Bien que l'on parle souvent de l'importance d'empêcher toute contamination 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 tout à fait inverse : 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 la réalisation d’activités sensibles à la contamination. »

Les salles blanches sont le plus souvent associées aux applications dans les industries des semi-conducteurs, de l'électronique et des dispositifs médicaux, bien que d'autres industries — telles que l'aérospatiale, la pharmacie et l'agroalimentaire — 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 (meilleur) à 9 (pire), en fonction du nombre de particules — réparties en six catégories 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 pourrez également rencontrer la norme fédérale américaine FS 209E, bien qu'elle ait été abrogée en 2001. Les classifications FS 209E peuvent être mises en correspondance avec les classifications ISO, mais il convient de noter que les numéros de classe ne correspondent pas. Par exemple, une salle blanche classée 1 selon la norme FS 209E est classée 3 selon la norme ISO 14644-1.

Le frottement 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 production de particules. Or, les composants de ce système reposent sur des mouvements de glissement ou de roulement, qui génèrent inévitablement des particules par frottement et usure entre les surfaces. Il est donc primordial de réduire au maximum le frottement.

Cela signifie privilégier le roulement au contact glissant, ce qui fait des roulements à billes linéaires et des vis à billes un meilleur choix que les paliers lisses et les vis-mères pour la plupart des applications en salle blanche.

Cependant, les joints d'étanchéité standard à contact total des roulements à billes linéaires et des vis à billes subissent un contact glissant avec le rail de guidage ou la tige de la vis. C'est pourquoi les joints à faible friction ou sans contact sont préférés aux modèles à contact total. De plus, des tests de comptage de particules réalisés récemment par certains fabricants ont démontré comment les entretoises ou les chaînes à billes – qui séparent les billes et les empêchent de se heurter 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 le frottement et assurer un bon fonctionnement, mais aussi pour piéger certaines particules générées par un palier linéaire ou une vis et empêcher leur dispersion dans l'environnement. Cependant, le lubrifiant lui-même peut être une source de contamination s'il est rejeté dans l'atmosphère. Ce problème est particulièrement préoccupant avec les vis à billes, qui peuvent projeter du lubrifiant lors de leur rotation.

Les joints d'étanchéité contribuent à maintenir la lubrification à l'intérieur du palier linéaire ou de l'écrou à billes. Cependant, les joints à faible friction et sans contact, bien qu'idéaux car ils ne génèrent pas de particules importantes, peuvent laisser échapper une partie du lubrifiant. C'est pourquoi de nombreuses applications en salle blanche exigent un lubrifiant homologué pour salle blanche. Ces formulations spéciales ne contiennent pas (ou peu) d'additifs à base de particules solides, tels que l'aluminium, la silice et le PTFE.

Les matériaux compatibles avec les salles blanches sont indispensables.
Les matériaux privilégiés pour les environnements de salles blanches sont l'acier inoxydable et le PVC, mais l'aluminium et l'acier au carbone sont les matériaux principalement utilisés pour les composants de mouvement linéaire. Il existe cependant des solutions pour rendre l'aluminium et l'acier au carbone standard compatibles avec les exigences des salles blanches.

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

Une vaste gamme de guides et de vis miniatures est disponible en acier inoxydable, ce qui en fait un choix idéal pour les applications en salle blanche nécessitant des courses courtes et des charges légères. De plus, les versions miniatures sont généralement proposées de série avec des joints à faible friction et une faible précharge, ce qui réduit intrinsèquement la génération de particules par rapport aux modèles de taille standard.

Il convient également de noter que les fixations sont souvent recouvertes d'une finition à l'oxyde noir, qui génère un important dégagement de particules, même si ces composants sont statiques. Pour les applications en salle blanche, il est préférable d'utiliser des fixations en acier inoxydable.

Systèmes à contact et frottement réduits

Pour éliminer ou réduire bon nombre des problèmes évoqués précédemment, il est possible d'utiliser des composants et des systèmes de mouvement linéaire intrinsèquement « propres ». Il s'agit notamment des paliers à air pour le guidage et des moteurs linéaires pour l'entraînement. Ces deux systèmes éliminent tout contact par glissement ou roulement, ce qui réduit considérablement les frottements et la production de particules.

Par exemple, une platine motorisée linéaire guidée par coussins d'air ne présente, en théorie, aucun frottement et donc aucune génération de particules. Cependant, en pratique, la gestion des câbles reste un point critique, car les câbles et les supports de câbles en mouvement peuvent générer des particules. Ce problème peut être résolu en utilisant des câbles et des systèmes de gestion de câbles spécifiquement conçus pour les salles blanches.

À titre d'exemple, certains fabricants de câbles proposent des produits dotés de revêtements spéciaux à faible friction afin de 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 câbles de courte longueur, les câbles plats et autoportants « sans rail » peuvent même éliminer le besoin d'un chemin de câbles ou d'un porte-câbles.