Как выбрать гостиницу для кошек
14 декабря, 2021
![]() |
Многие современные технологические процессы невозможны без надежного исключения попадания в продукцию мелких пылевых частиц. Характерной в этом отношении является промышленность по производству электронных приборов, в первую очередь микросхем [1].
На полупроводниковом кристалле размером в несколько квадратных миллиметров размещается электронное устройство из нескольких тысяч транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов. Развитие полупроводниковой электроники и микроэлектроники сопровождается возрастанием сложности и степени интеграции интегральных схем. С этим связано уменьшение размеров элементов до субмикронных величин. Естественно, что попадание на кристалл пылевой частицы размером в доли микрона нарушает частотно-мощностные характеристики интегральных схем. Требования к чистоте воздуха до последнего времени определялись в соответствии с ОСТ 11091.353—78 по содержанию частиц размером *0,5 мкм в 1 л воздуха[1], однако в связи с уменьшением размеров элементов возникла необходимость защиты от всех частиц размером более 0,1 мкм.
Во многих странах мира эти требования определяются в соответствии с Федеральным стандартом США FS 209С (1987 г.). Классификация чистых помещений по этому стандарту приведена в табл. 1, где дается допустимое количество частиц в 1 л воздуха.
Таблица 1 Размер частиц, мкм
|
ОСТ 11091.353—78 не ограничивает содержание в воздухе чистых помещений частиц менее 0,5 мкм из-за отсутствия необходимых технических средств отечественного производства, вследствие чего невозможно осуществить требования к чистоте воздуха помещений 1 и 10 классов, что тормозит развитие микроэлектроники и научно-технического прогресса страны в целом.
Количество частиц, находящихся в воздухе чистого помещения, определяется: истиранием полов, пылевыделениями
от оборудования, технологических процессов, людей и т. п., но наиболее .существенным источником пыли является приточный воздух. В связи с этим возникает необходимость тщательной очистки этого воздуха. Очистка осуществляется с помощью особо эффективных фильтров, основу которых составляет волокнистый фильтрующий материал.
В СССР для этих целей многие годы применяется материал ФГ1П-15-1,7, изготовляемый из волокон перхлорвинила. Согласно ТУ 16-16-2813-84, этот материал не должен пропускать более 0,01% частиц размером 0,3—0,35 мкм и более. Эффективность улавливания частиц меньшего размера не нормируется. Те же технические условия определяют, что при стекании с волокон электростатического заряда в результате длительного хранения или при повышенной влажности очищаемого воздуха, избежать чего на практике обычно невозможно, проскок увеличивается до 10 %• Недостатком материала является также его горючесть, причем при горении выделяются высокотоксичные вещества.
В зарубежной практике для очистки воздуха, подаваемого в чистые помещения, взамен фильтров НЕРА, созданных в 40-е годы, эффективность которых для частиц размером 0,3 мкм составляет 99,97%, в последнее десятилетие применяют фильтры ULPA с эффективностью 99,999 %( и более для частиц, размеры которых позволяют удовлетворить требования, предъявляемые к помещениям 1 и 10 классов (табл. 1). Фильтрующие материалы для этих фильтров изготавливают из тонких стеклянных волокон по мокрой технологии аналогично производству бумаги [2].
В 1986 г. была начата работа по созданию отечественных фильтрующих материалов, соответствующих лучшим зарубежным образцам. Работу выполняют НПО «Ламинар», Марийский филиал ВНИИ бумаги, НПО «Стеклопластик», СантехНИИпроект.
Как показывают теоретические исследования [3] и зарубежная практика, для того чтобы эффективно улавливать субмикронные аэрозоли размером 0,3 мкм и менее, необходимо использовать волокна диаметром менее 0,5 мкм [4].
В процессе работы освоено производство микротонких стеклянных волокон со средним диаметром 0,25 мкм и изготовлены лабораторные образцы, а в дальнейшем опытнопромышленные партии материала.
В результате лабораторных исследований определены оптимальная структура и состав материала. На первой стадии коэффициент проскока определялся по ГОСТ 12.4.156— 75 «Противогазы и респираторы промышленные фильтрующие» для аэрозоля масляного тумана с размером частиц 0,28—0,34 мкм при скорости фильтрации 0,83 см/с. Характеристики материала приведены в табл. 2.
Таблица 2
|
После лабораторных исследований была отработана технология промышленного производства материала, а также получено несколько опытно-промышленных партий. Результаты испытаний этого материала также приведены в табл. 2. Как видно из сравнения, лабораторный и опытно-промышленный образцы имеют сопоставимые характеристики, причем последний допускает более высокую разрывную нагрузку, что является существенным фактором при сборке фильтров с помощью механических укладчиков.
Для проведения сопоставительного анализа был закуплен фильтр ULPA фирмы «Раджигария» (Индия), который оснащен материалом японского производства. Согласно паспортным данным, эффективность фильтра для частиц размером 0,12—0,17 мкм составляла 99,99952%. Для возможности сравнения материал этого фильтра был подвергнут испытаниям по методике ГОСТ 12.4.156—75, результаты которых также приведены в табл. 2. Как показывает сравнение, созданный материал не уступает зарубежному аналогу.
Одновременно с разработкой материала проведена работа по созданию методики оценки эффективности для частиц размером 0,1 мкм. Отработаны две независимые методики, по одной из которых были проведены испытания разработанного материала с помощью монодисперсного аэрозоля латекса размером 0,1 мкм. Частицы регистрировались с помощью фотоэлектрического счетчика АЗ-5 с предварительным укрупнением в приборе КУСТ (конденсационный укрупнитель стандартного тумана). Эффективность испытанного материала составила 99,9999 %|.
Для дополнительной проверки полученных результатов образцы разработанного материала были переданы для испытания фирме «Майснер и Вурст» (ФРГ).
Оценка эффективности материала производилась по аэрозолю хлористого натрия с регистрацией частиц путем пламенной фотометрии. Эффективность материала составила 99,9998% для частиц размером 0,14 мкм.
Выводы
В результате проведенной работы разработан новый фильтрующий материал на основе стекловолокна, позволяющий эффективно улавливать аэрозоли размером крупнее 0,1 мкм; получены опытно-промышленные партии материала, который по своим характеристикам соответствует лучшим зарубежным образцам; результаты испытаний материала при определении эффективности по разработанной и зарубежной методикам согласуются. Созданный материал может быть использован на предприятиях электронной, микробиологической и других отраслей промышленности с высокими требованиями к чистоте приточного воздуха.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Голото И. Д., Докучаев Б. П., Колмогоров Г. Д. Чистота в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем. — М.: Энергия, 1975.
2. Камисима. Фильтры сверхточной очистки для помещений особой чистоты // Куки тёва то рейто. — 1984. № 1.
3. Кирш А. А. Моделирование и расчет аэрозольных фильтров: Авто — реф. дис… д-р хим. наук — М., 1977.
4. X и т о с и Э. Разработка фильтрующих материалов высокого качества и их эффективность фильтрации // Куки тёва то рейто. — 1982. № 8.
Г. Е. МЕЛИДИ, канд. техн. наук; В. А. ШАРУТИНА, инж. (Новосибирский ин-т инженеров железнодорожного транспорта)