Le choix d'une lessive pour éliminer l'huile de coupe sur des pièces médicales usinées n'a rien d'une évidence. Face à ce problème, le chimiste NGL et le fabricant d'huiles Motorex ont évalué le comportement de différentes huiles dans les lessives, de façon à optimiser les procédés de nettoyage.

Le nettoyage des pièces dans l’industrie médicale est une étape critique. Le processus de validation permet de s’assurer que les pièces sont conformes au cahier des charges des normes ISO 19227. Pour améliorer les chances de succès de cette validation, en particulier les analyses HCT/TOC, il est pertinent de sélectionner la lessive la mieux adaptée à l’huile utilisée lors de l’usinage des pièces.

Or, il arrive que les industriels soient avant tout animés par une volonté de simplification dans leur choix de lessive, considérant que :

• Un même détergent permet d’éliminer de l’huile entière, soluble ou de la graisse.
• Une lessive contenant de la soude ou de potasse permettra un meilleur dégraissage.
• Le déshuilage préalable n’est pas indispensable et générateur de surcoûts lors de l’achat d’équipement.

Ce cas de figure conduit généralement à une impasse technique, les taux de HCT/TOC se révélant trop élevés dès la phase de qualification opérationnelle.

Il arrive aussi que ce problème apparaisse seulement au moment de la qualification de performance, du fait du plus grand nombre de pièces nettoyées, ce qui génère une saturation rapide des solutions de dégraissage, un entraînement d’huile et donc des relevés HCT/TOC largement supérieurs à 0,5 mg/implant. Une modification profonde du procédé s'avère alors nécessaire.

Plusieurs types de lessive testés sur 3 huiles à différentes concentrations

En réponse à ce problème, NGL et le fabricant d’huiles Motorex ont entamé une collaboration afin d’évaluer précisément le comportement de différentes huiles de coupe dans les lessives et améliorer ainsi l’élaboration d’un procédé de nettoyage de dispositifs médicaux usinés.

Trois huiles Motorex représentatives du marché ont été sélectionnées :

• SWISSCUT ORTHO NF-X : huile du groupe i, minérale déparaffinée, distillée sous vide avec solvants ;
• DECOMED HP-X : huile du groupe 3, minérale hydrocraquée
• DECO EX : huile du groupe 3, minérale hydrocraquée avec esters synthétiques.

Chacune d’elle a été mélangée dans les mêmes proportions à 3 détergents différents, à des concentrations de 3 et 5 % : deux produits émulsionnants alcalins faibles composés de tensioactifs différents - le 20.02 et Galvex TM -, et un produit émulsionnant à base d’hydroxyde de potassium, un alcalin fort, le Rodaclean 2018 (cf schéma ci-dessus).

Effet des trois huiles testées sur une solution de lessive à 5% (source : NGL)

Les tensioactifs diminuent la tension dynamique d’un liquide : ils rendent la solution plus fluide. En consommant les tensioactifs, le processus de dégraissage a pour effet d’augmenter la tension dynamique de la solution. Plus l’impact de l’huile sur la tension dynamique de la solution est élevée, plus la quantité de tensioactifs consommée est importante, et plus le bain est proche de la saturation.

Trois enseignements à tirer de ces essais 

La première conclusion des tests menés par NGL et Motorex est que les effets d’un excès d’huile peuvent être évalués par une simple mesure de tension dynamique d’une solution. En effet, l’huile doit être émulsionnée. Ce phénomène se produit lorsque les tensioactifs, constituant de base de la lessive, viennent encapsuler dans des micelles les molécules d’huiles, permettant alors leur élimination lors des rinçages.

A une concentration de 5 %, les tensions de surface dynamiques des solutions testées sont nettement moins impactées par les huiles qu’à une concentration de 3 %. Cela reflète le fait que davantage de tensioactifs sont disponibles pour émulsionner l’huile. Les produits seront saturés moins rapidement et les bains pourront être utilisés plus longtemps.

Cela peut sembler évident ; toutefois, au-delà de 5%, des phénomènes d’entraînement apparaissent, obligeant alors à allonger les temps de rinçage et la quantité d’eau utilisée. La plage optimale de dosage est donc relativement limitée. Ces observations devraient apporter des éléments importants pour justifier le choix de paramètres critiques lors de la qualification opérationnelle d’un procédé.

Deuxième conclusion : un déshuilage préalable est indispensable pour ralentir la saturation des solutions de dégraissage. Dans la mesure où l’élimination de l’huile repose sur un processus consommateur de tensioactifs, il convient de limiter l’apport en huile dans cette étape de nettoyage. Ce déshuilage peut se faire soit par aspersion soit par immersion dans une cuve ultrasons équipée d'un séparateur d'huile. Différents produits, alcalins forts ou alcalins faibles, avec ou sans phosphates, mais surtout non moussants doivent être utilisés pour cette phase. Il convient d’adapter le produit aux matériaux à traiter. Il faut par exemple éviter des alcalins au pH élevé pour des pièces en aluminium ou alliages cuivreux. Les produits non moussants contenant des solvants sont à proscrire car ils vont davantage émulsionner l’huile et gêner sa séparation de la phase aqueuse. L’huile est alors entraînée et vient polluer les bains suivants.

Les détergents non moussants, qualifiés aussi de "relarguants" sont généralement moins dosés que les détergents émulsionnants. Un dosage de 1 à 2 % en machine aspersion suffit par exemple. Un procédé hybride offrira donc une excellente efficacité de nettoyage et permettra une consommation plus faible de produit.

Enfin, le troisième enseignement à tirer est que le principe actif d’un détergent (type de tensioactif, hydroxyde) agit différemment selon la composition de l’huile.

Le Rodaclean 2018, produit composé d’hydroxyde de potassium, présente paradoxalement le taux de saturation le plus rapide. Il demeure cependant efficace sur des huiles contenant des esters synthétiques, que les hydroxydes dégraderont par un principe chimique appelé saponification.

www.ngl-group.com, www.motorex.com