2016.09.12更新

ＶＤＡ規格と繊維くず・金属片の挙動

クリーンルーム規格のページにドイツ自動車工業会（ＶＤＡ）の作成した「組立における技術的清浄度」１９．２を掲載しましたが、この規格の背景として以下のような文章が添えられています。 「自動車業界で見られる多くの流体回路（例えば、燃料システム、ブレーキ回路、潤滑剤および油圧システム、冷却及びエアコンシステム、エアーの取り入れ及び排出システム並びに更なる取り扱い）は機械的及び電気的装置と同様に、粒子を通じる汚染物質が機能的損傷の原因となる。」 上文にあるような日本国内の部品工場を診断に行ったことがあります。 その工場はエンジンの組み立て工場でアルミダイキャストを削りシリンダーを作ります。このシリンダーは溶剤で洗浄された後、覆いのある専用台車で運ばれ、組立工程に入ります。この組立工程で「アルミの切削くずによる不具合が多い」、とのことでした。組立工程はパネルで覆われクラス８（クラス１０万）のクリーンルーム管理がなされていました。入ってすぐに床が汚れていることに気づき指で触ってみるとアルミの粉が取れました。さらに専用台車に貼られた塩ビシートの内側にもアルミの粉が付着していました。要するにアルミの粉だらけだったわけです。既存のクリーンルーム技術では対処できない不具合。すぐにクリーンルームライトを持ち込んでの調査、そして全てのラインの清掃を指示しました。 アルミ削りくず 銅 ＳＵＳ 時期的にはちょうど「燃費競争」のスタート直前だったこともあり、エンジン廻りのクリーン化に各社乗り出した時期です。洗浄自体は間違っていない。しかし、一度きれいにした製品は環境中の落下塵で後は汚れるだけです。ところが、日本国内ではクラス８以外の具体的な指示はされていない・・・。 そう言えば、流体回路でのクリーン化が必要な理由についてはＴＶドラマ「下町ロケット」をご覧になられた方であれば分かると思います。あのドラマでも流体回路中の異物がトラブルの原因でした。佃製作所のクリーンルームセットにもドラフトチャンバー（洗浄装置）が置いてあります。しかも清浄度はクラス５、更に製品の仕上げは手磨き。まさに「日本技術によるクリーン化」みたいな話でした。そういうモノづくりはグローバル化には通じないみたいですね。

クリーン化技術の限界

ＶＤＡ１９．２には以下のような文章もあります。 「清浄エアー技術を使用して管理できる微粒子は自動車業界で処理される多くの構成部品が懸念される限り、現時点では機能的はリスクを表してはいない。高価なクリーンルームの設置の利点はそのようなケースでは疑わしい。最高品質のクリーンルーム環境においてさえ、清浄エアー技術は、例えば、組立施設が作業中または包装により放出される時、サイズで５μｍ以上の発生する緻密な粒子を管理することが出来ない。」 簡単に言えば、高価なクリーンルームでさえ、アルミ切削くずの前では無力、ということです。本当でしょうか？

水滴、繊維くず、金属片をクリーン化機器で除去可能か？

今回の実証実験は上記を確かめるためのものです。使用するのは給排気を備えたクリーンウォール付のクリーンベンチ。見えやすいように黒カーテンで囲ってあります。テーブルの上にはパーティクルカウンター、粗大粒子用パーティクルカウンター、ＲＡＣＣＡＲがありサンプル集取します。試料にはダイヤモンドヤスリで削ったアルミ粉、銅粉、コットンリンター（綿花の短い方の繊維）、ミストストリームによる霧の４種を使用します。撮影は暗室状態でレーザーシート光を使用しています。 ※ 微粒子パーティクルカウンター／型式：KC-52・・・0.01CF吸引×100 　 粗大粒子用パーティクルカウンター／型式：KC-20・・・1CF吸引x1 　 粗大粒子カウンター「ＲＡＣＣＡＲ」／型式：CS-RA001・・・5分間測定/5 ※ どれも1分分の塵埃量に揃えています。 セットされたクリーンウォール （無風状態）とミストストリームの霧 運転状態のクリーンウォールとミスト、 粗大粒子パーティクルカウンター　 ※風速は約０．３２ｍ／秒。 発塵装置　粉を入れたビーカー ＋スターラー＋圧縮空気 パーティクルの大きさ アルミの大きさ 銅の大きさ コットンリンタ―の大きさ 　 ほとんど真下に落ちますが風の影響でやや右に流されます。しかし、右端までは飛ばず、地点２がマックスの値を示しました。 アルミ粉を飛ばしている様子 《画像をクリックすると拡大します》 ３ヵ所収集された粒子数 ＲＡＣＣＡＲによる 地点�@の粒子分級図 地点�A 地点�B 　 粒子径が小さいのか、あまり動きは見えません。アルミと同じように右端よりも地点２がマックスです。 銅粉を飛ばしている様子 《画像をクリックすると拡大します》 ３ヵ所収集された粒子数 ＲＡＣＣＡＲによる 地点�@の粒子分級図 地点�A 地点�B 　 傾向としては地点３まで飛びますが、回収は不可です。直下の地点１でもカウントされ、挙動について難しさが伺えます。 コットンリンタ―を飛ばしている様子 《画像をクリックすると拡大します》 ３ヵ所収集された粒子数 ＲＡＣＣＡＲによる 地点�@の粒子分級図 地点�A 地点�B 　 ミストストリームの霧はこの中で唯一球状をしています。表面張力が高い液体だからです。しかも球は重力の影響を受けやすく形状による浮力を生じません。 従ってよく落ちます。また、ＲＡＣＣＡＲでの採取は蒸発してしまうので不可です。 ミスト作動中の様子 《画像をクリックすると拡大します》 ３ヵ所収集された粒子数

考察

結果、ＶＤＡ表の再現ができました。やはり、繊維くずや金属片は一般的なクリーン化機器で除去することは不可でした。しかし、クリーン化機器を使うことで直下においてはほとんどの場合、製品は保護されることが分かりました。この一時的にでも効果的であることが「クリーンルーム神話」に結び付いていると考えます。 実際には製造は連続した時間であり、その点が解決しにくい問題を生みます。今回の実証実験では大量の粉塵を撒きましたが実際ははるかに少ない発塵が継続的に起こるということ。さらに、作業員や環境に付着して運ばれることが多いこと、発塵・付着の有無についてはクリーンルームライトなどのツールを使用しなければその実態は分かりません。よって、いつどの時点でどんなメンテナンスをすればよいのか、という疑問が起こります。 また、繊維くずは確かに飛びやすいのですが、直下にも落下することも分かりました。最後に実験後の塩ビシートに付着した粒子を見てみましょう。冒頭のレポート通り、大量の粒子が付着していました。 ＶＤＡ表では左下が最大クリーンルームの影響大となります。実証実験でも同様に左下エリアが保護されました。また、金属片は近くに落下し繊維くずは遠くに飛ばされています。 塩ビに付着した粒子 一般社団法人中部産業連盟「組立における技術的清浄度パート２」より ＶＤＡ表と実証実験の比較 「クリーンルーム・クリーンブースの神話」はそれが一時的にでも高い効果があることです。導入当初は全く異物が除去されるので、エンジニアはまるで「神」のように称賛されますが長くは続きません。ほんの少し異物を撒いただけで工程には多くの異物が残ります。溜まります。そして増量していきます。ここをどうするのか？きちんと対策しておかなければ、効果は長続きしないということです。 私たちシーズシーは何でもクリーンルームOK、とは思っていません。施工せず、どのようなメンテナンスが可能か？どのような清掃が製品を守るのか？最低限の投資で長く効果的な方法を常に模索しています。以降の実証実験でさらに解説していきます。

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