Proměnná velikosti čistící místnosti pro práce bez částic

Obrázek 1: Princip fungování Flow Box / Figure 1: Principle of operation of the Flow Box

Obrázek 2: Typická laminární průtoková skříň / Obrázek 2: Typická laminární průtoková skříň

Obrázek 3: Čistící stanice Clean Boy / Obrázek 3: Čistící stanice CleanBoy

Obr. 4: Uzávěry / Obrázek 4: Kryty

Seit přibližně 15 let se společnost SPETEC  Gesellschaft für Labor- und  Reinraumtechnik mbH v Erding zabývá konstrukcí a výstavbou čistých prostor v různých velikostech, které lze variabilně sestavovat a podle použití nebo přání zákazníka vyrábět. Tyto produkty jsou pod názvem „Laminar Flow Box“ známé v různých oborech. Používají se například v elektronickém nebo optickém průmyslu, dále v obalovém průmyslu a chemicko-analytických laboratořích, když je požadována nebo doporučována práce v nejčistším prostředí. Dalším oblastí použití je skladování zařízení nebo látek, které nesmějí být kontaminovány.

Typickým konstrukčním znakem je spojení omezeného prostoru s modulem, který je vybaven kvalitním ventilátorem a filtračním systémem složeným z předfiltru a vysokovýkonného filtru (EU 14). Označení filtru EU 14 znamená, že tento filtr je schopen zachytit 99,995 % všech částic o průměru > 0,5 µm. Velikost modulu závisí na obsahu Flow Boxu. U větších čistých prostorů, označovaných jako čistící buňky, lze také použít několik modulů vedle sebe. Moderní moduly se vyznačují tichým provozem a mají indikaci výměny filtru.

Pro omezení čistého prostoru jsou nabízeny dva zásadně odlišné koncepty: jedním je téměř uzavřený prostor, označovaný jako Laminar Flow Box, a druhým je lamelová závěs, který umožňuje manipulaci s objekty za ním nebo vstup do čisté buňky naplněné nejčistším vzduchem, pokud je její velikost vhodná.

Uzavřená čistící buňka (obr. 1) je konstruována stabilně. Rámy z hliníku nebo nerezové oceli jsou osazeny akrylátovými nebo kompozitními skleněnými deskami (obr. 2). Pro manipulaci s agresivními médii je rám potažen plastem. Výroba je prováděna firmou SPETEC podle směrnic GMP (Good Manufacturing Practice) a je certifikována. Kromě standardních velikostí, které jsou uvedeny v katalogu firmy, existují různé možnosti, například úložná skříň nebo mobilní čistící stanice, nazývaná Clean Boy (obr. 3). Přání zákazníků na různé velikosti mohou být splněna vlastním kovovýrobou. Přístupné čistící buňky (obr. 4) jsou vyrobeny z hliníkových profilů nebo nerezové oceli. Pokud je požadována GMP verze, odpovídá provedení v hloubce drážky materiálů směrnicím GMP. Povrchově upravené stropy a stěny umožňují velmi jednoduché a účinné čištění. Ostré rohy a hrany jsou proto obecně vyhýbány.

Pomocí profilové techniky lze velikost čistící buňky libovolně zvolit až do maximální plochy 150 m². Tyto čistící buňky jsou cenově výhodnou alternativou k plnohodnotným čistým prostorům. Stejně jako u nich lze i velké čistící buňky vybavit průchody, materiálovými nebo vstupními komorami.

Vlastnosti a třídy kvality čistých prostor jsou stanoveny normami DIN EN ISO 14644, část 1 (třídy 1 – 9), DIN EN ISO 14698, části 1-3 a VDI 2083, listy 1-18 (třídy 0 – 7); US Fed. Std. 209E (třídy 1 – 100 000) nebo v pokynech EG-GMP (třídy A – D). Poslední odpovídají zde uvedeným třídám ISO 5 – 8.

Filtrace vzduchu pomocí filtru EU 14 umožňuje podle čistoty okolního vzduchu dosáhnout tříd ISO 5 – 8, tj. obsah od tisíce do milionu částic o průměru 1 µm na krychlový metr. Izolační faktor laminar flow boxu činí 10³. Pokud by se tato box umístila do velmi dobrého plnohodnotného prostoru třídy ISO 6, obsahovalo by již jen nejvýše 10 částic na krychlový metr, což je v boxu prakticky nezměřitelné.

Okolní vzduch a člověk mají největší vliv na čistotu objektů. K tomu přispívá kontaminace čistých prostor v důsledku transportu částic vzduchem, zavádění částic na technických površích a tvorba částic zařízeními, personálem a probíhajícími procesy. Pouze kůží a oděvem uvolní každá osoba v čistém prostoru třídy 8 více než 600 milionů částic (> 0,5 µm Ø) na krychlový metr. To a měření uvolňování částic stejného průměru při pohybu personálu v ochranném oděvu (sezení s lehkým pohybem předloktí: 20 000; vstávání: 50 000; pomalá chůze: 80 000, každý na osobu) vychází z dat Fraunhofer-Institutu für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) ve Stuttgartu. Ve vzduchu jsou kromě mikrotrubiček, prachu a špíru převážně bakterie (~ 0,5 – 50 µm Ø) a viry (~ 0,005 – 0,1 µm Ø).

Další variantou produktového portfolia Spetec je Cleanboy. Závěs shromažďuje laminární proud čistého vzduchu a do značné míry brání bočnímu vniknutí částic. Měření ukázala, že i nechráněný, modulárně generovaný proud čistého vzduchu snižuje počet částic, omezuje jejich víření pohybem v pracovním prostoru a odklání emitované mikrotrubičky, kožní částice a vlákna oděvu z pracovního prostoru.

Jak laminar flow box, tak čistící stanice jsou dostupné na kolečkách, takže lze objekty a zařízení přepravovat pod podmínkami čistého prostoru mezi různými místnostmi.

Podle použití může společnost SPETEC také vyrobit přenosné stolní odsávače nebo ochranné boxy pro skladování předmětů a zařízení, která nejsou denně používána. Vzhledem k tomu, že se neočekává, že všichni zákazníci budou obeznámeni s technikou čistých prostor, nabízí společnost SPETEC podle směrnice GMP podporu při plánování a uvedení do provozu až po zajištění kvality.

Použití variabilních čistých prostor jako doplněk nebo cenově dostupná alternativa drahých kompletních čistých prostor vedlo ke stavbě stále větších čistících buněk, ve kterých mohou být chráněny pracovní stoly nebo balička pro potraviny, výrobní stroje v plastovém průmyslu nebo plnící zařízení pro farmaceutické produkty a další vysoce kvalitní přístroje.

Podle systému čistých prostor SPETEC lze také takovéto kryty (obr. 4) postavit, přičemž nosná konstrukce je z hliníkových nebo nerezových profilů, boční stěny mohou být z akrylátu, kompozitního skla nebo nerezových desek a materiály pro dveřní prvky, okna nebo stropy jsou volně volitelné. Moduly v uvedeném příkladu zajišťují laminární přívod čistého vzduchu. Pokud jsou uvnitř umístěny přístroje, doporučuje se proud s nízkou turbulencí, aby byl zajištěn co nejúplnější výměna vzduchu. Takové kryty by se skvěle hodily pro práci bez částic. Tyto málo příklady ukazují, že technologie čistých prostor a s tím související konstrukce jsou již v různých oblastech důležitým nástrojem a bude nutné přidávat další aplikace.