eng
Выпуск #3/2014
Н.Козлова, А.Смирнов
Очистка поверхностей оптических деталей перед нанесением покрытий
Очистка поверхностей оптических деталей перед нанесением покрытий
Просмотры: 4714
Для повышения качества оптической продукции надо тщательно подходить к выбору оборудования для очистки оптических деталей после механической обработки перед их подготовкой к процессу вакуумного напыления. На результат очистки влияют сразу несколько факторов: правильный подбор параметров процесса очистки, химическая активность применяемой жидкости, форма ванн, количество потребляемых воды и энергии.
Теги: optical details cleaning optical production technology очистка оптических деталей технология оптического производства
Очистка оптических деталей – сложный технологический процесс, состоящий из последовательного выполнения различных технологических операций: очистки, ополаскивания, сушки. Необходимость ее автоматизации, частая смена типов реагентов, увеличение производительности процессов, улучшение качества продукции – это далеко не полный перечень задач, с которыми сталкиваются производители современных оптических изделий. При этом выбор процесса и его параметров представляет собой непростую техническую задачу, требующую глубокого анализа не только конфигурации изделий, но и в целом производственного процесса, существующего на предприятии. С одной стороны, предприятиия-производители оптических деталей владеют технологиями очистки, которые зачастую не обеспечивают требуемой степени чистоты поверхности при удалении загрязнений. С другой стороны, сталкиваясь с необходимостью повышения производительности процесса очистки, производители оптики вынуждены уходить от ручного труда в сторону автоматизации. Однако в автоматических системах очистки такие традиционно используемые для ручного удаления загрязнений жидкости, как ацетон, спирт, бензин, аммиачно-перекисный раствор, ограничены в использовании. Поэтому, возникает дилемма: либо разработать новую технологию очистки, либо модернизировать уже существующую.
Для достижения высокого качества чистоты поверхностей оптических деталей, производимых как массовыми, так и опытными сериями, необходимо правильно подобрать технологию очистки. Условие эффективной очистки – в построении правильной последовательности технологических операций, которые должны удалить имеющиеся загрязнения в соответствии с требованиями конкретного заказчика.
Выбор технологии очистки оптических изделий зависит от многих факторов:
типа стекла и материалов, из которых изготовлены изделия, их физических и химических свойств, различий в технологии последующей работы с ними;
типа загрязнений поверхности деталей;
требований к чистоте поверхности;
организации транспортировки и хранения деталей на производстве;
предыдущей очистки и последующих технологических операций производства деталей;
требуемой эффективности процесса очистки.
Традиционно для очистки оптических деталей применяется технология ультразвуковой очистки. Механическое ультразвуковое воздействие в сочетании с химическим воздействием различных моющих средств удаляет загрязнения и качественно очищает поверхность. Важно учитывать тип моющих средств, качество воды для ополаскивания, характер загрязнений, тип сушки, степень чистоты рабочей зоны.
Стоит уделить особое внимание критериям оценки качества очистки поверхности оптических деталей. Для этого используются визуальные методы контроля, или – контроль оптических свойств покрытий. Если речь заходит о подложках из ситалла, то часто за критерий качества чистоты поверхности выбирают усилие на разрыв оптического контакта между подложками (рис.1). Нельзя забывать о соблюдении экологической безопасности, выбирая промывочные жидкости, которые гарантированно можно использовать в автоматизированных ультразвуковых линиях (рис.2).
К качеству воды для ополаскивания изделий на этапе финишной очистки тоже предъявляют особые требования. Рекомендуется проводить несколько циклов ополаскивания в деионизованной воде. При этом класс чистоты помещения должен соответствовать чистоте поверхности. Деионизованная вода – это вода, с чистотой 99,99999%, не содержащая ионов примесей. Для получения деионизованной воды применяется многостадийный процесс очистки: после предварительной механической очистки вода подается в мембранную установку обратного осмоса, а затем очищается с помощью ионообменных смол. Размер пор в мембране составляет 0,0001 мкм. Современные обратноосмотические мембраны позволяют очищать воду от химических и органических примесей, от хлора и его соединений, железа, пестицидов, нефтепродуктов, тяжелых металлов. Снижение жесткости воды происходит благодаря ионному обмену, при котором растворенные в исходной воде ионы, проходя через слой ионообменных смол, адсорбируются на зернах катионита и анионита в соответствии с условиями термодинамического равновесия и массопереноса.
Для определения степени очистки деионизованной воды пользуются показателем удельной электропроводимости. Факт обеспечения финишного ополаскивания перед нанесением покрытий определяется в тот момент, когда удельная электропроводимость воды уменьшается до величины не более 0,1 мкСм/см.
Для оптических стекол и кристаллов воздействие влаги критично, оно приводит к изменению оптических свойств. Поэтому их очистка осуществляется в растворителях. Но традиционно используемые в процессах ручной очистки ацетон, спирт или бензин применяться в автоматизироанных процессах не могут. В ряде случаев решение задачи находится в использовании растворителей на основе гидрофторэфиров.
Гидрофторэфиры экологически безопасны, не разрушают озоновый слой, не требуют для работы с ними специально выстроенных помещений. К тому же они подходят для очистки любого сорта стекла. Единственным требованием к совместимости жидкостей и стекол является отсутствие фтора в составе стекол. Эфиры инертны по отношению к оптическим стеклам, испаряются с поверхности изделий, не оставляя следов.
Химические формулы чистых эфиров: C4F9OCH3, C4F9OC2H5. В зависимости от задач, в состав эфиров добавляют другие растворители, например изопропиловый спирт и транс-1,2-дихлорэтилен. Чистые гидрофторэфиры обладают слабой растворяющей способностью и могут быть использованы в процессах очистки оптических влагочувствительных элементов на этапах ополаскивания и сушки после использования других типов растворителей. Значение каури-бутанольного числа чистых эфиров составляет около 10. При введении в состав эфиров растворителей значение каури-бутанольного числа увеличивается до 150–200, в зависимости от типа и концентрации растворителя, что позволяет осуществлять очистку изделий от таких органических загрязнений, как лаки, смолы, остатки клеев и др.
Процесс очистки в гидрофторэфирах происходит с помощью специализированного технологического оборудования. Схема процесса представлена на рис.3. Обрабатываемые изделия помещают в емкость с кипящим растворителем, который представляет собой смесь жидкости на основе гидрофторэфиров и сорастворителя. Ультразвук вызывает механические колебания в жидкости, и ее периодические движения удаляют с поверхности изделий грязь. Затем изделия перемещают в соседнюю ванну, в которой находится жидкость только одного типа – на основе гидрофторэфиров. Механизм ополаскивания изделия остается прежним – ультразвук. По окончании цикла изделия пропускают через гидрофторэфирные пары и извлекают из рабочей камеры. Проходя через контур охлаждения, жидкость конденсируется на стенках камеры, и изделия сушатся. На выходе из установки очистки вы получаете оптические изделия (рис.4) с чистой и сухой поверхностью.
Благодаря низкому значению поверхностного натяжения (14–19 мН/м), гидрофторэфиры обладают отличной проникающей способностью, что позволяет эффективно очищать даже изделия сложной формы. Применение гидрофторэфиров – новое слово в процессах очистки оптики. Технология их применения известна в нашей стране еще с тех времен, когда законодательно было разрешено использовать фреон в промышленных масштабах. Очистка в гидрофторэфирах сочетает в себе преимущества очистки во фреонах с экологичностью водных процессов. Она позволяет получать оптические поверхности деталей высочайшей степени чистоты по сравнению со всеми имеющимися на сегодняшний день технологиями очистки.
Процесс очистки предшествует процессу нанесения покрытий. Технология финишной очистки оптических изделий помогает избавить их поверхность от пыли, отпечатков пальцев, а также следовых остатков полировальных материалов. На окончательный выбор технологии очистки влияют все последующие операции изготовления конкретного оптического продукта. Поэтому перед выбором оборудования для очистки следует провести тщательный анализ всего производственного цикла.
Н. Козлова, n.kozlova@stc-soltec.ru;
А.Смирнов, к.т.н., a.smirnov@stc-soltec.ru
ООО "НТК Солтек"
Для достижения высокого качества чистоты поверхностей оптических деталей, производимых как массовыми, так и опытными сериями, необходимо правильно подобрать технологию очистки. Условие эффективной очистки – в построении правильной последовательности технологических операций, которые должны удалить имеющиеся загрязнения в соответствии с требованиями конкретного заказчика.
Выбор технологии очистки оптических изделий зависит от многих факторов:
типа стекла и материалов, из которых изготовлены изделия, их физических и химических свойств, различий в технологии последующей работы с ними;
типа загрязнений поверхности деталей;
требований к чистоте поверхности;
организации транспортировки и хранения деталей на производстве;
предыдущей очистки и последующих технологических операций производства деталей;
требуемой эффективности процесса очистки.
Традиционно для очистки оптических деталей применяется технология ультразвуковой очистки. Механическое ультразвуковое воздействие в сочетании с химическим воздействием различных моющих средств удаляет загрязнения и качественно очищает поверхность. Важно учитывать тип моющих средств, качество воды для ополаскивания, характер загрязнений, тип сушки, степень чистоты рабочей зоны.
Стоит уделить особое внимание критериям оценки качества очистки поверхности оптических деталей. Для этого используются визуальные методы контроля, или – контроль оптических свойств покрытий. Если речь заходит о подложках из ситалла, то часто за критерий качества чистоты поверхности выбирают усилие на разрыв оптического контакта между подложками (рис.1). Нельзя забывать о соблюдении экологической безопасности, выбирая промывочные жидкости, которые гарантированно можно использовать в автоматизированных ультразвуковых линиях (рис.2).
К качеству воды для ополаскивания изделий на этапе финишной очистки тоже предъявляют особые требования. Рекомендуется проводить несколько циклов ополаскивания в деионизованной воде. При этом класс чистоты помещения должен соответствовать чистоте поверхности. Деионизованная вода – это вода, с чистотой 99,99999%, не содержащая ионов примесей. Для получения деионизованной воды применяется многостадийный процесс очистки: после предварительной механической очистки вода подается в мембранную установку обратного осмоса, а затем очищается с помощью ионообменных смол. Размер пор в мембране составляет 0,0001 мкм. Современные обратноосмотические мембраны позволяют очищать воду от химических и органических примесей, от хлора и его соединений, железа, пестицидов, нефтепродуктов, тяжелых металлов. Снижение жесткости воды происходит благодаря ионному обмену, при котором растворенные в исходной воде ионы, проходя через слой ионообменных смол, адсорбируются на зернах катионита и анионита в соответствии с условиями термодинамического равновесия и массопереноса.
Для определения степени очистки деионизованной воды пользуются показателем удельной электропроводимости. Факт обеспечения финишного ополаскивания перед нанесением покрытий определяется в тот момент, когда удельная электропроводимость воды уменьшается до величины не более 0,1 мкСм/см.
Для оптических стекол и кристаллов воздействие влаги критично, оно приводит к изменению оптических свойств. Поэтому их очистка осуществляется в растворителях. Но традиционно используемые в процессах ручной очистки ацетон, спирт или бензин применяться в автоматизироанных процессах не могут. В ряде случаев решение задачи находится в использовании растворителей на основе гидрофторэфиров.
Гидрофторэфиры экологически безопасны, не разрушают озоновый слой, не требуют для работы с ними специально выстроенных помещений. К тому же они подходят для очистки любого сорта стекла. Единственным требованием к совместимости жидкостей и стекол является отсутствие фтора в составе стекол. Эфиры инертны по отношению к оптическим стеклам, испаряются с поверхности изделий, не оставляя следов.
Химические формулы чистых эфиров: C4F9OCH3, C4F9OC2H5. В зависимости от задач, в состав эфиров добавляют другие растворители, например изопропиловый спирт и транс-1,2-дихлорэтилен. Чистые гидрофторэфиры обладают слабой растворяющей способностью и могут быть использованы в процессах очистки оптических влагочувствительных элементов на этапах ополаскивания и сушки после использования других типов растворителей. Значение каури-бутанольного числа чистых эфиров составляет около 10. При введении в состав эфиров растворителей значение каури-бутанольного числа увеличивается до 150–200, в зависимости от типа и концентрации растворителя, что позволяет осуществлять очистку изделий от таких органических загрязнений, как лаки, смолы, остатки клеев и др.
Процесс очистки в гидрофторэфирах происходит с помощью специализированного технологического оборудования. Схема процесса представлена на рис.3. Обрабатываемые изделия помещают в емкость с кипящим растворителем, который представляет собой смесь жидкости на основе гидрофторэфиров и сорастворителя. Ультразвук вызывает механические колебания в жидкости, и ее периодические движения удаляют с поверхности изделий грязь. Затем изделия перемещают в соседнюю ванну, в которой находится жидкость только одного типа – на основе гидрофторэфиров. Механизм ополаскивания изделия остается прежним – ультразвук. По окончании цикла изделия пропускают через гидрофторэфирные пары и извлекают из рабочей камеры. Проходя через контур охлаждения, жидкость конденсируется на стенках камеры, и изделия сушатся. На выходе из установки очистки вы получаете оптические изделия (рис.4) с чистой и сухой поверхностью.
Благодаря низкому значению поверхностного натяжения (14–19 мН/м), гидрофторэфиры обладают отличной проникающей способностью, что позволяет эффективно очищать даже изделия сложной формы. Применение гидрофторэфиров – новое слово в процессах очистки оптики. Технология их применения известна в нашей стране еще с тех времен, когда законодательно было разрешено использовать фреон в промышленных масштабах. Очистка в гидрофторэфирах сочетает в себе преимущества очистки во фреонах с экологичностью водных процессов. Она позволяет получать оптические поверхности деталей высочайшей степени чистоты по сравнению со всеми имеющимися на сегодняшний день технологиями очистки.
Процесс очистки предшествует процессу нанесения покрытий. Технология финишной очистки оптических изделий помогает избавить их поверхность от пыли, отпечатков пальцев, а также следовых остатков полировальных материалов. На окончательный выбор технологии очистки влияют все последующие операции изготовления конкретного оптического продукта. Поэтому перед выбором оборудования для очистки следует провести тщательный анализ всего производственного цикла.
Н. Козлова, n.kozlova@stc-soltec.ru;
А.Смирнов, к.т.н., a.smirnov@stc-soltec.ru
ООО "НТК Солтек"
Отзывы читателей
