„reinwasser, das ankommt!“ - prowatech

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„Reinwasser, das ankommt!“

Leiterplattentagung 2019

Uitikon ZH

Referenten:

Stephan Dietrich Herbert Hauser

ProWaTech AG

CH-8416 Flaach ZH

Telefon: +41 (0)52 224 06 50

E-Mail: info@prowatech.ch

GS SWISS PCB AG

CH-6403 Küssnacht SZ

Telefon: +41 (0)41 854 48 00

E-Mail: info@swisspcb.ch

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Referent: Herbert Hauser

Inhaltsangabe:

✓ Wir stellen uns vor

✓ Problemstellung

✓ Durchführung einer Expertise

✓ Definition von Rein- und Reinstwasser

✓ Verfahren zur Erzeugung von Reinstwasser

✓ Neue Reinstwasseranlage mit Ringleitung

✓ Erfahrungen nach 20 Monaten

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✓ Vertrieb, Herstellung, Lieferung, Service:

Prozesswasser-, Recycling- und Abwasseranlagendurch die ProWaTech AG

✓ Beratung/Schulung durch die Hauser + Walz GmbH

✓ Service verstärkt durch Übernahme der ROME GmbH

Firmenprofil

Wir stellen uns vor…

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• GS Swiss PCB, Küssnacht am Rigi

• Umsatz ca. 40 Mio CHF

• Mitarbeiter ca. 175

• Export 80%

Fokus : Flexibel, miniaturisiert, hoch zuverlässig

Wir stellen uns vor…

Features down to 15µm Substrate thickness

from 12.5µm (0.5 mil)

Laser vias

≥ Ø20µm

Semi-additives PCB

(15 µm / 15 µm)

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Problemstellung

➢ Fleckenbildung auf der Ware

➢ wöchentliche Reinigung der Produktionsanlagen

➢ Produktionsstillstand durch Fleckenbildung

➢ höhe Anforderungen an Spülwasser durch weitere Miniaturisierung

Reinwasser, das ankommt!

Abstrich des Spülwassers

auf Lactose TTC-Agar30 °C im Brutkasten (1-2 Tage)

REM / EDX-Untersuchung:

Schwefel-Signal auf verfärbte

Kupfer-Oberfläche

S

Oberfläche angegriffen

kristalline Fremdphase

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Durchführung einer Expertise

Reinwasser, das ankommt!

Erfassung der Betriebsdaten (IST-SOLL):

✓ Wasserquantitäten und -qualitäten✓ Lage der Verbraucher✓ vorhandene Prozesswasseranlagen

Problemstellung:

✓ Problemzonen: Erzeugung, Lagerung, Verteilung, Stichleitungen✓ Qualitätsprobleme durch erhöhte Keimzahlen✓ Hoher Aufwand: chemische Reinigung und Wechsel Absolutfilter (0,2 µm)

Lösung:

✓ Neuplanung: Reinstwassererzeugung und Ringleitung✓ Ziel: < 100 KBE/ml, < 1.0 µS/cm

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TrinkwasserTVO

WHO Richtlinie

Oberflächen

unbestimmte Begriffe!

PharmaPharmakopöen

European Ph.

USP

LaborASTM, CAP, NCCLS, DIN ISO 3696

HalbleiterSC XXX M

E1 bis E4

VDI 2083

Trinkwasser

Stadtwasser

Leitungswasser

gereinigtes Wasser

Aqua purificata

WFI

Aqua ad Injectabila

Highly Purified Water

ReinstwasserReinstwasser

Ultra-

Reinstwasser

Hochreines

WasserEnthärtetes Wasser

Weichwasser

Reinwasser

Aqua Dest.

Bi-Dest Wasser, Tri-Dest. Wasser

Definition von Prozesswasser (Normen)

Reinstwasser

Reinwasser, das ankommt!

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Anforderungen an Prozesswasser (ProWaTech AG)

Bereich Leitwert

(µS/cm)

Ionen

(mg/l)

Keimzahl

(KBE/ml)

Organika

(TOC, mg/l)

Endotoxine

(LAL-Test,

EU/ml)

Kreislaufwasser < 15,0 < 10,0 100 - 10‘000 0,1 - 3,0 -

Reinwasser < 15,0 < 10,0 < 300 0,1 - 2,0 -

Reinstwasser < 1,00 < 1,00 < 100 < 0,5 -

Highly Purified

Water

gemäss Ph. Eur.

< 1,10 (20°C)

(< 5 ppt)< 10

(100 ml)< 0,5 < 0,25

Reinwasser, das ankommt!

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Rückhaltung durch Umkehrosmose (RO)

99 - 100 %

98 - 99 %

99 - 99,5 %

25 - 99 %

0 %, ggf. NaOH oder Entgasung

Partikel

Mikroorganismen,

Pyrogene

Ionen

organische

Verbindungen

Gase (Kohlensäure)

Verunreinigung Rückhaltung

Reinwasser, das ankommt!

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Rückhaltung durch Ionenaustausch (IAT)

99.5 - 100 % (abhängig Harztyp)

90 - 99 %

50 - 99 %

0 % ?

Partikel

Mikroorganismen,

Pyrogene

Ionen

organische

Verbindungen

Kohlensäure

Verunreinigung Rückhaltung

98 - 100 % (abhängig Harztyp)

Reinwasser, das ankommt!

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Vergleich RO, IAT und EDI

Reinwasser, das ankommt!

Ionentauscher Umkehrosmose Elektro-Deionisation

Vorteile:

• einfache

Handhabung

• hohe

Wasserreinheit

• hohe Leistungen

Vorteile:

• Rückhaltung von

Bakterien und

Pyrogenen

• physikalisches

Verfahren

Vorteile:

• hohe Reinheit

• geringer Energiebedarf

• kompakte Bauform

• geringe Verkeimung

Nachteile:

• chemische

Regeneration

• mikrobiologische

Belastung

• diskontinuierlicher

Prozess

Nachteile:

• Ionen- und

Gasschlupf

• hoher

Abwasseranfall

Nachteile:

• aufwändige

Vorbehandlung (RO)

• hohe Investitionen

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Leitungsmaterial für Reinstwasser

Reinwasser, das ankommt!

PP / WNF PVDF / WNF 316L / orbital

Kosten (Fallbeispiel) CHF 24‘000.00 CHF 63‘000.00 CHF 83‘000.00

Zeitstandfestigkeit +++ +++ ++++

chem. Beständigkeit +++ +++++ ++

UV-Beständigkeit + ++ ++++

Leach Out +++ ++++ +

Totraum / Oberfläche ++ ++++ +++

thermische Stabilität ++ +++ ++++

200 m

Material +

Montage

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Schläuche zur Befüllung

Reinwasser, das ankommt!

gewickelter Lebensmittel- FDA-konformer Schlauch

PE-Schlauch Schlauch (Tri-Clamp)

Schläuche innen glatt, spalt- und weichmacherfrei, hochflexibel (müssen geleert werden)

… sowie totraumarme Schlauchkupplungen

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Reinwasser, das ankommt!

Qualität Verfahren Betriebskosten

pro m3

Stadtwasser

teilenthärtetes

Wasser

-

Enthärtung (EH)

CHF 02.50

CHF 03.40*

Permeat

(15 µS/cm)

Reinstwasser

(1 µS/cm)

EH / Umkehrosmose (RO)

RO / Ionenaustausch (IAT)

CHF 04.80*

CHF 05.00*

* inkl. Frisch-/Abwassergebühren (Annahme: CHF 2.50/m3)

Typische Betriebskosten

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UmkehrosmoseEnthärtung

Frisch-

wasser

12 Verbraucher

< 0,5 µS/cm < 0,1 mg/l C < 10 KBE/ml

Reinwasser, das ankommt!

Konzept der neuen Reinstwasseranlage

UV-Entkeimung

IonenaustauschPermeat Reinstwasser

Investition:

ca. CHF 250‘000.00

schlüsselfertige Lieferung

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Reinstwasseranlage, Teil 1

Frisch-

wasser

Pendel-Enthärtung

2x 3 m3/h

Eluate

Kanal

NaCl

LI

°fH

PI

Umkehrosmose

2x 2 m3/h

Retentat

Kanal

QI

°fH

PI PI FI µS

BF10

LI

Permeattank

Ionen-

austauscher

Permeatspeicher

1,9 m3

PI PI FI µS

Reinwasser, das ankommt!

Ionen-

austauscher

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Reinstwasseranlage, Teil 2

Ionenaustauscher, 5 m3/h, Reihen-Wechselschaltung

BF10

LI

Permeattank

1,9 m3

µS

supplyreturn

BF10

LI

Reinwasser, das ankommt!

LI

HCl

H2O

µSµS

NaOH

H2O

LI

2x Kationen 2x Anionen Regenerierstation

µS

Eluate

Schlussneutralisation

µS

µS

Permeat

Loop

Reinstwasser

2,1 m3

Reinst-

wasser

Permeat-

tank

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Ionen-

austauscher

Loop

supply

Reinst-

wasser

Neutra.

µS

UV-Entkeimung

400 J/m2FU

Loop

returnTI PIFI

BF10

LI

Reinstwasser

2,1 m3

PIFI µS

FI

12 Verbraucher

< 0,5 µS/cm, < 10 KBE/ml

8,3 - 1,5 m3/h

DN 40 - 20, 1,8 -1,7 m/sec.

Reynolds-Zahl Re > 10‘000

PP natur, WNF-geschweisst

Rohre < 3d

Kautschuk, dampfdicht

totraumarme Ventile

(spaltlose Dichtungen)

Reinwasser, das ankommt!

Ringleitung, ca. 300 m

Reinstwasseranlage, Teil 3

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Visualisierung

Reinwasser, das ankommt!

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Reinwasser, das ankommt!

Visualisierung

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Reinwasser, das ankommt!

Software-Tool:

Vermeidung von Fehlern, mehr Flexibilität, keine Kosten für Software-Anpassung

Visualisierung

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Layout

Reinwasser, das ankommt!

ca. 40 m2 Grundfläche bei 2,5 m Raumhöhe

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Layout (Ringleitung)

Reinwasser, das ankommt!

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Bilder der realisierten Anlage, Teil 1

Reinwasser, das ankommt!

Ionenaustauscher Pumpstation und UV Messtechnik

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Bilder der realisierten Anlage, Teil 2

Reinwasser, das ankommt!

Stichleitungen isolierte Ringleitung

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Erfahrungen

…seit 20 Monaten in Betrieb:

+ Reinigung alle 1-2 Wochen

+ keinerlei Fleckenbildung auf der Ware

+ Prozessüberwachung konnte reduziert werden

+ schneller Wartung durch eine sichere und schnelle Befüllung

+ konstante Wasserqualität (Temperatur und Leitwert)

- höhere Eluatmenge bei Regenerieren als erwartet

- Volumen Permeat- zu Reinwassertank nicht optimal

Reinwasser, das ankommt!

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Leitwert

Anzahl Messwerte: 355593

Zeitraum: 16 Monate

Ziel: Leitwert kleiner 1 µS

Mit einer Systemverfügbarkeit

von fast 100 %

µS

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„Reinwasser, das ankommt!“

Leiterplattentagung 2019

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Referenten:

Stephan Dietrich Herbert Hauser

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!