Hoe wordt een doek een cleanroom-doek?

Onder de gangbare cleanroom-verbruiksartikelen die dagelijks in de meeste cleanrooms worden gebruikt, spelen cleanroomdoeken qua relevantie en verbruiksmaten een vooraanstaande rol. Bij het gebruik van hulpmiddelen voor zeer schone omgevingen is het van cruciaal belang om het contaminatiegedrag van deze producten te kennen. Vanwege de nabijheid tot het productieproces of het product zelf staan vooral de partikulaire, luchtgedragen verontreinigingen die door het verbruiksmiddel worden veroorzaakt, centraal. Daarom moeten doeken voor gebruik in de cleanroom beoordeeld en geëvalueerd worden op hun cleanroomgeschiktheid, dus het partikelemissiegedrag.

Voor zover het gaat om de regelgeving. Klinkt ingewikkeld? Is het ook - totdat je het begrijpt. Hier wordt geprobeerd het de lezer hieronder wat eenvoudiger uit te leggen.

Partikelemissiegedrag – hoe bedoelt u?

Het doel van een veilige productie onder "schone omstandigheden" wordt onder andere bedreigd door de vrijgave van deeltjes op oppervlakken en in de lucht door hulpmiddelen zoals het cleanroomdoek. De oorzaak van deze hinderlijke en te controleren emissie ligt enerzijds in de fabricage en anderzijds in de mechanische belasting van het doek. Al door het eenvoudige en doelmatige gebruik van het doek ontstaat slijtage en daardoor de generering en vrijgave van deeltjes. Dit gebeurt overigens ook volledig onafhankelijk van de steriliteit van het doek. Integendeel, de gangbare sterilisatie met gammastraling leidt juist tot een extra belasting van het doek.

Om het wisdoekje op de juiste wijze te gebruiken, moet het gevouwen worden, met een reinigings- of desinfectiemiddel worden bevochtigd en uiteindelijk in contact worden gebracht met het te reinigen oppervlak. Daarbij trekt het de deeltjes niet magisch aan, maar wordt het pas effectief door de interactie tussen de vezels en de textiel- of non-wovenstructuur met het oppervlak, door het opnemen van de deeltjes. Reinigingsefficiëntie beschrijft hoeveel van de verontreiniging op het oppervlak wordt verwijderd door het wisproces. Reiniging omvat dus noodzakelijkerwijs wrijving, die op haar beurt meer of minder deeltjes vrijmaakt.

Daarom moet de fabricage van het doek zodanig worden gekozen dat het onder de beschreven voorwaarden een zo laag mogelijke deeltjesafgifte en een zo hoog mogelijke reinigingsefficiëntie heeft. Daarom bestaan cleanroomdoeken uit synthetische vezels en worden ze zo verwerkt dat ze zo chemisch bestendig en slijtvast mogelijk zijn. Vooral bij non-wovens moet in dit verband bijzonder worden gelet op de versteviging en de materiaalsamenstelling. Want de meeste gangbare non-woven-doeken zijn niet geschikt voor kritische toepassingen onder cleanroomcondities.

De volgende factoren beïnvloeden onder andere de cleanroomgeschiktheid van doeken:

- Materiaalkeuze - Afbeelding 1: Polyestervezels vs. cellulosevezels
- Materiaalstructuur / versteviging – Afbeelding 2: Gebreid vs. non-woven
- Herstellingsproces en verwerking
- Ruwheid van het te reinigen oppervlak

Beoordeling van de PurWipe®-doeken bij het IPA Fraunhofer Instituut

Het "partikelprobleem" wordt pas duidelijk wanneer je het onder ogen ziet. Precies gezegd wordt duidelijk dat het probleem niet zichtbaar is, althans niet met het blote oog. De vijand "deeltje" passeert het menselijk oog grotendeels onopgemerkt. Hoe kwalificeren we dus? Hoe kunnen we zekerstellen dat ons doek een cleanroomdoek is?

Er moeten testinstrumenten en geldige normen worden gebruikt voor metingen en kwalificaties. Gewoonlijk worden door de fabrikant op batchniveau tests uitgevoerd en gedocumenteerd over de partikelemissie van doeken. Een belangrijk instrument voor kwaliteitsborging. Toch betekent dit niet dat de cleanroomgeschiktheid van het doek wordt beoordeeld, en al helemaal niet door een onafhankelijke instantie. Om te bepalen of een doek vanwege zijn partikelemissiegedrag geschikt is voor gebruik in een bepaalde cleanroomklasse, moet een beoordeling van de geschiktheid voor luchtkwaliteitsklassen volgens ISO 14644-1 plaatsvinden.

Om de doeken van de PurWipe®-serie te beoordelen en te kwalificeren, heeft Hydroflex tests laten uitvoeren bij het gerenommeerde Fraunhofer IPA-instituut. De onderzoeken werden uitgevoerd in het competentiecentrum voor Reinst- en Mikroproductie in een cleanroom van klasse 1 (volgens ISO 14644-1). Voor de metingen werd een speciale testopstelling gebruikt, gebaseerd op de specificaties van ISO 9073-10 "Analyse van vezelfragmenten en andere deeltjes in droge toestand". Hierbij werd een deeltjesdetector met een meetsonde onder het proefobject geplaatst, terwijl het onderworpen werd aan een gedefinieerde mechanische belasting. De kwalificatiemeting werd eveneens uitgevoerd in overeenstemming met de nieuwe richtlijn VDI 2083 blad 9.2. De evaluatie van de emissiemetingen gebeurde volgens ISO 14644-14.

Het doel van de onderzoeken was dus de vraag in hoeverre de PurWipe®-doeken onder schone omstandigheden kunnen worden gebruikt en in welke cleanroomklasse. Voor de classificatie van de doeken werden de deeltjesmeetwaarden statistisch geanalyseerd en geëvalueerd op basis van de in ISO 14644-1 vastgestelde klassengrenzen. Daarbij was van alle testmonsters het "worst-case" resultaat, dus het slechtste resultaat, bepalend voor de beoordeling.

Conclusie: "Geschikt"

De onafhankelijke test van de doeken bij het Fraunhofer IPA-instituut bevestigt: PurWipe®-doeken N2, K1, K3 en K4 zijn cleanroomgeschikt tot ISO klasse 4.

Vanwege de hoge kwaliteitsnormen bij de productie van de PurWipe®-doeken onder cleanroomomstandigheden, evenals de ontwikkeling van de doeken specifiek afgestemd op de hoge eisen in de cleanroom, maken deze doeken een veilige toepassing onder schone omstandigheden mogelijk, waarbij hoge deeltjesemissies en een gevaar voor de cleanroom worden uitgesloten. Met het kwalificatiecertificaat van het Fraunhofer IPA en het label "Tested Device®" voor PurWipe®-doeken wordt dus het onafhankelijke bewijs van de cleanroomgeschiktheid geleverd – een belangrijke stap in de productkwalificatie.