Zmienna wielkość komórek czystego pomieszczenia do pracy bezpyłowej

Abb. 1: Prinzip der Flow Box / Rys. 1: Zasada działania Flow Box

Abb. 2: Typische Laminar-Flow-Box / Rys. 2: Typowa skrzynka z przepływem laminarnym

Abb. 3: Reinraumstation Clean Boy / Rys. 3: Stanowisko czystego pomieszczenia CleanBoy

Abb. 4: Einhausung / Rys. 4: Obudowy

Od około 15 lat firma SPETECÂ Gesellschaft für Labor- und Reinraumtechnik mbH w Erding zajmuje się projektowaniem i budową pomieszczeń czystych o różnych rozmiarach, które można elastycznie konfigurować i dostosowywać do zastosowań lub życzeń klientów. Produkty te są znane pod nazwą „Laminar Flow Box” w różnych dziedzinach. Są one na przykład używane w przemyśle elektronicznym lub optycznym, a także w branży pakowania i w laboratoriach chemiczno-analitycznych, gdy konieczne lub zalecane jest pracowanie w najbardziej czystej atmosferze. Kolejnym obszarem zastosowania jest przechowywanie urządzeń lub substancji, które nie mogą być w żadnym wypadku skażone.

Typową cechą konstrukcyjną jest połączenie ograniczonej przestrzeni z modułem wyposażonym w wysokiej jakości wentylator oraz system filtracji składający się z filtra wstępnego i filtra o wysokiej wydajności (EU 14). Nazwa filtra EU 14 oznacza, że jest on w stanie zatrzymać 99,995 % wszystkich cząstek o średnicy > 0,5 µm. Rozmiar modułu zależy od zawartości w Flow Box. Przy większych pomieszczeniach czystych, zwanych komórkami czystymi, można używać kilku modułów obok siebie. Nowoczesne moduły charakteryzują się dziś cichą pracą i posiadają wskaźnik wymiany filtra.

W celu ograniczenia przestrzeni czystej oferuje się dwa zasadniczo różne koncepty: po pierwsze, niemal zamknięte pomieszczenie, zwane Laminar Flow Box, oraz zasłonę lamelową, która pozwala na sięganie po przedmioty za nią, obsługę urządzeń lub wejście do komórki czystej wypełnionej najczystszym powietrzem, w zależności od rozmiaru.

Zamknięte pudełko czyste (rys. 1) jest stabilnie skonstruowane. Ramy z aluminium lub stali nierdzewnej wyposażone są w panele z akrylu lub szkła kompozytowego (rys. 2). Do obsługi agresywnych mediów rama jest pokryta tworzywem sztucznym. Produkcja odbywa się w firmie SPETEC zgodnie z wytycznymi GMP (Dobra Praktyka Produkcyjna) i jest odpowiednio certyfikowana. Oprócz standardowych rozmiarów dostępnych z katalogu firmy, istnieją różne opcje, takie jak pudełko do przechowywania lub mobilna stacja czysta, nazwana Clean Boy (rys. 3). Życzenia klientów dotyczące różnych rozmiarów mogą być realizowane przez własną produkcję metalową. Przechodzone komórki czyste (rys. 4) są wykonane z profili aluminiowych lub ze stali nierdzewnej. Jeśli wymagana jest wersja GMP, odpowiada ona wykończeniem pod względem głębokości ryflowania materiałów wytycznym GMP. Powierzchnie sufitów i ścian umożliwiają bardzo prosty i skuteczny czyszczenie. Dlatego ostre krawędzie i rogi są generalnie unikanie.

Technika profili pozwala na dowolny wybór rozmiaru komórki czystej do maksymalnie 150 m². Te komórki czyste są ekonomiczną alternatywą dla pełnych pomieszczeń czystych. Podobnie jak w przypadku tych ostatnich, duże komórki czyste mogą być wyposażone w przejścia, szlabany materiałowe lub wejściowe.

Właściwości i klasy jakości pomieszczeń czystych są określane w normach DIN EN ISO 14644, część 1 (klasy 1 – 9), DIN EN ISO 14698, części 1-3 oraz VDI 2083, arkusze 1-18 (klasy 0 – 7); US Fed. Std. 209E (klasy 1 – 100 000) lub w wytycznych EG-GMP (klasy A – D). Ostatnie odpowiadają wymogom ISO klas 5 – 8 wymienionych tutaj.

Przy filtracji powietrza za pomocą filtra EU 14 można osiągnąć w zależności od stopnia czystości powietrza otoczenia klasy ISO 5 – 8, czyli od tysiąca do miliona cząstek na metr sześcienny o średnicy 1 µm. Współczynnik izolacji laminarnej przepływu powietrza wynosi 10³. Gdyby więc umieścić tę skrzynię w bardzo dobrym pełnym pomieszczeniu czystym klasy ISO 6, wówczas w niej znajdowałoby się nie więcej niż 10 cząstek na metr sześcienny, które w praktyce byłyby niemierzalne.

Otoczenie i człowiek mają największy wpływ na czystość obiektów. Do tego dochodzi skażenie pomieszczeń czystych w wyniku transportu cząstek przez powietrze, wprowadzanie cząstek na powierzchniach technicznych oraz powstawanie cząstek przez urządzenia, personel i przebiegające procesy. Sam skóra i odzież każdego człowieka w czystym pomieszczeniu klasy 8 emitują więcej niż 600 milionów cząstek (> 0,5 µm Ø) na metr sześcienny. To oraz pomiary emisji cząstek o tym samym rozmiarze podczas ruchów personelu w odzieży ochronnej (siedzenie z lekkim ruchem przedramion: 20 000; wstawanie: 50 000; powolne chodzenie: 80 000 na osobę) opierają się na danych Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) w Stuttgarcie. W powietrzu otoczenia oprócz mikrocząsteczek, kurzu i pyłu dominują bakterie (~ 0,5 – 50 µm Ø) oraz wirusy (~ 0,005 – 0,1 µm Ø).

Kolejną wariantem oferty firmy SPETEC jest Cleanboy. Zasłona skupia laminarne strumienie czystego powietrza i w dużym stopniu zapobiega bocznemu przedostawaniu się cząstek. Pomiar wykazał, że nawet niechroniony, generowany przez moduł strumień czystego powietrza zmniejsza liczbę cząstek, znacznie zapobiega ich wzburzeniu podczas ruchu w obszarze roboczym oraz odprowadza mikrocząsteczki, cząstki skóry i włókna odzieży z obszaru pracy.

Zarówno Laminar Flow Box, jak i mobilna stacja czysta są dostępne na wózkach jezdnych, co umożliwia przemieszczanie przedmiotów i urządzeń w warunkach czystych pomieszczeń między różnymi pomieszczeniami.

W zależności od zastosowania firma SPETEC może również wyprodukować przenośne stołowe odciągi lub ochronne pudełka do przechowywania przedmiotów i urządzeń, które nie są używane codziennie. Ponieważ nie można oczekiwać, że wszyscy klienci będą zaznajomieni z techniką czystych pomieszczeń, firma SPETEC oferuje wsparcie w zakresie planowania i uruchomienia, zgodnie z wytycznymi GMP, aż po zapewnienie jakości.

Zastosowanie zmiennych pomieszczeń czystych jako uzupełnienia lub taniej alternatywy dla drogich pełnych pomieszczeń czystych doprowadziło do budowy coraz większych komórek czystych, w których mogą pracować chronione stanowiska, urządzenia pakujące do żywności, maszyny produkcyjne w przemyśle tworzyw sztucznych, a także urządzenia do napełniania farmaceutyków i innych wysokiej klasy aparatury.

Zgodnie z systemem czystych pomieszczeń SPETEC można również budować takie obudowy (rys. 4), w których konstrukcja nośna składa się z profili aluminiowych lub ze stali nierdzewnej, a boczne ściany mogą być wykonane z akrylu, szkła kompozytowego lub płyt stalowych, a materiały na elementy drzwi, okna czy sufity są dowolnie wybierane. Moduły zapewniają w przedstawionym przykładzie dopływ laminarnego czystego powietrza. Jeśli wewnątrz znajdują się urządzenia, zaleca się przepływ czystego powietrza o niskiej turbulencji, aby zapewnić jak najpełniejszą wymianę powietrza. Takie obudowy doskonale nadają się do pracy w warunkach bezpyłowych. Te kilka przykładów pokazuje, że technika czystych pomieszczeń i wynikające z niej konstrukcje są już ważnym narzędziem w różnych dziedzinach i koniecznie będą miały kolejne zastosowania.