醫用塑料專題

醫用塑料專題

編者按:塑料以其優良的性能和方便的成型工藝在醫療領域獲得了越來越廣泛的應用,塑料材料制備的醫療用品極具發展前景。首先,塑料具有良好的力學性能和化學穩定性,比較適合在醫療領域使用;其次,塑料來源豐富、價格低廉,適合制成一次性醫療用品,避免了傳統材料制品因價格高昂而不得不多次使用導致的消毒和交叉感染的問題;而且塑料通過改性可得到良好的組織相容性和血液相容性;此外,塑料加工方便,制作成本低,適合多種成型方式,便于加工成復雜的形狀和開發新型醫療產品。但是,醫用塑料生產對原料要求高,對單體及低聚物的殘留有嚴格的限制;對原料和助劑中的鋅、鉛、鎘、銅、鋇、錫等金屬離子殘留情況都有嚴格規定;對于生產環境、模具材料、模具設計等方面都有嚴格的要求,在生產加工中會遇到許多其他塑料制品生產過程中不常出現的問題,中塑互聯塑料技術論壇(http://bbs.ourplas.cn)的各位壇友對醫用塑料制品生產加工中出現的各種問題進行了深入的討論。本期醫用塑料專題整理了廣大壇友醫用塑料生產加工中存在的各種問題及解決方案,供各位讀者參考,我刊今后將不定期對中塑互聯(http://www.ourp las.cn)上的優秀討論內容整理刊發,敬請讀者關注。

問:醫用聚氯乙烯(PVC)輸液管的配方如何設計?一般采用什么增塑劑?檸檬酸酯可以嗎?增塑劑的填充量一般是多少?

答:下面是一個簡單的PVC輸液管配方:

S-PVC,K=70 100份

D INP或其他增塑劑 40～60份

優質大豆油 5～8份

穩定劑、潤滑劑 若干

有一些公司專營醫用輸液管專用的環保鈣鋅穩定劑及環氧大豆油。對于增塑劑,有部分企業還在用DOP,但大部分企業已經改用D INP。有些地方禁用鄰苯類的增塑劑,可使用檸檬酸酯類、聚酯類、偏苯三酯等替代。目前國家對增塑劑控制很嚴,D INCH應該可以。但檸檬酸酯添加量大,析出較大,要考慮環保問題。環氧大豆油也可以,不過要注意析出。

一般輸液管硬度也就在50左右,軟的超過90,還有高彈、普通、磨砂、霧面之分。配方大同小異,還是比較簡單的。D INCH可能貴了些,在推廣方面存在一定的困難。

(問題和解決方案來自“中塑互聯”網友figogreat、啟明星、下班族、熱穩定劑、iambest600、zzhhonglin等。訪問地址:http://bbs.ourplas.cn/read.php?tid=21906、http://bbs.ourplas.cn/read.php?tid=20077。)

問:透明PVC如何才能達到霧面效果?必須要添加霧面粉嗎?

答:可能的解決方案如下:

(1)從折光率入手,加一些折光率不同的其他樹脂試試,或者加一些折射率差別大的潤滑劑;

(2)添加霧面劑可以達到霧面效果,有透明 PVC專用的霧面劑。可以加少許碳酸鈣,或微量鈦白粉;

(3)采用啞光 PVC粉,如1300粉可以達到假霧面,不行的話還可以考慮加一些CW-207M K;

(4)如若要求真霧面必須加入霧面粉才行,這樣就能夠保證透明度,但操作不好易起顆粒;

(5)顆粒的問題一般是高速混合工藝有問題,可以加一些T-181試試,這是透明耐溫助劑,這樣可以提高混料溫度,去掉顆料這個問題;

(6)模具不要太光滑,模頭溫度低一點有利于達到很好的霧面效果。

(問題和解決方案來自“中塑互聯”網友figogreat dragon.wp、yulihua、zest168、shinestfj、alucke、better、rccn、candyyte、ddai4701、xiuhu、daizong、redklin等。訪問地址:http://bbs.ourp las.cn/read.php?tid= 7261。)

問:醫用塑料制品生產加工時需要注意哪些問題?

答:由于醫療器械對衛生安全、表面光潔等性能有特殊要求,因而醫用塑料制品生產在模具設計、制造及生產設備、生產環境等方面有很高的要求。

(1)模具方面

模具材料選用要求較嚴格。一次性醫療器械產品大多采用醫療級PVC與聚碳酸酯(PC)。因為PVC對于鋼材有較高的腐蝕性,PC則有較高硬度,所以對模具材料的選用有嚴格的要求。建議國內模具生產企業選用瑞典-勝佰S136H或者日本大同NAR-80鋼材,這兩種材料有較強的抗腐蝕性和較高的拋光性能。

通過熱處理工藝調控硬度。由于醫療級PVC流動性較好,在模具使用過程中由于模具材質軟而導致分型面變形,進而導致注塑過程中產生飛邊毛刺,因此對此類模具材質的硬度有較高要求。在模具制造過程中采用的熱處理工藝是,模具粗加工后進行調質處理,硬度控制在HRC32-36;模具試模樣品合格后,再將空型、動模、型芯進行真空淬火,硬度控制在HRC58-620。

透明產品盡量選擇熱流道,減少并料痕跡;使用冷流道時,軟質PVC應盡量縮短流道尺寸;由于一次性醫療器械產品體積小,批量大,因此應采用自動卸料、剪切澆口,以保證生產效率與質量;一次性醫療器械產品透明管狀部件較多,在設計時要注意澆口進料位置,避免由于澆口位置與型芯固定方式選擇不當,造成注塑時物料流動不均勻,使型芯產生彈性變形、產品不均勻或不能注滿的現象。長管形狀產品要注意采取適當的排氣方式,進料口分流道要視產品成型情況開啟溢料井、避免因閉氣造成產品成型困難;模具冷卻系統應采取多組單獨冷卻水道,合理控制動定模溫度從而控制制品變形。

模具制造精度要求高。醫用塑料制品模具制造過程中要求分型面緊密,盡量通過設備加工手段保證模具精度,分型面間隙應小于0.01 mm,頂出系統的推桿與推管的配合間隙應小于0.01 mm。采取推板頂出結構,推板應保證有一定硬度。透明制品的定模與動模型芯要進行精拋光,保證 Ra值為0.20以上,如需要可采取液體拋光手段。

(2)設備選擇

注塑機應選用小螺桿,以保證注塑精度,并采用自動卸料裝置,模具在頂出時可采用氣體輔助卸料;機床安裝機械手,實現產品成型到包裝的全自動過程,盡量減少污染環節;注塑機送料機構應采取封閉式真空送料,采用密閉式儲料罐,布置送料管通到每一臺注塑機,注塑機進料口安裝自動計量真空送料裝置,保證原料在進入注塑機前不受到污染。

(3)生產環境

生產車間應為全封閉式,安裝大功率空調換氣機,及時排除有害氣體,保證車間恒溫及空氣清潔;產品生產過程中,嚴禁使用脫模劑與除銹劑,確保產品不受到污染,PVC制品的生產過程中要嚴格控制熔融溫度,避免由于料溫過高和在料筒中長時間停留使原料分解產生有害氣體,停機時要立即清洗螺桿、料筒,避免殘留原料對注塑機螺桿造成損害;貫徹實施 GM P規范,嚴格按IS0 9000質量管理體系,確保生產流程各點不出現問題。

(問題和解決方案來自“中塑互聯”網友maomao、bluew ater、wave等。訪問地址:http://www.ourp las. cn/read.php?tid=22841)

問:醫用塑料制品,由于其入門門檻較高而成為利潤率較高的塑料制品,并且隨著國家醫療體制改革的深入,其市場空間也將越來越大,醫療耗材用樹脂(尤其是PP和PE)的主要技術指標有哪些?國內及國外有哪些常用牌號可供選擇?

答:醫用塑料用樹脂的基本要求包括以下幾個方面:

(1)衛生級別要高,不含易析出、易氧化的小分子物質;

(2)對于聚烯烴而言,透明性要好;

(3)易于成型加工。

關于醫用塑料原料的行業標準有兩個,分別為:

(1)YY/T 0242—2007醫用輸液、輸血、注射器具用聚丙烯專用料;

(2)YY/T 0114—2008醫用輸液、輸血、注射器具用聚乙烯專用料。

可供選擇的醫用樹脂牌號主要有:

(1)燕山石化

PPB4901,醫用輸液瓶;

PPB4902,醫用輸液瓶;

PPB4908,醫用輸液瓶;

PP K4818,注射器針套、醫用塑料瓶;

PP K4912,注射器針套、醫用塑料瓶;

PPB4808,飲料包裝瓶和輸液瓶。

(2)上海石化

GM 800E,醫用、注拉吹、注塑;

GM 1600E,醫用、注拉吹、注塑,耐環氧乙烷醫療注射器專用料;

GM 160E,醫用輸液瓶;

GM 750E,醫用、注拉吹、注塑。

(3)英國英力士

PE-LD,PH27D630,適合注塑和吹膜加工,可以經過110℃蒸汽處理;

PE-LD,30D630,適合注塑和吹膜加工,可以經過110℃蒸汽處理;

PE-LD,22D630,適合注塑和吹膜加工,不能用作蒸汽熱消毒的蒸汽處理;

PE-LD,23T630,適合注塑和吹膜加工,可以用氧化乙烯和輻射來消毒;

PP,100-M G12、100-M G03,可用作針筒。

(4)Basell

PE-HD,Purell ACP 6031 D,醫療器械、醫用瓶、診斷設備、衛生保健器械;

耐沖擊共聚PP,Purell EP274P,醫療器械、衛生保健器械;

均聚PP,Purell HM 671T,醫療器械、注射器、診斷設備、試驗器械、衛生保健器械;

均聚PP,Purell HP570M,醫療器械、二次包裝、衛生保健器械、輸液袋;

PE-HD,Purell PE GF 4760,醫療器械、醫用瓶、診斷設備、衛生保健器械;

無規共聚PP,Purell RP270M,醫療器械、日用生活品包裝瓶;

無規共聚PP,Purell RP378T,醫療器械、衛生保健器械;

無規共聚 PP,Pro-fax RP320N,醫用薄膜、扭結膜、食品包裝透氣膜;

無規共聚 PP,Pro-fax RP329N,醫用薄膜、扭結膜、食品包裝透氣膜;

無規共聚PP,Pro-fax SA 861,醫用薄膜、扭結膜、食品包裝透氣膜;

PE-LD,Purell PE 1810 E,醫療器械、醫用瓶、可拆卸導管(保健用)、衛生保健器械;

PE-LD,Purell PE 1840 H,醫療器械、醫用瓶、可拆卸導管(保健用)、衛生保健器械;

PE-LD,Purell PE 2420 F,包裝袋、醫用薄膜、二次包裝、衛生保健器械;

PE-LD,Purell PE 3020 D,醫療器械、醫用瓶、診斷設備、衛生保健器械;

PE-LD,Purell PE 3040 D,醫療器械、醫用瓶、衛生保健器械;

PE-LD,Purell PE 3220 D,醫療器械、醫用瓶、衛生保健器械;

Purell RP270G,醫療器械、醫用瓶、二次包裝、衛生保健器械,輸液袋。

(問題和解決方案來自“中塑互聯”網友figogreat Starch、w aterinw ind、p lasticboy、copolymer、lsw 1986、wave等。訪問地址:http://bbs.ourplas.cn/read. php?tid=16240。)

問:專用料用于生產醫用注射器,四年多時間從來沒有出現過問題,最近下游用戶加工出來的注射器小頭處容易出現氣泡,注塑工藝過程中哪些原因容易導致產品里有氣泡?該如何解決?

答:產生氣泡的原因主要有以下幾種:

(1)可能是由于模腔內塑料不足,外圈塑料冷卻固化,內部塑料產生收縮形成真空;

(2)吸濕性物料未干燥好;

(3)物料中殘留單體及其他化合物。

判斷氣泡形成的原因,只要觀察塑料制品的氣泡在開模時瞬時出現還是冷卻后出現。如果當開模時瞬時出現,應該是物料問題,如果是冷卻后出現應該屬于模具或注塑條件問題。

解決方法:

(1)物料問題

①干燥物料;

②加潤滑劑;

③降低物料中揮發物。

(2)注塑條件問題

①增加注射量;

②提高注射壓力;

③增加注射時間;

④增加保壓時間;

⑤提高注射速度;

⑥增加注射周期;

⑦消除操作原因造成的注射周期反常。

(3)溫度問題

①物料太熱造成過量收縮,則降低熔體溫度;

②物料太冷造成充料壓實不足,則提高熔體溫度;

③模溫太高造成模壁處物料不能很快固化,則降低模溫;

④模溫太低造成充模不足,則提高模溫;

⑤模具有局部過熱點,則需要改變冷卻方案。

(4)模具問題;

①增大澆口;

②增大分流道;

③增大主流道;

④增大噴嘴孔;

⑤改進模具排氣;

⑥平衡充模速率;

⑦避免充模料流中斷;

⑧澆口進料安排在制品厚壁部位;

⑨如果有可能,減少制品壁厚差異;

⑩模具造成的注射周期反常。

(5)設備問題

①增大注壓機的塑化容量;

②使注射周期正常。

(6)冷卻條件問題

①部件在模內冷卻過長,避免由外往里收縮,縮短模具冷卻時間;

②將制件在熱水中冷卻。

綜合以上分析,如果沒有改變過工藝,物料沒干燥好的可能性最大,如果改變過工藝,請先從工藝方面入手,另外還要考慮外部環境如氣溫等變化產生的影響。

(問題和解決方案來自“中塑互聯”網友-英-、謝子修、onsea、w ave等。訪問地址:http://www.ourp las. cn/read.php?tid=21607。)

問:關于醫用塑料用增塑劑,因為制品用于醫療方面,所以必須是無毒的。怎樣辨別助劑有沒毒?是否對人體有害呢?常用增塑劑有哪些?

答:對于醫用塑料助劑,一般要求是有FDA或其他認證的,還有就是大鼠試驗報告。

常用的醫用增塑劑,德國可用的有D INCH和B-II,美國可用的有A-4和168;壇友推薦了兩種臺灣長春不含鄰苯的增塑劑的環氧大豆油牌號:(1)環保無毒增塑劑D-810,符合日本JHPA、SGS認證不含15P。(2)脫臭級環氧大豆油B-22D,符合日本JHPA、美國FDA認證。但是環氧大豆油添加量不能過高,否則容易析出。

可以用在醫用塑料制品中增塑劑主要包括以下幾種:

(1)檸檬酸酯增塑劑

檸檬酸酯的兩個主要品種檸檬酸三丁酯(TBC)、乙酰檸檬酸三丁酯(A TBC)已獲得美國FDA批準作為安全、無毒增塑劑,我國也建議在包裝材料中使用。TBC對PVC、PP、纖維素樹脂都可增塑,其相容性好; TBC與其他無毒增塑劑共用可提高制品硬度,尤其對軟的纖維醚更為適用;TBC具有無毒及抗菌作用,不滋生細菌,還具有阻燃性,所以它在乙烯基樹脂中用量甚大;薄膜、飲料管、食品瓶密封圈、醫療機械、醫院內圍墻、家庭、飯店賓館及公共場所等壁板、天花板,食堂灶間、衛生間等更需要此種滅菌阻燃增塑劑。

檸檬酸三丁酯(TBC)因具有相容性好、增塑效率高、無毒、不易揮發、耐候性強等特點而廣受關注,成為首選替代鄰苯二甲酸酯類的綠色環保產品。它在寒冷地區使用仍保持有好的撓曲性,耐光、耐水、耐熱、熔封時熱穩定性好而不變色,安全經久耐用,適用于食品、醫藥物品包裝、血漿袋及一次性注射輸液管等。

(2)均苯四酸四辛酯

均苯四酸四辛酯(TOPM)是以石油重芳烴為原料開發出來的新興精細石油化工產品。

TOPM用作醫用塑料制品的增塑劑有以下優點:具有比TOTM及DOP小得多的毒性,對生理過程無不良影響;與血液或其他生理流體接觸時,被抽出的危險可忽略不計;改進增塑效能和增加制品的使用壽命。采用TOPM為增塑劑的醫用塑制品目前已廣泛應用于醫學臨床、科研及相關領域。制品種類較多,主要有管、易彎曲管、袋、包、導液管、薄膜、護套、各種人體器官代用品以及醫療和測試儀器的各種零部件等。TOPM的開發成功是降低增塑劑毒性的一個突破,使醫用塑料制品找到了迄今為止毒性最低的增塑劑。

(3)二甘醇二苯甲酸酯

二甘醇二苯甲酸酯(DEDB)由苯甲酸和二甘醇,以質子酸為催化劑進行酯化后,再經中和、水洗、脫溶劑、壓濾等幾個工序處理而成。DEDB具有相容性好、耐寒性好、抗靜電性、抗污染性能顯著、熱穩定性突出、揮發性低、耐光變色性好等特點,而且毒性低。國外有關食品、化妝品、醫藥等管理部門認為DEDB是一種可以用于接觸食品包裝材料的安全性較大的增塑劑或其他添加劑。使用性能與DOP相當,可作為PVC、聚醋酸乙烯酯等許多樹脂的增塑劑。

(4)二丙二醇二苯甲酸酯

二丙二醇二苯甲酸酯(DPGDB)為無毒增塑劑,是一種具有優良性能的耐污染增塑劑,特別用于地板料和床料。

(5)環PVC氧大豆油(ESO)

環氧大豆油主要為環氧亞油酸酯、環氧油酸酯和環氧棕櫚酯等的混合物,由大豆油與有機過酸合成而得。該產品可應用于全部軟硬PVC制品的配方中,是無毒、無味的PVC增塑劑兼穩定劑,對光、熱有良好的穩定作用,且相容性好,揮發性低,遷移性小。它既能吸收PVC在分解時放出的氯化氫,又能與PVC相容,幾乎可以用于所有的PVC制品,如無毒制品、透明制品、透明瓶、透明盒、食品、藥物包裝材料、醫用制品“輸血袋”、戶外使用的塑料制品、防水卷材,塑料門窗,貼墻紙塑料膜等。在要求耐候性高的農用薄膜中。

(6)環己烷1,2-二羧酸二異壬基酯(D INCH)

BASF的Hexamoll?D INCH不僅適用于玩具,而且也是許多醫療器具中增塑劑的最佳選擇。最大的醫療器具制造商之一Pfrimmer-Nutricia已經在生產中完全轉為使用Hexamoll?D INCH。

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