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用于医疗器械组装的胶粘剂与超声波焊接
2021年03月02日    阅读量:     新闻来源:中国塑料网 vlevle.com  |  投稿

用于医疗器械组装的胶粘剂与超声波焊接 中国塑料网,vlevle.com

在与COVID-19的斗争中,对于制造商而言至关重要的是,采用可轻松扩大对医疗设备和个人防护设备(PPE)的需求的组装技术。

当前,粘接和超声焊接被广泛用于组装安全,可靠的热塑性医疗器械和医疗级纺织品。选择哪种取决于几个考虑因素中国塑料网vlevle.com。这些注意事项分为两大类:

  • 能够快速,灵活地实现生产目标的能力,并且在需求增加时可以轻松按比例扩大规模。

  • 这种能力可以连接多种材料并适应较小的,通常是复杂的零件几何形状。

安全注射器或自动禁用注射器通常使用超声波焊接或粘合剂组装,在安全地免疫数百万人和保护医疗保健提供者方面将发挥至关重要的作用。粘合剂和超声波焊接也可用于组装诊断测试套件,试纸条,收集棉签和生物防护罩。超声波焊接和胶带正在迅速取代用于PPE的无纺布的传统针线组装,例如面罩,工作服和手术单。

由于粘合剂和超声波焊接是永久性的连接方法,因此重要的是还要考虑是否需要拆卸设备才能进行维护,修理或更换内部零件。为了允许拆卸,与永久性装配方法(如粘合剂或超声波焊接)不同,产品设计可能需要结合机械紧固件或卡扣配合组件。

灵活性

在这里考虑的两种组装方法中,粘合剂通常在组装过程中提供更大的灵活性。粘合剂可以在多种材料和形状的组件之间建立粘结。粘合剂通常适合于高混合生产或原型生产。

但是,胶粘剂加工方法有一些限制。首先涉及分配设备的优化和维护。涂抹器必须保持相对清洁,粘合剂的涂抹必须保持一致和小心。当粘合剂分配器的数量增加(用于扩大生产规模)时,确保过程控制就变得更具挑战性。组装经理必须确保粘合剂流动顺畅,固化时间一致且粘合强度可靠。这通常需要定期清洗和清洁分配系统和涂药器,这可能导致浪费,生产延误或设备维修。流程文档和数据收集也可能带来挑战。

记住粘合剂是消耗品也很重要。每个债券代表增加的生产成本,与生产成正比。如果生产迅速增加或引入新产品变型,生产成本可能会相应提高。

产量和可扩展性

如果产量迅速增加,超声波焊接的好处就显而易见了。

使用超声波焊接需要在固定设备(焊接系统)和特定于产品的工具上进行一些前期投资,这对于在焊接过程中将各种塑料组件精确地固定在适当位置是必需的。然后,可以使用现有设备,过程和程序有效而迅速地扩大这一一次性投资。无论制造商是焊接1,000台还是1,000,000台设备,都不会增加消耗品或组装成本。

生产量从每年数万到每年数百万的制造商通常可以通过超声波焊接实现明显的投资回报。从一开始就计划进行大批量生产的制造商通常会选择超声波焊接。借助超声波焊接,一旦完成产品设计,就可以完成焊接工具并开始大批量生产。

周期

塑料组装的关键考虑因素是循环时间。粘合剂组装需要每个组装的固化时间。最基本的粘合剂组装过程可能包括相对简单的固定装置,手持式粘合剂分配器以及在固化过程中保持稳定的夹具或固定装置。

大批量的粘合剂组装方法通常涉及自动化,但是仍然需要在分配和固化过程中保持组装。机器人分配趋于灵活,因为可以对机器人进行重新编程以合并固定装置的更改,对粘合剂的化学变化做出响应或适应具有不同几何形状的不同零件的组装。但是,所有粘合剂组装方法都需要分配和固化时间。

相反,超声焊接通常在1秒或更短的时间内提供永久的焊接结合。从焊接固定装置上取下焊接零件后,焊接周期即告完成,下一步可开始制造,因为立即装载新零件以开始下一个周期。超声波工艺还允许将某些产品一次或成组地焊接两个。

材料

在选择组装过程中,材料选择是一个重要的变量。通常,将异种材料(橡胶与塑料或塑料与金属)粘合起来比较困难,因此,机械紧固件,卡扣配合或胶粘剂是一个很好的考虑因素。

通常,粘合剂为粘合异种塑料提供了更多选择。有一些例外,因为某些聚合物可能会在某些溶剂或粘合剂的存在下发生化学反应或降解。

对于超声焊接,相似或相同的热塑性聚合物往往比不相似的聚合物焊接更好。但是,如果某些异种聚合物的玻璃传输温度和熔体流动指数相似,也可以进行焊接。而且,无定形聚合物的熔接曲线比半结晶聚合物好,因为它们具有更平缓的熔体曲线,并且零件之间的熔体流动更可预测,这有助于形成更一致的键合。焊接良好的非晶材料包括ABS,聚苯乙烯和聚碳酸酯。

半结晶聚合物的焊接更具挑战性,因为这些材料往往会更突然地熔化和固化。这些特性会使获得一致的熔体和熔体流动变得更加困难,从而使获得一致的键合也相应地变得更加困难。聚乙烯,聚丙烯和尼龙是焊接难度更大的半结晶材料。

几何学

粘接可以使零件的几何形状发生显着变化。

零件几何形状在进行超声波焊接时会带来更多挑战,因为零件本身的结构必须将超声波振动从焊头或超声波发生器充分传递到焊接接头。某些零件的几何形状或形状在本质上会比其他零件更好。易于焊接的形状的例子是具有足够刚性的壁的立方体,其壁足以将能量直接引导至焊接接头,例如在某些侧向流动装置中用于快速诊断测试的壁。较难焊接的形状是球形,因为一半会在负载下弯曲,因此不能有效地传递能量。

易于焊接的零件往往具有以下特征:

  • 相对平坦的表面(有限的轮廓),以便可以实现良好的喇叭接触。

  • 零件顶部的表面积超过焊接接头区域。

  • 侧壁具有足够的刚度以将能量传递到焊接接头。

  • 正确设计的焊接接头。

每个零件都是独一无二的,因此设计过程中最有效的第一步就是与知识丰富的专业人员交谈,他们可以帮助评估设计并考虑您的装配需求。

制造设计

将快速的产品规模扩大功能整合到您的制造过程中,可以极大地提高公司对具有挑战性的市场需求(例如与COVID-19相关的需求)的响应能力。一个主要的考虑因素可能是进行设计选择,以使您的装配选项对粘合剂和超声波焊接方法均开放。可能最简单的方法是在组件的配合表面中设计简单的榫槽连接。这种类型的接头具有固有的对准功能-凹槽-非常适合捕获粘合剂并对准配合表面的榫舌。巧合的是,它还能产生牢固的超声波焊接。

如果生产需求或产量发生变化,使用超声波焊接将榫槽零件从粘合剂组件转换为组件是一个简单的过程。所需要做的就是在现有榫舌的底部增加一个“能量导向器”,即一小块牺牲焊接材料。通常,这可以通过对模具进行适度的“钢安全”更换来完成。然后,在焊接过程中,榫舌上的能量导向器会整齐地融化到凹槽中,从而形成非常精确的高强度焊接接头,并提供良好的密封性能。


胶粘剂的优缺点 

优点

缺点



零件设计的灵活性

胶粘剂是消耗品

可以粘附不同的材料

固化时间增加了周期时间

资本支出低

设备维修; 有限的数据采集

适用于各种零件尺寸和几何形状

固化时必须夹紧零件;紫外线固化设备需要透射面才能暴露在紫外线下

非常适合小批量生产和原型制作,需要化学相容性;某些塑料会降解

设备体积的扩大可能是一个挑战。生产线扩展的固化时间注意事项

 

超声波焊接的利与弊 

优点

缺点



没有消耗品

需要资本投资

大批量生产能力

需要特定的联合设计(能源主管)

易于设置和数据采集

振动能量会影响精密部件

高强度密封件,通常比母材更坚固

通常需要专用工具

最少的设备维护

限于某些零件的几何形状和轮廓

易于放大;自动化友好

噪声,取决于频率和零件尺寸

 


标签:化工应用技术中心胶粘剂今日头条精细化学品塑料行业资讯医用塑料仪器设备
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