PEEK и медицинские трубки: вот что вам нужно знать

Jan 27, 2024

26 апреля 2019 г. Автор: Нэнси Кротти

Многопросветные экструзии Apollo от старшего инженера по экструзии Spectrum Plastics Group и эксперта по высоким температурам Джонатана Юргайтиса. (Изображение предоставлено Spectrum Plastics Group)

Чтобы добиться максимально эффективной экструзии, и разработчик компонентов, и экструдер должны понимать многие аспекты материала медицинских трубок, такого как полиэфирэфиркетон (PEEK).

Джонатан Юргайтис, Apollo Medical Extrusion от Spectrum Plastics Group

PEEK обладает улучшенными свойствами, которые делают его привлекательным материалом для изготовления трубок для разработчиков и инженеров медицинского оборудования. Его высокая прочность, устойчивость к самым экстремальным химическим веществам и стабильность размеров при высоких температурах хорошо подходят для устройств, предназначенных для новейших нейрососудистых и ортопедических процедур, а также для механических компонентов медицинских устройств и устройств доступа.

Разработчикам устройств, инженерам и даже переработчикам необходимо знать несколько особенностей PEEK, чтобы успешно внедрить его в устройство или катетер.

Эксперты считают PEEK термостойким полимером из-за повышенной температуры обработки, составляющей около 700 °F. Это означает, что производители трубок не могут обрабатывать PEEK на стандартных экструдерах для термопластов, а вместо этого должны оснащать экструдеры нагревателями большей мощности. Металлы конструкции должны быть сплавами с меньшим термическим расширением.

Высокая температура PEEK проявляется в производстве устройств, в которых используется несколько компонентов, особенно в производственных процессах, требующих термической обработки, таких как формование, процессы оплавления и термическая сварка. PEEK остается стабильным по размерам при температуре от 465 ° F до 500 ° F и имеет температуру плавления 644 ° F.

Эти «нормальные» температуры PEEK составляют от 200 до 300 °F и выше, чем у типичных «низкотемпературных» медицинских термопластов. Это означает, что термические процессы соединения PEEK с другими термопластами, такие как термическая сварка и оплавление, в лучшем случае будут иметь только механическое соединение с деталью PEEK.

Для обеспечения прочных связей между этими термически разнородными материалами могут потребоваться дополнительные конструктивные особенности. Машины для вторичной термической обработки также должны быть способны достигать повышенных температур обработки PEEK.

PEEK имеет низкий коэффициент трения, что является полезным свойством для многих применений катетера, таких как нейроваскулярные процедуры или другие процедуры, в которых используются микрокапиллярные трубки. Коэффициент PEEK может находиться в диапазоне 0,35 по сравнению с фторполимерами, которые находятся в диапазоне от 0,1 до 0,2.

Для микроотверстий PEEK обеспечивает плавное движение через сосудистую сеть и доступ для устройств без покрытий или смазывающих вкладышей. Эти процедуры также могут выиграть от жесткости, способности к давлению и реакции на крутящий момент PEEK при диаметрах, намного меньших, чем 2 French. Чтобы добиться аналогичных характеристик, другие материалы должны быть не только плетеными, но и иметь более толстые стенки, что в конечном итоге будет стоить намного дороже. Многие другие области применения, такие как втулки, изнашиваемые детали для вращения или скользящие инструменты и устройства доступа к инструментам, могут выиграть от смазывающей способности PEEK.

PEEK — это полукристаллический полимер, что означает, что часть его молекул выравнивается и образует кристаллические структуры. Связи между молекулами в кристаллических областях довольно прочные, и для их ослабления или разрыва требуется много энергии или силы. Эти прочные связи также придают PEEK исключительную химическую стойкость, термостойкость при высоких температурах и жесткость.

Некоторые полукристаллические материалы, такие как ацеталь, ПЭВП и полипропилен, полностью кристаллизуются независимо от метода обработки, но можно заморозить ПЭЭК в аморфном состоянии до того, как он достигнет полукристаллического состояния. В аморфном состоянии все свойства ПЭЭК ухудшаются. Это может нанести вред медицинским компонентам в таких ситуациях, как стерилизация, воздействие агрессивных химикатов и повторяющееся циклическое изгибание, в результате чего компоненты из PEEK меняют форму и размер, растрескиваются под напряжением и теряют производительность.