在洁净室环境中,隔热失效可能导致灾难性事故。

作者:Mike Rust
全球研发经理:T-FIT®
2019年,全球洁净室技术市场的估计价值为37亿美元,预计复合年增长率(CAGR)为4.6%,到2027年将达到53亿美元。
获取更多资讯,请联系:
Luffa Khnom-Ramsden
Global Marketing Manager, T-FIT
+44 (0) 797 1649176.
制药行业几乎占据了总价值的一半,是增长的重要推动力。随着产品变得越来越复杂,监管控制也相应地愈发严格,安全、无菌洁净室环境的构建和运行至关重要。

所用材料必须兼具化学稳定性、耐久性、纯度和耐火性;该材料必须不会产生微粒物,不排放任何挥发性有机化合物;其必须防止霉菌、真菌及其他微生物物种生长;并且必须足够坚固,以承受侵蚀性化学品和高温清洗。任何一个方面的性能不佳都可能带来灾难性后果(从代价高昂的生产停工到污染,以及后续整个生产批次破坏)。

由于药品冷链实际上开始于洁净室,因此选择正确隔热材料是保持质量的关键第一步。从前述特性清单中可清楚地看出,洁净室环境对于隔热材料来说是一个具有挑战性的环境,而这些挑战在为洁净室功能提供基本支持的管道和导管中尤为明显。

有效的管道隔热解决方案必须具备多种功能(从防止作为常见污染原因的冷凝开始)。如管道表面温度低于其周围环境的露点,冷却工艺管道就会形成冷凝。不可控冷凝会导致管道腐蚀。为避免这种情况,必须将管道系统的表面温度提高到露点以上,以防止在隔热材料表面形成液滴。

同时,所选解决方案必须在温度变化较大(先冷却一段时间,然后进行高温蒸汽清洗)的管道上提供最佳性能。因此,提供宽工作温度范围至关重要。

由于洁净室管道系统周围的空间通常很宝贵,另一个需考虑的因素为空间(或者更确切地说是空间缺乏)。因此,为成功应对复杂拥挤的管道,选择外形纤薄且体积小巧的隔热材料至关重要。其还需富有美感,以保持洁净室所代表的清洁内涵。此外,还有一些问题,如持续维护(必须尽可能简单)和使用寿命:您也不希望每隔几个月就中断生产来更换磨损的隔热材料。

中国生物制品开发商和制造商-深圳康泰在扩大和升级其深圳总部的洁净室制造设施时,就面临着这些问题。洁净室环境审查是公司生产过程投资计划的一部分,并确定了若干隔热改进方面。这些方面包括更换现有的橡胶隔热层,这种橡胶材料太厚太大,无法用于空间狭小的管道部分。此外,维持所需的严格清洁水平需要花费更多时间和精力。

高温和低温管道测试组合带来了进一步的挑战。在130-160℃温度下运行的蒸汽管路不仅会消耗过多能量,而且会给洁净室工作人员带来安全问题,而低温冷却水管路(2-5℃)则会导致冷凝和能量损失。

深圳康泰项目团队在确定采用T-FIT® Clean隔热产品系列之前,考虑了多种可能的解决方案。T-FIT® Clean完全由ZOTEK® F42HTLS闭孔式Kynar® PVDF泡棉制造,提供了许多符合深圳康泰要求的功能。这些功能包括0℃-150℃宽工作温度范围和低VOC,并且其闭孔式结构有助于防止隔热层下腐蚀(CUI),同时提供易于清洁的光滑表面。此外,T-FIT® Clean厚度仅为6.35mm,可适用于最狭小空间(即使对于最复杂的管道也能提供有效隔热)。

深圳康泰也很欣赏T-FIT® Clean的安装简易性,这最大限度地减少了安装工作、工具加工或任何洁净室操作干扰。由于该材料确保无颗粒物,因此可在生产过程中进行安装,且无需个人防护设备或特殊的密封要求(如帷罩或头罩)。就深圳康泰而言,隔热材料安装几乎未导致任何生产中断。安装总共花费不到一个月的时间,且在80%的时间里,生产未出现间断。

 

三阶段工艺流程

这些特性是Zotefoams独特三阶段制造工艺流程的直接结果,该工艺使用纯氮气作为发泡剂制造出优质泡棉,与使用化学发泡剂发泡的产品相比具有显著优势。

在阶段1中,纯PVDF聚合物被挤压成实心板,然后通过辐照进行物理交联。因此,构成材料的聚合物链通过化学键连接在一起,与非交联材料相比,这些连接可赋予材料热稳定性、高强度和韧性。第2阶段施加超高压力和温度,将氮气溶解到实心板中。在第3阶段,氮饱和实心板经历第二次低温循环,释放压力,使材料自由膨胀成泡棉片。

通过以上3个阶段形成了一个精细的完全闭孔式结构,该结构不含纤维、灰尘和颗粒物,并且高度抗细菌和霉菌生长。T-FIT Clean经ASTM G21测试证明具有零真菌生长性能,可提供长期保护以预防产品污染风险。该技术本身具有疏水性,还可防止冷凝和湿气。对于高温环境,T-FIT® Clean可提供模范性防火认证。T-FIT Clean根据ASTM E84-材料表面燃烧特性评级为5/5,可提供所有聚酯/弹性体隔热材料中的最低火焰、烟雾和毒性等级。

宽工作温度范围(-80℃至+160℃)使T-FIT隔热材料能够在冷却过程温度和高清洁温度下工作,且不会损失任何热性能,因此可用于需接受“就地清洁”流程的管道。相比于开孔材料,由于没有供物质传输的连续气体网络,T-FIT更有效地减少了湿气和气体渗透材料。

 

快速简便的安装

T-FIT柔性细管很容易适应复杂、拥挤的管道,可实现独特弯曲或者触及难以接近的区域。这些管道附有配套的三通和弯管,安装快速简单且易于集成,降低了劳动力成本、停机时间和总拥有成本。由于先进多孔材料在本质上具有纯净、无异味、无毒等特点,因此在安装过程中或产品使用寿命期间不会散发有害化学物质、纤维或灰尘。