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粘接劑在醫(yī)療器械的應(yīng)用與失效模式

嘉峪檢測(cè)網(wǎng)        2024-06-17 08:13

醫(yī)療器械一般是由多種材料/部件組合而成,組合方式一般有:卡扣連接,螺紋連接,焊接,粘接和捆綁,粘接似乎是最常用的方式之一。

 

一、粘接概述

 

醫(yī)療器械中所應(yīng)用到的粘接劑一般有以下幾種:環(huán)氧樹(shù)脂,瞬干膠,UV膠,溶劑膠粘劑。UV膠可能是最廣泛應(yīng)用的膠水之一了;環(huán)氧樹(shù)脂常用于金屬與金屬之間的粘接,但也會(huì)用于塑料件之間的粘接,如PE/ABS等;溶劑粘接劑是指含有揮發(fā)性有機(jī)溶劑的粘接劑,通常是用于低成本的導(dǎo)管及配件。

 

瞬干膠和UV膠是同一種類(lèi)型,使用方便,不需要溶劑和催化劑,因此應(yīng)用范圍很廣。

 

二、粘接失效模式簡(jiǎn)述

 

粘接潛在的失效模式一般有三種:粘接力失效,粘接劑失效和基面失效。

 

粘接力失效是發(fā)生在膠水和兩個(gè)部件之間的連接其中一面;

 

粘接劑失效是指2個(gè)面都沒(méi)有連接力了;

 

基面失效是指粘接劑粘接力太強(qiáng)而導(dǎo)致產(chǎn)品本身破壞了。

 

顯然的,基面失效是我們所需要的一種失效模式,即如果產(chǎn)生失效或破壞,我們所希望的是膠水仍是牢牢的粘接在原材料上,也即膠水的連接強(qiáng)度高于材料本身,然而這是一種理想的失效模式,實(shí)際的失效模式,可能三種都會(huì)發(fā)生,這取決于材料(包括潔凈程度)、膠水(保存條件)的選擇,也取決于基材的預(yù)處理(這仍屬于是材料選擇的范圍)。

 

膠水與基材的粘接一般有兩種方式,一種是分子間的作用力,是化學(xué)的方式;一種是通過(guò)膠水抓取基材表面產(chǎn)生的物理機(jī)械力,物理機(jī)械力最常見(jiàn)的作法是對(duì)基材表面進(jìn)行預(yù)處理,如等離子處理,如噴砂處理,增加表面粗糙等。

 

說(shuō)到粘接失效,就簡(jiǎn)單談一下常規(guī)粘接設(shè)計(jì)及做法。

 

首先仍是粘接材料和匹配的膠水選擇,材料選擇時(shí),應(yīng)優(yōu)選容易粘接的材料(有個(gè)水滴角的指標(biāo),角度越低,越容易粘接),如ABS,PC,PU等;一些難以粘接的材料,就需要做包括但不限于上述提到的預(yù)處理方法了。

 

其次,在粘接組裝時(shí),基材之間可預(yù)留一定的膠水間隙,在端面還可以設(shè)計(jì)內(nèi)倒角及端部點(diǎn)(補(bǔ))膠,如下圖所示

 

 

X是預(yù)留的間隙,坡口是預(yù)留的膠水量,圓弧對(duì)應(yīng)的是點(diǎn)(補(bǔ))膠

 

三、粘接劑舉例

 

1)溶劑型粘接劑

 

二氯甲烷和環(huán)己酮是常見(jiàn)的溶劑粘接劑,其中環(huán)己酮是帶有油性的液體,常用于如PS、ABS類(lèi)的粘接。

 

溶劑型粘接劑,速度快,價(jià)格適宜,因此常用于連接低成本的產(chǎn)品,如前面提到的導(dǎo)管套件等。

 

2)環(huán)氧型粘接劑

 

總的來(lái)說(shuō)是由環(huán)氧樹(shù)指或環(huán)氧乙烷環(huán)的一類(lèi)物料組成的高分子材料。

 

有時(shí)候,會(huì)稱(chēng)之為AB膠,因?yàn)樾枰?jīng)過(guò)混合后才能使用,混合比例一般按使用說(shuō)明執(zhí)行。

 

當(dāng)然除了雙組份,確實(shí)還存在單組份的環(huán)氧膠,說(shuō)是單組份,其實(shí)是預(yù)先混合的,這種膠水一般需要低溫儲(chǔ)存,防止發(fā)生固化。

 

如漢高的M-31CL、M-121HP、M-11FL等,

 

如艾德斯ALDERS的E-85TP、E-83S等

 

3)瞬干膠

 

瞬干膠多是丙烯酸樹(shù)脂膠水,膠水廠商已經(jīng)開(kāi)發(fā)出多種應(yīng)用場(chǎng)景的膠水,有能力粘接幾乎所有的基材,并且是還具有良好的生物相容性。

 

瞬干膠是依靠沾沾水分來(lái)引發(fā)粘接的,因此在生產(chǎn)控制穩(wěn)定的濕度是達(dá)到良好粘接效果的關(guān)鍵。正是因?yàn)檫@個(gè)原因,在使用前必須保證膠水的密封性。同時(shí)一來(lái)說(shuō)冷藏存儲(chǔ)是個(gè)不錯(cuò)的方式,可以延長(zhǎng)膠水的使用有效期。(丙酮溶劑可以在緊急情況下用于分離膠水粘接)

 

如漢高的4011、4031、4601等,

 

如艾德斯ALDERS的C-6208、C-6208-1等

 

4)UV膠

 

如前面提及,這也是一種十分廣泛使用的膠水,也是幾乎能粘所有的基材。但這個(gè)和前面三種類(lèi)型仍是有區(qū)別的,UV膠需要一套相對(duì)價(jià)格并不便宜的紫外光源來(lái)固化。

 

如漢高的有3311、3311H、3555、4307等

 

如艾德斯ALDERS的U-3318、U-3318X、U-3313系列等

 

四、粘接劑的供應(yīng)商

 

除了上述提到的 漢高 和 艾德斯ALDERS,還有EPOTEK,MASTER-BOND,KRAZY GLUE,DYMAX等。

 

以上品牌在國(guó)內(nèi)一般多為代理銷(xiāo)售。

 

五、從業(yè)使用小結(jié)

 

個(gè)人從業(yè)過(guò)程中,使用的膠水牌號(hào)不多,但大類(lèi)的環(huán)氧膠、瞬干膠、UV膠的某些牌號(hào)是有使用過(guò)的,鞘管粘接,連接接頭粘接,螺紋密封等場(chǎng)景。

 

環(huán)氧膠,是高透明的,強(qiáng)度良好,也常用于密封使用,唯一缺點(diǎn)是固化時(shí)間長(zhǎng),不過(guò)如果用于螺紋中,其實(shí)這個(gè)等待時(shí)間不算是致命的;

 

瞬干膠,是透明的,但是固化完成后,難免多少還是會(huì)有些許“白化”“白露”,即使不少?gòu)S商宣稱(chēng)能減少“白化”量;

 

UV膠,透明的,但是固化之后,可能多少會(huì)有些許發(fā)黃(可能也跟膠水的存儲(chǔ)時(shí)間、燈光波長(zhǎng)照射時(shí)間有關(guān))。

 

需要提醒的是:在使用UV膠的過(guò)程中,多少有些弊端,說(shuō)的是UV光源,在使用時(shí),需要考慮對(duì)眼睛的傷害,建議配置防護(hù)眼鏡,因?yàn)閁V光導(dǎo)致眼睛的傷害是永久性的。另外,UV燈在使用過(guò)程中,光源強(qiáng)度可能會(huì)衰減,因此建議定期進(jìn)行光源檢驗(yàn);在選擇光源的時(shí),建議選擇波長(zhǎng)較長(zhǎng)的,長(zhǎng)波越長(zhǎng)越能促進(jìn)膠水粘接的深度。

 

說(shuō)到UV膠就不得不提一下艾德斯ALDERS推出的KUKE-HUK膠水,采用的是UV+瞬干雙重固化技術(shù),既解決不透光部分使用UV膠無(wú)法固化完全的問(wèn)題,又解決瞬干膠發(fā)白和不耐老化問(wèn)題,是個(gè)不錯(cuò)的產(chǎn)品,解決了環(huán)氧膠固化時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn),又能相對(duì)快速的完成初始固化,感覺(jué)完全可以當(dāng)成稍微慢一些的瞬干膠來(lái)使用,哈哈。

 

說(shuō)到艾德斯ALDERS,個(gè)人有過(guò)接觸,實(shí)話說(shuō),是和用戶(hù)站在一條線上的,積極配合,首先解決問(wèn)題,但奇怪的是他們似乎自己不進(jìn)行銷(xiāo)售,而與客戶(hù)一起進(jìn)行方案和測(cè)試,銷(xiāo)售仍是代理形式。

 

不過(guò)也確實(shí)值得點(diǎn)贊,哈哈圖片。

 

最后提一小兩點(diǎn)需要注意的是:

 

1)膠水也是產(chǎn)品的組成材料,因此在做正式測(cè)試時(shí),需要考慮全工藝條件特別是滅菌(正常一次或者二次滅菌)對(duì)產(chǎn)品性能的影響。

 

2)所選用的膠水一般都是聲稱(chēng)符合醫(yī)用級(jí)的,如ISO 10993系列或USP的要求,但并不意味著可以免除生物學(xué)的測(cè)試,仍是需要以完整產(chǎn)品經(jīng)歷完整工藝后去做生物相容性的評(píng)估。

 

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來(lái)源:醫(yī)械研發(fā)

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