醫(yī)療器械的粘接方式

李培欣

【摘要】大多數(shù)情況下，成品醫(yī)療器械需要幾個零部件組裝在一起。在醫(yī)療設(shè)備中，不管是一次性還是可重復(fù)使用的設(shè)備都需要組裝。這些裝配方法包括物理連接和焊接。大多數(shù)情況下，需要將相似或不同材質(zhì)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(guān)鍵詞】醫(yī)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(yīng)用條件下的環(huán)境應(yīng)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?shù)染o固件進(jìn)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(wěn)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(jié)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(zhuǎn)焊接、激光焊。

高頻焊接通過施加高頻交變電流產(chǎn)生分子間的摩擦，這種摩擦?xí)a(chǎn)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(jié)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(qū)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(zhuǎn)化成機(jī)械振動，然后轉(zhuǎn)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(chǎn)生局部熱量。當(dāng)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(qū)域產(chǎn)生紅外輻射，從而局部產(chǎn)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(zhuǎn)焊接中，一部分被固定，另一部分以300-500rpm旋轉(zhuǎn)，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(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生摩擦，然后產(chǎn)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(qū)域。表面受熱，當(dāng)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(qū)域更加精準(zhǔn)。

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(jié)溶劑類型將根據(jù)樹脂的類型而定。要注意不要使用很強的溶劑，因為這會導(dǎo)致材料膨脹出現(xiàn)裂紋、變形甚至部分溶解。在粘接之前，材料表面應(yīng)該清洗干凈。在使用溶劑粘結(jié)和選擇溶劑時，還應(yīng)考慮環(huán)境影響。

1.4 粘結(jié)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(jié)在一起。膠粘劑能產(chǎn)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(huán)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(jìn)行焊接，這種方法可以得到較強的結(jié)合強度。。氯化溶劑（如二氯甲烷）與酮（丙酮）和環(huán)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(huán)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(yōu)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(shù)進(jìn)行焊接。LDPE比HDPE更容易焊接。大多數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)進(jìn)行焊接。它可以用溶劑粘結(jié)，但要小心使用，以免造成任何環(huán)境應(yīng)力開裂。大多數(shù)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(xué)粘接、超聲波焊接和熱固定等技術(shù)連接?；瘜W(xué)性質(zhì)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(yuǎn)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(yuǎn)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(jié)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(fā)比較慢的一種溶劑粘合劑，大多數(shù)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(shù)進(jìn)行粘結(jié)。

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(jié)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(shù)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(jié)晶度高，通常不適用于溶劑粘結(jié)。六氟丙酮是少數(shù)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(shù)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(jié)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(zhuǎn)和熱合焊接可以應(yīng)用在這種材料中。大多數(shù)膠粘劑，包括氰基丙烯酸酯和環(huán)氧膠粘劑，可用于連接聚酯。

2.2.6? 共聚酯的粘結(jié)

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(jìn)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(jié)

聚酰胺是結(jié)晶材料，通常不適用于溶劑粘結(jié)。但是，溶劑粘結(jié)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(shù)膠粘劑可用來粘接聚酰胺。

參考文獻(xiàn)：

[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(shù)，2006.