Idoneità alle camere bianche delle verniciature

Capannone di produzione della Inficon GmbH a Colonia: Sistema di rivestimento del pavimento ESD-Cleanroom della Sto AG (sistema a base acquosa e a solvente: StoPox WB 110)

Conergy SolarModule GmbH & Co. KG a Francoforte: Sistemi di rivestimento per camere bianche della Sto AG (Sistemi: StoPox WHG e StoPox BB OS)

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Un'influenza significativa sulla qualità dell'aria delle camere bianche è data dai rivestimenti di pavimenti, pareti e soffitti. A seconda del settore, sono necessari diversi sistemi di rivestimento e relativi metodi di prova.

Lo sviluppo nel mercato svizzero nei settori delle Scienze della Vita, Medtech, Alimentare e Farmaceutico, ma anche nell'industria dei semiconduttori, è enorme. Ciò porta al fatto che per sempre più aziende la produzione in condizioni pure diventa indispensabile per garantire i processi e la qualità del prodotto. L'obiettivo di queste condizioni è ridurre i costi di produzione attraverso la diminuzione degli scarti e la garanzia dei processi. Inoltre, le esigenze dei vari settori differiscono in parte notevolmente.

Di seguito vengono illustrate le diverse esigenze e le caratteristiche richieste ai sistemi di rivestimento di pavimenti, pareti e soffitti.

Zone di pulizia e livelli di sicurezza

Le zone di pulizia sono istituite per proteggere superfici e beni sensibili. Una zona di pulizia serve a mantenere il più possibile intatta la qualità di pulizia stabilita di componenti, materiali ausiliari e assemblaggi durante la lavorazione. Il livello di pulizia non deve essere ridotto a causa di influenze ambientali, motivo per cui si evita l'introduzione di sporco. Le impurità comunque presenti vengono miratamente ridotte e eliminate. La realizzazione e l'uso delle zone di pulizia si basano sui requisiti di pulizia legati al prodotto [1].

Le particelle critiche per la funzione sono generalmente comprese tra 5 e 1000 micrometri. La classificazione delle zone di pulizia secondo VDA 19, parte 2, avviene in 4 livelli: Zona non regolamentata (livello di pulizia 0, SaS0), Zona pulita (SaS1), Camera pulita (SaS2) e Camera bianca (SaS3). Per soddisfare i requisiti a partire dal livello di pulizia 1, i pavimenti devono soprattutto avere una buona resistenza all'abrasione (bassa formazione di particelle durante il transito con veicoli a pianale) e una buona resistenza meccanica. Inoltre, è necessaria una superficie priva di pori, facile da pulire. A seconda del processo di produzione, possono essere richieste altre caratteristiche, come resistenza chimica, antiscivolo, conduttività elettrica e copertura di crepe.

Nei laboratori di ricerca, sviluppo e analisi microbiologica, dove si manipolano microorganismi nell'ambito di batteriologia, micologia, virologia e parassitologia o si effettuano lavori di ingegneria genetica, l'attenzione principale è che nessun microorganismo pericoloso per uomini, animali, piante e ambiente possa uscire dai laboratori. Secondo DIN EN 12128, questi laboratori sono classificati in quattro livelli di sicurezza, da S1 a S4, dove S1 rappresenta il livello più basso e S4 il più alto. A partire da S3, le superfici di tavoli di lavoro, pavimenti, pareti e soffitti devono essere facilmente pulibili e facilmente accessibili per le operazioni di manutenzione. Le superfici devono essere impermeabili e resistenti a disinfettanti, detergenti, acidi, alcali, solventi e altre sostanze chimiche comunemente usate e non devono essere colonizzate o metabolizzate da microorganismi. Per questo motivo, i materiali di rivestimento vengono testati secondo ISO 846 per le loro proprietà biostatiche [8], [9]. Oggigiorno, si richiede anche che i sistemi di rivestimento siano in grado di coprire le crepe, affinché eventuali crepe successive alla costruzione non possano ospitare microorganismi che non possono essere rimossi con disinfezione con panni.

Idoneità degli strumenti di lavoro nelle camere bianche

Nelle norme e regolamenti attuali vengono definiti parametri che la camera bianca finita deve soddisfare e che l'operatore stabilisce in anticipo in base ai requisiti del suo processo di produzione. La purezza del sistema «camera bianca» dipende in modo determinante da vari fattori (norma DIN EN ISO 14644-1 [2] o linee guida VDI 2083 foglio 1 [3]). Tali fattori che influenzano la purezza di una camera bianca, oltre alla qualità dell'aria in ingresso, all'apporto di aria, alle superfici e al personale, sono anche gli strumenti di lavoro presenti nella stanza [4]. Tra gli strumenti di lavoro ci sono, ad esempio, arredi interni come pareti, porte, soffitti e pavimenti. Gli strumenti di lavoro hanno un impatto significativo sull'inquinamento dell'ambiente di produzione e devono quindi essere testati per la loro idoneità alle camere bianche. I parametri essenziali per l'idoneità delle apparecchiature alle camere bianche sono:

– Emissione di particelle trasportate dall'aria

– Comportamento di fuoriuscita di gas

– Proprietà ESD

– Facilità di pulizia

– Resistenza a sostanze chimiche e disinfettanti

– Superficie liscia e priva di crepe

– Metabolizzabilità / Microbicidità

Le esigenze di diversi settori differiscono talvolta notevolmente. Esistono anche differenze tra le classi di purezza delle particelle tra DIN EN ISO 14644-1 e le GMP (Good Manufacturing Practice) e cGMP applicate alla produzione di prodotti umani e veterinari. Secondo DIN EN ISO 14644-1, le classi di purezza delle particelle dell'aria sono classificate da 1 a 9, con il massimo numero di particelle consentito più basso nella classe 1. Nelle GMP, la classificazione va da A a D, con la classe A corrispondente circa alla classe ISO 5. Inoltre, si richiede sempre più spesso l'approvazione FDA (FDA § 175.300).

Per la maggior parte dei processi di produzione, le particelle trasportate dall'aria rappresentano il problema maggiore. Sempre più, però, entra in gioco anche la contaminazione molecolare aerotrasportata (AMC, airborne molecular contamination). Si tratta della presenza di sostanze molecolari in fase gassosa o di vapore all'interno dell'atmosfera di una camera bianca, che possono avere effetti dannosi sul prodotto, sul processo, sulle apparecchiature o sul personale [5].

Le emissioni dai materiali con cui sono realizzati gli strumenti di lavoro, ad esempio rivestimenti di pareti/soffitti/pavimenti, possono avere effetti negativi non trascurabili (vedi VDI 2083 foglio 8.1 allegato D). Durante la pianificazione e la costruzione di una camera bianca, è quindi importante scegliere materiali appropriati e testati per gli strumenti di lavoro.

Alleanza delle metodologie di prova dell'industria

In tutte le norme e linee guida esistenti per le camere bianche non sono definiti criteri di prova per gli strumenti di lavoro, tra cui anche i sistemi di rivestimento di pavimenti, pareti e soffitti. Ci sono state solo indicazioni indirette sulla qualità dell'aria da mantenere o da creare nelle camere bianche. Pertanto, i produttori e gli operatori di camere bianche hanno stabilito criteri per i sistemi nelle camere bianche sulla base delle loro esperienze. Alcuni hanno sviluppato propri metodi di prova, come ad esempio il gruppo M+W con le sue «specifications for semiconductor clean rooms» [7]. Per sviluppare metodi di prova per l'idoneità delle apparecchiature alle camere bianche e per sviluppare prodotti ottimizzati, è nata su iniziativa dell'Istituto Fraunhofer per la produzione e l'automazione IPA di Stoccarda un'alleanza dell'industria chiamata Cleanroom Suitable Materials (CSM). Sulla base delle conoscenze acquisite nell'ambito della CSM, nel 2011 sono stati descritti per la prima volta, nel progetto di norma VDI 2083 foglio 17, pubblicato nel giugno 2013, i criteri di prova per l'idoneità alle camere bianche / alla purezza dei materiali. La Sto AG, membro della CSM, partecipa attivamente allo sviluppo di materiali idonei per la rivestitura di pareti, soffitti e pavimenti nelle camere bianche, offrendo sistemi di rivestimento testati e coordinati per tutte le esigenze. Ora è possibile dimostrare la compatibilità con le camere bianche dei sistemi di rivestimento attraverso metodi di prova, garantendo una sicurezza molto maggiore nella costruzione e gestione di una camera bianca.

Sistemi di rivestimento idonei

Il sistema di rivestimento più adatto alle esigenze delle camere bianche sono i sistemi di resina epossidica senza fughe, che si sono dimostrati particolarmente efficaci grazie alla superficie liscia, priva di pori e alla loro eccellente resistenza chimica. Inoltre, in caso di sollecitazioni meccaniche, come traffico pedonale o veicolare, presentano un comportamento di usura molto buono e quindi una bassa formazione di particelle. Negli ultimi anni, grazie a una selezione mirata degli ingredienti, anche il comportamento di fuoriuscita di gas è stato migliorato. La più recente generazione di dispersioni o emulsioni di resina epossidica contiene, oltre all'acqua, poche sostanze volatili. La Sto AG offre, a seconda delle esigenze della camera bianca e del processo di produzione previsto, diversi sistemi di rivestimento testati, come i sistemi Sto Cleanroom Floor e Sto Cleanroom Wall / Ceiling. Sto AG accompagna progettisti e clienti dalla pianificazione dell'edificio fino a soluzioni personalizzate, proposte di materiali e offerte di gara in tutte le fasi di un progetto edilizio. In questo modo, committenti, progettisti e operatori sono supportati con servizi accurati per prendere le decisioni giuste per il domani.

Fonti:

[1] VDA Qualitätsmanagement in der Automobilindustrie Band 19, Teil 2: Technische Sauberkeit in der Montage.

[2] DIN EN ISO 14644-1, Reinräume und zugehörige Reinraumbereiche, Juli 1999.

[3] VDI-Richtlinie 2083 Blatt 1, Mai 2005 [4] VDI-Richtlinie 2083 Blatt 9.1, Dezember 2006.

[5] VDI 2083, Blatt 8.1, Juli 2009.

[6] VDI 2083, Blatt 8.1, Juli 2009.

[7] M+W Group GmbH, Lotterbergstr. 30, 70499 Stuttgart.

[8] DIN EN 12128, maggio 1998 [9] VDI 2083, Blatt 17, giugno 2013.