VOC-emissies van geschikt materiaal voor cleanrooms? Nawoord van de CSM-bijeenkomst 2011

VOC-emissies van geschikt materiaal voor cleanrooms ? Nawoord van de CSM-bijeenkomst 2011

Tijdens de afgelopen projectfasen van het industrieverbond CSM – cleanroom geschikte materialen werden gestandaardiseerde metingen aan materialen uitgevoerd om door het bepalen van specifieke materiaaleigenschappen (deeltjesemissie bij tribologische belasting, uitgasvorming van vluchtige organische verbindingen (VOC), chemische bestendigheid, biologische bestendigheid en microbiëdität) de geschiktheid van de geteste materialen voor de verschillende cleanroomklassen en -gebieden vergelijkend vast te stellen (1). De metingen en de daaruit voortvloeiende classificatie volgens de CSM-standaard zijn verankerd in de richtlijn VDI 2083 blad 17 (ontwerp), die momenteel als proefdruk in omloop is en nog dit jaar definitief wordt vastgesteld (2). Op internationaal niveau is het ontwerp van de richtlijn al succesvol gepresenteerd als basis voor een nieuw ‘ISO work item proposal’. Het wordt verwacht dat de daarin vastgelegde procedures grotendeels worden overgenomen.

Op 17 februari vond tijdens de lounges in Karlsruhe de CSM-jaarlijkse bijeenkomst 2011 plaats met de focus op ‘VOC-emissies van cleanroomgeschikte materialen’. Daarbij werd het deelaspect van VDI 2083 blad 17 (ontwerp) ‘uitgasvorming’ gedetailleerd gepresenteerd. Waarom een nieuwe VOC-richtlijn? Gevestigde meetstandaarden voor VOC-emissies, zoals de zeer uitgebreide kamermetingen volgens ISO 16000-9, eindigen met het bepalen van de oppervlaktespecifieke emissiesnelheid (3). Ruimtevaartgerichte normen zoals ASTM E 595 verwijzen onder andere naar de TML-waarde (total mass loss), die onder gedefinieerde vacuümomstandigheden wordt bepaald (4). De VDA-richtlijn 278 van de automobielindustrie verwijst niet naar het actieve intacte oppervlak van het materiaal, dat echter noodzakelijk is voor het bepalen van een oppervlaktespecifieke emissiesnelheid (5). De nieuwe VDI-richtlijn beschrijft als ’s werelds eerste standaardisatievoorschrift niet alleen de bepaling van de oppervlaktespecifieke emissiesnelheid (SERm) in combinatie met een eenduidige materiaalklasse (ISO-AMCm klasse x) voor VOCs, maar verduidelijkt ook de schatting van een te verwachten TVOC-concentratie in een cleanroom na het inbrengen van een vooraf geklasseerd materiaal. De daarbij vastgestelde TVOC-concentraties kunnen volgens ISO 14644-8 direct worden aangegeven als een ISO-AMC-klasse (6) (7) (8).

MARKES International en Agilent Technologies presenteerden de daarvoor inzetbare microkamers evenals de meetapparatuur van een thermodesorptie-GC/MS-eenheid. Vergelijkbare thermodesorbers komen ook van PerkinElmer en Gerstel. De presentatie van het bedrijf Siltronic AG liet duidelijk zien welke problemen VOCs kunnen veroorzaken als voorbeeld van de ‘time dependent haze’ (TDH) in de halfgeleiderindustrie. Vanwege het feit dat moleculaire contaminaties van de cleanroomatmosfeer (waaronder VOC) directe invloed hebben op de kwaliteit van een wafer, moeten deze zo laag mogelijk worden gehouden, wat zich vertaalt in de materiaalselectie voor zuivere fabricages. Sika Technology AG presenteerde als antwoord op de eisen van de halfgeleiderindustrie oplossingen uit eigen huis voor nieuwe, sterk VOC-gereduceerde vloercoatings. Deze zijn in het kader van de CSM-kwalificatie opgenomen in de database www.ipa-csm.com, beheerd door het Fraunhofer IPA.

Een CSM-workshop in vergelijkbare vorm is gepland voor de herfst van dit jaar in Tokio/Japan bij het Fraunhofer Representative Office (www.fraunhofer.jp). De volgende CSM-jaarbijeenkomst 2012 vindt opnieuw plaats tijdens de lounges in Karlsruhe. Naast de focus op deeltjes- en VOC-emissies van materialen zal ook de materiaalsector voor life-science toepassingen aan bod komen.

1 Literatuur
1. Keller, Markus. Reinraumtechnik in de voedingsmiddelenindustrie – Materiaalkeuze voor hygiënische productieomgevingen aan de hand van muren, vloeren en voegen. Der Lebensmittelbrief. Lampertheim: Lebensmittelinformationsdienst GmbH, 2010. Bd. 21, 11/12, S. 12-17.
2. VDI 2083 Blatt 17 - Entwurf. Reinraumtechnik - Reinraumtauglichkeit von Werkstoffen. Berlijn: Beuth Verlag, 2011.
3. DIN EN ISO 16000-9. Binnenluchtverontreinigingen - Deel 9: Bepaling van de emissie van vluchtige organische verbindingen uit bouwproducten en inrichtingselementen - Emissietestkamer-methode. Berlijn: Beuth Verlag, 2008.
4. ASTM E 595. Standard Test Method for Total Mass Loss and Collected Volatile Condensable Materials from Outgassing in a Vacuum Environment. West Conshohocken: ASTM International, 2007.
5. VDA 278 - Aanbeveling. Thermodesorptieanalyse van organische emissies voor de karakterisering van niet-metallische auto-onderdelen. Berlijn: Verband der Automobilindustrie e. V., 2002.
6. Keller, Markus. Emissies van materialen geschikt voor cleanrooms. ReinRaumTechnik. Darmstadt: GIT Verlag GmbH & Co. KG, 2010. Bd. 12, 3, S. 14-17.
7. Keller, Markus. VOC-emissietestmethode: Berekening van VOC-emissies. Cleanroom Technology. 2011, 19, S. 19-23.
8. DIN EN ISO 14644-8. Cleanrooms en bijbehorende cleanroom-gebieden - Deel 8: Classificatie van luchtgedragen moleculaire contaminatie. Berlijn: Beuth Verlag, 2006.
9. DIN EN ISO 846. Invloed van micro-organismen op kunststoffen - Voorwerpen voor dagelijks gebruik. Berlijn: Beuth Verlag, 1997.
10. ISO 22196. Kunststoffen - Meting van antibacteriële activiteit op kunststofoppervlakken. Berlijn: Beuth Verlag, 2007.
11. DIN EN ISO 2812-1. Coatingmaterialen - Bepaling van de bestendigheid tegen vloeistoffen - Onderdompeling in vloeistoffen anders dan water. Berlijn: Beuth Verlag, 2007.

Afbeelding 1: Reactief materiaalmonster, voorbereid in een glazen buis naast een microkamer van een µCTE-eenheid (MARKES International) op de thermodesorber Turbomatrix ATD 650 (PerkinElmer).