ملاحظات مربوط به صفحات گرمایشی مورد استفاده در محیط های اتاق تمیز چیست؟

حتی ذرات کوچک یا بخارات خارج شده می توانند محصول را در اتاق های تمیز نیمه هادی، داروسازی یا هوافضا از بین ببرند. صفحات گرمایشی مورد استفاده در چنین شرایطی باید از مواد و پرداخت هایی ساخته شوند که خطر آلودگی را به حداقل برسانند و عملکرد حرارتی دقیقی را ارائه دهند. صفحات گرمایش صنعتی معمولی ممکن است ذرات را پوسته پوسته کنند، مواد شیمیایی فرار یا آلاینده ها را در عیوب سطحی آزاد کنند که همه آنها در شرایط تنظیم شده نامناسب هستند. هر انتخاب طراحی برای صفحات گرمایش سازگار با اتاق تمیز-عمدی است.

صفحات گرمایش اتاق تمیز خطرات اصلی آلودگی
صفحات گرمایش برای سه مکانیسم اصلی آلودگی مرتبط هستند:

تولید ذرات: ذرات سست از سطوح فلزی، پوشش ها یا قطعات متحرک در هوا معلق می شوند و روی محصولات حساس می نشینند.

خروج گاز از - مواد فرار آلی (VOCs) یا سایر بخارات تولید شده از مواد در دمای بالا روی سطوح متراکم می‌شوند یا شیمی فرآیند را تغییر می‌دهند.

به دام انداختن آلودگی سطح. سطوح ناهموار یا متخلخل ذرات را ذخیره می کنند و به سختی تمیز می شوند و باعث آلودگی متقاطع-در دسته ها می شوند.

انتخاب مواد، تکمیل سطح و آب بندی اجزا باید برای هر یک از این تهدیدات سفارشی شود.

Auswahl von Materialien für Reinraum{0}}Heizplatten
انتخاب مواد به دلیل ضرورت ریزش ذرات کم، مقاومت در برابر خوردگی و خروج گاز کم است. مواد به طور کلی مشخص شده به شرح زیر است.

فولاد ضد زنگ (ترجیحا 316 لیتر)
در بین صفحات گرمایش اتاق تمیز، فولاد ضد زنگ و به ویژه درجه 316L (کم کربن) رایج ترین ماده مورد استفاده است. این بسیار مقاوم در برابر خوردگی، با استحکام مکانیکی بالا و تشکیل ذرات نسبتا کمی است. اما فولاد ضد زنگ یک پوشش اکسید نرم ایجاد نمی کند که مانند آلومینیوم جدا شود. نمرات آستنیتی (304، 316) به شکل بازپخت شده برای کاربردهایی که نیاز به خنثی بودن مغناطیسی دارند، غیر مغناطیسی هستند.

چسبندگی ذرات را می توان با غیرفعال کردن یا پولیش کردن سطح فولاد ضد زنگ بیشتر کاهش داد. غیرفعال کردن آهن آزاد را از سطح حذف می کند و پولیش الکتریکی یک پوشش ریز بازتاب دهنده و صاف را ارائه می دهد که در برابر آلودگی مقاوم است. برای کاربردهای اتاق تمیز، معمولاً فولاد ضد زنگ 316L با روکش برقی (Ra کمتر یا مساوی 0.5 میکرومتر) مورد نیاز است.

آلومینیوم (استفاده محدود)
به دلیل هدایت حرارتی بالا، صفحات گرمایش آلومینیومی گهگاه در اتاق‌های تمیز{0} درجه پایین (کلاس ISO 7 یا 8) استفاده می‌شود. با این حال، آلومینیوم محدودیت های خاصی دارد. نسبت به فولاد ضد زنگ نرم تر است، بیشتر در معرض ریزش ذرات است و پوشش های آنودایز شده می توانند تراشه یا پوسته پوسته شوند. اگر از آلومینیوم استفاده می کنید، یک پوشش سخت آنودایز شده (نوع III) با آب بندی مناسب ممکن است مناسب باشد، اما فولاد ضد زنگ الکترو پولیش شده هنوز هم برای شرایط بحرانی انتخاب بهتری است.

پلیمریزاسیون PTFE و سایر فلوروپلیمرها
PTFE معمولاً در صورت درمان مناسب با اتاق تمیز سازگار است. از نظر شیمیایی بی اثر است، در دماهای زیر 260 درجه به طور قابل توجهی خارج نمی شود و دارای ضریب اصطکاک پایینی است که تولید ذرات از تماس را کاهش می دهد. اما پوشش های PTFE روی سطوح فلزی نیاز به توجه دارند. یک پوشش PTFE با پیوند ضعیف می تواند لایه لایه شود یا پوسته پوسته شود و ذرات ایجاد کند. پوشش‌های PTFE با کیفیت بالا و پاشش شده با بستر زبر یا لایه پرایم مورد نیاز است. از طرف دیگر، صفحات جامد PTFE (بدون پشتیبانی) ممکن است برای گرمایش اتاق تمیز در دمای پایین مورد استفاده قرار گیرند، با این حال هدایت حرارتی ضعیف است.

الزامات تکمیل سطح
پرداخت سطح صفحه گرمایش اتاق تمیز مستقیماً بر حفظ ذرات و تمیزی آن تأثیر می گذارد. یک سطح صاف دارای شکاف های کمتری است که ذرات می توانند در آن قرار گیرند و راحت تر با حلال ها یا دستمال های تمیز کننده پاک می شوند.

روکش برقی - استاندارد طلایی برای صفحات گرمایش اتاق تمیز. الکترو پولیش یک لایه نازک از فلز را حذف می کند و قله ها و دره های کوچک را صاف می کند. یک صفحه فولادی ضد زنگ الکتروپولیش شده زبری سطح (Ra) را به اندازه 0.1-0.4 میکرومتر بدست می آورد. این روش همچنین یک لایه اکسید غنی از کروم را تشکیل می دهد که در برابر خوردگی و چسبندگی ذرات مقاومت می کند.

پایان غیرفعال شده - یک درمان شیمیایی که آهن آزاد را از بین می برد و لایه اکسید غیرفعال را بازیابی می کند. غیرفعال کردن زبری سطح را تا حد زیادی کاهش نمی دهد، اما احتمال چسبیدن ذرات به صورت الکترواستاتیک یا شیمیایی را کاهش می دهد.

پرداخت مکانیکی - برای اتاق‌های تمیز که نیاز کمتری دارند، قابل قبول است. پولیش مکانیکی (به عنوان مثال، پایان شماره 4) Ra را بین 0.5-1.0 میکرومتر به دست می‌آورد، اما ممکن است خراش‌های مستقیمی بر جای بگذارد که ذرات را به دام می‌اندازد. پولیش الکتریکی بر پولیش مکانیکی به تنهایی ترجیح داده می شود.

سطوح ناهموار، نورد شده یا ماسه ریخته گری برای صفحات گرمایش اتاق تمیز مناسب نیستند.

کنترل خروج گاز در دماهای بالا
صفحات گرمایشی در دماهای افزایش یافته کار می کنند که باعث افزایش گازهای خروجی مواد شیمیایی فرار می شود. همه مواد مورد استفاده در مونتاژ صفحه-از جمله چسب‌ها، روان‌کننده‌ها، عایق سیم، مواد رابط حرارتی و واشرهای آب‌بندی-باید دارای گاز خروجی کم باشند.

استاندارد ASTM E595 ناسا به طور گسترده برای سازگاری اتاق تمیز شناخته شده است. این آزمایش از دست دادن جرم کل (TML) و مواد متراکم فرار جمع آوری شده (CVCM) از یک ماده در معرض خلاء و گرما را ارزیابی می کند. برای صفحات گرمایش اتاق تمیز، موادی که TML کمتر از 1.0٪ و CVCM کمتر از 0.1٪ دارند معمولاً مناسب هستند.

اجزای خاصی که نیاز به گواهینامه گاز خروجی پایین دارند عبارتند از:

عایق سیم - سیم های عایق PTFE یا پلی آمید (Kapton) روی PVC یا پلی اتیلن معمولی توصیه می شود.

مواد رابط حرارتی - پدهای مبتنی بر گرافیت یا صفحات سیلیکونی پرشده از سرامیک- با درجه‌های خروج گاز کم.

چسب‌ها - اپوکسی‌های توسعه‌یافته برای خدمات خلاء بالا (مانند EpoTek H77) برای اتصال حسگر استفاده می‌شوند.

روان کننده ها - در صورت وجود قطعات متحرک (مثلاً پیچ های تراز کننده)، گریس های پرفلوروپلی اتر (PFPE) مانند فومبلین یا کریتوکس مشخص می شوند.

اجتناب از نوارهای صنعتی معمولی، لوله های انقباض حرارتی با آسترهای چسبنده و گریس های مبتنی بر هیدروکربن بسیار مهم است.

آب بندی و طراحی محوطه
اتصالات الکتریکی، سنسورهای دما و پایانه های بخاری باید محافظت شوند تا از تشکیل ذرات از اجزای داخلی جلوگیری شود. یک صفحه گرمایش اتاق تمیز معمولاً شامل یک جعبه اتصال مهر و موم شده یا محفظه ترمینال با ویژگی های زیر است:

حفاظت از نفوذ IP65 یا بالاتر - ضد گرد و غبار و محافظت شده در برابر جت های آب. IP65 تضمین می کند که ذرات تشکیل شده در داخل محفظه (به عنوان مثال، از تماس های رله یا سایش سیم) به اتاق تمیز فرار نمی کنند.

سطوح خارجی صاف - محفظه باید گوشه‌های گرد و روکش صیقلی داشته باشد تا گیر افتادن ذرات را از بین ببرد.

ورودی‌های هرمتیک - جایی که سیم‌ها از دیواره محفظه عبور می‌کنند، ورودی‌های فشرده یا آب‌بندی شده با شیشه مانع از نشت می‌شوند.

پاکسازی فشار مثبت (اختیاری) - در کاربردهای ضروری، محفظه ممکن است با هوای خشک تمیز یا نیتروژن تمیز شود تا اطمینان حاصل شود که ذرات داخلی از طریق فیلتر تخلیه می‌شوند، نه داخل اتاق تمیز.

چک لیست طراحی صفحه گرمایش اتاق تمیز
چک لیست زیر مسائل اصلی طراحی صفحه گرمایش اتاق تمیز را پوشش می دهد.

راه حل معمولی مورد نیاز دسته
مواد صفحه ریزش ذرات کم، مقاوم در برابر خوردگی فولاد ضد زنگ 316L
پرداخت سطح صاف، آسان برای تمیز کردن، مقاوم در برابر چسبندگی برقی (Ra کمتر یا مساوی 0.4 میکرومتر) یا غیرفعال
خروج گاز TML <1.0٪، CVCM <0.1٪ در هر عایق سیم PTFE ASTM E595. چسب های با گاز خروجی کم؛ روان کننده های PFPE
پوشش ها (در صورت استفاده) بدون پوسته پوسته شدن، لایه لایه شدن یا انتشار ذرات PTFE با کیفیت بالا با پرایمر. یا فولاد ضد زنگ لخت
محفظه الکتریکی ضد گرد و غبار. بدون انتشار ذرات دارای رتبه IP65 یا IP67. سطوح خارجی صاف؛ ورودی های هرمتیک
اتصال دهنده ها بدون ذرات شل از رزوه ها. یا سخت افزار قفل کننده بدون ریزش
قابلیت تمیز کردن سازگار با دستمال‌های تمیز و حلال‌ها بدون گوشه‌های تیز، شکاف یا سطوح متخلخل
ساخت و مونتاژ در شرایط تمیز
مونتاژ صفحه گرمایش اتاق تمیز باید در یک محیط تمیز کامل شود. تمیز کردن و بسته بندی پس از مونتاژ بسیار مهم است. پس از مونتاژ نهایی، صفحه معمولاً به صورت زیر است:

با اولتراسونیک در آب دیونیزه یا محلول مناسب تمیز می شود

شستشو با ایزوپروپیل الکل

در کوره جریان آرام خشک می شود

دو کیسه ای در کیسه های پلی اتیلن یا آنتی استاتیک درجه تمیز

هر گونه جابجایی در حین نصب باید از دستکش های سازگار با اتاق تمیز استفاده شود تا از پخش روغن یا ذرات روی سطح صفحه جلوگیری شود.

دام های رایج برای اجتناب
استفاده از صفحات آلومینیومی با پوشش‌های آنودایز شده - لایه‌های آنودایز شده می‌توانند تحت چرخه گرما خرد شوند و ذرات ساینده آزاد شوند.

استفاده از درزگیرهای معمولی RTV سیلیکونی - بسیاری از درزگیرهای سیلیکونی که از سیلوکسان‌های با وزن مولکولی کم خارج می‌شوند، می‌توانند سطوح نوری یا الکترونیکی را آلوده کنند.

نصب جعبه‌های ترمینال مهر و موم نشده - یک محفظه معمولی NEMA 1 خروج ذرات را امکان‌پذیر می‌کند و باید با جعبه دارای رتبه IP65 جایگزین شود.

نادیده گرفتن تمیزی اتصال دهنده ها - پیچ های استاندارد با روکش روی ذرات را پراکنده می کنند. پیچ های فولادی ضد زنگ با سطوح غیر فعال ضروری است.

نتیجه گیری
صفحات گرمایش اتاق تمیز برای حفظ خلوص محیطی نیازمند توجه ویژه به مواد، پوشش ها، کیفیت خروج گاز و آب بندی هستند. فولاد ضد زنگ 316L با سطح برقی یا غیرفعال شده، ماده انتخابی برای حداقل ریزش ذرات و مقاومت در برابر خوردگی است. PTFE را می توان به عنوان یک پوشش یا به عنوان یک صفحه جامد تنها در صورت استفاده بدون خطر پوسته پوسته شدن استفاده کرد. همه محفظه های الکتریکی باید با استاندارد IP65 یا بالاتر مهر و موم شوند و همه اجزای غیرفلزی (عایق سیم، چسب، روان کننده ها) باید استانداردهای کم گاز خروجی مانند NASA ASTM E595 را داشته باشند. کنترل آلودگی به همه اجزای فرآیند گسترش می‌یابد-از مواد صفحه تا گریس روی رزوه پیچ. یک صفحه گرمایش اتاق تمیز که به درستی ساخته شده است، کنترل حرارتی دقیقی را بدون به خطر انداختن محیط بدون ذرات لازم برای تولید نیمه هادی، دارویی و هوافضا ارائه می دهد.