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公共场所使用的过滤器

公共场所使用的过滤器

芯片厂使用的过滤器当今，半导体芯片厂对生产环境空气洁净程度最挑剔，对空气过滤器的要求也最苛刻。粘在芯片上的粉尘可能造成断路、短路而直接影响成品率。衡量芯片集成度的指标之一是“线宽”，即集成电路上导线的宽度。在线宽以微米计的年代，制造环境对粉尘粒径的限制是小于线宽的1／10，随着线宽不断变小，1／10之说又变成了1／4、1／2。20O2年，普通微机中P4处理器的线宽缩小到了0．13／ml，此时任何粉尘都可能损害电路，粒径与线宽的传统比较过时了。

芯片厂传统的通风形式是“大循环”，车间的整个天花板上布满无隔板高效过滤器，整个地面为回风栅板。现在芯片厂有些车间使用自带风机的高效过滤装置(FFU，FanFilterUnits)。大循环和FFU两种形式都能达到足够的洁净度，只是在运行管理和能耗上有所差异。能挤进芯片厂的高效过滤器和FFU都要经过逐台扫描测试。芯片厂认为，传统检验方法用的试验粉尘本身就是污染源，所以芯片厂不买钠焰法和DOP法的帐。空气中的海盐粒子是所有电子工业的大敌，但海盐粉尘的颗粒比较大，普通过滤器就能将其清除。有人说电子工业的理想地点应该远离海岸，可国内芯片厂就建在了经济发达的沿海地区，在过滤器上多花点钱就是了。芯片厂特别在意过滤器上可能的微量挥发元素。

近几年出现了聚四氟乙烯FIFE纤维高效过滤材料，这种材料没有挥发物，但它带静电，过滤后的空气要进行电中和以消除空气中的离子，少了个隐患，多了个麻烦。目前FIEF高效滤材的价格偏高，绝大部分高效过滤器仍使用传统的玻纤滤纸。高效过滤器上可能的挥发物主要源于制造过程使用的粘结剂、清洗剂、试验粉尘、辅助材料，为芯片厂供货的过滤器厂商要在避免微量挥发物上下些功夫。但当芯片的线宽小到O．5llrrI时，人们发现空气中的化学污染物成了影响成品率的主要危害，于是，后建的芯片厂空调系统中普遍配置了化学过滤器。芯片厂说的化学过滤器就是活性炭过滤器，它的原理和制造工艺并不复杂。

化学污染物的来源有：室外空气、工艺本身、人、装修材料。多数情况下，设计师和现场人员也说不清污染物的种类和浓度，因此，芯片厂用的化学过滤器应具有两个特点：广谱吸附性能、足够多的活性炭材料。所谓广谱吸附就是对什么都能多少吸附些，能有这种功能的就是最传统的、最便宜的、微孔尺寸大小不均的颗粒活性炭。如果能确定污染物种类，就可对吸附材料进行有针对性的化学处理，以增强对特定污染物的吸附能力。过滤器供应商有时还要提供相应的现场检测服务，以帮助用户确定化学过滤器的使用情况，这就要求供应商中有搞化学过滤的专家，并与权威实验室有密切的关系。遗憾的是国内过滤器厂商没有几家在那上面下功夫，所以国内芯片厂目前使用的化学过滤器多数是进口产品。

半导体工业并非“无烟工业”，它也有环境问题。那里经常采用最新的工艺和材料，有些化学物品在其安全性尚未得到评估前就已经大量使用了。为降低环境风险，有些芯片厂的排风系统也装有化学过滤器。2机场空调系统的过滤飞机场是宾客对城市的第一印象，机场空调系统表明主人的实力和空调设计师的水平。在发达国家大型机场的空调系统中，空气过滤器常见配置为：G4～预过滤器一活性炭过滤器一F7末端过滤器F7过滤器(AshraeDust-spot85％)是上档次的公共场所中最常见过滤器。经过丌过滤器后，空气含尘浓度可以达到旅游景区的水平。

国家标准中规定候机厅可吸入颗粒物的浓度上限为0．15mg／m3，这是从健康角度考虑的最低要求，机场室外空气也比这个浓度低。设计中，机场空调考虑的是档次，而不仅仅是健康。机场有汽油味，尽管多数客人不会抱怨，但主人依然要加以掩饰。因此，消除气味的活性炭过滤器成了发达国家机场空调中的标准配置。这里论的只是档次，没什么技术可言。活性炭过滤器检验机场投资者和运营者的实力。、在最近十年的国内机场项目中，航站楼的建筑和内部装潢上有不少大手笔。国人讲究“好钢用在刀刃上”，可人们看不见空调，所以经常因费用问题而从简了。在上海浦东机场空调系统的最初规划中，有活性炭过滤器，末端为F7过滤器。但工程设计时活性炭首先被砍掉了，在进一步的设计中，末端的F7降为。北京机场航站楼用的过滤器比浦东还要低一个档次。

目前国内机场过滤器配置最高的是海南三亚市凤凰机场，那是外国人设计的，主过滤器效率为F7，因机场小没那么多汽油味，所以未设置活性炭过滤器。20O2年，西安咸阳机场新航站楼选用了活性炭过滤器，这是我国第一个使用活性炭过滤器的航站楼，美中不足的是，那个项目中普通过滤器的效率规格仅为G4。我们已经有实力用整块好钢去锻打钢刀，而不仅仅去镶刀丸。在下一轮机场建设项目中，F7过滤器将是通风过滤器的主流，活性炭过滤器也会成为大型机场的常规配置。3洁净室过滤器配置过滤器是通用产品，不管什么等级的洁净室，所用的高效过滤器是一样的。一旦过滤器的品质有了保证，通风参数(换气次数或平均风速)就成了决定洁净工程质量的关键因素。表4—1是洁净室设计时应考虑的一些因素。表中的“气流形式”、“平均风速”、“换气次数”指标源于ISO标准，“末端过滤器效率”和“过滤器出厂检验方法”两栏是笔者自己加上的。4-1洁净度、通风参数与高效过滤器IS014644分级对应传统规格气流形式平均风速m／s换气次数末端过滤器效率过滤器出厂检验方法ISO1级≥99．9999％扫描ISO2级U0．30．5≥99．9999％扫描ISO3级lU0．30．5≥99．999％扫描ISO4级l0U0．30．5≥99．999％扫描ISO5级l0oU0．20．5≥99．9r7％总效率或扫描ISO6级l，000N．M70一l6O≥99．9r7％总效率或扫描ISO7级10，000N．M20—70≥99．9r7％总效率或扫描ISO8级l0o．000N．Ml020≥99．9r7％总效率或扫描注：u一单向流，N一非单向流，M．一单向与非单向混合流。表4—1中的“平均风速”只针对单向流洁净室，这种洁净室的平均风速必须压过粉尘的扩散速度。表中的“换气次数”是针对高3m左右的常规洁净室而言，这个参数通常仅对非单向流和混合流洁净室有意义。目前国外高档次洁净室用的高效过滤器全部经过扫描检验，由于历史原因，有些要求不高的洁净室仍使用经过传统的总效率方法测试的过滤器。

由于具体项目的要求不同以及设计理念的差异，设计师对换气次数和平均风速的选取也会不同。换气次数少，投资省，运行费用低，但在洁净度上有风险。近几年，国内设计洁净室的换气次数有提高的趋势。节能?可靠?仁者见仁，智者见智，商者见商。国内制药行业GMP规范中有个“30万级”。30万级的环境相当于风平浪静的近海海面、“环境质量优”的景区。要获得30万级，多数情况下没必要加装末端高效过滤器，在空调系统中选用好一些的过滤器(效率级别F8kilO)就可以了。“提高过滤器的过滤效率可以降低换气次数”，这是个十分可怕的念头。洁净室的主要尘源是人和设备，相比之下，经高效过滤器进入室内的粉尘量要少得多。

如果通风参数相同，选用99．9999％的过滤器与选用99．9r7％的过滤器，洁净室的洁净程度不会有多少差别。单向流洁净室也称“层流”或“均匀流”洁净室，这种洁净室的平均风速至关重要，因为粉尘的自由扩散速度是0．15—0．2m／s，如果风速压不住粉尘扩散速度，使用再好的过滤器也白搭。非单向流洁净室也称“乱流”洁净室，另有个形象的称呼叫稀释型(dilutiontype)洁净室。这种洁净室的平均风速远远低于粉尘扩散速度，送风仅起稀释作用，由于这类洁净室内操作人员相对地多、设备和生产过程发尘量也较大，所以过滤器效率的高低不再是洁净度的决定因素，因为最差高效过滤器的其效率也会是99．9r7％，它足以满足稀释室内粉尘浓度的要求。如果手头宽裕，愿意买更好的过滤器，那就另当别论了。

国内曾有种观点，l0万级洁净室可以选用“亚高效”过滤器(对t>0．5ttm粒子的过滤效率≥95％)，其理由是亚高效过滤器便宜、阻力小。就过滤器的价格而言，目前市场上同样尺寸规格的亚高效过滤器并不比高效过滤器便宜多少。选用亚高效过滤器时，洁净室的换气次数要明显增大，为此，空调系统要加大、送风口的数量(以及过滤器数量)要增多，由此造成投资的增加远远大于高效与亚高效过滤器间的差价。就阻力而言，洁净室末端过滤器初阻力的大小并不那么重要，因为不管什么样的过滤器，终阻力大都定在500—600Pa。设计者要考虑过滤器接近终阻力时通风系统仍能正常工作，初阻力的那点差别实在是无关紧要。在生产过程中，高效过滤器要进行逐台性能测试，而亚高效过滤器只进行少量抽测。两者的外观可能一样，但品质却有明显差别。在洁净室使用亚高效过滤器，这种作法只会让你花冤枉钱。4汽车涂装空气过滤若5ttm的粉尘混入漆层，人的肉眼就可以看到由粉尘造成的瑕点。

为了保证轿车油漆质量，汽车制造厂的涂装车间(油漆车间)使用大量空气过滤器。喷漆线一般是个很长的隧道，车身在隧道中历经各种工序。整个隧道的顶部覆盖有一层厚实的无纺布，新风穿过无纺布均匀地进入隧道。这层无纺布的作用是阻尼均流，它有些过滤作用，又是滤材厂家生产的，所以汽车厂的备件部门习惯地把它归到空气过滤器。如果用评价过滤器效率的方法去试验，这层阻尼材料的效率规格大致相当于。其实，过滤效率高低在此并不重要，重要的是材料本身要均匀，出风面不能掉毛。你可以对着光亮抖一下材料，滋毛或掉毛的那些材料不能用。这种无纺布的运输、储存、切割和安装时应格外注意，别让灰尘污染材料。喷漆线的主过滤器设在阻尼层的上方，或设在空气处理机组内。主过滤器的效率规格为F5一F7，主过滤器一般为普通的袋式过滤器，决定喷漆隧道空气水平的是这一级过滤器，而不是最靠近隧道的那层阻尼材料。主过滤器之前还要有预过滤器。近些年新建涂装车间多选用进口生产线或仿造进口的生产线，所以袋式过滤器大都是592×592mm(名义尺寸24”×24”)的通用规格。在涂装车间的烘烤生产线上，送风温度在200％左右，由于空气处理器中的加热装置可能发尘，所以过滤器更放在加热装置之后，这要求过滤器能够长期承受200250℃的高温。此处过滤器的效率规格一般为F7一，过滤器全部都是有隔板结构，褶距约8mm的玻纤滤纸由瓦楞状的铝箔隔开。

由于要耐高温，滤纸与过滤器金属外框间的粘合与密封问题是关键，密封结构要可靠，密封材料的成本又不能太高。过滤器上的密封垫多为有弹性、厚度5mm左右的玻璃纤维毡垫。烘烤生产线有隔板过滤器的外形尺寸为610×610×292mm。烘烤生产线的预过滤器设在送风机组的人口端，所以没有耐温要求。预过滤器多选用效率较低的普通袋式过滤器，为了方便管理，烘烤线的预过滤器与喷漆线的预过滤器经常为同一规格型号。硅酮是一种很好的材料，可以用来做润滑剂、粘接剂、密封材料，甚至曾用做隆胸填料，汽车上到处用到硅酮。但汽车厂的涂装车间却特别忌讳硅酮，因为金属表面沾上硅酮，漆层就会起泡。涂装车间明文禁用任何硅酮，过滤器供应商应该仔细检查制造过程中所用的各种材料，尤其是粘合剂，确保其中不含硅酮。5核电站用的过滤器核工业消耗大量过滤器，从历史上讲，没有核工业就没有诸如dge、Camfil、Sofihra、Vokes那些曾经或依然风风火火的过滤器公司。为了防止放射性粉尘的溢散，核电站的排风系统需要大量高效过滤器。

美国标准规定这种高效过滤器的效率为：对0．3mn的DOP粒子过滤效率99．97％。多数国家照·58·搬美国标准，有些国家规定了自己的试验方法，但过滤器性能与用美国方法测出的性能相当。大多数核电站用的高效过滤器是传统形式的有隔板过滤器，其中，过滤材料为玻纤滤纸，隔板采用0．038mm的铝箔，外框是碳钢或不锈钢材料，滤纸与外框间的粘接剂为硅酮、PVC或其它耐温材料，过滤器的迎风面与背风面有金属防护网。核级过滤器的许多性能在平时属于“多余性能”，那是为意外事故时的可靠性准备的。法国是无隔板过滤器的鼻祖，法国人成功地在核电站中用无隔板过滤器替代了传统有隔板过滤器，韩国和中国进口了法国核电站，并各自实现了过滤器生产的本土化，除了这三个国家，多数国家不敢在关键部位使用无隔板高效过滤器。中国早期核反应堆用的高效过滤器与美国的大同小异，后来，中国引进了法国、加拿大、俄罗斯的核电站。中国的核级过滤器数量不多，样式不少。

甲基碘和碘是放射性元素铀的裂变产物，为了清除空气中的甲基碘和碘蒸汽，核电站使用大量活性炭过滤器。这类用途的活性炭材料要经过特殊的化学浸渍处理，以提高对甲基碘和碘的吸附能力。习惯上，核工业用的活性炭材料称“核级炭”，活性炭过滤器称为“碘吸附器”。与普通活性炭过滤器相比，核电站用的过滤器炭层厚、吸附效率高、耐温和抗震要求高。由于吸附是个放热过程，温度过高可能引燃活性炭，所以对碘吸附器有严格的耐温要求。核燃料处理厂中甲基碘和碘的浓度很高，这时就不能再使用活性炭，而是采用其它不燃的多孔吸附材料来制造碘吸附器。按消耗量计算，核电站中用量最大的是一般通风用的过滤器，反应堆要用，辅助厂房要用，办公与服务区也要用。核电站用的通风过滤器的形式多种多样，它本不该有那么多的讲究，但过滤器的具体规格在建设初期就确定了，过滤器公司必须按原规格供货。除非意外，业主和供应商都不敢轻易改变原材料、制造工艺、试验方法和供货渠道。

核工业用的过滤器，其原理和结构与其它行业用的过滤器没多大差别。核工业过滤器不求高新、不搞市场经济、不侃价。安全第一，可靠第一。与其它行业相比，核工业用的过滤器要经受更多的检测项目，要经过更多的认证。那些检验和认证经常是些政府把持的、与核工业有关的专门机构来做。此外，过滤器供应商必须具有可靠的资质和信誉，得到或多或少的政府支持，还要有相当的业绩和相应的技术实力。由于客户稳定、价格诱人，核电站让许多过滤器公司垂涎，但真能挤进去的厂商寥寥无几。PkukSsj

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