Wat is een Schone kamer?

Een cleanroom wordt meestal gebruikt bij productie of wetenschappelijk onderzoek en is een gecontroleerde omgeving met een laag niveau van verontreinigende stoffen zoals stof, microben in de lucht, aerosoldeeltjes en chemische dampen. Om precies te zijn heeft een cleanroom een gecontroleerd vervuilingsniveau dat wordt gespecificeerd door het aantal deeltjes per kubieke meter bij een bepaalde deeltjesgrootte. De buitenlucht in een typische stadsomgeving bevat 35.000.000 deeltjes per kubieke meter met een diameter van 0,5 micron en groter, wat overeenkomt met een ISO 9 cleanroom, het laagste niveau van cleanroomnormen.

Overzicht cleanrooms

Cleanrooms worden gebruikt in vrijwel elke industrie waar kleine deeltjes het productieproces negatief kunnen beïnvloeden. Ze variëren in grootte en complexiteit en worden op grote schaal gebruikt in industrieën zoals de productie van halfgeleiders, farmaceutica, biotech, medische apparatuur en biowetenschappen, evenals kritische procesproductie die gebruikelijk is in de ruimtevaart, optica, het leger en het Ministerie van Energie.

Een cleanroom is een afgesloten ruimte waar voorzieningen zijn getroffen om verontreiniging door deeltjes te verminderen en andere omgevingsparameters zoals temperatuur, vochtigheid en druk te beheersen. De belangrijkste component is het HEPA-filter (High Efficiency Particulate Air) dat wordt gebruikt om deeltjes van 0,3 micron en groter op te vangen. Alle lucht die aan een cleanroom wordt geleverd, passeert HEPA-filters en in sommige gevallen, wanneer strenge reinheidsprestaties nodig zijn, worden ULPA-filters (Ultra Low Particulate Air) gebruikt.

Personeel dat geselecteerd is om in cleanrooms te werken, krijgt een uitgebreide training in theorie over contaminatiebeheersing. Ze betreden en verlaten de cleanroom via luchtsluizen, luchtdouches en/of schortruimten en moeten speciale kleding dragen om verontreinigingen op te vangen die van nature door de huid en het lichaam worden gegenereerd.

Afhankelijk van de classificatie van de ruimte of de functie kan de kleding van het personeel beperkt zijn tot laboratoriumjassen en haarnetjes, of uitgebreid tot volledig gehuld in meerlaagse bunny-pakken met onafhankelijke ademhalingsapparatuur.

Cleanroomkleding wordt gebruikt om te voorkomen dat stoffen van het lichaam van de drager vrijkomen en de omgeving verontreinigen. De cleanroomkleding zelf mag geen deeltjes of vezels afgeven om besmetting van de omgeving door personeel te voorkomen. Dit soort besmetting door personeel kan de productprestaties in de halfgeleider- en farmaceutische industrie verslechteren en kan kruisbesmetting veroorzaken tussen medisch personeel en patiënten in bijvoorbeeld de gezondheidszorg.

Cleanroomkleding omvat laarzen, schoenen, schorten, baardkapjes, baardmutsen, overalls, gelaatsmaskers, jassen, handschoenen en vingerbedekkingen, haarnetjes, kappen, mouwen en schoenovertrekken. Het type cleanroomkleding dat wordt gebruikt, moet de specificaties van de cleanroom en het product weerspiegelen. Voor lage cleanrooms zijn wellicht alleen speciale schoenen nodig met volledig gladde zolen die geen stof of vuil opnemen. De schoenzolen mogen echter geen slipgevaar opleveren, omdat veiligheid altijd voorrang heeft. Voor het betreden van een cleanroom is meestal een cleanroompak vereist. In cleanrooms van klasse 10.000 mogen eenvoudige smocks, hoofdbedekkingen en booties worden gebruikt. Voor cleanrooms van klasse 10 zijn zorgvuldige procedures vereist voor het dragen van schorten met een rits, laarzen, handschoenen en een volledige omhulling van het ademhalingstoestel.

Principes voor luchtstroom in cleanrooms

Cleanrooms houden deeltjesvrije lucht door het gebruik van HEPA- of ULPA-filters die gebruikmaken van laminaire of turbulente luchtstroomprincipes. Laminaire of unidirectionele luchtstromingssystemen leiden de gefilterde lucht in een constante stroom naar beneden. Laminaire luchtstromingssystemen worden meestal gebruikt over 100% van het plafond om een constante, eenrichtingsstroming te handhaven. Criteria voor laminaire stroming worden over het algemeen vermeld in draagbare werkstations (LF-kappen) en zijn verplicht in ISO-1 tot ISO-4 geclassificeerde cleanrooms.

Een goed cleanroomontwerp omvat het volledige luchtdistributiesysteem, inclusief voorzieningen voor adequate, stroomafwaartse luchtretours. In ruimtes met verticale stroming betekent dit het gebruik van lage wandluchtretours rond de omtrek van de zone. In horizontale toepassingen vereist dit het gebruik van luchtretours aan de stroomafwaartse grens van het proces. Het gebruik van aan het plafond gemonteerde luchtretours is in tegenspraak met een correct cleanroom systeemontwerp.

Cleanroom classificaties

Cleanrooms worden geclassificeerd aan de hand van hoe schoon de lucht is. In Federal Standard 209 (A tot D) van de VS wordt het aantal deeltjes gelijk aan en groter dan 0,5 µm gemeten in een kubieke voet lucht en deze telling wordt gebruikt om de cleanroom te classificeren. Deze metrische nomenclatuur is ook aanvaard in de meest recente 209E-versie van de norm. Federal Standard 209E wordt in eigen land gebruikt. De nieuwere norm is TC 209 van de International Standards Organization. Beide normen classificeren een cleanroom aan de hand van het aantal deeltjes dat in de lucht van het laboratorium wordt aangetroffen. De cleanroomclassificatienormen FS 209E en ISO 14644-1 vereisen specifieke metingen en berekeningen van het aantal deeltjes om het reinheidsniveau van een cleanroom of schone ruimte te classificeren. In het Verenigd Koninkrijk wordt de Britse norm 5295 gebruikt om cleanrooms te classificeren. Deze norm wordt binnenkort vervangen door BS EN ISO 14644-1.

Cleanrooms worden geclassificeerd op basis van het aantal en de grootte van de deeltjes die per luchtvolume zijn toegestaan. Grote getallen zoals "klasse 100" of "klasse 1000" verwijzen naar FED_STD-209E en geven het aantal toegestane deeltjes met een grootte van 0,5 µm of groter per kubieke voet lucht aan. De norm staat ook interpolatie toe, dus het is mogelijk om bijvoorbeeld "klasse 2000" te beschrijven.

Kleine getallen verwijzen naar de ISO 14644-1 normen, die de decimale logaritme van het aantal toegestane deeltjes van 0,1 µm of groter per kubieke meter lucht specificeren. Een ISO klasse 5 cleanroom heeft bijvoorbeeld maximaal 105 = 100.000 deeltjes per m³.

Zowel FS 209E als ISO 14644-1 gaan uit van log-log relaties tussen deeltjesgrootte en deeltjesconcentratie. Daarom bestaat er niet zoiets als een deeltjesconcentratie van nul. Gewone kamerlucht is ongeveer klasse 1.000.000 of ISO 9.

ISO 14644-1 cleanroomnormen

BS 5295 normen voor cleanrooms