Efektivnější k optimálně čistým povrchům

Princip principu čištění sněhovou tryskou (obrázek: acp)

Jedním z jeho hlavních prvků systému čištění quattroClean je ultrazvuková dvoustovková tryska. Tekutý oxid uhličitý je veden tryskou a při výstupu se uvolňuje do podoby sněhové/gasové směsi. (Zdroj obrázku: acp)

Sondy z nerezové oceli 1.4441 po základním čištění (Obrázkový zdroj: NMI)

Zkouška po čištění systémem na čištění sněhem acp. (Zdroj obrázku: NMI)

Kombinace chemického čištění za mokra a čištění suchým ledem pomocí CO₂ nabízí nejlepší výsledky. (Zdroj obrázku: NMI)

Zkouška po chemickém čištění (obrázek: NMI)

Výběr optimálního čistícího postupu přispívá při výrobě zdravotnických produktů k jejich kvalitě a ekonomické efektivitě. S technologií quattroClean sněhové tryskání lze dosáhnout vysoké čistoty i u produktů s velmi složitými geometrickými tvary. To bylo potvrzeno výzkumem provedeným na Přírodovědeckém a lékařském institutu (NMI) na Univerzitě Tübingen, který zkoumal použití inovativních čistících metod.

Zbytky z výroby představují při použití řady zdravotnických produktů, například nástrojů, implantátů, operačních sad pro minimálně invazivní a klasické chirurgické zákroky, riziko. Výrobou způsobené nečistoty, jako jsou obráběcí média, separační prostředky, částice a ostřiny, je třeba spolehlivě odstranit. P při konečném čištění produktů je nutné dosáhnout vysoké částicové a filmové čistoty i biologické kompatibility. Současně nesmí čistící proces narušit povrchy ani vlastnosti výrobků. Zejména u dílů s složitými geometrickými tvary a obtížnými konturami, například dírami s uzavřeným dnem a zahloubeními, často naráží klasické mokrochemické konečné čištění s vodnými médii na hranice možností. Často je to způsobeno nedostatečným proplachem povrchů materiálů v těchto oblastech. To může vést jak k nedostatečnému čištění povrchů, tak ke ztíženému odstraňování kontaminace po čištění. Dalším aspektem je, že po čištění následují další procesní kroky, například nanesení povlaku. Proto je potřeba inovativních čistících metod, které, stejně jako quattroClean sněhové tryskání od acp – advanced clean production GmbH, umožňují zlepšení kvality čištění.

Studie k validaci čistícího postupu

Přírodovědecký a lékařský institut (NMI) na Univerzitě Tübingen provedl v rámci společného projektu výzkumy týkající se použitelnosti, výkonu a vhodnosti inovativních metod čištění, jako je plazmové a CO2 sněhové tryskání. Dále byla s ohledem na možnou integraci těchto technologií do stávajících čistících procesů představena validovatelná mokrochemická metoda pro zdravotnický průmysl. Do projektu byli zapojeni odborníci z oblastí zdravotnických prostředků a čistících technologií, včetně acp.

Účinnost čištění byla stanovena porovnáním stavu čistoty definovaných kontaminovaných vzorků před a po čištění. Byly zkoumány různé sestavy s obtížně čistitelnými geometrickými tvary (díry s uzavřeným dnem, zahloubení, kanálové díry s velkým poměrem délky a průměru, díry s zahloubením a závitem) z materiálů nerezová ocel a titan s různými povrchovými strukturami, stejně jako PEEK. Po výrobě vzorků následovala nejprve charakterizace materiálu, základní čištění, a opětovná charakterizace. K tomu byly použity rentgenová fotoelektronová spektroskopie (XPS), světelná mikroskopie (LM) a skenovací elektronová mikroskopie (SEM). Poté byly vzorky definovaně kontaminovány částicemi a filmovou kontaminací, chemicky očištěny a opětovně charakterizovány. Následovalo čištění pomocí plazmatu nebo technologie CO2 sněhového tryskání. Dále byly vzorky čištěny pouze plazmatem a oxidem uhličitým. Závěrečná kontrola čistoty, nízkého obsahu částic, cytotoxicity pomocí BCA testu a funkčnosti (povrchové struktury) ukázala, že kombinace mokrochemického čištění a následného CO2 sněhového tryskání systémem quattroClean dosáhla u všech kovových vzorků nejlepších hodnot čistoty.

Tento postup je proto vhodný pro cílené čištění složitých kontur nebo specifických funkčních oblastí v procesu zařazeném za mokrochemickým čištěním v režimu one-piece-flow. To umožňuje zvýšit kapacitu čistícího zařízení a tím i jeho ekonomickou efektivitu.

Suché, bez zbytků a šetrné čištění

Prostředkem technologie sněhového tryskání je tekutý oxid uhličitý. Vzniká jako vedlejší produkt například při chemických procesech nebo výrobě bioplynu a je připravován k čištění z lahví nebo nádrží. Dobrá čistící schopnost tohoto postupu vychází ze speciálního účinku patentovaného systému quattroClean. Jedním z jeho klíčových prvků je ultrazvuková dvousložková tryska. Tekutý oxid uhličitý je veden tryskou a při výstupu se uvolňuje do podoby sněhu/plynu. Tento hlavní paprsek je obalen stlačeným vzduchem jako obalový paprsek, který urychluje netoxické a nehořlavé krystaly oxidu uhličitého na rychlost nadzvukovou. Nízká tvrdost jemného sněhu z oxidu uhličitého dále zajišťuje, že citlivé součástky a jemné struktury jsou čištěny šetrně k povrchům.

Při dopadu dobře zaostřeného sněhového paprsku na čištěný povrch dochází ke čtyřem efektům.

Termický efekt

Chladivý paprsek o teplotě přibližně -78,5 °C okamžitě ochladí nejvrchnější vrstvu povrchu, čímž dojde k uvolnění nečistot. Různé koeficienty tepelné roztažnosti materiálu a nečistot podporují tento mechanismus účinku. Díky nízké teplotě procesu má čištění pomocí CO2 sněhového tryskání také bakteriostatické účinky a podporuje snižování mikroorganismů na površích.

Mechanický efekt

Mechanický efekt způsobuje uvolnění nečistot z povrchu. Kinetická energie oxidu uhličitého a stlačeného vzduchu odstraňuje uvolněné částice nečistot.

Rozpouštěcí efekt

Při přechodu z pevného do plynného skupenství působí oxid uhličitý jako rozpouštědlo a odstraňuje organické nečistoty.

Sublimační efekt

Podporuje výše uvedené efekty tlaková vlna vznikající při objemové expanzi při přechodu z pevného do plynného skupenství.

Protože oxid uhličitý při okolním tlaku úplně sublimuje, nezůstávají žádné zbytky čistících prostředků ani sekundární odpad, a předmět čištění je ihned suchý.

Flexibilní metoda s širokým spektrem použití

Protože lze pomocí technologie quattroClean sněhového tryskání bezpečně a reprodukovatelně odstranit jak částicové, tak filmové nečistoty (včetně silikonů) téměř ze všech materiálů, nabízí široké možnosti využití v medicínském průmyslu. A to nejen při čištění nástrojů a implantátů, ale také u mechatronických komponent. Například umožňuje selektivní čištění kontaktů a spojovacích ploch, lepicích míst nebo svarových oblastí před a po svařování. Čištění je prováděno suchou metodou, takže je vhodné i pro elektrické součástky a sestavy nebo plastové díly. Parametry procesu, jako intenzita paprsku a doba trvání, lze přesně přizpůsobit konkrétní aplikaci, vlastnostem materiálu a kontaminaci, kterou je třeba odstranit, a uložit jako recept do řídicího systému zařízení.

Zároveň je jednoduchá automatizace, což umožňuje bezproblémovou integraci do výrobních linek. To je podpořeno malým místem, které zařízení zabere – jednotka quattroClean sněhového tryskání od acp lze umístit na ploše přibližně 20 x 20 cm včetně odsávání odstraňovaného nečistot. Systémy v čistých prostorách mohou být podle požadavků vybaveny místním systémem čistého prostoru (MENV) a speciálně upraveným odsáváním.