聚焦医用塑料“三高”:高安全、高精度、高能效
时间:2016-03-17 23:35 来源:CHINAPLAS 2016国际橡塑展 作者:未知 点击:次
对于塑料行业而言,医疗应用领域无疑是一座前景无限的金矿。从相对简单的塑料制品如针筒、吸液管、培养皿和量杯,到复杂的集成式医疗器械如胰岛素计量笔、透析器、超声雾化器、医用X射线机等,都广泛采用塑料材质。由于这些制品直接关系到人的健康甚至生命安全,因此对其制造材料和生产过程的要求极为严苛:材料必须安全可靠,生产车间需保持洁净;生产设备需具备高精度,同时实现低成本和高效能。 高安全性 安全性是医用塑料产品最基本的要求,主要取决于产品对医护人员、患者以及用后处理的安全性。这需要从产品设计、原材料选用、生产工艺、生产环境、产品质量技术指标等多方面综合考量。作为医用材料,塑料通常应满足以下要求:对机体无毒性、无致癌性、不引起过敏反应或干扰机体免疫机理;植入体内的材料需具有良好的生物相容性;与血液接触的材料需具备一定的抗凝血性能;能经受消毒过程而不变形等。 近年来,对PVC替代材料的研究成为热点。PVC目前是医疗领域使用范围和用量最大的聚合物,但其可能释放邻苯二甲酸酯,对人体健康造成潜在危害。热塑性聚氨酯(TPU)被认为是更安全的替代材料。TPU的生物性能、机械性能和加工性能均与PVC相当,且无需增塑剂即可获得柔韧性,因此不存在邻苯二甲酸酯迁移风险。此外,TPU在插入人体前具有足够硬度,进入人体后变得柔韧,可确保患者舒适。然而,医用级TPU价格昂贵,目前主要应用于高附加值精密介入导管、人工心脏辅助装置、人工血管等。由于医用级TPU对纯度和工艺条件要求极高,生产技术仅集中在巴斯夫、科思创(前拜耳材料科学)、路博润、陶氏化学和亨斯迈等少数外资企业手中。 医疗领域对有机硅材料的需求也在不断增长。与PVC相比,有机硅在抗感染、密封粘合、防水、无刺激性等方面具有明显优势。道康宁、蓝星有机硅和瓦克等公司在此领域研究颇深。其中,瓦克推出的有机硅薄膜SILPURAN® Film,允许水蒸气和氧气等气体透过,可用于生产透气性伤口胶带,或在人工心肺机等医疗装置中用作透气薄膜。 除了对材料要求严苛,医疗塑料制品对加工设备的要求也非常严格。特别是对于有特殊使用环境的测试类、检测类、容器类和器官类医疗制品,成型时必须使用洁净室。许多加工设备供应商为此开发了多种解决方案。例如,耐驰特(Netstal)对医疗用注塑机的设计和生产制定了特殊规则和程序,专门设立独立的洁净室注塑机生产区,由经过特殊训练的人员组装洁净室用注塑机。同时提供多种特殊配置,包括水冷式驱动电机(避免气冷形成的涡旋气流)、动模板和定模板表面特殊合金涂层处理、符合FDA标准的无毒害液压油等。 高能效与高精度 在瞬息万变的市场中,高能效是所有商家共同追求的目标。医疗制品厂商通常要求加工设备在尽可能短的循环周期内,以最高的稳定性和安全性制造出最佳品质的产品,因此自动化与系统整合解决方案成为关注热点。 高精度同样是医疗塑料制品的关键要求。例如,针筒和吸液管对圆角和通孔的截面精度要求很高,培养皿对尺寸精确度要求极高;而吸入器、胰岛素计量笔等产品由多个精密部件组装而成,需完成存储、雾化和计量等特定功能,因此对塑料结构件之间的配合精度及相互作用力要求很高。此外,在市场压力下,医疗器械趋于小型化、多功能化,要求加工生产系统更加稳定、控制更加精准。 注塑产品是医疗塑料制品中产量最大的品种,全电动注塑机因其在高速、高效、精密及节能方面的优势,被认为是首选生产设备。阿博格的电动注塑机Allrounder 520A专为满足移液器吸头的高质量要求而设计,锁模力1500 kN,注塑单元规格400,每次生产64个,成型周期仅约4.5秒,模塑件重0.35克,能耗比标准液压注塑机低50%。 在微量注塑方面,威猛巴顿菲尔的MicroPower 15/10微量注塑机(锁模力15吨)能够生产重量不到几毫克的微型部件。微部件制造采用转盘技术,使用顶部1个和底部2个部件的6腔模具,材料为聚甲醛。这些注塑成型的微部件满足医疗技术的特殊要求,用于特殊医用注塑针头的穿透力测试,例如制造胰岛素笔,可最大程度提高患者舒适度。 在医疗部件领域,多组分成型(在模具内完成不同原料或不同功能部件的组装)正变得越来越重要。例如,通过模内装配可为吸入器外壳添加密封件。针对医疗行业对多组分注塑及模内装配等特殊工艺的需求,恩格尔提供一系列配备多个注射单元的注塑机。例如,使用一台为无尘室设计的无拉杆ENGEL e-victory 160 combi油电混合注塑机,生产集成有过滤器的输血滴注器:滴注器上下部分别采用聚苯乙烯和聚丙烯,两部分同时注塑,之后在同一模具中插入过滤器,再用另一部分PP复合模塑固定,整个工艺周期仅12秒。 3D打印前景广阔 只需20多个小时,一个“私人订制”的颅骨模型即可成型——这是3D打印创造的神奇速度。近期一个医疗展会上,上海某企业采用光敏树脂3D打印的完整颅骨模型吸引了众多关注。该模型可帮助医生进行手术预演,实现精确操作,这是目前应用最多的辅助医疗案例。另外两个更深层次的研究方向是个性化永久植入物以及细胞与组织的3D打印。在健康护理行业,3D打印已成为定制助听器和口腔诊疗器械等医疗用品的主流方法,其他3D打印技术距离大规模应用仍有距离,但未来市场前景被广泛看好。面对这一潜力巨大的市场,材料开发商也积极布局。例如,2015年9月正式更名为科思创的前拜耳材料科技,宣布将其众多产品和原材料转向3D打印应用,尤其是具有优异层间粘结性的TPU材料,并已开始提供可用于3D打印的PC材料。 展会同期活动:第二届医用塑料论坛 在以制造强国为目标的《中国制造2025》规划中,生物医药及高性能医疗器械被明确为重点发展领域,这将带动对医疗级塑料的殷切需求。为此,CHINAPLAS 2016国际橡塑展(2016年4月25-28日,上海新国际博览中心)期间将举办“第二届医用塑料论坛”,由各地专家分享医疗级聚合物的最新发展以及医疗器械、耗材和医药包装的前沿生产技术。汇集全球最先进材料和技术的CHINAPLAS 2016国际橡塑展可为业者提供指引。现场展品涵盖医用橡塑材料、模具、注塑成型及包装工艺、自动化生产设备、洁净室解决方案及检测技术等,助力开拓市场新空间。 目前,已预留展位的知名橡塑机械及原材料展商包括:阿博格、震雄、戴维斯标准、恩格尔、诺信、海天、克劳斯玛菲、赫斯基、马斯特模具、美好创亿、米拉克龙、柳道、伊之密、哈斯高、舒尔曼、巴斯夫、科思创、杜邦、道康宁、伊士曼、埃克森美孚、凯柏胶宝、路博润、苏威等。 2016国际橡塑展预计将吸引来自超过150个国家/地区的逾140,000名专业观众。历届展会吸引了众多国际知名的医疗器械及医药生产商和医疗包装企业,包括迈瑞、理邦、飞利浦伟康、开立、西门子、康德莱、德尔格、驼人集团、微创、百特、阳普、雷诺丽特、塞纳医药包装、长健医用包装、佛山特种医疗导管、亚宝药业、中国塑料加工工业协会医用塑料专委会、广东省医药行业协会等。 (责任编辑:泉水) |
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