WAS IST EIN REINRAUM?

Reinraumübersicht

Reinräume werden in praktisch allen Branchen eingesetzt, in denen kleine Partikel den Herstellungsprozess beeinträchtigen können. Sie variieren in Größe und Komplexität und werden häufig in Branchen wie der Halbleiterherstellung, der Pharmaindustrie, der Biotechnologie, der Medizintechnik und den Biowissenschaften sowie in der kritischen Prozessfertigung in der Luft- und Raumfahrt, der Optik, dem Militär und dem Energieministerium eingesetzt.

Ein Reinraum ist ein abgeschlossener Raum, in dem Vorkehrungen zur Reduzierung der Partikelkontamination und zur Kontrolle anderer Umgebungsparameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Druck getroffen werden. Die Schlüsselkomponente ist der HEPA-Filter (High Efficiency Particulate Air), der Partikel ab einer Größe von 0,3 Mikron abfängt. Die gesamte Luft, die einem Reinraum zugeführt wird, passiert HEPA-Filter. In einigen Fällen, in denen höchste Sauberkeitsanforderungen gestellt werden, kommen ULPA-Filter (Ultra Low Particulate Air) zum Einsatz.
Personal, das für die Arbeit in Reinräumen ausgewählt wird, erhält eine umfassende Schulung in der Theorie der Kontaminationskontrolle. Sie betreten und verlassen den Reinraum durch Schleusen, Luftduschen und/oder Umkleideräume und müssen spezielle Kleidung tragen, die darauf ausgelegt ist, Verunreinigungen, die auf natürliche Weise von Haut und Körper erzeugt werden, abzufangen.
Je nach Raumklassifizierung oder Funktion kann die Schutzkleidung des Personals auf Laborkittel und Haarnetze beschränkt sein oder so umfangreich sein, dass das Personal vollständig in mehrlagige Schutzanzüge mit umluftunabhängigem Atemgerät gehüllt ist.
Reinraumkleidung verhindert, dass Substanzen vom Körper des Trägers abgegeben werden und die Umgebung kontaminieren. Die Reinraumkleidung selbst darf keine Partikel oder Fasern abgeben, um eine Kontamination der Umgebung durch das Personal zu verhindern. Diese Art der Personalkontamination kann die Produktleistung in der Halbleiter- und Pharmaindustrie beeinträchtigen und beispielsweise im Gesundheitswesen zu Kreuzinfektionen zwischen medizinischem Personal und Patienten führen.
Zur Reinraumkleidung gehören Stiefel, Schuhe, Schürzen, Bartschutz, Baretthauben, Overalls, Gesichtsmasken, Kittel/Laborkittel, Kittel, Handschuhe und Fingerlinge, Haarnetze, Hauben, Ärmel und Überschuhe. Die Art der verwendeten Reinraumkleidung sollte den Reinraum- und Produktspezifikationen entsprechen. Für Reinräume niedriger Stufe reichen möglicherweise nur Spezialschuhe mit vollkommen glatten Sohlen, auf denen sich weder Staub noch Schmutz festsetzen. Die Schuhsohlen dürfen jedoch keine Rutschgefahr darstellen, da Sicherheit immer Vorrang hat. Zum Betreten eines Reinraums ist in der Regel ein Reinraumanzug erforderlich. In Reinräumen der Klasse 10.000 können einfache Kittel, Kopfbedeckungen und Überschuhe verwendet werden. Für Reinräume der Klasse 10 sind sorgfältige Vorgehensweisen beim Tragen von Kitteln mit Reißverschluss, Stiefeln, Handschuhen und einem vollständigen Atemschutzgerät vorgeschrieben.

Prinzipien der Luftströmung in Reinräumen

Reinräume gewährleisten partikelfreie Luft durch den Einsatz von HEPA- oder ULPA-Filtern mit laminarer oder turbulenter Luftströmung. Laminare oder unidirektionale Luftströmungssysteme leiten die gefilterte Luft in einem konstanten Strom nach unten. Laminare Luftströmungssysteme werden typischerweise über 100 % der Decke eingesetzt, um einen konstanten unidirektionalen Strom aufrechtzuerhalten. Laminarströmungskriterien werden im Allgemeinen für tragbare Arbeitsstationen (LF-Hauben) festgelegt und sind in Reinräumen der Klassifizierung ISO 1 bis ISO 4 vorgeschrieben.
Eine ordnungsgemäße Reinraumplanung umfasst das gesamte Luftverteilungssystem, einschließlich der Vorkehrungen für eine ausreichende Luftrückführung nach unten. In vertikalen Strömungsräumen bedeutet dies die Verwendung von niedrigen Wandluftrückführungen rund um den Bereich. Bei horizontalen Strömungsanwendungen sind Luftrückführungen an der Prozessgrenze erforderlich. Die Verwendung von deckenmontierten Luftrückführungen widerspricht einer ordnungsgemäßen Reinraumsystemplanung.

Reinraumklassifizierungen

Reinräume werden nach der Sauberkeit der Luft klassifiziert. Im Federal Standard 209 (A bis D) der USA wird die Anzahl der Partikel ab 0,5 µm in einem Kubikfuß Luft gemessen und anhand dieser Zahl der Reinräume klassifiziert. Diese metrische Nomenklatur wird auch in der aktuellsten Version 209E des Standards übernommen. Der Federal Standard 209E wird im Inland verwendet. Der neuere Standard ist TC 209 der International Standards Organization. Beide Standards klassifizieren einen Reinraum nach der Anzahl der in der Laborluft enthaltenen Partikel. Die Reinraumklassifizierungsstandards FS 209E und ISO 14644-1 erfordern spezifische Messungen und Berechnungen der Partikelzahl, um den Sauberkeitsgrad eines Reinraums oder Reinbereichs zu klassifizieren. In Großbritannien wird der British Standard 5295 zur Klassifizierung von Reinräumen verwendet. Dieser Standard wird in Kürze durch BS EN ISO 14644-1 ersetzt.
Reinräume werden nach der Anzahl und Größe der pro Luftvolumen zulässigen Partikel klassifiziert. Große Zahlen wie „Klasse 100“ oder „Klasse 1000“ beziehen sich auf FED_STD-209E und geben die Anzahl der pro Kubikfuß Luft zulässigen Partikel ab einer Größe von 0,5 µm an. Die Norm erlaubt auch Interpolationen, so dass beispielsweise die Angabe „Klasse 2000“ möglich ist.
Kleinere Zahlen beziehen sich auf die Norm ISO 14644-1, die den dezimalen Logarithmus der zulässigen Partikelanzahl von 0,1 µm oder größer pro Kubikmeter Luft angibt. So darf beispielsweise ein Reinraum der ISO-Klasse 5 höchstens 105 = 100.000 Partikel pro m³ enthalten.
Sowohl FS 209E als auch ISO 14644-1 gehen von log-log-Beziehungen zwischen Partikelgröße und Partikelkonzentration aus. Aus diesem Grund gibt es keine Null-Partikelkonzentration. Normale Raumluft entspricht etwa der Klasse 1.000.000 oder ISO 9.

ISO 14644-1 Reinraumstandards