Materialen selecteren voor cleanroom

Bij de keuze van materialen en elementen voor de bouw van een cleanroom moet rekening worden gehouden met de specifieke vereisten en werkomstandigheden van elke ruimte. Alleen door een passend ontwerp kunnen de installatiekosten worden geoptimaliseerd en kan de resulterende faciliteit op lange termijn veiligheids- en kwaliteitsnormen bieden die voldoen aan de eisen van de gebruiker.

De traditionele bouwmethoden - waarbij de muren en plafonds ter plaatse worden opgebouwd uit ruwe materialen, gevolgd door het aanbrengen van een PVC- of epoxyafwerkingslaag - worden snel vervangen door het gebruik van modulaire elementen die worden gebouwd met zelfdragende, in de fabriek gemaakte sandwichpanelen.

Deze overgang heeft plaatsgevonden vanwege de vele voordelen die het gebruik van modulaire elementen biedt, waaronder:

• snelle en schone installatie
• verbeterde tracering van materialen
• vermindering van afval en bouwresten
• vermindering van de variabiliteit die wordt geïntroduceerd door degenen die de installatie uitvoeren
• kwaliteitsverhoging (doordat de materialen in de fabriek worden vervaardigd en afgewerkt volgens nauwkeurige, vooraf bepaalde specificaties)
• beter gedefinieerde waarden van mechanische en chemische weerstand en lagere permeabiliteit voor lucht en water

Het belangrijkste nadeel van de modulaire methode is dat deze minder flexibel is wanneer het tijd is om wijzigingen in het ontwerp aan te brengen, omdat het volledig van tevoren moet worden gespecificeerd en ontworpen, waardoor er ook voegen moeten worden toegevoegd tussen bestaande elementen om overgangen te creëren tussen de bestaande en nieuwe constructie.

Er zijn een groot aantal opties bij het overwegen van het gebruik van sandwichpanelen, die op hun beurt een optimale oplossing voor elke specifieke reeks vereisten mogelijk maken.

De fundamentele parameters die van toepassing zijn op het definiëren van een paneel zijn de volgende: dikte; kernmateriaal; materiaal en dikte van de huiden (buitenoppervlakken); externe afwerking; type verbinding of bevestigingssysteem; of er al dan niet een perimeterframe nodig is en gedrag en weerstand tegen vlammen. Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen 'gedrag' en 'weerstand', omdat het niet maken van dit onderscheid kan leiden tot fouten in de specificatie.

Het gedrag van een materiaal in aanwezigheid van brand of in reactie op brand wordt geclassificeerd in Europese normen volgens Norm UNE-EN 13501-1:2007 en is gebaseerd op drie fundamentele parameters:

• Brandcertificering, van klasse A (inerte materialen) tot klasse F (zeer brandbare materialen)
• Niveau van rookproductie, van S1 (lage rookproductie) tot S3 (hoge rookproductie)
• Niveau van productie van vloeistofdruppels, van d0 (produceert geen druppels) tot d2 (hoog aantal druppels)

De brandwerendheid (voorheen RF) van elementen die een omhulling vormen, wordt geregeld door de norm UNE-EN-11501-2:2009, die bepaalt dat brandwerendheid voornamelijk is gebaseerd op drie parameters: draagvermogen (R), integriteit (E) en isolatie (I). Zo zal een materiaal met een weerstand van REI-60 elk van deze drie eigenschappen minstens 60 minuten behouden.

Deze norm vermeldt ook de soorten testen die moeten worden uitgevoerd voor scheidingswanden die twee onafhankelijke brandsectoren scheiden, wat niet gebruikelijk is in cleanrooms, behalve in bepaalde gevallen (ATEX-ruimten, scheidingswanden voor scheiding van andere gebieden, zoals opslagruimten, kantoren, technische zones, enz.)

De norm die moet worden gevolgd bij het werken met isolerende sandwich-type draagbare, dubbelwandige metalen panelen is Norm EN 14509:2005.

Vanuit een procesperspectief is het meest kritieke element om rekening mee te houden het materiaal dat wordt gebruikt voor het oppervlak of de huid die in direct contact komt met het binnenmilieu van de ruimte. In dit opzicht is het belangrijk om te weten welke reinigings- en hygiënemethoden zullen worden gebruikt en om de afwerkingen dienovereenkomstig te kiezen.

Voor een wasruimte waar dagelijks water onder druk wordt gebruikt, kunnen scheidingsoppervlakken van roestvrij staal bijvoorbeeld gerechtvaardigd zijn. Daarnaast is het gebruik van slipvaste vloerbedekking met de juiste helling naar de afvoer toe vereist. Dergelijke overwegingen gelden niet voor een verpakkingsruimte, waar een stootvast paneel geschikter is.

Voor ruimten waar waterstofperoxide wordt gebruikt als desinfectiemiddel of bio-ontsmettingsmiddel, moet het gebruik van speciale isolatie (type PET, PVDF) en oppervlakken van onder hoge druk met elkaar verweven epoxy gelamineerde harsen (HPL) of het gebruik van roestvrij staal worden overwogen. In dit geval worden de beslissingen niet alleen beïnvloed door de kosten, maar ook door de gebruikte ontsmettingsmethode, de toepassingsfrequentie en de concentratie van het specifieke chemische middel.

Het doel van de ruimte moet ook zorgvuldig overwogen worden. Het is bijvoorbeeld niet nodig om hetzelfde niveau van luchtdichtheid te bereiken in een laboratorium voor kwaliteitscontrole, dat onder positieve druk werkt, als in een zone waar vaccins of culturen met biologische gevaren aanwezig zijn. In dit laatste geval is het nodig om testen uit te voeren die aantonen dat er geen lekken zijn in plafonds en muren, secundaire barrières van de insluitingszone en om een ontwerp te maken met dubbele afdichting van alle panelen, nutsvoorzieningen, elektrische en mechanische doorgangen, verlichtingsarmaturen en filtersamenstellingen. Bovendien kunnen deuren opblaasbare verbindingen vereisen en kunnen afvoeren hydraulische afdichtingen vereisen.

Opties voor vloeren

Vloeren die gewoonlijk in cleanrooms worden geïnstalleerd zijn van twee basistypen: epoxyhars of PVC. De keuze van het vloermateriaal hangt af van verschillende factoren. Harsen vloeren worden aanbevolen voor ruimtes waar water aanwezig is of een hoge vochtigheidsgraad wordt verwacht, d.w.z. wasruimtes, stoombaden, enz. Een andere factor om rekening mee te houden is de mechanische belasting die optreedt wanneer objecten worden verplaatst. In dit opzicht bieden harsvloeren een hogere weerstand en sterkte.

PVC-vloeren in tegelformaat of gelegd vanaf een rol (gelaste verbindingen in beide gevallen) zijn aanzienlijk voordeliger en eenvoudig te installeren en te vervangen. Ze worden aanbevolen voor laboratoria, gangen of ruimtes waar niet veel verkeer is of zware voorwerpen worden verplaatst.

In bepaalde ruimtes met een lage luchtvochtigheid of met een ATEX-classificatie worden geleidende vloeren (van hars of PVC) gebruikt om statische elektriciteit te voorkomen. Na de installatie moet een gecertificeerde aannemer enkele geleidingsmetingen uitvoeren om de correcte installatie en aarding te bevestigen.

Kritische punten waarmee rekening moet worden gehouden tijdens de ontwerp- en installatiefase zijn onder andere:

• Gebruik van een dampscherm dat infiltratie van vocht voorkomt, waardoor gas- of waterbellen (in het geval van PVC) of scheuren (in het geval van harsen) zouden kunnen ontstaan. De relatieve vochtigheid in de bestaande plaat moet gemeten worden voor de installatie en een interne vochtigheid van minder dan 3% wordt aanbevolen.
• Het oppervlak moet glad, schoon en vlak zijn, omdat het afgewerkte oppervlak de defecten in de ondergrond zal reproduceren, inclusief eventuele hellingen, scheuren of onregelmatigheden in het oppervlak. Het gebruik van een zelfnivellerende ondergrond of een egalisatiemiddel kan deze defecten tot op zekere hoogte corrigeren, maar kan grote hoeveelheden materiaal verbruiken.
• Bijzondere aandacht moet worden besteed aan de juiste behandeling en afdichting van de uitzetvoegen en de verbinding met andere kritieke elementen zoals panelen, drainage, enz. die vaak zwakke punten zijn.

De Europese norm voor PVC-vloeren is EN 14041 en EN 13813:2002, voor industriële meerlaagse vloeren (epoxyhars). Vloeren moeten ook voldoen aan de vereisten van 2033/94/ECC met betrekking tot GMP-aanbevelingen.

Kijkpanelen plaatsen

Het ontwerp en de locatie van de zichtpanelen in de cleanroom zijn niet alleen belangrijk vanuit esthetisch oogpunt, maar ook voor het comfort van de gebruiker en de operationele efficiëntie. Het gebruik van zichtpanelen in een scheidingswand tussen een afvullijn en een verpakkingslijn stelt operators in beide ruimtes bijvoorbeeld in staat om visueel contact te hebben en eenvoudige instructies te geven zonder hun post te hoeven verlaten. Daarom is een weloverwogen locatie tijdens de ontwerpfase van cruciaal belang.

Vanuit esthetisch oogpunt worden de zichtpanelen vaak geplaatst in wandpanelen van bezoek- en inspectiehallen, die het mogelijk maken om de faciliteit te bezoeken of toezichtstaken van de operators en apparatuur uit te voeren zonder de operatie te hoeven verstoren en zonder de strikte protocollen voor toegang tot gecontroleerde zones te hoeven volgen. Het gebruik van zichtpanelen aan de buitenkant is ook zeer nuttig voor de operators wanneer ze repetitieve taken uitvoeren, omdat ze zo beter korte periodes van ontspanning kunnen nemen terwijl ze werken zonder dat ze hun gebied hoeven te verlaten.

Meestal wordt geëist dat de zichtpanelen aan beide zijden van de muur gelijk liggen en dat de ruimte tussen elk glas droogmiddelen bevat om condensatie van vocht te voorkomen. Bovendien moet het gebruikte glas gehard zijn, zodat het in geval van breuk versplintert in kleine stukjes, geen scherven of scherpe fragmenten. In speciale gevallen, zoals bij evacuatieroutes, moet gelaagd glas worden gebruikt. In ATEX-zones of muren die verschillende sectoren van elkaar scheiden, moeten ruiten versterkt en brandwerend zijn. In het geval van lichtgevoelige producten, waarbij ontsmetting plaatsvindt met ultraviolette methoden, worden de ruiten meestal beschermd met coatings of folies die de betreffende golflengte filteren.

Kies deuren die gemakkelijk schoon te maken zijn

Het ontwerp van cleanroomdeuren moet zo eenvoudig mogelijk worden gehouden en het gebruik van elementen die moeilijk te reinigen zijn, moeilijk toegankelijke zones hebben of rails of complexe mechanismen gebruiken, moet worden vermeden. Draaideuren worden aanbevolen voor de meeste toepassingen; ze zijn eenvoudig en gemakkelijker te reinigen dan roldeuren of schuifdeuren. Bij draaideuren is het echter niet aan te raden om perimeterkoppelingen te gebruiken, omdat deze na verloop van tijd verslechteren en vaak op rails worden geplaatst die zeer moeilijk schoon te houden zijn.

Om dezelfde reden wordt het gebruik van elektrische, mechanische of verborgen scharnierapparaten om de deuren te sluiten niet aanbevolen. Beide zijden van de deur moeten gelijk liggen met de muur om oneffen oppervlakken te voorkomen wanneer het tijd is om schoon te maken.

Concluderend wordt het selecteren van constructiematerialen voor cleanrooms steeds complexer door de grote verscheidenheid aan opties die nu beschikbaar zijn. Inzicht in de eisen van de eindgebruiker en de specifieke processen die in de cleanroomomgeving zullen worden uitgevoerd, zijn cruciaal voor een succesvolle installatie. Belangrijke factoren waarmee rekening moet worden gehouden zijn kosten, lay-out en ergonomie, veiligheids- en brandvoorschriften, energieverbruik en normen en standaarden. Om deze redenen is het belangrijk om vanaf het begin van het project een ervaren leverancier in te schakelen, die een partner is vanaf het conceptontwerp tot de oplevering.

Gerelateerd lezen：Wat is een clean room?