У апошнія гады сусветная прамысловасць медыцынскіх вырабаў падтрымлівае хуткі і стабільны рост, сярэдні тэмп росту складае каля 4%, што вышэй, чым тэмп росту нацыянальнай эканомікі за той жа перыяд. ЗША, Еўропа і Японія разам займаюць асноўныя пазіцыі на сусветным рынку медыцынскіх вырабаў. ЗША з'яўляюцца найбуйнейшым у свеце вытворцам і спажыўцом медыцынскіх вырабаў, і яго спажыванне займае лідзіруючыя пазіцыі ў гэтай галіне. Сярод вядучых сусветных гігантаў медыцынскіх вырабаў ЗША маюць найбольшую колькасць кампаній, якія займаюцца вырабам медыцынскіх вырабаў, і на іх прыпадае найбольшая доля.
Гэты артыкул у асноўным уводзіць у агульнапрынятыя медыцынскія пластыкі, якія складаюцца з матэрыялаў з простымі ў апрацоўцы формамі. Гэтыя пластмасы, як правіла, адносна дарагія ў адносінах да вагі, таму што большасць матэрыялаў губляецца з-за смецця падчас апрацоўкі.
Увядзенне ў распаўсюджаную інжынерную пластмасу ў галіне медыцыны
Акрыланітрыл-бутадыен-стырол (ABS)
Тэрпалімер выраблены з SAN (стырол-акрыланітрыл) і сінтэтычнага каўчуку бутадыена. З яго структуры асноўнай ланцугом АБС могуць быць БС, АВ, АС, а адпаведны ланцужок - АС, S, АВ і іншыя кампаненты.
АБС - гэта палімер, у якім гумавая фаза дыспергуецца ў бесперапыннай фазе смалы. Такім чынам, гэта не проста супалімер альбо сумесь гэтых трох манамераў SAN (стырол-акрыланітрыл), які надае АБС цвёрдасць і аздабленне паверхні, а бутадыен дае для сваёй трываласці суадносіны гэтых трох кампанентаў пры неабходнасці. З пластыка звычайна вырабляюць 4-цалевыя таўшчыні таўшчынь і стрыжні дыяметрам 6-цаляў, якія можна лёгка злучыць і ламінаваць, утвараючы больш тоўстыя пласціны і кампаненты. Дзякуючы разумнай кошту і простай апрацоўцы, ён з'яўляецца папулярным матэрыялам для вытворчасці прататыпаў камп'ютэрнага лікавага кіравання (ЧПУ).
АБС часта выкарыстоўваецца для пухіра буйнамаштабных снарадаў медыцынскага абсталявання. У апошнія гады АБС, напоўнены шкляным валакном, выкарыстоўваецца ўсё больш.
Акрылавая смала (ПММА)
Акрылавая смала на самай справе з'яўляецца адным з самых ранніх пластыкаў медыцынскіх вырабаў і да гэтага часу часта выкарыстоўваецца пры фармаванні анапластычных рэстаўрацый. * У асноўным акрыл - гэта поліметылметакрылат (ПММА).
Акрылавая смала - трывалая, празрыстая, паддаецца апрацоўцы і злучэнню. Адзін з распаўсюджаных метадаў склейвання акрылу - злучэнне растваральнікам з хлорыстым метылам. Акрыл мае амаль неабмежаваныя разнавіднасці стрыжняў, формы ліста і пласціны, а таксама розныя колеры. Акрылавыя смалы асабліва падыходзяць для лёгкіх труб і аптычных прыкладанняў.
Акрылавая смала для шыльдаў і дысплея можа быць выкарыстана для эталонных выпрабаванняў і прататыпаў; аднак неабходна паклапаціцца пра тое, каб вызначыць медыцынскую версію, перш чым выкарыстоўваць яе ў якіх-небудзь клінічных выпрабаваннях. Камерцыйныя акрылавыя смалы могуць утрымліваць устойлівасць да ўльтрафіялету, антыпірэны, мадыфікатары ўздзеяння і іншыя хімічныя рэчывы, што робіць іх непрыдатнымі для клінічнага выкарыстання.
Полівінілхларыд (ПВХ)
ПВХ мае дзве формы, цвёрдую і гнуткую, у залежнасці ад таго, дададзены ці не пластыфікатары. ПВХ звычайна выкарыстоўваецца для вадаправодных труб. Асноўнымі недахопамі ПВХ з'яўляюцца дрэнная ўстойлівасць да атмасферных уздзеянняў, адносна нізкая ўдарная трываласць, а вага пластыкавага ліста даволі высокі (удзельная вага 1,35). Ён лёгка драпаецца або пашкоджваецца і мае адносна нізкую тэмпературу дэфармацыі (160).
Непластыфікаваны ПВХ вырабляецца ў двух асноўных складах: Тып I (каразійная стойкасць) і Тып II (моцны ўдар). ПВХ I тыпу з'яўляецца найбольш часта выкарыстоўваным ПВХ, але ў месцах прымянення, якія патрабуюць большай ударатрываласці, чым I тып, II тып мае лепшую ўстойлівасць да ўдараў і некалькі зніжае каразійную ўстойлівасць. У дадатках, якія патрабуюць высокатэмпературных рэцэптур, фтарыд полівінілідэн (PVDF) для высокачыстых прыкладанняў можна выкарыстоўваць пры тэмпературы прыблізна 280 ° F.
Медыцынскія вырабы з пластыфікаванага полівінілхларыду (пластыфікаванага пвх) першапачаткова выкарыстоўваліся для замены натуральнага каўчуку і шкла ў медыцынскім абсталяванні. Прычына замены: пластыфікаваныя полівінілхларыдныя матэрыялы лягчэй стэрылізуюцца, больш празрыстыя і маюць лепшую хімічную стабільнасць і эканамічную эфектыўнасць. Пластыфікаваныя полівінілхларыдныя вырабы простыя ў выкарыстанні, і дзякуючы ўласнай мяккасці і эластычнасці яны дазваляюць пазбегнуць пашкоджання адчувальных тканін пацыента і пазбегнуць дыскамфорту.
Полікарбанат (ПК)
Полікарбанат (ПК) - самы цвёрды празрысты пластык і вельмі карысны для прататыпаў медыцынскіх вырабаў, асабліва калі трэба выкарыстоўваць злучэнне з УФ-отверждением. ПК мае некалькі формаў стрыжня, пласціны і ліста, яго лёгка спалучаць.
Хоць больш за дзясятак характарыстык прадукцыйнасці ПК можна выкарыстоўваць асобна альбо ў спалучэнні, часцей за ўсё спадзяюцца на сем. ПК мае высокую ўдарную трываласць, празрыстую празрыстасць вады, добрую ўстойлівасць да паўзучасці, шырокі дыяпазон працоўных тэмператур, стабільнасць памераў, зносаўстойлівасць, цвёрдасць і калянасць, нягледзячы на сваю пластычнасць.
ПК лёгка паддаецца абескаляроўванню пры радыяцыйнай стэрылізацыі, але магчымыя ступені радыяцыйнай стабільнасці.
Поліпрапілен (PP)
PP - гэта лёгкі, недарагі поліалефінавы пластык з нізкай тэмпературай плаўлення, таму ён вельмі падыходзіць для термоформования і ўпакоўкі харчовых прадуктаў. PP гаручы, таму калі вам патрэбна вогнеўстойлівасць, звярніце ўвагу на антыпірэны (FR). ПП устойлівы да выгібу, шырока вядомы як "100-кратны клей". Для прыкладанняў, якія патрабуюць згінання, можна выкарыстоўваць ПП.
Поліэтылен (PE)
Поліэтылен (ПЭ) - гэта часта выкарыстоўваны матэрыял для ўпакоўкі і перапрацоўкі харчовых прадуктаў. Поліэтылен звышвысокай малекулярнай масы (UHMWPE) валодае высокай зносаўстойлівасцю, нізкім каэфіцыентам трэння, сама змазкай, неадгезіяй паверхні і выдатнай устойлівасцю да хімічнай стомленасці. Ён таксама падтрымлівае высокую прадукцыйнасць пры надзвычай нізкіх тэмпературах (напрыклад, вадкі азот, -259 ° C). UHMWPE пачынае змякчацца каля 185 ° F і губляе сваю стойкасць да ізаляцыі.
Паколькі UHMWPE мае адносна высокую хуткасць пашырэння і сціскання пры змене тэмпературы, не рэкамендуецца ўжываць цесную допуск у гэтых умовах.
З-за высокай павярхоўнай энергіі, неклейкай паверхні, ПЭ можа быць цяжка склейваць. Кампаненты прасцей за ўсё змясціць разам з крапежнымі элементамі, перашкодамі альбо зашчапкамі. Loctite вырабляе цианоакрилатные клеі (CYA) (LoctitePrism, неадчувальны да паверхні CYA і грунтоўка) для склейвання гэтых відаў пластмас.
UHMWPE таксама з вялікім поспехам выкарыстоўваецца ў артапедычных імплантатах. Гэта найбольш часта выкарыстоўваемы матэрыял у вертлужной западзіне падчас поўнай эндапратэзавання тазасцегнавага сустава і найбольш распаўсюджаны матэрыял у кампаненце плато галёнкі пры поўнай эндапратэзаванні каленнага сустава. Ён падыходзіць для моцна паліраванага сплаву кобальт-хром. * Звярніце ўвагу, што матэрыялы, прыдатныя для артапедычных імплантацый, з'яўляюцца спецыяльнымі матэрыяламі, а не прамысловымі версіямі. Медыцынскі гатунак UHMWPE прадаецца пад гандлёвай назвай Lennite кампаніяй Westlake Plastics (Lenni, PA).
Полиоксиметилен (ПОМ)
Delrin DuPont - адзін з самых вядомых POM, і большасць дызайнераў выкарыстоўвае гэтае імя для абазначэння гэтага пластыка. POM сінтэзуецца з фармальдэгіду. Першапачаткова POM быў распрацаваны ў пачатку 1950-х гадоў як трывалы, тэрмаўстойлівы заменнік каляровых металаў, шырока вядомы як "Сайган". Гэта трывалы пластык з нізкім каэфіцыентам трэння і высокай трываласцю.
Delrin і падобныя POM складана звязаць, і лепш за ўсё падыходзіць механічная зборка. Delrin звычайна выкарыстоўваецца для апрацоўкі прататыпаў медыцынскіх вырабаў і закрытых прыстасаванняў. Ён вельмі паддаецца апрацоўцы, таму вельмі падыходзіць для прататыпаў апрацоўчага абсталявання, якія патрабуюць трываласці, хімічнай устойлівасці і матэрыялаў, якія адпавядаюць стандартам FDA.
Адным з недахопаў Delrin з'яўляецца адчувальнасць да прамянёвай стэрылізацыі, якая робіць POM далікатным. Калі стэрылізацыя прамянём, зашчапка, пластыкавы спружынны механізм і тонкае сячэнне пад нагрузкай могуць сапсавацца. Калі вы хочаце стэрылізаваць дэталі B-POM, разгледзьце магчымасць выкарыстання EtO, стэрылаў або аўтаклаваў у залежнасці ад таго, ці ўтрымлівае прылада нейкія адчувальныя кампаненты, такія як электронныя прылады.
Нейлон (Пенсільванія)
Нейлон выпускаецца ў складах 6/6 і 6/12. Нейлон трывалы і тэрмаўстойлівы. Ідэнтыфікатары 6/6 і 6/12 адносяцца да колькасці атамаў вугляроду ў палімернай ланцугу, а 6/12 - гэта нейлон з доўгай ланцугом з больш высокай тэрмаўстойлівасцю. Нейлон не паддаецца апрацоўцы, як ABS або Delrin (POM), паколькі ён пакідае ліпкія сколы па краях дэталяў, якія, магчыма, спатрэбяцца.
Нейлон 6, найбольш распаўсюджаны літы нейлон, які быў распрацаваны кампаніяй DuPont да Другой сусветнай вайны. Аднак толькі ў 1956 г. з адкрыццём злучэнняў (каталізатараў і паскаральнікаў) адліў нейлону стаў камерцыйна жыццяздольным. З дапамогай гэтай новай тэхналогіі хуткасць палімерызацыі значна павялічваецца, і крокі, неабходныя для дасягнення полімерызацыі, памяншаюцца.
Дзякуючы меншай колькасці абмежаванняў на апрацоўку, адліваны нейлон 6 забяспечвае адзін з самых вялікіх памераў масіва і нестандартныя формы любых тэрмапластаў. Адліўкі ўключаюць пруткі, трубкі, трубкі і пласціны. Іх памер вагаецца ад 1 фунта да 400 фунтаў.
Капронавыя матэрыялы валодаюць механічнай трываласцю і адчуваюць бяспеку скуры, чаго няма ў звычайных матэрыялаў. Аднак для медыцынскага абсталявання артэзаў для ног, рэабілітацыйных інвалідных калясак і медыцынскіх сядзячых ложкаў звычайна патрабуюцца дэталі з пэўнай апорнай здольнасцю, таму звычайна выбіраюць PA66 + 15% GF.
Фтарыраваны этылен-прапілен (FEP)
Фтарыраваны этылен-прапілен (FEP) валодае ўсімі жаданымі ўласцівасцямі тэтрафтарэтылена (TFE) (політэтрафтарэтылен [PTFE]), але мае больш нізкую тэмпературу выжывання ў 200 ° C (392 ° F). У адрозненне ад PTFE, FEP можна фармаваць і экструдаваць у брускі, трубы і спецыяльныя профілі звычайнымі метадамі. Гэта становіцца перавагай у дызайне і апрацоўцы перад PTFE. Даступныя брускі да 4,5 цаляў і пласціны да 2 цаляў. Прадукцыйнасць FEP пры радыяцыйнай стэрылізацыі некалькі лепшая, чым у PTFE.
Высокаэфектыўная інжынерная пластмаса
Поліэтэрымід (PEI)
Ultem 1000 - гэта тэрмапластычны поліэтэрымід з высокай тэмпературай, распрацаваны кампаніяй General Electric для ліцця пад ціскам. Распрацоўваючы новую тэхналогію экструзіі, такія вытворцы, як AL Hyde, Gehr і Ensinger, вырабляюць розныя мадэлі і памеры Ultem 1000. Ultem 1000 спалучае ў сабе выдатную тэхналагічнасць і мае перавагі ў эканоміі сродкаў у параўнанні з PES, PEEK і Kapton ва ўмовах высокай тэмпературы (пастаяннае выкарыстанне да 340 ° F). Ultem падлягае аўтаклаву.
Полиэфирэтеркетон (PEEK)
Polyetheretherketone (PEEK) з'яўляецца гандлёвай маркай кампаніі Victrex plc (Вялікабрытанія), крышталічнага высокатэмпературнага тэрмапласта з выдатнай цепла- і хімічнай устойлівасцю, а таксама выдатнай зносаўстойлівасцю і дынамічнай устойлівасцю да стомленасці. Рэкамендуецца для электрычных кампанентаў, якія патрабуюць высокай бесперапыннай працоўнай тэмпературы (480 ° F) і надзвычай нізкіх выкідаў дыму і таксічных пароў, якія падвяргаюцца ўздзеянню полымя.
PEEK адпавядае патрабаванням Underwriters Laboratories (UL) 94 V-0, 0,080 цалі. Прадукт валодае надзвычай моцнай устойлівасцю да гама-выпраменьвання, нават перавышае такую, як у полістыролу. Адзіным агульным растваральнікам, які можа атакаваць PEEK, з'яўляецца канцэнтраваная серная кіслата. PEEK мае выдатную ўстойлівасць да гідролізу і можа працаваць у пары да 500 ° F.
Політэтрафтарэтылен (ПТФЭ)
ТФЭ альбо ПТФЭ (політэтрафтарэтылен), які звычайна называюць тэфлонам, - адна з трох фторуглеродных смол групы фторуглеродаў, якая цалкам складаецца з фтору і вугляроду. Астатнімі смоламі гэтай групы, таксама вядомымі як тэфлон, з'яўляюцца перфторалкаксі-фтаравуглярод (PFA) і FEP.
Сілы, якія звязваюць фтор і вуглярод, забяспечваюць адну з самых моцных хімічных сувязяў сярод цесна сіметрычна размешчаных атамаў. Вынікам гэтай трываласці сувязі і канфігурацыі ланцуга з'яўляецца адносна шчыльны, хімічна інертны і тэрмічна стабільны палімер.
TFE супрацьстаіць нагрэву і практычна ўсім хімічным рэчывам. За выключэннем некалькіх замежных відаў, ён не раствараецца ва ўсіх арганічных рэчывах. Яго электрычныя характарыстыкі вельмі добрыя. Хоць ён валодае высокай ударатрываласцю, у параўнанні з іншымі інжынернымі тэрмапластамі, яго зносаўстойлівасць, мяжа трываласці на расцяжэнне і паўзучасць нізкія.
TFE мае самую нізкую дыэлектрычную пранікальнасць і самы нізкі каэфіцыент дысіпацыі сярод усіх цвёрдых матэрыялаў. Дзякуючы моцнаму хімічнаму злучэнню TFE практычна непрывабны для розных малекул. Гэта прыводзіць да каэфіцыента трэння да 0,05. Нягледзячы на тое, што ПТФЭ мае нізкі каэфіцыент трэння, ён не падыходзіць для артапедычных нагрузак, якія нясуць нагрузку, з-за яго нізкай стойкасці да паўзучасці і нізкіх уласцівасцяў зносу. Сэр Джон Чарнлі выявіў гэтую праблему ў сваёй наватарскай працы па поўнай эндапратэзацыі тазасцегнавага сустава ў канцы 1950-х.
Полісульфон
Першапачаткова полісульфон быў распрацаваны кампаніяй BP Amoco і ў цяперашні час вырабляецца кампаніяй Solvay пад гандлёвай назвай Udel, а поліфенілсульфон прадаецца пад гандлёвай назвай Radel.
Полісульфон - гэта трывалы, цвёрды, высокатрывалы празрысты (светла-бурштынавы) тэрмапласт, які можа падтрымліваць свае ўласцівасці ў шырокім дыяпазоне тэмператур ад -150 ° F да 300 ° F. Прызначаны для абсталявання, зацверджанага FDA, ён таксама прайшоў усе выпрабаванні USP класа VI (біялагічныя). Ён адпавядае нормам пітной вады Нацыянальнага санітарнага фонду да 180 ° F. Полісульфон валодае вельмі высокай стабільнасцю памераў. Пасля ўздзеяння кіпеню вады ці паветра пры тэмпературы 300 ° F лінейнае змяненне памераў звычайна складае дзесятую частку 1% альбо менш. Полісульфон валодае высокай устойлівасцю да неарганічных кіслот, шчолачаў і раствораў соляў; нават пры высокіх тэмпературах пры ўмераным узроўні стрэсу ён валодае добрай устойлівасцю да мыйных і вуглевадародных алеяў. Полісульфон не ўстойлівы да палярных арганічных растваральнікаў, такіх як кетоны, хлараваныя вуглевадароды і араматычныя вуглевадароды.
Radel выкарыстоўваецца для латкоў для інструментаў, якія патрабуюць высокай цеплаўстойлівасці і высокай ударатрываласці, а таксама для бальнічных аўтаклаўных латкоў. Полісульфонавая інжынерная смала спалучае ў сабе высокую трываласць і працяглую ўстойлівасць да паўторнай стэрылізацыі парай. Гэтыя палімеры апынуліся альтэрнатывай нержавеючай сталі і шклу. Полісульфон медыцынскага прызначэння з'яўляецца біялагічна інэртным, мае унікальны працяглы тэрмін службы ў працэсе стэрылізацыі, можа быць празрыстым або непразрыстым і ўстойлівы да большасці звычайных бальнічных хімічных рэчываў.
