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擠出加工技術(shù)遭遇醫學(xué)發(fā)展新挑戰

2014-6-20 20:48:13??????點(diǎn)擊:

隨著(zhù)大量醫學(xué)新技術(shù)的不斷引入,這就要求醫療產(chǎn)品擠出技術(shù)把越來(lái)越高的性能要求應用于越來(lái)越縱深的領(lǐng)域當中。 

由于擠出技術(shù)成本的不斷提高以及所用材料的變化,對擠出設備性能增加的余地變小,因而擠出技術(shù)面臨更大的挑戰。這些擠出設備被要求滿(mǎn)足不斷提高的產(chǎn)品標準和技術(shù)創(chuàng )新需要,以生產(chǎn)出各種類(lèi)型的管件以及所有其它相關(guān)醫療應用塑膠制品。 

另外,對于塑膠產(chǎn)品以及更新一代的多層醫用管(multi lumen and multilayer tubing),新的醫療技術(shù)需要其具更加小的標準公差,而這有賴(lài)于越來(lái)越復雜的共擠技術(shù)。擠出行業(yè)對醫用產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的改進(jìn)及其質(zhì)量的提高都有著(zhù)積極的作用。 

標準公差越來(lái)越小 

對新型的醫療品擠出技術(shù)來(lái)說(shuō),公差越來(lái)越小是關(guān)鍵的要求。作為我們用戶(hù)的OEM主席注意到公差要求越來(lái)越嚴。他說(shuō):“過(guò)去用6號法國導管,現在要用5號;而將來(lái)人們希望用管徑更小的3號,而又要求這種導管性能要完全不變,確保能使同量的液體流過(guò)?!?/span> 

過(guò)去,顧客對千分之一英寸的公差也就滿(mǎn)足了,而最近要兩千分之一英寸。而現在他們要獲得更加嚴格的公差。例如,按照管壁的百分比,以前的公差目標是90%,而如今對95%也不覺(jué)得驚奇。實(shí)際上,我們的顧客要求其管壁保證在99%甚至99.5%的公差范圍內。 

圖1表示計算公差的方法,由于量規無(wú)法量及中間部位,所以通過(guò)計算導出表面公差范圍在38.06mm2(0.059平方英寸)。對兩個(gè)表面區域作比較,計算出成品的材料浪費為11.8%。

而圖2則表示計算管徑尺寸的變化率。如果管壁公差由80%增加到95%,那么總的成本就可以節約12%。壁越致密,越節約。當然,這要根據使用要求,這也許會(huì )或許不會(huì )使管壁更密致。

醫療新設備要求多層和多腔導管 

最新的醫療設備更加復雜,這就要求擠出機要生產(chǎn)出多層多腔導管。這種新的規格甚至要求管子要有8個(gè)獨立通道,其中有些里面還要裝金屬加強線(xiàn),有些要有編織帶加強層,還有一些要用不同的內襯材料。 

因此,看來(lái)用戶(hù)對產(chǎn)品的復雜性要求是無(wú)止境的?,F在,空間限制了多層的需求。例如,薄片的生產(chǎn)要求現在可能要達到10層了。 

從醫療行業(yè)應用百分比來(lái)說(shuō),我們的一位顧客強調,與一年前的25%相比,現在的多腔導管需求已占50%左右。 

用共擠技術(shù)進(jìn)行補救 

鑒于對導管和其它醫療塑膠制品尺寸要求越來(lái)越小,對管壁厚度要求越來(lái)越薄的現狀,用單一材料來(lái)實(shí)現所需要的各種特性已極為困難,因此,采用共擠技術(shù)未免是一個(gè)好辦法。通過(guò)把兩種材料共擠在一塊,使每種材料都發(fā)揮各自的長(cháng)處,這樣就有可能生產(chǎn)出具有厚壁管感覺(jué)的薄壁管。 

◆ 拉伸比 

拉伸比(DDR)為管線(xiàn)擠出選擇適當的模具和銷(xiāo)釘提供了一個(gè)準則。拉伸比是口模與芯模在穩流定型區的間隙截面積與管材截面積的比值,它反映了管材從高溫型坯到冷卻定型后,截面變形的程度。 

由于拉伸平衡度接近1,導管的內外表面都用同樣的力量進(jìn)行拉伸,公式1如下: 

DDR =(DD2-DT2)/(DCW2-DBW2) (1) 

◆ 拉伸平衡度 

??诮孛嫣巸韧鈴街扰c護套內外徑之比的比值稱(chēng)為拉伸平衡度,為了保證拉出產(chǎn)品的精度,熔化樹(shù)脂管的內表面和外表面要用同樣的力量拉出,這就是所謂的拉力平衡。與公式1一樣,公式2所顯示的是如何計算拉伸平衡度,公式2如下: 

DDB =(DD/DCW)/(DT/DBW)=1 (2) 

DD =模具孔的直徑 
DT =模具的外徑 
DCW =涂覆線(xiàn)纜直徑,管外徑 
DBW =基線(xiàn)的直徑,管內徑 
拉伸比=孔的截面積,絕緣部分或管的截面積 

計算拉伸比與拉伸平衡度如圖3所示。

滿(mǎn)足硬度變化要求 

對于導管在不同長(cháng)度處其硬度也有不同,這種需求正在不斷增加,從而使得加工過(guò)程變得更加復雜,對此,擠出機加工過(guò)程要求能滿(mǎn)足從一個(gè)計示硬度到另一個(gè)計示硬度的變化。實(shí)際上對于一個(gè)單管來(lái)說(shuō),要有2-3處不同的計示硬度,這些計示硬度是沿著(zhù)管子的長(cháng)度而改變,這樣用一個(gè)較硬的部份就可以令導管通過(guò)病人的身體,從而可以讓這根管子較軟的部份走遍體內周?chē)钠渌麉^域。 

我們的醫用導管擠出機的客戶(hù)說(shuō):“這只是開(kāi)了個(gè)頭?!崩?,有些導管OEM生產(chǎn)商正在生產(chǎn)內含織網(wǎng)帶的導管,而這些織網(wǎng)帶還要求改變材料從而實(shí)現導管不同部位的硬度變化。在更復雜的過(guò)程中,導管的硬度以及管的內徑或外徑還要變化。這對加工工程師來(lái)說(shuō),完成這項工作變得越來(lái)越復雜,挑戰越來(lái)越大。 

像外購服務(wù)提供商那樣有更多的業(yè)務(wù) 

像許多其它行業(yè)一樣,醫療設備生產(chǎn)商把一些經(jīng)營(yíng)活動(dòng)外包以降低成本。他們只是充分利用自己的專(zhuān)長(cháng),而不是一攬子包干,公司要求生產(chǎn)廠(chǎng)家完成越來(lái)越多的二次加工任務(wù)。 

一位醫療OEM說(shuō),他們不只是擠出PEEK和硅膠管,還要做內部或外部的斑紋條以及按規定管長(cháng)進(jìn)行切割,并在指定的地方用激光打標。 

在另一個(gè)例子中,一家OEM所提供的不僅僅是單根的導管,而且還要將不同導管相連接,并接到設備上,給導管制作標簽,把標牌放在導管上并固定它。 

涂層材料 

在醫療應用中,為了增加潤滑性,防止血栓形成或抵抗生物保護膜的形成,生物活性涂層材料的好處越來(lái)越明顯。盡管OEM還沒(méi)有把這些涂層材料普遍用于其產(chǎn)品當中,但是他們還是注意到了這些好處,并且經(jīng)常不斷向其客戶(hù)提出建議推薦這樣的涂層材料。 

我們OEM一個(gè)客戶(hù)說(shuō),他的一些生產(chǎn)客戶(hù)正要求復雜的加工過(guò)程,例如,用一種材料在外面,另一種材料在里面,從而里面的材料會(huì )使它潤滑或有一種抗凝劑。換句話(huà)說(shuō),他們要讓里面的材料有一定的張力,也就是說(shuō)要有一定的彈性。而外面的材料,他們想知道是不是有一些抗凝劑可以利用。 

原料價(jià)格上漲影響計劃的制定 

原料價(jià)格的不斷上漲一直影響著(zhù)擠出加工和模具的設計過(guò)程,也影響了加工生產(chǎn)商的生產(chǎn)。我們一個(gè)塑料老客戶(hù)告訴我們,一年來(lái)他們所有的原料價(jià)格上漲20%,2006年的上漲幅度差不多也是這樣。不過(guò)雖然上漲15%至20%是正常的,但是價(jià)格還沒(méi)有全面上漲,有些材料上漲35%,但其他的卻只漲了一點(diǎn)點(diǎn)。 

在過(guò)去幾年,先進(jìn)機械加工和設計工程水平大大提高,有些應用領(lǐng)域需要縫隙更加緊密且管壁更薄的管子。從單層到共擠出再到3層(1根管子用3種不同的材料制成),而將來(lái)則是更多層的管壁更薄的管子,以滿(mǎn)足最苛刻的醫用導管的使用條件。 

另外,價(jià)格變化往往很突然,從而使設計工作變得倍加困難。一個(gè)客戶(hù)說(shuō)他有時(shí)一個(gè)月就得到提價(jià)通知,有時(shí)甚至是一個(gè)星期。 

有些批發(fā)商經(jīng)常使用一些別的方法導致生產(chǎn)商全面提高經(jīng)營(yíng)成本。例如,一個(gè)客戶(hù)說(shuō)有些批發(fā)商大幅度提高最小訂單的規模,例如,一次從50磅、100磅或300磅以致到1300磅。你可以以較低的成本來(lái)賣(mài)更多的材料,因為他們沒(méi)有把多余的東西用小包裝分裝。盡管單價(jià)還是沒(méi)變,但是這個(gè)用戶(hù)買(mǎi)進(jìn)的量就大多了,這些東西他要用半年甚至一年,造成倉儲成本提高與資金積壓。這可能就成問(wèn)題了,何況某些硅酮和聚合物保存期是有限的。 

不僅僅是擠出加工和模具生產(chǎn)商感覺(jué)原料漲價(jià)所帶來(lái)的痛楚。加工生產(chǎn)商也注意到了他們的原材料如高質(zhì)量的鋼材和其它合金材料也在上漲,而且交貨時(shí)間也在延長(cháng)。這防礙業(yè)務(wù)的發(fā)展,因為用戶(hù)不想為一個(gè)工具而等一年,所以這樣對生意有影響。交貨時(shí)間延長(cháng)的部分原因是由于市場(chǎng)需求增加了(我們自己去年就整個(gè)增加了50%)。但是,我們認為這最主要的原因可能是海外需求增加,特別是亞洲地區更是如此。 

原材料變化加速 

雖然醫療用的聚合物變化趨緩,但是還是有一些有趣的新發(fā)展。樹(shù)脂生產(chǎn)商比以前更注意抓住醫療設備市場(chǎng),而且正在生產(chǎn)他們以前沒(méi)有生產(chǎn)的適用材料。 

生物吸收類(lèi)原材料,促進(jìn)骨骼再生的原材料,矯正技術(shù)當中用的那些促進(jìn)骨骼生長(cháng)并為人體吸收的那些專(zhuān)用的復合材料和混合材料需求都在上漲,這一點(diǎn)也是至關(guān)重要的。 

酞酸鹽類(lèi)產(chǎn)品與其它可塑劑 

近幾年來(lái),使用酞酸可塑劑諸如用于PVC管中加添DEHP的危險性越來(lái)越引起了人們的關(guān)注。用戶(hù)都在大范圍內選擇可以替代的聚合物。雖然許多PVC的長(cháng)期客戶(hù)看來(lái)滿(mǎn)足于他們所有的東西,可是一個(gè)客戶(hù)說(shuō),別人,特別是那些設計新產(chǎn)品在日本或歐洲以及最近在美國出售的那些人,已經(jīng)開(kāi)始要求使用無(wú)DEHP的材料了。例如,其中有一個(gè)人賣(mài)掉了替代PVC的聚乙烯MPF生產(chǎn)線(xiàn),而把資金投向了諸如EVA、聚烯烴、聚酯以及聚丁二烯等聚合物上。 

當然,對有些生產(chǎn)商來(lái)說(shuō),酞酸鹽類(lèi)產(chǎn)品沒(méi)有引起他們的關(guān)注,這不是因為他們使用PVC不多,就是因為他們的產(chǎn)品大都用在醫療機關(guān),而不是用在外科器械當中。 

所有這些變化歸結到一起來(lái)看,它們給醫療產(chǎn)品的生產(chǎn)制造帶來(lái)了嚴峻的挑戰的同時(shí)又帶來(lái)了壓力。作為這個(gè)挑戰的一部分,擠出成型行業(yè)別無(wú)選擇,只有以改革和創(chuàng )新精神來(lái)應對,不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量,滿(mǎn)足不斷增長(cháng)的技術(shù)要求和市場(chǎng)競爭的需要。

 

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