B,72涂装车间“洁净度新标准 — ISO14644-9”
涂装车间“洁净度新标准—ISO14644-9”
黄吉辉胡茂从
（吉隆集团研发中心，武汉430058）
【摘要】ISO组织根据当今国际洁净技术发展要求正在研究制订洁净室及相关受控环境新标准：表面粒子洁净度分级—ISO14644-9。作为中国专家组成员，笔者(黄吉辉)参与了该标准发起、起草、讨论、修改及定稿工作。本文结合涂装车间洁净度要求对该标准进行概要介绍并联系企业实践做一些说明。
前言
为了提高车身涂装的一次下线合格率，各汽车生产厂商自涂装车间开始规划时就力求通过各种手段防控影响涂装质量的重要隐患——颗粒物(particle)。但目前无论是控制手段还是检测方法均着眼于通过监测和控制空气质量，来间接说明和反映表面的洁净度水平。鉴于此，ISO(国际标准化组织)在征求包括中国在内的各成员国意见的基础上于2007年3月开始着手ISO14644-9 Classification of surface particle cleanliness (表面粒子洁净度分级) 标准的制定工作，草案已于2008年12月31日通过各国代表审议投票通过，并将于2009年5月9日在伦敦BSI(英国标准协会)的ISO/TC209WG 9 N106会议上正式通过和实施。为了国内同行特别是汽车涂装业内人士能及时并准确理解该ISO新标准，在此借本次涂装年会之机将ISO14644-9的主导思想和草案内容做简要介绍，并结合企业的实际工作做一说明。
涂装车间洁净度与ISO/TC209
大型轿车厂通常都组织和欢迎来宾参观其工厂，但涂装车间“禁止参观”。不仅如此本公司员工也是“非公莫入”。而且即使本车间工作人员，也需要经过多重程序方可入内。进入车间的空气需要经过多次过滤，全车间密闭，并保持正压。货物进出通过双重门缓冲；人员进出需经过风淋通道，进人高度清洁区还要再经过一次风淋等等。所有这一切都是为了保持车间内的洁净度，防止颗粒物(particle)进入车间而影响油漆质量。一般大气中含有微粒的数量约为1000~4000万个/m3。一个年产15万辆轿车的涂装车间约有5万m2的建筑面积，大致有30万m3的体积，有害微粒总数可以达到30~120亿个。如此大量的颗粒物数量没有各种控制手段的实施，涂装车间的生产质量根本无法保障。例如德国大众对涂装车间的洁净度要求是做到和医院手术室一样。因此涂装车间的清洁及其维护工作是一项十分重要的技术任务。但清洁工作的评判标准却一直没有定论。例如：
表1 国内工艺空调颗粒控制质量基准
涂装种类粒径(μm)颗粒数(个/cm3)颗粒量(mg/m3)
装饰性涂装＜5＜300＜4.5
高级装饰性涂装＜3＜100＜1.5
作者简介：黄吉辉，全国洁净室及相关受控环境标准化技术委员会(SAC/TC319)委员，吉隆集团董事长
表2 法国某汽车公司涂装车间颗粒浓度要求
车间位置喷漆室调漆间擦净间颗粒要求(万个/m3) ＜158.6＜141＜881
表3 美国联邦标准FS-209E空气中悬浮粒子洁净度等级(100,000级)
颗粒粒径(μm) ≥5≥0.5
颗粒要求(个/m3) ≤24,700≤3,530,000但是无论哪种标准均侧重于空气质量的评判。众所周知，空气质量的优劣只能从侧面反映车间的洁净度水平，众多汽车制造商商更关心的是汽车涂装生产过程中的表面洁净度状态，这才是与其车身一次下线合格率紧密相关的问题所在。
为规范包括涂装车间在内的各类洁净室的空气洁净度分级、生物污染、测试方法、设计施工、运行、术语以及分子污染等相关课题，ISO于1993年5月成立TC209来引导并制定Cleanrooms and associated controlled environments(洁净室及相关受控环境)内的相关技术标准。并陆续颁布了ISO14644-1~8来规范洁净技术业内的工作，其中ISO14644-5 Cleanrooms and associated controlled environments —Part 5:Operations详细说明并规定了包括汽车涂装车间在内的各类洁净室从人员到设备、方法到手段等的系统维护标准，目前以深圳市吉隆洁净技术有限公司为主要编制单位的等同ISO14644-5中国国家标准(洁净室及相关受控环境标准第5部分运行)也已进入送审阶段并即将颁布实施，该标准的实施必将规范和统一目前国内包括涂装车间在内的各类洁净室维护的运行标准，也必将对各汽车厂的生产质量起到重要的促进作用。但ISO14644-1~8系列标准中对于表面洁净度监测的的描述依然停留在各国标准的直接引用上[1]，尚未规范统一。基于此，ISO于2007年3月在原ISO/TC209八个工作组基础上增加第9工作组(即ISO/TC209WG 9)专门从事表面洁净度分级的标准起草工作。下面就其主要内容做简要介绍。
ISO14644-9主要内容[2]
ISO14644-9全称为Cleanrooms and associated controlled environments—Part 9:Classification of surface particle cleanliness，中文暂定为“洁净室及相关受控环境标准第9部分表面粒子洁净度分级”，全文含正文和四个附件共35页，从规定范围、参考标准、使用术语、术语简称、分级系统和测试方法等六个方面概括阐述了表面粒子洁净度分级的相关问题，并在附件中从具体粒径范围描述符、影响表面粒子洁净度等级的参数、表面特性和表面粒子洁净度的测量方法等四个方面做了详细解释。分别如下：
分级涉及洁净室及相关受控环境内的所有固体表面，包括有墙、天花板、地面、工具、设备、装置等等。其表面粒子洁净度等级所涉及的粒径为0.05 μm~500 μm。为了量化分级，该标准中详细规定了表面洁净度的等级公式：
C SPC ；
D =D
K N
10
式中：C SPC ；D ：大于等于指定粒径的粒子在每平方米表面的最大允许浓度，C 为整数位
N ：等级数目，即数字1至8。与所测粒径D （微米）相应。 D ：以微米表示的指定粒径。K ：常数：1微米。
同时由于表面洁净度等级分类的特殊性，不仅需要考虑粒子的个数，还需要考虑测量表面类型、选取的测量面面积大小以及使用的测量方法，只有在这几者都具备的情况下才能完整准确地表达某表面的洁净度。测量条件选定后再对照上述公式和本标准中规定的表面粒子洁净度分级的详细数据(表4)，便可以确定真实的表面洁净度等级。
表4 洁净室表面粒子洁净度相应等级粒子限值 (个/m 2)
例如：SPC Class 2 (0,1 μm)；wafer or glass substrate, surface area: 310 cm2; surface particle counter ，表示的是使用粒子计数器检测方法测量310 cm 2面积晶片或玻璃衬底表面以0.1μm 颗粒为基准计的表面粒子洁净度是2级。
这与先前ISO14644-1中洁净室空气悬浮粒子洁净度分级(表5)存在着本质区别：ISO14644-1方法只能解决和笼统描述某体积范围内空气中颗粒数，例如：ISO Class 4; operational state; considered sizes: 0.2 μm (2 370 particles/m 3), 1 μm (83 particles/m 3)仅能说明动态下被测空间洁净度是分别以0.2μm 或1μm 计达到4级标准；而对于包括涂装车间在内的各类洁净室用户来说更为关心也更加重要的具体表面上的颗粒情况则没有反映。
表5 洁净室空气悬浮粒子洁净度等级
同时，标准对于影响表面粒子洁净度等级的因素也做了详细的说明，包括表面粒子的形状、粒子起源、粒子分析的统计方法和粒子的物理特性与化学特性等内容，在此限于篇幅不做展开说明，下面主要介绍该标准规定的表面粒子洁净度的测量方法以及吉隆先期在相关工作上的实践。
吉隆适用于ISO14644-9测试方法的实践
ISO14644-9附件D对适用于该标准下的测试方法做了详细说明和规定，主要有两大类：直接测量法(表6)和间接测量法(表7)。
表6 表面粒子直接测量法
++：很合适+：较合适-：不合适
表7 表面粒子间接测量法
++：很合适+：较合适-：不合适
吉隆结合涂装车间的实际情况对实践该标准做了一些有益的尝试[3-5]。有关直接测量方
法，吉隆根据涂装车间实际情况采用了试板检测法(目测+光学显微镜)、漆膜缺陷分析系统(目测+光学显微镜+侧光测量+扫描摄像机)等手段来有效控制车身表面洁净度，大幅提高了服务客户的污染控制水平及产品一次下线合格率。同时吉隆还进行了系列间接测量法的试验与实践。并推行了表面扫描探测 — 粒子计数器联用仪法(图1)，可有效达到ISO14644-9的应用实践之要求，相关工作正在深入开展。
结束语
ISO14644-9(表面粒子洁净度分级)是和包括涂装车间在内的各类洁净室洁净度监测与维护密切相关的新标准。该标准现尚未正式颁布，但在研究和实践方面我国与世界各国几乎处于同一起跑线上。我们应抓住这个有利时机，积极并迅速地理解和掌握该标准的具体内容，为提高我国包括涂装车间在内的各类洁净室及相关受控环境的维护与运行水平做出不懈努力，为产品、为人的安全、为清洁生产创造一个良好环境。 参考文献 [1]
International Organization for Standardization, Cleanrooms and associated controlled environments —Part 1~8 [2]
International Organization for Standardization, Cleanrooms and associated controlled environments —Part 9:Classification of surface particle cleanliness(DRAFT EDITION) [3]
黄吉辉，“在线维护”技术在汽车(涂装)生产中的应用，2005年中国汽车工程学会涂装专业委员会技术交流会(沈阳)论文集，153~155 [4]
杨燕，董博，涂装环境洁净度控制，2005年中国汽车工程学会涂装专业委员会技术交流会(沈阳)论文集，156~158 [5]
艾超平，涂装车身纤维缺陷的新分析方法与控制，2008年中国汽车工程学会年会论文集，
913-917
图1 符合ISO14644-9的SSP-PC (Surface Scan Probe-Particle Counter)联用仪