Bestimmte Materialien eignen sich im Reinraum besser als andere, da das Ausmass der Partikelabgabe zum Beispiel durch Reibung von Material zu Material unterschiedlich ist. Aber auch auf das Ausgasungsverhalten, auf chemische, biologische und mikrobielle Eigenschaften sowie auf die Reinigbarkeit kommt es bei der Auswahl des richtigen Reinraum-Materials an. Welche reinraumtauglichen Materialen es gibt, wie diese geprüft werden und welche Normierung diesbezüglich existiert, darum geht es in folgendem Beitrag.
Im Reinraum kommen insbesondere folgende Materialien zum Einsatz:
Unter den Metallen wird am häufigsten Edelstahl im Reinraum verwendet. Grundsätzlich unterscheidet man beim Edelstahl verschiedene Arten. Im Reinraum kommen austenitische nichtrostende Edelstahle zum Einsatz; etwa diejenigen mit der Werkstoffnummer 1.4301 oder mit der Werkstoffnummer 1.4404. Edelstahl wird zum Beispiel genutzt, um daraus Reinraum-Möbel herzustellen.
Zu den silikatischen Werkstoffen zählen insbesondere Gläser, die im Reinraum häufig zur Raumtrennung genutzt werden, und zwar meist in Form von Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG).
Bei den Kunststoffen werden im Reinraum zum Beispiel Duroplasten verwendet. Zu den duroplastischen Kunststoffen gehören etwa Epoxidharze. Im Reinraum bestehen insbesondere die Bodenbeläge aus diesen Kunststoffen. Aber auch bei Spendersystemen für Verbrauchsmaterialien im Reinraum werden Kunststoffe verwendet; oder etwa bei Reinigungswagen.
Ungeeignet für Reinräume ist die Verwendung von Holz, etwa für Möbel, oder die Nutzung von Kartons. Denn Holz und Kartons geben bei bestimmten Nutzungsarten sehr viele Partikel ab.
Um eine vergleichbare Materialauswahl für den Reinraumbau und den Reinraumbetrieb zu ermöglichen, hat das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (Fraunhofer IPA) standardisierte Prüfmethoden entwickelt. Die Entwicklung dieser Testmethoden zur Analyse und Validierung von Reinraum-Materialien erfolgte im Rahmen des Industrieverbundes CSM, der im Jahr 2003 vom Fraunhofer IPA gemeinsam mit Industriepartnern aus dem Reinraum-Bereich gegründet wurde. CSM steht für «cleanroom suitable materials».
Die Prüfmethoden wurden für folgende in Reinräumen relevanten Punkte entwickelt:
Die Partikelemission von Materialien im Reinraum, die zum Beispiel durch Rollreibung und Gleitreibung von Rollen etwa auf einem Reinraum-Boden oder durch Haftreibung beim Laufen mit Schuhen auf diesem Boden entsteht, wird durch den vom Fraunhofer IPA entwickelten Prüfstand Material-Inspec geprüft.
In puncto Ausgasung wird die Emission flüchtiger organischer Verbindungen (VOC, volatile organic compounds) aus den zu untersuchenden Materialien geprüft. Bei den VOCs handelt es sich um luftgetragene organische Verunreinigungen.
Bei der Prüfung der chemischen Beständigkeit wird das jeweilige Material in Bezug auf seine Reaktion auf folgende Chemikalien untersucht, die sich in Reinigungs- und Desinfektionsmitteln finden können:
Bei der Prüfung der biologischen Beständigkeit wird untersucht, ob das jeweilige Material in Bezug auf Schimmelpilze und Bakterien inert ist und ob Mikroorganismen das Material verstoffwechseln können.
Bei der Prüfung der mikrobiziden Eigenschaft eines bestimmten Materials wird untersucht, ob die Material-Oberfläche in der Lage ist, Bakterien und Pilze abzutöten.
Beim Test der Reinigbarkeit wird geprüft, wie effektiv eine Wischreinigung bei dem zu prüfenden Material ist. Dabei werden drei feuchte Wischvorgänge vorgenommen und danach die möglicherweise verbleibende Restverschmutzung untersucht.
Was die Normierung von Reinraum-Material anbelangt, ist insbesondere die Richtlinie VDI 2083 Blatt 17 einschlägig, die den deutschen Titel «Reinraumtechnik – Reinheitstauglichkeit von Werkstoffen» trägt. Der englische Titel lautet «Cleanroom technology – Compatibility of materials with the required cleanliness».
Die Herausgeberin der Richtlinie VDI 2083 Blatt 17 ist die VDI-Gesellschaft Bauen und Gebäudetechnik (VDI-GBG). VDI steht für Verein Deutscher Ingenieure. In der VDI-GBG arbeiten Experten aus den Bereichen Architektur, Bau, Technische Gebäudeausrüstung und Facility Management zusammen, darunter Architekten und Ingenieure.
Konkret geht es in der Richtlinie VDI 2083 Blatt 17 unter anderem um die Verunreinigung von Werkstoffen sowie um die Reinigbarkeit von Oberflächen. Ausserdem ist in der Richtlinie die Definition der Reinheitstauglichkeit und Reinraumtauglichkeit von Werkstoffen enthalten, verbunden mit den Vorgehensweisen, die der Feststellung der Reinraumtauglichkeit bestimmter Werkstoffe dienen.
Ferner bietet die Richtlinie die Möglichkeit zur Klassifizierung, da mit ihr eine Materialkennzahl (ISOm-Klasse) ermittelt werden kann, anhand der die verschiedenen Materialien bezüglich ihrer möglichen Partikelabgabe unter tribologischer Belastung verglichen werden können.
Es stellt sich nicht nur die Frage, welche Materialien überhaupt für den Reinraum geeignet sind, sondern auch die Frage, welches Material für den konkreten Einsatzzweck am besten im Reinraum geeignet ist.
Das abovo-Team berät sie jederzeit gerne zur Frage, welche Materialien sich für Ihre Anwendungen im Reinraum am besten eignen. Kontaktieren Sie uns einfach unverbindlich per E-Mail oder telefonisch.