ISO 29463

weltweiter Standard für HEPA & ULPA Filter

HEPA (high-efficiency particulate arresting) und ULPA Filter (high-efficiency particulate air) sind seit Mitte des vorigen Jahrhunderts in Gebrauch. Die ersten HEPA Filter wurden ende der 1940’ger entwickelt. Zur gleichen Zeit wurden Testmethoden entwickelt zur Prüfung entwickelt. Die ursprüngliche Testmethode (US MIL-Std 282) findet heute noch immer weltweit Anwendung bei vielen genehmigungspflichtigen Bereichen und Anwendungen. Etliche nationale Standards haben sich seit den 1970’gern entwickelt um mit dem Fortschritt der Technik und den Anforderungen der Industrie mithalten zu können. Die verschiedenen Standards weisen unterschiedliche Klassifizierungsarten bzw. Leistungsklassen auf. Zudem sind die Messmethoden der einzelnen Standards in der Regel unterschiedlich. Durch die Unterschiedlichkeit der Prüfmethoden ergeben sich bei der Dokumentation durchgeführter Einzelprüfung von HEPA und ULPA Filtern Schwierigkeiten, die Ergebnisse vergleichen zu können.
Hier soll ein neuer, weltweit geltender Standard Abhilfe schaffen, welcher als ISO TC 142: Cleaning Equipment for Air and Other Gases (2011) zu entwickeln begonnen wurde. Der Standard fußt auf dem anerkannten Standard EN1822. Der neue ISO Standard soll weltweit bestehende und etablierte Regelwerke ergänzen. Daher besteht nicht die Erwartung, dass die bestehenden Standards und Messmethoden völlig obsolet werden. Es ist vielmehr das Ziel, durch die Ergänzungen eine Vergleichbarkeit der Klassifizierungen der unterschiedlichen Normen zu erreichen um Herstellern und Anwendern die Arbeit mit den Normen und Klassifizierungen zu erleichtern.

Einführung

Die Filtertheorien über Abscheidemechanismen hocheffizienter Filter wurden bereits um 1900 formuliert. Erste HEPA Filter wurden jedoch erst in den 1940er Jahren zunächst für Gasmasken sowie im Zuge des Manhatten Projektes entwickelt. Diese Filter sollten dem Schutz gegen die Ausbreitung radioaktiver Partikel bei nuklearen Prozessen dienen. Den Quellen zu folge wurden die Effektivität  Filter gegenüber einer Partikelgröße von ca. 0,3 µm getestet, da diese Radionukleide prozessbedingt mit der höchsten Wahrscheinlichkeit auftraten. Seit dem werden HEPA und ULPA Filter weltweit für verschiedenste Anwendungsgebiete eingesetzt. Eine besondere Eigenschaft ist die Notwendigkeit der zerstörungsfreien Einzelprüfung. Diese Filter individuell auf Leckfreiheit sowie Effizienz geprüft. Bei überwachungspflichtigen Bereichen wie z.B. Nuklearindustrie oder pharmazeutischen Produktionsbereichen muss die Integrietät und Leckfreiheit  der Filter mittels In-Situ-Tests vor Ort nachgewiesen werden.

Die ursprünglichen Testmethoden der Filter wurden zur gleichen Zeit wie HEPA Filter entwickelt und sind in den USA noch heute Grundlage für viele überwachungspflichtige Industrien und Anwendungen.
Über die Jahre wurden verschiedene Standards entwickelt und etabliert, um den stetig steigenden Anforderungen von Industrie und Forschung gerecht werden zu können. Die ursprünglichen Testmethoden basieren auf polydispersen Aerosolen mit bekanntem Korngrößenspektrum welche als Messgröße für photometrische Maßsysteme dienten.

Mit der Verfügbarkeit von diskreten optischen Partikelzählern in den 1970er Jahren wurden neue Standards entwickelt, welche  die Filterleistung anhand von spezifischen Partikelgrößen und Effektivität der Filtern klassifizieren.

Bei den verbliebenen nationalen Normen welche sich bis heute durchgesetzt haben gibt es i.d.R. keine Kompatibilität der Filterklassen, Filterklassifizierungen und Messmethoden. Während z.B. einige Standards die Filtereffektivität bei MPPS (Most Penetrating Particle Size) angeben vertrauen andere Normen auf die Korngröße 0,12 µm (z.B. Uranin Test). Der Mangel an Vergleichbarkeit unter den verschiedenen konkurrierenden Normen erzeugt bei den Verwendern von Filtern stetig Probleme und Verwirrung.

Die weltweit gültige Norm ISO 29463: High efficiency Filter and Filter Media for Removing Particles in Air soll dieses Problem zukünftig lösen. Auch wenn die Ursprünge der Norm auf der EN1822 fußen, beachtet dieser ISO Standard ebenso Testverfahren aus anderen nationalen Normen der ganzen Welt. Daher ist nicht zu erwarten, dass mit Einführung dieser Norm bestehende Standards obsolet werden. Es ist vielmehr zu hoffen, dass der ISO Standard universell anerkannt wird und somit die Lasten und Schwierigkeiten beseitigt, welche sich aus der Inkompatibilität bestehender Normen ergeben.

Aufbau der Norm

Wie bereits beschrieben, wurde die ISO 29463 auf Basis der EN 1822 entwickelt um Anforderungen und Praktiken der anderen nationalen Normen z.B. aus den USA, Japan sowie anderen unterzubringen Die Norm ist in 5 Teile gegliedert.

Teil 1: Klassifikation, Leistungsprüfung und Kennzeichnung

Die internationale Norm ISO 29463-1:2011 legt eine Klassifizierung von Filtern aufgrund ihrer Leistung fest, in Übereinstimmung mit ISO  29463-3, ISO 29463-4 und ISO 29463-5. Sie bietet auch einen Überblick über die  Prüfverfahren und die allgemeinen Anforderungen für die Bewertung und Kennzeichnung der Filter, sowie für die Dokumentation der Testergebnisse. Zusätzlich zu den Filterklassen, bietet dieser Abschnitt die allgemeinen Leitlinien für die Verwendung der vorgeschriebenen Testmethoden und ihre Basis in Filterklassifizierung . Die Norm schreibt dreizehn Filterklassen. Diese sind in untenstehender Tabelle aufgeführt. Die Filterwirkungsgrade reichen 95% bis 99,999995% und werden in drei Gruppen, E, H und U gegliedert. Die Filterklassifizierung baisert auf der MPPS  Effizienz, die für Filter der Gruppe H und U ermittelt werden muss. Für Filter mit geringerer Effizienz der Gruppe E, ist Klassifizierung auf statistischen Stichproben für die Filtereffizienz statt einer Einzelprüfung vorgesehen.

Filterklasse
 Gesamt-
effizenz (%)		 max. lokaler
Durchlassgrad (%)
ISO 15 E ≥ 95 k.A.
ISO 20 E ≥ 99 k.A.
ISO 25 E ≥ 99,5 k.A.
ISO 30 E ≥ 99,9  
ISO 35 H ≥ 99,95 ≤ 0,25
ISO 40 H ≥ 99,99 ≤ 0,05
ISO 45 H ≥ 99,995 ≤ 0,025
ISO 50 U ≥ 99,999 ≤ 0,005
ISO 55 U ≥ 99,9995 ≤ 0,0025
ISO 60 U ≥ 99,9999 ≤ 0,0005
ISO 65U ≥ 99,99995 ≤ 0,00025
ISO 70U ≥ 99,99999 ≤ 0,0001
ISO 75U ≥ 99,999995 ≤ 0,0001


Teil 2: Aerosolproduktion, Messgeräte und Partikelzählstatistik ISO 29463-2:2011

spezifiziert die Aerosolproduktion und  Messeinrichtungen zum Prüfen von hocheffizienten Filtern und Filtermedien in Übereinstimmung mit ISO 29463-3, ISO 29463-4 und ISO 29463-5, sowie die statistische Grundlage für Partikelzählverfahren mit einer kleinen Anzahl von gezählten Ereignissen.

Teil 3: Prüfung von planen Filtermedien ISO 29463-3:2011

legt die Prüfverfahren für die Prüfung der Abscheideleistung von planen  Filtermedien fest.

Teil 4: Prüfverfahren zur Bestimmung der Leckage von Filterelementen - Scan-Methode 

ISO 29463-4 2011 spezifiziert das Prüfverfahren der "Scan-Methode", welches die Referenz-Methode zur Bestimmung der Leckage von Filterelementen ist. Sie ist anwendbar auf Filter der Klassen ISO 35 H bis ISO 75 U.  ISO 29463-4:2011 beschreibt auch die anderen normativen Methoden: die Ölfaden-Dichtheitsprüfung und die Photometer-Dichtheitsprüfung für die HEPA-Filterklassen ISO 35 H bis ISO 45 H, sowie die Dichtheitsprüfung mit festen PSL Aerosol. 

Teil 5: Prüfverfahren für Filterelemente ISO 29463-5:2011

legt ein Referenzverfahren fest für die Bestimmung der Effizienz der Filter bei der am schwersten abscheidbaren Partikelgröße (MPPS). ISO 29463-5:2011 gibt auch Richtlinien an für die Prüfung und Klassifizierung von Filtern mit einer MPPS von weniger als 0,1 μm und für Filter, die Filtermedien mit (aufgeladenen) synthetischen Fasern aufweisen.