Mitä huomioitavaa on puhdastilaympäristöissä käytettävien lämmityslevyjen suhteen?

Jopa pienet hiukkaset tai kaasuuntuneet höyryt voivat tuhota tuotteen puolijohde-, lääke- tai ilmailun puhdastiloissa. Tällaisissa tilanteissa käytettävien lämmityslevyjen tulee olla valmistettuja materiaaleista ja viimeistelyistä, jotka minimoivat kontaminaatioriskin ja tarjoavat tarkan lämpösuorituskyvyn. Perinteiset teolliset lämmityslevyt voivat irrottaa hiukkasia, vapauttaa haihtuvia kemikaaleja tai epäpuhtauksia pinnan epätasaisuuksissa, jotka kaikki eivät sovellu säänneltyihin tilanteisiin. Jokainen puhdastila{3}}yhteensopivien lämmityslevyjen suunnitteluvalinta on harkittu.

Puhdastilan lämmityslevyt Pääasialliset kontaminaatiovaarat
Lämmityslevyt liittyvät kolmeen pääasialliseen kontaminaatiomekanismiin:

Hiukkasten muodostuminen: Metallipinnoista, pinnoitteista tai liikkuvista osista irtoavat hiukkaset pääsevät ilmaan ja laskeutuvat herkkiin tuotteisiin.

Poiskaasuvat - orgaaniset haihtuvat aineet (VOC) tai muut materiaalista syntyneet höyryt korkeissa lämpötiloissa kondensoituvat pinnoille tai muuttavat prosessikemiaa.

Pintojen saastumisen talteenotto. Karkeat tai huokoiset pinnat keräävät hiukkasia ja ovat vaikeita puhdistaa, mikä aiheuttaa ristikontaminaation erien välillä.

Materiaalien valinta, pinnan viimeistely ja komponenttien tiivistys on räätälöitävä kunkin näistä uhista.

Auswahl von Materialien für Reinraum-Heizplatten
Materiaalien valinnan määrää alhainen hiukkasten irtoaminen, korroosionkestävyys ja alhainen kaasun poisto. Yleisesti määritellyt materiaalit ovat seuraavat.

Ruostumaton teräs (mieluiten 316L)
Puhdastilojen lämmityslevyistä ruostumaton teräs ja erityisesti luokka 316L (vähähiilinen) on yleisin käytetty materiaali. Se on erittäin korroosionkestävä, sillä on korkea mekaaninen lujuus ja suhteellisen vähän hiukkasten muodostumista. Mutta ruostumaton teräs ei muodosta pehmeää oksidipinnoitetta, joka irtoaa kuin alumiini. Austeniittiset laadut (304, 316) ovat ei--magneettisia hehkutetussa muodossa sovelluksissa, joissa tarvitaan magneettista neutraalisuutta.

Hiukkasten kiinnittymistä voidaan edelleen vähentää passivoimalla tai sähkökiillottamalla ruostumattoman teräksen pinta. Passivointi poistaa vapaan raudan pinnalta ja sähkökiillotus tarjoaa mikroheijastavan, sileän pinnan, joka vastustaa kontaminaatiota. Puhdastilasovelluksissa tarvitaan yleensä ruostumatonta terästä 316L sähkökiillotettuna (Ra pienempi tai yhtä suuri kuin 0,5 µm).

Alumiini (rajoitettu käyttö)
Korkean lämmönjohtavuutensa vuoksi alumiinilämmityslevyjä käytetään toisinaan alemman -luokan puhdastiloissa (ISO-luokka 7 tai 8). Alumiinilla on kuitenkin tiettyjä rajoituksia. Se on pehmeämpi kuin ruostumaton teräs, herkempi irtoamaan hiukkasia, ja anodisoidut pinnoitteet voivat halkeilla tai hilseillä. Jos käytät alumiinia, kova-anodisoitu pinnoite (tyyppi III) sopivalla tiivisteellä saattaa olla riittävä, mutta sähkökiillotettu ruostumaton teräs on silti parempi valinta kriittisiin olosuhteisiin.

PTFE:n ja muiden fluoripolymeerien polymerointi
PTFE on yleensä puhdastilojen kanssa yhteensopiva, jos se käsitellään asianmukaisesti. Se on kemiallisesti inertti, ei kaasua merkittävästi alle 260 asteen lämpötiloissa ja sen kitkakerroin on alhainen, mikä vähentää hiukkasten muodostumista kosketuksesta. Mutta metallipintojen PTFE-pinnoitteet vaativat huomiota. Huonosti sitoutunut PTFE-pinnoite voi irrota tai hilseileä, jolloin syntyy hiukkasia. Tarvitaan korkealaatuisia ruiskumaalattuja PTFE-pinnoitteita, joissa on karhennettu alusta tai pohjakerros. Vaihtoehtoisesti kiinteitä PTFE-levyjä (tukemattomia) voidaan käyttää matalan lämpötilan puhdastilojen lämmittämiseen, mutta lämmönjohtavuus on huono.

Pinnan viimeistelyvaatimukset
Puhdastilalämmityslevyn pintakäsittely vaikuttaa suoraan hiukkasten pysyvyyteen ja puhdistettavuuteen. Sileässä pinnassa on vähemmän rakoja, joihin hiukkaset voivat jäädä, ja se on helpompi pyyhkiä pois liuottimilla tai puhdastilapyyhkeillä.

Sähkökiillotettu pinta - Puhdastilojen lämmityslevyjen kultastandardi. Sähkökiillotus poistaa ohuen metallikerroksen ja tasoittaa pienet huiput ja laaksot. Sähkökiillotettu ruostumaton teräslevy saavuttaa pinnan karheuden (Ra) jopa 0,1–0,4 µm. Toimenpide muodostaa myös runsaasti kromia sisältävän oksidikerroksen, joka kestää korroosiota ja hiukkasten tarttumista.

Passivoitu viimeistely - Kemiallinen käsittely, joka poistaa vapaan raudan ja palauttaa passiivisen oksidikerroksen. Passivointi ei vähennä suuresti pinnan karheutta, mutta se vähentää hiukkasten todennäköisyyttä kiinnittyä sähköstaattisesti tai kemiallisesti.

Mekaaninen kiillotus - Sopii vähemmän vaativiin puhdastiloihin. Mekaaninen kiillotus (esim. #4-viimeistely) saavuttaa Ra-arvon 0,5–1,0 µm, mutta voi jättää kohdistettuja naarmuja, jotka vangitsevat hiukkasia. Sähkökiillotusta suositaan pelkän mekaanisen kiillotuksen sijaan.

Karkeat, valssatut tai hiekkavaletut pinnat eivät sovellu puhdastilan lämmityslevyille.

Kaasunpoiston hallinta korotetuissa lämpötiloissa
Lämmityslevyt toimivat korkeammissa lämpötiloissa, mikä edistää haihtuvien kemikaalien poistumista. Kaikkien levykokoonpanossa käytettävien materiaalien -mukaan lukien liimat, voiteluaineet, lankojen eristys, lämpörajapintamateriaalit ja tiivisteet-on oltava vähäkaasuisia.

NASA ASTM E595 -standardi on laajalti tunnustettu puhdastilayhteensopivuuden suhteen. Tämä testi arvioi kokonaismassahäviön (TML) ja kerätyn haihtuvan kondensoituvan materiaalin (CVCM) tyhjiölle ja lämmölle altistetusta aineesta. Puhdastilojen lämmityslevyille materiaalit, joiden TML < 1,0 % ja CVCM < 0,1 %, ovat yleensä sopivia.

Tietyt komponentit, jotka vaativat vähäkaasuisen sertifikaatin, sisältävät:

Johdineristys - PTFE- tai polyimidieristeisiä (Kapton) johtoja suositellaan PVC:n tai tavanomaisen polyeteenin sijasta.

Lämpörajapintamateriaalit - Grafiittipohjaiset tyynyt tai keraamiset-täytetyt silikonilevyt, joiden kaasupäästöt ovat vähäisiä.

Liimat - Anturien kiinnittämiseen käytetään epoksideja, jotka on kehitetty korkean tyhjiön käyttöön (esim. EpoTek H77).

Voiteluaineet - Jos mukana on liikkuvia osia (esim. tasoitusruuveja), perfluoripolyeetteri (PFPE) -rasva, kuten Fomblin tai Krytox, on määritelty.

On erittäin tärkeää välttää tyypillisiä teollisuusteippejä, lämpökutisteputkia, joissa on tahmea vuoraus, ja hiilivetypohjaisia ​​rasvoja.

Tiivistys ja kotelon suunnittelu
Sähköliitännät, lämpötila-anturit ja lämmittimen liittimet on suojattava, jotta sisäosista ei muodostu hiukkasia. Puhdastilan lämmityslevy sisältää tavallisesti suljetun kytkentärasian tai liitinkotelon, jossa on seuraavat ominaisuudet:

IP65 tai korkeampi tunkeutumissuojaus - Pölytiivis ja suojattu vesisuihkuilta. IP65 varmistaa, että kotelon sisälle muodostuneet hiukkaset (esim. relekontakteista tai johtojen kulumisesta) eivät pääse karkaamaan puhdastilaan.

Sileät ulkopinnat - Kotelossa tulee olla pyöristetyt kulmat ja kiillotettu pinta hiukkasten juuttumisen estämiseksi.

Hermeettiset läpiviennit - Kun johdot virtaavat kotelon seinän läpi, puristus- tai lasitiivistetyt läpiviennit estävät vuodon.

Ylipainehuuhtelu (valinnainen) - Olennaisissa sovelluksissa kotelo voidaan puhdistaa puhtaalla kuivalla ilmalla tai typellä, jotta taataan, että kaikki sisällä olevat hiukkaset poistuvat suodattimen läpi, eivät puhdastilaan.

Puhdastilan lämmityslevyn suunnittelun tarkistuslista
Seuraava tarkistuslista kattaa tärkeimmät puhdastilan lämmityslevyjen suunnittelun ongelmat.

Kategoria Vaatimus Tyypillinen ratkaisu
Levymateriaali Vähähiukkaserotus, korroosionkestävä Ruostumaton teräs 316L
Pintakäsittely Sileä, helppo puhdistaa, kestää tahmeutta Sähkökiillotettu (Ra pienempi tai yhtä suuri kuin 0,4 µm) tai passivoitu
Kaasunpoisto TML < 1,0 %, CVCM < 0,1 % ASTM E595 PTFE-langan eristys; vähän kaasua aiheuttavat liimat; PFPE voiteluaineet
Pinnoitteet (jos käytössä) Ei hilseilyä, delaminaatiota tai hiukkasten vapautumista Korkealaatuinen PTFE pohjamaalilla; tai paljaasta ruostumattomasta teräksestä
Sähkökotelo Pölytiivis; ei hiukkaspäästöjä IP65- tai IP67-luokitus; sileät ulkopinnat; hermeettiset läpiviennit
Kiinnikkeet Ei irtonaisia ​​hiukkasia kierteistä Kiinnitysruuvit; tai irtoamaton lukituslaitteisto
Puhdistettavuus Yhteensopiva puhdastilapyyhkeiden ja liuottimien kanssa Ei teräviä kulmia, halkeamia tai huokoisia pintoja
Valmistus ja kokoonpano puhtaissa olosuhteissa
Puhdastilojen lämmityslevyn kokoaminen tulee itse tehdä puhtaassa ympäristössä. Kokoamisen jälkeinen puhdistus ja pakkaus ovat tärkeitä. Lopullisen asennuksen jälkeen levy on tyypillisesti:

Ultraäänipuhdistettu deionisoidussa vedessä tai sopivassa liuoksessa

Huuhdeltu isopropyylialkoholilla

Kuivattu laminaarivirtausuunissa

Kaksoispussit puhdastilaluokan polyeteeni- tai antistaattisissa pusseissa

Kaikessa käsittelyssä asennuksen aikana on käytettävä puhdastiloihin sopivia käsineitä, jotta vältetään öljyjen tai hiukkasten leviäminen levyn pinnalle.

Yleisiä sudenkuoppia, jotka on vältettävä
Eloksoiduilla pinnoitteilla varustettujen alumiinilevyjen käyttäminen - Anodisoidut kerrokset voivat särkyä lämpökierron aikana ja vapauttaa hankaavia hiukkasia.

Tyypillisten silikonisten RTV-tiivisteiden levittäminen - Monet silikonitiivisteet, joiden kaasut ovat alhaisen molekyylipainon omaavat, voivat saastuttaa optisia tai elektronisia pintoja.

Suljemattomien liitäntäkoteloiden asentaminen - Tyypillinen NEMA 1 -kotelo mahdollistaa hiukkasten poistumisen, ja se tulee korvata IP65-luokitetulla kotelolla.

Kiinnittimien puhtauden huomiotta jättäminen - Tavalliset sinkityt ruuvit levittävät hiukkasia; ruostumattomasta teräksestä valmistetut ruuvit, joissa on passivoituneet pinnat, ovat välttämättömiä.

Johtopäätös
Puhdastilojen lämmityslevyt vaativat erityistä huomiota materiaaleihin, pinnoitteisiin, kaasunpoistoominaisuuksiin ja tiivistykseen ympäristön puhtauden säilyttämiseksi. Ruostumaton teräs 316L, jonka pinta on sähkökiillotettu tai passivoitunut, on valittu materiaali minimaalisen hiukkasten irtoamisen ja korroosionkestävyyden vuoksi. PTFE:tä saa käyttää pinnoitteena tai kiinteänä levynä vain, jos sitä levitetään ilman hilseilyvaaraa. Kaikki sähkökotelot on sinetöity IP65-luokkaan tai korkeammalla, ja kaikkien ei-metallisten komponenttien (johtimien eristys, liimat, voiteluaineet) on täytettävä vähäkaasupäästöstandardit, kuten NASA ASTM E595. Likaantumisen hallinta ulottuu kaikkiin prosessin komponentteihin-levymateriaalista ruuvikierteessä olevaan rasvaan asti. Oikein rakennettu puhdastilalämmityslevy tarjoaa tarkan lämmönsäädön vaarantamatta puolijohteiden, lääkkeiden ja ilmailun valmistukseen tarvittavaa hiukkasvapaata ympäristöä.