Bien que nous parlions souvent de l’importance de maintenir la contamination hors des composants de mouvement linéaire tels que les guides linéaires et les vis, lorsque ces systèmes sont utilisés dans une salle blanche, l’objectif est exactement le contraire : empêcher ces composants d’introduire de la 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 réaliser 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 salles blanches dans certaines applications.

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

Notez que la norme relative aux salles blanches mentionnée ci-dessus provient de l'Organisation internationale de normalisation (ISO). Vous pouvez également voir la norme fédérale américaine 209E référencée dans certains cas, malgré son abrogation en 2001. Les classifications FS 209E peuvent être comparées aux classifications ISO, mais notez que les numéros de classe ne correspondent pas. Par exemple, une salle blanche classée classe 1 selon la norme FS 209E est classée classe 3 selon la norme ISO 14644-1.

La friction est l'ennemi d'une salle blanche
L'objectif principal de l'utilisation d'un système de mouvement linéaire en salle blanche est de minimiser la génération de particules. Or, les composants à mouvement linéaire reposent sur des mouvements de glissement ou de roulement, qui produisent nécessairement des particules en raison du frottement et de l'usure entre les surfaces. L'un des principaux axes de travail doit donc être de réduire autant que possible le frottement.

Cela signifie choisir le roulement plutôt que le contact coulissant, 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 standard à contact intégral des roulements à billes linéaires et des vis à billes glissent sur le rail de guidage ou l'arbre de la vis. Les joints à faible frottement ou sans contact sont donc préférables aux joints à contact intégral. Récemment, certains fabricants ont réalisé 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 lors de leur recirculation dans le roulement, peuvent réduire la production de particules dans les rails de guidage profilés et les vis à billes.

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 aussi pour piéger certaines particules générées par un roulement linéaire ou une vis et empêcher leur rejet dans l'environnement. Cependant, la lubrification elle-même peut être source de contamination si elle est rejetée dans l'atmosphère. Ceci est particulièrement problématique pour les vis à billes, qui peuvent projeter de la lubrification lors de leur rotation.

Les joints contribuent à maintenir la lubrification à l'intérieur du roulement linéaire ou de l'écrou à billes, mais les joints à faible frottement et sans contact, bien qu'idéals car ils ne génèrent pas de particules importantes, peuvent laisser passer une partie de la lubrification et la libérer. C'est pourquoi de nombreuses applications en salle blanche nécessitent un lubrifiant homologué pour salle blanche. Ces formulations spéciales ne contiennent pas (ou peu) d'additifs contenant des particules solides, comme l'aluminium, la silice et le PTFE.

Des matériaux adaptés aux salles blanches sont indispensables
Les matériaux privilégiés pour les salles blanches sont l'acier inoxydable et le PVC, mais l'aluminium et l'acier au carbone sont les principaux matériaux utilisés pour les composants de mouvement linéaire. Il existe cependant des solutions pour rendre l'aluminium et l'acier au carbone standard conformes aux normes des salles blanches.

L'anodisation de l'aluminium, par exemple, lui confère une bonne résistance à la corrosion. Les composants en acier au carbone peuvent être traités avec un revêtement protecteur compatible avec les salles blanches, comme le chrome noir ou le nickel, pour prévenir l'oxydation.

Une large gamme de guides et de vis miniatures est disponible en acier inoxydable, ce qui en fait un choix judicieux pour les applications en salle blanche nécessitant des courses courtes et des charges plus légères. De plus, les versions miniatures sont généralement proposées avec des joints à faible frottement et une faible précharge en standard, ce qui réduit considérablement la génération de particules par rapport à leurs homologues standard.

Gardez également à l'esprit que les fixations sont souvent recouvertes d'une finition en oxyde noir, qui entraîne une forte élimination des particules, même si ces composants sont statiques. Pour les applications en salle blanche, il est conseillé d'utiliser autant que possible des pièces en acier inoxydable.

Systèmes à contact et frottement réduits

Une façon d'éliminer ou de réduire bon nombre des problèmes évoqués ci-dessus est d'utiliser des composants et des systèmes de mouvement linéaire intrinsèquement « propres ». Parmi ceux-ci, on trouve des paliers à air pour le guidage et des moteurs linéaires pour l'entraînement. Ces deux systèmes éliminent tout contact de glissement ou de roulement, ce qui élimine pratiquement tout frottement et toute génération de particules.

Par exemple, un étage à moteur linéaire avec guidage à paliers à air ne présente, en théorie, aucun frottement et, par conséquent, aucune génération de particules. Cependant, en situation réelle, la gestion des câbles reste problématique, car les câbles et les porte-câbles en mouvement peuvent générer des particules. L'utilisation de câbles et de systèmes de gestion de câbles spécialement conçus pour les salles blanches permet de remédier à ce problème.

Exemple concret : certains fabricants de câbles proposent des produits dotés de revêtements spéciaux à faible frottement pour minimiser la génération de particules, tandis que d'autres fabricants de chemins de câbles proposent des systèmes qui réduisent l'usure entre les sections de la chaîne grâce à des joints résistants à l'abrasion. Pour les câbles plus courts, des câbles plats et autoporteurs sans rail peuvent même se passer d'un chemin de câbles ou d'un support.