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Nov 26, 2023

Valutazione: i pro e i contro dei metodi di lavorazione dei polimeri medicali

by Drew Rogers 3 November 2017 09:00 Drew Rogers, Trelleborg Sealing

di Drew Rogers

3 novembre 2017

09:00

Drew Rogers, Trelleborg Sealing Solutions, esamina l'estrusione e lo stampaggio, nonché i vantaggi e gli svantaggi dei metodi di lavorazione dei polimeri siliconici medicali.

Grazie alla compatibilità con i biofluidi, alle caratteristiche tattili favorevoli nonché alle caratteristiche fisiche, chimiche e di lavorazione, la popolarità del silicone per l'uso nei dispositivi medici continua a crescere. I progressi nell’architettura dei polimeri medici facilitano ulteriormente molti nuovi dispositivi medici e impianti di prossima generazione.

Riunire la combinazione ideale di materiale, progettazione dei componenti e processo di produzione nel giusto quadro di conformità normativa è la chiave per soddisfare in modo affidabile l'adattamento, la forma e le funzioni previste di un dispositivo. La competenza di uno specialista nella lavorazione di siliconi e polimeri e la due diligence nelle fasi iniziali di ideazione e sviluppo rendono omaggio in seguito a un lancio sul mercato e un'industrializzazione tempestivi e senza intoppi. Esamineremo i vantaggi e gli svantaggi di diversi tipi di lavorazione del silicone e dei polimeri medicali.

1. Stampaggio ad iniezione

Lo stampaggio a iniezione consente una produzione altamente efficiente di componenti in grandi volumi in, a seconda della sofisticazione degli utensili, con geometrie molto complesse e intricate. La cavitazione per stampo può variare da una a diverse centinaia a seconda della complessità della parte e delle esigenze di capacità.

Una parte e un'applicazione possono prestarsi a essere prodotte da gomma siliconica liquida (LSR) in un processo di stampaggio a iniezione liquida (LIM). L'LSR ha il potenziale per essere utilizzato in combinazione con una plastica ingegnerizzata utilizzando una configurazione di stampaggio a iniezione completamente automatizzata a 2 (o più) fasi.

In linea con la complessità del prodotto finito, lo sviluppo di uno stampo in acciaio per utensili, di blocchi di canali caldi o freddi e di apparecchiature per l'automazione del processo può essere costoso in anticipo. Tuttavia, in caso di volumi elevati e per tutta la durata di un programma, i costi di attrezzatura per parte possono effettivamente essere piuttosto bassi. Lo stampaggio a iniezione, e ancora di più il LIM, può produrre parti ad alta integrità su volumi molto elevati.

L'efficienza dello stampaggio dipende dalle decisioni e dalle scelte effettuate in merito alla progettazione dello stampo e del processo per quanto riguarda dettagli quali cavitazione, costruzione di base dell'utensile, colata, ventilazione, finitura superficiale e automazione di supporto. Dovrà inoltre integrarsi perfettamente con le apparecchiature che pompano, miscelano, iniettano, comprimono, riscaldano ed espellono.

La creazione di uno stampo per un sigillo da utilizzare in un dispositivo medico richiede in genere una stretta e tempestiva collaborazione tra i team di ingegneri del produttore del dispositivo e del fornitore del sigillo. Ciò garantirà la corretta selezione dei materiali e il rispetto delle normative, riducendo al minimo la variabilità, massimizzando la resa e riducendo i costi ottimizzando la geometria della tenuta, le attrezzature e l'ingegneria del processo.

Vantaggi dello stampaggio ad iniezione

Svantaggi dello stampaggio a iniezione

2. Stampaggio a compressione

Il processo di stampaggio a compressione è ideale per parti che vanno oltre la capacità dimensionale dell'estrusione o dello stampaggio a iniezione e per parti moderatamente complesse in piccole quantità. Il processo viene utilizzato in applicazioni mediche come diaframmi per apparecchiature respiratorie, guarnizioni a labbro per applicazioni su cilindri e paraurti isolanti utilizzati per inibire le vibrazioni.

Lo stampaggio a compressione viene utilizzato anche per produrre parti in plastica termoindurente. Le materie prime per lo stampaggio a compressione sono granuli, masse simili a mastice o preforme. La materia prima viene posta in una cavità dello stampo aperta e riscaldata alla quale viene applicata una pressione, costringendo il materiale a riempire la cavità.

Vantaggi dello stampaggio a compressione:

Svantaggi dello stampaggio a compressione:

Un'ulteriore opzione per la produzione di quantità moderate di parti in gomma con geometrie complesse è lo stampaggio a trasferimento. Qui l'elastomero viene prima riscaldato in una cialda per poi essere iniettato nella cavità calda.

3. Estrusione

Il silicone si è affermato come materiale completamente inerte, biocompatibile e molto versatile nell'estrusione medica. Nei dispositivi medici, sia il silicone al perossido che quello sempre più polimerizzato al platino godono di crescente popolarità, quest'ultimo grazie alla sua maggiore purezza e al ciclo di produzione più rapido. Grazie ai progressi nei polimeri termoplastici, come il polietere etere chetone (PEEK), i poliuretani e le poliolefine, i tubi di plastica stanno sostituendo i tubi metallici in molti dispositivi medici. Il PEEK è un'ottima alternativa all'acciaio inossidabile perché è molto resistente e ha un basso coefficiente di attrito. Allo stesso modo, sia il PEEK che il polifenilsulfone (PPSU) vengono utilizzati per componenti impiantabili a lungo termine a causa della loro biocompatibilità.