27. Juli 2019

Verunreinigungen im Reinraum haben vielfältige Ursachen

Sensible Produktionen und das sich anschließende Verpackungsprozedere der Produkte werden in speziellen Reinräumen unter sauberkeitsrelevanten Kriterien durchgeführt. Immerhin können schon kleinste, in der Luft schwebende Stoffe sowie Keime und Partikel große Schäden und kostenintensive Produktionsausfälle nach sich ziehen. Die Gründe solcher Verschmutz-ungen sind vielfältig und lassen sich nicht allein auf den Menschen als Verursacher reduzieren.

Neben dem „Risiko“ Mensch, gibt es weitere Ursachen für Partikel- und Keimeinträge.
(Foto: Traimak_Ivan/Clipealer.de)

Für Planer und Praktiker im Bereich Rein- und Reinsträume zählen Kontaminationen durch Keime und Partikel zu den größtmöglichen Schadensszenarien. Man denke nur an Fertigungsbereiche in der Mikrochipindustrie oder sensible Produktionen in der Lebensmittel-, Pharma-, Medizin- und Automobilindustrie. Rein- und Reinsträume zählen daher in vielen Branchen längst zur Standardausstattung der herstellenden Prozesstechnik.

Sensible Branchen mit höchsten Anforderungen

Zu recht, denn Verunreinigungen während der Produktionsprozesse können ganze Produktreihen zunichtemachen. Im Fall von Keimeinträgen in der Lebensmittel-, Pharma und Medizintechnik kann es darüber hinaus auch zu gesundheitlichen Folgen für Verbraucher kommen – Rückrufaktionen und Schadensersatzansprüche inklusive. Schließlich bergen Fertigungspannen aber auch die Gefahr kostenintensiver Produktionstillstände.

Messungen der Partikelkonzentration.
(Foto: Sucharas wongpeth/istockphoto.com)

Im Unterschied zu normalen Produktionsräumen bieten Rein- und Reinsträume deutlich geringere Partikelkonzentrationen. Diese lasssen sich durch eine Vielzahl an Maßnahmen wie etwa dem Einbau spezieller Lüftungs- und Klimatechniken realisieren. Entsprechende Reinraumklassen definieren zudem maximale Werte für Konzentrationen in Partikel / m³. In der Halbleiter- und Chipindustrie sind Reinräume erforderlich, die über einen sehr hohen Reinheitsgrad verfügen. Darunter fallen die Reinraumklassen ISO 1 bis ISO 5, dicht gefolgt von der Pharmaindustrie, die in der Regel mit Reinräumen der Klassen ISO 5 bis ISO 7 fertigt. Elektronische Produkte und Lebensmittel werden größtenteils in Reinräumen der Klassen ISO 6 bis ISO 9 produziert.

Der Mensch als Kontaminationsquelle

Doch was sind die Ursachen unerwünschter Partikeleinträge, Verschmutzungen und gefährlicher Keimbelastungen? An erster Stelle wird der Mensch als Verursacher benannt. Bereits beim Betreten der Fertigungsräume schleusen Mitarbeiter unbemerkt eine Vielzahl an kleinsten Teilchen ein. Der Umfang eines Schmutzpartikels beträgt gerade einmal 5 μm, der einer einzelnen Bakterie 0,5 – 2 μm. Beides ist mit dem bloßen Auge nicht erkennbar. Zum Vergleich: Ein Menschenhaar, das bei näherer Betrachtung durchaus sichtbar wird, verfügt über einen Umfang von 60 μm.

Auch im Arbeitsraum selbst kommt es durch Bewegungen der Mitarbeiter zur Abgabe weiterer Schmutzpartikel, Abrieb der Kleidung, Hautschüppchen und vieles mehr. Insofern liegt der Fokus richtigerweise auf Vorsorge, der mittels spezieller Reinraumbekleidung Rechnung getragen wird. Diese besteht unter anderem aus Hauben, Handschuhen, Überzieher für Schuhe und insbesondere auch Ganzkörperanzügen.

Fokus auch auf andere Ursachen richten

Die Tatsache, dass zwar der Mensch in erster Linie Verursacher von Partikel- und Keimeinträgen in sensiblen Fertigungsbereichen ist, führt oftmals dazu, weitere Ursachen zu vernachlässigen. Doch auch Anlagen, Maschinen, Transportmittel und vor allem Werkzeuge, die in Reinräumen zur Anwendung kommen, zollen ihren Tribut.Hier liegen die Hauptproblematiken darin, dass Maschinen und Werkzeuge über Eigenschaften verfügen, die Schmutz und Keimen während der maschinellen Produktions- und Reinigungsverfahren Angriffsfläche bieten. So können Partikel an unebenen Oberflächen anhaften und auch Kerben, Ausbrüche, Vertiefungen und Toträume bieten gefährlichen Ablagerungen einen idealen Boden für Schmutzeinträge und biofilmische Ablagerungen.

Sicherheit und Effizienz

Um auch hier Vorsorge zu betreiben und den strengen hygienischen Anforderungen gemäß der Maschinenbaurichtlinie Rechnung zu tragen, sollten Maschinen und Werkzeuge über glatt polierte Oberflächen mit einer Rautiefe von weniger als 0,8 µm verfügen. So können etwa Produktreste oder Reinigungsmittel gar nicht erst anhaften.

Dies gilt auch für Werkzeuge, die oftmals aus hochwertigem Edelstahl gefertigt werden, um bei der Nutzung und bei Reparaturarbeiten ein Verkratzen der empfindlichen Oberflächen der Maschinen zu vermeiden. Solche Schutzmechanismen führen zusätzlich zu deutlich leichteren Reinigungsprozessen und damit zu Zeitersparnissen, die dann auch einen beachtlichen Mehrwert hinsichtlich der Kostenstruktur bieten.