Mentre parliamo spesso dell'importanza di mantenere la contaminazione da componenti di movimento lineari come guide lineari e viti, quando questi sistemi sono utilizzati in una camera pulita, l'obiettivo è esattamente il contrario: per impedire a questi componenti di introdurre la contaminazione nell'ambiente.

Cos'è esattamente una camera pulita?
Secondo ISO 14644-1: 2015, "camere pulite e ambienti controllati associati prevedono il controllo della contaminazione dell'aria e, se del caso, le superfici, ai livelli appropriati per realizzare attività sensibili alla contaminazione".

Le camere pulite sono più comunemente associate alle applicazioni nelle industrie di semiconduttori, elettronica e dispositivi medici, sebbene altri settori - come aerospaziale, prodotti farmaceutici e alimenti e bevande - utilizzino anche ambienti per camere pulite in alcune applicazioni.

L'ISO 14644-1 standard valuta il livello di "pulizia" di una camera pulita su una scala da 1 (migliore) a 9 (peggiore), in base al numero di particelle-suddivise in sei gamme di dimensioni-che sono presenti in un cubico metro d'aria.

Si noti che lo standard della camera pulita sopra menzionata proviene dalla International Standards Organization (ISO). Potresti anche vedere lo standard federale degli Stati Uniti 209E citato in alcuni casi, nonostante sia stato revocato nel 2001. Le valutazioni FS 209E possono essere referenziate alle valutazioni ISO, ma si noti che i numeri di classe non si allineano. Ad esempio, una camera pulita classificata come classe 1 sotto FS 209E è valutata come Classe 3 sotto ISO 14644-1.

L'attrito è il nemico di una camera pulita
L'obiettivo generale quando si utilizza un sistema di movimento lineare in un'applicazione per la camera pulita è ridurre al minimo la sua generazione di particelle. Ma i componenti del movimento lineare si basano su movimenti scorrevoli o rotolanti, che producono necessariamente particelle a causa di attrito e usura tra le superfici. Quindi una delle principali aree di interesse dovrebbe essere quella di ridurre il più possibile l'attrito.

Ciò significa scegliere la rotolamento del contatto scorrevole: rendere i cuscinetti a sfera lineari e le viti a sfera una scelta migliore rispetto ai cuscinetti semplici e alle viti di piombo per la maggior parte delle applicazioni di camera pulite.

Tuttavia, le guarnizioni standard a piena contatto su cuscinetti a sfera lineari e viti a sfera sperimentano un contatto scorrevole con la guida di guida o l'albero a vite, quindi sono preferite le guarnizioni a bassa frizione o senza contatto rispetto ai disegni a pieno contatto. E recentemente, alcuni produttori hanno condotto test del conteggio delle particelle che dimostrano come i distanziali o le catene a sfere-che separano le sfere e impediscono loro di scontrarsi tra loro mentre ricircolano attraverso il cuscinetto-possono ridurre la generazione di particelle nelle guide a binario profilate e viti.

La lubrificazione è sia amico che nemico
La lubrificazione è utile non solo per ridurre l'attrito e garantire un funzionamento adeguato, ma anche per "intrappolare" alcune delle particelle generate da un cuscinetto lineare o una vite e impedire il loro rilascio nell'ambiente. Ma la lubrificazione stessa può essere una fonte di contaminazione se viene rilasciata nell'atmosfera. Ciò è particolarmente problematico con le viti a sfera, che possono "imbrattare" la lubrificazione mentre ruotano.

I sigilli aiutano a mantenere la lubrificazione all'interno del cuscinetto lineare o del dado a sfera, ma i tipi a bassa frizione e non contatto-sebbene ideali perché non generano particolati significativi da soli-possono consentire una certa lubrificazione a "scivolare di" ed essere rilasciati. Questo è il motivo per cui molte applicazioni per la camera pulita richiedono un lubrificante approvato da camera pulita. Queste formulazioni speciali non hanno (o meno) additivi che contengono particelle solide, come alluminio, silice e PTFE.

I materiali per la camera pulita sono un must
I materiali preferiti per gli ambienti di camera pulita sono in acciaio inossidabile e PVC, ma l'alluminio e l'acciaio al carbonio sono i materiali primari utilizzati nei componenti del movimento lineare. Tuttavia, ci sono modi per creare in alluminio e standard di acciaio a carbonio conforme alla camera.

L'alluminio anodizzante, ad esempio, gli dà una buona resistenza alla corrosione. E i componenti in acciaio al carbonio possono essere trattati con un rivestimento protettivo compatibile con camera pulita, come il cromo nero o il nichel, per prevenire l'ossidazione.

Una vasta gamma di guide in miniatura e viti in miniatura sono disponibili nelle versioni in acciaio inossidabile, rendendole buone scelte per applicazioni di camera pulita con lunghezze di corsa più corti e carichi più leggeri. E le versioni in miniatura sono in genere offerte con guarnizioni a bassa frizione e basso precarico come opzioni standard, quindi la loro generazione di particelle è intrinsecamente inferiore alle loro controparti a grandezza naturale.

Tieni anche presente che i dispositivi di fissaggio sono spesso rivestiti con una finitura di ossido nero, che ha un alto tasso di spargimento di particelle, anche se questi componenti sono statici. Per le applicazioni di camera pulita, hardware in acciaio inossidabile dovrebbe essere utilizzato ove possibile.

Sistemi con contatto e attrito ridotti

Un modo per eliminare o ridurre molte delle preoccupazioni sopra sollevate è utilizzare componenti e sistemi di movimento lineari che sono intrinsecamente "puliti". Questi includono cuscinetti d'aria per la guida e motori lineari per la guida. Entrambi i sistemi eliminano il contatto scorrevole o rotolante, quindi non hanno praticamente alcuna attrito e nessuna generazione di particelle.

Ad esempio, uno stadio motorio lineare con guide del cuscinetto d'aria ha - in teoria - nessuna attrito e, quindi, nessuna generazione di particelle. Tuttavia, in situazioni del mondo reale, la gestione dei cavi è ancora una preoccupazione, perché i cavi in ​​movimento e i portatori di cavi possono generare particelle. Ma questo può essere affrontato utilizzando cavi e sistemi di gestione dei cavi appositamente progettati per le camere pulite.

Caso in questione: alcuni produttori di cavi offrono prodotti con speciali rivestimenti a bassa frizione per ridurre al minimo la generazione di particelle e alcuni produttori di binari di cavo offrono sistemi che riducono l'usura tra le sezioni della catena attraverso l'uso di giunti resistenti all'abrasione. Per lunghezze del cavo più brevi, i "cavi senza traccia" piatti e autoportanti possono persino eliminare la necessità di un binario o vettore del cavo.