Alors que nous parlons souvent de l’importance d’empêcher la contamination des composants à mouvement linéaire tels que les guides linéaires et les vis, lorsque ces systèmes sont utilisés dans une salle blanche, l’objectif est tout le contraire : empêcher ces composants d’introduire une contamination dans l’environnement.

Qu’est-ce qu’une salle blanche exactement ?
Selon la norme ISO 14644-1:2015, « Les salles blanches et les environnements contrôlés associés permettent de contrôler la contamination de l'air et, le cas échéant, des surfaces, à des niveaux appropriés pour accomplir des activités sensibles à la contamination. »

Les salles blanches sont le plus souvent associées aux applications dans les secteurs des semi-conducteurs, de l'électronique et des dispositifs médicaux, bien que d'autres secteurs, tels que l'aérospatiale, les produits pharmaceutiques et l'alimentation et les boissons, utilisent également des environnements de salle blanche dans certaines applications.

La norme ISO 14644-1 évalue le niveau de « propreté » d’une salle blanche sur une échelle de 1 (meilleur) à 9 (pire), en fonction du nombre de particules – réparties en six gammes de tailles – présentes dans un cube. mètre d'air.

Notez que la norme de salle blanche référencée ci-dessus provient de l'Organisation internationale de normalisation (ISO). Vous pouvez également voir la norme fédérale américaine 209E référencée dans certains cas, malgré le fait qu'elle ait été révoquée en 2001. Les classifications FS 209E peuvent faire l'objet de références croisées avec les classifications ISO, mais notez que les numéros de classe ne s'alignent pas. Par exemple, une salle blanche classée classe 1 selon FS 209E est classée classe 3 selon ISO 14644-1.

La friction est l'ennemie d'une salle blanche
L’objectif primordial lors de l’utilisation d’un système de mouvement linéaire dans une application en salle blanche est de minimiser la génération de particules. Mais les composants de mouvement linéaire reposent sur des mouvements de glissement ou de roulement, qui produisent nécessairement des particules dues au frottement et à l'usure entre les surfaces. L’un des principaux domaines d’intervention devrait donc être de réduire autant que possible les frictions.

Cela signifie choisir un contact roulant plutôt qu'un contact glissant, ce qui fait des roulements à billes linéaires et des vis à billes un meilleur choix que les roulements lisses et les vis-mères pour la plupart des applications en salle blanche.

Cependant, les joints à contact total standard sur les roulements linéaires à billes et les vis à billes subissent un contact coulissant avec le rail de guidage ou l'arbre de vis, c'est pourquoi les joints à faible friction ou sans contact sont préférés aux conceptions à contact total. Et récemment, certains fabricants ont effectué des tests de comptage de particules démontrant comment les entretoises à billes, ou chaînes à billes, qui séparent les billes et les empêchent d'entrer en collision les unes avec les autres lors de leur recirculation à travers le roulement, peuvent réduire la génération de particules dans les rails de guidage profilés et les billes. vis.

La lubrification est à la fois amie et ennemie
La lubrification est utile non seulement pour réduire les frottements et assurer un bon fonctionnement, mais également pour « piéger » certaines des particules générées par un roulement linéaire ou une vis et empêcher leur libération dans l'environnement. Mais la lubrification elle-même peut être une source de contamination si elle est rejetée dans l'atmosphère. Ceci est particulièrement problématique avec les vis à billes, qui peuvent « projeter » la lubrification lors de leur rotation.

Les joints aident à maintenir la lubrification à l'intérieur du roulement linéaire ou de l'écrou à bille, mais les types à faible friction et sans contact, bien qu'idéals car ils ne génèrent pas de particules importantes par eux-mêmes, peuvent permettre à une certaine lubrification de « passer » et d'être libérée. C'est pourquoi de nombreuses applications en salle blanche nécessitent un lubrifiant approuvé pour les salles blanches. Ces formulations spéciales ne contiennent pas (ou moins) d'additifs contenant des particules solides, telles que l'aluminium, la silice et le PTFE.

Des matériaux adaptés aux salles blanches sont indispensables
Les matériaux préférés pour les environnements de salle blanche sont l'acier inoxydable et le PVC, mais l'aluminium et l'acier au carbone sont les principaux matériaux utilisés dans les composants à mouvement linéaire. Cependant, il existe des moyens de rendre l'aluminium et l'acier au carbone standard conformes aux normes des salles blanches.

L’anodisation de l’aluminium lui confère par exemple une bonne résistance à la corrosion. Et les composants en acier au carbone peuvent être traités avec un revêtement protecteur compatible avec les salles blanches, tel que du chrome noir ou du nickel, pour éviter toute oxydation.

Une large gamme de guides miniatures et de vis miniatures est disponible en versions en acier inoxydable, ce qui en fait un bon choix pour les applications en salle blanche avec des longueurs de course plus courtes et des charges plus légères. Et les versions miniatures sont généralement proposées avec des joints à faible friction et une faible précharge en option standard, de sorte que leur génération de particules est intrinsèquement inférieure à celle de leurs homologues de taille réelle.

Gardez également à l’esprit que les fixations sont souvent recouvertes d’une finition en oxyde noir, qui présente un taux élevé de perte de particules, même si ces composants sont statiques. Pour les applications en salle blanche, la quincaillerie en acier inoxydable doit être utilisée dans la mesure du possible.

Systèmes à contact et friction réduits

Une façon d’éliminer ou de réduire bon nombre des problèmes soulevés ci-dessus consiste à utiliser des composants et des systèmes de mouvement linéaire qui sont intrinsèquement « propres ». Il s'agit notamment de coussinets d'air pour le guidage et de moteurs linéaires pour l'entraînement. Les deux systèmes éliminent le contact glissant ou roulant, de sorte qu’ils n’ont pratiquement aucun frottement ni génération de particules.

Par exemple, un étage de moteur linéaire équipé de guides à roulements à air ne présente, en théorie, aucun frottement et, par conséquent, aucune génération de particules. Cependant, dans des situations réelles, la gestion des câbles reste un problème, car les câbles et les supports de câbles en mouvement peuvent générer des particules. Mais ce problème peut être résolu en utilisant des câbles et des systèmes de gestion des câbles spécialement conçus pour les salles blanches.

Exemple concret : certains fabricants de câbles proposent des produits avec des revêtements spéciaux à faible friction pour minimiser la génération de particules, et certains fabricants de chemins de câbles proposent des systèmes qui réduisent l'usure entre les sections de chaîne grâce à l'utilisation de joints résistants à l'abrasion. Pour les longueurs de câble plus courtes, les « câbles sans rail » plats et autoportants peuvent même éliminer le besoin d'un chemin de câble ou d'un support.