Werkstoffe im Reinraum

Unterschiedliche Werkstoffe für unterschiedliche Anwendungen

Ihnen ist bestimmt bekannt, dass im Reinraum die Konzentration an luftgetragenen Partikeln möglichst gering gehalten werden soll. Die Reinraum-Mitarbeiter müssen sich an bestimmte Verhaltensregeln halten, um Kontaminationen zu verhindern. Die getragene Reinraum-Bekleidung und auch die eingesetzten Materialien müssen mit Sorgfalt ausgewählt werden. Ebenso können Verbrauchsmaterialien wie beispielsweise Handschuhe, Schreibpapiere, Tücher oder Reinigungsmittel nur verwendet werden, wenn sie reinraumgerecht und dafür zugelassen sind.

Für Reinraum-Einrichtungen kommen ebenfalls nur bestimmte Werkstoffe in Frage. Holztische und Kartonagen (also Materialien und Gegenstände, die einige Partikel emittieren) können nicht gebraucht und folglich nicht gestattet werden. Dazu, welche Materialien sich für den Einsatz im Reinraum eignen, möchten wir wichtige Informationen für Sie gesammelt. 

Metallische Werkstoffe

Es existieren viele verschiedene metallische Werkstoffe. Im Reinraum wird allerdings am häufigsten Edelstahl verwendet. Eisen ist der Hauptbestandteil von Stahl und weist durch verschiedene Zusammensetzungen unterschiedliche Eigenschaften auf. Jedoch kommen im Reinraum nur austenitische, legierte Edelstähle zum Einsatz.

Darunter versteht man rostfreie Edelstähle, die beispielsweise mit Chrom oder Nickel legiert wurden. Durch das Legieren mit Kohlenstoff oder anderen Legierungselementen in Kombination mit Wärme- und thermomechanischer Behandlung, können die Eigenschaften zugunsten eines breiten Anwendungsspektrums  angepasst werden. Durch dieses Verfahren erhält der Stahl oft mehr Härte und ist rostbeständiger. Hochlegierter Edelstahl ist weitgehend korrosionsbeständig, d.h. widerstandsfähig gegen starke Säuren und Laugen. Trotzdem ist Edelstahl aufgrund der geringen Härte relativ kratzempfindlich.

Wir bedienen unsere Kunden hauptsächlich mit zwei Edelstahlvarianten. Beide können äußerst  gut gesäubert und rein gehalten werden. Der am häufigsten eingesetzte nichtrostende Stahl ist Edelstahl 1.4301, auch bekannt als AISI 304. Er zählt zum Standard der austenitischen Chrom-Nickel-Stähle. Aufgrund der hohen Korrosions- und Säurebeständigkeit findet er in zahlreichen Gebieten Anwendung. Außerdem hält er Temperaturen von bis zu 600 Grad stand.

Der Edelstahl mit der Werkstoffnummer 1.4404 (auch AISI 316L) stellt ebenfalls einen austenitischen, rostfreien Stahl dar, der im Gegensatz zu 1.4301 eine erhöhte Beständigkeit gegen Chloride aufweist. Dieser kann ebenfalls in verschiedenen Bereichen verwendet werden, vor allem aber in der pharmazeutischen Industrie. Edelstahl wird im Reinraum überwiegend in Form von Arbeitstischen, Schränken, Regalen oder Transportwagen verarbeitet.

Silikatische Werkstoffe

Die Glasbildung besteht hauptsächlich aus drei Komponenten. Zum Altglas werden außerdem Glasbildner (Netzwerkbildner) und Glaswandler (Flussmittel) hinzugefügt. Die Eigenschaften der Gläser variieren hinsichtlich der Zusammensetzung und des Herstellungsverfahrens. Im Reinraum werden sie häufig zur Raumtrennung und als Glasfassaden eingesetzt.

Dabei wird in erster Linie das sogenannte Einscheiben-Sicherheitsglas (ESG) verwendet. Durch ein thermisches Vorspannverfahren lassen sich normale Flachgläser zu ESG veredeln. Die Gläser werden während der Verarbeitung auf einem Rollenband transportiert, im Ofen gleichmäßig auf über 600 °C erwärmt und anschließend durch rasches Abblasen mit Luft von Raumtemperatur „abgeschreckt“. Durch dieses Herstellungsverfahren erhält das Glas eine erhöhte Stoß- und Schlagfestigkeit. Beides ist im Reinraum von hoher Bedeutung. Sie werden dort als Verbund-Sicherheitsglas (VSG) eingesetzt. Dabei werden zwei oder mehrere ESG durch eine reißfeste und zähelastische Folie verbunden.

Diese verringert die Verletzungsgefahr an Splittern deutlich und hält die Glassplitter beim Zerbrechen der Scheibe zusammen. Glas besitzt eine sehr planare Oberfläche, sodass sich keine Verunreinigungen festsetzen können. Außerdem ist es säurebeständig (Ausnahme Flusssäure), dafür aber alkalienempfindlich. Im Vergleich zu Edelstahl ist es aufgrund seiner höheren Härte weniger kratzempfindlich.

Kunststoffe

Kunststoffe sind synthetisch hergestellte Werkstoffe. Ihre Grundmaterialien werden durch chemische Umwandlungsprozesse gewonnen. Bei ihrer Herstellung zählen Erdöl, Erdgas, Kalk, Wasser und Luft zu den wichtigsten Rohstoffen. Dieses Material kann u.a. nach dem Herstellungsverfahren oder auch dem Verhalten bei Erwärmen differenziert  werden. Thermoplasten sind Kunststoffe, die bei Wärmezufuhr plastisch formbar sind.

Kunststoffe, bei denen Moleküle ein räumliches Netzwerk bilden und gut vernetzt sind, zersetzen sich bei starker Erhitzung ohne aufzuweichen. Diese heißen Duroplasten. Elastomere sind gummielastische, schwach vernetzte Kunststoffe, die durch Erwärmen ebenfalls nicht in einen plastischen Zustand zu überführen sind. Thermoplasten sind bei normaler Temperatur spröde und zähelastische Kunststoffe, die sich ohne chemische Veränderung "beliebig oft" zum plastischen Zustand verformen lassen.

Elastomere sind Kunststoffe, die bei tiefen Temperaturen hartelastisch, bei höheren Temperaturen weichelastisch sind. Duroplasten sind bei normaler Temperatur hart und spröde, in der Wärme mehr oder weniger zähelastisch. Zu den duroplastischen Kunststoffen zählen u.a. Epoxidharze, die im Reinraum vor allem als Bodenbeläge vorkommen. Sie sind sehr hart, säurebeständig, laugenbeständig und weitgehend lösemittelbeständig. Auch für Reinigungswagen oder Spendersysteme werden häufig Kunststoffe eingesetzt.

Aufgrund der verschiedenen Eigenschaften der Werkstoffe wie beispielsweise unterschiedliche Härten, Chemikalienbeständigkeiten oder Rauigkeitswerte, existiert das eine perfekte Material nicht. In manchen Fällen müssen Kompromisse eingegangen werden. Die Materialien können so ausgewählt werden, dass sie in ihren Eigenschaften auf die jeweilige Situation abgestimmt sind. So ist Kunststoff aufgrund seiner geringen Härte schlechter als Arbeitstisch geeignet als Edelstahl. Dafür kommt es beispielsweise in Form von Spendersystemen für Verbrauchsmaterialien zum Einsatz.

Sollten Sie sich unsicher sein, welches Material am besten für Ihren Reinraum geeignet ist, nehmen Sie gerne Kontakt zu uns auf und wir finden gemeinsam eine passende Lösung.