2024医疗器械展览会粘合领域关注 | 低表面能塑料粘合方法
2024-01-25
医疗器械生产商纷纷改用专门配制的各种塑料，以抵御刺激性化学物质，满足最终使用环境条件（如灭菌）的需要。不过，然而，这些材料能够承受上述条件的特性也会使它们难以用粘合剂粘合。2024医疗器械展览会Medtec China 速递本文，Kevin Brownsill在Intertronics担任技术学习与开发负责人，他针对专业医用塑料提供了相关粘合指南。
在导管、呼吸器、管组、注射针和诊断检测设备生产，以及其他各种应用方面，粘合剂常用于粘合医用塑料。在很多情况下，粘合剂粘合法的易操作性和高效性都高于溶剂焊接法或机械紧固法，而且这种粘合法对器械的美观度影响最小。
塑料粘合难度
使用粘合剂粘合法前，首先必须使用粘合剂将基材表面润湿。“润湿”是指粘合剂具有在指定基材上进行扩散的倾向，这是粘合剂粘合法成功的先决条件。
表面能是决定是否使用粘合剂进行润湿的一大关键因素。如果与粘合剂相比，塑料基材表面能较高（通常大约高出7-10达因/平方厘米，粘合剂液滴会在基材表面上进行扩散（润湿）；但如果基材表面能低于粘合剂，粘合剂液滴将起不到润湿作用，相反会以圆形液滴形式沉积在塑料表面上。这种情况下，塑料粘合强度会降低。
许多高性能医用塑料（如PSU、COC/COP、PP、PCTG、PEBA、SAN、PEEK）的表面能较低（多数在20-40达因/平方厘米之间），因此，粘合剂粘合法不太适用。为解决这一问题，粘合剂专业生产商纷纷配制各种新型材料，用于粘合这些高性能医用塑料。
增加表面能
等离子体表面处理法能够在专业医用塑料表面上有效形成粘合位点，增加表面能，从而轻松提高粘合剂的粘合性。大气等离子体技术是指将少量气体分子转化为高能电子和离子。这些电子和离子在高能状态下进行快速运动，并与气体分子碰撞产生各种化学活性物质，但这些化学物质的存活期较短。
等离子体可在不额外使用化学品的情况下引发各种与表面处理有关的物理和化学过程。在形成官能团的过程中，等离子体处理法可在基材表面产生含氧官能团和含羟官能团，以此作为粘合位点，与粘合剂中的气体分子形成共价键，提高粘合强度。同时，等离子体能够增加基材表面能，提高润湿性，因此，等离子体还可清洁表面，清除表面上可能会影响粘合效果的各种污染物。
2024医疗器械展览会Medtec China展区设置不断优化，原医用法规专区及医用配套服务展区合并为咨询服务（法规，CDMO，CSO) 展区，原医疗制造自动化展区升级为医疗自动化、传动控制、机器人技术展区。强势展区规模不断扩张，从医用材料(高分子/复合材料）及其部件，金属材料/无机非金属材料及其部件加工，粘结剂，粘结产品，到管件和挤压加工产品展区。截至目前，已吸引了大批医疗业务的企业抢先入驻，包括路博润，迈图，Avantor NuSil，杜邦，奥美凯，汉高，艾德斯，瀚纳瑞，宝丽摩赛思，韦恩堡金属，田中贵金属，ELGILOY，海瑞嘉，金纬，圣安，宝碟等。目前Medtec China 2024 展位正在销售中，预计将吸引近80,000+人次观众前来参观，点击立刻报名参展，立享早鸟价~
粘合PEEK材料
PEEK材料主要用于生产部分一次性医疗器械组件（如连接器、管道、外壳、传感器）。这种材料无毒、可消毒，并且耐温性、强度、韧性和耐化学性出色。不过，这种材料的表面能约为34-38达因/平方厘米，说明粘合剂往往起不到润湿作用。这种情况下，生产商会通过等离子体表面处理法将这种材料的表面能大约提升至60-70达因/平方厘米，确保能够顺利粘合这种材料。
譬如，戴马斯公司生产了1202-M-SC紫外光固化粘合剂，如需将PEEK材料粘合各种材料（如金属、塑料、复合材料），推荐使用这种粘合剂。该粘合剂不仅固化速度快、用途广泛，而且具有生物相容性。而该公司生产的1121-M型粘合剂，由于适用性有限，因此建议先行试用。
粘合层设计
除了确定所用基材的表面能是否足够高，确保所用粘合剂能够起到润湿作用外，还需要确保在产品使用寿命期内能够长期保持粘合效果。所用材料必须能够承受医疗器械所处的各种环境（可能为高温环境、潮湿环境或化学环境）压力，这一点至关重要。
对于诸多可重复使用的医疗器械而言，灭菌（高压灭菌最为常见）是一件难度较大的工作。多数器械的基材（如PEEK、PPSU、POM）都具有耐高压灭菌功能。但为了满足耐灭菌的要求，可用的粘合剂数量较少。
设计阶段的粘合剂
2024医疗器械展览会Medtec China了解到单靠材料技术特性不足以保证粘合成功。希望粘合PEEK等低表面能医用塑料的供应商可能会发现，在设计阶段就与粘合剂供应商合作会取得成功。这些供应商不仅能够针对个人应用的最佳试用材料和表面处理方案提供有效建议，还可协助建立生产率和吞吐量良好、可重复性满足要求、以及过程控制较为充分的过程。
文章来源：Medtec医疗器械设计与制造
