Contamination control groeit als kool
Het verminderen van vervuiling op producten wordt wereldwijd iedere dag belangrijker. Dit fenomeen wordt aangeduid met contamination control en speelt binnen de levensmiddelenindustrie, ziekenhuisapparatuur, automobielindustrie en niet in het minst in de micro-elektronica. De eisen zijn zo hoog dat alleen een reinigingsstap ergens in het productieproces allang niet meer voldoet. Hoe wordt deze vervuiling gemeten en waarom zien we overal cleanrooms verschijnen? Een inleiding.
Steeds vaker worden er eisen gesteld die te maken hebben met vervuiling van het eindproduct. Om aan die eisen te kunnen voldoen, is het niet voldoende om het eindproduct een keer te reinigen. Veel eindproducten kunnen niet goed worden gereinigd omdat ze bijvoorbeeld te ingewikkeld in elkaar zitten.
Nog voordat een product wordt gemaakt, moet al duidelijk zijn of de onderdelen goed te reinigen zijn en of het totale product in gebruik niet te veel vervuiling genereert, waardoor kritieke onderdelen kunnen vervuilen. Daarnaast is het noodzakelijk om te bekijken in hoeverre gebruik, onderhoud en service aan producten vervuiling kunnen veroorzaken. Dit design for cleaning (DFC) is vergelijkbaar met bijvoorbeeld het design for manufacturing.
Tegelijkertijd zijn er een verschillende stappen in het productieproces die invloed hebben op de reinheid van het uiteindelijke product. Zo kan tijdens het verspanen een koelvloeistof gebruikt zijn die na indrogen heel moeilijk te verwijderen is. Vervolgens kunnen de reinigingsmiddelen niet de geëiste reinheid halen of is de (ultrasone) reinigingstechniek niet voldoende en blijkt er een extra uitstookbehandeling nodig. Als het product daarna wordt samengesteld, kunnen er tijdens de montage opnieuw op allerlei manieren vervuilingen worden aangebracht door bijvoorbeeld vervuilde oppervlakken in de buurt of vervuilde gereedschappen (kruiscontaminatie). In veel gevallen worden er ook eisen gesteld aan het aantal stofdeeltjes dat tijdens de productiestappen op de oppervlakken vallen. Dan biedt een productiecleanroom uitkomst.
Ook de verpakking verdient extra aandacht, zodat de producten bij aankomst bij de klant niet zijn vervuild door het transport. Om dit soort vervuiling te controleren, worden tussentijds allerlei tests uitgevoerd. Daarbij wordt verschil gemaakt tussen vervuiling door bijvoorbeeld oliën en vetten en vervuiling door stofdeeltjes.
Het gaat erom dat alle stappen zorgvuldig onder controle worden gehouden. Dit geheel wordt aangeduid met contamination control. Het doel van contamination control kan omschreven worden door: ‘continu minimaliseren van disfunctionaliteit van een eindproduct veroorzaakt door contaminatie’.
Kennisopbouw
In de industrie neemt de vraag naar schone onderdelen voortdurend toe, waarbij de definitie van schoon heel gevarieerd is. Binnen de automobielindustrie is veel focus op deeltjes, waarbij in de praktijk eisen liggen op deeltjes groter dan honderd micrometer. Deze industrie is een echte groeimarkt als het gaat om contamination control. De farmacie is vooral geïnteresseerd in bacteriologische vervuiling waarbij deeltjes rond de tien micrometer een belangrijke rol spelen. Vervuiling door oliën en vetten spelen vooral een rol in producten waarin energetische straling wordt toegepast, zoals elektronenmicroscopie en lithografie. Tegelijkertijd ligt hier ook de focus op deeltjes, waarbij de toelaatbare grootte van de deeltjes steeds kleiner wordt. Tien micrometer is al een gepasseerd station; ook deeltjes van vijftig nanometer kunnen al roet in het eten gooien.
Het wordt de laatste jaren steeds duidelijker dat de eisen rond contamination control de mogelijkheden voor wat betreft de realisatie overgroeien. De meetmiddelen zijn niet toereikend om de vereiste kwaliteit te meten. Tegelijkertijd neemt de vraag naar grote hoeveelheden schonere producten toe. Zowel de meetmiddelen als de praktische haalbaarheid lopen achter op de vraag naar verscherping van de eisen.
Het gevolg daarvan is dat in veel gevallen, zowel voor metingen als voor productiefaciliteiten, hoge investeringen worden gedaan. Een probleem is dat kennisopbouw op dit gebied momenteel veel te beperkt is en zeker niet innovatief genoeg. Het is waarschijnlijk dat veel huidige investeringen, op basis van achterhaalde inzichten, niet de gewenste resultaten gaan behalen. Conclusie is dat contamination control groeit als kool en dat het al aardig aan het doorschieten is.
Cees van Duijn is gespecialiseerd in contaminatiebeheersing en zal voor Mechatronica&Machinebouw regelmatig een artikel schrijven over dit onderwerp.
