Laserpuhdistusmenetelmät saasteiden irrottamiseen

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena on koostaa kirjallisuuskatsaus laserpuhdistuksesta ja selvittää, miten saasteet ja pienhiukkaset ovat kiinnittyneet puhdistettavaan kappaleeseen. Työssä selvitetään myös miten eri laserpuhdistusmenetelmiä ja niiden toimintaperiaatteita voidaan hyödyntää saasteiden ja pienhiukkasten poistamiseen kiinteiden kappaleen pinnoilta. Työssä perehdyttiin lasersäteen ominaisuuksiin, prosessille ominaisiin parametreihin sekä pienhiukkasiin vaikuttaviin adheesiovoimiin, jotka määrittävät epäpuhtauksien kiinnittymisen voimakkuuden ja siten puhdistuksessa tarvittavan energian suuruuden. Laserpuhdistusmenetelmiä ja niihin liittyviä puhdistusmekanismeja käsiteltiin teoreettisten mallien avulla.

Laserpuhdistus perustuu lasersäteen ja materiaalin väliseen vuorovaikutukseen, jossa säteily irrottaa epäpuhtaudet pinnasta esimerkiksi ablaation, lämpölaajenemisen tai paineaaltojen avulla. Työssä tarkasteltiin kolmea laserpuhdistuksen päämenetelmää: kuivapuhdistusta, nesteavusteista puhdistusta ja shokkiaalto-menetelmää. Kuivapuhdistuksessa epäpuhtaudet poistuvat lasersäteen aiheuttamien lämpö- ja jännitysvaikutusten seurauksena. Nesteavusteisessa laserpuhdistuksessa ohut nestekalvo tehostaa epäpuhtauksien irtoamista muodostamalla paineaaltoja, jotka syntyvät nesteen räjähtävästä höyrystymisestä. Shokkiaalto-menetelmässä puhdistus perustuu lasersäteen synnyttämiin paineaaltoihin ilman suoraa kontaktia pintaan, mikä tekee menetelmästä soveltuvan erityisesti herkille materiaaleille.

Laserpuhdistus on tarkka, hallittava ja ympäristöystävällinen menetelmä verrattuna perinteisiin kemiallisiin ja mekaanisiin puhdistustapoihin. Menetelmän etuina ovat sen säädettävyys, toistettavuus ja mahdollisuus poistaa epäpuhtauksia ilman perusmateriaalin vaurioitumista. Laserpuhdistuksen kehitys ja kasvava käyttöönotto teollisuudessa osoittavat, että menetelmä tarjoaa tehokkaan ja kestävän vaihtoehdon pintojen puhdistukseen.