초음파세정의 원리

초음파세정의 원리

세정에 있어서 매체는 물이다. 피세정물(워크)에 붙어 있는 이물을 액체중에 유화, 확산 하면서 피세정물의 표면을 깨끗이 씻는 것이다.
이때 이물을 피세정물로부터 박리시키는 물리적인 힘을 작용시켜 세정을 도우는 역할을 하는것이 초음파이다.
초음파를 액중에 조사하면서 액중에 주파수에 따른 정재파가 생겨 λ/2의 정수배로이물이 잘 떨어지는 곳이 생긴다.
λ는 1파장, 1파장은 음속÷주파수
40KHz의 경우 1,500,000mm(1500m)÷40,000Hz=37.5mm...1파장
정재파는 37.5mm÷2=약 19mm가 된다.
다시말하면 19mm간격이 되는곳에 이물질이 잘 떨어지는 곳이 된다.



초음파에 있어서 세정을 행하는 물리적인 힘을 발휘하는 것에는 크게 2종류의 요소가 있다.
하나는 Cavitation에 의해 세정을 행하는 것, 또 하나는 초음파에 의해 물의 분자를 가속시켜 세정을 행하는 것이 있다.
액중에 무수한 기체분자가 존재하는 20KHz에서 100KHz정도의 강력한 초음파가 액중에 조사될때에 정(＋)부(－)의 압력이 그 기체 분자에 교호로 가해져서 정의 압력에서 압축된 기체분자는 다음의 순간에는 부의 압력에 의해 격렬히 팽창한다. 이 반복에 의해 기체분자는 매우 높음 압력을 가져 그 한계에서 터져서 소멸한다. 이 기포가 터질때의 충격파가 피세정물에 작용하여 이물을 박리시키는 작용을 Cavitation효과라 한다.
실제로 초음파 세정기를 사용함에 있어서는 Cavitation은 액심, 액의종류, 액의온도등에 의해서 발생 형태가 변한다.
이 때문에 양호한 세정을 행하는 데는 이들의 관리가 불가결하다.
예로 진동면에 붙는 것 같이 Cavitation이 나올 경우는 초음파가 유효하게 액중에 나가지 못할 뿐 아니라 진동면을 상하게 해서 진동판의 유화를 빠르게 한다 이러할 때에는 액심을 조금 변하므로써 Cavitation이 액중에 효율좋게 발생해서 효율 좋은 세정을 행할 수 있다.
Cavitation은 낮은 주파수 일수록 많이 발생한다. 이것은 세정물의 주변의 피 세정물 전체의 세정을 할 수 있다.
세정능력은 그 충격력에 의하며 피 세정물이 물리적 충격력이 약한 것에서는 얼룩이 생기며 그 충격력이 너무 클 때는 피 세정물에 손상 올수도 있기 때문에 피 세정물에 따라서 POWER설정도 중요한 요소의 하나이다.
가속도에 의한 세정은 물분자가 가속되어 피 세정물을 두들겨 그 충격력에 의해 피 세정물의 이물질을 박리 시킨다. 여기에서는 보다 높은 주파수의 경우에 효과가 있다.
부착력이 약하고 매우 미세한 오물의 이물질 박리에 유효하다. 주파수가 높아질수록 물분자의 가속도가 2배에 비례해서 커지고 파장도 작아져 보다 미세한 오물에 대해서 유효하다.