1. Odstraňování prachových částic v bezprašné čisté místnosti
Hlavní funkcí čistého prostoru je regulovat čistotu, teplotu a vlhkost atmosféry, které jsou vystaveny produkty (například křemíkové čipy atd.), aby se produkty mohly vyrábět a zpracovávat v prostoru s dobrým prostředím. Tento prostor nazýváme čistým prostorem. Podle mezinárodní praxe je úroveň čistoty určena především počtem částic na metr krychlový vzduchu s průměrem větším než je klasifikační norma. Jinými slovy, tzv. bezprašný prostor neznamená 100% bezprašnost, ale je regulován ve velmi malém množství. Částice, které splňují standard prachu v tomto standardu, jsou samozřejmě již velmi malé ve srovnání s běžným prachem, který vidíme, ale u optických struktur bude mít i malé množství prachu velmi velký negativní dopad, takže bezprašnost je nevyhnutelným požadavkem při výrobě produktů z optických struktur.
Kontrola počtu prachových částic o velikosti částic větší nebo rovné 0,5 mikronu na metr krychlový na méně než 3520/metr krychlový dosáhne třídy A mezinárodního standardu bezprašnosti. Standard bezprašnosti používaný při výrobě a zpracování třísek má vyšší požadavky na prach než třída A a tento vysoký standard se používá hlavně při výrobě některých třísek vyšší úrovně. Počet prachových částic je přísně kontrolován na 35 200 na metr krychlový, což je v průmyslu čistých prostor běžně známé jako třída B.
2. Tři druhy stavů čistých prostor
Prázdný čistý prostor: čistý prostor, který byl postaven a může být uveden do provozu. Má všechny relevantní služby a funkce. V zařízení však není žádné vybavení obsluhované operátory.
Statická čistá místnost: čistá místnost s kompletními funkcemi, správným nastavením a instalací, kterou lze používat dle nastavení nebo je v provozu, ale v zařízení nejsou žádní žádní technici.
Dynamický čistý prostor: čistý prostor v běžném provozu s kompletními servisními funkcemi, vybavením a personálem; v případě potřeby lze provádět běžnou práci.
3. Kontrolní položky
(1). Může odstranit prachové částice vznášející se ve vzduchu.
(2). Může zabránit tvorbě prachových částic.
(3). Regulace teploty a vlhkosti.
(4). Regulace tlaku.
(5). Odstranění škodlivých plynů.
(6). Vzduchotěsnost konstrukcí a prostorů.
(7). Prevence statické elektřiny.
(8). Prevence elektromagnetického rušení.
(9). Zohlednění bezpečnostních faktorů.
(10). Zohlednění úspor energie.
4. Klasifikace
Turbulentní typ proudění
Vzduch vstupuje do čistého prostoru z klimatizačního boxu přes vzduchovod a vzduchový filtr (HEPA) v čistém prostoru a je vracen přes dělicí stěny nebo vyvýšené podlahy na obou stranách čistého prostoru. Proud vzduchu se nepohybuje lineárně, ale vykazuje nepravidelný turbulentní nebo vířivý stav. Tento typ je vhodný pro čisté prostory třídy 1 000–100 000.
Definice: Čistá místnost, kde proudění vzduchu proudí nerovnoměrnou rychlostí a není rovnoběžné, doprovázené zpětným prouděním nebo vířivými proudy.
Princip: Turbulentní čisté prostory se spoléhají na proudění přiváděného vzduchu, které neustále ředí vnitřní vzduch a postupně ředí znečištěný vzduch, aby se dosáhlo čistoty (turbulentní čisté prostory jsou obecně navrženy pro úrovně čistoty nad 1 000 až 300 000).
Vlastnosti: Turbulentní čisté prostory se spoléhají na vícenásobné větrání pro dosažení čistoty a úrovně čistoty. Počet změn větrání určuje úroveň čištění v definici (čím více změn větrání, tím vyšší úroveň čistoty).
(1) Doba samočištění: označuje dobu, kdy čistý prostor začne dodávat vzduch do čistého prostoru podle navrženého ventilačního čísla a koncentrace prachu v místnosti dosáhne navržené úrovně čistoty. Pro třídu čistoty 1 000 se očekává maximálně 20 minut (pro výpočet lze použít 15 minut). Pro třídu čistoty 10 000 se očekává maximálně 30 minut (pro výpočet lze použít 25 minut). Pro třídu čistoty 100 000 se očekává maximálně 40 minut (pro výpočet lze použít 30 minut).
(2) Frekvence větrání (navržená dle výše uvedených požadavků na dobu samočištění) třída 1 000: 43,5–55,3krát/hodinu (standardně: 50krát/hodinu) třída 10 000: 23,8–28,6krát/hodinu (standardně: 25krát/hodinu) třída 100 000: 14,4–19,2krát/hodinu (standardně: 15krát/hodinu)
Výhody: jednoduchá konstrukce, nízké náklady na výstavbu systému, snadné rozšíření čistého prostoru, v některých místech se speciálním účelem lze použít bezprašný čistící stůl ke zlepšení kvality čistého prostoru.
Nevýhody: prachové částice způsobené turbulencí se vznášejí ve vnitřním prostoru a je obtížné je odvádět, což může snadno kontaminovat procesní produkty. Kromě toho, pokud je systém zastaven a znovu aktivován, často trvá dlouho, než dosáhne požadované čistoty.
Laminární proudění
Laminární proudění vzduchu se pohybuje rovnoměrně přímočaře. Vzduch vstupuje do místnosti přes filtr se 100% pokrytím a vrací se zpět přes vyvýšenou podlahu nebo dělicí desky na obou stranách. Tento typ je vhodný pro použití v čistých prostorách s vyššími stupni čistoty, obecně třídy 1~100. Existují dva typy:
(1) Horizontální laminární proudění: Horizontální vzduch je vyfukován z filtru jedním směrem a vracen zpětným vzduchovým systémem na protější stěně. Prach je odváděn ven ve směru proudění vzduchu. Znečištění je obecně závažnější na straně po proudu.
Výhody: Jednoduchá konstrukce, stabilizace po krátké době po operaci.
Nevýhody: Náklady na výstavbu jsou vyšší než u turbulentního proudění a vnitřní prostor se obtížně rozšiřuje.
(2) Vertikální laminární proudění: Strop místnosti je kompletně pokryt filtry ULPA a vzduch je foukán shora dolů, což umožňuje dosáhnout vyšší čistoty. Prach vznikající během procesu nebo pracovníky lze rychle odvést ven, aniž by to ovlivnilo ostatní pracovní prostory.
Výhody: Snadná správa, stabilního stavu lze dosáhnout krátce po zahájení provozu a není snadno ovlivněn provozním stavem ani operátory.
Nevýhody: Vysoké konstrukční náklady, obtížné flexibilní využití prostoru, stropní závěsy zabírají hodně místa a je obtížné opravovat a vyměňovat filtry.
Kompozitní typ
Kompozitní typ kombinuje nebo používá turbulentní a laminární proudění, což může zajistit lokální ultračistý vzduch.
(1) Čistý tunel: Použijte filtry HEPA nebo ULPA k pokrytí 100 % procesní nebo pracovní oblasti, abyste zvýšili úroveň čistoty nad třídu 10, což může ušetřit náklady na instalaci a provoz.
Tento typ vyžaduje, aby pracovní prostor obsluhy byl izolován od produktu a údržby stroje, aby se zabránilo ovlivnění práce a kvality během údržby stroje.
Čisté tunely mají dvě další výhody: A. Snadné a flexibilní rozšíření; B. Údržbu zařízení lze snadno provádět v údržbářské oblasti.
(2) Čistá trubka: Obklopte a vyčistěte automatickou výrobní linku, kterou prochází tok produktu, a zvyšte úroveň čistoty nad třídu 100. Protože produkt, obsluha a prostředí generující prach jsou od sebe navzájem izolovány, lze dosáhnout dobré čistoty malým množstvím přiváděného vzduchu, což může šetřit energii a je nejvhodnější pro automatizované výrobní linky, které nevyžadují manuální práci. Je použitelný ve farmaceutickém, potravinářském a polovodičovém průmyslu.
(3) Čisté místo: Úroveň čistoty oblasti výrobního procesu v turbulentní čisté místnosti s úrovní čistoty místnosti 10 000–100 000 se pro výrobní účely zvyšuje na 10–1 000 nebo vyšší; do této kategorie patří čisté pracovní stoly, čisté haly, prefabrikované čisté místnosti a čisté skříně.
Čistý pracovní stůl: třída 1~100.
Čistá kabina: Malý prostor obklopený antistatickou průhlednou plastovou látkou v turbulentním čistém prostoru, využívající nezávislé HEPA nebo ULPA a klimatizační jednotky, čímž se stává čistším prostorem vyšší úrovně s úrovní 10~1000, výškou přibližně 2,5 metru a plochou pokrytí přibližně 10 m2 nebo méně. Má čtyři sloupky a je vybaven pohyblivými kolečky pro flexibilní použití.
5. Průtok vzduchu
Důležitost proudění vzduchu
Čistota čistého prostoru je často ovlivněna prouděním vzduchu. Jinými slovy, pohyb a šíření prachu generovaného lidmi, strojními prostory, stavebními konstrukcemi atd. jsou řízeny prouděním vzduchu.
Čisté prostory využívají k filtraci vzduchu HEPA a ULPA filtry s mírou zachycování prachu 99,97–99,99995 %, takže vzduch filtrovaný tímto filtrem lze považovat za velmi čistý. V čistých prostorách se však kromě lidí nacházejí i zdroje prachu, například stroje. Jakmile se tento vytvořený prach rozptýlí, není možné udržet čistý prostor, proto je nutné použít proudění vzduchu k rychlému odvedení vytvořeného prachu ven.
Ovlivňující faktory
Existuje mnoho faktorů, které ovlivňují proudění vzduchu v čistém prostoru, jako například procesní zařízení, personál, montážní materiály pro čisté prostory, svítidla atd. Současně je třeba vzít v úvahu i bod odklonu proudění vzduchu nad výrobním zařízením.
Bod odklonu proudění vzduchu na povrchu běžného operačního stolu nebo výrobního zařízení by měl být nastaven na 2/3 vzdálenosti mezi prostorem čistého prostoru a dělicí deskou. Tímto způsobem může proudění vzduchu při práci obsluhy proudit z vnitřku procesního prostoru do operačního prostoru a odvádět prach; pokud je bod odklonu nastaven před procesním prostorem, dojde k nesprávnému odklonu proudění vzduchu. V tomto okamžiku bude většina proudění vzduchu proudit do zadní části procesního prostoru a prach způsobený obsluhou bude unášen do zadní části zařízení, což znečistí pracovní stůl a nevyhnutelně sníží výtěžnost.
Překážky, jako jsou pracovní stoly v čistých prostorách, budou mít na spojích vířivé proudy a čistota v jejich blízkosti bude relativně špatná. Vyvrtání otvoru pro zpětný proud vzduchu na pracovním stole minimalizuje jev vířivých proudů; důležitými faktory, zda se proudění vzduchu stane jevem vířivých proudů, jsou také vhodný výběr montážních materiálů a perfektní uspořádání zařízení.
6. Složení čisté místnosti
Složení čistého prostoru se skládá z následujících systémů (žádný z nich není v molekulách systému nepostradatelný), jinak nebude možné vytvořit kompletní a vysoce kvalitní čistý prostor:
(1) Stropní systém: včetně stropní tyče, nosníku ve tvaru I nebo U, stropní mřížky nebo stropního rámu.
(2) Klimatizační systém: včetně vzduchové kabiny, filtračního systému, větrného mlýna atd.
(3) Dělicí stěna: včetně oken a dveří.
(4) Podlaha: včetně zvýšené podlahy nebo antistatické podlahy.
(5) Svítidla: LED čistící plochá lampa.
Hlavní konstrukce čisté místnosti je obvykle vyrobena z ocelových tyčí nebo kostního cementu, ale bez ohledu na to, o jaký druh konstrukce se jedná, musí splňovat následující podmínky:
A. V důsledku teplotních změn a vibrací nevzniknou žádné praskliny;
B. Není snadné produkovat prachové částice a je pro ně obtížné se přichytit;
C. Nízká hygroskopičnost;
D. Aby se v čisté místnosti udržely vlhkostní podmínky, musí být tepelná izolace vysoká;
7. Klasifikace podle použití
Průmyslová čistá místnost
Kontrola neživých částic je předmětem. Řídí především znečištění vzduchu prachovými částicemi, které vstupují do pracovního objektu, a uvnitř se obecně udržuje pozitivní tlak. Je vhodný pro průmysl přesných strojů, elektronický průmysl (polovodiče, integrované obvody atd.), letecký průmysl, vysoce čistý chemický průmysl, průmysl atomové energie, průmysl optických a magnetických produktů (výroba CD, filmů, pásek), LCD (tekutých krystalů), výrobu počítačových pevných disků, výrobu počítačových hlav a další průmyslová odvětví.
Biologicky čistá místnost
Hlavně kontroluje znečištění pracovního objektu živými částicemi (bakteriemi) a neživými částicemi (prachem). Lze jej rozdělit na;
A. Obecně biologicky čisté prostory: hlavně kontrolují znečištění mikrobiálními (bakteriálními) objekty. Zároveň musí být jejich vnitřní materiály schopny odolat erozi způsobené různými sterilizačními činidly a interiér obecně zaručuje pozitivní tlak. Vnitřní materiály musí být v podstatě schopny odolat různým sterilizačním ošetřením v průmyslových čistých prostorách. Příklady: farmaceutický průmysl, nemocnice (operační sály, sterilní oddělení), výroba potravin, kosmetiky, nápojů, laboratoře pro zvířata, fyzikální a chemické testování, krevní stanice atd.
B. Biologicky bezpečné čisté prostory: především kontrolují znečištění okolního světa a lidí živými částicemi z pracovního objektu. Vnitřní tlak musí být udržován pod tlakem negativním vzhledem k atmosféře. Příklady: bakteriologie, biologie, čisté laboratoře, fyzikální inženýrství (rekombinantní geny, příprava vakcín)
Čas zveřejnění: 7. února 2025