Személyre szabott tisztatéri alkalmasság – mit mond nekünk ennek a vizsgálatnak az eredménye

Kép 1

Kép 2

Kép 3

Az elmúlt években a tisztatér-képesség egyre inkább stabil minőségi paraméterré vált gépek és alkatrészek szállítói számára. Ez a minőségi jellemző egyre több terméknél megtalálható, amelyek alkalmazása tisztatérben történhet, és ennek alkalmasságát dokumentálni kell. Ez a minősítési pecsét azt jelzi, hogy egy termék megfelel bizonyos követelményeknek a részecskék vagy gáz alakú szennyeződések kibocsátásával kapcsolatban.

Ugyanakkor minden felhasználónak tudatában kell lennie annak, hogy ez a minősítési pecsét szorosan kötött a teszt során alkalmazott körülményekhez. Továbbá felmerül a kérdés, hogy egy mechanikus termék mennyiben kell, hogy megfeleljen egy légszennyezettségi osztálynak. Ez a nem közvetlenül összefüggő tulajdonság gyakran félreértelmezésre kerül az érvelés során. Ezen a ponton szeretnénk bemutatni a tisztatér-képesség kérdését és annak értelmezését. (lásd 1. kép)

Tisztatér-képesség és/vagy tisztaság-képesség

A VDI 2083-9.1 „Tisztaság-képesség és felületi tisztaság” irányelv rámutat a különbségekre a tisztatér-képesség és a tisztaság-képesség között. (A szerző megjegyzi, hogy véleménye szerint a korábbi irányelv, a VDI 2083-8 „Műszerek tisztatér-képessége” részletesebben írta le a különbséget.) Egyszerűen megfogalmazva, a tisztatér-képesség leírja egy gép vagy alkatrész hatását a tisztatér légszennyezettségi osztályára, míg a tisztaság-képesség a termékre gyakorolt hatást. Mindkettő fontos, de a tisztaság-képességnek nagyobb jelentőséget kell tulajdonítani. Ennek ellenére gyakran a tisztatér-képességről beszélnek anélkül, hogy különbséget tennének. Ez a különbségtétel akkor válik fontossá, ha a mért paraméterek a létesítmények vagy a gyártás területén lényegesek. A tisztatér-képesség szerepet játszik a gyártásban, különösen a keresztkontamináció kérdéseiben. A tisztatér-képesség a tisztaság-képesség egyik részének tekinthető. Ebből a megközelítésből mindkét területet mindig összefüggésben kell értékelni, anélkül, hogy figyelmen kívül hagynánk a különbségeket.

Tisztatér-képesség ISO szerint

Sokszor találkozunk a termék specifikációkban, adatlapokon vagy prospektusokon azzal a megfogalmazással, hogy „Tisztatér-képesség ISO 4 osztály szerint ISO 14644-1” a gépek vagy alkatrészek jelölésére, amelyeket tisztatérben kell alkalmazni. Mit jelent ez?

• - A gép/alkatrész biztonságosan alkalmazható ISO 4 osztályú tisztatérben.
  - A géppel/alkatrésszel gyártott termék nem kerül olyan környezetbe, amely rosszabb a leírt ISO 4 osztálynál.
  - A gép megfelel az ISO 14644-1 szerint ISO 4 tisztasági osztálynak.

Ezeket az értelmezéseket többek között a gyakorlatban is megtaláljuk. De mit jelentenek pontosan?

• - Az első pont a klasszikus tisztatér-képességet írja le. Ez azt jelenti, hogy a gépen nincs olyan hely, ahol több részecske szabadulna ki a környező tisztatérbe, mint amennyit a légtér volumetrikus mérésekkel meghatározott értékek az ISO 4 osztályba sorolnak. Kérdések azonban továbbra is fennállnak. Például, hogy hány ilyen gép használható az adott tisztatérben, miközben a környezet osztályát meg lehet tartani.
  - A második pont a termék környezetének tisztaság-képességére vonatkozó adatokat tartalmazza. Végső soron csak a termék számít, nem a tisztatér. A tisztatér csak eszköz a cél eléréséhez. Ha sikerül az azonnali termékkörnyezetet tisztán tartani, akkor a tisztatér szerepe másodlagossá válik. Emellett a tisztaság-képesség kérdése a félvezetőiparban a megfelelőségi tesztekkel gyakorlatias módon megoldott.
  - A harmadik ponthoz csak annyit lehet mondani, hogy egy gép vagy alkatrész nem lehet légtisztasági osztály.

Mérési protokoll és mérési feltételek

A protokoll, amely minden tanúsítvány alapját képezi, tartalmazza a mérési körülményeket. Ezek fontosak ahhoz, hogy összehasonlítsuk saját körülményeinkkel, amelyek között a gép vagy alkatrész alkalmazásra kerül. Nemcsak a környezeti paraméterek, mint a hőmérséklet és a relatív páratartalom, hanem elsősorban a folyamat adatai is lényegesek, amelyek során a tisztaság-képesség vizsgálatokat végezték. A tisztatértechnikában három szintű kvalifikációt különböztetünk meg:

• - As built – a tisztatér felépült, a mérés idején nincs gép vagy személyzet a tisztatérben, a tisztatér működik.
  - At rest – a tisztatér minden géppel és berendezéssel felszerelt, működik, a gépek és berendezések üzemelnek (üresjárat), személyzet nincs a tisztatérben.
  - In operation – A tisztatér teljes körűen működik minden géppel, berendezéssel és személyzettel, folyik a gyártás.

Hasonlóképpen alkalmazható ez a tisztaság-képesség vizsgálatok esetében is. Gyakran alkalmazzák az „at rest” állapotot, mivel a konkrét alkalmazási esetek és a hozzájuk kapcsolódó termékek sokfélék. Kiderült, hogy a mérés és a valós alkalmazási eset között lehet szakadék. Emellett számolni kell azzal is, hogy egyes marketing osztályok kreativitására is szükség lehet, ahogy az egyik ismert szerzői eset is mutatja. Kutatásai szerint a tanúsítványban szereplő ISO 1 osztályt joggal megadták, de a többi mérési eredményt elhallgatták (amelyek rosszabbak voltak).
Egy másik esetben egy transzferkomponenst véletlenül csak az inicializálási módban mértek, amit egy másik szolgáltatónál végzett utóellenőrzés igazolt. A valós gyártási sebességgel mért eredmények lényegesen rosszabbak voltak. Ez arra késztette a végfelhasználót, hogy egy másik terméket alkalmazzon.

Végül mit mond nekünk a „Tisztaság-képesség ISO 4 osztály” állítás? – Azt, hogy bizonyos feltételek mellett a mérési pontokon a részecskeszám-koncentráció megfelel az ISO 14644-1 szerinti ISO 4 légtisztasági osztálynak. Nem a gép felel meg a légtisztasági osztálynak, hanem a mérési eredményként kapott részecskeszám-koncentráció. Ez azt jelzi a felhasználónak, hogy valószínűleg megfelelő terméket talált alkalmazási céljára, de ezt az alkalmasságot igazolni kell a felhasználási körülmények és a tanúsítványhoz mellékelt protokoll összevetésével.

Ismét nyitott kérdések maradnak:

• - Milyen régi a tanúsítvány? Minden tanúsítvány időbeli érvényességhez kötött. Ez szükséges ahhoz, hogy biztosítsuk, hogy a termékváltozások vagy a gyártási folyamat módosításai esetén is megőrződjön a tisztaság-képesség minősége.
  - Milyen a hosszú távú viselkedés kérdése a tisztaság-képesség szempontjából? Általában új gépekkel vagy alkatrészekkel végzik a méréseket. Kevés esetben vizsgálták a hosszú távú viselkedést.
  - Hány részecskét bocsát ki összesen a gép vagy alkatrész? Ez a kérdés akkor merül fel, ha gépeket és alkatrészeket közvetlenül össze akarunk hasonlítani. Különösen akkor érdekes, ha a releváns paraméterek mellett összevethetőek, és a részecskekibocsátás további döntési szempont lehet. (lásd 2. kép)

Egészségügyi módszer

A szerző véleménye szerint az VDI 2083-9.1 ilyen típusú méréseket nem megfelelő gondossággal kezelte.

Az egészségügyi módszer során a részecskekibocsátást mérik időegységre vetítve. Hátránya, hogy az eredményeket nem lehet egyetlen osztályozással összevetni, mint ahogy az az ISO 14644-1-ben szerepel. Ezért mindig összefüggésben kell vizsgálni a helyi mérési módszerrel, amely meghatározott pontokon történik. (lásd 3. kép)

A mérési felállás az, hogy a mérendő tárgyat egy mérőhelyiségbe helyezik, amely tiszta levegővel van átjárva, és a levegő kifolyójánál mérik a részecskeszám-koncentrációt (feltételezve az egyenletes eloszlást). Emellett meghatározzák a levegő kifolyójánál a térfogatáramot. Ha mindkét értéket összeszorozzuk, részecskeszám-áramot kapunk.

A részecskeszám-koncentráció P/m³ szorozva a térfogatárammal m³/s adja a részecskeszám-áramot P/s:

P/s =(P/m³)/(m³/s).

Egy egyszerű példa mutatja, miért lehet hasznos a teljesítménymérés módszerének alkalmazása. Tegyük fel, hogy két gyártó vezetése között öt mérési pontban egyeztettek. Az első gyártó mérési eredményei a helyi módszer szerint a következők voltak (0 – 0 – 200 – 0 – 0). A VDI 2083-9.1 irányelv szerint ez azt jelenti, hogy ennek a vezetésnek a részecskekibocsátása az ISO 200 legmagasabb mérhető értékhez, azaz az ISO 4 osztályhoz tartozik. A második gyártó eredményei (100 – 100 – 100 – 100 – 100). Ez azt jelenti, hogy a részecskekibocsátás az ISO 100 osztályba tartozik. Bár a második gyártó jelentősen több részecskét bocsát ki, a teljesítmény szerint mégis jobb osztályzatot kap. Ezt az ellentmondást a teljesítménymérés módszerével lehet feloldani.

További irodalom:

VDI 2083-8: Műszerek tisztatér-képessége (visszavont)
VDI 2083-9.1: Tisztaság-képesség és felületi tisztaság
ISO 14644-1: A levegő tisztasági osztályozása