Tyypillisesti valmistuksessa tai tieteellisessä tutkimuksessa käytetty puhdastila on valvottu ympäristö, jossa on vähän epäpuhtauksia, kuten pölyä, ilmassa leviäviä mikrobeja, aerosolihiukkasia ja kemikaalihöyryjä. Tarkemmin sanottuna puhdashuoneessa on valvottu saastetaso, joka määritellään hiukkasten lukumäärällä kuutiometriä kohti tietyssä hiukkaskoossa. Ulkoilma tyypillisessä kaupunkiympäristössä sisältää 35 000 000 hiukkasta kuutiometrissä, halkaisijaltaan 0,5 mikronia tai suurempia, mikä vastaa ISO 9 -puhdashuonetta, joka on puhdastilastandardien alimmalla tasolla.
Puhtaan huoneen yleiskatsaus
Puhdastiloja käytetään käytännössä kaikilla toimialoilla, joissa pienet hiukkaset voivat vaikuttaa haitallisesti valmistusprosessiin. Niiden koko ja monimutkaisuus vaihtelevat, ja niitä käytetään laajalti sellaisilla aloilla kuin puolijohdevalmistus, lääketeollisuus, biotekniikka, lääkinnälliset laitteet ja biotieteet sekä kriittisten prosessien valmistuksessa, joka on yleistä ilmailu-, optiikka-, armeija- ja energiaosastolla.
Puhdastila on mikä tahansa suljettu tila, jossa on tehty toimenpiteitä hiukkaskontaminaation vähentämiseksi ja muiden ympäristöparametrien, kuten lämpötilan, kosteuden ja paineen, hallitsemiseksi. Avainkomponentti on High Efficiency Particulate Air (HEPA) -suodatin, jota käytetään 0,3 mikronin tai sitä suurempien hiukkasten vangitsemiseen. Kaikki puhdashuoneeseen toimitettu ilma kulkee HEPA-suodattimien läpi, ja joissakin tapauksissa, joissa vaaditaan tiukkaa puhtautta, käytetään Ultra Low Particulate Air (ULPA) -suodattimia.
Puhdastiloihin töihin valitut henkilöt käyvät läpi laajan kontaminaatiovalvontateorian koulutuksen. He saapuvat puhdastilaan ja poistuvat sieltä ilmalukkojen, ilmasuihkujen ja/tai pukuhuoneiden kautta, ja heidän on käytettävä erityisiä vaatteita, jotka on suunniteltu vangitsemaan ihon ja kehon luonnostaan synnyttämiä epäpuhtauksia.
Huoneen luokittelusta tai tehtävästä riippuen henkilökunnan puku voi olla yhtä rajoitettua kuin laboratoriotakit ja hiusverkot tai yhtä kattava kuin monikerroksisissa pupupukuissa, joissa on itsenäinen hengityslaite.
Puhdastilavaatteita käytetään estämään aineiden vapautuminen käyttäjän kehosta ja ympäristön saastuminen. Puhdashuoneen vaatteista itsessään ei saa irrota hiukkasia tai kuituja, jotta henkilöstö ei saastuttaisi ympäristöä. Tämäntyyppinen henkilökunnan kontaminaatio voi heikentää tuotteen suorituskykyä puolijohde- ja lääketeollisuudessa ja aiheuttaa ristiininfektioita esimerkiksi terveydenhuoltoalan hoitohenkilökunnan ja potilaiden välillä.
Puhdastilavaatteita ovat saappaat, kengät, esiliinat, partasuojat, housut, haalarit, kasvonaamiot, housut/laboratoriotakit, kylpytakit, hansikas- ja sormensängyt, hiusverkot, huput, hihat ja kengänsuojat. Käytettyjen puhdastilojen vaatteiden tyypin tulee heijastaa puhdastilaa ja tuotetietoja. Matalissa puhdastiloissa saatetaan tarvita vain erityisiä kenkiä, joissa on täysin sileät pohjat, jotka eivät seuraa pölyä tai likaa. Kengänpohjat eivät kuitenkaan saa aiheuttaa liukastumisvaaraa, koska turvallisuus on aina etusijalla. Puhdashuoneen puku vaaditaan yleensä puhdashuoneeseen pääsyä varten. Luokan 10 000 puhdashuoneessa voidaan käyttää yksinkertaisia housuja, päänsuojuksia ja saapikkaita. Luokan 10 puhdastiloissa vaaditaan huolellinen puku, jossa on vetoketjullinen päällinen, saappaat, käsineet ja täydellinen hengityssuojainkotelo.
Puhtaan huoneen ilmavirran periaatteet
Puhdashuoneet pitävät hiukkasvapaata ilmaa käyttämällä joko HEPA- tai ULPA-suodattimia, jotka käyttävät laminaarista tai turbulenttista ilmavirtausta. Laminaariset tai yksisuuntaiset ilmavirtausjärjestelmät ohjaavat suodatettua ilmaa alaspäin jatkuvassa virrassa. Laminaarisia ilmavirtausjärjestelmiä käytetään tyypillisesti 100 % katon poikki tasaisen yksisuuntaisen virtauksen ylläpitämiseksi. Laminaarivirtauskriteerit ilmoitetaan yleensä kannettavissa työpisteissä (LF-huuvat), ja ne ovat pakollisia ISO-1 - ISO-4 -luokiteltuissa puhdastiloissa.
Oikea puhdastilasuunnittelu kattaa koko ilmanjakelujärjestelmän, mukaan lukien riittävät, alavirran ilmanpalautukset. Pystyvirtaushuoneissa tämä tarkoittaa matalan seinän ilman käyttöä vyöhykkeen kehällä. Vaakavirtaussovelluksissa se vaatii ilman palautusten käyttöä prosessin alavirran rajalla. Kattoon asennettujen ilmanpalautusten käyttö on ristiriidassa puhtaan huoneen oikeanlaisen suunnittelun kanssa.
Puhdastilojen luokitukset
Puhtaat huoneet luokitellaan sen mukaan, kuinka puhdas ilma on. Yhdysvaltain liittovaltion standardissa 209 (A–D) 0,5 µm:n ja sitä suurempien hiukkasten lukumäärä mitataan yhdessä kuutiojalassa ilmaa, ja tätä määrää käytetään puhdastilan luokittelussa. Tämä metrinimikkeistö on hyväksytty myös standardin uusimmassa 209E-versiossa. Federal Standard 209E on käytössä kotimaassa. Uudempi standardi on Kansainvälisen standardointijärjestön TC 209. Molemmat standardit luokittelevat puhdastilan laboratorion ilmassa olevien hiukkasten lukumäärän mukaan. Puhdashuoneluokitusstandardit FS 209E ja ISO 14644-1 edellyttävät erityisiä hiukkaslukumittauksia ja laskelmia puhdastilan tai puhtaan alueen puhtaustason luokittelemiseksi. Isossa-Britanniassa puhdastilojen luokittelussa käytetään British Standard 5295 -standardia. Tämä standardi korvataan pian BS EN ISO 14644-1:llä.
Puhdastilat luokitellaan ilmatilavuutta kohti sallitun hiukkasten määrän ja koon mukaan. Suuret numerot, kuten "luokka 100" tai "luokka 1000", viittaavat FED_STD-209E:hen ja osoittavat 0,5 µm:n tai suurempien hiukkasten määrää, joka on sallittu kuutiojalkaa kohden ilmaa. Standardi mahdollistaa myös interpoloinnin, joten on mahdollista kuvata esim. "luokka 2000".
Pienet luvut viittaavat ISO 14644-1 -standardeihin, jotka määrittelevät desimaalilogaritmin 0,1 µm:n tai sitä suurempien hiukkasten lukumäärälle, joka on sallittu kuutiometrissä ilmaa. Joten esimerkiksi ISO-luokan 5 puhdashuoneessa on korkeintaan 105 = 100 000 hiukkasta per m³.
Sekä FS 209E että ISO 14644-1 olettavat log-log-suhteita hiukkaskoon ja hiukkaspitoisuuden välillä. Tästä syystä ei ole olemassa sellaista asiaa kuin nollahiukkaspitoisuus. Tavallinen huoneilma on noin luokkaa 1 000 000 tai ISO 9.
ISO 14644-1 Puhdashuonestandardit
| Luokka | Hiukkasten enimmäismäärä/m3 | FED STD 209Eekvivalentti | |||||
| >=0,1 µm | >=0,2 µm | >=0,3 µm | >=0,5 µm | >=1 µm | >=5 µm | ||
| ISO 1 | 10 | 2 | |||||
| ISO 2 | 100 | 24 | 10 | 4 | |||
| ISO 3 | 1 000 | 237 | 102 | 35 | 8 | Luokka 1 | |
| ISO 4 | 10 000 | 2 370 | 1 020 | 352 | 83 | Luokka 10 | |
| ISO 5 | 100 000 | 23 700 | 10 200 | 3,520 | 832 | 29 | Luokka 100 |
| ISO 6 | 1 000 000 | 237 000 | 102 000 | 35 200 | 8,320 | 293 | Luokka 1000 |
| ISO 7 | 352 000 | 83 200 | 2 930 | Luokka 10 000 | |||
| ISO 8 | 3 520 000 | 832 000 | 29 300 | Luokka 100 000 | |||
| ISO 9 | 35 200 000 | 8 320 000 | 293 000 | Huoneen ilma | |||
Postitusaika: 29.3.2023