Une pompe péristaltique déplace le fluide en pressant un tube flexible avec des rouleaux rotatifs. Le tube est la seule partie mouillée, ce qui élimine le besoin de nettoyer la chambre de la pompe entre les lots. Cette conception explique pourquoi les pompes péristaltiques dominent le dosage dans les bioprocédés, les analyses en laboratoire, la dialyse, la perfusion et la distribution alimentaire. C'est également pourquoi c'est le tube, et non la pompe, qui détermine la précision du débit, le risque de contamination et l'intervalle de maintenance.
Cet article explique comment spécifier les tubes en silicone pour le service péristaltique : dureté, épaisseur de paroi, taille d'alésage, durée de vie prévue du tube et documentation de conformité dont les acheteurs médicaux, pharmaceutiques et alimentaires ont besoin.
Pourquoi le silicone est le choix courant pour les tubes péristaltiques
Quatre matériaux de tubes apparaissent en service péristaltique : le silicone, le silicone durci au platine-, l'élastomère thermoplastique et le PVC. Le silicone est la valeur par défaut pour plusieurs raisons.
Résistance chimique à une large gamme de fluides aqueux et légèrement agressifs
Plage de température d'environ -50 degrés à 200 degrés, permettant le dosage de vapeur et de liquide chaud
Récupération de compression, de sorte que le tube reprend sa forme après chaque passage du rouleau
Pas de plastifiant, ce qui évite le lessivage dans le fluide pompé
Qualités transparentes qui permettent une inspection visuelle du flux et des bulles
Options de durcissement au platine avec un faible profil extractible pour les fluides sensibles
La propriété de récupération par compression est essentielle aux performances péristaltiques. Chaque passage du rouleau aplatit le tube et celui-ci doit rebondir pour se remplir avant l'arrivée du rouleau suivant. La récupération du silicone est forte, ce qui permet un débit stable et une longue durée de vie du tube lorsque l'épaisseur et la dureté de la paroi sont adaptées à la tête de pompe.
Pour le matériau de base derrière ces tubes, voir le caoutchouc de silicone solide, la famille HTV utilisée pour l'extrusion.
Dureté, épaisseur de paroi et relation d'écoulement
Trois dimensions de tube déterminent les performances plus que toute autre variable.
Alésage ou diamètre intérieur (ID).Règle le volume par passage de rouleau et donc le débit à une vitesse de pompe donnée. Le débit s'adapte à la surface de la section transversale, de sorte qu'un petit changement d'alésage produit un changement de débit important.
Épaisseur de paroi.Définit le taux de compression et la force de rappel. Les parois fines se remplissent plus rapidement et conviennent au dosage à grande vitesse. Les parois épaisses résistent à une pression de décharge plus élevée et durent plus longtemps sous une occlusion donnée, au prix d'un couple d'entraînement plus élevé et d'un remplissage plus lent.
Dureté.Fixe la rigidité et la récupération. Un tube plus dur résiste au fluage et maintient la précision du débit plus longtemps. Un tube plus souple scelle contre le rouleau avec moins de force et convient aux fluides à faible pression et plus délicats.
Les tubes péristaltiques en silicone typiques s'étendent de 50 à 70 Shore A. La gamme médicale et de laboratoire courante se situe entre 50 et 60 Shore A. Des qualités plus douces sont disponibles pour un dosage à basse pression, mais ont tendance à ramper plus rapidement en cas d'occlusion continue.
| Paramètre de tube | Gamme typique | Effet sur les performances |
|---|---|---|
| Alésage (ID) | 1 à 12 mm | Entraînement direct du débit par passage de rouleaux |
| Épaisseur de paroi | 1,6 à 4,8 mm | Contrôle la capacité de pression et la vitesse de remplissage |
| Dureté | 50 à 70 rivage A | Définit la force d’étanchéité, la résistance au fluage et la durée de vie |
| Température de fonctionnement | -50 à 200 degrés | Permet le service de vapeur et de fluide chaud |
| Tolérance à la stérilisation | Autoclave, gamma, EtO | La méthode détermine la sélection des notes |
Le chiffre de durée de vie du tube indiqué par les fournisseurs doit toujours être lié à une tête de pompe, une vitesse, une occlusion et une contre-pression spécifiques. Une durée de vie de 500 heures à basse vitesse et basse pression n'est pas la même chose que 500 heures à haute vitesse contre contre-pression.
Durée de vie du tube et ce qui la raccourcit
Les tubes péristaltiques en silicone utilisés en laboratoire durent généralement de plusieurs centaines à plus d'un millier d'heures, et la propagation est importante car les tâches varient énormément.
Les principaux facteurs qui raccourcissent la vie :
Paramètre d'occlusion.La surocclusion aplatit le mur après la guérison complète et accélère la fatigue. Sous occlusion réduit le flux mais prolonge la durée de vie.
Vitesse de la pompe.Une vitesse plus élevée signifie plus de passages de rouleaux par heure et une accumulation de fatigue plus rapide.
Contre-pression.Une pression de refoulement plus élevée augmente la contrainte sur la paroi à chaque passage.
Température.Un service chaud continu ramollit le tube et accélère le fluage.
Exposition chimique.Les solvants agressifs et les acides concentrés attaquent la surface.
Épaisseur de paroi.Les parois fines se fatiguent plus rapidement que les parois épaisses à occlusion égale.
Le mécanisme de contrainte est la fatigue mécanique et non chimique. Dans une application de tube médical telle que le tube LSR pour un dosage de précision, la même logique de fatigue s'applique : la récupération après compression est la propriété qui régit la durée de vie.
Une approche de maintenance pratique : enregistrez les heures de pompe par rapport à une occlusion et une vitesse définies, puis remplacez le tube à 70 à 80 % de sa durée de vie validée plutôt qu'en cas de défaillance visible. La dérive du débit en fin de vie est progressive et peut échapper à un contrôle visuel.
Conformité pour le contact médical, pharmaceutique et alimentaire
Les tubes péristaltiques touchent souvent des fluides biologiques, des médicaments ou des aliments. L'ensemble de conformité dépend de la catégorie de contact et du marché.
Pour les contacts médicaux et pharmaceutiques, les exigences communes sont :
Tests de réactivité biologique USP classe VI
Biocompatibilité série ISO 10993, avec cytotoxicité ISO 10993-5 et irritation et sensibilisation ISO 10993-23
FDA 21 CFR 177.2600 pour les articles en caoutchouc à usage répété en contact avec des aliments ou des médicaments
Une déclaration de durcissement au platine-, car des résidus de peroxyde peuvent apparaître lors des tests sur les extractibles.
Pour la distribution de nourriture et de boissons :
FDA 21 CFR 177.2600
Test de migration UE 10/2011 pour le simulant concerné
Déclaration REACH SVHC
Remarque sur l'interaction des normes. La norme ISO 10993 couvre l'évaluation biologique, l'USP Classe VI couvre un ensemble de tests de réactivité biologique spécifique et la FDA 21 CFR 177.2600 couvre le contact alimentaire avec le caoutchouc. Une seule qualité de tube peut en satisfaire plus d’un, et l’acheteur doit demander quels rapports sont au dossier, avec les dates, plutôt que de supposer.
Pour la stérilisation, le tube en silicone tolère l'autoclave à vapeur, le gamma et l'EtO. La vapeur et le gamma passent tous deux par le cadre ISO déjà couvert pour le silicone médical, et la sélection de la qualité des tubes interagit avec la méthode de stérilisation de la même manière que les pièces moulées.
Qualités de tubes : durcissement au platine et durcissement au peroxyde
Le tube est extrudé puis durci. Le système de cure modifie le profil extractible et l'odeur.
Cure de platinene laisse aucun sous-produit de peroxyde, présente un faible profil extractible et constitue la norme pour les tubes USP Classe VI et ISO 10993. Il est plus coûteux et plus sensible de remédier à l'inhibition de certains contaminants lors de l'extrusion.
Cure de peroxydeest moins cher et reste courant dans les tubes industriels et à usage général. Il peut véhiculer une odeur et un niveau d'extraction plus élevé, c'est pourquoi il est évité tout contact avec des médicaments, du sang ou des aliments pour nourrissons.
Pour la plupart des tâches médicales et de laboratoire péristaltiques, spécifiez la cure platine et demandez les données extractibles.
Compatibilité chimique et sélection des fluides
Le silicone gère une large gamme de fluides et présente des points faibles connus qu’un acheteur doit vérifier avant de les spécifier.
Le silicone fonctionne bien avec la plupart des solutions aqueuses, des alcools, des acides et bases dilués et une large gamme de fluides biologiques. Cela couvre la majorité des dosages péristaltiques dans les secteurs pharmaceutique, de dialyse, d’analyses en laboratoire et de restauration.
Le silicone est attaqué par les acides concentrés, certaines cétones et aldéhydes, les solvants aromatiques et chlorés et certaines huiles. Dans ces fluides, le silicone gonfle, se ramollit et perd rapidement sa récupération de compression, ce qui met fin à la durée de vie du tube et peut libérer des substances extractibles dans le fluide.
Lorsqu'un solvant est impliqué, les options sont un élastomère différent tel qu'un perfluoroélastomère ou un tube thermoplastique, ou une modification du trajet du fluide. La sélection par défaut du silicone pour une tâche de dosage de solvant entraîne une défaillance précoce du tube et une éventuelle contamination du fluide.
Une étape de vérification pratique : réaliser un test de compatibilité sur le fluide réel à la température réelle pendant le temps de contact prévu, puis mesurer la dureté, le gonflement et la reprise en compression. Un tableau de compatibilité des fournisseurs est un filtre de départ et le test de trempage est la confirmation.
Précision du débit et pulsation
Le flux péristaltique est intrinsèquement pulsatile car le fluide ne se déplace que lorsqu'un rouleau passe. Deux paramètres façonnent le profil d’écoulement.
Le nombre de rouleaux définit la fréquence d'impulsion. Un plus grand nombre de rouleaux produisent des impulsions plus petites et plus fréquentes et un débit plus fluide. Moins de rouleaux produisent des impulsions plus grandes et une variation de débit instantanée plus large.
L'épaisseur de paroi et la dureté déterminent le comportement de recharge. Un tube qui se remplit complètement entre les passages offre un volume constant. Un tube qui se remplit lentement à grande vitesse délivre moins que la valeur nominale, ce qui réduit la précision du débit.
Pour un dosage critique en termes de précision, les exigences courantes sont une courbe de précision du débit tout au long de la durée de vie du tube et un chiffre de répétabilité à la vitesse de fonctionnement. Demandez les deux, mesurés en fonction de l'épaisseur et de la vitesse de votre paroi plutôt que d'un point de référence générique.
Tube correspondant à la tête de pompe
La tête de pompe définit la géométrie d'occlusion et le tube doit y correspondre.
Confirmez que la tête de pompe accepte l'épaisseur de paroi que vous avez sélectionnée. De nombreuses têtes sont construites autour d’un mur fixe et ne conserveront pas la précision du débit avec un mur différent.
Confirmez que la longueur du tube correspond au trajet de la tête. Une longueur excessive provoque un dérapage et une usure inégale.
Confirmez le couple d'entraînement. Les parois épaisses et dures augmentent le couple et peuvent dépasser la capacité d'un petit disque.
Confirmez le nombre de rouleaux. Plus de rouleaux signifient des impulsions de fluide plus petites et plus de passages par tour.
La précision du débit est généralement indiquée en pourcentage de la valeur nominale et dépend de l'étape de vie du tube. Demandez donc une courbe de précision du débit sur toute la durée de vie du tube à votre point de fonctionnement.
Liste de contrôle des spécifications
Indiquer le fluide, y compris la température, la concentration et toute teneur en solvant
Indiquer le débit requis et la plage de vitesse de la pompe à utiliser
Spécifiez l'alésage, l'épaisseur de paroi et la dureté comme un ensemble assorti, et non individuellement
Préciser le système de cure, platine pour contact sensible
Exiger l'USP Classe VI et les rapports ISO 10993 applicables pour les contacts médicaux
Exiger FDA 21 CFR 177.2600 ou EU 10/2011 pour le contact alimentaire, avec le simulant nommé
Exiger un chiffre de durée de vie du tube lié à une occlusion, une vitesse et une contre-pression indiquées
Exiger une courbe de précision du débit tout au long de la vie pour un dosage critique en termes de précision
Exiger une clause de contrôle des modifications pour les modifications de composés et de remèdes
Exiger une traçabilité des lots, du lot de tubes au lot de composés
Où ANYSIL s’adapte
ANYSIL produit des tubes en silicone HTV à durcissement au platine et des qualités LSR à partir d'une usine de Guangzhou avec une capacité mensuelle supérieure à 300 tonnes et 15 personnes techniques pour le développement des qualités. Les qualités de tubes médicaux et pour contact alimentaire sont disponibles dans la gamme 50 à 70 Shore A, avec une documentation couvrant USP Classe VI, les rapports ISO 10993, FDA 21 CFR 177.2600, REACH SVHC et les déclarations RoHS préparées par commande. Des combinaisons personnalisées d'alésage et de paroi sont disponibles pour une tête de pompe définie.
Envoyez le fluide, la température, le débit, le modèle de tête de pompe et les exigences de conformité. L'équipe technique vous recommandera une qualité de tube et l'ensemble des données nécessaires à votre dossier de validation.
Demander une évaluation des tubes de pompe péristaltique