無(wú)塵潔凈車間

美國(guó)國(guó)家航空航天局( NASA )飛往太陽(yáng)系天體的太空行動(dòng)要能夠維持生命，或者可能要維持處于基本進(jìn)化狀態(tài)的生命，對(duì)于太空船表面上的最大孢子數(shù)有嚴(yán)格的限制要求;隨著潔凈室規(guī)程效率的提高，這些限制等級(jí)很可能會(huì)慢慢地降低。 當(dāng)然其它航空類的潔凈室要求也基本上差不多。

幾項(xiàng)前景看好的技術(shù)可以幫助承包商降低孢子數(shù)，達(dá)到可接受的水平，快速測(cè)定微生物，并確定飛船微生物的詳細(xì)基因組。

NPR 8020.12 允許采用其他方法替代125°C干熱滅菌，只要程序和質(zhì)量控制得到 NASA 行星保護(hù)官方( PPO )批準(zhǔn)。然后，這些方法就會(huì)在得到批準(zhǔn)的 PP (行星保護(hù))計(jì)劃中被列出。通過(guò)引用規(guī)格數(shù)字，飛行器硬件圖紙可以采用這些獨(dú)特的微生物減量方法。微生物屏障可用于防止先前經(jīng)過(guò)消毒的區(qū)域被重復(fù)污染;至少 1,244 Pa ( 5英寸水柱 )的壓力才能滿足防止微生物入侵的需要。高效空氣過(guò)濾器 HEPA (0.3 μm，效率99.97% )也是一種公認(rèn)的高效微生物屏障。NASA 要求航天飛船的裝配要在最低限度為 ISO 8 級(jí)( Fed. Std. 209E Class 100,000 )的潔凈室中進(jìn)行。

對(duì)于一個(gè)火星登陸任務(wù)，整個(gè)航天飛船所能允許的最大孢子數(shù)為 300,000 (或<300個(gè)細(xì)菌芽孢/m2);所有的其它目標(biāo)仍然有一個(gè)邊坡穩(wěn)定性概率( probabilistic )要求。每個(gè)航天飛船的所有表面區(qū)域可以有 300,000 個(gè)孢子的數(shù)量，適用于火星的非特殊區(qū)域(大多數(shù)表面);而包括硬件內(nèi)的有機(jī)體(如罐封膠囊)在內(nèi)，總允許量為 500,000 。海盜號(hào)以及其它接觸“特殊區(qū)域”或?qū)ふ疑暮教祜w船必須滿足 300,000 的要求，并且通過(guò)干熱滅菌將表面生物載荷降低到 10,000，這意味著在飛船表面的所有可見(jiàn)孢子將不會(huì)超過(guò)30個(gè)。

多數(shù)的航空無(wú)塵室都有未知的微生物沉積率和表面微生物群體，通常并沒(méi)有可立即投入使用的微生物實(shí)驗(yàn)室。當(dāng)建造一個(gè)合適的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室，以實(shí)施 NPR 5340.1 時(shí)，PP 程序首先要做的是使它們的潔凈室盡可能的無(wú)菌。為此可以建造一個(gè)臨時(shí)實(shí)驗(yàn)室，使用 100 級(jí)( ISO 5級(jí) )潔凈工作臺(tái)，并設(shè)有臺(tái)式恒溫箱。采用市場(chǎng)上有售的沉降板(捕捉微生物輻射塵)和基于胰酶大豆瓊脂(TSA)的接觸板(測(cè)定潔凈室表面)，就可以完成對(duì)潔凈室(包括熱真空室，聲學(xué)和振動(dòng)設(shè)施)，以及相關(guān)的設(shè)備的初步檢測(cè)。這些程序主要是設(shè)計(jì)用來(lái)檢測(cè)并計(jì)算異養(yǎng)菌、嗜溫菌、好氧/厭氧微生物的數(shù)目的。最可能在太空和行星環(huán)境下存活下來(lái)的微生物有喜鹽生物、某些品種的芽孢桿菌和極端微生物。

汽車制造行業(yè)潔凈室概述：

汽車制造業(yè)的“潔凈室”并沒(méi)有按照ISO分類。多數(shù)關(guān)鍵的地方，如變速器、燃料噴射器裝配車間以及噴漆間最初并不是按照“潔凈室”的要求設(shè)計(jì)的，而是仍然按照未分類的“潔凈室”設(shè)計(jì)的。但是，汽車制造廠的工程師們?cè)絹?lái)越認(rèn)識(shí)到，在生產(chǎn)過(guò)程中需要保持潔凈，而且的這種越來(lái)越嚴(yán)格的控制趨勢(shì)的發(fā)展速度也正在加快。

我們對(duì)存在汽車“潔凈室”內(nèi)的空氣作了采樣，結(jié)果顯示污染物質(zhì)顆粒的體積都比較大，通常在50μm左右甚至更大。這些顆粒的產(chǎn)生主要是由于正壓不良以及缺少氣閘室和通道，還有忽略了對(duì)儀器、工作人員以及部件的預(yù)清潔處理工作。我們發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)我們實(shí)施了下面的措施后，可以達(dá)到潔凈室等級(jí)的要求。

1、進(jìn)入潔凈室之前，預(yù)先清潔儀器、人員以及零件;

2、用可控的多級(jí)壓力、溫度和濕度控制裝置密封建筑;

3、HEPA過(guò)濾;

4、增強(qiáng)工藝以減少顆粒/沉淀物的產(chǎn)生;

5、保護(hù)性外衣;

6、清潔;

7、雙門(mén)配置將相鄰的空間分開(kāi)，包括運(yùn)送和接收區(qū)域。

在將關(guān)鍵空間設(shè)計(jì)為分級(jí)的潔凈室是合理的。

案例說(shuō)明：

在比較寬大的汽車組裝環(huán)境中，從機(jī)器人和其它裝配設(shè)備上散發(fā)出來(lái)油霧和金屬微粒會(huì)散布到空氣中，精密的機(jī)械組件必須清洗和處理。解決這個(gè)問(wèn)題的核心在于設(shè)置無(wú)塵區(qū)或者保護(hù)區(qū)，把噴漆和重要的生產(chǎn)區(qū)域分開(kāi)，避免交叉污染。控制空氣污染物，不能讓它進(jìn)入生產(chǎn)區(qū)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置組裝區(qū)。

污染物微粒聚集在組件不適當(dāng)?shù)奈恢蒙峡赡軙?huì)損害其功能或者使其徹底報(bào)廢。柴油噴射技術(shù)就是一個(gè)很好的例子。從1996年開(kāi)始，在五年時(shí)間里這項(xiàng)技術(shù)性能迅速提高，結(jié)果是噴射壓力越來(lái)越高、噴嘴尺寸越做越小。高壓泵的最大壓力在2000巴以上，燃料通過(guò)直徑大約為100μm的孔注入燃燒室。在生產(chǎn)這類系統(tǒng)時(shí)只是保證不同的組件高度清潔是不夠的，組裝工藝也必須在高度清潔的環(huán)境下進(jìn)行。

噴射系統(tǒng)說(shuō)明，許多汽車組件都必須保持表面高度清潔，但是這些關(guān)鍵的區(qū)域往往集中在組件的內(nèi)部。許多組件采用非常復(fù)雜的金屬結(jié)構(gòu)，在成形后加工成最終的形狀并且包含介質(zhì)通孔或需要高度清潔的內(nèi)表面。唯一可以用來(lái)檢查這種組件清潔程度的辦法是通過(guò)清潔程序，提取所有微粒污染物，然后分析清洗液。為了做到這一點(diǎn)，一般是把微粒污染物沉積到過(guò)濾膜上，然后進(jìn)行顯微分析或者重量測(cè)定分析。

在制造環(huán)境中，人們所關(guān)注的微粒尺寸一般都比較大，它們不會(huì)像煙霧那樣散開(kāi)，而會(huì)掉到組件的表面上，所以與在半導(dǎo)體潔凈室中的空氣控制方案完全不同。另外，人們關(guān)注的范圍也越來(lái)越窄，需要控制的污染物的尺寸最大的直徑在80至120μm之間，最小的在40至60μm之間，例如金屬、類污染物。這些用戶的目標(biāo)與常規(guī)潔凈室用戶的沒(méi)有什么兩樣：防止產(chǎn)品出現(xiàn)用肉眼看得到的缺陷和功能性缺陷。

無(wú)塵廠房?jī)?nèi)的發(fā)塵量，來(lái)自設(shè)備的可考慮通過(guò)局部排風(fēng)排除，不流入室內(nèi)；產(chǎn)品，材料等在運(yùn)送過(guò)程中的發(fā)塵與人體發(fā)塵量相比，一般極小，可忽略；由于金屬半壁（彩鋼夾心板）的應(yīng)用來(lái)自建筑表面的發(fā)塵也很少，一般占10%以下，發(fā)塵主要來(lái)自人，占90%左右。在人的發(fā)塵量上，由于服裝材料和樣式的改進(jìn)，發(fā)塵絕對(duì)量也不斷減少。

A、材質(zhì)：棉質(zhì)發(fā)塵量最大，以下依次為棉、的確良、去靜電純滌綸、尼龍。

B、樣式：大掛式發(fā)塵量最大，上下分裝型次之，全罩型最少。

C、活動(dòng)：動(dòng)作時(shí)的發(fā)塵量一般達(dá)到靜止時(shí)間3-7倍。

D、清洗：用溶劑洗滌的發(fā)塵量降至用一般水清洗的五分之一。

室內(nèi)維護(hù)結(jié)構(gòu)表面發(fā)塵量，以地面為準(zhǔn)，大約相應(yīng)8平方米地面時(shí)的表面發(fā)塵量與一個(gè)靜止的人的發(fā)塵量相當(dāng)。

在潔凈生產(chǎn)過(guò)程中，無(wú)塵壞境是非常必要的，尤其是電子廠，醫(yī)療器械，化妝品，實(shí)驗(yàn)室等。例如：數(shù)碼相機(jī)維修過(guò)程中，要保證鏡頭無(wú)塵粘上就必須要無(wú)塵壞境中工作，除了要在高潔凈度環(huán)境中工作，還需要在無(wú)塵工作臺(tái)下維修，無(wú)塵工作臺(tái)潔凈度能達(dá)到100級(jí)，確保沒(méi)有能妨礙數(shù)碼相機(jī)鏡頭潔凈的塵埃。

無(wú)塵廠房維護(hù)和使用是保持無(wú)塵壞境的重點(diǎn)，無(wú)塵室內(nèi)該如何防止微粒子污染呢？應(yīng)遵守下列四項(xiàng)基本原則：

一、不攜入

在無(wú)塵室內(nèi)不攜入微粒子的方法有：

1）作業(yè)員進(jìn)入無(wú)塵室前，機(jī)臺(tái)、零件攜入前應(yīng)進(jìn)行清潔處理；

2）進(jìn)入無(wú)塵室者在更衣室要穿著不發(fā)塵、不產(chǎn)生靜電的具特殊導(dǎo)電性纖維材質(zhì)的無(wú)塵服、帽、鞋、手套、口罩等；

3）通過(guò)風(fēng)淋室時(shí)利用高速干凈空氣除去附在衣服表面的粒子后，才能進(jìn)入無(wú)塵室；

4）機(jī)器及材料帶進(jìn)無(wú)塵室前，應(yīng)盡可能在密封狀態(tài)下帶進(jìn)無(wú)塵室前室保養(yǎng)后用超純水擦拭，經(jīng)風(fēng)淋室吹淋后才進(jìn)入無(wú)塵室；

5）無(wú)塵室中須全程穿戴密閉式安全帽及佩戴附有filter的排氣用小型fan于腰間。

二、不發(fā)生

在控制最大污染源--人在無(wú)塵室內(nèi)的微粒子發(fā)塵量的同時(shí)，也應(yīng)控制第二大污染源—制造機(jī)臺(tái)的發(fā)塵量。因物品在移動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的摩擦及接觸剝離會(huì)造成發(fā)塵，而物品在移動(dòng)時(shí)也會(huì)有微粒子的發(fā)生。

故為了控制發(fā)塵量達(dá)到最小限度應(yīng)采取以下對(duì)策：

1）減少接觸剝離發(fā)塵的動(dòng)作形態(tài)；

2）采用磨耗發(fā)塵小的材質(zhì)；

3）采用發(fā)塵小的潤(rùn)滑油；

4）機(jī)臺(tái)應(yīng)用空壓浮上的非接觸化工作原理。

三、不儲(chǔ)備

若能徹底實(shí)施“不攜入”技術(shù)，無(wú)塵室內(nèi)的潔凈度就可以維持。但現(xiàn)實(shí)中人和物品的頻繁出入及制造機(jī)臺(tái)的掣動(dòng)，在廣大的無(wú)塵室內(nèi)要有完全潔凈度是不可能的。因此“不儲(chǔ)備”技術(shù)快速地在過(guò)濾器中應(yīng)用以除去已發(fā)生的微粒子變得非常重要。

通常已發(fā)生的微粒子會(huì)依據(jù)重力及靜電吸附力而停留在周邊的物體表面。突發(fā)性的振動(dòng)及不穩(wěn)定的氣流會(huì)使這些累積微粒在空氣中再度揚(yáng)起，增加了重大微粒子污染的危險(xiǎn)性。

無(wú)塵室內(nèi)的浮游微粒子濃度，使用高性能的過(guò)濾器即可容易達(dá)到零水平，實(shí)際的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)由于作業(yè)者、機(jī)器、周邊機(jī)械的發(fā)塵及基板運(yùn)送時(shí)所接觸的零件材料的發(fā)塵等，在制造品周邊揚(yáng)起了少許的微粒子，因而造成了元件清潔面的粒子污染。

在最高等級(jí)的無(wú)塵室中從天花板到地面，完全除去微粒子的空氣須在0.3-0.4m/s的速度作垂直向下流動(dòng)。這是在約10秒內(nèi)將室內(nèi)空氣和完全過(guò)濾空氣完全交換所計(jì)算出來(lái)的數(shù)值。同時(shí)，空氣的流向也必須要有精確的控制才行。

特別要保證氣流的流通路徑暢通無(wú)阻，因?yàn)樵诹魍窂街杏姓系K物的話，容易產(chǎn)生空氣空氣渦流而形成空氣的滯留區(qū)域，使得附近已發(fā)生的微粒子無(wú)法快速排除而長(zhǎng)時(shí)間漂流在無(wú)塵室內(nèi)，而一部分會(huì)附著在周邊機(jī)器設(shè)備的表面而引起污染。 控制氣流可防止微粒子累積，但對(duì)于帶電表面的微粒累積就無(wú)法防止。

無(wú)塵室內(nèi)的浮游微粒子濃度，使用高性能的過(guò)濾器即可容易達(dá)到零水平，實(shí)際的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)由于作業(yè)者、機(jī)器、周邊機(jī)械的發(fā)塵及基板運(yùn)送時(shí)所接觸的零件材料的發(fā)塵等，在制造品周邊揚(yáng)起了少許的微粒子，因而造成了元件清潔面的粒子污染。