医用薄壁聚酯PET热缩管（技术文）

介绍

对微创医疗手术的需求是当今医疗器械行业的主要驱动力。越小越薄越好，尤其是在导管、内窥镜和其他插入体内的设备中。设计人员正在寻找新的方法来缩小现有设备的尺寸并满足微创手术的要求。该行业还面临着在不增加其外形（尺寸）的情况下将更多功能构建到设备中的压力。薄壁热缩管可以通过减小直径和改进生产工艺来帮助设计人员满足一系列应用的需求。

我们开发了一种专有工艺，用于制造由聚酯（特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯或 PET）制成的薄壁热缩管，即使壁薄至 0.0001* 英寸，该热缩管也具有非凡的抗拉强度。

本文首先对用于制造高端医用热缩管的热塑性材料的关键性能进行了简要比较，然后讨论了 PET 在以下应用中用于薄壁热缩管的优势：

• 制作可变刚度导管

• 电气绝缘

• 保护性覆盖/封装和捆绑

• 管连接和转换

• 管标记吉印通刷

• 导管轴层压

• 导管尖端成型

• 微型软管卡箍

• 掩蔽程序

一、材料比较——热缩管的性能

此表比较了用于薄壁热缩管的主要材料的性能。

在薄壁和高强度方面，PET 无疑是领先者。它比所有其他热缩管薄 10 到 100 倍，强度高 10 倍以上。0.0001*” 到 0.00*” 的管壁可以由 PET 生产，并且仍然保持高环向强度。相比之下，含氟聚合物（FEP、PTFE）的 0.002” 和聚烯烃和 PVC 的 0.00*”。PET 还具有同类产品中最低的收缩温度 (1**°F/**°C)，可在不热降解的情况下加工精密基材。

如上表所示，PVC 的成本较低，聚烯烃的成本较低至中等，而氟聚合物和 PET 的成本较高。然而，用于高端医疗器械的管材成本通常被其他因素所抵消，例如对独特机械特性、产品质量、精确尺寸、各种直径和壁厚的可用性以及供应商交付和可靠性的需求 . 此外，通常可以通过使用消除上游或下游流程、降低缺陷率或提供保证市场溢价的功能性能的高端组件来实现成本节约。

虽然含氟聚合物具有出色的润滑性，但一个明显的缺点是它们的收缩温度非常高（*20°F - **0°F/21*°C - ***°C）。对于 FEP，这可能会导致流程效率低下和缺陷率增加。就 PTFE 而言，它完全排除了许多导管和塑料部件的应用。含氟聚合物不能用伽马辐射进行消毒，这对于正在远离环氧乙烷消毒的行业来说是不利的。此外，壁不能制成几乎与 PET 管一样薄，并且含氟聚合物无法在该尺寸保持任何有用的强度。壁厚公差也往往很高，必须在设备设计中进行补偿。由于这些限制，含氟聚合物热缩管通常用作加工助剂，或用作金属部件和设备的绝缘和保护覆盖物。

与其他材料相比，PET 热缩管具有几个关键优势，包括尺寸稳定性、超光滑的表面光洁度以及能够实现极薄的壁和保持非常高的拉伸强度。PET 能够通过在管材生产过程中对 PET 进行双轴定向的专有工艺在环向和轴向上保持高强度。由于其机械性能，PET 管材可以做得很薄，但性能仍然与厚 10 倍的管材一样好，在某些情况下甚至更好。该管材还具有出色的弯曲疲劳性能和韧性。

二、聚酯（PET）热缩管的主要性能

对于 PET 管材，收缩率是温度的函数：温度越高，材料恢复率越高。收缩温度范围约为 1**°F 至 *7*°F（**°C 至 190°C）。不受限制，油管将径向和轴向收缩，并且以最小的收缩（1*％或更少）实现最佳的整体性能。每当需要非常高的径向收缩率（高达 *:1）时，PET 热缩管可以在加热的同时轴向拉伸。

三、聚酯 (PET) 热缩管的应用和优势

制作可变刚度导管

由于其超薄壁，PET 热缩管可用于增加导管的刚度，而不会显着增加设备的轮廓（尺寸）。通过沿导管长度使用不同厚度的热缩管，可以实现不同程度的柔韧性，以改进对设备的控制。这种快速简便的管道应用消除了连接不同材料或将编织物添加到导管部分的需要，以实现多个刚度区域。例如，一些制造商使用热缩管，在导管后端有 1 mil 的壁，中间有 0.* mil，末端有 1/* mil，末端没有。这提供了沿导管长度的不同程度的刚度，并在其尖端提供了完全的柔韧性。

使用 PET 管材制造可变刚度导管的主要优势是：

• 非常薄; 增加很少的设备尺寸

• 高弹性模量提供所需的刚度

• 可应用的厚度低至 0.0001*”

• 可以通过调整厚度而不是改变材料来创建多个刚度区

四、电气绝缘

高介电和电阻特性使 PET 热缩管成为一种有效的电绝缘材料，由于其超薄的壁，几乎不会增加尺寸。它可以用在针头上以保护皮肤表面在电刺激过程中不被灼伤，或用于绝缘导管和其他设备上的电气元件和接线。一些制造商正在使用 PET 热缩管来代替金属轴的电气绝缘涂层工艺。由于涂层可以实现极薄的层，因此发现 PET 是唯一适用于该应用的热缩管。以这种方式使用 PET 还大大减少了在涂层表面上形成针孔的机会，从而产生了一种可重复、一致且有效的替代方案，消除了与涂层工艺相关的溶剂和化学品。

使用 PET 管材作为电绝缘体的主要优点是：

• 出色的韧性

• 高介电和电阻率特性

• 非常薄; 增加很少的设备尺寸

五、保护性覆盖/封装和捆绑

PET 热缩管通常用于覆盖编织导管轴、弹簧线圈、不透射线标记带和其他需要薄但坚韧外层的部件。该管子在锋利的边缘上提供平滑的过渡，并且可以密封以防止流体泄漏。一家制造商在旋转弹簧切割机上使用 PET，以防止碎屑堵塞线圈，并充当设备内部的承载面。它提供流体密封，但刀具仍保持柔韧性，并且非常薄的壁几乎不会增加设备的尺寸。

超薄壁管允许设计人员在不增加尺寸的情况下缩小内窥镜和其他设备的尺寸或增加其功能。使用 PET 热缩管可以生产独特的设备，将各种组件捆绑到尽可能小的空间中。塑料和金属管、电线等组件

并且可以压缩和保护光纤。设备端部的连接管也可以由薄壁 PET 制成，以节省宝贵的空间。使用 PET 热缩管可以释放足够的空间，在内窥镜内添加另一个工作通道。

使用 PET 管材作为保护罩或封装材料的主要优点势是：

• 非常薄; 增加很少的设备尺寸

• 锐利边缘的平滑过渡

• 应力消除以防止扭结

• 快速、简单的应用

• 可重复且始终如一

• 粘合剂可以通过透明管进行紫外线固化

六、管连接和过渡

透明 PET 热缩管可有效地用于将管子熔合在一起。通常，具有不同特性的管子——一个是刚性的，一个是柔性的——被连接起来。实现此目的的一种简单方法是在管端插入一个金属丝芯轴以防止它们塌陷，将两端对接在一起，然后在它们上面收缩一块管子。由于 PET 管材具有低收缩温度，因此可以连接多种材料而不会造成变形。

收缩过程会挤压管子，并在熔合过程中将它们紧紧地固定在一起。由于 PET 的高熔化温度，用于熔合管端的热量不会熔化热缩管。管子连接后，热缩管可以留在或剥离，以留下超光滑的表面光洁度。

在收缩之前在末端对收缩管进行刻痕便于拆卸。由于 PET 管是透明的，因此操作员可以看到管何时熔合。监控过程的能力在产品开发和生产中非常有用，可以避免施加过多或过少的热量。

PET热缩管在管材连接中的主要特性是：

• 低收缩温度，允许初始应用而不会变形

• 高熔化温度，允许使用足够高的温度使基材熔化并一起流动

• 倾向于将组件拉在一起的轴向收缩，从而产生出色的对接焊缝

• 连接后的表面非常光滑

• 如果需要，易于拆卸

• 不粘在大多数材料上

• 清晰的材料，可以监控过程

七、管标记吉印通刷

使用热缩管可以轻松地将深度标记和打印添加到导管和金属轴上。通常，使用彩色热缩管的细带进行标记。可以使用适当的技术准确地定位它们。可以通过在热缩管上预印然后将其应用于产品来添加标签信息，这样就无需将设备本身发送到打印机进行标签或将印刷油墨和溶剂带入制造设施进行内部印刷。一些产品，例如由高密度聚乙烯制成的导管，如果不进行表面处理就无法轻松打印，从而增加了复杂性。在其产品吉印通行打印的制造商可以在打印区域上使用透明的热缩管来保护它。PET热缩管的超薄壁面不会大幅度增加产品的直径。

影响打标吉印通刷的 PET 热缩管的主要特性有：

• 可以用任何颜色和图形打印

• 提供多种颜色

• 非常薄; 增加很少的设备尺寸

• 高光表面提供高品质外观

• 可以使用适当的技术准确放置

• 可用于保护产品上的印刷

八、导管轴覆膜

增强型可变刚度导管的制造商一直需要热缩管，这种热缩管可以很容易地装载到导管组件上，通过热源进行处理以将组件熔合在一起，然后移除和丢弃，而不会对基板产生任何不良影响。PET 热缩管目前可满足长时间、连续回流应用的大多数要求。最值得注意的是，它的低恢复温度和薄壁允许基材材料的温和熔化，而不会影响循环时间和平滑的 ID 转移到加工组件（导致出色的表面光洁度）。此外，恢复过程中的拉伸能力意味着单个零件可以容纳多种直径（如果在加热过程中主动张紧，恢复比可达 *:1）。由于其壁薄，传统的去除技术（例如纵向刮削）不适用于 PET 热缩管。可能需要专门设计的刮削夹具。该材料很容易以螺旋方式剥离，允许从任何组件中简单地手动移除，而无需刮削。

请参阅下表了解推荐的处理参数。

PET热缩管在导管轴层压中的主要特性是：

• 低收缩温度，可温和恢复普通热塑性塑料

• ID 上的超光滑表面光洁度可转移到加工部件

• 大多数材料都能很好地释放

• 透明材料可实现对过程的可视监控

• 可通过拉伸实现高收缩率，适应可变直径

九、导管尖端成型

PET热缩管的低收缩温度和高熔融温度使其能够非常有效地用于在导管末端形成平滑的锥形尖端。在初始操作中，将一根杆插入导管以支撑 ID；将一段热缩管滑过导管的末端，留下一部分延伸到支撑杆的尖端之外；并且加热以将管材收缩到基板上。附着后，额外的热量会导致基材熔化和流动。拉动收缩管将导管管拉至非常薄、光滑的尖端。由于收缩管是透明的，因此操作员可以监控过程。剥去热缩管，取下支撑杆，露出成品。

PET热缩管在导管尖端成型中的主要特性是：

• 低收缩温度允许初始应用而不会使零件变形

• 高熔体温度允许使用足够高的温度来使基材熔化和流动

• 成型后的表面光洁度非常光滑

• 很容易移除

• 不粘在大多数材料上

• 透明材料可实现过程的可视化监控

• 热缩管可在加热时拉下以获得非常细的光滑锥度

十、微型软管卡箍

热缩管带可用作球囊导管上的微型软管夹，以加强粘合并有助于防止在压力下失效。一个窄带热缩管应用在球囊的末端。PET 管具有高环向强度，可以像软管夹一样夹住零件，加强粘合并防止其脱落。它还提供了一个平滑的过渡，而不会显着增加粘合直径。该管还可用于端接编织物、弹簧线圈和其他部件，以提供平滑过渡。

PET 热缩管在微型软管夹应用中的主要特性是：

• 增加了显着的箍强度以加强联系

• 非常薄; 增加很少的设备尺寸

• 有助于平滑直径过渡

• 可用于端接编织物、弹簧等。

• 粘合剂可通过透明管道进行紫外线固化

十一、掩蔽程序

这是一种简单但非常有效的 PET 热缩管在涂层操作期间用于遮蔽区域的应用。一家制造商要求在透明球囊上涂上白色涂层，但颈部必须保持未涂层状态，以便可以使用紫外线固化粘合剂将其粘合到导管上。将一块热缩管应用到颈部，然后将球囊浸入涂层中。干燥后，热缩管被剥离，颈部没有涂层。该应用的关键是 PET 管材的薄度。与超薄壁 PET 管不同，较厚的热缩管会在球囊上留下较厚的涂层材料边缘。

另一家制造商将光滑的涂层涂在末端有细弹簧圈的一段电线上。PET热缩管用于遮盖弹簧，以防止其在浸渍过程中被涂层。低收缩温度允许在没有热变形的情况下进行掩蔽操作，并且紧密的热收缩配合可防止涂层流入弹簧。之后，PET 管材很容易被剥落。

PET热缩管在掩蔽应用中的主要特性是：

• 非常薄的壁，以防止在边缘形成厚厚的堆积物

• 低收缩温度允许应用而不会热变形

• 很容易移除

• 紧密热缩贴合在基材上

总结

由于 PET 热缩管的独特特性，这里讨论的许多应用成为可能。其他管子太厚，或者缺乏独特的特征，如光滑的表面光洁度和低恢复温度。设计人员通常没有足够的空间将壁厚为 0.00* 英寸，有时甚至为 0.001 英寸的热缩管结合到他们的新型设备中。另一种选择是以其他方式完成这项工作，或者接受更大的产品。但这种管材的超薄壁和相关特性使其成为设计人员在设计和制造医疗设备以满足当今市场需求和未来患者需求时的一项支持技术。

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