2023有源医疗器械创新论坛独家速递 | 如何选择正确的粘合剂来组装医疗器械
2023-11-30
粘合剂和点胶器械供应商Intertronics的总经理Peter Swanson分享了一些在组装医疗器械时如何选择粘合剂的建议。
图片来源：Medical Plastics News
世上没有完美的粘合剂，要想选择合适的材料，在设计阶段就要考虑仔细。设计工程师会权衡功能性、可加工性和商业因素，力求取得性能和生产效率之间的平衡。
粘合剂是医疗器械中常用的粘接方式，因为它们可以分散载荷或应力，消除接头疲劳，提高抗冲击性，同时还能提供良好的美观性。想要实现理想的粘接工艺，设计团队需要谨慎选择粘接方法和材料，包括接头设计、表面处理、质量控制、涂布和固化等。
基材选择
选择可粘接的基材非常重要，成功粘接有赖基材和粘合剂的表面能。为实现润湿，粘合剂的表面能必须低于基材。然而，许多医用塑料（如PEEBAX和PEEK）表面能较低，如果这些材料在组装设计中不可或缺，就要对基材进行必要的表面处理，或专门为其设计粘合剂配方。
如果每种基材的热膨胀系数 (CTE) 不同，则粘合剂可能需要保持一定的韧性或柔性来承受不同程度热膨胀，否则会对胶层产生显著的应力。
胶层设计
胶层需要预留粘合剂空间，否则在零件组装时，如果所有粘合剂都被挤出，将无法进行粘合。根据经验，比较好的做法是留出0.100到0.125毫米的胶层间隙。胶层厚度应在整个粘接区域内尽可能保持一致；胶层厚度变化会影响粘接强度和耐久性。当然，如果无法做到这一点，也可选择多种不同粘度的粘合剂，包括用于渗透的低粘度粘合剂和用于填充间隙的高粘度粘合剂。
只有紫外线能够照射到胶层时，才能使用光固化粘合剂。如果胶层不外露，设计师可以考虑使用透光性基材。光固化材料具有易处理和快速“按需”固化的优势，大幅提升了生产效益，减少了劳动力、空间和能源需求，确保粘结过程易于自动化、控制和验证。
环境因素
除粘合剂和基材之间成功粘接之外，还要考虑后续使用环境的影响。这包括产品在其使用寿命期间所暴露的温度、溶剂、化学品、天气、应力和振动环境。
大多数医疗产品在组装后必须经受灭菌工艺，即使用EtO（环氧乙烷）或电子束或伽马辐射进行灭菌。一些器械，如手术工具，可能需要经受多轮高压灭菌循环，这对粘合接头而言是一项更具冲击性的过程。能否耐受相关灭菌方法是选择产品的一项关键因素。
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加工时间
除了选择材料以在产品的整个使用寿命期有效粘合基材外，设计工程师还必须充分考虑生产需求和生产效率。
与机械紧固件相比，粘合剂可能会延长生产过程——毕竟制造商可能需要等待它们固化后才能进入下一阶段。因此，需要选择固化时间与产能相一致的粘合剂；紫外光固化或氰基丙烯酸酯粘合剂几乎可以即时固化，并且可以减少在制品数量或缓解生产瓶颈。
总结
2023有源医疗器械创新论坛Medtec创新展建议，在粘合强度或环境耐性上不必苛求。世上没有完美的粘合剂，每种粘合剂总会有缺点。在技术要求上过于挑剔可能会错过同样适合于组装过程，但成本更低、更易于提升产能的粘合剂。
通常情况下，每个零件的粘接成本会高于每个零件所需的粘合剂成本。因此，只关注材料成本而不综合考虑整体工艺成本往往并不明智。
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