挤出加工技术遭遇医学发展新挑战

作者：Bill Conley    来源：Rubber World

欢迎访问e展厅 展厅 2 塑料挤出机展厅 片材生产线, 单螺杆挤出机, 双螺杆挤出机, 板材生产线, 木塑挤出机, ... 随着大量医学新技术的不断引入，这就要求医疗产品挤出技术把越来越高的性能要求应用于越来越纵深的领域当中。 由于挤出技术成本的不断提高以及所用材料的变化，对挤出设备性能增加的余地变小，因而挤出技术面临更大的挑战。这些挤出设备被要求满足不断提高的产品标准和技术创新需要，以生产出各种类型的管件以及所有其它相关医疗应用塑胶制品。 另外，对于塑胶产品以及更新一代的多层医用管（multi lumen and multilayer tubing），新的医疗技术需要其具更加小的标准公差，而这有赖于越来越复杂的共挤技术。挤出行业对医用产品生产过程的改进及其质量的提高都有着积极的作用。 标准公差越来越小 对新型的医疗品挤出技术来说，公差越来越小是关键的要求。作为我们用户的OEM主席注意到公差要求越来越严。他说：“过去用6号法国导管，现在要用5号；而将来人们希望用管径更小的3号，而又要求这种导管性能要完全不变，确保能使同量的液体流过。” 过去，顾客对千分之一英寸的公差也就满足了，而最近要两千分之一英寸。而现在他们要获得更加严格的公差。例如，按照管壁的百分比，以前的公差目标是90%，而如今对95%也不觉得惊奇。实际上，我们的顾客要求其管壁保证在99%甚至99.5%的公差范围内。 图1表示计算公差的方法，由于量规无法量及中间部位，所以通过计算导出表面公差范围在38.06mm2（0.059平方英寸）。对两个表面区域作比较，计算出成品的材料浪费为11.8％。 而图2则表示计算管径尺寸的变化率。如果管壁公差由80％增加到95％，那么总的成本就可以节约12％。壁越致密，越节约。当然，这要根据使用要求，这也许会或许不会使管壁更密致。 医疗新设备要求多层和多腔导管 最新的医疗设备更加复杂，这就要求挤出机要生产出多层多腔导管。这种新的规格甚至要求管子要有8个独立通道，其中有些里面还要装金属加强线，有些要有编织带加强层，还有一些要用不同的内衬材料。 因此，看来用户对产品的复杂性要求是无止境的。现在，空间限制了多层的需求。例如，薄片的生产要求现在可能要达到10层了。 从医疗行业应用百分比来说，我们的一位顾客强调，与一年前的25%相比，现在的多腔导管需求已占50%左右。 用共挤技术进行补救 鉴于对导管和其它医疗塑胶制品尺寸要求越来越小，对管壁厚度要求越来越薄的现状，用单一材料来实现所需要的各种特性已极为困难，因此，采用共挤技术未免是一个好办法。通过把两种材料共挤在一块，使每种材料都发挥各自的长处，这样就有可能生产出具有厚壁管感觉的薄壁管。 ◆ 拉伸比 拉伸比（DDR）为管线挤出选择适当的模具和销钉提供了一个准则。拉伸比是口模与芯模在稳流定型区的间隙截面积与管材截面积的比值，它反映了管材从高温型坯到冷却定型后，截面变形的程度。 由于拉伸平衡度接近1，导管的内外表面都用同样的力量进行拉伸，公式1如下： DDR =（DD2-DT2）/（DCW2-DBW2） （1） ◆ 拉伸平衡度 模口截面处内外径之比与护套内外径之比的比值称为拉伸平衡度，为了保证拉出产品的精度，熔化树脂管的内表面和外表面要用同样的力量拉出，这就是所谓的拉力平衡。与公式1一样，公式2所显示的是如何计算拉伸平衡度，公式2如下： DDB =（DD/DCW）/（DT/DBW）=1 （2） DD =模具孔的直径 DT =模具的外径 DCW =涂覆线缆直径，管外径 DBW =基线的直径，管内径 拉伸比＝孔的截面积，绝缘部分或管的截面积 计算拉伸比与拉伸平衡度如图3所示。 满足硬度变化要求 对于导管在不同长度处其硬度也有不同，这种需求正在不断增加，从而使得加工过程变得更加复杂，对此，挤出机加工过程要求能满足从一个计示硬度到另一个计示硬度的变化。实际上对于一个单管来说，要有2-3处不同的计示硬度，这些计示硬度是沿着管子的长度而改变，这样用一个较硬的部份就可以令导管通过病人的身体，从而可以让这根管子较软的部份走遍体内周围的其他区域。 我们的医用导管挤出机的客户说：“这只是开了个头。”例如，有些导管OEM生产商正在生产内含织网带的导管，而这些织网带还要求改变材料从而实现导管不同部位的硬度变化。在更复杂的过程中，导管的硬度以及管的内径或外径还要变化。这对加工工程师来说，完成这项工作变得越来越复杂，挑战越来越大。 像外购服务提供商那样有更多的业务 像许多其它行业一样，医疗设备生产商把一些经营活动外包以降低成本。他们只是充分利用自己的专长，而不是一揽子包干，公司要求生产厂家完成越来越多的二次加工任务。 一位医疗OEM说，他们不只是挤出PEEK和硅胶管，还要做内部或外部的斑纹条以及按规定管长进行切割，并在指定的地方用激光打标。 在另一个例子中，一家OEM所提供的不仅仅是单根的导管，而且还要将不同导管相连接，并接到设备上，给导管制作标签，把标牌放在导管上并固定它。 涂层材料 在医疗应用中，为了增加润滑性，防止血栓形成或抵抗生物保护膜的形成，生物活性涂层材料的好处越来越明显。尽管OEM还没有把这些涂层材料普遍用于其产品当中，但是他们还是注意到了这些好处，并且经常不断向其客户提出建议推荐这样的涂层材料。 我们OEM一个客户说，他的一些生产客户正要求复杂的加工过程，例如，用一种材料在外面，另一种材料在里面，从而里面的材料会使它润滑或有一种抗凝剂。换句话说，他们要让里面的材料有一定的张力，也就是说要有一定的弹性。而外面的材料，他们想知道是不是有一些抗凝剂可以利用。 原料价格上涨影响计划的制定 原料价格的不断上涨一直影响着挤出加工和模具的设计过程，也影响了加工生产商的生产。我们一个塑料老客户告诉我们，一年来他们所有的原料价格上涨20％，2006年的上涨幅度差不多也是这样。不过虽然上涨15％至20％是正常的，但是价格还没有全面上涨，有些材料上涨35％，但其他的却只涨了一点点。 在过去几年，先进机械加工和设计工程水平大大提高，有些应用领域需要缝隙更加紧密且管壁更薄的管子。从单层到共挤出再到3层（1根管子用3种不同的材料制成），而将来则是更多层的管壁更薄的管子，以满足最苛刻的医用导管的使用条件。 另外，价格变化往往很突然，从而使设计工作变得倍加困难。一个客户说他有时一个月就得到提价通知，有时甚至是一个星期。 有些批发商经常使用一些别的方法导致生产商全面提高经营成本。例如，一个客户说有些批发商大幅度提高最小订单的规模，例如，一次从50磅、100磅或300磅以致到1300磅。你可以以较低的成本来卖更多的材料，因为他们没有把多余的东西用小包装分装。尽管单价还是没变，但是这个用户买进的量就大多了，这些东西他要用半年甚至一年，造成仓储成本提高与资金积压。这可能就成问题了，何况某些硅酮和聚合物保存期是有限的。 不仅仅是挤出加工和模具生产商感觉原料涨价所带来的痛楚。加工生产商也注意到了他们的原材料如高质量的钢材和其它合金材料也在上涨，而且交货时间也在延长。这防碍业务的发展，因为用户不想为一个工具而等一年，所以这样对生意有影响。交货时间延长的部分原因是由于市场需求增加了（我们自己去年就整个增加了50％）。但是，我们认为这最主要的原因可能是海外需求增加，特别是亚洲地区更是如此。 原材料变化加速 虽然医疗用的聚合物变化趋缓，但是还是有一些有趣的新发展。树脂生产商比以前更注意抓住医疗设备市场，而且正在生产他们以前没有生产的适用材料。 生物吸收类原材料，促进骨骼再生的原材料，矫正技术当中用的那些促进骨骼生长并为人体吸收的那些专用的复合材料和混合材料需求都在上涨，这一点也是至关重要的。 酞酸盐类产品与其它可塑剂 近几年来，使用酞酸可塑剂诸如用于PVC管中加添DEHP的危险性越来越引起了人们的关注。用户都在大范围内选择可以替代的聚合物。虽然许多PVC的长期客户看来满足于他们所有的东西，可是一个客户说，别人，特别是那些设计新产品在日本或欧洲以及最近在美国出售的那些人，已经开始要求使用无DEHP的材料了。例如，其中有一个人卖掉了替代PVC的聚乙烯MPF生产线，而把资金投向了诸如EVA、聚烯烃、聚酯以及聚丁二烯等聚合物上。 当然，对有些生产商来说，酞酸盐类产品没有引起他们的关注，这不是因为他们使用PVC不多，就是因为他们的产品大都用在医疗机关，而不是用在外科器械当中。 所有这些变化归结到一起来看，它们给医疗产品的生产制造带来了严峻的挑战的同时又带来了压力。作为这个挑战的一部分，挤出成型行业别无选择，只有以改革和创新精神来应对，不断提高产品质量，满足不断增长的技术要求和市场竞争的需要。 (end)

文章内容仅供参考 (投稿) (5/10/2009)