醫療器械的粘接方式

李培欣

【摘要】大多數情況下，成品醫療器械需要幾個零部件組裝在一起。在醫療設備中，不管是一次性還是可重復使用的設備都需要組裝。這些裝配方法包括物理連接和焊接。大多數情況下，需要將相似或不同材質的部件連接在一起以滿足性能和功能需求。有多種連接方式，包括物理連接、熱摩擦以及使用溶劑和粘合劑。

【關鍵詞】醫療器械;粘接方式

1 常用的連接和焊接方式有以下幾種。

1.1物理連接

物理連接能夠確保材料牢固持久，并且能夠承受特定應用條件下的環境應力的需求。目前物理連接方式主要有兩種。第一種是使用螺釘、螺栓和鉚釘等緊固件進行連接。第二種方法是使用過盈配合，如卡扣配合和壓力配合。壓力配合法具有成本低，接頭穩固、強度高的特點，可用于同種和異種材料的連接。連接接頭是使用最廣泛的塑料連接和裝配的方式，因為這種方式很靈活并且很結實。使用這種方法，一個組件的特定部分可以與另一個組件快速匹配。但是，這就要求材料有很強的延展性和回縮性。

1.2 熱摩擦

通過熱摩擦將材料連接起來的方法有多種。其中包括：高頻或射頻（RF）焊接、熱合焊接、超聲波焊接、振動焊接、紅外焊接、旋轉焊接、激光焊。

高頻焊接通過施加高頻交變電流產生分子間的摩擦，這種摩擦會產生熱量或者使局部熔融，從而將連個相同的或者不同的塑料部件連接在一起。一般用于血袋、輸液袋、結腸造口袋、診斷過濾器的連接。

在熱合焊接中，加熱壓板直接或間接地接觸兩種材料（通常是薄膜），將接縫區域融化，并通過施加輕微壓力將其連接在一起。

超聲波焊接是塑料連接最常用的方法之一。在這種方法中，電能（15-20KHZ）轉化成機械振動，然后轉化成熱能將材料熔融。加熱后兩部分被壓在一起，然后冷卻后形成一個整體。

振動焊接中其中一部分固定在一個固定端，另一部分連接在可移動的焊接端。兩部分在0-8MPa的壓力下被壓合在一起。這種能量使材料相互振動，產生局部熱量。當表面融化時，這些部件被壓在一起幾秒鐘，使它們連接起來。

紅外焊接指通常加熱的金屬板集中在需要連接的區域產生紅外輻射，從而局部產生熱量并使塑料表面熔化，然后將材料壓在一起并連接起來。

在旋轉焊接中，一部分被固定，另一部分以300-500rpm旋轉，在這個過程中，為了保持兩部分良好的接觸而施加一定的壓力。旋轉過程中會產生摩擦，然后產生熱量，將兩部分連接在一起。

在激光焊接方法中，激光穿過需要焊接的區域。表面受熱，當表面熔融時，施加壓力，將兩部分連接在一起。激光焊接中可以很好地控制光束的大小和寬度，需要連接的區域更加精準。

1.3 溶劑粘合

溶劑粘合是將塑料粘合在一起的最便宜的方法之一。粘結溶劑類型將根據樹脂的類型而定。要注意不要使用很強的溶劑，因為這會導致材料膨脹出現裂紋、變形甚至部分溶解。在粘接之前，材料表面應該清洗干凈。在使用溶劑粘結和選擇溶劑時，還應考慮環境影響。

1.4 粘結劑

另一種常見并且通用的連接方式是使用粘合劑，可以將兩種相似或者不同的材料粘結在一起。膠粘劑能產生非常高的強度和耐久性。有幾種類型的粘合劑可供選擇。在選擇粘合劑時，必須考慮其與基材的兼容性、柔性和剛性要求、環境和耐熱性要求以及美觀性。

2.下面介紹一下常用材料的連接和焊接方式

2.1 熱塑性塑料

2.1.1 PVC連接和粘接

PVC可以通過熱合焊和振動焊進行焊接，這種方法可以得到較強的結合強度。。氯化溶劑（如二氯甲烷）與酮（丙酮）和環醚（四氫呋喃）的混合物在聚氯乙烯自身或其他塑料粘合時效果很好。環氧樹脂、聚氨酯和氰基丙烯酸酯是將PVC粘接到其他塑料上的優良粘合劑。

2.1.2 PE連接和焊接

聚乙烯可以通過振動、超聲波、摩擦、熱氣體和熱合焊接等多種技術進行焊接。LDPE比HDPE更容易焊接。大多數膠粘劑可以和聚乙烯一起使用。在使用粘合劑之前，清潔表面是很重要的。

2.1.3 PP連接和焊接

熱合和焊接技術都適用于聚丙烯。這些方法包括熱氣焊、熱合焊、摩擦焊和振動焊。其他可以使用的技術還包括紅外焊接、超聲波焊接和熔融焊。

2.1.4 聚苯乙烯連接和焊接

通用聚苯乙烯脆性大，焊接難度較大。高沖擊聚苯乙烯可以使用超聲波和射頻焊接等技術進行焊接。它可以用溶劑粘結，但要小心使用，以免造成任何環境應力開裂。大多數膠粘劑可以與聚苯乙烯和高沖擊聚苯乙烯一起使用。

2.2熱塑性工程材料

2.2.1聚甲基丙烯酸甲酯連接和焊接

亞克力零件可以通過化學粘接、超聲波焊接和熱固定等技術連接。化學性質類似的丙烯酸膠粘劑也能提供非常高強度。超聲波焊接（近場和遠場）也可用于亞克力材料，尤其是對同種材料組成的部件之間的焊接。近場焊接和遠場焊接同樣適用于亞克力部件。

2.2.2 聚碳酸酯的連接和焊接

聚碳酸酯可以用二氯甲烷溶劑粘結在同種材料或其他塑料上。60%的二氯甲烷和40%的氯乙烯的混合物是適用于聚碳酸酯中揮發比較慢的一種溶劑粘合劑，大多數膠粘劑可用于粘接聚碳酸酯強。聚碳酸酯也可以通過射頻（RF）焊接和激光焊接技術進行粘結。

2.2.3 聚氨酯的連接和焊接

聚氨酯可以用二甲基甲酰胺（DMF）或四氫呋喃（THF）溶劑粘結到自身材料或其他樹脂上。聚氨酯也可以通過射頻、超聲波或熱焊接連接。大多數膠粘劑與聚氨酯兼容，可用于粘合這類材料。

2.2.4 聚甲醛的連接和焊接

由于聚甲醛結晶度高，通常不適用于溶劑粘結。六氟丙酮是少數幾種可以使用的溶劑之一，但它需要非常特殊的處理和安全措施。大多數膠粘劑可以與縮醛一起使用，它們也可以通過超聲波焊接連接。

2.2.5 聚酯的連接和焊接

聚酯是結晶性材料，不適合溶劑粘接。它們需要非常強的溶劑，如酚化合物（鄰酚）和鹵化芳酸。超聲波、振動、旋轉和熱合焊接可以應用在這種材料中。大多數膠粘劑，包括氰基丙烯酸酯和環氧膠粘劑，可用于連接聚酯。

2.2.6? 共聚酯的粘結

共聚酯可通過溶劑粘接、超聲波焊接、激光焊接和無線電焊接等方式進行連接。在所有共聚酯中，PETG的連接性能最好

2.2.7 聚酰胺的粘結

聚酰胺是結晶材料，通常不適用于溶劑粘結。但是，溶劑粘結可以通過非常強的溶劑，如甲酸、醇氯化鈣、濃水合氯醛和濃苯酚或間苯二酚。大多數膠粘劑可用來粘接聚酰胺。

參考文獻：

[1]Troughten MJ，塑料連接手冊， 美國：威廉·安德魯，2008.

[2]Jordan Rotheiser，塑料連接技術，2006.