选择合适的洁净室隔热材料以减少有害颗粒物排放

        尽管在设计特点、着装与操作准则方面已有大量的必要标准和规范，以最大限度地减少洁净室中的颗粒污染物，但业内很少或根本没有正式考虑诸如用于隔热的材料所起的作用。在此，Zotefoams公司T-FIT隔热产品全球开发经理Mike Rust就这类问题进行了探讨，并介绍了测试方案，以在洁净室的通常切割和装配操作过程中测量三种不同类型隔热材料的颗粒物成分。

        无论是在何处的洁净室进行制造生产，无论是制药、生物技术还是半导体，环境设计都必须确保产品的安全性和质量。洁净室在设计上最大限度地减少了引入和循环潜在污染物，而控制颗粒物的排放，则对保持安全、清洁的环境至关重要。

        洁净室的建筑构造（墙壁、地板和天花板）须遵循严格的工程标准和规范，以在颗粒物释放方面维持空气质量。2016年，洁净室公认标准ISO 14644专门扩展到包括“根据悬浮颗粒物浓度评估设备使用的适用性”，尽管其没有扩展到所用材料的选择、测试或易于清洁等重要事项。

        在所有对预防、监控和控制颗粒物的关注中，经常会忽视一个重要方面，即隔热材料对颗粒物水平的影响。这些隔热材料可控制洁净室内部和周围的工艺管道及暖通空调设备的表面温度，同时节约能源并为操作员提供个人保护。

        无论选择哪种类型的隔热材料，在安装过程中都必须切割至合适尺寸，很可能要使其适合有限密闭空间中复杂的管道系统，且所有操作都在现场进行。安装之后， 隔热材料并不是简单的“安装即忘记”，而是通常要定期检查，将其拆开以便进行管道维护修理。而正是在拆开过程中，传统隔热产品会向洁净室环境排放可能有害的颗粒物，从而构成最大的风险。

据我们所知，目前还没有公认的独立测试，来比较洁净室常用的不同隔热材料的颗粒物排放性能。对于那些确定合适隔热解决方案的决策人士来说，这种情况很是无助。

        考虑到上述所有情况，Zotefoams委托总部位于英国的领先专业卫生咨询公司Occhnet，设计并进行了T-FIT Clean泡沫隔热材料的独立测试，该材料由Zotefoams公司的ZOTEK F高性能PVDF（聚偏氟乙烯）闭孔泡沫制成。针对两种分别由箔背石棉和带有PVC（聚氯乙烯）护套的柔性开孔三聚氰胺制成的传统隔热产品，对T-FIT Clean实施了性能比较测试。试验测量了材料切割过程中释放到空气中的颗粒物指示浓度。

        测试复制了最坏的情况，即操作人员在洁净室中切割以及切断隔热材料的情况，模拟在安装和更换维护期间按尺寸切割的操作。

        将每个隔热材料样品，放入装有颗粒物计数器的密封手套箱（如上图）。这确保了一旦将测试样品和测试设备放在里面后，不会再有颗粒物进入。手套箱中不包含空气交换或过滤系统。

        为了稳定背景颗粒物读数，程序开始时有二分钟的静态期，在此期间手套箱内没有移动。在静态期结束后，每个试件在90^°和45^°分别进行三次切割。切割持续进行一分钟，然后又是二分钟的静态期。

        为了测量手套箱内背景颗粒物的任何增加，在0.5、1.0、3.0、5.0和10.0µm的粒度下，以2.83l/m的流速进行µg/m³差分读数。

        三种材料之间测量和比较产生的结果，很值得负责洁净室设计及操作的人员考虑。

        T-FIT Clean产品：如下图所示，在静态期的前二分钟，颗粒物数稳步下降。在切割和操作过程中，以及在最后两分钟静态期，颗粒物数持续逐渐减少，表明T-FIT Clean没有排放测量粒度（0.3至10µm）内的颗粒物。Occhnet的结论说，“在切割期间没有可检测到的颗粒物释放。”

        柔性开孔三聚氰胺材料：在对这种通常安装在洁净室中的典型三聚氰胺产品进行切割和操作时，背景颗粒物显著增加，表明这些材料甚至在进行切割前就向环境中添加了大量颗粒物（参见下图，其中颗粒物计数从200万开始）。Occhnet观察到，如果不压缩材料，就很难实现干净的切割，因为材料会从开孔结构中释放空气，这与颗粒物数量的增加相吻合。

        箔背石棉材料：颗粒物计数在静态期间是稳定的，但在开始切割后，颗粒物计数显著增加，尤其是对于较大的颗粒物（如下图）。根据Occhnet，虽然不压缩样品也可以进行干净的切割，“但材料显得易碎，计数增加表明与材料的切割有关。”

        应当注意的是，这种材料含有粘合纤维的胶水，在高温下应用时，性状会恶化，从而增加颗粒物排放随时间而增加的可能性。

        T-FIT Clean产品对颗粒物排放的最佳控制，在于其独特的三阶段泡沫制造工艺，使用纯氮气作为发泡剂，从而生产出具有极为一致的精细闭孔结构的泡棉材料。

        在第一阶段，将纯PVDF聚合物挤压成固体板，然后通过辐射产生化学键以连接聚合物链（交联）。与非交联材料相比，这会导致优异的热稳定性、高强度和韧性，并且通过辐射交联还能防止通常与热塑性材料相关的收缩。第二阶段应用极高的压力和温度将氮气溶解到板材中。在第三阶段，将氮饱和的板材进行第二次高温低压循环，逐渐释放压力，使材料自由膨胀成泡棉片。

        其结果是一种精细的完全闭孔结构，表现出全面的卓越性能，不仅体现在限制颗粒物排放方面，而且也体现在洁净室隔热效率的所有指标上。T-FIT Clean还具有极强的抗细菌和霉菌生长能力，其经过ASTM G21测试的零真菌生长性能，为产品污染风险提供了长期保护。与开孔材料相比，T-FIT更有效地限制了水分和气体的渗透，因为没有可让物质通过的连续网络。

        对于高温环境，T-FIT Clean提供了堪称典范的消防安全保证。根据ASTM E84对材料表面燃烧特性的规定，T-FIT Clean在3mm处的等级为0/0（火焰蔓延指数/发烟指数），是所有聚合物/弹性体隔热材料中火焰、烟雾和毒性最低的等级。

        从-80 ^oC到+160 ^oC的宽泛工作温度范围，加上材料的耐用性，确保了热性能长期保持不受影响，即使在冷却过程温度和高清洗温度（就地清洗、就地消毒）之间反复循环时也是如此。

        通过免费安装试用T-FIT Clean，T-FIT为客户提供了在真实洁净室条件下“测试最佳”的机会。如需申请试用，或了解有关比较测试的更多信息，请至T-FIT官网问询。

（T-FIT供稿）