Понимание пластика медицинского назначения
Пластики медицинского назначения используются во многих медицинских изделиях при производстве корпусов аппаратов МРТ, пластиковых шприцев и протезов из-за их уникальных качеств. Таким образом, это делает их отличной альтернативой для производства медицинских устройств, которые вступают в прямой контакт с кровеносной системой человека, поскольку они очень эффективны для биосовместимости. Кроме того, этот вид пластика является высокопластичным, умеренно сложным, высокоточным и легко формуется методом литья. Кроме того, он хорошо сочетается с технологией 3D-печати, тем самым обеспечивая большое удобство и инновационные возможности в современной индустрии производства лекарств.
Виды пластмасс, используемых в медицинской промышленности
Многие виды пластика медицинского назначения подходят для различных применений в медицинской промышленности:
В медицинской промышленности широко применяются различные виды пластика медицинского назначения:
- Термопласты — это пластичные полимеры, которые становятся мягкими при нагревании и твердыми при охлаждении.
- Термореактивные пластмассы — это полимерные пластмассы, которые при отверждении становятся постоянными твердыми веществами.
- Эластомеры — вязкоупругие полимеры, способные восстанавливать свою первоначальную форму и размер после растяжения.
Однако термопластики имеют самую большую долю рынка. Вот список из семи распространенных термопластиков, используемых в производстве медицинских компонентов: Семь часто используемых медицинских пластиков
- Полистирол (ПС) и K Resin PS являются третьими по распространенности пластиками после ПВХ и ПЭ, и их часто перерабатывают как однокомпонентный пластик. Он легкий, прозрачный, легко окрашивается, имеет хорошие свойства формования и широко используется в потребительских пластиках, электрических деталях, оптических приборах и учебных материалах. Он твердый и хрупкий с высоким коэффициентом теплового расширения, что ограничивает его использование в инженерных приложениях. В последние десятилетия были разработаны модифицированные полистиролы и сополимеры на основе стирола, чтобы преодолеть некоторые ограничения PS. K Resin, сополимер стирола и бутадиена, представляет собой аморфный полимер, который является прозрачным, не имеет запаха, нетоксичным, с плотностью около 1,01 г/см3 (ниже, чем PS и AS) и имеет лучшую ударопрочность и прозрачность (80-90%) с температурой тепловой деформации 77 °C. Его превосходные свойства текучести и широкий диапазон температур обработки делают его очень пригодным для обработки.
- Поливинилхлорид (ПВХ)ПВХ является одним из наиболее производимых пластиков в мире. Смола обычно представляет собой белый или светло-желтый порошок. ПВХ является аморфным, сложным и хрупким в чистом виде, редко используется без модификации. В зависимости от области применения могут быть включены различные добавки, придающие ПВХ разнообразные физические и механические свойства. Различные жесткие, мягкие и прозрачные изделия могут быть изготовлены путем добавления соответствующих пластификаторов. Жесткий ПВХ, который содержит мало или совсем не содержит пластификаторов, обладает превосходной прочностью на растяжение, изгиб, сжатие и ударопрочность и может использоваться отдельно в качестве конструкционного материала. Мягкий ПВХ, содержащий больше пластификаторов, повышает гибкость, удлинение при разрыве и морозостойкость, но становится более хрупким, с пониженной твердостью и прочностью на растяжение. Плотность чистого ПВХ составляет около 1,4 г/см3, тогда как пластифицированный или наполненный ПВХ обычно колеблется от 1,15 до 2,00 г/см3. Около 25% медицинских пластиковых изделий изготавливается из ПВХ из-за его низкой стоимости, широкого спектра применения и простоты обработки. Медицинское применение ПВХ включает в себя трубки для диализа крови, респираторные маски и кислородные трубки.
- Полиэтилен (ПЭ)Полиэтилен является самым высокопроизводимым пластиком в отрасли, и он, по-видимому, сделан из молочных, без запаха, без вкуса и блестящих воскоподобных частиц. Он недорогой, универсальный и широко используется в производстве, сельском хозяйстве, упаковке и повседневных товарах. Типы полиэтилена включают полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) и полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы (ПЭСВМ). ПЭВП имеет меньше боковых цепей, что приводит к более высокой молекулярной массе, кристалличности и плотности, что способствует его твердости и прочности, что делает его широко используемым для литьевых деталей. ПЭНП имеет много боковых ответвлений, что придает ему большую гибкость, ударопрочность и прозрачность. Он часто используется для выдува пленки и как широко распространенная замена ПВХ. ПЭВП известен своей высокой ударопрочностью, низким трением, устойчивостью к растрескиванию под напряжением и хорошими свойствами поглощения энергии, что делает его идеальным для синтетических суставов, таких как бедра, колени и плечи.
- Полипропилен (ПП)ПП бесцветен, безвкусен, нетоксичен, более прозрачен и легче полиэтилена. Это превосходный термопластик с низкой плотностью (0,9 г/см3), нетоксичный, легко обрабатываемый, ударопрочный и прочный на изгиб. Он широко используется в повседневной жизни, включая тканые мешки, пленки, коробки для оборота, материалы для экранирования проводов, игрушки, автомобильные бамперы, волокна и стиральные машины. Медицинский полипропилен ценится за свою высокую прозрачность, отличные барьерные свойства и стойкость к радиации, что делает его широко используемым в медицинском оборудовании и упаковке. Не-ПВХ материалы на основе ПП широко используются в качестве альтернативы традиционным ПВХ-материалам.
- (АБС)ABS известен своей жесткостью, твердостью, ударопрочностью, химической стойкостью, стойкостью к радиации и стойкостью к стерилизации оксидом этилена. ABS в основном используется в медицинских учреждениях для хирургических инструментов, роликовых зажимов, пластиковых шприцев, ящиков для инструментов, диагностических приборов и корпусов слуховых аппаратов, особенно для корпусов большого медицинского оборудования.
- Поликарбонат (ПК)ПК известен своей прочностью, прочностью, жесткостью и устойчивостью к паровой стерилизации. Это предпочтительный материал для фильтров для диализа крови, ручек хирургических инструментов и кислородных баллонов, используемых при операциях на сердце для удаления CO2 и повышения уровня кислорода. Медицинские применения ПК включают безыгольные инъекционные системы, инфузионные устройства, чаши центрифуг для крови и поршни. Благодаря своей высокой прозрачности ПК обычно используется для изготовления очков по рецепту. Комплексная система прослеживаемости позволит проводить анализ и усовершенствование по мере необходимости. Техническое обслуживание оборудования
- Чтобы предотвратить повторное впитывание влаги, материалы необходимо запечатывать сразу же после окончания сушки. Как сушилки, так и испытательные приборы требуют регулярной калибровки и проведения мер по техническому обслуживанию. Политетрафторэтилен (ПТФЭ) Смола политетрафторэтилена представляет собой белый порошок с воскообразной, гладкой, нелипкой поверхностью, что делает ее одним из важнейших пластиков. ПТФЭ обладает исключительными свойствами, которые обычно не встречаются в других термопластиках, за что получил прозвище «Король пластиков». Он имеет самый низкий коэффициент трения среди пластиков и демонстрирует хорошую биосовместимость, что делает его пригодным для производства имплантируемых медицинских устройств, таких как искусственные кровеносные сосуды.
Почему контроль влажности имеет решающее значение для медицинских пластиков
Предотвращение гидролитической деградации
Поглощение влаги во время горячей обработки является большой проблемой для медицинских пластиков, таких как поликарбонат (ПК) и полиэфирэфиркетон (ПЭЭК). Гигроскопическое воздействие приводит к ухудшению механических свойств и химической стойкости этих материалов. Следовательно, это ставит под угрозу конечный продукт, требуя строгого контроля влажности для сохранения его оригинальности.
Гарантия качества продукции
Шприцы, катетеры, имплантаты и другие медицинские пластиковые изделия должны соответствовать строгим стандартам качества. Неконтролируемая влажность может вызвать искажение размеров, что приведет к получению слабых продуктов. Несоответствующее содержание влаги также может привести к плохой биосовместимости и снижению производительности продукта, что неприемлемо в медицинских приложениях.
Остановка роста бактерий и грибков
Чрезмерно влажные условия создают благоприятные условия для роста бактерий и грибков. Медицинские пластмассы должны поддерживать высокие показатели стерилизации. Эффективное управление содержанием влаги поддерживает уровень микробного загрязнения в приемлемых пределах, что сохраняет стерильность и безопасность таких устройств, как хирургические инструменты.
Оптимизация процесса обработки
Формовочные свойства в процессах формования, таких как выдувное или литьевое формование, улучшаются при правильном контроле влажности. Обезвоживание на соответствующих уровнях предотвращает дефекты, такие как образование пузырьков или поверхностных отметин, что приводит к высококачественным результатам.
Заключение
Для адекватной производительности, надежности и безопасности медицинских пластиковых изделий необходим строгий контроль влажности. Поэтому им необходимо профессиональное сушильное оборудование наряду с точными системами контроля окружающей среды, которые обеспечивают оптимальную влажность в производственных и складских условиях.
Технологии, используемые для осушения пластмасс (например, осушители с адсорбционным эффектом, рефрижераторные сушилки)
В осушителях с адсорбционным эффектом могут использоваться осушители типа молекулярных сит, которые поглощают воду из воздуха.
Они могут достигать низких точек росы (-40°F или ниже), необходимых для сушки материалов, впитывающих влагу.
Различные типы включают в себя:
Двухбашенные/двухслойные адсорбционные сушилки (предыдущее поколение)
Вращающееся колесо Осушитель воздуха (более современный и эффективный)
Сушилки горячим воздухом
Горячий воздух удаляет поверхностную влагу у негигроскопичных смол, таких как полиэтилен и полипропилен.
Он более прост, чем адсорбционные осушители, но не так эффективен в случаях с гигроскопичными компонентами.
Осушители сжатого воздуха
Они используют сжатый воздух, осушенный в процессе сжатия.
Этот метод прост и не требует особого обслуживания, хотя его эффективность ниже, чем у адсорбционных осушителей, которые могут не достичь точки росы -40°F.
Вакуумные сушилки
Эффективность удаления влаги повышается за счет сочетания тепла и вакуума, что позволяет удалять воду с высокой скоростью.
По сравнению с другими методами, этот метод может быть гораздо более быстрым и энергоэффективным.
Инфракрасные сушилки
Гранулы смолы нагреваются посредством инфракрасного излучения, что приводит к испарению влаги.
Методы сушки медицинских пластмасс
Производство шприцев: Контроль влажности при производстве шприцев имеет жизненно важное значение; следовательно, содержание влаги в сырье, таком как полипропилен, должно регулироваться. Использование осушающих сушилок может снизить содержание влаги в этом сырье, чтобы избежать образования пузырьков воздуха и трещин, которые могут возникнуть во время литья под давлением, и таким образом сохранить прозрачность и прочность шприцев.
Производство бутылок для лекарств: спрос на прозрачные, не содержащие примесей вещества высок при производстве бутылок для лекарств. Осушающие сушилки помогают контролировать содержание влаги в сырье, чтобы гарантировать отсутствие следов воды или образования пузырьков при производстве, что улучшает внешний вид и эксплуатационные характеристики бутылок.
Производство одноразовых медицинских изделий: Более того, пробирки и капельницы, как и другие одноразовые медицинские изделия, невозможно производить без использования осушающих сушилок, которые имеют решающее значение для поддержания точности и постоянства продукции, а также для обеспечения соответствия этих изделий строгим критериям, установленным сектором здравоохранения.
Ключевые факторы эффективного осушения и сушки
Контроль температуры
Осушение и сушка требуют контроля температуры. Правильные температуры усиливают испарение влаги, увеличивая скорость сушки.
Обогрев
Нагревание позволяет воздуху удерживать больше воды, тем самым снижая относительную влажность (RH), что в свою очередь способствует испарению влаги с поверхностей. Например, наиболее эффективно поддерживать температуру между 70 и 90 градусами по Фаренгейту (21 и 32 градуса по Цельсию) во время структурной сушки.
Охлаждение:
Воздух можно охладить, чтобы удалить из него влажность с помощью процесса, известного как конденсация. Осушители воздуха с хладагентом работают, охлаждая воздух ниже точки росы, в результате чего водяной пар конденсируется на поверхности конденсатора и выбрасывается, тем самым снижая уровень влажности воздуха.
Управление временем
Эффективные процессы сушки также требуют правильного управления временем. Факторы материала и окружающей среды определяют, сколько времени потребуется для сушки.
Время высыхания
Время высыхания должно варьироваться в зависимости от исходного содержания влаги в материалах и желаемого конечного содержания влаги. Например, гигроскопичные смолы, такие как нейлон, АБС и ПЭТ, требуют более длительного времени высыхания из-за более высокого исходного содержания влаги.
Мониторинг и корректировка
Чтобы обеспечить достижение оптимальных результатов сушки, необходимо контролировать уровни влажности и температуры на протяжении всего процесса сушки или выполнять любые необходимые действия во время контроля.
Рекомендации по обращению с материалами и их хранению
То, как обрабатываются и хранятся материалы, определяет, насколько эффективными будут осушение и сушка.
Классификация материала:
Классифицируйте материалы по их способности вызывать гигроскопичность. Негигроскопичные смолы могут потребовать только поверхностной сушки, тогда как гигроскопичные смолы должны пройти тщательную сушку для устранения внутренней влаги.
Условия хранения:
Важно, чтобы в среде хранения поддерживался низкий уровень влажности наряду с соответствующими температурами, которые могут предотвратить повторное поглощение воды во время хранения. Хранение в сухом воздухе является примером среды хранения, в которой пластиковые гранулы не могут стать влажными.
Упаковка:
Качество материала также можно защитить с помощью влагонепроницаемой упаковки, особенно во время хранения и транспортировки.
Контроль температуры, управление временем, обработка материалов и хранение — вот некоторые из вещей, которым следует уделить большое внимание, когда речь идет об эффективном осушении и сушке. Эффективность всего процесса сушки зависит от правильной регулировки температуры, точного времени и строгого обращения с материалами.
Контроль качества необходим во время сушки, чтобы гарантировать, что пластиковые изделия имеют хорошее качество и производительность. Вот некоторые важные аспекты контроля качества в процессе сушки:
Тестирование на начальную влажность
Перед началом сушки необходимо проверить, насколько сухой или влажный пластик. Некоторые из стандартных методов тестирования включают:
- Метод потери веса при высыхании: этот подход позволяет определить содержание влаги путем нагревания образца и измерения потери веса.
- Титрование по Карлу Фишеру: это аналитический химический метод определения следовых количеств воды.
- Спектроскопия в ближнем инфракрасном диапазоне: быстрый, неразрушающий метод, подходящий для онлайн-мониторинга.
- Анализаторы влажности: это приборы, специально разработанные для измерения содержания влаги в пластиковых гранулах.
Контроль параметров сушки
- Контроль температуры: Различные виды пластика следует сушить при соответствующих температурах, чтобы избежать перегрева и деградации.
- Контроль точки росы: Сухой воздух, используемый в процессе сушки, обычно имеет низкую точку росы, от -20°C до -40°C.
- Контроль воздушного потока: достаточный воздушный поток помогает эффективно удалять влагу из пластика во время сушки.
- Контроль времени высыхания: периоды высыхания могут варьироваться в зависимости от исходного содержания влаги и требуемых целевых уровней влажности.
Снепрерывный мониторинг
- Используйте онлайн-анализаторы влажности в процессе окрашивания для отслеживания изменений содержания влаги.
- Проводите регулярные выборочные испытания, чтобы убедиться в достижении целевых уровней влажности.
Обработка после сушки
Чтобы предотвратить повторное впитывание влаги, материалы необходимо герметизировать сразу после окончания их сушки.
- Необходимо хранить подробную информацию о параметрах каждой партии, таких как:
- Комплексная система прослеживаемости позволит проводить анализ и улучшать оборудование по мере необходимости.
- Как сушилки, так и испытательные приборы нуждаются в регулярной калибровке и постоянном техническом обслуживании.
Чтобы предотвратить фальсификацию, сушильное оборудование необходимо очищать после использования..
Перспективы на будущее:
С учетом того, что сектор здравоохранения постоянно меняется, а спрос на пластиковые изделия растет, осушители воздуха должны иметь широкое будущее в этой области интересов. Кроме того, осушители воздуха будут по-прежнему незаменимы для повышения качества этих продуктов, увеличения производительности и минимизации производственных расходов по мере нашего продвижения вперед. Кроме того, благодаря технологическим достижениям производительность и эффективность осушителей воздуха также повысятся, удовлетворяя спрос в производстве медицинских пластиковых изделий.
