Przydatność powłok do pomieszczeń czystych

Hala produkcyjna Inficon GmbH w Kolonii: System powłoki podłogowej ESD-Cleanroom firmy Sto AG (system paroprzepuszczalny, wodny: StoPox WB 110)

Conergy SolarModule GmbH & Co. KG we Frankfurcie: Systemy powlekania podłóg w pomieszczeniach czystych firmy Sto AG (systemy: StoPox WHG i StoPox BB OS)

Logo CSM

Istotny wpływ na jakość powietrza w pomieszczeniach czystych mają powłoki na podłogach, ścianach i sufitach. W tym celu w zależności od branży konieczne są różne systemy powłok oraz odpowiednie metody testowania.

Rozwój na rynku szwajcarskim w dziedzinach nauk życiowych, medtech, spożywczych i farmaceutycznych, a także przemysłu półprzewodników jest ogromny. Prowadzi to do sytuacji, w której coraz więcej przedsiębiorstw musi produkować w warunkach czystych, aby zapewnić przebieg procesów i jakość produktów. Celem tych warunków jest obniżenie kosztów produkcji poprzez zmniejszenie odpadów oraz zapewnienie przebiegu procesów. W tym zakresie wymagania różnych branż często znacznie się różnią.

Poniżej przedstawiono różne wymagania oraz niezbędne właściwości systemów powłok na podłogach, ścianach i sufitach.

Obszary czystości i poziomy bezpieczeństwa

Obszary czystości są tworzone w celu ochrony wrażliwych powierzchni i dóbr. Obszar czystości ma na celu utrzymanie określonego poziomu czystości komponentów, materiałów pomocniczych i zespołów podczas procesu. Poziom czystości nie powinien być obniżany z powodu wpływu otoczenia, dlatego unika się wprowadzania brudu. Zanieczyszczenia powstające mimo to są celowo ograniczane i usuwane. Wykonanie i użytkowanie obszarów czystości zależy od wymagań dotyczących czystości produktu [1].

Wielkości cząstek krytyczne dla funkcji zazwyczaj mieszczą się w zakresie od 5 do 1000 mikrometrów. Klasyfikacja obszarów czystości według VDA 19, część 2, obejmuje 4 poziomy: obszar nieuregulowany (poziom czystości 0, SaS0), strefa czysta (SaS1), pomieszczenie czyste (SaS2) oraz pomieszczenie czyste klasy 1 (SaS3). Aby spełnić wymagania od poziomu czystości 1, podłogi muszą przede wszystkim charakteryzować się dobrą odpornością na ścieranie (niewielka ilość cząstek powstających podczas przejazdu pojazdami transportowymi) oraz dobrą odpornością mechaniczną. Ponadto konieczna jest powierzchnia bez porów, łatwa do czyszczenia. W zależności od procesu produkcyjnego mogą być dodawane inne właściwości, takie jak odporność chemiczna, antypoślizgowość, przewodność elektryczna i odporność na pęknięcia.

W laboratoriach badawczych, rozwojowych i mikrobiologicznych, w których obsługuje się mikroorganizmy w ramach bakteriologii, mykologii, wirusologii i parazytologii lub prowadzi się prace genetyczne, głównym celem jest zapewnienie, aby nie wydostawały się z laboratoriów mikroorganizmy niebezpieczne dla ludzi, zwierząt, roślin i środowiska. Zgodnie z DIN EN 12128, laboratoria te są klasyfikowane w czterech poziomach bezpieczeństwa od S1 do S4, przy czym S1 to najniższy, a S4 najwyższy poziom bezpieczeństwa. Od poziomu S3 powierzchnie stołów roboczych, podłóg, ścian i sufitów muszą być łatwe do czyszczenia i dostępne do prac pielęgnacyjnych. Powierzchnie muszą być wodoodporne i odporne na środki dezynfekujące, środki czystości, kwasy, zasady, rozpuszczalniki i inne chemikalia używane zwykle w tych pomieszczeniach, nie mogą być zasiedlane ani metabolizowane przez mikroorganizmy. Z tego powodu powłoki są testowane pod kątem właściwości biostatycznych zgodnie z ISO 846 [8], [9]. Obecnie często oczekuje się, aby systemy powłokowe były również odporne na pęknięcia, aby mikroorganizmy nie mogły osiedlać się w ewentualnych późniejszych pęknięciach w konstrukcji, które nie mogą być usunięte przez dezynfekcję wycieraczkową.

Przydatność urządzeń operacyjnych w pomieszczeniach czystych

W obowiązujących normach i przepisach określono parametry, które musi spełniać gotowe pomieszczenie czyste, a które operator ustala na podstawie wymagań swojego procesu produkcyjnego. Czystość systemu „pomieszczenie czyste” zależy od różnych czynników (norma DIN EN ISO 14644-1 [2] oraz wytyczne VDI 2083 arkusz 1 [3]). Czynniki wpływające na czystość pomieszczenia to oprócz jakości powietrza zasilającego, jego dostarczania, powierzchni i personelu, także urządzenia operacyjne znajdujące się w pomieszczeniu [4]. Do urządzeń operacyjnych należą na przykład elementy wyposażenia wnętrz, takie jak ściany, drzwi, sufity i podłogi. Urządzenia te mają kluczowy wpływ na zanieczyszczenie środowiska produkcyjnego i dlatego muszą być sprawdzane pod kątem ich przydatności do pomieszczeń czystych. Kluczowe parametry przydatności urządzeń operacyjnych do pomieszczeń czystych to:

– emisja cząstek unoszących się w powietrzu

– zachowanie podczas odgazowania

– właściwości ESD

– łatwość czyszczenia

– odporność na chemikalia i środki dezynfekujące

– gładka i wolna od pęknięć powierzchnia

– zdolność do metabolizmu / mikrobiocydowość

Największym problemem w większości procesów produkcyjnych są cząstki unoszące się w powietrzu. Coraz większe znaczenie ma również zanieczyszczenie molekularne unoszące się w powietrzu (AMC, airborne molecular contamination). Dotyczy ono obecności substancji molekularnych w fazie gazowej lub parowej w atmosferze pomieszczenia czystego, które mogą mieć szkodliwy wpływ na produkt, proces, sprzęt lub personel [5].

Wysypanie z materiałów, z których wykonane są urządzenia operacyjne, na przykład powłoki na ścianach, sufitach i podłogach, może mieć znaczny negatywny wpływ (zobacz VDI 2083 arkusz 8.1 załącznik D). Podczas planowania i budowy pomieszczenia czystego konieczny jest wybór odpowiednich i sprawdzonych materiałów na urządzenia operacyjne.

Sojusz metod testowania przemysłu

We wszystkich dotychczasowych normach i wytycznych dotyczących pomieszczeń czystych nie określono kryteriów testowania urządzeń operacyjnych, w tym systemów powłok na podłogach, ścianach i sufitach. Istniały jedynie pośrednie wskazówki dotyczące pożądanej lub utrzymywanej jakości powietrza w pomieszczeniach czystych. Dlatego producenci i operatorzy pomieszczeń czystych na podstawie doświadczeń ustalili kryteria dla systemów w tych pomieszczeniach. Częściowo opracowano własne metody testowe, na przykład przez grupę M+W z jej „specyfikacji dla pomieszczeń czystych w przemyśle półprzewodnikowym” [7]. W celu opracowania metod testowania przydatności urządzeń operacyjnych do pomieszczeń czystych i opracowania produktów zoptymalizowanych w tym zakresie, na inicjatywę Instytutu Fraunhofera ds. Technologii Produkcji i Automatyzacji IPA Stuttgart powstał sojusz przemysłowy, zwany Cleanroom Suitable Materials (CSM). Na podstawie uzyskanych w ramach tego sojuszu informacji, w 2011 roku po raz pierwszy w projekcie VDI 2083 arkusz 17, który ukazał się w czerwcu 2013 roku, opisano kryteria testowania przydatności materiałów do pomieszczeń czystych i ich czystości. Firma Sto AG aktywnie uczestniczy w rozwoju odpowiednich materiałów na powłoki ścian, sufitów i podłóg w pomieszczeniach czystych, jako członek CSM, i oferuje sprawdzone i dopasowane systemy powłokowe na wszystkie wymagania. Obecnie można potwierdzić przydatność systemów powłokowych do pomieszczeń czystych za pomocą metod testowych. Oznacza to znacznie większe bezpieczeństwo przy budowie i eksploatacji pomieszczenia czystego.

Odpowiednie systemy powłokowe

Najlepiej do wymagań pomieszczeń czystych nadają się bezspoinowe systemy epoksydowe, które wyróżniają się głównie gładką, bezporową powierzchnią i bardzo dobrą odpornością chemiczną. Ponadto wykazują bardzo dobre zachowanie przy obciążeniach mechanicznych, takich jak ruch pieszy czy transport pojazdami, i tym samym niską emisję cząstek. W ostatnich latach, dzięki celowemu doborowi składników, poprawiono również zachowanie podczas odgazowania. Najnowsza generacja dispersji lub emulsji epoksydowych zawiera, oprócz wody, niewielkie ilości lotnych składników. Firma Sto AG oferuje, w zależności od wymagań pomieszczenia czystego i planowanego procesu produkcyjnego, różne sprawdzone systemy powłokowe, takie jak systemy Sto Cleanroom Floor i Sto Cleanroom Wall / Ceiling. Firma Sto AG wspiera projektantów i klientów od planowania obiektu, poprzez indywidualne rozwiązania, aż po szczegóły, propozycje materiałów i oferty w trakcie wszystkich etapów realizacji inwestycji. Dzięki temu inwestorzy, projektanci i wykonawcy mogą podejmować świadome decyzje na przyszłość.

Źródła:

[1] VDA Zarządzanie jakością w przemyśle motoryzacyjnym, tom 19, część 2: Techniczna czystość w montażu.

[2] DIN EN ISO 14644-1, Pomieszczenia czyste i przyległe obszary czyste, lipiec 1999.

[3] VDI Wytyczne 2083 arkusz 1, maj 2005 [4] VDI Wytyczne 2083 arkusz 9.1, grudzień 2006.

[5] VDI 2083, arkusz 8.1, lipiec 2009.

[6] VDI 2083, arkusz 8.1, lipiec 2009.

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

[8] DIN EN 12128, maj 1998 [9] VDI 2083, arkusz 17, czerwiec 2013.