Come rendere compatibili le camere bianche dei sistemi di movimento lineare

Sistemi con contatto e attrito ridotti.

Sebbene si parli spesso dell'importanza di mantenere la contaminazione fuori dai componenti del movimento lineare come le guide lineari e le viti, quando questi sistemi vengono utilizzati in una camera bianca, l'obiettivo è esattamente l'opposto: evitare che questi componenti introducano contaminazione nell'ambiente.

Che cos'è esattamente una camera bianca?

Secondo la norma ISO 14644-1:2015, "Le camere bianche e gli ambienti controllati associati garantiscono il controllo della contaminazione dell'aria e, se del caso, delle superfici, a livelli appropriati per svolgere attività sensibili alla contaminazione".

Le camere bianche sono più comunemente associate alle applicazioni nei settori dei semiconduttori, dell'elettronica e dei dispositivi medici, sebbene altri settori, come quello aerospaziale, farmaceutico e alimentare e delle bevande, utilizzino anche ambienti in camera bianca in alcune applicazioni.

La norma ISO 14644-1 valuta il livello di “pulizia” di una camera bianca su una scala da 1 (migliore) a 9 (peggiore), in base al numero di particelle — suddivise in sei intervalli dimensionali — presenti in un cubo metro d'aria.

Si noti che lo standard per camere bianche a cui si fa riferimento sopra proviene dall'International Standards Organization (ISO). In alcuni casi potresti anche vedere lo standard federale statunitense 209E, nonostante sia stato revocato nel 2001. Le classificazioni FS 209E possono essere incrociate con le classificazioni ISO, ma tieni presente che i numeri delle classi non sono allineati. Ad esempio, una camera bianca classificata come classe 1 secondo FS 209E è classificata come classe 3 secondo ISO 14644-1.

L'attrito è il nemico di una camera bianca

L'obiettivo generale quando si utilizza un sistema di movimento lineare in un'applicazione in camera bianca è di ridurre al minimo la generazione di particelle. Ma i componenti del movimento lineare si basano su movimenti di scorrimento o rotolamento, che producono necessariamente particelle a causa dell'attrito e dell'usura tra le superfici. Quindi una delle principali aree di interesse dovrebbe essere quella di ridurre il più possibile l'attrito.

Ciò significa scegliere il contatto strisciante a rotolamento, rendendo i cuscinetti lineari a sfere e le viti a ricircolo di sfere una scelta migliore rispetto ai cuscinetti a strisciamento e alle viti di trasmissione per la maggior parte delle applicazioni in camera bianca.

Tuttavia, le tenute standard a contatto completo su cuscinetti lineari a sfere e viti a ricircolo di sfere sono soggette a contatto strisciante con la rotaia di guida o l'albero della vite, quindi le tenute a basso attrito o senza contatto sono preferite rispetto ai modelli a contatto completo. E recentemente, alcuni produttori hanno condotto test di conteggio delle particelle che dimostrano come i distanziatori a sfere, o catene a sfere, che separano le sfere e impediscono loro di scontrarsi tra loro mentre ricircolano attraverso il cuscinetto, possono ridurre la generazione di particelle nelle guide profilate e nelle sfere viti.

La lubrificazione è sia amica che nemica

La lubrificazione è utile non solo per ridurre l'attrito e garantire il corretto funzionamento, ma anche per “intrappolare” alcune delle particelle generate da un cuscinetto lineare o da una vite e prevenirne il rilascio nell'ambiente. Ma la lubrificazione stessa può essere una fonte di contaminazione se viene rilasciata nell'atmosfera. Ciò è particolarmente problematico con le viti a ricircolo di sfere, che possono "sganciare" la lubrificazione mentre ruotano.

Le tenute aiutano a mantenere la lubrificazione all'interno del cuscinetto lineare o della chiocciola, ma i tipi a basso attrito e senza contatto, sebbene ideali perché non generano particelle significative da soli, possono consentire alla lubrificazione di "scivolare" e di essere rilasciata. Questo è il motivo per cui molte applicazioni in camera bianca richiedono un lubrificante approvato per camera bianca. Queste formulazioni speciali non hanno (o meno) additivi che contengono particelle solide, come alluminio, silice e PTFE.

I materiali adatti alle camere bianche sono un must

I materiali preferiti per le camere bianche sono l'acciaio inossidabile e il PVC, ma l'alluminio e l'acciaio al carbonio sono i materiali primari utilizzati nei componenti di movimento lineare. Tuttavia, ci sono modi per rendere l'alluminio e l'acciaio al carbonio standard conformi alle camere bianche.

L'anodizzazione dell'alluminio, ad esempio, gli conferisce una buona resistenza alla corrosione. E i componenti in acciaio al carbonio possono essere trattati con un rivestimento protettivo compatibile con le camere bianche, come cromo nero o nichel, per prevenire l'ossidazione.

Un'ampia gamma di guide miniaturizzate e viti miniaturizzate è disponibile nelle versioni in acciaio inossidabile, il che le rende una buona scelta per applicazioni in camera bianca con corse più brevi e carichi più leggeri. E le versioni in miniatura sono generalmente offerte con guarnizioni a basso attrito e basso precarico come opzioni standard, quindi la loro generazione di particelle è intrinsecamente inferiore rispetto alle loro controparti a grandezza naturale.

Tieni inoltre presente che gli elementi di fissaggio sono spesso rivestiti con una finitura di ossido nero, che ha un alto tasso di dispersione delle particelle, anche se questi componenti sono statici. Per le applicazioni in camera bianca, ove possibile, dovrebbe essere utilizzata ferramenta in acciaio inossidabile.