Wenn es besonders „rein“ sein muss

Die Autorin: Helga Thomas, Market Manager Klüber Lubrication Der Autor: Dr. Wolfgang Sammer, Leitung Corporate Development Klüber Lubrication

Die Entstehung von Partikeln in den Produktionsanlagen sollte immer ganzheitlich betrachtet werden. Letztendlich kann sie auf zwei Hauptursachen zurückgeführt werden: auf die Bildung von Verschleißpartikeln sowie auf Ausgasungen. Ausgasungen können z. B. aus Schmierstoffen kommen und dann im Prozessbereich kondensieren. Wie kann eine Optimierung des Schmierstoffmanagements der Partikelentstehung entgegenwirken?

Was für Schmierstoffe generell gilt, betrifft auch die Schmierstoffe, die unter Reinraumbedingungen genutzt werden sollen: Sie müssen zunächst die ganz grundsätzlichen Anforderungen erfüllen, wie sehr gute Schmierwirkung und hohen Verschleißschutz bieten, eine lange Gebrauchsdauer haben, lange Nachschmierintervalle ermöglichen sowie gegebenenfalls gut mit Kunststoffen verträglich sein. Eine Folge unzureichender oder ungeeigneter Schmierung sind beispielsweise erhöhte Reibwerte und ein schneller Verschleiß der Bauteile. Dies ist prinzipiell unerwünscht, und im Reinraum kommt erschwerend hinzu, dass die winzigen Verschleißpartikel die Raumluft verunreinigen. Durch die Wahl eines passenden, leistungsstarken Schmierstoffs kann die Materialabnutzung der Reibpartner verringert und die Anzahl der frei werdenden Verschleißpartikel deutlich reduziert werden.

Schmierstoffe auf Basis perfluorierter Polyetheröle und PTFE einen sich für Reinraumanwendungen besonders gut. Sie bieten auch dann guten Verschleißschutz, wenn es sich um die Schmierung sensibler Kunststoffreibpartner handelt, da eine gute Verträglichkeit gegenüber Kunststoffen gegeben ist. Zudem sind sie chemisch beständig gegen die zur Sterilisation in Reinräumen eingesetzten Methoden, wie Heißdampf bei 121 °C, Wasserstoffperoxidlösungen, Ozon und UV-Licht.

Ein ganz wesentliches Kriterium für die Verwendung eines Schmierstoffs in Reinräumen sind möglichst niedrige Ausgasungswerte. Ausgasungen werden bei der Partikelmessung zur Bestimmung der Reinraumklasse zwar nicht erfasst, die sich daraus bildenden Kondensate jedoch schon.

Die Kondensate können sich zudem auf dem Produktionsgut niederschlagen – was im Reinraum natürlich vermieden werden soll. Dem weltweit aktiven Hersteller von Spezialschmierstoffen Klüber Lubrication ist es mit der Produktreihe Barrierta gelungen, Schmierstoffe zu entwickeln, die sich durch besonders niedrige Ausgasungswerte, auch unter höheren Temperaturen, auszeichnen.

Das wird belegt durch eine vom Fraunhofer Institut für Produktionstechnik und Automatisierung, Stuttgart, entwickelte Untersuchung zum quantitativen Nachweis von Ausgasungskomponenten, die sogenannte industrieangepasste Methode zur Ausgasungsbewertung organischer Komponenten durch Purge and Trap TD-GC/MS. Dabei handelt es sich um eine Kombination von Chromatographie und Massenspektrometrie. Die Verbindung dieser beiden sehr präzisen Untersuchungsmethoden eignet sich besonders für die Analyse von gasförmigen Stoffen.

Geringe Ausgasungswerte sind zurückzuführen auf die spezielle „Chemie“ der Inhaltsstoffe. Je mehr kleinere und damit flüchtigere Moleküle in einem Schmierstoff enthalten sind, desto stärker ist die Ausgasung. Ein Verfahren zur Bestimmung der Anzahl und Größe von Einzelbestandteilen eines Stoffgemisches ist die Gel-Permeations-Chromatografie (GPC). Hierbei wird ein Stoffgemisch durch ein Gel geleitet. Die kleineren Moleküle diffundieren stärker in die Gelporen, treten also relativ spät aus dem Gel wieder aus. Für größere Moleküle sind die Gelporen weniger zugänglich und sie verlassen daher das Gel wesentlich schneller.

Die Wahl des passenden Schmierstoffs für die Produktion pharmazeutischer Produkte im Reinraum ist alles andere als trivial. So sind nicht nur die besonderen Reinraum- und Anwendungsbedingungen zu berücksichtigen. Auch die weitreichenden Hygieneanforderungen für die Pharmaproduktion betreffen die Schmierstoffe: Im Rahmen der GMP (Good Manufacturing Practice)-Richtlinien besteht eine Dokumentationspflicht für Betriebsstoffe, die im Produktionsprozess benötigt werden. Für Schmierstoffe sind hier die NSF H1-Registrierung wie auch die ISO 21469-Zertifizierung relevant. Sie liefern die nach den GMP-Richtlinien geforderten Materialnachweise.

Eine Beratung durch den Schmierstoffhersteller kann jedoch über die reine Produktempfehlung weit hinausgehen. Kompetente Unterstützung beinhaltet beispielsweise auch die Ermittlung der optimalen Schmierstoffmenge für eine bestimmte Reibstelle, denn zu viel Schmierstoff kann unter Umständen genauso schädlich sein wie zu wenig (Überfettung kann zur Erhöhung der Partikelemission führen). Ebenso hilfreich sind Hinweise zur angemessenen Applikationsmethode, zum Beispiel zur punktgenauen Aufbringung des Schmierstoffs an der Reibstelle.

Gerade in sensiblen Bereichen wie der Reinraumproduktion und Pharmaindustrie können Herstellbetriebe also von einem erfahrenen Partner für Schmierungsfragen profitieren – sowohl unter wirtschaftlichem Aspekt als auch in Fragen der Produktsicherheit.

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Alle Barrierta L 55 Fette sind nach NSF H1 registriert und nach ISO 21469 zertifiziert. Durch die nachweislich niedrigen Ausgasungswerte empfehlen sich die Schmierstoffe insbesondere für die Anwendung in Reinräumen. Zur Herstellung von Barrierta L 55 werden speziell gereinigte Grundöle eingesetzt, die exklusiv für Klüber Lubrication produziert werden.

Die Schmierstoffe der Reihe Barrierta L 55 erzielen sehr hohe Standzeiten auch unter Einfluss der meisten aggressiven Medien wie konzentrierte Säuren und Laugen, organische Lösemittel und Gase. Zudem bieten sie einen guten Verschleißschutz auch dann, wenn es sich um sensible Kunststoffreibpartner handelt. Zu den ausgewiesenen Stärken gehört die Schmierung thermisch hochbelasteter Lager und Führungen. Die niedrige Verdampfungsrate ermöglicht eine lange Fettgebrauchsdauer bzw. Nachschmierintervalle. Barrierta-Spezialschmierstoffe werden im Life-Science-Bereich bereits vielfach genutzt, z.B. in Abfüllanlagen für Spritzen, Insulin-Pens usw.