Как создать чистую лабораторную мастерскую? 

Чистая мастерская… Многие сразу представляют себе что-то вроде операционной или помещение для сборки микрочипов. Но в лабораторной практике, особенно где идет работа с материалами, прецизионными замерами или чувствительными образцами, это понятие гораздо шире и, честно говоря, часто понимается неправильно. Речь не только об отсутствии пыли на столе. Это система, которая начинается с планировки и заканчивается дисциплиной персонала. Попробую изложить, как мы это делали и с какими граблями сталкивались.

От концепции до бетона: планирование пространства

Первое и самое критичное — понять, для каких именно процессов нужна чистота. Универсальных решений нет. Если это подготовка образцов для электронной микроскопии, то ключевой враг — вибрации и статическое электричество, пыль — уже вторично. Если речь о работе с высокодисперсными порошками, например, тем же карбидом вольфрама, то тут уже нужна эффективная вытяжка и зонирование, чтобы пыль из зоны дробления не летела в зону взвешивания. Мы однажды чуть не угробили партию точных измерений из-за того, что поставили шлифовальный станок в одном помещении с аналитическими весами, разделив их лишь перегородкой. Вибрация — она такая, проходит через всё.

Исходя из процессов, выстраиваешь потоки: людей, материалов, отходов. Чистые зоны должны иметь буфер. Идеальный вариант — раздельные входы для персонала и для сырья/оборудования. На практике часто приходится импровизировать. Мы в одном из проектов использовали простой, но эффективный прием: устроили ?шлюз? с двумя дверьми и принудительной вытяжкой, где сотрудники переобувались и надевали халаты. Резко снизило количество привнесенной уличной пыли.

Отдельный вопрос — отделка. Гладкие, непористые поверхности, закругленные стыки между стенами и полом — это обязательно. Пластиковые панели, эпоксидные покрытия для пола. Никакого гипсокартона или неламинированной ДСП. Потолок — лучше подвесной, с герметичными плитами. Все коммуникации — по возможности скрытые, за фальшпанелями. Любая открытая труба или провод — это ловушка для пыли и сложность при уборке.

?Дышит? помещение: вентиляция и климат-контроль

Сердце чистой мастерской — это система вентиляции и кондиционирования (ОВКВ). Без правильно рассчитанного воздухообмена все остальные усилия — мартышкин труд. Здесь нельзя экономить на проектировании. Нужен избыточный приток относительно вытяжки, чтобы создать положительное давление в чистой зоне и не пустить грязный воздух из коридоров.

Фильтры — отдельная история. Предфильтры (G4), затем основные HEPA (H13-H14) фильтры. Их расположение и доступность для замены — критически важны. Мы заказывали потолочные диффузоры с интегрированными HEPA-фильтрами, это дорого, но обеспечивает ламинарный поток. Важный нюанс, о котором часто забывают: система ОВКВ должна работать круглосуточно. Остановка на ночь приводит к осаждению частиц, и утром ты получаешь помещение, которое нужно долго ?прогонять? до нужного класса чистоты.

Контроль влажности и температуры — не просто для комфорта. Для многих материалов, например, для некоторых видов конструкционной керамики или спеченных порошков, стабильная низкая влажность (30-40%) — необходимое условие для хранения и подготовки перед испытаниями. Скачки влажности могут привести к конденсации на поверхностях оборудования и, как следствие, к коррозии или погрешностям.

Выбор оборудования: не только точность, но и ?чистоплотность?

Оборудование для чистой мастерской должно быть не просто точным, но и спроектированным с учетом специфики. Пресс для таблетирования порошков должен иметь закрытый кожух с местной вытяжкой. Печь для отжига — герметичную камеру и систему дожига или фильтрации выбросов. Даже обычный фрезерный станок для обработки спеченных материалов лучше брать с системой подачи СОЖ в закрытом контуре и встроенным пылеуловителем.

Здесь я могу сослаться на опыт коллег. Когда мы обновляли парк для подготовки образцов, часть оборудования закупали у специализированных производителей. В частности, для операций резки и шлифовки керамики рассматривали варианты, в том числе и на сайте ООО Внутренняя Монголия Санпу Экспериментальное Оборудование. Это компания, которая как раз объединяет исследования, производство и продажу научных приборов, в том числе для работы с высокотехнологичными материалами. Их подход к конструкциям, минимизирующим пылеобразование и облегчающим уборку, был для нас важным аргументом. Важно, чтобы производитель понимал конечные условия эксплуатации своей техники.

Еще один момент — материалы, из которых сделано само оборудование. Нержавеющая сталь предпочтительнее окрашенного металла. Порошковое покрытие может со временем отслаиваться и становиться источником загрязнения. Все поверхности должны легко протираться.

Процедуры и люди: самый ненадежный фактор

Можно построить идеальное помещение с идеальным оборудованием, но без прописанных и соблюдаемых процедур чистота продержится ровно до первого рабочего дня. Инструкции по входу/выходу, уборке, обслуживанию оборудования — это must have. Но их нельзя делать формальными. Лучше, если они будут разработаны с участием самих технологов, которые будут работать в этом помещении.

Уборка — регулярная и по регламенту. Ежедневная — влажная уборка поверхностей специализированными средствами (без спирта, если есть риск реакции с материалами). Еженедельная — более тщательная, с обработкой труднодоступных мест. Раз в квартал — проверка эффективности фильтров и, при необходимости, их замена. Мы вели журнал уборок, банально, но дисциплинирует.

Самое сложное — привить культуру. Запрет на еду и питье, обязательная спецодежда (причем не просто халат, а часто и шапочка, бахилы), порядок на рабочем месте. Приходилось проводить мини-тренинги, показывать под микроскопом, как выглядит ?обычная? пыль с одежды и чем она грозит для тонких экспериментов. Это работает лучше, чем десяток приказов.

Контроль и адаптация: система, а не разовая акция

Создание чистой зоны — не конечный пункт, а начало постоянного процесса. Нужен мониторинг. Простейшие пылемеры, датчики температуры и влажности, выведенные на общий дисплей. Хорошо иметь план-график замеров микрочастиц в разных точках помещения. Это не только для отчетности, а для понимания динамики: где скапливается пыль, как влияет сезонность, не пора ли менять фильтры раньше плана.

Система должна быть гибкой. Если появляется новый вид работ (скажем, начали работать с еще более дисперсными редкоземельными порошками), возможно, потребуется выделить под него изолированный бокс с отдельной вытяжкой или повысить класс чистоты в определенной зоне. Нужно быть к этому готовым на этапе проектирования инженерных систем — заложить резерв по мощности вентиляции.

И последнее. Не стремитесь сразу к ?стерильности? класса ISO 5, если ваши процессы требуют лишь ISO 7 или даже просто контролируемой среды. Переплата за оборудование и эксплуатацию будет колоссальной. Адекватно оцените реальные потребности. Иногда эффективнее сделать локальную зону сверхвысокой чистоты (чистый бокс) внутри более простой мастерской, чем пытаться держать весь объем. Это, пожалуй, один из главных выводов из нашего опыта, включая несколько дорогостоящих ошибок на старте.