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塑料焊接技術(shù)在醫(yī)用塑料制品中的應(yīng)用

2021-11-12 17:45
目前,塑料作為一種十分重要的材料在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。從藥品、藥劑的包裝,到一次性使用醫(yī)療器械(如輸液瓶、注射器、導(dǎo)管等),再到非一次性醫(yī)療設(shè)備(如計(jì)量器、外科儀器等)中的應(yīng)用都有塑料的蹤影。這些醫(yī)用塑料制品對(duì)人類(lèi)疾病的診斷、治療、監(jiān)護(hù)及保健發(fā)揮著重要作用,是醫(yī)療器械不可缺少的組成部分。
 
近年來(lái)我國(guó)醫(yī)用塑料工業(yè)發(fā)展很快,平均每年以15%一20%的速度遞增。但國(guó)內(nèi)醫(yī)用塑料是一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè),起點(diǎn)較低,與國(guó)外先進(jìn)國(guó)家相比差距還較大。主要原因是產(chǎn)品技術(shù)結(jié)構(gòu)落后,大多數(shù)材料和產(chǎn)品的技術(shù)性能尚屬中低檔產(chǎn)品,且相當(dāng)多的產(chǎn)品未形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)量,全員勞動(dòng)生產(chǎn)率低下,缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為了提高我國(guó)醫(yī)療器械產(chǎn)品的技術(shù)水平,推動(dòng)醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,國(guó)家科技部已將“醫(yī)療器械關(guān)鍵技術(shù)研究及重大產(chǎn)品開(kāi)發(fā)”列為“十五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目。在國(guó)家及各地方相關(guān)的引進(jìn)政策性扶持項(xiàng)目中,新型醫(yī)用導(dǎo)管也赫然在列。發(fā)展醫(yī)用塑料制品特別是醫(yī)用導(dǎo)管的重要性由此可見(jiàn)一斑。而醫(yī)用塑料導(dǎo)管制品中介人導(dǎo)管無(wú)疑是發(fā)展勢(shì)頭最為迅猛的制品。
 
使用醫(yī)用導(dǎo)管特別是使用具有特別診治功能的介人導(dǎo)管時(shí),一般根據(jù)接觸部位的不同,對(duì)其材質(zhì)、柔軟度等有不同的要求,這就對(duì)塑料的連接技術(shù)提出了較高的要求。目前塑料的常用連接方式有粘接、機(jī)械連接、焊接等,其中焊接是重要的一種,它具有連接強(qiáng)度高、表面連續(xù)性好、應(yīng)用范圍廣、工藝簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn),得到了廣泛應(yīng)用。
 

塑料焊接技術(shù)在醫(yī)用塑料制品中的應(yīng)用

 
熱熔焊接
利用加熱板或加熱絲使被焊接的塑料件對(duì)接面熔化,再通過(guò)壓力使對(duì)接面連接達(dá)到焊接牢固的目的。熱熔焊接的特點(diǎn)是,隨焊接件形狀或尺寸的不同,利用的夾具類(lèi)型多種多樣,但最基本的要求是能提供兩個(gè)方向上的壓力。最常見(jiàn)的有對(duì)接焊、搭接焊和垂直焊3種。對(duì)接焊采用的夾具為上下兩塊平板,采用不銹鋼螺旋狀發(fā)熱體,分別施以垂直及平行兩個(gè)方向上的力作用于管材。垂直焊也較常用,一般采用不銹鋼折線狀發(fā)熱體,形狀依具體焊接配件的要求而定。熱融焊接常用于焊面為圓形的醫(yī)用塑料制品及醫(yī)用包裝袋等的制作。比如,醫(yī)用塑料輸液瓶的瓶口、醫(yī)用塑料或紙塑復(fù)合包裝袋等。
 
超聲波焊接
超聲波焊接的原理是以20kHz的頻率造成高速振動(dòng),使塑料與塑料的對(duì)接面因摩擦生熱而融合;若用于塑料與金屬的焊接,可在不足15S內(nèi)將金屬焊接于塑料駁口內(nèi)。當(dāng)超聲波作用于熱塑性塑料的接觸面時(shí),每秒幾萬(wàn)次的高頻振動(dòng)把超聲能量傳送到焊接區(qū)。由于兩焊接件交界處聲阻大,因此會(huì)產(chǎn)生局部高溫,接觸面迅速熔化,在壓力作用下融合為一體。當(dāng)超聲波停止作用后,讓壓力持續(xù)作用幾秒鐘,使其固化定型,這樣焊接強(qiáng)度可接近原材料的強(qiáng)度。超聲焊接是一種新穎的塑料二次加工技術(shù),以其高效、優(yōu)質(zhì)、美觀、節(jié)能等優(yōu)勢(shì)而發(fā)展起來(lái)。
 
超聲波焊接使用范圍廣,可實(shí)施的方法多,如平面焊接法、鉚接法、點(diǎn)焊法、鑲嵌法等。超聲焊接已應(yīng)用于血液透析器、血漿采集器等醫(yī)用制品的制作中,如血漿單采離心分離器的杯體與壓蓋的焊接,采用此種焊接法替代了化學(xué)粘合,解決了離心杯高速旋轉(zhuǎn)時(shí)引起的粘合劑融化現(xiàn)象,取得了良好的效果。此外,在醫(yī)用防護(hù)口罩、防護(hù)服、輸液器、球囊擴(kuò)張導(dǎo)管的制作過(guò)程中也常采用這種方法。
 
振動(dòng)焊接
振動(dòng)焊接是一種通過(guò)摩擦生熱的自限加熱焊接方法。通常以一定的線性位移或角位移進(jìn)行摩擦生熱,使兩塊制件的接觸面熔融?？捎糜诖蟛糠譄崴苄运芰?尤其適用于結(jié)晶性塑料如PE、PA、PP等不易進(jìn)行超聲或熔融焊接的塑料。振動(dòng)焊接具有焊接速度快、能自動(dòng)調(diào)節(jié)焊接溫度、焊縫不出現(xiàn)過(guò)熱、焊縫區(qū)很少有雜質(zhì)等諸多優(yōu)點(diǎn),在醫(yī)用塑料制品方面應(yīng)用較多。特別適用于超聲波焊接不易實(shí)現(xiàn)的較長(zhǎng)的線性接頭和熱板焊接需用較長(zhǎng)時(shí)間完成的接頭。在焊接形狀上,振動(dòng)焊接適用于平面接縫的塑料件的焊接,如大型或小型平面外曲面的焊接。對(duì)于大型平面接縫的焊接而言,其優(yōu)點(diǎn)為:①焊接周期相對(duì)較短;②設(shè)備簡(jiǎn)單;③對(duì)焊接表面的處理不敏感。與化學(xué)粘合相比,這種方法不引人外物,故焊接界面的材料與焊接的零件相同。與熱熔焊接相比,這種方式的加熱面較為集中,焊接程序易控制,不會(huì)因界面過(guò)熱而導(dǎo)致材料性能降低。振動(dòng)焊接在醫(yī)用方面用途較廣,常用于醫(yī)用不同軟硬度導(dǎo)管之間的連接,如心血管造影導(dǎo)管、微導(dǎo)管等的焊接。
 
隨著科技的進(jìn)步和醫(yī)用塑料制品質(zhì)量的提高,塑料焊接技術(shù)發(fā)展迅速,除上述焊接方法外,還有一些其它形式的焊接方法如熱風(fēng)焊接、射頻焊接、旋轉(zhuǎn)焊接等也在醫(yī)用制品的生產(chǎn)中得到了應(yīng)用。近幾年來(lái)超聲波焊接得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，在醫(yī)用塑料制品的焊接應(yīng)用中得到了大量運(yùn)用。