Nicht nur sauber, sondern Reinraum-rein

Reinräume und Reinsträume

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07.02.2014 Wer von Rein- oder Reinsträumen spricht, denkt oft zu allererst an Hightech-Produzenten, wie Hersteller von Computerchips und Mikroelektronik. Doch auch in der Prozessindustrie sind sie fester Bestandteil.

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Entscheider-Facts für Betreiber

  • Reinräume unterscheiden sich wegen der unterschiedlichen Anforderungen der Tätigkeiten beziehungsweise Herstellungsprozesse in die Reinraumklassen ISO 1 bis ISO 9.
  • Für den Einsatz in Reinräumen muss eine Maschine in jedem Fall mit einem Schwebstofffilter für die Turbinenabluft ausgestattet sein; die verwendeten Materialien für Tank, Verkleidungen usw. über eine gut zu reinigende Oberfläche verfügen.
  • Die geschätzte zu reinigende Fläche in ausgewiesenen Reinräumen und grenznahen Flächen zu Reinräumen in der Praxis ist oft viel größer, als die Verantwortlichen in den Unternehmen annehmen.

Reinräume dienen dem Herstellen und Verpacken von sensiblen Produkten, die bei schon zum Teil kleinster Verunreinigung durch Schwebstoffe in deren Umgebung unbrauchbar, und somit wertlos werden können. Auch müssen besondere Arbeiten und Tätigkeiten verschiedentlich in Reinräumen stattfinden, beispielsweise bei Laborarbeiten unter sterilen Bedingungen. Reinräume unterscheiden sich wegen der unterschiedlichen Anforderungen der Tätigkeiten beziehungsweise Herstellungsprozesse in die Reinraumklassen ISO 1 bis ISO 9. Je kleiner die Zahl in der Bezeichnung, desto größer ist der geforderte Reinheitsgrad. Die Einteilung der Reinraumklassen regelt unter anderem die DIN ISO 14644. Der Begriff Reinstraum kommt in der Norm nicht vor, die Sprache ist hier ausschließlich von Reinräumen. In der Literatur jedoch erscheint der Begriff Reinstraum, und bezeichnet Reinräume mit einem sehr hohen Reinheitsgrad, beispielsweise ISO 1 bis ISO 3.

Wann ist ein Raum ein Reinraum?
Die Chip- und Halbleiterindustrie fordert in der Tat Produktionsräume mit einem sehr hohen Reinheitsgrad; wir sprechen hier von den Reinraumklassen ISO 1 bis ISO 5, die Pharmaindustrie bewegt sich zwischen den Klassen ISO 5 bis ISO 7. Aber auch das Herstellen von Lebensmitteln wie Getränken, Molkerei- und Käsereiprodukten findet zum großen Teil in Reinräumen der Klassen ISO 6 bis ISO 9 statt. Die in Reinräumen vorherrschenden Verschmutzungen, besser gesagt Kontaminationen, unterscheiden sich nicht wesentlich von denen in anderen Bereichen anzutreffenden, jedoch hier in wesentlich geringeren Konzentrationen, und in der Art, dass dieser Schmutz als Partikel bezeichnet wird. Für jede Reinraumklasse sind Maximalwerte für die Partikelkonzentration in Partikel/ m³ vorgegeben. Die Maximalwerte der Konzentrationen sind jedoch für die einzelnen Partikelgrößen unterschiedlich. Zum besseren Verständnis zwei Beispiele
1. Die Maximalkonzentrationen in der Klasse ISO 2 betragen: Für Partikel der Größe bis 0,1  µm ( 1 µm = 1 tausendstel mm ) max. 10 Partikel/ m³, für Partikel der Größe bis 0,2 µm max. 2 Partikel/ m³. Größere Partikel dürfen nicht vorhanden sein. Dies ist eigentlich unvorstellbar „rein“.
2. Für die Reinraumklasse ISO 8 betragen diese:
Größe bis 0,5 µm max. 3.520.000 Partikel/ m³, Größe bis 5,0 µm max. 29.300 Partikel/ m³.

Ein Größenvergleich erleichtert uns die Vorstellung dieser Miniteilchen: Menschenhaar Ø = 60 µm, Staubpartikel = 5 µm, lebende Bakterie = 0,5- 2 µm.

Die Quellen dieser Verschmutzungen sind in erster Linie bei den Menschen, die sich in den Reinräumen bewegen und arbeiten, aber auch bei den Maschinen und Anlagen, sowie den Transportmitteln zu suchen. Der Mensch ist in der Regel allerdings der mit Abstand größte Schmutzverursacher; durch, Haare, Hautschuppenteilchen und Abrieb seiner Arbeitskleidung.

Warum Reinräume manuell reinigen
Wer die wenigen Publikationen und Foren zur Reinigung von Reinräumen sichtet, stellt fest, dass in diesen Fällen ausschließlich über die Reinigung in den sogenannten Reinsträumen geschrieben wurde. Hier ist die Sensibilität natürlich groß, das heißt die Partikelkonzentrationen und Partikelgrößen äußerst gering, und die zu reinigenden Flächen besonders klein. Aus diesen Gründen wurde hier richtigerweise nur über die manuelle Reinigung unter schwierigsten Bedingungen berichtet.

Hohe Anforderungen an Maschinenbauer
Der Reinigungsmaschinen-Hersteller IP Gansow beschäftigt sich seit mehr als 20 Jahren mit dem Thema Fußbodenreinigung in Reinräumen und ESD geschützten Bereichen. Beschäftigen heißt, solche Maschinen auch fertigen zu wollen, obwohl die benötigten Stückzahlen relativ klein sind. Die Anforderungen an eine solche spezielle Scheuersaugmaschine sind sehr hoch. Mit der modularen Bauweise der Green-line-Scheuersaugmaschinen hat das Unternehmen die Voraussetzung geschaffen, um mittels spezieller Bausätze im laufenden Fertigungsprozess aus einer Standardmaschine eine Spezialmaschine für den Einsatz in Reinräumen und / oder ESD-geschützten Bereichen oder auch anderen Sonderanwendungen bauen zu können. Auch eine Nachrüstung wäre theoretisch möglich, wegen des enormen technischen und zeitlichen Aufwands jedoch wirtschaftlich nicht sinnvoll. Für den Einsatz in Reinräumen muss eine solche Maschine neben vielen anderen Besonderheiten in jedem Fall mit einem Schwebstofffilter für die Turbinenabluft ausgestattet sein, die verwendeten Materialien für Tank, Verkleidungen usw. über eine gut zu reinigende Oberfläche verfügen, sowie im besten Fall auch noch antistatisch wirken, das heißt entweder aus elektrisch leitfähigen Kunststoffen oder metallischen Materialien gefertigt sein. In anderem Fall kann die Maschine Schwebstoffe in der Umgebung elektrostatisch anziehen und bei einer unkontrollierten Entladung wieder abwerfen, womit die Partikelkonzentrationen sich ungewollt schlagartig erhöhen. Das Antriebskonzept, ob batterie- oder netzbetrieben, spielt keine Rolle und ist alleine vom Kundenwunsch abhängig.

Vorgaben und Voraussetzungen für
Reinigungsautomaten

In jedem Fall muss die Reinigungsmaschine alle Forderungen für den Einsatz in sensiblen Bereichen erfüllen, also die maximal zulässigen Partikelkonzentrationen nicht negativ beeinflussen – weder durch Aufwirbeln von Partikeln noch durch Kontamination durch sich selbst. Auch muss es möglich sein, dass der Anwender die Maschine nach notwendigen Reparaturen (natürlich außerhalb der Reinraumzonen) vor Wiedereintritt in die Reinräume gründlich dekontaminiert. Dies gilt übrigens für alle Produktions- und Transportmittel, die den Reinraumbereich verlassen und wieder betreten. Ob der Betreiber eine solche Reinigungsmaschine in Reinräumen einsetzt, entscheidet immer und ausschließlich er. Die hierfür nötige Entscheidungsgrundlage liefert in der Regel eine Bewertung der in die Maschine implantierten Schutzeinrichtungen sowie das Messen der Partikelkonzentrationen vor, während und nach dem Einsatz der Reinigungsmaschine in dem betroffenen Reinraum.

Unterschätzter Markt für Dienstleister
Für professionelle Reinigungsdienstleister ist es sicher interessant zu wissen, dass die geschätzte zu reinigende Fläche in ausgewiesenen Reinräumen und grenznahen Flächen zu Reinräumen in der Praxis oft viel größer ist, als die Verantwortlichen in den Unternehmen annehmen. Wer alle Produktionsflächen der Pharma-, Getränke-, Lebensmittelindustrie, der Käsereien und Molkereien zusammenzählt, kommt allein in Deutschland auf eine gigantische Fläche, die nach hygienischen Aspekten gereinigt werden muss, um den vorliegenden Forderungen gerecht zu werden. Der Anteil der Eigenreinigung ist gerade bei diesen sensiblen Flächen, explosionsgeschützte Bereiche liegen hier bei immer noch über 90%, noch relativ hoch. Hier öffnet sich ein großes Feld für die Reinigungsbranche, die ihr bereits vorhandenes Know-how ergebnisorientiert einbringen kann.

Einen Link zum Hersteller finden Sie hier.

Weitere Beiträge zum Thema Reinraumtechnik finden Sie hier.

Heftausgabe: Februar 2014
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Roland Mimmler, technischer Leiter und Prokurist bei IP Gansow

Über den Autor

Roland Mimmler, technischer Leiter und Prokurist bei IP Gansow
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