Geschikte coatingsystemen voor cleanrooms

Geschikte coatingsystemen voor cleanrooms

Auteur: Wolfgang Konle 

Voor steeds meer bedrijven is de productie onder schone omstandigheden onmisbaar om de procesgang en de kwaliteit van de onderdelen te waarborgen. Een belangrijke invloed op de kwaliteit van de binnenlucht hebben de bedrijfsmiddelen, waaronder ook coatings van vloeren, muren en plafonds vallen. In het volgende worden de verschillende eisen weergegeven en de daarvoor benodigde eigenschappen van coatingsystemen.

Vereisten aan reinraumgeschikte bedrijfsmiddelen

De belangrijkste factoren die de zuiverheid van een cleanroom beïnvloeden, naast de kwaliteit van de toevoerlucht, de toevoer, oppervlakken en het personeel, zijn ook de in de ruimte aanwezige bedrijfsmiddelen [1].
Tot de bedrijfsmiddelen behoren onder andere interieurinrichtingen zoals muren, deuren, plafonds en vloeren. De essentiële parameters voor de reinraumgeschiktheid van bedrijfsmiddelen hangen af van het gebruik:
- Emissie van luchtgedragen deeltjes
- Uitgasgedrag (outgassing)
- ESD-eigenschappen
- Reinigbaarheid
- Bestendigheid tegen chemicaliën of desinfectiemiddelen
- Gladde en barstvrije oppervlakken
- Verstoffelijking/microbiocide

Voor de meeste productieprocessen vormen luchtgedragen deeltjes het grootste probleem. Steeds meer speelt ook AMC = Airborne Molecular Contamination (luchtgedragen moleculaire besmetting) een rol. Dit betreft de aanwezigheid van dergelijke moleculaire (chemische, niet-deelachtige) stoffen in de gas- of dampfase binnen de atmosfeer van een cleanroom of cleanroomgebied, die schadelijk kunnen zijn voor het product, het proces, de apparatuur of het personeel [2].

Uitgasingen uit de materialen waaruit de bedrijfsmiddelen vervaardigd zijn, zoals bijvoorbeeld coatings van muren, plafonds en vloeren, kunnen in aanzienlijke mate negatieve effecten hebben. Voorbeelden hiervan zijn corrosie-effecten op metallische geleidende banen of lagen, defecten bij lithografische processen, verkorte onderhoudsintervallen en levensduur van optieken, veranderingen in elektrische eigenschappen van wafers door onbedoelde doping [3].

In alle bestaande normen en richtlijnen voor cleanrooms zijn geen vaste criteria vastgesteld voor de controle van bedrijfsmiddelen, waaronder coatingsystemen voor vloeren, muren en plafonds. Er waren slechts indirecte aanwijzingen voor de te vervaardigen of te handhaven eigenschappen van de lucht in cleanrooms. Daarom bepaalden fabrikanten en beheerders van cleanrooms, gebaseerd op ervaring, de criteria voor systemen in cleanrooms. Soms werden eigen testmethoden ontwikkeld, zoals bijvoorbeeld door de m+w group met haar 'specifications for semiconductor clean rooms' [4].

Om testmethoden voor de reinraumgeschiktheid van bedrijfsmiddelen te ontwikkelen en om hiervoor geoptimaliseerde producten te ontwerpen, ontstond een industriealliantie, 'Cleanroom Suitable Materials (CSM)', op initiatief van het Fraunhofer Instituut voor Productietechniek en Automatisering (IPA), Stuttgart. Op basis van de inzichten uit de CSM-industriecoalitie worden voor het eerst in de conceptversie van VDI 2083 blad 17 (februari 2011) testcriteria beschreven voor de reinraum- / reinheidsgeschiktheid van materialen.

Afhankelijk van het toepassingsgebied worden de volgende eisen gesteld aan coatingsystemen:
- Goede slijtvastheid (weinig deeltjesvorming)
- Goede mechanische bestendigheid
- Goede chemische bestendigheid
- Weinig uitgasvorming
- Gladde, poriënvrije oppervlakken
- Goede reinigbaarheid
- Bestand tegen desinfectiemiddelen
- Biostatisch of microbicide werking
- Afdrachtvermogen
- Rissendoorbraak

Reinraumgeschikte coatingsystemen

Het meest geschikt voor de eisen in cleanrooms zijn epoxyharsystemen, die vooral bekend staan om hun gladde, poriënvrije oppervlakken en een zeer goede chemische bestendigheid. Daarnaast vertonen ze bij mechanische belasting, zoals loop- of rijd verkeer, een zeer goede slijtvastheid en daardoor ook weinig deeltjesvorming. Bovendien is in de afgelopen jaren bij de ontwikkeling van producten door gerichte selectie van de ingrediënten het uitgasgedrag verder verbeterd. De nieuwste generatie epoxyharsdispersies of -emulsies bevat, naast water, nauwelijks vluchtige componenten.
De StoCretec GmbH biedt coatingsystemen aan die afgestemd zijn op de specifieke toepassing voor beton, pleisterwerk en gipskarton ondergronden.

Afbeelding: Coatings op muur/plafond/vloer

[1] VDI-richtlijn 2083 blad 9.1, december 2006
[2] VDI 2083, blad 8.1, juli 2009
[3] VDI 2083, blad 8.1, juli 2009
[4] M+W Group GmbH, Lotterbergstr. 30, 70499 Stuttgart