Embora falemos frequentemente sobre a importância de manter a contaminação dos componentes de movimento linear, como guias lineares e parafusos, quando estes sistemas são utilizados numa sala limpa, o objetivo é exatamente o oposto: evitar que estes componentes introduzam contaminação no ambiente.

O que exatamente é uma sala limpa?
De acordo com a ISO 14644-1:2015, “Salas limpas e ambientes controlados associados proporcionam o controle da contaminação do ar e, se apropriado, das superfícies, em níveis apropriados para a realização de atividades sensíveis à contaminação”.

As salas limpas são mais comumente associadas a aplicações nas indústrias de semicondutores, eletrônicos e dispositivos médicos, embora outras indústrias – como aeroespacial, farmacêutica e de alimentos e bebidas – também utilizem ambientes de salas limpas em algumas aplicações.

A norma ISO 14644-1 classifica o nível de “limpeza” de uma sala limpa em uma escala de 1 (melhor) a 9 (pior), com base no número de partículas – divididas em seis faixas de tamanho – que estão presentes em uma sala cúbica. metro de ar.

Observe que o padrão de sala limpa mencionado acima é da International Standards Organization (ISO). Você também pode ver o Padrão Federal 209E dos EUA referenciado em alguns casos, apesar de ter sido revogado em 2001. As classificações FS 209E podem ter referência cruzada com as classificações ISO, mas observe que os números das classes não estão alinhados. Por exemplo, uma sala limpa classificada como classe 1 pela FS 209E é classificada como classe 3 pela ISO 14644-1.

O atrito é inimigo de uma sala limpa
O objetivo geral ao usar um sistema de movimento linear em uma aplicação de sala limpa é manter a geração de partículas ao mínimo. Mas os componentes do movimento linear dependem de movimentos de deslizamento ou rolamento, que necessariamente produzem partículas devido ao atrito e desgaste entre as superfícies. Portanto, uma das principais áreas de foco deve ser reduzir o atrito tanto quanto possível.

Isso significa escolher o contato rolante em vez do contato deslizante – tornando os rolamentos lineares de esferas e os parafusos esféricos uma escolha melhor do que os rolamentos lisos e os parafusos de avanço para a maioria das aplicações em salas limpas.

No entanto, as vedações de contato total padrão em rolamentos de esferas lineares e parafusos de esferas apresentam contato deslizante com o trilho-guia ou eixo do parafuso, portanto, vedações de baixo atrito ou sem contato são preferidas aos projetos de contato total. E recentemente, alguns fabricantes realizaram testes de contagem de partículas que demonstram como os espaçadores de esferas, ou correntes de esferas - que separam as esferas e evitam que colidam umas com as outras à medida que recirculam através do rolamento - podem reduzir a geração de partículas em guias de trilhos perfilados e esferas. parafusos.

A lubrificação é amiga e inimiga
A lubrificação é útil não apenas para reduzir o atrito e garantir o funcionamento adequado, mas também para “aprisionar” algumas das partículas geradas por um rolamento linear ou parafuso e evitar sua liberação no meio ambiente. Mas a própria lubrificação pode ser uma fonte de contaminação se for liberada na atmosfera. Isto é especialmente problemático com fusos de esferas, que podem “liberar” a lubrificação à medida que giram.

As vedações ajudam a manter a lubrificação dentro do rolamento linear ou da porca esférica, mas os tipos de baixo atrito e sem contato — embora ideais porque não geram partículas significativas por si próprios — podem permitir que alguma lubrificação “escorra” e seja liberada. É por isso que muitas aplicações em salas limpas exigem um lubrificante aprovado para salas limpas. Essas formulações especiais não possuem (ou possuem menos) aditivos que contenham partículas sólidas, como alumínio, sílica e PTFE.

Materiais adequados para salas limpas são essenciais
Os materiais preferidos para ambientes de sala limpa são aço inoxidável e PVC, mas alumínio e aço carbono são os principais materiais usados ​​em componentes de movimento linear. No entanto, existem maneiras de tornar as salas limpas de alumínio e aço carbono padrão compatíveis.

A anodização do alumínio, por exemplo, confere-lhe boa resistência à corrosão. E os componentes de aço carbono podem ser tratados com um revestimento protetor compatível com salas limpas, como cromo preto ou níquel, para evitar oxidação.

Uma ampla variedade de guias e parafusos em miniatura está disponível em versões de aço inoxidável, tornando-os boas opções para aplicações em salas limpas com comprimentos de curso mais curtos e cargas mais leves. E as versões em miniatura são normalmente oferecidas com vedações de baixo atrito e baixa pré-carga como opções padrão, de modo que sua geração de partículas é inerentemente menor do que suas contrapartes de tamanho normal.

Lembre-se também de que os fixadores geralmente são revestidos com um acabamento de óxido preto, que apresenta uma alta taxa de liberação de partículas, mesmo que esses componentes sejam estáticos. Para aplicações em salas limpas, devem ser utilizadas ferragens de aço inoxidável sempre que possível.

Sistemas com contato e atrito reduzidos

Uma maneira de eliminar ou reduzir muitas das preocupações levantadas acima é usar componentes e sistemas de movimento linear que sejam inerentemente “limpos”. Isso inclui rolamentos pneumáticos para orientação e motores lineares para acionamento. Ambos os sistemas eliminam o contato deslizante ou rolante, de modo que praticamente não apresentam atrito nem geração de partículas.

Por exemplo, um estágio de motor linear com guias de rolamento de ar não tem — em teoria — nenhum atrito e, portanto, nenhuma geração de partículas. No entanto, em situações do mundo real, o gerenciamento de cabos ainda é uma preocupação, porque cabos e transportadores de cabos em movimento podem gerar partículas. Mas isso pode ser resolvido usando cabos e sistemas de gerenciamento de cabos projetados especificamente para salas limpas.

Caso em questão: alguns fabricantes de cabos oferecem produtos com revestimentos especiais de baixo atrito para minimizar a geração de partículas, e alguns fabricantes de trilhos de cabos oferecem sistemas que reduzem o desgaste entre as seções da corrente através do uso de juntas resistentes à abrasão. Para comprimentos de cabos mais curtos, “cabos sem trilhos” planos e autossustentáveis ​​podem até eliminar a necessidade de uma esteira ou transportador de cabos.