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Reinraum

Ein Reinraum, in der höchsten Reinraumklasse auch Reinstraum genannt, ist ein geschlossenes System, in dem die Luft möglichst keim- und partikelfrei gehalten wird. Er findet dann Anwendung, wenn die normale Umgebungsluft für eine bestimmte Aufgabe ungeeignet oder problematisch ist, beispielsweise in der Halbleiterfertigung, bei der medizinischen Forschung und Behandlung oder bei der keimfreien Herstellung pharmazeutischer Produkte.

Funktionsweise

In einem Reinraum wird die Partikelanzahl und nach Bedarf auch die Anzahl der Keime permanent überwacht – Ziel ist, die Anzahl der luftgetragenen Teilchen möglichst gering zu halten. Dazu werden Verfahren eingesetzt, die einerseits verhindern, dass unerwünschte Partikel in den Raum eingebracht werden und andererseits bereits in der Luft befindliche Partikel wieder entfernen.

Reinräume werden in der Regel mit Überdruck beaufschlagt – so lässt sich das Einströmen von luftgetragenen Partikeln durch eventuelle Leckagen vermeiden. Soll sichergestellt werden, dass keine gefährlichen Substanzen oder Krankheitserreger nach außen dringen, werden Reinräume mit Unterdruck betrieben. Neben dem Druck werden auch Parameter wie Temperatur oder Luftfeuchtigkeit permanent überwacht und konstant gehalten.

Da vor allem der Mensch Partikel in den Reinraum einbringt, gibt es für den Zutritt zu einem Reinraum besondere Vorschiften, die das Einbringen von Partikeln und Keimen in den Reinraum minimieren sollen. Je nach Reinraumklasse müssen die Mitarbeiter und Besucher Schutzkleidung anlegen, sich einer Reinigung unterziehen oder mehrfache Kleidungswechsel vornehmen. In Personal- und Materialschleusen wirbeln starke Luftströmungen und Filtersysteme vorhandene Partikel auf und saugen sie ab. Um Verschmutzungen von Gegenständen, die mit dem Fußboden in Berührung kommen, beispielsweise mit Schuhsohlen zu minimieren, befinden sich an den Reinraumzugängen oftmals spezielle klebrige Fußmatten.

Gegenstände, Materialien, Werkzeuge und Maschinen, die in den Reinraum gebracht werden sollen, müssen vorher gereinigt werden. Außerdem werden spezielle Arbeitsmittel, Werkzeuge und entsprechende Arbeitstechniken genutzt – beispielsweise Materialien mit abriebfesten Oberflächen oder fusselfreies Reinraumpapier.

Zur Entfernung von Partikeln aus der Luft werden Verfahren und Anlagen der Klimatechnik verwendet. Durch spezielle Luftströme in Kombination mit einer in der Regel mehrstufigen Filterung und großem Luftdurchsatz soll die Partikelkonzentration in der Luft reduziert und die Ablagerung von Partikeln auf dem Produkt vermieden werden.

Strömungsprinzipien für Reinräume

Hierzu kommen grundsätzlich zwei unterschiedliche Prinzipien zum Einsatz: die turbulenzarme Verdrängungsströmung und die turbulente Verdünnungsströmung.

Bei geringen Anforderungen an die Reinheit reicht es aus, die Partikelkonzentration mit der turbulenten Verdünnungsströmung stetig zu verdünnen. Hierzu wird dem Reinraum gefilterte Reinluft turbulent zugeführt.

Die geringste Kontamination der sensiblen Arbeitsbereiche und Maschinen wird jedoch mit einer laminaren Strömung, der turbulenzarmen Verdrängungsströmung, erzielt: Hierfür wird die partikelbehaftete Luft aus dem Raum verdrängt. Gefilterte Luft strömt unablässig und gleichmäßig über eine große Eintrittsfläche verteilt ein und verdrängt die partikelbehaftete Luft auf der gegenüberliegenden Fläche aus dem Raum.

Reinraumklassen

Reinräume können anhand unterschiedlicher Normen klassifiziert werden. Die gängigsten Normen sind die ISO-Norm 14644-1 und der GMP-Leitfaden Annex 1. Nach der EN ISO 14644-1 Reinraumklassifizierung werden die Reinräume in neun Klassen eingeteilt, wobei Klasse 1 die reinste ist. Der GMP-Leitfaden unterscheidet die Reinraumklassen in A, B, C und D. Die strengsten Anforderungen werden an Klasse A gestellt. Die Reinraumklassen basieren auf der Maximalzahl von Partikeln einer definierten Größe von 0,1 Mikrometer bis 5,0 Mikrometer pro einem Kubikmeter Luft.

Einsatzbereiche

Rein- und Reinsträume werden für hochtechnologische Fertigungsverfahren, vor allem in der Halbleiterfertigung benötigt. Sie kommen aber auch in der Optik- und Lasertechnologie, der Nanotechnologie, der Luft- und Raumfahrttechnik, den Biowissenschaften, der medizinischen Forschung und Behandlung, sowie bei der keimfreien Produktion von Lebens- und Arzneimitteln zum Einsatz.

Reinraum-Produkte von ENVAIR