医用塑料专题

医用塑料专题

编者按:塑料以其优良的性能和方便的成型工艺在医疗领域获得了越来越广泛的应用,塑料材料制备的医疗用品极具发展前景。首先,塑料具有良好的力学性能和化学稳定性,比较适合在医疗领域使用;其次,塑料来源丰富、价格低廉,适合制成一次性医疗用品,避免了传统材料制品因价格高昂而不得不多次使用导致的消毒和交叉感染的问题;而且塑料通过改性可得到良好的组织相容性和血液相容性;此外,塑料加工方便,制作成本低,适合多种成型方式,便于加工成复杂的形状和开发新型医疗产品。但是,医用塑料生产对原料要求高,对单体及低聚物的残留有严格的限制;对原料和助剂中的锌、铅、镉、铜、钡、锡等金属离子残留情况都有严格规定;对于生产环境、模具材料、模具设计等方面都有严格的要求,在生产加工中会遇到许多其他塑料制品生产过程中不常出现的问题,中塑互联塑料技术论坛(http://bbs.ourplas.cn)的各位坛友对医用塑料制品生产加工中出现的各种问题进行了深入的讨论。本期医用塑料专题整理了广大坛友医用塑料生产加工中存在的各种问题及解决方案,供各位读者参考,我刊今后将不定期对中塑互联(http://www.ourp las.cn)上的优秀讨论内容整理刊发,敬请读者关注。

问:医用聚氯乙烯(PVC)输液管的配方如何设计?一般采用什么增塑剂?柠檬酸酯可以吗?增塑剂的填充量一般是多少?

答:下面是一个简单的PVC输液管配方:

S-PVC,K=70 100份

D INP或其他增塑剂 40～60份

优质大豆油 5～8份

稳定剂、润滑剂 若干

有一些公司专营医用输液管专用的环保钙锌稳定剂及环氧大豆油。对于增塑剂,有部分企业还在用DOP,但大部分企业已经改用D INP。有些地方禁用邻苯类的增塑剂,可使用柠檬酸酯类、聚酯类、偏苯三酯等替代。目前国家对增塑剂控制很严,D INCH应该可以。但柠檬酸酯添加量大,析出较大,要考虑环保问题。环氧大豆油也可以,不过要注意析出。

一般输液管硬度也就在50左右,软的超过90,还有高弹、普通、磨砂、雾面之分。配方大同小异,还是比较简单的。D INCH可能贵了些,在推广方面存在一定的困难。

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问:透明PVC如何才能达到雾面效果?必须要添加雾面粉吗?

答:可能的解决方案如下:

(1)从折光率入手,加一些折光率不同的其他树脂试试,或者加一些折射率差别大的润滑剂;

(2)添加雾面剂可以达到雾面效果,有透明 PVC专用的雾面剂。可以加少许碳酸钙,或微量钛白粉;

(3)采用哑光 PVC粉,如1300粉可以达到假雾面,不行的话还可以考虑加一些CW-207M K;

(4)如若要求真雾面必须加入雾面粉才行,这样就能够保证透明度,但操作不好易起颗粒;

(5)颗粒的问题一般是高速混合工艺有问题,可以加一些T-181试试,这是透明耐温助剂,这样可以提高混料温度,去掉颗料这个问题;

(6)模具不要太光滑,模头温度低一点有利于达到很好的雾面效果。

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问:医用塑料制品生产加工时需要注意哪些问题?

答:由于医疗器械对卫生安全、表面光洁等性能有特殊要求,因而医用塑料制品生产在模具设计、制造及生产设备、生产环境等方面有很高的要求。

(1)模具方面

模具材料选用要求较严格。一次性医疗器械产品大多采用医疗级PVC与聚碳酸酯(PC)。因为PVC对于钢材有较高的腐蚀性,PC则有较高硬度,所以对模具材料的选用有严格的要求。建议国内模具生产企业选用瑞典-胜佰S136H或者日本大同NAR-80钢材,这两种材料有较强的抗腐蚀性和较高的抛光性能。

通过热处理工艺调控硬度。由于医疗级PVC流动性较好,在模具使用过程中由于模具材质软而导致分型面变形,进而导致注塑过程中产生飞边毛刺,因此对此类模具材质的硬度有较高要求。在模具制造过程中采用的热处理工艺是,模具粗加工后进行调质处理,硬度控制在HRC32-36;模具试模样品合格后,再将空型、动模、型芯进行真空淬火,硬度控制在HRC58-620。

透明产品尽量选择热流道,减少并料痕迹;使用冷流道时,软质PVC应尽量缩短流道尺寸;由于一次性医疗器械产品体积小,批量大,因此应采用自动卸料、剪切浇口,以保证生产效率与质量;一次性医疗器械产品透明管状部件较多,在设计时要注意浇口进料位置,避免由于浇口位置与型芯固定方式选择不当,造成注塑时物料流动不均匀,使型芯产生弹性变形、产品不均匀或不能注满的现象。长管形状产品要注意采取适当的排气方式,进料口分流道要视产品成型情况开启溢料井、避免因闭气造成产品成型困难;模具冷却系统应采取多组单独冷却水道,合理控制动定模温度从而控制制品变形。

模具制造精度要求高。医用塑料制品模具制造过程中要求分型面紧密,尽量通过设备加工手段保证模具精度,分型面间隙应小于0.01 mm,顶出系统的推杆与推管的配合间隙应小于0.01 mm。采取推板顶出结构,推板应保证有一定硬度。透明制品的定模与动模型芯要进行精抛光,保证 Ra值为0.20以上,如需要可采取液体抛光手段。

(2)设备选择

注塑机应选用小螺杆,以保证注塑精度,并采用自动卸料装置,模具在顶出时可采用气体辅助卸料;机床安装机械手,实现产品成型到包装的全自动过程,尽量减少污染环节;注塑机送料机构应采取封闭式真空送料,采用密闭式储料罐,布置送料管通到每一台注塑机,注塑机进料口安装自动计量真空送料装置,保证原料在进入注塑机前不受到污染。

(3)生产环境

生产车间应为全封闭式,安装大功率空调换气机,及时排除有害气体,保证车间恒温及空气清洁;产品生产过程中,严禁使用脱模剂与除锈剂,确保产品不受到污染,PVC制品的生产过程中要严格控制熔融温度,避免由于料温过高和在料筒中长时间停留使原料分解产生有害气体,停机时要立即清洗螺杆、料筒,避免残留原料对注塑机螺杆造成损害;贯彻实施 GM P规范,严格按IS0 9000质量管理体系,确保生产流程各点不出现问题。

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问:医用塑料制品,由于其入门门槛较高而成为利润率较高的塑料制品,并且随着国家医疗体制改革的深入,其市场空间也将越来越大,医疗耗材用树脂(尤其是PP和PE)的主要技术指标有哪些?国内及国外有哪些常用牌号可供选择?

答:医用塑料用树脂的基本要求包括以下几个方面:

(1)卫生级别要高,不含易析出、易氧化的小分子物质;

(2)对于聚烯烃而言,透明性要好;

(3)易于成型加工。

关于医用塑料原料的行业标准有两个,分别为:

(1)YY/T 0242—2007医用输液、输血、注射器具用聚丙烯专用料;

(2)YY/T 0114—2008医用输液、输血、注射器具用聚乙烯专用料。

可供选择的医用树脂牌号主要有:

(1)燕山石化

PPB4901,医用输液瓶;

PPB4902,医用输液瓶;

PPB4908,医用输液瓶;

PP K4818,注射器针套、医用塑料瓶;

PP K4912,注射器针套、医用塑料瓶;

PPB4808,饮料包装瓶和输液瓶。

(2)上海石化

GM 800E,医用、注拉吹、注塑;

GM 1600E,医用、注拉吹、注塑,耐环氧乙烷医疗注射器专用料;

GM 160E,医用输液瓶;

GM 750E,医用、注拉吹、注塑。

(3)英国英力士

PE-LD,PH27D630,适合注塑和吹膜加工,可以经过110℃蒸汽处理;

PE-LD,30D630,适合注塑和吹膜加工,可以经过110℃蒸汽处理;

PE-LD,22D630,适合注塑和吹膜加工,不能用作蒸汽热消毒的蒸汽处理;

PE-LD,23T630,适合注塑和吹膜加工,可以用氧化乙烯和辐射来消毒;

PP,100-M G12、100-M G03,可用作针筒。

(4)Basell

PE-HD,Purell ACP 6031 D,医疗器械、医用瓶、诊断设备、卫生保健器械;

耐冲击共聚PP,Purell EP274P,医疗器械、卫生保健器械;

均聚PP,Purell HM 671T,医疗器械、注射器、诊断设备、试验器械、卫生保健器械;

均聚PP,Purell HP570M,医疗器械、二次包装、卫生保健器械、输液袋;

PE-HD,Purell PE GF 4760,医疗器械、医用瓶、诊断设备、卫生保健器械;

无规共聚PP,Purell RP270M,医疗器械、日用生活品包装瓶;

无规共聚PP,Purell RP378T,医疗器械、卫生保健器械;

无规共聚 PP,Pro-fax RP320N,医用薄膜、扭结膜、食品包装透气膜;

无规共聚 PP,Pro-fax RP329N,医用薄膜、扭结膜、食品包装透气膜;

无规共聚PP,Pro-fax SA 861,医用薄膜、扭结膜、食品包装透气膜;

PE-LD,Purell PE 1810 E,医疗器械、医用瓶、可拆卸导管(保健用)、卫生保健器械;

PE-LD,Purell PE 1840 H,医疗器械、医用瓶、可拆卸导管(保健用)、卫生保健器械;

PE-LD,Purell PE 2420 F,包装袋、医用薄膜、二次包装、卫生保健器械;

PE-LD,Purell PE 3020 D,医疗器械、医用瓶、诊断设备、卫生保健器械;

PE-LD,Purell PE 3040 D,医疗器械、医用瓶、卫生保健器械;

PE-LD,Purell PE 3220 D,医疗器械、医用瓶、卫生保健器械;

Purell RP270G,医疗器械、医用瓶、二次包装、卫生保健器械,输液袋。

(问题和解决方案来自“中塑互联”网友figogreat Starch、w aterinw ind、p lasticboy、copolymer、lsw 1986、wave等。访问地址:http://bbs.ourplas.cn/read. php?tid=16240。)

问:专用料用于生产医用注射器,四年多时间从来没有出现过问题,最近下游用户加工出来的注射器小头处容易出现气泡,注塑工艺过程中哪些原因容易导致产品里有气泡?该如何解决?

答:产生气泡的原因主要有以下几种:

(1)可能是由于模腔内塑料不足,外圈塑料冷却固化,内部塑料产生收缩形成真空;

(2)吸湿性物料未干燥好;

(3)物料中残留单体及其他化合物。

判断气泡形成的原因,只要观察塑料制品的气泡在开模时瞬时出现还是冷却后出现。如果当开模时瞬时出现,应该是物料问题,如果是冷却后出现应该属于模具或注塑条件问题。

解决方法:

(1)物料问题

①干燥物料;

②加润滑剂;

③降低物料中挥发物。

(2)注塑条件问题

①增加注射量;

②提高注射压力;

③增加注射时间;

④增加保压时间;

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)温度问题

①物料太热造成过量收缩,则降低熔体温度;

②物料太冷造成充料压实不足,则提高熔体温度;

③模温太高造成模壁处物料不能很快固化,则降低模温;

④模温太低造成充模不足,则提高模温;

⑤模具有局部过热点,则需要改变冷却方案。

(4)模具问题;

①增大浇口;

②增大分流道;

③增大主流道;

④增大喷嘴孔;

⑤改进模具排气;

⑥平衡充模速率;

⑦避免充模料流中断;

⑧浇口进料安排在制品厚壁部位;

⑨如果有可能,减少制品壁厚差异;

⑩模具造成的注射周期反常。

(5)设备问题

①增大注压机的塑化容量;

②使注射周期正常。

(6)冷却条件问题

①部件在模内冷却过长,避免由外往里收缩,缩短模具冷却时间;

②将制件在热水中冷却。

综合以上分析,如果没有改变过工艺,物料没干燥好的可能性最大,如果改变过工艺,请先从工艺方面入手,另外还要考虑外部环境如气温等变化产生的影响。

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问:关于医用塑料用增塑剂,因为制品用于医疗方面,所以必须是无毒的。怎样辨别助剂有没毒?是否对人体有害呢?常用增塑剂有哪些?

答:对于医用塑料助剂,一般要求是有FDA或其他认证的,还有就是大鼠试验报告。

常用的医用增塑剂,德国可用的有D INCH和B-II,美国可用的有A-4和168;坛友推荐了两种台湾长春不含邻苯的增塑剂的环氧大豆油牌号:(1)环保无毒增塑剂D-810,符合日本JHPA、SGS认证不含15P。(2)脱臭级环氧大豆油B-22D,符合日本JHPA、美国FDA认证。但是环氧大豆油添加量不能过高,否则容易析出。

可以用在医用塑料制品中增塑剂主要包括以下几种:

(1)柠檬酸酯增塑剂

柠檬酸酯的两个主要品种柠檬酸三丁酯(TBC)、乙酰柠檬酸三丁酯(A TBC)已获得美国FDA批准作为安全、无毒增塑剂,我国也建议在包装材料中使用。TBC对PVC、PP、纤维素树脂都可增塑,其相容性好; TBC与其他无毒增塑剂共用可提高制品硬度,尤其对软的纤维醚更为适用;TBC具有无毒及抗菌作用,不滋生细菌,还具有阻燃性,所以它在乙烯基树脂中用量甚大;薄膜、饮料管、食品瓶密封圈、医疗机械、医院内围墙、家庭、饭店宾馆及公共场所等壁板、天花板,食堂灶间、卫生间等更需要此种灭菌阻燃增塑剂。

柠檬酸三丁酯(TBC)因具有相容性好、增塑效率高、无毒、不易挥发、耐候性强等特点而广受关注,成为首选替代邻苯二甲酸酯类的绿色环保产品。它在寒冷地区使用仍保持有好的挠曲性,耐光、耐水、耐热、熔封时热稳定性好而不变色,安全经久耐用,适用于食品、医药物品包装、血浆袋及一次性注射输液管等。

(2)均苯四酸四辛酯

均苯四酸四辛酯(TOPM)是以石油重芳烃为原料开发出来的新兴精细石油化工产品。

TOPM用作医用塑料制品的增塑剂有以下优点:具有比TOTM及DOP小得多的毒性,对生理过程无不良影响;与血液或其他生理流体接触时,被抽出的危险可忽略不计;改进增塑效能和增加制品的使用寿命。采用TOPM为增塑剂的医用塑制品目前已广泛应用于医学临床、科研及相关领域。制品种类较多,主要有管、易弯曲管、袋、包、导液管、薄膜、护套、各种人体器官代用品以及医疗和测试仪器的各种零部件等。TOPM的开发成功是降低增塑剂毒性的一个突破,使医用塑料制品找到了迄今为止毒性最低的增塑剂。

(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,以质子酸为催化剂进行酯化后,再经中和、水洗、脱溶剂、压滤等几个工序处理而成。DEDB具有相容性好、耐寒性好、抗静电性、抗污染性能显著、热稳定性突出、挥发性低、耐光变色性好等特点,而且毒性低。国外有关食品、化妆品、医药等管理部门认为DEDB是一种可以用于接触食品包装材料的安全性较大的增塑剂或其他添加剂。使用性能与DOP相当,可作为PVC、聚醋酸乙烯酯等许多树脂的增塑剂。

(4)二丙二醇二苯甲酸酯

二丙二醇二苯甲酸酯(DPGDB)为无毒增塑剂,是一种具有优良性能的耐污染增塑剂,特别用于地板料和床料。

(5)环PVC氧大豆油(ESO)

环氧大豆油主要为环氧亚油酸酯、环氧油酸酯和环氧棕榈酯等的混合物,由大豆油与有机过酸合成而得。该产品可应用于全部软硬PVC制品的配方中,是无毒、无味的PVC增塑剂兼稳定剂,对光、热有良好的稳定作用,且相容性好,挥发性低,迁移性小。它既能吸收PVC在分解时放出的氯化氢,又能与PVC相容,几乎可以用于所有的PVC制品,如无毒制品、透明制品、透明瓶、透明盒、食品、药物包装材料、医用制品“输血袋”、户外使用的塑料制品、防水卷材,塑料门窗,贴墙纸塑料膜等。在要求耐候性高的农用薄膜中。

(6)环己烷1,2-二羧酸二异壬基酯(D INCH)

BASF的Hexamoll®D INCH不仅适用于玩具,而且也是许多医疗器具中增塑剂的最佳选择。最大的医疗器具制造商之一Pfrimmer-Nutricia已经在生产中完全转为使用Hexamoll®D INCH。

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