医疗器械的粘接方式

李培欣

【摘要】大多数情况下，成品医疗器械需要几个零部件组装在一起。在医疗设备中，不管是一次性还是可重复使用的设备都需要组装。这些装配方法包括物理连接和焊接。大多数情况下，需要将相似或不同材质的部件连接在一起以满足性能和功能需求。有多种连接方式，包括物理连接、热摩擦以及使用溶剂和粘合剂。

【关键词】医疗器械;粘接方式

1 常用的连接和焊接方式有以下几种。

1.1物理连接

物理连接能够确保材料牢固持久，并且能够承受特定应用条件下的环境应力的需求。目前物理连接方式主要有两种。第一种是使用螺钉、螺栓和铆钉等紧固件进行连接。第二种方法是使用过盈配合，如卡扣配合和压力配合。压力配合法具有成本低，接头稳固、强度高的特点，可用于同种和异种材料的连接。连接接头是使用最广泛的塑料连接和装配的方式，因为这种方式很灵活并且很结实。使用这种方法，一个组件的特定部分可以与另一个组件快速匹配。但是，这就要求材料有很强的延展性和回缩性。

1.2 热摩擦

通过热摩擦将材料连接起来的方法有多种。其中包括：高频或射频（RF）焊接、热合焊接、超声波焊接、振动焊接、红外焊接、旋转焊接、激光焊。

高频焊接通过施加高频交变电流产生分子间的摩擦，这种摩擦会产生热量或者使局部熔融，从而将连个相同的或者不同的塑料部件连接在一起。一般用于血袋、输液袋、结肠造口袋、诊断过滤器的连接。

在热合焊接中，加热压板直接或间接地接触两种材料（通常是薄膜），将接缝区域融化，并通过施加轻微压力将其连接在一起。

超声波焊接是塑料连接最常用的方法之一。在这种方法中，电能（15-20KHZ）转化成机械振动，然后转化成热能将材料熔融。加热后两部分被压在一起，然后冷却后形成一个整体。

振动焊接中其中一部分固定在一个固定端，另一部分连接在可移动的焊接端。两部分在0-8MPa的压力下被压合在一起。这种能量使材料相互振动，产生局部热量。当表面融化时，这些部件被压在一起几秒钟，使它们连接起来。

红外焊接指通常加热的金属板集中在需要连接的区域产生红外辐射，从而局部产生热量并使塑料表面熔化，然后将材料压在一起并连接起来。

在旋转焊接中，一部分被固定，另一部分以300-500rpm旋转，在这个过程中，为了保持两部分良好的接触而施加一定的压力。旋转过程中会产生摩擦，然后产生热量，将两部分连接在一起。

在激光焊接方法中，激光穿过需要焊接的区域。表面受热，当表面熔融时，施加压力，将两部分连接在一起。激光焊接中可以很好地控制光束的大小和宽度，需要连接的区域更加精准。

1.3 溶剂粘合

溶剂粘合是将塑料粘合在一起的最便宜的方法之一。粘结溶剂类型将根据树脂的类型而定。要注意不要使用很强的溶剂，因为这会导致材料膨胀出现裂纹、变形甚至部分溶解。在粘接之前，材料表面应该清洗干净。在使用溶剂粘结和选择溶剂时，还应考虑环境影响。

1.4 粘结剂

另一种常见并且通用的连接方式是使用粘合剂，可以将两种相似或者不同的材料粘结在一起。胶粘剂能产生非常高的强度和耐久性。有几种类型的粘合剂可供选择。在选择粘合剂时，必须考虑其与基材的兼容性、柔性和刚性要求、环境和耐热性要求以及美观性。

2.下面介绍一下常用材料的连接和焊接方式

2.1 热塑性塑料

2.1.1 PVC连接和粘接

PVC可以通过热合焊和振动焊进行焊接，这种方法可以得到较强的结合强度。。氯化溶剂（如二氯甲烷）与酮（丙酮）和环醚（四氢呋喃）的混合物在聚氯乙烯自身或其他塑料粘合时效果很好。环氧树脂、聚氨酯和氰基丙烯酸酯是将PVC粘接到其他塑料上的优良粘合剂。

2.1.2 PE连接和焊接

聚乙烯可以通过振动、超声波、摩擦、热气体和热合焊接等多种技术進行焊接。LDPE比HDPE更容易焊接。大多数胶粘剂可以和聚乙烯一起使用。在使用粘合剂之前，清洁表面是很重要的。

2.1.3 PP连接和焊接

热合和焊接技术都适用于聚丙烯。这些方法包括热气焊、热合焊、摩擦焊和振动焊。其他可以使用的技术还包括红外焊接、超声波焊接和熔融焊。

2.1.4 聚苯乙烯连接和焊接

通用聚苯乙烯脆性大，焊接难度较大。高冲击聚苯乙烯可以使用超声波和射频焊接等技术进行焊接。它可以用溶剂粘结，但要小心使用，以免造成任何环境应力开裂。大多数胶粘剂可以与聚苯乙烯和高冲击聚苯乙烯一起使用。

2.2热塑性工程材料

2.2.1聚甲基丙烯酸甲酯连接和焊接

亚克力零件可以通过化学粘接、超声波焊接和热固定等技术连接。化学性质类似的丙烯酸胶粘剂也能提供非常高强度。超声波焊接（近场和远场）也可用于亚克力材料，尤其是对同种材料组成的部件之间的焊接。近场焊接和远场焊接同样适用于亚克力部件。

2.2.2 聚碳酸酯的连接和焊接

聚碳酸酯可以用二氯甲烷溶剂粘结在同种材料或其他塑料上。60%的二氯甲烷和40%的氯乙烯的混合物是适用于聚碳酸酯中挥发比较慢的一种溶剂粘合剂，大多数胶粘剂可用于粘接聚碳酸酯强。聚碳酸酯也可以通过射频（RF）焊接和激光焊接技术进行粘结。

2.2.3 聚氨酯的连接和焊接

聚氨酯可以用二甲基甲酰胺（DMF）或四氢呋喃（THF）溶剂粘结到自身材料或其他树脂上。聚氨酯也可以通过射频、超声波或热焊接连接。大多数胶粘剂与聚氨酯兼容，可用于粘合这类材料。

2.2.4 聚甲醛的连接和焊接

由于聚甲醛结晶度高，通常不适用于溶剂粘结。六氟丙酮是少数几种可以使用的溶剂之一，但它需要非常特殊的处理和安全措施。大多数胶粘剂可以与缩醛一起使用，它们也可以通过超声波焊接连接。

2.2.5 聚酯的连接和焊接

聚酯是结晶性材料，不适合溶剂粘接。它们需要非常强的溶剂，如酚化合物（邻酚）和卤化芳酸。超声波、振动、旋转和热合焊接可以应用在这种材料中。大多数胶粘剂，包括氰基丙烯酸酯和环氧胶粘剂，可用于连接聚酯。

2.2.6  共聚酯的粘结

共聚酯可通过溶剂粘接、超声波焊接、激光焊接和无线电焊接等方式进行连接。在所有共聚酯中，PETG的连接性能最好

2.2.7 聚酰胺的粘结

聚酰胺是结晶材料，通常不适用于溶剂粘结。但是，溶剂粘结可以通过非常强的溶剂，如甲酸、醇氯化钙、浓水合氯醛和浓苯酚或间苯二酚。大多数胶粘剂可用来粘接聚酰胺。

参考文献：

[1]Troughten MJ，塑料连接手册， 美国：威廉·安德鲁，2008.

[2]Jordan Rotheiser，塑料连接技术，2006.