אמנם לעתים קרובות אנו מדברים על החשיבות של שמירה על זיהום מרכיבי תנועה לינארית כמו מדריכים וברגים לינאריים, כאשר מערכות אלה משמשות בחדר נקי, המטרה היא בדיוק ההפך - כדי למנוע מרכיבים אלה להכניס זיהום לסביבה.

מה בדיוק חדר נקי?
על פי ISO 14644-1: 2015, "חדרי נקייה וסביבות מבוקרות נלוות מספקות שליטה על זיהום אוויר, ובמידת הצורך, משטחים, לרמות המתאימות להשגת פעילויות רגישות לזיהום."

חדרי נקייה קשורים לרוב ליישומים בתעשיות המוליכים למחצה, אלקטרוניקה ומכשירים רפואיים, אם כי תעשיות אחרות - כמו חלל, תרופות, ומזון ומשקאות - משתמשים גם בסביבות נקייה ביישומים מסוימים.

ה- ISO 14644-1 מדרג את רמת "הניקיון" של חדר נקי בסולם בין 1 (הטוב ביותר) ל- 9 (הגרוע ביותר), על סמך מספר החלקיקים-מחולקים לטווחי שישה גודל-שנמצאים בעוקב מטר אוויר.

שימו לב כי תקן חדר הנקייה שהוזכר לעיל הוא מארגון התקנים הבינלאומי (ISO). יתכן שתראה גם את התקן הפדרלי של ארה"ב 209E המוזכר במקרים מסוימים, למרות העובדה שהוא בוטל בשנת 2001. ניתן לקבל את דירוג ה- FS 209E לדירוג ISO, אך שימו לב שמספרי הכיתה אינם מתיישרים. לדוגמה, חדר נקי המדורג ככיתה 1 תחת FS 209E מדורג ככיתה 3 תחת ISO 14644-1.

חיכוך הוא האויב של חדר נקייה
המטרה הכללית בעת שימוש במערכת תנועה לינארית ביישום חדר נקי הוא לשמור על ייצור החלקיקים שלה למינימום. אולם רכיבי תנועה לינאריים מסתמכים על תנועות הזזה או גלגול, אשר בהכרח מייצרות חלקיקים כתוצאה מחיכוך ובלאי בין משטחים. אז אחד מתחומי המיקוד העיקריים צריך להיות להפחית ככל האפשר את החיכוך.

משמעות הדבר היא בחירת גלגול על מגע הזזה - הפיכת מיסבי כדור לינאריים וברגי כדור לבחירה טובה יותר מאשר מיסבים רגילים וברגים עופרת לרוב היישומים של חדר הנקי.

עם זאת, כלבי הים הסטנדרטיים והמורדים המלאים על מיסבי כדור לינאריים וברגי הכדור חווים מגע הזזה עם מעקה המדריך או פיר הברגים, כך שעדיפים חותמות נמוכות או חסרות קשר על פני עיצובים במגע מלא. ולאחרונה, חלק מהיצרנים ערכו בדיקות ספירת חלקיקים המדגימים כיצד מרווחי כדור, או שרשראות כדור-המפרידים בין הכדורים ומונעים מהם להתנגש זה עם זה כשהם מחזרים דרך המיסב-יכולים להפחית את ייצור החלקיקים במדריכי הרכבת והכדור המפורסמים ברגים.

שימון הוא גם חבר וגם אויב
שימון שימושי לא רק להפחתת החיכוך ולהבטיח פעולה נאותה, אלא גם ל"כפידה "חלק מהחלקיקים הנוצרים על ידי מיסב או בורג ליניארי ומניעת שחרורם לסביבה. אך השימון עצמו יכול להוות מקור לזיהום אם הוא משתחרר לאטמוספרה. זה בעייתי במיוחד עם ברגי כדור, שיכולים "לנתח" שימון בזמן שהם מסתובבים.

כלבי ים עוזרים לשמור על שימון בתוך האגוז המיסב הליניארי או אגוז הכדור, אך סוגים נמוכים של חיכויים ולא מגע-בעוד שהם אידיאליים מכיוון שהם אינם מייצרים חלקים משמעותיים בעצמם-יכולים לאפשר סיכה מסוימת "להחליק על ידי" ולהשתחרר. זו הסיבה שיישומים רבים של חדר נקייה דורשים חומר סיכה שאושר על ידי נקי. לפורמולות המיוחדות הללו אין תוספים (או פחות) המכילים חלקיקים מוצקים, כמו אלומיניום, סיליקה ו- PTFE.

חומרים ידידותיים לחדר נקי הם חובה
החומרים המועדפים לסביבות חדר נקי הם נירוסטה ו- PVC, אך אלומיניום ופלדת פחמן הם החומרים העיקריים המשמשים ברכיבי תנועה לינארית. עם זאת, ישנן דרכים לייצר אלומיניום ותואם חדר ניקיון פחמן רגיל.

אלומיניום אנודייזציה, למשל, מעניק לו עמידות טובה בפני קורוזיה. וניתן לטפל ברכיבי פלדת פחמן באמצעות ציפוי מגן תואם נקי, כמו כרום שחור או ניקל, כדי למנוע חמצון.

ניתן להשיג מגוון רחב של מדריכי מיניאטורה וברגים מיניאטוריים בגרסאות נירוסטה, מה שהופך אותם לבחירות טובות ליישומי חדר נקי עם אורכי שבץ קצרים יותר ועומסים קלים יותר. וגרסאות מיניאטוריות מוצעות בדרך כלל עם אטמי חיכוך נמוכים וטעינה מוקדמת נמוכה כאפשרויות סטנדרטיות, כך שייצור החלקיקים שלהם הוא מטבעו פחות ממקביליהם בגודל מלא.

קחו בחשבון גם כי מחברים מצופים לעתים קרובות בגימור שחור תחמוצת, שיש לו קצב גבוה של שפיכת חלקיקים, למרות שרכיבים אלה סטטיים. ליישומי חדר נקי, יש להשתמש בחומרת נירוסטה בכל מקום אפשרי.

מערכות עם מגע וחיכוך מופחתים

אחת הדרכים לחסל או להפחית רבים מהדאגות שהועלו לעיל היא להשתמש ברכיבי תנועה ליניאריים ומערכות שהם מטבעם "נקיים". אלה כוללים מיסבי אוויר להדרכה ומנועים לינאריים לנהיגה. שתי המערכות מבטלות מגע הזזה או מתגלגל, כך שאין להן כמעט חיכוך ואין להן יצירת חלקיקים.

לדוגמה, לשלב מוטורי ליניארי עם מדריכי נשיאת אוויר אין - בתיאוריה - אין חיכוך, ולכן אין דור חלקיקים. עם זאת, במצבים בעולם האמיתי, ניהול הכבלים הוא עדיין דאגה, מכיוון שהעברת כבלים ונשאי כבלים יכולים לייצר חלקיקים. אך ניתן לטפל בכך על ידי שימוש בכבלים ומערכות ניהול כבלים שתוכננו במיוחד עבור חדרי נקי.

מקרה מעניין: חלק מיצרני הכבלים מציעים מוצרים עם ציפויים מיוחדים בעלי חיכוך נמוך כדי למזער את ייצור החלקיקים, וכמה יצרני מסלולי הכבלים מציעים מערכות המפחיתות את השחיקה בין קטעי שרשרת באמצעות מפרקים עמידים בפני שחיקה. עבור אורכי כבלים קצרים יותר, "כבלים ללא מסלול" שטוחים ותומכים בעצמם יכולים אפילו לחסל את הצורך במסלול כבלים או במנשא.