Fachbeitrag
Autor: Norbert Otto

Reinraumtechnik: die neue ISO 14644-3

Reinräume und zugehörige Reinraumbereiche: Prüfverfahren (ISO/FDIS 14644-3:2019)

|

In Anbetracht des langen Zeitraumes seit 2005 bis 2019 soll an dieser Stelle der Aufwand anhand der Anzahl der einzelnen Sitzungen der Arbeitsgruppe ISO 14644 WG3 für den Bereich der Messtechnik im Reinraum aufgelistet werden.

Nach Herrn Ottos Einschätzung ist dies wohl das komplexeste Blatt aus der Reihe ISO 14644, weil man alle Arten von Messtechniken im Reinraum dort unterbringen möchte.

Die aktiv mitarbeitenden Nationen (i.d.R. 6-10 Länder) sind sicherlich die Länder, in denen auch die Sitzungen abgehalten werden. Um die Reisekosten nun in einem erträglichen Maß zu halten, möchte natürlich auch jedes Land so viel wie möglich Sitzungen abhalten, welche der Convenor (Blatt 3 = Japan) organisieren muss.

Der hauptsächliche Grund, warum nun dermaßen viele Treffen vereinbart werden mussten, waren in der Hauptsache die Messungen zum Filterlecktest, aber auch die Messungen zu den Spülzeiten, resp. „recovery-times“. Ein Kompromiss muss nun nicht nur aus den anwesenden ISO-Delegierten gefunden werden, sondern auch mit diesen Nationen, welche offiziell in schriftlichen Formblättern ihre Kommentare abgeben. Soweit Herr Otto sich erinnern kann, waren dies noch im Jahre 2017 über 800 Eingaben. Nach langem hin & her hat man dann endlich in Paris eine Einigung zu den Messungen der „recovery-tests“ gefunden.

Einen Kompromiss zum Filterlecktest gab es schlussendlich dann erst in Sydney, nachdem man sich auf eine völlig neue Mathematik der Scanzeiten und der Prüfaerosolaufgabe geeinigt hatte. Das Schwierigste an diesem Thema waren die zwei unterschiedlichen Messmethoden, welche einmal das Photometer auf der eine Seite war und die Messtechnik mit dem Partikelzähler. Letztere Messmethode wird allerdings nur in den DACH-Ländern & Japan verwendet und da ist es einerseits verständlich, dass es wegen vier Nationen nicht eines separaten Normenabsatzes bedarf. Deshalb sollte die Partikelzählertechnik bereits schon in der Version ISO 14644-3:2005 verabschiedet werden. Bekanntlich ist dies dann nicht passiert, hat aber zu den gleichen Diskussionen, wenn nicht sogar in verschärfter Form in den Jahren 2008-2011 wieder stattgefunden.

Hierzu bedarf es einer Erklärung zum technischen Verfahren:

1.) die Photometer-Messtechnik benötigt ein ähnliches Prüföl (DOP),
2.) wie bei der Partikelzähler-Messtechnik (DEHS)

Nun sollte die Art des Prüfaerosols nicht Gegenstand der Diskussionen sein – aber sehr wohl die Menge. Und die ist beim Photometer um den Faktor > 1.000-fach höher als beim Partikelzähler. Die Firma C-tec hat in zwei Studien nachgewiesen, dass ein Leck mit der Größe gerade noch zum H14 das Photometer dieses Leck gar nicht mehr detektieren konnte, sondern nur die Größe zum H13 Filter. In diesem Zusammenhang bedankt sich Herr Otto bei den Organisatoren, welche für C-Tec diese Möglichkeit geschaffen haben - unter anderem persönlich bei Lene Olesen / Staten Serum Institut vom dänischen Normenverband und bei Hr. Dr. Thomas Caesar / Freudenberg vom DIN.

Beide Methoden wurden dem direkten Vergleich zur Leckagemessung ausgesetzt und zusätzlich dann in der Folge festgestellt, dass beim Photometer eine immense Menge an Prüfaerosol benötigt wird.

Demzufolge hat Herr Otto bei Firmen in den Ländern Brasilien & USA nach dem Verbrauch zu ca. 10.000 Schwebstofffilter dahin gehend recherchiert, welche Mengen an DOP, bzw. DEHS der Einkauf in dem maßgeblichen Zeitraum der Messungen bestellt hat. Dieses waren dann zum einen > 140 Liter beim DOP und < 3 Liter beim DEHS. Gerne reicht Herr Otto in einer weiteren Veröffentlichung die Testreihe und den Messaufbau hierzu nach.

Alles in allem war man zu dem Kompromiss bereit, die Partikelzähler-Messmethode als gleichwertig in der Norm bei zu behalten – mit einer „Schmerzgrenze“: beide Ergebnisse sollten den Wert des Photometers mit 10-4 (0,01%), als auch der Partikelzählertechnik ausweisen. Dies konnte unter Umständen für den Partikelzähler zum damaligen Zeitpunkt gefährlich werden, weil hier der Grenzwert bei 0,5% (H13), bzw. 0,05% (H14) lag. Um dieses Risiko zu umgehen, hat C-Tec Filterzertifikate vom Großteil seiner Kunden geprüft, welchen Wert diese heutzutage wohl ausweisen. Diese Werte lagen dann alle schon bei der Klasse H13 bereits bei 99,999% bei einer mittleren Partikelgröße von 0,1µm – 0,2µm und der Lecktest gemäß ISO 14644-3:2019 wird bei einer Rohluftkonzentration von 0,3µm ausgewertet. Dies hatte dann zur Folge, dass die DACH-Länder auf den Kompromiss mit 0,01% eingehen konnten. Zusätzlich darf jetzt auch noch der Faktor 10 in der Formel eingesetzt werden, um zwei Möglichkeiten eines Grenzlecks zu geben und dies sollte zwischen den Vertragspartnern vereinbart werden.

Leider werden trotz allem immer noch Messungen zum Lecktest mit dem Partikelzähler und den jeweiligen Verdünnungsstufen auf der Rohluftseite mit > 11.000.000 Partikeln bei 0,3µm hochgefahren, was anhand der bisherigen Formel auch nicht notwendig war.

Die neue ISO 14644-3:2019 geht hier noch einen Schritt weiter und erlaubt eine weitaus niedrigere Rohluftkonzentration – immer in Abhängigkeit zur Scangeschwindigkeit. Diese darf nun auch auf < 8cm/s angesetzt werden und ist somit der nationalen Norm VDI 2083-3 gleichgestellt.

Beispiele hierzu aus der aktuellen Norm ISO 14644-3:2019:

(siehe Tabellen)

Wenn nun die Probenahmesonde einen Durchmesser von 3,6 cm besitzt und es sollte mit einer Scangeschwindigkeit von 8,0 cm/s das Filtermedium (H13) mit der Größe: 600 x 600 mm abgefahren werden, darf die angestrebte Aerosolkonzentration bei 500.000 Partikel/cft liegen. Dies entspricht dann 17.657350 Partikel/m³. Die hieraus resultierende Scanzeit entspricht dann 6 Minuten (aufgerundet).

Möchte man nun sicherheitshalber wie in der vorhergehenden Fassung der Norm mit einer Geschwindigkeit von 5,0 cm/s und den gleichen Voraussetzungen fahren, benötigt man eine Zeit von 8 Minuten (aufgerundet).

Zum weiteren sei hier nochmals darauf hingewiesen, dass ein Ergebnis zu einem Leck nicht mit der Partikelanzahl auf der Reinluftseite ausgewiesen werden kann, sondern immer nur als Prozentangabe – weil der eingebaute Filter im Abscheidegrad eben auch eine Prozentangabe ist.

Zum Kauf der Norm sei an dieser Stelle als ISO-Delegierter noch gesagt, dass der im Moment angebotene ISO 14644-3:2019-08 FDIS (final draft international standard) nicht aktuell ist und im Moment vom Komitee nochmals revidiert wird. Herr Otto geht davon aus, dass der letztendlich gültige FDIS ab April 2020 zu kaufen sein wird. Die Norm hat dann etwas mehr als 50 Seiten und ist zu einem Betrag von ~140,00 € erhältlich. Hierzu dürfen dann  Kommentare - allerdings nur noch redaktioneller Art - kundgetan und dem DIN zur Weitergabe zusendet werden oder sie können auch bereits an die eigenen Arbeitsanweisungen (SOPs) angepasst werden. Falls dann nach einer Einspruchszeit von 3-4 Monaten keine weiteren Kommentare zu klären sind, wird dann dieses Jahr die neue ISO 14644-3:2019xx gültig sein.




C-tec
Cleanroom Technology GmbH
Hegelstrasse 33+37
72108 Rottenburg am Neckar
Deutschland
Telefon: +49 7472 9887 0
Telefax: +49 7472 9887 700
E-Mail: norbert.otto@c-tec.de
Internet: http://www.c-tec.de