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共挤出为医用：管件换新颜
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制造商于上世纪五十年代初开始将挤塑管应用于液体药物和化妆品的包装方面。到了七十和八十年代，挤塑技术有了重大进展，可以利用多种聚合物制造多内腔管和凸形管。此外，开发出的共挤出技术能够将多重材料结合成统一结构。显然，共挤出技术具有广泛的用途。适用于挤压技术的塑料材料高达数千种。在排列组合方面，共挤出具有无数的可行性用途。该技术使设备制造商能够制造出具有特殊美感和性能特点的薄膜、薄片、型材和管件。共挤出技术能够在管件上形成条纹和层状结构，协调各种似乎相互矛盾的要求，例如结合良好弹性、耐压性和化学耐受性于一体。事实上，共挤出技术可能是许多管件应用问题的最佳解决方案。随着新式材料配方的不断开发，共挤出技术的组合也将不断呈现新的可行性用途。共挤出技术挤塑是指将塑料熔化后泵送入加热的模具，使其冷却成形的过程。共挤出也是同样的过程，只是采用了多台挤出机泵送多种材料来制造产品。制造商可以将材料挤压到产品上，形成附加的包裹层或涂层；也可以将材料限制在特定区域，例如形成条纹或交替变化材料式样。共挤出技术在当今医疗设备市场上的用途极为广泛。特别值得一提的是，制造商可以通过不同材料的组合来改善产品的性能，这些改变包括更好的化学耐受性、机械性能、视觉美感，以及成本的降低。塑料管是许多医疗设备中不可或缺的一部分。从直径0.030英寸的导丝到直径2英寸的包装套管，产品的种类五花八门。许多不同类型的塑料可以挤出成管，这就极大地丰富了塑料管的应用范围。常用的制管材料有乙烯基、聚乙烯和聚丙烯，也可以使用诸如尼龙、丙烯酸、苯乙烯、聚碳酸脂和氟树脂等更为特殊的材料。由于所用材料存在差异，管件可能具有完全不同的物理性质。例如，PVC管可软可硬，可透明或不透明，其耐久性适用于大多数医疗领域；聚乙烯管的硬度和化学耐受性更强，却是半透明物质；聚碳酸脂管的透明度高，耐高温，却非常坚硬。然而，一些设备要求管件具有似乎矛盾的特性，如同时具有高化学耐受性和柔韧性。如果用某种材料制成的管件缺少某种物理性质，通过共挤出技术就可以为其增加这种性质。采用共挤出技术制造的多层管具有单层管所没有的物理性质。共挤出成形管的内壁或外壁通常具有一层或多层厚度为0.002至0.005英寸的涂层薄皮。薄皮能与较厚的(0.005至0.100英寸)主要内层或中间过渡层组合在一起。外皮能够避免功能层材料的损伤，或防止管件的内置物与使用者和/或其他内置物相互接触。可考虑使用的材料共挤出可以制造出许多类型的材料和不同厚度的涂层，所以具有许多可行性。有时可采用同一家族的化合物进行组合，如乙烯、纤维素或聚乙烯。组合材料可硬可软，这取决于增塑剂的用量或在配方中的密度。这些相关材料的组成基本相同，因此所构成的多层结构容易相互结合。表1列举了一些可以挤压结合的材料，以及各种组合材料的医疗用途。表1. 两种共挤出材料常常能够为医疗设备用管提供单一材料没有的特性。可进行共挤出的材料组合有很多，在此仅列举一些常用于多层管件的材料。有时所选材料来自不同家族，如乙烯基和聚乙烯。由于分子结构不同，这两种材料不能结合在一起。而采用共挤出技术，添加附加层以后，相异的材料层即可结合在一起。这些附加层被称为粘合剂或结合层。一些制造商已经能够挤压出多达7层的结构。然而，值得注意的是对某些材料不能进行共挤出，其中包括熔点和粘度曲线相差甚远的材料。例如，聚碳酸脂材料的加工温度为260℃，而PVC为150℃，两者不能进行共挤出，否则与高温的聚碳酸脂发生接触的PVC会发生降解。其他诸如PVC和乙缩醛等材料的组合会发生爆炸反应，也不能进行共挤出。共挤出的应用条纹设计。共挤出最初的应用实例之一是共挤出条纹（见图1）。条纹吸管是共挤出管件的一个简单例子。例如采用聚丙烯材料挤出白色吸管，同时在局部区域挤出彩色聚丙烯，即可制成条纹吸管。共挤出出各种颜色的条纹产品，可以满足产品的美学要求。（图片）图1：在医疗管件上可使用一种共挤出条纹作为标识在医疗应用中，共挤出条纹通常还可以用作标识，例如带有蓝色条纹的药签可以代表某公司的商标。此外，试想当一台抽吸或冲洗仪器通过两根非常长的管道与泵机相连时，如果双管的条纹分别为蓝色和灰色，则无论是从管道的头端还是尾端都能够轻易地分辨出各管道。因为管道可能长达30英尺，且常用于远程连接，所以这一点尤为重要。此外，采用条纹以取代整根管道着色可确保管内物质的可见性。其他可用作共挤出条纹的材料包括不透射线的材料，如硫酸钡。不透射线的材料在X射线照射下是肉眼可见的，所以将带有此材料条纹的导管插入患者体内后，医生能够确定出导管的位置。同样，管件上的共挤出条纹可以显示某一产品特殊部分的位置，例如产品的卷曲端。泌尿植入支架有个卷曲端，可在使用期间维持仪器的位置。在插入过程中，一根导丝将卷曲端拉直。抽出导丝时，导管的卷曲端恢复其成形的形状。此时，卷曲端必须在正确的位置。卷曲方向将通过导管上的不透射线条纹被表示出来，并显现在支架的外露部分，从而确保仪器植入方向的正确性。增加覆层。不同材料的共挤出层能够生产具有不同内外性质的管件。图2显示的是一层很薄的高硬度热塑橡胶被压进低硬度热塑橡胶的内部。该组合提供了一个相对较硬的内表面，便于电缆的插入，而管件仍然保持其基本的物理柔韧性。（图片）图2：将薄层高硬度热塑橡胶共挤出在低硬度热塑橡胶内部可制造出具有较硬内表面的管件。假设某一包装管内含液体和一个易碎设备，如玻璃安瓿。该包装管已通过数项成本昂贵的测试验证，在使用前管材材料也获得了批准，可与内置液体接触。不幸的是，使用期间易碎设备有时会刺穿包装管，引起泄漏。共挤出包装设计可将原有材料与一种不同的、更为耐刺的外部材料相结合。原有材材料已获得批准，可继续用来制造包装内面，另加的材料则封装强化了包装的外表面，从而防止刺穿和泄漏的发生。另一种选择是，在增加产品强度的同时保持原有的柔韧性。以一种采用传统的柔软乙烯基制造的供给管为例，新应用可增加原有软管无法达到的供应压力。由于供给管连接的是手动设备，改采硬性管道会使设备移动不便。在柔软乙烯上添加一层硬性材料制成的共挤出管道能够增加供给管的耐压等级，同时保持设备运作的灵活性。此外，已具有额外特征的挤压物（如多内腔结构）上也可添加附加层。图3的多内腔氨基甲酸酯管内面与没有覆内层的类似管相比，摩擦力较小。图4为三层挤压管，原有设备采用苯乙烯管，具有溶剂粘结的棉质末端。然而，制造商需要将其改为可用蒸汽消毒的设备，但原有的苯乙烯材料在接触高温蒸汽时会发生弯曲和变形。虽然聚丙烯在蒸汽环境下不会卷曲，但溶剂粘结无法将纤维末端接到聚丙烯上。将一层苯乙烯共挤出到聚丙烯上后，管件便同时具备耐热性和溶剂粘结特性了。最后加上第三层粘合层，将聚丙烯及苯乙烯结合。（图片）图3：在附加层的作用下，多内腔氨基甲酸酯管内面与没有覆内层的类似管相比，摩擦力较小。抗渗透性。共挤出技术还可以用来增加一层材料，以提供保护管件内置物的屏障。许多常用材料（如聚乙烯和苯乙烯）缺少这种屏障功能。在没有屏障保护的情况下，蒸汽和气体将渗透管壁，产生两种不同的问题：管件内置物缓慢蒸发（外泄）；氧气等外界物质进入管件（内渗）。在许多应用中，内渗和外泄可能会引发各种问题。添加屏障层将减缓渗透过程。例如，一种低密度聚乙烯管被设计来容纳某种粘性产品。聚乙烯管的性能不错，但产品所需存放的日期太长，以至于该粘性产品开始失去功能。采用一种尼龙材料作为渗透屏障可防止氧气进入包装物。共挤出而成的三层管件在为内置物提供屏障的同时保持了聚乙烯的接触密封表面。该产品的保质期得到延长，而包装的功能完整性毫无损伤。结论：各种设备和材料每天都不断翻新，共挤出技术能够将这些不断发展的新技术结合到未来的产品之中。 6/25/2006


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