Nachhaltige Reinigungsflüssigkeiten für eine zuverlässige Produktion medizinischer Geräte

Von Elizabeth Norwood, leitende Chemikerin bei MicroCare | 02. August 2023

Leiterplatten (PCBs) sind entscheidende Komponenten in verschiedenen Geräten und Anwendungen im Gesundheitswesen und treiben Fortschritte in der Diagnostik, Patientenversorgung und Forschung voran. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt medizinischer Innovationen und der zunehmenden Abhängigkeit von elektronischen Geräten steigt die Nachfrage nach Leiterplatten in der Medizinbranche.

Die Integration komplexer und miniaturisierter PCBs in Telemedizin, Wearables, medizinischen Bildgebungssystemen und anderen Gesundheitsanwendungen wird von Medizingeräteingenieuren erwartet, um den wachsenden Bedarf an PCBs in der Zukunft anzukurbeln. Diese speziellen PCBs ermöglichen die Entwicklung fortschrittlicher medizinischer Geräte und verbessern die diagnostische Genauigkeit und Effizienz, während die Miniaturisierung kompakte und tragbare Geräte ermöglicht, die die Fernüberwachung und Echtzeit-Feedback verbessern. Sie spielen auch in medizinischen Bildgebungssystemen eine entscheidende Rolle und ermöglichen die präzise Datenverarbeitung und -übertragung für eine qualitativ hochwertige Bildgebung. Darüber hinaus ermöglichen PCBs die Entwicklung tragbarer medizinischer Geräte, die Vitalfunktionen überwachen und Gesundheitsparameter verfolgen, wodurch eine kontinuierliche Gesundheitsverfolgung leichter zugänglich wird. Der expandierende Bereich der Telemedizin steigert die Nachfrage nach PCBs zusätzlich.

Bei der Herstellung medizinischer Geräte sind Qualität und Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung. Sie müssen strenge Standards einhalten, um die Sicherheit, Qualität, Konsistenz und Sicherheit dieser Produkte zu gewährleisten. Darüber hinaus erfordern zusätzliche Vorschriften eine sorgfältige Prüfung – insbesondere solche, die sich auf die ökologische Nachhaltigkeit beziehen.

In einer Medizinelektronikbranche, die sich immer stärker auf das Umweltbewusstsein konzentriert, ist es von entscheidender Bedeutung, Herstellungsmethoden zu verwenden, die Nachhaltigkeit in den Vordergrund stellen und gleichzeitig die Zuverlässigkeit der Geräte gewährleisten.

Reinigung für Konsistenz

Sauberkeit ist bei der Herstellung medizinischer Geräte von größter Bedeutung. Es gewährleistet die Sicherheit und Wirksamkeit des Endprodukts. Bei Leiterplatten handelt es sich um komplizierte Bauteile, in denen sich während des Herstellungsprozesses Verunreinigungen wie Flussmittelrückstände, Lötrückstände oder Staubpartikel ansammeln können.

Verunreinigungen auf der Leiterplattenoberfläche können unbeabsichtigte elektrische Pfade erzeugen, die zu Fehlfunktionen, Signalstörungen oder sogar Kurzschlüssen führen. Sie können auch pyrogene Mikroorganismen oder Partikel enthalten, die die Patientensicherheit gefährden können.

Eine gründliche Reinigung der Leiterplatten stellt sicher, dass die elektrischen Verbindungen frei von Schmutz und Verunreinigungen sind, was einen zuverlässigen, genauen und langfristigen Betrieb fördert. Daher müssen Hersteller medizinischer Geräte heute eine Reinigungsmethode finden, die hervorragende Reinigungsergebnisse erzielt, ökologisch nachhaltig ist und sowohl die Arbeitnehmer als auch den Planeten schützt.

Grüne Reinigung

Die Gesundheitssektoren der Vereinigten Staaten, Kanadas, Englands und Australiens stoßen jedes Jahr schätzungsweise 748 Millionen Tonnen Treibhausgase aus und übertreffen damit die CO2-Emissionen aller bis auf sechs Nationen weltweit. Das Weltwirtschaftsforum stellte fest, dass Gesundheitssysteme im weltweiten Durchschnitt über 4 % der globalen CO2-Emissionen ausmachen. Diese Zahl liegt in den meisten Industrienationen bei etwa 10 % der nationalen Emissionen – mehr als im Luft- und Schifffahrtssektor. Diese erschütternden Statistiken fordern von Herstellern medizinischer Elektronik, einen Beitrag zur „grünen Planung“ zu leisten, indem sie in allen Produktionsbereichen nachhaltige Praktiken integrieren.

Die Einhaltung strenger Qualitäts- und Zuverlässigkeitsstandards ist bei der Herstellung medizinischer Geräte von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus müssen Gerätehersteller sorgfältig umweltverträgliche Vorschriften berücksichtigen. Der Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit im Reinigungsprozess ist von entscheidender Bedeutung, da Sauberkeit für die Sicherheit und Wirksamkeit medizinischer Geräte und ihrer internen Leiterplatten von entscheidender Bedeutung ist.

Dies kann jedoch eine Herausforderung darstellen, da Leiterplatten kleiner werden, dichter mit Schaltkreisen gepackt sind und eine Kombination von Materialien enthalten. Einen Reinigungsprozess zu finden, der diese komplexen und empfindlichen Baugruppen effektiv reinigt und gleichzeitig die Umweltvorschriften erfüllt, scheint eine unmögliche Aufgabe zu sein.

Dampfentfettung als Option

Die Dampfentfettung ist in Kombination mit fortschrittlichen nachhaltigen Flüssigkeiten eine Reinigungsmethode, die diese Herausforderungen bewältigt. Aufgrund der Einhaltung neuer Umweltvorschriften für die Verwendung von Reinigungsflüssigkeiten und die Arbeitssicherheit wird es zunehmend von Herstellern in der Medizinelektronikbranche eingesetzt. Darüber hinaus bietet es einen effizienten Reinigungsprozess, der die Einhaltung strenger Vorschriften wie der FDA und der International Standards Organization (ISO) vereinfacht, die Hersteller medizinischer Geräte zur Validierung ihrer Reinigungsverfahren verpflichten, um die Einhaltung von Standards nachzuweisen und sicherzustellen, dass die Geräte strenge Anforderungen erfüllen Qualitäts- und Sicherheitsanforderungen.

Die Dampfentfettung reinigt Leiterplatten effektiv mithilfe eines geschlossenen Kreislaufsystems mit Kochsumpf und Spülsumpf. Die Reinigungsflüssigkeit wird im Siedesumpf erhitzt und die Leiterplatten werden zur Reinigung in die erhitzte Flüssigkeit eingetaucht. Nach der Reinigung werden die Bretter entweder manuell oder maschinell in den Spülsumpf überführt, wo sie abschließend in nicht kontaminierter Flüssigkeit gespült werden. Anschließend werden die Leiterplatten getrocknet und unter einer Dampfdecke abgekühlt. Moderne Reinigungsflüssigkeiten, die in Dampfentfettungsgeräten verwendet werden, entfernen mühelos Partikel und Verunreinigungen aus dicht gepackten Baugruppen und hinterlassen keine Rückstände oder Flecken, was sie ideal für kritische Anwendungen in der medizinischen Elektronikindustrie macht.

Einhaltung von Standards

Moderne Reinigungsflüssigkeiten reinigen nicht nur außergewöhnlich gut, sondern erfüllen auch die strengen gesetzlichen Anforderungen der Medizinindustrie sowie internationaler und regionaler Aufsichtsbehörden.

Diese innovativen Reinigungsflüssigkeiten entsprechen den strengen Standards der Environmental Protection Agency (EPA) und des EU-Programms zur Registrierung, Bewertung, Autorisierung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH). Sie unterscheiden sich von älteren herkömmlichen Lösungsmitteln wie Trichlorethylen (TCE), Perchlorethylen (Perc) und n-Propylbromid (nPB), die Umwelt- oder Gesundheitsprobleme mit sich bringen. Moderne Dampfentfettungsflüssigkeiten, die auf der Hydrofluorolefin-Technologie (HFO) basieren, besitzen ein Ozonlöschpotenzial (ODP) von Null und zeichnen sich durch einen geringen Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) aus, wodurch schädliche Emissionen minimiert werden. Diese Flüssigkeiten weisen außerdem ein geringes Treibhauspotenzial (GWP) auf und tragen so zu den Bemühungen zur Eindämmung des Klimawandels bei. Darüber hinaus sind moderne Dampfentfettungsflüssigkeiten keine gefährlichen Luftschadstoffe (HAP) und erfordern keine Genehmigungen der National Emission Standards for Hazardous Air Pollutants (NESHAP).

Durch den Einsatz dieser fortschrittlichen Reinigungsflüssigkeiten kann die medizinische Fertigungsindustrie umweltverträgliche Verfahren einführen, ohne die Reinigungsleistung zu beeinträchtigen.

Reduzierung des Energieverbrauchs

Die Reduzierung des Energieverbrauchs ist in der Medizingeräteindustrie von entscheidender Bedeutung, da es sich um einen der energieintensivsten Sektoren handelt. Nachhaltige Bemühungen gewinnen in diesem Zusammenhang noch mehr an Bedeutung. Durch die Reduzierung des Energieverbrauchs tragen Hersteller zum Umweltschutz bei und könnten Kosten senken. Hersteller medizinischer Geräte sollten der Nachhaltigkeit Priorität einräumen und sich auf Strategien zur Minimierung des Energieverbrauchs konzentrieren. Die Umsetzung von Energiesparmaßnahmen verringert nicht nur ihren CO2-Fußabdruck, sondern verbessert auch ihre finanzielle Leistungsfähigkeit durch die Senkung der Betriebskosten.

Die Dampfentfettung zeichnet sich im Vergleich zu anderen Methoden als vorteilhaftes Reinigungsverfahren aus. Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen ist bei der Dampfentfettung kein Wasser erforderlich, wodurch diese wertvolle, nicht erneuerbare Ressource geschont wird. Darüber hinaus wird der Energieverbrauch erheblich reduziert, da das Erhitzen von Wasser zu Reinigungszwecken entfällt, der Einsatz energieintensiver Luftmesser oder Ventilatoren zum Trocknen von PCBS vermieden wird und der Energiebedarf für die Behandlung und Reinigung von Abwasser minimiert wird.

Dank der niedrigen Siedepunkte und der Verdampfungswärme von Dampfentfettungsflüssigkeiten wird die zum Erhitzen der Reinigungslösung in der Maschine benötigte Energie reduziert, wodurch der Reinigungsprozess effizienter wird. Darüber hinaus sind die aus dem Dampfentfetter austretenden PCBs vollständig trocken, sodass keine energieintensiven Trocknungsmethoden wie Gebläse erforderlich sind. Dies führt zu einem geringeren Stromverbrauch, einem geringeren Verbrauch fossiler Brennstoffe und geringeren Treibhausgasemissionen und trägt so zu einem umweltfreundlicheren und nachhaltigeren Herstellungsprozess bei.

Recyceln, wiederverwenden

Nachhaltige Dampfentfettungsflüssigkeiten können in der Maschine hunderte Male recycelt und wiederverwendet werden, bevor sie nachgefüllt werden müssen, was sie zu kostengünstigen und umweltfreundlichen Reinigungsmitteln macht. Da für diese Reinigungsflüssigkeiten keine Stabilisatoren, Fänger oder wöchentliche Säureabnahmetests erforderlich sind, die häufig für chlorierte oder bromierte Reinigungslösungsmittel erforderlich sind, können sie vor Ort problemlos recycelt werden. Neue Reinigungsflüssigkeiten können durch Destillation im Dampfentfetter recycelt werden, was die Lebensdauer ihrer Produktionsfläche verlängert, die Gesamtwartungskosten senkt und die Entstehung gefährlicher Abfälle minimiert.

Sicherheit des Personals

Bei der Suche nach nachhaltigen Reinigungslösungen ist die Arbeitssicherheit von größter Bedeutung. Die Förderung von Gesundheit und Sicherheit durch umweltfreundlichere Reinigungspraktiken ist von entscheidender Bedeutung. Es ist von entscheidender Bedeutung, Chemikalien zu meiden, die schädlich sein könnten oder einer behördlichen Prüfung unterliegen, und nach alternativen Lösungen zu suchen.

Fortschrittliche Dampfentfettungsflüssigkeiten zeichnen sich durch hervorragende Sicherheitsprofile aus. Sie weisen nicht brennbare Eigenschaften auf, was ihre Sicherheitsmerkmale erhöht. Viele moderne Dampfentfettungsflüssigkeiten weisen günstige Toxizitätsprofile und hohe Grenzwerte (TLVs) auf, was sie für exponierte Arbeiter sicherer macht.

Der Herausforderung von Qualität und Nachhaltigkeit gerecht werden

Die Reinigung spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Zuverlässigkeit von Geräten und der Einhaltung von Qualitäts- und Regulierungsstandards bei der Herstellung medizinischer elektronischer Komponenten. Ebenso wichtig ist es jedoch, den Fokus auf die Nachhaltigkeit des Reinigungsprozesses zu legen. Hersteller können Gerätezuverlässigkeit und Umweltverantwortung effektiv in Einklang bringen, indem sie umweltfreundlichen Reinigungsmethoden Vorrang einräumen, einschließlich der Verwendung fortschrittlicher Flüssigkeiten bei der Dampfentfettung.

Durch die Einführung umweltfreundlicher Reinigungspraktiken können Hersteller mehrere Vorteile erzielen. Erstens bieten fortschrittliche Flüssigkeiten, die bei der Dampfentfettung verwendet werden, eine hervorragende Reinigungsleistung und stellen sicher, dass die Komponenten frei von Verunreinigungen sind. Dies trägt zur Gesamtzuverlässigkeit und Funktionalität der Geräte bei und verringert das Risiko von Fehlfunktionen oder Leistungsproblemen.

Zweitens legen umweltfreundliche Reinigungsmethoden Wert auf ökologische Nachhaltigkeit, indem sie die negativen Auswirkungen auf das Ökosystem minimieren. Fortschrittliche Flüssigkeiten für die Dampfentfettung werden von Chemikern so entwickelt, dass sie ein niedriges GWP und kein ODP aufweisen, was bedeutet, dass sie im Vergleich zu herkömmlichen Lösungsmitteln einen geringeren ökologischen Fußabdruck haben. Sie weisen ein geringeres Potenzial für die Luftverschmutzung auf und können leicht recycelt oder wiedergewonnen werden, wodurch die Abfallerzeugung weiter reduziert wird.

Darüber hinaus erfordern umweltfreundliche Reinigungsmethoden einen geringeren Energie- und Wasserverbrauch, was zu zusätzlichen Nachhaltigkeitsvorteilen führt. Durch die Minimierung des Ressourcenverbrauchs können Hersteller ihren CO2-Fußabdruck reduzieren und natürliche Ressourcen schonen.

Zusätzlich zu den unmittelbaren Vorteilen für die Umwelt kann die Einführung umweltfreundlicher Reinigungspraktiken den Ruf eines Herstellers verbessern und umweltbewusste Verbraucher und Aufsichtsbehörden ansprechen. Viele Organisationen und Verbraucher legen heute Wert auf Nachhaltigkeit und umweltfreundliche Praktiken. Durch die Priorisierung umweltfreundlicher Reinigung können Hersteller ihr Engagement für die Umwelt unter Beweis stellen.

Über den Autor:

Elizabeth Norwood ist leitende Chemikerin bei MicroCare, einem Unternehmen, das Präzisionsreinigungslösungen anbietet. Sie ist seit mehr als 25 Jahren in der Branche tätig und hat einen Bachelor of Science in Chemie von der University of St. Joseph. Norwood erforscht, entwickelt und testet reinigungsbezogene Produkte. Für ihre Arbeit hat sie derzeit ein Patent erteilt und zwei angemeldet.

Weitere Informationen finden Sie unter www.microcare.com.

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