Дым в производстве электроники

Па́йка — технологическая операция, применяемая для получения неразъёмного соединения деталей из различных материалов путём введения между этими деталями расплавленного металла (припоя). Данная операция производится паяльником.
Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Определение из Википедии получилось неточным. Технологи знают, что пайка – понятие широкое. Оно касается не только ручного паяльника. Пайка делается паяльниками, термофенами, линиями волновой пайки, установками селективной пайки и конвекционными печами. Когда мастер автосервиса ремонтирует разбитый бампер, он пользуется пластиковым припоем, а не металлами.

В производстве электроники используют не только пайку. Перед пайкой изготавливают платы, наносят флюс, паяльную пасту. А после пайки так же моют, покрывают лаком, заливают компаундом. Все это – технологические операции. И каждая операция в производстве электроники выбрасывает в воздух вредные вещества.

Вытяжки для лазера, 3D принтера или для кератирования волос в России мало распространены. В этом отношении паяльникам повезло. Когда технолог организует рабочее место монтажника, он всегда предусматривает вытяжку или дымоуловитель для паяльника. Это требование норм СанПин (Санитарно-эпидемиологические требования к организациям). Чем дымоуловитель поможет вам? Почему нужно ставить вытяжку? Зачем фильтровать воздух вместо того, чтобы выкинуть его в форточку? Читайте далее.

Канифольные флюсы – это составы с содержанием абиетиновой кислоты. Это вещество вызывает астматическую реакцию даже у здорового человека. Длительное воздействие канифоли приводит к хронической астме. То же самое касается и других кислотных флюсов. В том числе и флюсов на основе относительно безопасной адипиновой кислоты.

При нагреве глицерин гидразиновый флюс выделяет гидрозин, акролеин, альдоль. Все это вещества высокого класса опасности. Современные флюсы иногда имеют приятный запах. Но состав таких флюсов так же опасен. Если флюс реагирует с устойчивыми оксидами, что говорить о его влиянии на живые ткани кожи и слизистых человека. В таблице ниже перечислены популярные флюсы и их составы:

Современные флюсы – это комбинации канифолей или кислот с гелеобразными или жидкими основами. Если в качестве основы используются спирты или растворители, то они испаряются уже при нанесении флюса. Часто для производства флюса используются фенолы. При нагреве компоненты некоторых флюсов превращаются в формальдегид.

Установите вытяжку. Вы не будете беспокоиться о токсичности флюса.

Что попадает в воздух от полимеров?

Компоненты, разъемы и изоляция проводов, корпусы электронных устройств изготавливаются из пластиков. Пластики при нагреве выделяют совершенно разные химические соединения. Полимер может выбросить вредные вещества даже при небольшом нагреве. Если перегреть пластмассу, она сгорает. В таблице ниже приведены продукты разложения некоторых пластиков.

Платы, изготовленные из стеклотекстолита, тоже несут в себе опасность. Нагрев до допустимой нормы не вызывает повреждения текстолита. Но из него может выделяться формальдегид или другие компоненты, используемые в производстве материала. На участке разделения или резки плат разлетаются частички стекловолокна микронных размеров. Они так же опасны для здоровья человека, вызывают силикоз.

Если вы используете 3D принтер или просто плавите пластик, то помимо вредных газов в воздух попадают наночастички полимера. Наночастицы плохо изучены. Но считается, что они вызывают дегенеративные заболевания мозга.

Везде, где плавится пластмасса или режутся композитные материалы, нужна вытяжка. Это касается и инструментов для термической зачистки проводов.

Чем опасны металлы

Припои ПОС-60 содержат свинец. Свинец – это отравляющее вещество. При пайке частички припоя со свинцом перемешивается с флюсом и превращаются в дым. Работающая вытяжка отводит этот дым от монтажника, но дым оседает на воздуховодах. Их необходимо регулярно очищать от налета флюса. Нет безопасной ПДК для свинца, даже небольшое содержание свинца в воздухе влияет на здоровье человека. Опасность свинца по мнению ВОЗ.

Припои с бериллием или пайка деталей с бериллием – очень опасны. Это вещество токсично после любой термической обработки или резки. Санитарные нормы требуют заключить все техпроцессы с бериллием в закрытые коробы с вентиляцией. Вентиляция должна быть оборудована фильтрацией, выброс загрязненного воздуха на улицу не допускается.

Машины волновой и селективной пайки умножают опасность выделения токсичных металлов и флюсов. Еще на этапе проектирования для таких агрегатов предусматривают вытяжку. 

Сначала придется подумать, как организовать поимку дыма в дымоприемник. Дымоприемником компания BOFA называет конструкцию, в которую будет уходить загрязненный воздух. В отечественной литературе дымоприемник может называться воздухоприемником.

Трубка на паяльник

Маленький дымоприемник в виде металлической трубке рядом с жалом паяльника не требует вытяжки с высоким расходом воздуха. Но есть минусы: трубка менее удобна для монтажника, за ней нужно тщательнее ухаживать, настроить трубку труднее, чем обычный дымоприемник 50мм в диаметре.

Простой дымоприемник

Воздуховод с косым срезом размещают вплотную к источнику дыма. Тогда он работает эффективно. Чем ближе установлен дымоприемник, тем больше загрязнений он поймает. Если не хватает одного дымоприемника можно поставить несколько. В нормальных условиях косой срез диаметром 50мм улавливает дым на расстоянии до 10см, если производительность вытяжки 90 м³/час. Если вы увеличите расстояние от среза до источника дыма в 2 раза, то потребуется вчетверо большая производительность вытяжки. Вдвое большая вытяжка понадобится и для большого диаметра 75мм.

Воронка

Воронка не подходит для паяльника. Но она дополнит систему в тех местах, где есть вредные испарения. Воздух в воронке движется медленнее, чем в косом срезе.

Вытяжка не поймает грязный воздух в воронку, если в помещении сквозняк. Под воронкой возможна работа с растворителями и химикатами, если движение воздуха в рабочей зоне будет выше 0.6м/с. 

Вытяжная кабина

Если оборудовать полузакрытый шкафчик вытяжкой, то получится вытяжной шкаф или вытяжная кабина. В таком устройстве удобно работать с химикатами и растворителями. Воздух в окошке для рук непрерывно засасывается внутрь и уходит в вытяжку вместе с дымом и вредными испарениями.

Дым в общем случае состоит из микронной пыли, наночастичек и вредных газов. В дымоуловителе используется 3 типа фильтров: предварительный фильтр для пыли больше 1 мкм, HEPA для микронных частиц и газовый угольный фильтр.

Воздух попадает сначала на предварительный фильтр. Он улавливает крупную пыль. Сделали это для того, чтобы не засорять крупной пылью микронный HEPA фильтр. Так он дольше прослужит.

Для дыма проще сделать универсальный фильтр. Такие фильтры задерживают все вредное. Так вы не будете беспокоиться о чистоте воздуха.

HEPA фильтр задерживает внутри себя остальную пыль и аэрозоли. Остатки крупной, микронная или наноскопичекая пыль оседает именно в нем. Эффективность HEPA фильтра дымоуловителя 99.997% для частиц более 200 нанометров в диаметре. Это подходит под стандарт H14. 

HEPA фильтр работает так, что очищать его и использовать повторно бесполезно. Если подуть на фильтр сжатым воздухом, то крупная пыль разорвет волокна фильтра, и он станет менее эффективным. Мелкая пыль в последствии вырвется наружу. А смола и вовсе останется прилипшей на волокнах. Фильтр станет больше вредным, чем полезным.

Газовый фильтр работает по другому принципу. Активированный уголь в нем плотно уложен так, чтобы не оставалось пустот между гранулами угля. Так воздух не будет пролетать мимо гранул угля и не останется неочищенным. Уголь – это адсорбент. Такой материал задерживает вредные для человека газы. Уголь пористый, эффективная площадь активированного угля фильтров 1250м²/г.

Когда уголь разогревается до 60°С, он начинает выпускать поглощенные газы обратно. Так же уголь поглощает невредные газы и влагу из атмосферы и засоряется. Не стоит гонять дымоуловитель вхолостую. В некоторых моделях дымоуловителей  устанавливаются системы Старт-Стоп и контроль температуры.

Если не фильтровать

Самый дешевый способ убрать дым – канальный вентилятор и воздуховоды. Выброс загрязненного воздуха запрещен нормами СанПин. Но есть и практические недостатки.

• Смола и пыль осядет на длинных воздуховодах и на вентиляторе
• Если дыма много, то даже на улице он может не рассеяться. Грязный воздух вернется обратно через открытое окно к вам или к соседям.
• Когда вы выкидываете воздух наружу, на его место нужно вернуть новый воздух. Его нужно нагреть зимой или охладить летом.

Чем полезен дымоуловитель с фильтрами

Когда некоторые наши заказчики начинают работать с паяльной станцией в первый раз, они не задумываются об отводе дыма. Потом появляется неприятный запах и неприятные ощущения во время работы, вплоть до проблем со здоровьем. И на первый взгляд купить дымоуловитель дороже, чем не покупать. Поставив рядом с рабочим местом дымоуловитель, вы получите:

• Воздух будет чистым, не будет запахов и пыли.
• Никто не заболеет из-за грязного воздуха на рабочем месте
• Соседи прекратят ругаться, угрожать и жаловаться
• Дымоуловитель можно переставить в другое место. Вытяжку переставить сложно или невозможно.
• Дымоуловитель не сильно шумит
• Дымоуловитель не меняет климат в помещении
• Воздуховод короткий. Его легче почистить, если засорится.

Большие и маленькие дымоуловители

Для ручной пайки, обжига изоляции и для мелких работ с химикатами подойдут маленькие дымоуловители. Готовые комплекты вы сможете увидеть у нас на сайте. Выпускаются дымоприемники с разнообразными формами. Для паяльника подойдет «косой срез» или небольшая воронка, а для химии специальный прозрачный короб.

Чтобы защитить работника от вредных испарений зачастую применяют вытяжные шкафы. Для таких случаев сделаны компактные настольные модели автономные вытяжные шкафы со встроенной вытяжкой.

Для машин селективной и волновой пайки подойдут большие модели. Эти агрегаты отличаются высокой производительностью и большими фильтрами. Большие дымоуловители могут оснащаться системой Старт-Стоп и удаленным оповещением о засорившихся фильтрах. Они легко встраиваются в автоматизированную систему управления предприятием.

Большие дымоуловители могут заменить часть центральной вентиляции. Такое решение позволит не выбрасывать загрязненный воздух наружу помещения. Несколько рабочих мест можно объединить жесткими воздуховодами, которые сходятся к дымоуловителю. Чистый воздух вернется обратно в цех. 

Загрязняющие воздух вещества выделаются в виде твердых частичек разных форм и размеров. И есть опасные формы. Влияние на здоровье варьируется от головных болей, раздражения глаз и проблем с кожей до повреждения дыхательных путей, профессиональной астмы, повреждения центральной нервной системы и рака.

По данным Всемирной Организации Здравоохранения

235 млн.
человек во всем мире страдают от астмы. 15% случаев связаны с воздействием производственных факторов.

65 млн.
имеют диагноз Хроническая Обструктивная Болезнь легких (ХОБЛ). 15% — 20% случаев связаны с производственными факторами

39 тыс.
Смертей в результате воздействия вредной производственной пыли и испарений было зарегистрировано в Европе на 2000 г.

15% у мужчин 5% у женщин
случаев рака обусловлены вредными производственными факторами.

По мнению ВОЗ в странах с низким и средним уровнем доходов нет точной статистики о заболеваниях на предприятиях.

Важен состав дыма

Пыль
Частицы размером больше 50мкм не вдыхаются. А частички меньше 0.5мкм вдыхаются и выдыхаются обратно, не причиняя вреда. Проблемы создает пыль размерам от 5 до 10мкм, она оседает в носу и дыхательных путях. И организм избавится от нее с кашлем и насморком. Частицы 0.5 - 5микрон остаются в легких и накапливаются там.

Наночастицы
Это не просто модное слово. К ним относятся образования размером 1-100 нм. Считается, что такие частицы попадают через легкие и кровоток в мозг и мембраны мозга. Нет механизмов выброса этих частиц оттуда. Наличие таких частиц в мозге связано с дегенеративными заболеваниями мозга.

Волокна
Пыль в виде волокон особенно опасна. Она остается в бронхах и легких дольше обычной пыли и причиняет больше вреда. Пыль от асбеста или опила акрила вытянутая. Поэтому асбест запрещен, а мастера маникюра работают в защитной маске.

Газы
Их не видно, и некоторые не пахнут. Они воздействуют на человека совершенно по-разному. Вдыхание паров может вызвать приступ аллергии или головной боли. Но длительное воздействие некоторых приводит к серьезным заболеваниям. Формальдегид и полициклические углеводороды.

Запыленность и загрязнения воздуха химическими веществами – это главная причина респираторных заболеваний на производстве. Шестерка самых распространенных заболеваний: асбестоз, силикоз, ХОБЛ, астма, эмфизема и рак легких.

Пыль проявит свой негативный эффект на организм спустя время. Но концентрированные химические испарения действуют быстро. Если вы хотя бы раз паяли кислотным флюсом, вы наверняка случайно вдыхали этот едкий дым. Пары кислоты мгновенно перекрывают дыхание. Так ваш организм реагирует на опасность. Постоянное вдыхание небольших доз химии не так остро проявляется. Человек привыкает к этому. Химия действует и накопительно, как пыль.

Испарения любого флюса содержат активные химикаты. От части из них дыхательные пути избавляются самостоятельно. Некоторые остаются в легких, часть попадает в кровь. Самое распространенное и опасное среди них – это формальдегид.

• Санитарные правила организации процессов пайки мелких изделий сплавами, содержащими свинец.СП 952-72
• Об утверждении Межотраслевых правил по охране труда при проведении работ по пайке и лужению изделий
• ВОЗ Хронические респираторные заболевания
• ГН 2.2.5.3532-18 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны»
• Профессиональные заболевания легких
• Роспотребнадзор об охране производственной среды