Edelstahlfässer für hygienesensible Anwendungen, die neue Standards setzen

Die Oberflächenbeschaffenheit beeinflusst maßgebend die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Edelstählen. In hygienesensiblen Branchen, wie der Pharma-, Kosmetik- und Lebensmittelindustrie gewinnen Fachbegriffe wie EHDG oder auch das Hygienic design immer mehr an Bedeutung. Hintergrund ist, dass Betreiber eine Verschleppung von Partikeln und die somit verbundene Kontamination ihrer Charge tunlichst vermeiden möchten. Einer der entscheidenden Faktoren stellt hierbei das Reinigungsverhalten von Oberflächen und das hiermit verbundene Anhaftverhalten von Partikeln dar. 

BOLZ INTEC, langjähriger Produzent von Behältern und Sonderkonstruktionen aus Chrom-Nickelstählen, hat sich genau diese Fragen gestellt und die Eigenschaften von Oberflächen in mehrjähriger Forschungsarbeit in Kooperation mit der Hochschule Konstanz untersucht. Hierbei wurde neben dem üblichen Rauheitsprofil von Oberflächen, welches derzeit als Hauptmerkmal bei der Beschreibung von Oberflächenqualität verwendet wird, ein Augenmerk auf weitere Faktoren wie z.B. deren finale Oberflächenenergie in Betracht gezogen und genauer untersucht.

Stand der Technik ist die derzeitige Beurteilung der Oberflächen mit zerstörungsfreien Prüfungen, wie der Rautiefenmessung in Verbindung mit einer optischen Prüfung. Doch gibt es neben diesen, weitere Kriterien, welche nicht außer Acht gelassen werden sollten. Unter anderem wäre hierbei die Art und Weise, wie die Oberfläche veredelt wird zu betrachten. So wurde herausgefunden, dass unterschiedliche Schleifmethoden in der Endbeurteilung der Oberfläche unterschiedliche Anhaftverhalten aufweisen, obwohl der Ra-Wert beider Oberflächen derselbe ist. Das bedeutet, daß die Art und Weise, wie das Material abgetragen wird, hier eine wichtige Rolle spielt. Als Versuch wurde entgegen dem üblichen manuellen Schleifen, der Behälter mit einem automatisiertem Schleifprozess über einen langen Zeitraum geschliffen. Dieser feine Abtrag über einen längeren Zeitraum hatte eine geringere Anhaftung und somit eine bessere Reinigung zur Folge. Dieser wurde im weiteren Verlauf der Untersuchung als finale Oberflächenenergie bezeichnet.

Die aus der Forschungskooperation mit der Hochschule Konstanz gewonnenen Erkenntnisse hat sich BOLZ INTEC zu nutzen gemacht und ein Verfahren entwickelt, bei welchem der geringe und konstante Abtrag der Edelstahloberfläche über einen langen Zeitraum, teilautomatisiert erreicht wird. Das Verfahren wird als Optimized Grind Finishing bzw. OGF-Verfahren bezeichnet. Der Abtrag im Behälter wird mit geometrisch unbestimmten Schleifkörpern, welche sich im Inneren des Behälters bewegen, erzielt. Großer Vorteil des OGF-Verfahrens ist, dass die Oberfläche neben ihrer herausragenden Qualität, reproduzierbar ist. Das Ergebnis ist unabhängig von unbestimmten Variablen, wie z.B. dem händischen Anpressdruck beim konventionellen Schleifen durch einen Mitarbeiter oder der Qualität der Schleifmittel.

Im Verlauf der Untersuchungen in Kooperation mit der Hochschule Konstanz hat BOLZ INTEC mit dem OGF-Verfahren veredelte Edelstahloberflächen weiter veredelt und einem Elektropolitur-Verfahren unterzogen. Bei diesem werden die Spitzen in der Oberflächenstruktur weiter abgetragen, was neben optischen Vorteilen auch chemische Veränderungen, wie z.B. einen verbesserten Korrosionsschutz durch eine verstärkte Passivschicht mit sich bringt. In der Endbeurteilung der Untersuchung wurde das verbesserte Reinigungsverhalten mithilfe eines Versuchs an Anlehnung an die VDA19.1 (März 2015)/ISO16232 (Dezember 2018) aufgezeigt. Das OGF-Verfahren verringert die Restschmutzanhaftung in Behältern drastisch und bietet somit dem Betreiber den Mehrwert, dass das Risiko einer Kontamination zweier Chargen deutlich reduziert wird.

BOLZ INTEC hat mit Hilfe der Forschung eine Oberfläche generiert, welche sowohl in deren Rauheitsprofil, als auch in der optischen Beurteilung wiederholgenau zu erzeugen ist. Zusätzlich weist diese Oberfläche Vorteile gegenüber dem Vergleichsmodell in der Reinigung auf. Gerade für kritische, sehr wertvolle oder sehr feine Partikel kann dieser Mehrwert entscheidend sein. Beispielhaft wären hierfür Branchen wie die Nanotechnologie, die Bio- bzw. Pharmatechnologie oder alle weiteren, bei denen die Chargenreinheit und die Vermeidung von Kontaminationen ein ausschlagender Punkt in der Produktion darstellt.