플라스틱 및 의료기기: 안전성과 비용에 대한 변화

2022년 1월 24일 작성자: MDO 기여자 네트워크

디디에 페레,에머슨

에머슨의 Branson GSX 초음파 용접 플랫폼 [사진 제공: 에머슨]

예를 들어 브뤼셀에 본사를 둔 PVCMed Alliance에 따르면 폴리염화비닐(PVC)은 모든 플라스틱 기반 의료 기기의 40%에 사용되며 오늘날 사용 가능한 대부분의 튜브 및 IV 백은 물론 많은 마스크, 유축기 키트, 카테터에도 사용됩니다. 그리고 더. 그러나 인체 발암 물질로 알려진 다이옥신은 PVC 제조 과정에서 형성될 수 있으며 가공 및 조립 과정에서 독성 염소가 방출될 수 있습니다. 또한 PVC를 부드럽게 만드는 데 일반적으로 사용되는 프탈레이트 가소제인 DEHP는 환자의 혈류로 침출되어 잠재적으로 생식력 문제 및 기타 생식 관련 문제를 일으킬 수 있는 것으로 알려진 내분비 교란 화합물입니다. 이러한 이유로 미국의학협회(American Medical Association)를 비롯한 의료 기관 및 전문 단체에서는 병원과 의사들이 물질을 줄이고 단계적으로 폐지하도록 권장하고 있습니다.

대부분의 PVC 백과 기타 부품은 전도성(열) 용접, 고주파 또는 유전체 용접이라고도 알려진 무선 주파수(RF) 용접, 솔벤트 용접 및 접착제를 사용하여 조립됩니다. 제조업체는 대체 재료, 특히 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE)과 같은 폴리올레핀을 탐색하기 시작하면서 이러한 전통적인 접합 기술이 효과적이지 않다는 사실을 깨닫고 있으며, 다른 기술은 제품 및 제품에 대한 비용 절감, 지속 가능성 개선 및 보다 안전한 독성을 제공합니다. 전체 생산 과정을 따라.

PP와 PE는 비극성 폴리머이므로 RF 용접 중에 열을 발생시키는 전자파에 영향을 받지 않습니다. 마찬가지로 PP와 PE는 내화학성이 뛰어나 용제를 사용하여 쉽게 접착되지 않으며, 표면 에너지가 낮아 접착 효과도 떨어집니다.

IV 백을 형성하기 위해 이러한 재료와 기타 재료를 통합한 다층 필름뿐만 아니라 폴리올레핀을 조립하는 가장 효과적인 기술은 초음파 용접입니다. 초음파 용착은 고주파 진동을 사용하여 층 사이에 마찰열을 생성하고 플라스틱을 부드럽게 하여 압력 하에서 필름이 함께 고정될 때 플라스틱이 고품질 씰로 합쳐지도록 합니다. 이는 PVC를 포함한 거의 모든 열가소성 수지에 적용할 수 있는 매우 빠른 접합 공정입니다. 장비 비용은 다른 기술보다 높지만 상대적으로 빠른 투자 수익을 보장하는 다양한 이점이 있습니다.

신장 투석기 [사진 제공: 에머슨]

PC가 완전히 금지되지 않은 이유 중 하나는 인체에 ​​유입되는 낮은 수준의 BPA가 정상적인 신장 기능에 의해 쉽게 제거되기 때문입니다. 그러나 최근 연구에 따르면 신장 기능이 저하됨에 따라 혈청 BPA 수치가 축적되며, 혈액투석을 받는 만성 신장 질환 환자에서 가장 높습니다. 따라서 투석기 응용 분야에서 제조업체는 폴리프로필렌과 같은 대안을 찾고 있습니다.

불행하게도 PVC를 대체하는 PP의 많은 한계는 PC 애플리케이션에도 적용됩니다. 폴리카보네이트 투석기 하우징은 역사적으로 기계식 패스너와 접착제를 사용하여 조립되어 왔지만 PP의 낮은 항복 강도와 낮은 표면 에너지를 고려하면 두 가지 모두 잘 작동하지 않습니다.

결과적으로, 제조업체 역시 레이저 용접뿐만 아니라 초음파 용접(위에서 설명한 모든 이점과 함께)으로 전환하고 있습니다. 후자의 공정에서는 부품이 용접 전에 사전 조립되며 깨끗하고 미립자가 없는 용접을 생성하기 위해 진동이나 움직임이 필요하지 않습니다. 다중 레이저 빔은 용접 표면의 전체 길이를 따라 에너지를 적용합니다. 한 표면은 레이저 에너지가 인터페이스를 통해 전도되는 열로 변환되는 두 번째 레이저 흡수 표면을 통해 영향을 받지 않고 레이저 에너지를 자유롭게 전달하여 용접을 생성합니다. 이 프로세스의 이점은 다음과 같습니다.

업계가 PVC 및 폴리카보네이트와 같은 기존 재료에서 더 저렴하고 안전한 PP 및 PE로 전환함에 따라 제조업체는 초음파 또는 레이저 용접으로 전환하여 제품을 단순화하고 비용을 절감하며 성능을 향상시킬 수 있다는 사실을 깨닫고 있습니다.