Superficie pulita in modo più efficiente e ottimale

Principio della pulizia con getto di neve (Fonte immagine: acp)

Uno dei elementi principali del sistema di pulizia quattroClean è un ugello a doppio anello a ultrasuoni. Il biossido di carbonio liquido viene fatto passare attraverso l'ugello e si espande all'uscita formando una miscela di neve/gas. (Fonte immagine: acp)

Sonda in acciaio inossidabile 1.4441 dopo la pulizia di base (Fonte immagine: NMI)

La prova dopo la pulizia con il sistema di pulizia a getto di neve acp. (Fonte immagine: NMI)

La combinazione di pulizia chimica a umido e di sabbiatura con CO2 offre i migliori risultati. (Fonte immagine: NMI)

Indagine sulla pulizia chimica a umido (Fonte immagine: NMI)

La scelta della tecnica di pulizia ottimale contribuisce in modo significativo alla qualità e alla redditività nella produzione di prodotti medicali. Con la pulizia a spruzzo di neve con tecnologia quattroClean, è possibile ottenere un elevato livello di pulizia anche su prodotti con geometrie molto complesse. Questo è stato dimostrato da uno studio condotto dall'Istituto di Scienze Naturali e Mediche (NMI) dell'Università di Tübingen sull'impiego di procedure di pulizia innovative.

I residui di produzione rappresentano un rischio nell'uso di numerosi prodotti medicali, come strumenti, impianti, set chirurgici per interventi minimamente invasivi e chirurgia tradizionale. Contaminanti di origine produttiva come media di lavorazione, agenti distaccanti, particelle e bave devono essere rimossi in modo affidabile. Durante la pulizia finale dei prodotti, si deve garantire un'elevata purezza sia a livello di particelle che di film, oltre a compatibilità biologica. Allo stesso tempo, il processo di pulizia non deve compromettere le superfici né le caratteristiche dei prodotti. In particolare, parti con geometrie complesse e contorni difficili, come fori ciechi e incavi, spesso pongono limiti alla pulizia chimico-umida tradizionale con mezzi bagnati. Questo è spesso dovuto a una copertura insufficiente delle superfici del materiale in queste aree, che può portare sia a una pulizia insufficiente che a un trasporto più difficile delle contaminazioni rimosse. Un altro aspetto è che, dopo la pulizia, possono essere necessari ulteriori passaggi di processo, come ad esempio un rivestimento. Da qui nasce la necessità di procedure di pulizia innovative, come la pulizia a spruzzo di neve con tecnologia quattroClean di acp – advanced clean production GmbH, che consentono di migliorare la qualità della pulizia.

Studio di validazione del metodo di pulizia

L'Istituto di Scienze Naturali e Mediche (NMI) dell'Università di Tübingen ha condotto, nell'ambito di un progetto congiunto, studi sulla applicabilità, le prestazioni e l'idoneità di procedure di pulizia innovative come la pulizia con plasma e con spruzzo di neve di CO2. Inoltre, in vista di una possibile integrazione di queste tecnologie di pulizia in un processo di pulizia esistente, è stato presentato un metodo chimico-umido validabile per la tecnologia medica. I partecipanti al progetto provenivano dai settori dei dispositivi medici e delle procedure di pulizia, tra cui anche acp.

La valutazione dell'efficacia della pulizia è stata effettuata confrontando lo stato di purezza di campioni contaminati definiti prima e dopo la pulizia. Sono state analizzate diverse componenti con geometrie difficili da pulire (foro cieco, incavi, foratura con grande rapporto lunghezza/diametro, foro cieco con incavo e foro cieco con incavo e filettatura) realizzate con materiali come acciaio inossidabile e titanio, con diverse strutture superficiali e PEEK. Dopo la produzione dei campioni, sono state condotte una caratterizzazione dei materiali, una pulizia di base e un'ulteriore caratterizzazione dei materiali. A tal fine sono state utilizzate spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS), microscopia ottica (LM) e microscopia elettronica a scansione (SEM). Successivamente, i campioni sono stati contaminati in modo definito con particelle e film, puliti con metodo chimico-umido e caratterizzati dal punto di vista dei materiali. La pulizia è stata quindi eseguita con plasma o con tecnologia di spruzzo di neve di CO2. Sono stati inoltre testati campioni puliti solo con plasma e solo con CO2. La verifica finale della pulizia, valutata in termini di purezza, riduzione delle particelle, citotossicità tramite test BCA e funzionalità (strutture superficiali), ha mostrato che la combinazione di pulizia chimico-umida e successiva pulizia con spruzzo di neve di CO2 con il sistema quattroClean ha ottenuto i migliori risultati di pulizia su tutti i campioni metallici.

Di conseguenza, il metodo si rivela adatto a pulire in modo mirato contorni difficili o aree funzionali specifiche in un processo successivo alla pulizia chimico-umida in modalità one-piece. Ciò consente di aumentare la produttività dell'impianto di pulizia e di migliorare la sua economicità.

Pulizia a secco, senza residui e delicata

Il mezzo della tecnologia di spruzzo di neve è anidride carbonica liquida. Si forma come sottoprodotto di processi chimici e della produzione di biogas ed è preparata per la pulizia da bottiglie o serbatoi alimentati con acqua. La buona capacità di pulizia del metodo deriva dal funzionamento speciale del sistema di pulizia brevettato quattroClean. Uno dei suoi elementi principali è un ugello a doppia camera a ultrasuoni. L'anidride carbonica liquida viene condotta attraverso l'ugello e si espande all'uscita formando una miscela di neve e gas. A questa getto principale viene aggiunto un getto di aria compressa come mantello, che accelera i cristalli di neve di CO2 innocui e non infiammabili a velocità supersonica. La bassa durezza della neve di CO2 fine garantisce inoltre che anche componenti molto sensibili e strutture delicate vengano pulite in modo delicato sul substrato.

Quando il getto di neve ben focalizzato colpisce la superficie da pulire, si verificano quattro effetti.

Effetto termico

Il getto, a circa -78,5 °C, raffredda bruscamente lo strato superiore della superficie, causando il distacco dello sporco. Differenti coefficienti di espansione termica tra materiale e contaminante favoriscono questo meccanismo. La temperatura molto bassa del processo rende inoltre la pulizia con neve di CO2 batteriostatica e aiuta a ridurre i microbi sulle superfici.

Effetto meccanico

L'effetto meccanico provoca il distacco delle particelle di sporco dal substrato. Grazie all'energia cinetica del CO2 e del getto di aria compressa, le particelle di sporco staccate vengono rimosse.

Effetto solvente

Durante il passaggio dalla fase solida a quella gassosa, l'anidride carbonica agisce come solvente e rimuove le contaminazioni organiche.

Effetto sublimazione

Supporta gli effetti precedenti attraverso un'onda di pressione generata dall'espansione di volume durante il passaggio dallo stato solido a quello gassoso.

Poiché l'anidride carbonica sublima completamente a pressione ambiente, non rimangono residui di detergente né sottoprodotti, e il materiale da pulire è immediatamente asciutto.

Procedura flessibile con ampia gamma di applicazioni

Poiché con la tecnologia di spruzzo di neve quattroClean è possibile rimuovere in modo affidabile e riproducibile sia contaminanti particellari che filmici (anche silicone) da quasi tutti i materiali, essa offre un'ampia gamma di applicazioni nel settore medicale. E non solo per la pulizia di strumenti e impianti, ma anche per componenti meccatronici. Ad esempio, il metodo consente la pulizia selettiva di superfici di contatto e di bonding, punti di incollaggio o aree di saldatura prima e dopo la saldatura stessa. Poiché la pulizia avviene in modo secco, può essere utilizzata anche su componenti e gruppi di componenti conduttori di corrente e su parti in plastica. I parametri di processo, come intensità e durata del getto, possono essere regolati con precisione in base all'applicazione, alle caratteristiche del materiale e alle contaminazioni da rimuovere, e salvati come ricetta nel sistema di controllo.

Allo stesso tempo, la facile automazione garantisce un'integrazione senza problemi nelle linee di produzione. Ciò è facilitato dal ridotto spazio richiesto: un'unità di spruzzo di neve quattroClean di acp può essere installata, comprensiva di un sistema di aspirazione per i detriti rimossi, in un'area di circa 20 x 20 cm. I sistemi in versione per ambienti sterili possono essere realizzati con un sistema di ambiente sterile locale (MENV) e un'aspirazione appositamente adattata alle esigenze.