Classificatie cleanrooms achterhaald
Sinds 2012 kunnen cleanrooms worden geclassificeerd op basis van de Iso 14644-9-richtlijn die is gebaseerd op het aantal deeltjes dat tijdens een productieproces per oppervlakte-eenheid en per tijdseenheid op een oppervlak vallen. Die methode is beter dan de vorige, maar is nog steeds geen goede maat. De reinheid per product is namelijk veel meer afhankelijk van gedrag en werkplekinrichting.
Op een werkplek in een cleanroom is de vervuiling van een product tijdens het productieproces lager dan op een werkplek buiten de cleanroom. Om de kwaliteit van een cleanroom te bepalen, wordt de hoeveelheid deeltjes per kubieke meter gemeten. Hoe minder deeltjes per kuub, hoe beter de cleanroom.
Dat deeltjescontaminatie in een cleanroom niet direct is gerelateerd aan de Iso-classificatie van de cleanroom (bijvoorbeeld Iso-7), is al enkele jaren bekend. Binnen de precisie-industrie worden de eisen rond deeltjescontaminatie steeds hoger. Verbeteringen van processen, gericht op vermindering van contaminatie, lijken alleen mogelijk door hoge investeringen in betere cleanrooms. Om een beter beeld te krijgen van de cleanroomkwaliteit is er sinds eind 2012 een nieuwe classificatie die is gekoppeld aan de deeltjesneerslag.
De deeltjesneerslag wordt bepaald door het aantal deeltjes bijvoorbeeld groter dan 30 µm te meten dat in een bepaalde tijd op een oppervlak is afgezet. Apparaten om dit betrouwbaar te meten, zijn pas sinds eind 2013 beschikbaar. Metingen met bijvoorbeeld de PDM van de firma SAC werpen een heel nieuw licht op de vervuiling tijdens productie.
In een schone ruimte in rust bedraagt de deeltjesneerslag ongeveer één deeltje per uur per dm2. Tijdens een productieproces kan het aantal afgezette deeltjes oplopen naar meer dan vijftienhonderd, met grote variaties per locatie op de werkplek. In de praktijk blijken er nauwelijks deeltjes zomaar uit de lucht op een oppervlak te vallen. Deeltjes groter dan 30 µm worden niet in de lucht opgenomen zonder dat er wervelingen zijn. Deeltjes kleiner dan 10 µm vallen helemaal niet neer. En deeltjes tussen 10 en 30 µm worden netjes door de luchtstroom in een schone ruimte afgevoerd. Er blijkt helemaal geen relatie te zijn tussen deeltjesmetingen in de lucht en deeltjesneerslagmetingen op een oppervlak.
Factor honderd
Waardoor wordt de toename van deeltjesneerslag tijdens een productieproces dan verklaard? Een deel van de toename wordt veroorzaakt door ongewenste luchtstromen ten gevolge van bewegingen. Een ander deel wordt veroorzaakt door warmtestromen (bijvoorbeeld lichaamswarmte). Ook het uitvoeren van productiehandelingen veroorzaakt deeltjesneerslag. Ten slotte kan er deeltjesneerslag op het product ontstaan door verstoring van de neerwaartse laminaire luchtstroom in de schone ruimte. Deze bijdrage aan deeltjesneerslag en dus verontreiniging van het product is vele malen groter dan de bijdrage van deeltjes in de laminaire luchtstromen van de cleanrooms. Verbetering van de cleanroomklasse levert dan ook een verwaarloosbare vermindering op van de deeltjescontaminatie.
Ingredients enabling carbon neutrality of warehouse systems
5 oktober 2023 vindt de INCOSE-NL workshop 2023 plaats, met spreker Daan Meijsen van Vanderlande. Tijdens de workshop krijg je inzicht in de verschillende cross-cutting duurzaamheidsperspectieven voor hightech systemen. Bekijk het volledige programma online en registreer nu!
Tijdens de deeltjesneerslagmetingen blijkt dat de neerslag op de werkplek sterk afhankelijk is van de locatie van de meting ten opzichte van de werkzaamheden. De laminaire stromen in de cleanroom zorgen voor een beschermingsgordijn voor de werkplek waardoor andere activiteiten nauwelijks invloed hebben. Binnen de werkplek zelf worden er echter grote verschillen gemeten afhankelijk van de productiehandelingen die heel lokaal plaatsvinden. Hieruit blijkt dat inrichting van de werkplek en het gedrag van de medewerkers een dominante rol hebben in de reinheid van het productieproces. De deeltjesneerslag wordt bepaald door het product zelf en de handelingen die nodig zijn tijdens de productie.
In de praktijk blijkt het goed haalbaar om de deeltjesneerslag van een regulier cleanroomproductieproces te reduceren met een factor honderd door specifieke gedragstraining en werkplekinrichting. Slimme positionering van de gereedschappen en montagemiddelen gecombineerd met het voorkomen van wervelingen door bewegingen van onderdelen en personen speelt daarbij een rol. Nieuw ontwikkelde apparatuur zoals de PDM is daarbij een goede hulp.
Classificeren van een cleanroom op basis van deeltjesneerslag geeft al met al weinig informatie over de reinheid van de producten. We kunnen dus concluderen dat het classificeren van een cleanroom een achterhaalde zaak is. Een aandachtspunt hierbij is wel dat de condities van een cleanroom zodanig moeten zijn dat de achtergrondbijdrage van deeltjesneerslag vanuit de cleanroom laag moet zijn ten opzichte van de deeltjesneerslag ten gevolge van het productieproces.
