醫(yī)療器械生產(chǎn)商紛紛改用專(zhuān)門(mén)配制的各種塑料,以抵御刺激性化學(xué)物質(zhì),滿(mǎn)足最終使用環(huán)境條件(如滅菌)的需要。不過(guò),然而,這些材料能夠承受上述條件的特性也會(huì)使它們難以用粘合劑粘合。Kevin Brownsill在Intertronics擔(dān)任技術(shù)學(xué)習(xí)與開(kāi)發(fā)負(fù)責(zé)人,他針對(duì)專(zhuān)業(yè)醫(yī)用塑料提供了相關(guān)粘合指南。
在導(dǎo)管、呼吸器、管組、注射針和診斷檢測(cè)設(shè)備生產(chǎn),以及其他各種應(yīng)用方面,粘合劑常用于粘合醫(yī)用塑料。在很多情況下,粘合劑粘合法的易操作性和高效性都高于溶劑焊接法或機(jī)械緊固法,而且這種粘合法對(duì)器械的美觀度影響最小。
1、塑料粘合難度
使用粘合劑粘合法前,首先必須使用粘合劑將基材表面潤(rùn)濕。“潤(rùn)濕”是指粘合劑具有在指定基材上進(jìn)行擴(kuò)散的傾向,這是粘合劑粘合法成功的先決條件。
表面能是決定是否使用粘合劑進(jìn)行潤(rùn)濕的一大關(guān)鍵因素。如果與粘合劑相比,塑料基材表面能較高(通常大約高出7-10達(dá)因/平方厘米,粘合劑液滴會(huì)在基材表面上進(jìn)行擴(kuò)散(潤(rùn)濕);但如果基材表面能低于粘合劑,粘合劑液滴將起不到潤(rùn)濕作用,相反會(huì)以圓形液滴形式沉積在塑料表面上。這種情況下,塑料粘合強(qiáng)度會(huì)降低。
許多高性能醫(yī)用塑料(如PSU、COC/COP、PP、PCTG、PEBA、SAN、PEEK)的表面能較低(多數(shù)在20-40達(dá)因/平方厘米之間),因此,粘合劑粘合法不太適用。為解決這一問(wèn)題,粘合劑專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)商紛紛配制各種新型材料,用于粘合這些高性能醫(yī)用塑料。
2、增加表面能
等離子體表面處理法能夠在專(zhuān)業(yè)醫(yī)用塑料表面上有效形成粘合位點(diǎn),增加表面能,從而輕松提高粘合劑的粘合性。大氣等離子體技術(shù)是指將少量氣體分子轉(zhuǎn)化為高能電子和離子。這些電子和離子在高能狀態(tài)下進(jìn)行快速運(yùn)動(dòng),并與氣體分子碰撞產(chǎn)生各種化學(xué)活性物質(zhì),但這些化學(xué)物質(zhì)的存活期較短。
等離子體可在不額外使用化學(xué)品的情況下引發(fā)各種與表面處理有關(guān)的物理和化學(xué)過(guò)程。在形成官能團(tuán)的過(guò)程中,等離子體處理法可在基材表面產(chǎn)生含氧官能團(tuán)和含羥官能團(tuán),以此作為粘合位點(diǎn),與粘合劑中的氣體分子形成共價(jià)鍵,提高粘合強(qiáng)度。同時(shí),等離子體能夠增加基材表面能,提高潤(rùn)濕性,因此,等離子體還可清潔表面,清除表面上可能會(huì)影響粘合效果的各種污染物。
3、粘合PEEK材料
PEEK材料主要用于生產(chǎn)部分一次性醫(yī)療器械組件(如連接器、管道、外殼、傳感器)。這種材料無(wú)毒、可消毒,并且耐溫性、強(qiáng)度、韌性和耐化學(xué)性出色。不過(guò),這種材料的表面能約為34-38達(dá)因/平方厘米,說(shuō)明粘合劑往往起不到潤(rùn)濕作用。這種情況下,生產(chǎn)商會(huì)通過(guò)等離子體表面處理法將這種材料的表面能大約提升至60-70達(dá)因/平方厘米,確保能夠順利粘合這種材料。
4、粘合層設(shè)計(jì)
除了確定所用基材的表面能是否足夠高,確保所用粘合劑能夠起到潤(rùn)濕作用外,還需要確保在產(chǎn)品使用壽命期內(nèi)能夠長(zhǎng)期保持粘合效果。所用材料必須能夠承受醫(yī)療器械所處的各種環(huán)境(可能為高溫環(huán)境、潮濕環(huán)境或化學(xué)環(huán)境)壓力,這一點(diǎn)至關(guān)重要。
對(duì)于諸多可重復(fù)使用的醫(yī)療器械而言,滅菌(高壓滅菌最為常見(jiàn))是一件難度較大的工作。多數(shù)器械的基材(如PEEK、PPSU、POM)都具有耐高壓滅菌功能。但為了滿(mǎn)足耐滅菌的要求,可用的粘合劑數(shù)量較少。
5、設(shè)計(jì)階段的粘合劑
單靠材料技術(shù)特性不足以保證粘合成功。希望粘合PEEK等低表面能醫(yī)用塑料的供應(yīng)商可能會(huì)發(fā)現(xiàn),在設(shè)計(jì)階段就與粘合劑供應(yīng)商合作會(huì)取得成功。這些供應(yīng)商不僅能夠針對(duì)個(gè)人應(yīng)用的最佳試用材料和表面處理方案提供有效建議,還可協(xié)助建立生產(chǎn)率和吞吐量良好、可重復(fù)性滿(mǎn)足要求、以及過(guò)程控制較為充分的過(guò)程。
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