1. Pölyhiukkasten poisto pölyttömässä puhdastilassa
Puhdastilan päätehtävänä on kontrolloida tuotteiden (kuten piisirujen jne.) altistuvan ilmakehän puhtautta, lämpötilaa ja kosteutta, jotta tuotteita voidaan tuottaa ja valmistaa hyvässä ympäristössä. Kutsumme tätä tilaa puhdastilaksi. Kansainvälisen käytännön mukaan puhtaustaso määräytyy pääasiassa luokitusstandardia suuremman halkaisijan omaavien hiukkasten lukumäärän perusteella kuutiometriä ilmaa kohden. Toisin sanoen niin sanottu pölytön ei ole 100 % pölytön, vaan sitä kontrolloidaan hyvin pienessä yksikössä. Tietenkin tässä standardissa pölystandardin täyttävät hiukkaset ovat jo hyvin pieniä verrattuna tavalliseen pölyyn, jota näemme, mutta optisissa rakenteissa jo pienellä pölymäärällä on erittäin suuri negatiivinen vaikutus, joten pölyttömyys on väistämätön vaatimus optisten rakenteiden valmistuksessa.
Pölyhiukkasten, joiden hiukkaskoko on vähintään 0,5 mikronia kuutiometrissä, määrän rajoittaminen alle 3520:een kuutiometrissä saavuttaa kansainvälisen pölyttömyysstandardin luokan A. Sirutason tuotannossa ja käsittelyssä käytettävällä pölyttömyysstandardilla on korkeammat pölyvaatimukset kuin luokalla A, ja tällaista korkeaa standardia käytetään pääasiassa joidenkin korkeamman tason sirujen tuotannossa. Pölyhiukkasten määrää valvotaan tiukasti 35 200:ssa kuutiometrissä, mikä tunnetaan yleisesti luokkana B puhdastilateollisuudessa.
2. Kolmenlaisia puhdastilan tiloja
Tyhjä puhdastila: puhdastila, joka on rakennettu ja voidaan ottaa käyttöön. Siinä on kaikki tarvittavat palvelut ja toiminnot. Laitoksessa ei kuitenkaan ole käyttäjien käyttämiä laitteita.
Staattinen puhdastila: puhdastila, jossa on täydelliset toiminnot, asianmukaiset asetukset ja asennus, jota voidaan käyttää asetusten mukaisesti tai joka on käytössä, mutta jossa ei ole operaattoreita.
Dynaaminen puhdastila: normaalikäytössä oleva puhdastila, jossa on kaikki toiminnot, laitteet ja henkilöstö; tarvittaessa voidaan suorittaa normaalia työtä.
3. Ohjauskohteet
(1). Voi poistaa ilmassa leijuvia pölyhiukkasia.
(2). Voi estää pölyhiukkasten muodostumisen.
(3). Lämpötilan ja kosteuden säätö.
(4). Paineen säätö.
(5). Haitallisten kaasujen poistaminen.
(6). Rakenteiden ja osastojen ilmatiiviys.
(7). Staattisen sähkön estäminen.
(8). Sähkömagneettisten häiriöiden estäminen.
(9). Turvallisuustekijöiden huomioon ottaminen.
(10). Energiansäästön huomioon ottaminen.
4. Luokittelu
Turbulentti virtaustyyppi
Ilma tulee puhdastilaan ilmastointilaatikosta ilmakanavan ja puhdastilan ilmansuodattimen (HEPA) kautta ja palaa takaisin väliseinäpaneeleista tai korotetuista lattioista puhdastilan molemmilla puolilla. Ilmavirta ei liiku lineaarisesti, vaan se on epäsäännöllinen turbulentti tai pyörremäinen. Tämä tyyppi sopii luokan 1 000–100 000 puhdastiloihin.
Määritelmä: Puhdas huone, jossa ilmavirtaus on epätasainen eikä ole yhdensuuntainen, ja siihen liittyy takaisinvirtausta tai pyörrevirtausta.
Periaate: Turbulenttiset puhdastilat ovat riippuvaisia ilman tuloilmavirrasta, joka laimentaa jatkuvasti sisäilmaa ja laimentaa vähitellen saastunutta ilmaa puhtauden saavuttamiseksi (turbulenttiset puhdastilat on yleensä suunniteltu yli 1 000–300 000 puhtaustasoille).
Ominaisuudet: Turbulentit puhdastilat tarvitsevat useita ilmanvaihtoja puhtauden ja puhtaustasojen saavuttamiseksi. Ilmanvaihdon muutosten määrä määrittää puhdistustason määritelmässä (mitä enemmän ilmanvaihtoa muuttuu, sitä korkeampi puhtaustaso).
(1) Itsepuhdistusaika: viittaa aikaan, jolloin puhdastila alkaa syöttää ilmaa puhdastilaan suunnitellun ilmanvaihtoarvon mukaisesti ja huoneen pölypitoisuus saavuttaa suunnitellun puhtaustason. Luokan 1 000 odotetaan olevan enintään 20 minuuttia (laskennassa voidaan käyttää 15 minuuttia). Luokan 10 000 odotetaan olevan enintään 30 minuuttia (laskennassa voidaan käyttää 25 minuuttia). Luokan 100 000 odotetaan olevan enintään 40 minuuttia (laskennassa voidaan käyttää 30 minuuttia).
(2) Tuuletuksen tiheys (suunniteltu yllä olevien itsepuhdistusaikavaatimusten mukaisesti) luokka 1 000: 43,5–55,3 kertaa/tunti (vakio: 50 kertaa/tunti) luokka 10 000: 23,8–28,6 kertaa/tunti (vakio: 25 kertaa/tunti) luokka 100 000: 14,4–19,2 kertaa/tunti (vakio: 15 kertaa/tunti)
Edut: yksinkertainen rakenne, alhaiset järjestelmän rakennuskustannukset, puhdastilan helppo laajentaminen, joissakin erikoiskohteissa pölytöntä puhdaspöytää voidaan käyttää puhdastilan laadun parantamiseen.
Haittoja: turbulenssin aiheuttamat pölyhiukkaset leijuvat sisätilassa ja ovat vaikeasti poistettavissa, mikä voi helposti saastuttaa prosessituotteita. Lisäksi, jos järjestelmä pysäytetään ja sitten käynnistetään, vaaditun puhtausasteen saavuttaminen kestää usein kauan.
Laminaarivirtaus
Laminaarivirtausilma liikkuu tasaisesti suorassa linjassa. Ilma tulee huoneeseen suodattimen läpi, jonka peittoaste on 100 %, ja palaa korotetun lattian tai molemmin puolin olevien väliseinien läpi. Tämä tyyppi sopii käytettäväksi puhdastiloissa, joissa on korkeampi puhdastilaluokitus, yleensä luokka 1–100. On olemassa kahta tyyppiä:
(1) Vaakasuora laminaarivirtaus: Vaakasuora ilma puhalletaan suodattimesta ulos yhteen suuntaan ja palautetaan vastakkaisella seinällä olevan paluuilmajärjestelmän kautta. Pöly poistetaan ulos ilman suunnassa. Yleensä saastuminen on vakavampaa alavirran puolella.
Edut: Yksinkertainen rakenne, voi vakiintua lyhyessä ajassa käytön jälkeen.
Haitat: Rakennuskustannukset ovat korkeammat kuin turbulentti virtaus, eikä sisätilaa ole helppo laajentaa.
(2) Pystysuuntainen laminaarivirtaus: Huoneen katto on kokonaan peitetty ULPA-suodattimilla, ja ilma puhalletaan ylhäältä alas, mikä voi saavuttaa paremman puhtauden. Prosessin aikana tai henkilökunnan tuottama pöly voidaan poistaa nopeasti ulos vaikuttamatta muihin työalueisiin.
Edut: Helppo hallita, vakaa tila saavutetaan lyhyessä ajassa toiminnan aloittamisen jälkeen, eikä käyttötila tai käyttäjät vaikuta siihen helposti.
Haittoja: Korkeat rakennuskustannukset, tilan joustava käyttö on vaikeaa, kattoripustimet vievät paljon tilaa ja suodattimien korjaaminen ja vaihtaminen on hankalaa.
Komposiittityyppi
Komposiittityyppi yhdistää tai käyttää turbulenttista virtaustyyppiä ja laminaarivirtaustyyppiä yhdessä, mikä voi tarjota paikallisesti erittäin puhdasta ilmaa.
(1) Puhdas tunneli: Käytä HEPA- tai ULPA-suodattimia peittämään 100 % prosessi- tai työalueesta, jotta puhtaustaso nousee yli luokan 10, mikä voi säästää asennus- ja käyttökustannuksia.
Tämän tyyppinen menetelmä edellyttää, että käyttäjän työalue on eristetty tuotteesta ja koneen huollosta, jotta vältetään työhön ja laatuun kohdistuvat vaikutukset koneen huollon aikana.
Puhtailla tunneleilla on kaksi muuta etua: A. Helppo laajentaa joustavasti; B. Laitteiden huolto voidaan suorittaa helposti huoltoalueella.
(2) Puhdista putki: Ympäröi ja puhdista automaattinen tuotantolinja, jonka läpi tuotevirta kulkee, ja nosta puhtaustaso yli luokan 100. Koska tuote, käyttäjä ja pölyä tuottava ympäristö ovat erillään toisistaan, pienellä ilmamäärällä voidaan saavuttaa hyvä puhtaus, mikä voi säästää energiaa ja sopii parhaiten automatisoiduille tuotantolinjoille, jotka eivät vaadi manuaalista työtä. Se soveltuu lääke-, elintarvike- ja puolijohdeteollisuuteen.
(3) Puhdas kohta: Turbulenttisen puhdastilan tuoteprosessialueen puhtaustasoa, jonka puhdastilan taso on 10 000–100 000, nostetaan tuotantotarkoituksiin 10–1000:een tai sitä korkeammalle; tähän luokkaan kuuluvat puhtaat työpöydät, puhtaat vajat, esivalmisteiset puhdashuoneet ja puhtaat vaatekaapit.
Puhdas penkki: luokka 1–100.
Puhdastila: Pieni, antistaattisella läpinäkyvällä muovikankaalla ympäröity tila turbulenttisessa puhdastilassa, jossa käytetään erillisiä HEPA- tai ULPA- ja ilmastointiyksiköitä korkeamman tason puhdastilan muodostamiseksi. Tilan taso on 10–1000, korkeus noin 2,5 metriä ja peittoalue enintään noin 10 m2. Siinä on neljä pilaria ja liikkuvat pyörät joustavaa käyttöä varten.
5. Ilmavirtaus
Ilmavirran merkitys
Puhdastilan puhtauteen vaikuttaa usein ilmavirta. Toisin sanoen ihmisten, konehuoneiden, rakennusrakenteiden jne. synnyttämän pölyn liikettä ja leviämistä säädellään ilmavirralla.
Puhdashuoneessa käytetään HEPA- ja ULPA-suodattimia ilman suodattamiseen, ja sen pölynkeräysaste on jopa 99,97–99,99995 %, joten tällä suodattimella suodatettua ilmaa voidaan pitää erittäin puhtaana. Ihmisten lisäksi puhdastilassa on kuitenkin myös pölynlähteitä, kuten koneita. Kun nämä pölyt leviävät, puhtaana pitäminen on mahdotonta, joten ilmavirtausta on käytettävä syntyneen pölyn nopeaan poistamiseen ulos.
Vaikuttavat tekijät
Puhdastilan ilmavirtaan vaikuttaa monia tekijöitä, kuten prosessilaitteet, henkilöstö, puhdastilan kokoonpanomateriaalit, valaisimet jne. Samalla on otettava huomioon myös ilmavirran suuntauskohta tuotantolaitteiden yläpuolella.
Yleisen leikkauspöydän tai tuotantolaitteen pinnalla olevan ilmavirran ohjauspisteen tulisi olla 2/3 puhdastilan ja väliseinän välisestä etäisyydestä. Tällä tavoin käyttäjän työskennellessä ilmavirta voi virrata prosessialueen sisältä leikkausalueelle ja poistaa pölyn. Jos ohjauspiste on konfiguroitu prosessialueen eteen, siitä tulee virheellinen ilmavirran ohjaus. Tällöin suurin osa ilmavirrasta virtaa prosessialueen takaosaan, ja käyttäjän toiminnan aiheuttama pöly kulkeutuu laitteen takaosaan, työpöytä likaantuu ja saanto väistämättä pienenee.
Puhdastilojen työpöytien kaltaisten esteiden liitoskohdissa esiintyy pyörrevirtoja, ja niiden lähellä oleva puhtaus on suhteellisen huono. Työpöydälle porattava paluuilmareikä minimoi pyörrevirtailmiön; myös kokoonpanomateriaalien asianmukainen valinta ja laitteiden täydellinen asettelu ovat tärkeitä tekijöitä sille, muuttuuko ilmavirrasta pyörrevirtailmiöksi.
6. Puhdastilan koostumus
Puhdastilan koostumus koostuu seuraavista järjestelmistä (joista yksikään ei ole välttämätön järjestelmämolekyyleille), muuten ei ole mahdollista muodostaa täydellistä ja korkealaatuista puhdastilaa:
(1) Kattojärjestelmä: mukaan lukien kattotanko, I-palkki tai U-palkki, kattoristikko tai kattokehys.
(2) Ilmastointijärjestelmä: mukaan lukien ilmahytti, suodatinjärjestelmä, tuulimylly jne.
(3) Väliseinä: ikkunat ja ovet mukaan lukien.
(4) Lattia: mukaan lukien korotettu lattia tai antistaattinen lattia.
(5) Valaisimet: LED-puhdistusläppävalaisin.
Puhtaan huoneen päärakenne on yleensä terästangoista tai luusementistä, mutta riippumatta siitä, millainen rakenne se on, sen on täytettävä seuraavat ehdot:
A. Lämpötilan muutosten ja tärinän vuoksi ei synny halkeamia;
B. Pölyhiukkasten muodostuminen ei ole helppoa, ja hiukkasten on vaikea tarttua niihin;
C. Alhainen hygroskooppisuus;
D. Puhtaan huoneen kosteusolosuhteiden ylläpitämiseksi lämmöneristyksen on oltava korkea;
7. Luokittelu käytön perusteella
Teollinen puhdastila
Elottomien hiukkasten hallinta on esine. Se hallitsee pääasiassa työkappaleen ilman pölyhiukkasten saastumista ja ylläpitää yleisesti positiivista painetilaa sisätiloissa. Se soveltuu tarkkuuskoneiden teollisuuteen, elektroniikkateollisuuteen (puolijohteet, integroidut piirit jne.), ilmailuteollisuuteen, erittäin puhtaaseen kemianteollisuuteen, atomienergiateollisuuteen, optisten ja magneettisten tuotteiden teollisuuteen (CD-, elokuva-, nauhatuotanto), LCD-näyttöjen (nestekidelasi), tietokoneiden kiintolevyjen, tietokonepään tuotantoon ja muille teollisuudenaloille.
Biologisesti puhdastila
Ohjaa pääasiassa elävien hiukkasten (bakteerien) ja elottomien hiukkasten (pölyn) aiheuttamaa työkohteen saastumista. Se voidaan jakaa seuraaviin:
A. Yleinen biologinen puhdastila: pääasiassa kontrolloi mikrobien (bakteerien) aiheuttamaa saastumista. Samalla sen sisämateriaalien on kestettävä erilaisten sterilointiaineiden aiheuttamaa eroosiota, ja sisätilojen on yleisesti taattava positiivinen paine. Pohjimmiltaan sisämateriaalien on kestettävä erilaisia teollisuuspuhdastilan sterilointikäsittelyjä. Esimerkkejä: lääketeollisuus, sairaalat (leikkaussalit, steriilit osastot), elintarvike-, kosmetiikka- ja juomatuotanto, eläinlaboratoriot, fysikaaliset ja kemialliset testauslaboratoriot, veriasemat jne.
B. Biologisen turvallisuuden puhdastila: pääasiassa valvoo työkohteen elävien hiukkasten aiheuttamaa saastumista ulkomaailmaan ja ihmisiin. Sisäinen paine on pidettävä negatiivisena ilmakehän paineeseen verrattuna. Esimerkkejä: bakteriologia, biologia, puhdaslaboratoriot, fysikaalinen suunnittelu (rekombinanttigeenit, rokotteiden valmistus)
Julkaisun aika: 07.02.2025