Hüllfläche eines Bauteils, die den Bauteil zu seiner Umgebung abgrenzt.
Oberflächen von Bauteilen werden in der Praxis nach dekorativen und / oder technisch funktionalen Kriterien beurteilt. Die technisch funktionale Beurteilung richtet sich dabei meist nach den im Praxiseinsatz geforderten spezifischen Eigenschaften der Oberfläche. Die technisch umfassende Charakterisierung einer Oberfläche bedingt eine gezielte Aufteilung der Betrachtungsweisen hinsichtlich Topographie, Morphologie und Energieniveau bzw. des elektrischen Ladungszustands und deren Wechselwirkungen untereinander und zum berührenden Medium, wodurch alle technisch funktionalen Eigenschaften einer Oberfläche kennzeichnend beeinflusst werden bzw. wodurch das technisch-funktionale Verhalten in jeder Hinsicht beurteilt und prognostiziert werden kann.
Die Bedeutung der Oberfläche in der Pharma-Technologie ist im Zusammenhang mit Vorgängen der Medienberührung, der Korrosionssicherheit (Korrosion), der Reinigbarkeit (Reinigung) und der Sterilität hauptsächlich auf die technisch funktionellen Eigenschaften einer Oberfläche konzentriert.
Die Besonderheiten metallischer (Metalle, Legierung) Oberflächen liegen darin, dass sie durch die Gesamtheit aller relevanten Eigenschaften wie mechanische Festigkeit, Ver- und Bearbeitbarkeit, Temperaturverhalten, Korrosionsverhalten, Reinigbarkeit etc. in optimaler Weise die Bedürfnisse in der Betriebspraxis der Pharmatechnik erfüllen.
Zur differenzierten Beurteilung der Oberflächenbeschaffenheit wurde je nach zu untersuchendem Gesichtspunkt eine Reihe von (Mess-)Verfahren entwickelt: unter (mikro-)topographischen Aspekten die Rauheitsmessung nach DIN 4768 bzw. neu DIN EN ISO 4288, die Mikroskopie bzw. Rasterelektronenmikroskopie, unter morphologischen Aspekten die Energiedispersive Röntgenanalytik, die Elektronenspektroskopie zur chemischen Analyse, die Auger-Analyse, die Glimmentladungsspektroskopie, die Deltaferritmessung, die Massenspektroskopie und unter energietechnischen Aspekten Messungen der Oberflächenspannung.
Die üblicherweise zur Behandlung und Konditionierung von Oberflächen angewendeten Verfahren wie z. B. elektrochemisches Polieren, chemisches Beizen, mechanisches Schleifen, Derougen (Rouging), Passivierung etc., bestimmen letztlich in entscheidender Weise die verschiedenen funktionalen Eigenschaften der metallischen Oberfläche.
Speziell die Oberflächen von Bauteilen aus austenitischen Edelstahllegierungen, die bei der Anlagennutzung mit dem Produkt / Medium in Berührung kommen, beeinflussen und entscheiden eine Reihe wesentlicher Vorgänge:
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Korrosionsverhalten (Korrosion) des Bauteils,
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Medienkontamination (Kontamination),
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Belegungsverhalten (Belagkeimbildung),
wobei auch die entsprechenden Medieneigenschaften, wie z. B. Partikelgröße (Partikel), Hydrophilie / Hydrophobie, elektrische Ladung, Polarität etc. zu berücksichtigen sind.
Oberflächen von Bauteilen aus Kunstsf zeigen sehr gute chemische Beständigkeit und in vielen Fällen auch gute Reinigbarkeit. Von Nachteil ist im Vergleich zu Metallen / Metalllegierungen jedoch die relativ geringe mechanische Festigkeit – speziell im Hinblick auf Temperaturen deutlich oberhalb der Raumtemperatur, das Penetrationsverhalten (Penetration), das Ad- und Desorptionsverhalten (Adsorption, Desorption) gegenüber niedermolekularen Fremdstoffen wie z. B. Lösungsmitteln etc.
(Mess-)Verfahren zur Beurteilung der Oberflächenbeschaffenheit von Kunststoffen sind im Wesentlichen die berührungslose Rauheitsmessung (Laserabtastung) und die Mikroskopie bzw. die Rasterelektronenmikroskopie. Eine bei der Rauheitsmessung die Oberfläche berührende Messfühlerspitze kann bei Thermoplasten aufgrund der weichen Oberfläche kaum die wahre Topographie abgreifen, sondern eher nur typische „Materialfurchen” ziehen, sodass die aufgezeichneten Rauheitswerte eher Zufallswerte bzw. Verformungswiderstände des Werkstoffs durch die Messspitze darstellen.
© 2013 – ECV – Lexikon der Pharmatechnologie
