Pomieszczenie czyste: Definicja i organizacja pomieszczenia czystego oraz wykonywane tam czynności

Podstawy, wskazówki dla projektantów, elementy i rozwiązania wzorcowe: odkryj z item technologię pomieszczeń czystych.

Cząstki pyłu o wielkości 0,5 µm nie sposób dostrzec gołym okiem. Skrót „µm“ to mikrometr, czyli jedna tysięczna milimetra. Dla porównania: ludzki włos ma średnicę od 40 do 120 µm. Jednak nie wolno dać się zwieść tak małym drobinkom pyłu. Na co dzień nie stanowią one dla nas zagrożenia. W branżach, których mają bardzo wysokie wymagania higieniczne, oraz przy produkcji niektórych wyrobów mogą spowodować bardzo poważne zagrożenie. Podobnie jest w przypadku ochrony przed wyładowaniami elektrostatycznymi (ESD): Przed niewidzialnym zagrożeniem trzeba zabezpieczyć się specjalnymi rozwiązaniami. W tym przypadku takim rozwiązaniem są pomieszczenia czyste. Według klasy czystości pomieszczeń ISO 5 na 1 m³ dozwolonych jest maksymalnie 3520 cząstek o wielkości 0,5 µm. W pomieszczeniach mieszkalnych, np. salonie, na 1 m³ przypada ok. 35 mln cząstek. Jak udaje się utrzymać w pomieszczeniach czystych tak małą liczbę drobinek? I jak działa pomieszczenie czyste? O czym należy pamiętać przy jego projektowaniu? Na co należy zwrócić uwagę, pracując w pomieszczeniu czystym? Zapraszamy na wycieczkę po świecie czystej produkcji. Zawsze będziemy Cię wspierać: system modułowy item jest i w tej dziedzinie gwarancją indywidualnych i wszechstronnych rozwiązań.

Czym jest pomieszczenie czyste? Krótka i zrozumiała definicja:

Zgodnie z normą ISO 14644-1:2015 pomieszczeniem czystym jest pomieszczenie, w którym ilość cząstek znajdujących się w powietrzu jest utrzymywana na z góry określonym, niskim poziomie. Pomieszczenie musi być zaprojektowane, wykonane i eksploatowane w taki sposób, aby przypadki wnoszenia, powstawania i gromadzenia się cząstek były minimalizowane. Pomieszczenie czyste potrzebne jest wówczas, gdy procesy i produkty muszą być zabezpieczone przed zanieczyszczeniem. Przy czym należy spełnić określone wartości progowe. W tak kontrolowanym środowisku można skutecznie oczyszczać znajdujące się w nim powietrze. Dodatkowo musi być również zapewniona możliwość sterowania takimi parametrami jak np. temperatura oraz ciśnienie i wilgotność powietrza. Ten aspekt również służy do tego, aby w pomieszczeniu stworzyć znormalizowane warunki. Zwykle pomieszczenia czyste wykorzystują do pracy takie branże jak przemysł półprzewodnikowy i optyczny, elektronika i optoelektronika, a także technika informatyczna i mikroprocesorowa oraz wiele innych dziedzin. Zaliczają się do nich przemysł samochodowy oraz spożywczy i farmaceutyczny. Pomieszczenia czyste przydają się również w technice lotniczej i kosmicznej. Pomieszczenia czyste nie muszą być koniecznie całymi pomieszczeniami, do których można wchodzić. Możliwe są również kabiny procesowe, w których panują warunki typowe dla pomieszczeń czystych. Tego rodzaju rozwiązania nazywane są małymi strefami czystymi (ang. mini-environments).

Klasy GMP od A do D opierają się na dopuszczalnych wartościach dotyczących cząstek znajdujących się w powietrzu określonych w klasach czystości pomieszczeń ISO od 1 do 9.

Warunki ramowe danego rodzaju produkcji decydują o kolejnych realizowanych krokach. Teraz należy określić wymaganą klasę czystości pomieszczenia. W klasach opisane są wymagania dotyczące procesów realizowanych w pomieszczeniach czystych. Klasy czystości pomieszczeń określone są w dwóch różnych normach: ISO 14644-1 oraz wytyczne GMP. To są najważniejsze zbiory przepisów dotyczących pomieszczeń czystych. Dodatkowo należy przestrzegać innych norm i wytycznych, które często dotyczą określonych branż. Norma ISO 14644-1 skupia się na unikaniu zanieczyszczania powietrza w pomieszczeniu. Ma zatem znaczenie dla branż technicznych. Zaliczają się do nich produkcja półprzewodników, a także przemysł samochodowy i wytwórstwo tworzywa sztucznego. Wytyczne GMP – inaczej niż wyżej wymieniona norma – dotyczą przede wszystkim zanieczyszczeń spowodowanych mikroorganizmami. Dlatego są zbiorem norm obowiązującym w przemyśle farmaceutycznym, w produkcji sprzętu medycznego i wyrobów medycznych oraz dla sterylnych procesów produkcyjnych. Klasy GMP od A do D opierają się na dopuszczalnych wartościach dotyczących cząstek unoszących się w powietrzu określonych w klasach czystości pomieszczeń ISO od 1 do 9.

Znaczenie strumienia powietrza w pomieszczeniach czystych

W pomieszczeniach czystych zwykle wygląda to tak: W przewidzianym do tego środowisku powstaje nadciśnienie (ochrona wyrobu) lub podciśnienie (ochrona otoczenia). W trybie nadciśnienia do pomieszczenia tłoczone jest zwykle z góry filtrowane – czyli czyste – powietrze. W zależności od wymagań obowiązujących dla danego pomieszczenia czystego istnieje również możliwość zastosowania przepływu wyporowego o niskim współczynniku turbulencji albo przepływu rozcieńczającego lub mieszanego. W przypadku przepływu wyporowego o niskim współczynniku turbulencji lub przepływu laminarnego powietrze tłoczone jest do pomieszczenia na całej powierzchni sufitu strumieniem laminarnym (o ile jest to możliwe) przez filtry-Fan-Unit. W ten sposób powietrze znajdujące się w pomieszczeniu wypierane jest w dół i wydostaje się z pomieszczenia blisko podłoża. Dzięki temu zapobiega się zawirowaniom ścieru i drobnego pyłu, które mogłyby spowodować uszkodzenie czułych obszarów roboczych pomieszczenia. W przypadku turbulentnego przepływu rozcieńczającego lub mieszanego przefiltrowane czyste powietrze jest w sposób turbulentny, czyli wirowy, kierowane do pomieszczenia czystego. W ten sposób zapewnia się stałe rozcieńczanie stężenia cząstek. W takiej sytuacji nie ma konieczności montowania na całym suficie filtrów-Fan-Unit.

Różne rodzaje pomieszczeń czystych

Dla poszczególnych wymagań przeznaczone są różne rodzaje pomieszczeń czystych. Filtr-Fan-Unit (FF) umieszczony jest nad pojedynczym stanowiskiem do pracy w środowisku czystym. Filtr wytwarza przepływ powietrza o niskim współczynniku turbulencji (= przepływ laminarny). Cząstki w powietrzu tłoczone są w dół i wydostają się z pomieszczenia blisko podłoża. Istnieje również możliwość zaprojektowania maszyn jako kompletnych lub częściowych pomieszczeń czystych. Osłona do pomieszczeń czystych pozwala na wykonanie bardzo małych pomieszczeń czystych. Tutaj w środowisku czystym odbywa się tylko czuły na zanieczyszczenia proces. W ten sposób można w możliwie wysokim stopniu ograniczyć nakłady na oczyszczanie i kontrolę powietrza. Jeśli wyroby muszą być wytwarzane w wyjątkowo czystym otoczeniu, istnieje również możliwość wykonania pomieszczeń zgodnie z koncepcją „pomieszczenie w pomieszczeniu”.

Optymalnie zaprojektowane pomieszczenia czyste: komponenty do ścian i stropów

O koniecznych do realizacji komponentach decydują indywidualne wymagania. Często w czystej produkcji potrzebne są jedynie proste elementy. Należą do nich np. konstrukcje stropowe oraz elementy ścienne i boczne. W przypadku elementów bocznych do wyboru mamy ściany foliowe (softwall) oraz stałe płyty i inne elementy powierzchniowe (hardwall). Do budowy ścian i stropów w czystej produkcji przeznaczony jest system okalający X 8. Umożliwiają to zlicowane z powierzchnią i łatwe do czyszczenia przejścia oraz modułowa budowa: system okalający X 8 można zastosować wszędzie tam, gdzie ważne jest higieniczne wykończenie powierzchni. Do płyt i elementów powierzchniowych wykonanych w konstrukcji przekładkowej nadaje się materiał kompozytowy HPL 36mm. Skrót „HPL“ (High Pressure Laminate) nie jest przypadkowy: produkcja tego materiału polega na sprasowaniu pod wysokim ciśnieniem niezliczonych warstw papieru lub włókien celulozowych za pomocą spoiw żywicznych. Płyty HPL są gładkie, łatwe w czyszczeniu i odporne na środki czyszczące. Płyty oraz inne elementy powierzchniowe są w całości i bez dodatkowej obróbki umieszczane między profilami X lub XMS.

Powietrze nadające się do czystych obszarów roboczych i procesów

Do oczyszczania powietrza potrzebny jest filtr-Fan-Unit (FFU). Filtr wstępny i główny tworzą razem z obudową FFU całość. Nasz filtr-Fan-Unit wyposażony jest w filtr HEPA H14, dzięki czemu usuwa z powietrza 99,995 % wszystkich cząstek. Innymi słowy: na 100 tysięcy cząstek w powietrzu filtr H14 przepuszcza tylko 5 z nich. Filtr wstępny zatrzymuje natomiast większe drobinki. Obudowa FFU 1200×600 to podstawa filtra-Fan-Unit. Sercem jednostki jest wentylator, który zasysa powietrze w górnym obszarze i kieruje je w dół przez izolowaną akustycznie obudowę do filtra głównego. Uzyskanie powietrza, którego jakość jest niezależna od otoczenia, możliwe jest dzięki wyposażeniu rozwiązań item w zintegrowane kanały zwrotne. Tego rodzaju uzupełnienie wydłuży także żywotność filtra.

Czy to rozwiązania stałe, czy to rozwiązania przenośne: do budowy ramy konstrukcyjnej warto wybrać nasze profile aluminiowe serii X lub XMS nadające się do pomieszczeń czystych. Oto ich właściwości:

• Mały promień krawędzi
• Najmniejsza możliwa liczba otwartych rowków
• Łatwe do czyszczenia
• Odporne na działanie środków czyszczących

Komory laminarne, ergonomiczne stanowiska pracy do obszarów czystych, osłony procesowe i częściowe, a także stacje maszynowe z możliwością wejścia do środka i inne osłony: przy użyciu naszych komponentów stworzysz szyte na miarę rozwiązania nadające się do pomieszczeń czystych. Z przyjemnością pomogą Ci w tym nasi wykwalifikowani partnerzy z sieci oraz nasz dział sprzedaży ds. rozwiązań klienta.

Modułowe rozwiązania do pomieszczeń czystych

W sklepie internetowym item znajdziesz różnego rodzaju rozwiązania wzorcowe nadające się do zastosowania w pomieszczeniach czystych. Dzięki kompletnym danym CAD i wykazom części można takie rozwiązania wzorcowe natychmiast zamówić. Komora laminarna ze stołem roboczym o regulowanej wysokości pozwala na wykonywanie czynności produkcyjnych w sposób wydajny i ergonomiczny w warunkach typowych dla pomieszczeń czystych. Takie rozwiązanie spełnia wymogi do klasy ISO 5. Klasyfikacja rozwiązań jest długotrwałym procesem, który kończy się otrzymaniem dokumentu, certyfikatu poświadczającego kwalifikację. Na klasy ISO mają również wpływ inne czynniki (np. rodzaj strumienia i to, czy kabina jest zamknięta czy nie). Decydujące znaczenie ma zatem budowa danego rozwiązania. Nierdzewna blacha perforowana, z której wykonany jest blat, sprawia, że przepływ wyporowy o niskim stopniu turbulencji wygenerowany przez komorę laminarną odprowadzany jest bez zawirowania cząstek. Obszar roboczy można dodatkowo wyposażyć w ramiona przegubowe systemu stanowisk pracy item służące do dostarczania materiałów i narzędzi.

Stacja maszynowa z filtrami-Fan-Unit i systemem powrotu powietrza wykonana jest z profili XMS. Czerp korzyści z naszych zintegrowanych kanałów kablowych i łatwych do czyszczenia, wykończonych powierzchni.

Komorę laminarną można użyć jako nadstawki stołu: Ta komora laminarna pozwala na wszechstronne wykorzystanie pomieszczenia i użycie stołu roboczego o indywidualnych wymiarach. Okap z filtrem-Fan-Unit można wykonać w postaci wszechstronnej nadstawki. Okap stosuje się w produkcji tylko wtedy, gdy zachodzi pilna potrzeba. Podobnie jak otwór roboczy można go dopasować idealnie do procesu produkcyjnego. Stacja maszynowa z filtrami-Fan-Unit i systemem powrotu powietrza wykonana jest z profili XMS. Czerp korzyści z naszych zintegrowanych kanałów kablowych i łatwych do czyszczenia, wykończonych powierzchni. Filtr-Fan-Unit zapewnia laminarny przepływ wyporowy o wysokim stopniu czystości. Powietrze przepływa przez obszar roboczy, przez blachę perforowaną dochodzi do dolnego poziomu i wraca przez tylną ścianę do FFU. Dzięki tak czystemu otoczeniu rozwiązanie spełnia wymogi określone w klasie czystości pomieszczeń ISO 2.

Stacja maszynowa z filtrami-Fan-Unit i systemem powrotu powietrza: stopień filtracji FFU wynosi 99,995%.

Zasady dotyczące pracy w pomieszczeniu czystym

Organizacja bezpiecznego stanowiska pracy nie jest jednak jedynym aspektem, który należy uwzględnić. Największym źródłem zanieczyszczeń w pomieszczeniu czystym jest sam człowiek: cząstki znajdujące się na ubraniach i skórze, a nawet wydychane powietrze, odpowiedzialne są za 40 % zanieczyszczeń. Z tego względu dla pomieszczeń czystych i sposobu wykonywania w nich czynności przez pracowników obowiązują bardzo surowe wymagania. W zależności od wymogów danej klasy czystości pomieszczeń konieczne jest noszenie w trakcie pracy odzieży ochronnej. Zaliczają się do niej np. rękawice, maseczki, czepki i kaptury ochronne, kombinezony i wysokie ochraniacze na buty. Oprócz odpowiedniej odzieży ochronnej w pomieszczeniach czystych ważne jest też prawidłowe postępowanie. Z reguły w tego rodzaju pomieszczeniach powinien pracować wyłącznie odpowiednio przeszkolony personel specjalistyczny. Czynnikiem ryzyka, który wydaje się z początku nieoczywisty, jest wykonywanie podczas pracy nerwowych i szybkich ruchów. W trakcie takich ruchów dochodzi jednak do względnie silnego zawirowania cząstek. Dlatego pracownicy przy takim stanowisku pracy powinni poruszać się powoli.

Wystarczy jedna osoba, aby pomieszczenie było pełne drobnych cząstek.

Liczba osób przebywających w pomieszczeniu czystym powinna być jak najmniejsza. To także sposób na to, aby ilość drobinek w powietrzu była mniejsza. Reguły postępowania mówią również, że w tego rodzaju pomieszczeniach przynoszenie jedzenia i napojów oraz ich konsumpcja jest zakazane. Zakaz dotyczy też noszenia biżuterii i innych przedmiotów osobistych. W pomieszczeniach czystych zabroniony jest nawet makijaż. Zawiera bowiem cząstki, które mogą gromadzić się na powierzchniach stanowiska pracy. Bezpieczeństwo ponad wszystko: pracownicy, którzy źle się czują, nie powinni wchodzić do pomieszczeń czystych nawet w odzieży ochronnej. Kaszel lub kichnięcie może mieć dla produkcji opłakane skutki i zanieczyścić całe pomieszczenie. Tutaj widać kolejne podobieństwo z wyładowaniami elektrostatycznymi: udane procesy w pomieszczeniach czystych to wypadkowa wyposażenia i odpowiedniego postępowania. Z przyjemnością pomożemy Ci przy jednym i drugim: dzięki naszym modułowym rozwiązaniom i naszej wiedzy, którą bardzo chętnie się dzielimy.

Chcesz być na bieżąco informowany o wszystkich nowościach ze świata item? Zapisz się do blogowego newslettera item, wykorzystując do tego baner w prawym górnym rogu!