Was ist ein Reinraum?

Viele Dinge unseres täglichen Lebens – vom Smartphone über Haushaltsgeräte, Autos oder Maschinen bis zu Lebensmittel oder Medikamente – wären ohne Reinraumtechnik in der gewohnten Form nicht produzierbar. Jeder von uns kennt die Fotos von laborartigen Räumen die von Mitarbeitern in Schutzanzügen betreten werden, aber natürlich bleibt die Wichtigkeit und Bedeutung für die meisten von uns verborgen.

Der Reinraum – ein technisches Meisterwerk

Ein Reinraum ist ohne Übertreibung ein technisches Meisterwerk, geht es doch darum, in diesem Raum die Konzentration luftgetragener Teilchen (feste Teilchen wie Staub oder flüssige Teilchen wie z.B. der Staub einer Spraydose) so gering wie möglich zu halten. Dabei geht es einerseits um die Vermeidung solcher Teilchen im Raum, andererseits muss bei jedem Betreten oder Verlassen des Raums verhindert werden, dass neue Verunreinigungen von außen in den Reinraum gelangen. Daher sind beim Bau und auch beim laufenden Betrieb des Reinraums ständig Kontrollen notwendig um sicher zu stellen, dass der Raum den jeweiligen Anforderungen entspricht. Je nach Aufgabenbereich werden dabei die Partikelanzahl oder die Anzahl der Keime (z.B. im Pharmaziebereich oder der Lebensmittelindustrie) in der Luft überwacht. In der Regel werden auch andere Parameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Druck überprüft und konstant gehalten. In Summe sind dafür eine Summe an verschiedenen Verfahren notwendig.

Der größte Verschmutzungsherd ist der Mensch

Und das erklärt auch die typischen, speziellen Schutzanzüge, Kopfbedeckungen, Schuhüberzieher und Atemmasken: der Mensch ist die größte Quelle für Verunreinigungen, er sondert kontinuierlich kleinste Partikel ab und ist Träger von Mikroorganismen. Die Schutzkleidung muss verhindern, dass diese Verunreinigungen in die Luft im Reinraum gelangen. Je nach Reinraumklasse sind auch die Anforderungen an die Schutzkleidung unterschiedlich: je höher die Reinraumklasse, desto weniger Partikel dürfen vom Träger durch die Kleidung nach außen gelangen. Auf der anderen Seite: je höher die Qualität der Kleidung, desto geringer ist der Tragekomfort aufgrund der fehlenden Luftdurchlässigkeit. Und natürlich muss Reinraumkleidung nach jedem Arbeitsaufenthalt im Raum bzw. dessen Verlassen wieder gereinigt werden. In Japan und den USA wird dabei häufiger auf Einwegkleidung zurückgegriffen, da auch die Reinigung aufwändig sein kann und eine mögliche Verunreinigungsquelle darstellt. Im Gegenzug dazu wird in Europa aber vermehrt auf Mehrwegkleidung gesetzt – ein durchaus kultureller Unterschied, der sich bekanntlich auch in vielen anderen Bereichen finden lässt. Interessanterweise wird bei der Verwendung von Mehrwegkleidung je nach Verschleiß bei Beschädigung häufiger auf Reparatur gesetzt, da dies in den vielen Fällen kostengünstiger als Neuanschaffung ist: die Reinraum-Bekleidung für die Mitarbeiter ist ein nicht zu unterschätzender Kostenpunkt.
Zusätzlich zur speziellen Arbeitskleidung sind daher oft auch spezielle Werkzeuge und auch spezielle Arbeitsweisen notwendig. So gibt es spezielle fusselfreie Produkte für Reinräume (z.B. Papier), Materialien, die in Reinräumen zum Einsatz kommen sollen, müssen über eine abriebfeste Oberfläche verfügen. Und natürlich muss alles, was in einen Reinraum reingebracht werden soll, vorher entsprechend gereinigt werden. Oftmals müssen sich auch die Mitarbeiter vor dem Betreten einer speziellen Reinigung unterziehen.

Reinraum oder Reinstraum

Der Reinstraum ist sozusagen die Steigerung des Reinraumes. Grundsätzlich werden die Reinräume nach Reinraumklassen eingeteilt. Diese international gültige Klassifizierung gibt genau vor, welche Voraussetzungen und Messwerte (siehe oben) für unterschiedliche Anwendungen erreicht werden müssen. Reinsträume sind z.B. in der Mikroelektronik notwendig. Hier kommen mehrere Reinräume mit verschiedenen Reinraumklassen zur Anwendung. Bestimmte Geräte wie Vakuumpumpen werden ausgelagert in Räume mit geringerer Reinraumklasse. Auch der Zugang für die Mitarbeiter erfolgt meist über mehrere Räume mit steigenden Reinraumklassen. In diesen Räumen wird oft die Bekleidung gewechselt, zwischen den Räumen gibt es Personal- und Materialschleusen. Dabei geht es auch um die Reinigung des Schuhwerks, das ja über den Fußboden Verunreinigungen aufnehmen kann. Hier kommen spezielle, klebrige Fußmatten zum Einsatz. Des weiteren wird in den Schleusen mit starken Luftwirbel und Filtersystemen gearbeitet: Partikel auf der Kleidung oder dem Objekt soll so aufgewirbelt und dann abgesaugt bzw. gefiltert werden. Auch in den Reinräumen selbst wird sehr oft mit Luftströmungen gearbeitet. Diese Verdrängungsströmungen sollen durch meist mehrstufige Filterung und einen großen Luftdurchsatz Verunreinigungen der Luft und Ablagerungen verhindern.

Strömungsprinzipien für Reinräume

Für die verwendete Luftströmung kommen zwei Prinzipien zum Einsatz: turbulente Verdünnungsströmung oder turbulenzarme Verdrängungsströmung. Bei der turbulenten Verdünnungsströmung wird die gefilterte Luft verwirbelt in den Reinraum eingeführt. Dadurch wird die Partikelkonzentration in der Luft laufend verdünnt.
Bei der turbulenzarmen Verdrängungsströmung wird die gefilterte Luft turbulenzarm eingeführt, meist von oben. Dadurch werden die Maschinen und Arbeitsbereiche so gering wie möglich verunreinigt. Die Luft wird in der Regel über den Boden abgeführt und gefiltert

Weiterführende Links:
Informationen über Reinräume auf Wikipedia
Ecos – Hersteller von Reinräumen aus Österreich

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