1. Видалення частинок пилу в чистому приміщенні без пилу
Головною функцією чистої кімнати є контроль чистоти, температури та вологості атмосфери, в якій перебувають продукти (такі як кремнієві мікросхеми тощо), щоб виробляти та виготовляти продукти в приміщенні з хорошими умовами навколишнього середовища. Ми називаємо цей простір чистим приміщенням. Згідно з міжнародною практикою, рівень чистоти визначається головним чином кількістю частинок на кубічний метр повітря з діаметром, що перевищує класифікаційний стандарт. Іншими словами, так звана безпилова кімната не означає 100% безпиловість, а контрольовану в дуже малій кількості. Звичайно, частинки, які відповідають стандарту пилу в цьому стандарті, вже дуже малі порівняно зі звичайним пилом, який ми бачимо, але для оптичних структур навіть невелика кількість пилу матиме дуже великий негативний вплив, тому безпиловість є неминучою вимогою у виробництві виробів з оптичних структур.
Контроль кількості частинок пилу з розміром частинок більше або рівним 0,5 мікрона на кубічний метр до менш ніж 3520/кубічний метр дозволить досягти класу А міжнародного стандарту безпиловості. Стандарт безпиловості, що використовується у виробництві та обробці стружки, має вищі вимоги до пилу, ніж клас А, і такий високий стандарт в основному використовується у виробництві деяких стружок вищого рівня. Кількість частинок пилу суворо контролюється на рівні 35 200 на кубічний метр, що зазвичай відоме як клас B у галузі чистих приміщень.
2. Три види станів чистої кімнати
Порожня чиста кімната: приміщення чистої кімнати, яке було побудовано та може бути введено в експлуатацію. Воно має всі відповідні послуги та функції. Однак на об'єкті немає обладнання, яким керують оператори.
Статична чиста кімната: чиста кімната з повним набором функцій, належними налаштуваннями та встановленням, яка може використовуватися відповідно до налаштувань або використовується, але в приміщенні немає операторів.
Динамічне чисте приміщення: чисте приміщення у звичайному режимі експлуатації з повним набором сервісних функцій, обладнанням та персоналом; за необхідності може виконуватися звичайна робота.
3. Елементи контролю
(1). Може видаляти частинки пилу, що ширяють у повітрі.
(2). Може запобігти утворенню частинок пилу.
(3). Контроль температури та вологості.
(4). Регулювання тиску.
(5). Видалення шкідливих газів.
(6). Герметичність конструкцій та відсіків.
(7). Запобігання статичній електриці.
(8). Запобігання електромагнітним перешкодам.
(9). Врахування факторів безпеки.
(10). Врахування енергозбереження.
4. Класифікація
Турбулентний тип потоку
Повітря потрапляє до чистої кімнати з кондиціонера через повітропровід та повітряний фільтр (HEPA) у чистій кімнаті та повертається через перегородки або підняті підлоги з обох боків чистої кімнати. Потік повітря рухається не лінійно, а має нерівномірний турбулентний або вихровий стан. Цей тип підходить для чистих приміщень класу 1000-100 000.
Визначення: Чисте приміщення, де потік повітря протікає з нерівномірною швидкістю та не паралельно один одному, що супроводжується зворотним потоком або вихровими струмами.
Принцип: Турбулентні чисті приміщення покладаються на потік повітря, що надходить, для постійного розбавлення повітря в приміщенні та поступового розбавлення забрудненого повітря для досягнення чистоти (турбулентні чисті приміщення зазвичай проектуються для рівнів чистоти вище 1000–300 000).
Особливості: Турбулентні чисті приміщення залежать від багаторазової вентиляції для досягнення чистоти та рівнів чистоти. Кількість змін вентиляції визначає рівень очищення у визначенні (чим більше змін вентиляції, тим вищий рівень чистоти).
(1) Час самоочищення: стосується часу, коли чисте приміщення починає подавати повітря відповідно до проектної вентиляційної кількості, і концентрація пилу в приміщенні досягає проектного рівня чистоти; клас 1000 очікується не більше 20 хвилин (для розрахунку можна використовувати 15 хвилин); клас 10000 очікується не більше 30 хвилин (для розрахунку можна використовувати 25 хвилин); клас 100000 очікується не більше 40 хвилин (для розрахунку можна використовувати 30 хвилин).
(2) Частота вентиляції (розрахована відповідно до вищезазначених вимог до часу самоочищення) клас 1000: 43,5-55,3 разів/годину (стандарт: 50 разів/годину) клас 10000: 23,8-28,6 разів/годину (стандарт: 25 разів/годину) клас 100000: 14,4-19,2 разів/годину (стандарт: 15 разів/годину)
Переваги: проста конструкція, низька вартість будівництва системи, легке розширення чистого приміщення, у деяких місцях спеціального призначення можна використовувати безпиловий чистий стіл для покращення якості чистого приміщення.
Недоліки: частинки пилу, що виникають внаслідок турбулентності, плавають у внутрішньому просторі та їх важко видаляти, що може легко забруднити технологічні продукти. Крім того, якщо систему зупинити, а потім знову ввімкнути, часто потрібно багато часу для досягнення необхідної чистоти.
Ламінарний потік
Ламінарний потік повітря рухається рівномірно прямолінійно. Повітря потрапляє в приміщення через фільтр зі 100% покриттям і повертається через підняту підлогу або перегородки з обох боків. Цей тип підходить для використання в чистих приміщеннях з вищими класами чистоти, зазвичай класу 1~100. Існує два типи:
(1) Горизонтальний ламінарний потік: Горизонтальне повітря видувається з фільтра в одному напрямку та повертається системою рециркуляції повітря на протилежній стінці. Пил викидається назовні за напрямком потоку повітря. Як правило, забруднення більш серйозне з боку потоку.
Переваги: Проста конструкція, може стати стабільною за короткий час після експлуатації.
Недоліки: вартість будівництва вища, ніж при турбулентному потоці, а внутрішній простір нелегко розширити.
(2) Вертикальний ламінарний потік: стеля приміщення повністю покрита фільтрами ULPA, а повітря продувається зверху вниз, що дозволяє досягти підвищеної чистоти. Пил, що утворюється під час процесу або персоналом, можна швидко вивести назовні, не впливаючи на інші робочі зони.
Переваги: Легке керування, стабільний стан може бути досягнутий протягом короткого часу після початку роботи, і на нього нелегко впливати робочий стан чи оператори.
Недоліки: Висока вартість будівництва, складність гнучкого використання простору, стельові підвіски займають багато місця, а також проблематично ремонтувати та замінювати фільтри.
Композитний тип
Композитний тип полягає в поєднанні або використанні турбулентного та ламінарного типів потоку разом, що може забезпечити локальне надчисте повітря.
(1) Чистий тунель: Використовуйте фільтри HEPA або ULPA для покриття 100% технологічної зони або робочої зони, щоб підвищити рівень чистоти вище класу 10, що може заощадити витрати на встановлення та експлуатацію.
Цей тип вимагає, щоб робоча зона оператора була ізольована від продукту та обслуговування машини, щоб уникнути впливу на роботу та якість під час обслуговування машини.
Чисті тунелі мають ще дві переваги: A. Легко розширюються та гнучко облаштовуються; B. Технічне обслуговування обладнання можна легко виконувати в зоні технічного обслуговування.
(2) Очищення труби: Оточити та очистити автоматичну виробничу лінію, через яку проходить потік продукту, та підвищити рівень чистоти вище класу 100. Оскільки продукт, оператор та середовище, що утворює пил, ізольовані один від одного, невелика кількість подачі повітря може досягти хорошої чистоти, що може заощадити енергію та найбільше підходить для автоматизованих виробничих ліній, які не потребують ручної праці. Застосовується у фармацевтичній, харчовій та напівпровідниковій промисловості.
(3) Чиста зона: Рівень чистоти зони обробки продукції в турбулентному чистому приміщенні з рівнем чистоти 10 000~100 000 збільшується до 10~1000 або вище для виробничих цілей; до цієї категорії належать чисті робочі столи, чисті сараї, збірні чисті приміщення та чисті гардероби.
Чистий стіл: клас 1~100.
Чиста кабіна: Невеликий простір, оточений прозорою антистатичною пластиковою тканиною, у турбулентному просторі чистої кімнати, де використовуються незалежні HEPA або ULPA фільтри та кондиціонери для створення чистого простору вищого рівня, з рівнем повітря 10~1000, висотою близько 2,5 метрів та площею покриття близько 10 м2 або менше. Він має чотири стійки та оснащений рухомими колесами для гнучкого використання.
5. Потік повітря
Важливість повітряного потоку
Чистота чистого приміщення часто залежить від потоку повітря. Іншими словами, рух і поширення пилу, що утворюється людьми, машинними відсіками, конструкціями будівель тощо, контролюються потоком повітря.
У чистому приміщенні для фільтрації повітря використовуються фільтри HEPA та ULPA, а коефіцієнт пиловловлення сягає 99,97~99,99995%, тому повітря, відфільтроване цим фільтром, можна вважати дуже чистим. Однак, окрім людей, у чистому приміщенні також є джерела пилу, такі як машини. Після поширення цього пилу неможливо підтримувати чистоту в приміщенні, тому необхідно використовувати повітряний потік для швидкого видалення пилу назовні.
Фактори впливу
Існує багато факторів, що впливають на потік повітря в чистій кімнаті, такі як технологічне обладнання, персонал, матеріали для складання чистої кімнати, освітлювальні прилади тощо. Водночас слід також враховувати точку відведення потоку повітря над виробничим обладнанням.
Точку відведення повітряного потоку на поверхні загального операційного столу або виробничого обладнання слід встановити на 2/3 відстані між простором чистої кімнати та перегородкою. Таким чином, під час роботи оператора повітряний потік може проходити зсередини технологічної зони до операційної зони та видаляти пил; якщо точку відведення встановити перед технологічною зоною, це призведе до неправильного відведення повітряного потоку. У цьому випадку більша частина повітряного потоку буде спрямовуватися до задньої частини технологічної зони, а пил, що утворюється внаслідок роботи оператора, буде переноситися до задньої частини обладнання, що призведе до забруднення робочого столу та неминучого зниження продуктивності.
Такі перешкоди, як робочі столи в чистих приміщеннях, матимуть вихрові струми на стику, і чистота поблизу них буде відносно низькою. Свердління отвору для зворотного повітря на робочому столі мінімізує явище вихрових струмів; важливими факторами, що впливають на те, чи стане потік повітря явищем вихрових струмів, також є правильний вибір матеріалів для складання та ідеальне розташування обладнання.
6. Склад чистої кімнати
Склад чистої кімнати складається з наступних систем (жодна з яких не є незамінною в системі молекул), інакше неможливо буде сформувати повноцінну та якісну чисту кімнату:
(1) Стельова система: включаючи стельовий стрижень, I-подібну або U-подібну балку, стельову сітку або стельовий каркас.
(2) Система кондиціонування повітря: включаючи повітряну кабіну, систему фільтрації, вітряк тощо.
(3) Перегородка: включаючи вікна та двері.
(4) Підлога: включаючи підняту підлогу або антистатичну підлогу.
(5) Освітлювальні прилади: світлодіодна плоска лампа для очищення.
Основна конструкція чистої кімнати зазвичай виготовлена зі сталевих прутів або кісткового цементу, але незалежно від типу конструкції, вона повинна відповідати наступним умовам:
A. Жодних тріщин не виникне через перепади температури та вібрації;
B. Пилові частинки нелегко утворювати, і частинкам важко до них прикріплюватися;
C. Низька гігроскопічність;
D. Для підтримки вологості в чистому приміщенні теплоізоляція повинна бути високою;
7. Класифікація за використанням
Промислова чиста кімната
Контроль неживих частинок є об'єктом. Він головним чином контролює забруднення повітря частинками пилу, що потрапляють на робочий об'єкт, а всередині загалом підтримується позитивний тиск. Він підходить для точного машинобудування, електронної промисловості (напівпровідники, інтегральні схеми тощо), аерокосмічної промисловості, високочистої хімічної промисловості, атомної енергетики, оптичної та магнітної промисловості (виробництво компакт-дисків, плівок, стрічок), РК-дисплеїв (рідкокристалічного скла), комп'ютерних жорстких дисків, комп'ютерних головок та інших галузей промисловості.
Біологічно чиста кімната
В основному контролює забруднення робочого об'єкта живими частинками (бактеріями) та неживими частинками (пилом). Його можна розділити на;
A. Загальнобіологічна чиста кімната: в основному контролює забруднення мікробними (бактеріальними) об'єктами. Водночас її внутрішні матеріали повинні бути здатними протистояти ерозії, спричиненій різними стерилізуючими агентами, а внутрішня частина загалом гарантує позитивний тиск. По суті, внутрішні матеріали повинні бути здатними витримувати різні стерилізаційні процедури промислових чистих приміщень. Приклади: фармацевтична промисловість, лікарні (операційні, стерильні палати), виробництво харчових продуктів, косметики, напоїв, лабораторії для тварин, лабораторії фізичних та хімічних випробувань, станції забору крові тощо.
B. Біологічна безпека чистого приміщення: головним чином контролює забруднення живими частинками робочого об'єкта для зовнішнього світу та людей. Внутрішній тиск повинен підтримуватися негативним відносно атмосфери. Приклади: бактеріологія, біологія, чисті лабораторії, фізична інженерія (рекомбінантні гени, приготування вакцин)
Час публікації: 07 лютого 2025 р.