Производитель и фабрика силиконовых трубок, специализирующаяся на изготовлении высокоточных силиконовых изделий на заказ в течение 14 лет.
В чём разница между фторполимерными и силиконовыми трубками?
Введение
Трубки являются основным слоем, контактирующим с жидкостями внутри медицинских устройств. Они важны как в фармацевтической биотехнологии, так и в высокочистой диагностике. Тип выбранного материала напрямую влияет на безопасность системы. Он также влияет на то, насколько хорошо система работает при физических нагрузках.
Принятие решения в основном касается двух групп материалов. Первая группа состоит из жестких высокоэффективных материалов, известных как фторполимеры. Примерами таких материалов являются ПТФЭ, ФЭП и ПФА. Они хорошо известны своей устойчивостью практически к любому химическому воздействию.
Вторая группа состоит из гибких синтетических каучуков. Именно здесь вступает в игру силикон. Силикон высоко ценится за свою эластичность. Он легко возвращается к своей первоначальной форме, обеспечивая при этом безопасное на ощупь покрытие, что крайне важно для медицинских применений.
Фторполимеры устойчивы к агрессивным химическим веществам и могут выдерживать повышенное давление и экстремальные температуры без разрушения. Силикон — идеальный выбор для насосных систем, поскольку его трубки легко адаптируются к острым углам и ограниченным пространствам. В конечном итоге, оптимальное решение зависит от характеристик, наиболее важных для вашей конкретной конструкции.
При рассмотрении химической стойкости пользователям необходимо учитывать гибкость и последние нормативные акты, касающиеся ПФАС. Эти нормативные акты играют ключевую роль в смещении акцента инженеров и дизайнеров с фторполимеров на силиконы, которые считаются более безопасными.
В некоторых случаях инженеры используют оба материала вместе. Они создают комбинацию двух материалов, используя слой фторполимера на внутренней стороне гибкого силиконового корпуса.
Где используются фторполимерные и силиконовые трубки?
✚Медицинское, биофармацевтическое и аналитическое оборудование
Трубки, покрытые высококачественной платиной, используются для транспортировки различных жидкостей. К ним относятся стерильные жидкости, горячая инъекционная вода и питательные растворы для клеточных культур.
✚Отлично выдерживает сжатие.
✚Идеально подходит для перистальтических дозирующих насосов.
✚Применяется при диализе и внутривенных инъекциях.
✚Платиновое отверждение в одноразовых системах.
✚Легко подключается к санитарным зажимам.
✚Скользкая поверхность защищает кровеносные сосуды.
Трубки из фторполимера (ПТФЭ/ФЭП)
✚Используется в диагностических приборах.
✚Обеспечивает подачу химических реагентов в лабораторные анализаторы.
✚Антипригарное покрытие предотвращает прилипание биологических веществ.
✚Снижает риск перекрестного загрязнения между тестами.
✚Снижает частоту дорогостоящих циклов очистки.
✚Ключ для ультратонких катетерных трубок.
⚙Химическая промышленность, полупроводниковая промышленность и экстремальные промышленные системы
В тяжелой промышленности,фторполимерные трубкиИспользуется для транспортировки наиболее опасных жидкостей, таких как концентрированная серная кислота, а также может безопасно работать с агрессивными растворителями, которые расплавили бы обычную резину.
Трубка из ПФА
▸Используется на заводах по производству компьютерных чипов.
▸Транспортирует чистую деионизированную воду.
▸Содержит сильные травильные кислоты.
▸Не содержит производственных примесей.
Силиконовые трубки
▸Идеально подходит для обработки холодных продуктов.
▸Обеспечивает безопасную транспортировку молочных продуктов и напитков.
▸Сохраняет вкус и запах продуктов.
▸Стандартные шланги в автомобильных двигателях.
Трубка из ПТФЭ
▸Необходимо для использования в горячем масле для жарки.
▸Незаменим для линий горячего пара.
▸Устойчив к воздействию горячих масел.
Трубки из фторполимера (FEP)
▸Идеально подходит для работ по очистке окружающей среды.
▸Используется для отбора проб грунтовых вод.
▸Используется в системах УФ-очистки.
Силикон с фторполимерной подкладкой
▸Внутренняя облицовка предотвращает проникновение масляного тумана.
Химический состав фторполимера и силикона
⚗Химический состав фторполимерных цепей (ПТФЭ, ФЭП, ПФА, ПВДФ)
Фторполимеры стабильны благодаря природе своих химических связей. В частности, их стабильность зависит от связи углерод-фтор, которая является одной из самых прочных связей, известных в химии. Она образует плотный защитный экран вокруг молекулы.
ПТФЭ — это простейшая форма этой структуры. Он состоит из непрерывной цепочки фторированных атомов углерода. Другие варианты, такие как ФЭП, имеют более короткие химические ответвления. В сравнении с ними, ПФА содержит кислородсодержащие связи. Эти незначительные модификации делают материал более податливым при плавлении и формовании.
Для повышения прочности материала ПВДФ сочетает фторированные углеродные волокна с обычными углеродными волокнами. Хотя эти материалы обладают высокой износостойкостью, они могут разрушаться при контакте с расплавленными щелочными металлами. Очень горячие жидкости, такие как гидроксид натрия, также могут их повредить.
Здесь необходимо учитывать важный нормативный аспект. Эти материалы относятся к категории ПФАС (перфторалкильные вещества). Из-за этой классификации они находятся под строгим глобальным контролем. Вследствие этого многие компании избегают использования этих материалов в своей деятельности.
✦Силикон-силоксановые матрицы и системы сшивания (платина против пероксида)
Химический состав силикона на молекулярном уровне совершенно иной. Его основная структура основана на кремнии и кислороде без фтора. Это делает его свободным от ПФАС-веществ, что снижает требования к его контролю в соответствии с глобальными санитарными нормами.
Медицинский силикон затвердевает с помощью платины. В результате образуются очень прочные химические связи. Этот процесс гарантирует отсутствие токсичных остатков. Молекулярная структура силикона обладает естественной способностью отталкивать воду, и эта скользкая поверхность предотвращает рост бактерий внутри трубки.
Промышленный силикон изготавливается с использованием пероксидов в процессе производства. Однако его использование может приводить к образованию кислотных отложений. Именно поэтому в медицинской промышленности используют силикон платинового отверждения. Использование платинового отверждения делает трубки без запаха и гарантирует соответствие материала самым строгим стандартам безопасности в здравоохранении.
Физические свойства фторполимеров и силикона
⇄Механическая упругость, твердость по дюрометру и динамическая упругость насоса
Силикон — это действительно эластичное вещество. Благодаря своей упругости он возвращается к исходной форме при растяжении или сжатии. В сравнении с ним, фторполимеры — значительно более жесткие материалы, и их нельзя сжать пальцами. Для их сгибания требуются специальные инструменты.
Силикон способен выдерживать высокие усилия растяжения. Это делает его идеальным выбором для механических насосов. В частности, перистальтический насос перемещает жидкость, непрерывно сжимая трубку. Это означает, что материал должен выдерживать миллионы таких сжатий. Он также легко гнется в крутых углах, не перегибаясь. В таких условиях фторполимер потрескался бы или сплющился под тем же давлением.
Силиконовый герметик упрощает заводскую сборку. Монтажники могут окунуть трубку в определенные растворители, что приведет к ее увеличению в размере. Затем ее можно легко надеть на большой соединитель. После высыхания трубка сожмется, обеспечивая надежное уплотнение.
♨Термостойкость, трибология и проницаемость молекулярных газов
ПТФЭ и ПФА способны работать в экстремальных температурах. Они выдерживают криогенные условия замерзания, а также температуру до 260 °C без плавления. Трубы из ПТФЭ имеют высокую плотность и гладкую внутреннюю поверхность, что минимизирует трение при потоке. Коэффициент трения является одним из самых высоких в технологиях материалов. Гладкая поверхность предотвращает закупорку труб густыми жидкостями, а также препятствует проникновению газов и влаги через стенки труб.
Пользователям следует проявлять осторожность при работе с ПТФЭ (политетрафторэтиленом), поскольку при температуре выше 327°C он начинает разрушаться и, в отличие от силикона, может выделять токсичные пары.
Медицинский силикон имеет несколько более узкий рабочий диапазон. Он идеально работает в диапазоне температур от -73°C до 204°C. Силикон обладает трением, которое можно почувствовать даже голыми руками. Трение позволяет силикону прочно сцепляться с фитингами машин. Однако при работе с движущимися компонентами насосов может потребоваться смазка. Силикон гораздо более воздухопроницаем и пропускает кислород, что может быть полезно, но вредно для чувствительных химических веществ.
▦Матрица сравнения инженерных характеристик
| Физические/химические свойства | Фторполимер (ПТФЭ / ФЭП / ПФА) | Медицинский силикон (платинового отверждения) |
|---|---|---|
| Классификация материалов | Высокоэффективный фторматериал | Сшитый эластомер |
| Твердость по дюрометру | 50 – 65 Берег D | 20–90 градусов береговой линии А (обычно 50–70 градусов береговой линии А) |
| Рабочая температура | от -200°C до +260°C (от -328°F до +500°F) | от -60°C до +204°C (от -76°F до +400°F) |
| Предел прочности на растяжение (psi) | 2000–4200 фунтов на квадратный дюйм | 1000–1500 фунтов на квадратный дюйм |
| Коэффициент трения | Чрезвычайно низкий (< 0,04) | Высокая липкость (если не покрыто защитным слоем) |
| Оптическая четкость | Полупрозрачный белый (ПТФЭ) до прозрачного (ФЭП/ПФА) | Высокая прозрачность / Полупрозрачный |
| Газо- и паропроницаемость | Чрезвычайно низкий (плотный барьер) | Высокая проницаемость (полупроницаемость для газов/углеводородов) |
| Жизнь перистальтического насоса | Плохое качество (склонность к усталости материала или перегибам) | Отлично (упругое восстановление, низкий гистерезис) |
| Нормативно-правовой статус ПФАС | Фторированный полимер (подлежит проверке на наличие ПФАС) | Не содержит ПФАС (химия диоксида кремния/полидиметилсилоксана) |
Технологический аспект изготовления двух материалов
⚒Переработка фторполимеров: экструзия пасты, спекание и экструзия расплава.
Обычный ПТФЭ практически невозможно расплавить из-за его молекулярной структуры. Для выполнения этой операции на заводах используется метод холодной пасты. Порошок ПТФЭ смешивают с жидкой смазкой для образования смеси. Затем смесь продавливают через холодную металлическую форму и печь. Смазка выгорает, а частицы материала затем запекаются вместе, образуя твердую трубку.
Такие материалы, как FEP, значительно проще в обработке. Их можно расплавлять так же, как и обычные материалы. Заводы пропускают расплавленный материал через нагретые металлические матрицы. Поскольку эти материалы обладают антипригарными свойствами, их трудно склеивать. Для травления поверхности заводам приходится использовать сильные химические ванны, которые химически делают материал шероховатым, чтобы клеи могли к нему прилипать.
⚡Изготовление изделий из силикона: непрерывная экструзия, литье под давлением и соэкструзия.
Оборудование, используемое для производства силиконовых трубок, совершенно другое. Рабочие смешивают сырой силиконовый каучук с упрочняющими порошками и платиновым катализатором. Затем они подают резиновые полоски в экструзионную машину.
Трубка выходит наружу и проходит через длинный туннель, по которому подается горячий воздух. Резина затвердевает в этом нагретом туннеле без изменения своей формы. Для сложных деталей на заводах используют жидкий силиконовый каучук. Жидкую смесь заливают непосредственно в горячую металлическую форму. Этот метод идеально подходит для производства многоканальных трубок, а также отлично работает при использовании с медицинскими соединителями, изготовленными на заказ.
Медицинский силикон требует еще одного этапа. Готовая трубка помещается в печь на несколько часов для запекания. Этот заключительный процесс запекания удаляет все оставшиеся химические газы. В результате получается трубка, полностью безопасная для использования в больницах.
▦Таблица сравнения технологий изготовления
| Параметр | Трубки из фторполимеров (ПТФЭ против ФЭП/ПФА) | Медицинские силиконовые трубки (HCR / LSR) |
|---|---|---|
| Первичный метод | ПТФЭ: экструзия пасты методом помповой экструзии. ФЭП/ПФА: экструзия расплава шнеком. | Шнековая экструзия с непрерывной термической вулканизацией |
| Температура термической обработки | Спекание при температуре >327°C (ПТФЭ). Экструзия расплава при температуре 300–380°C. | Вулканизационная печь с горячим воздухом: от 150°C до 250°C |
| Механизм сшивания | Нет (термоматериальное кристаллическое сплавление) | Гидросилилирование присоединения (Pt) или свободнорадикальное (Peroxide) |
| Постобработка | Обязательное испарение и спекание смазочного материала (ПТФЭ) | Вторичная постобработка после отверждения (испарение циклических соединений) |
| Изготовление оснастки | Хастеллой / Инконель (устойчив к коррозии под действием плавиковой кислоты) | Инструментальная сталь / хромированные штампы |
| Формирование сложных геометрических форм | Ограниченный Требуется вторичная термоформовка. |
Отличный Жидкое литье под давлением (LSR) и литье с наплавкой |
Расчет стоимости и срок службы
◆Капитальные вложения, материальные затраты и общая стоимость владения (TCO)
Для перекачивания обычных жидкостей силикон является экономичным вариантом. Это наиболее выгодное решение для использования в медицинских трубках для перекачки жидкостей. Силикон также легко соединяется с фитингами из обычных материалов, в то время как для фторполимеров требуются дорогостоящие резьбовые металлические соединения для предотвращения утечек.
Фторполимерные материалы имеют высокую первоначальную стоимость. Процесс производства этих специальных материалов очень сложен, а также требует использования дорогостоящего оборудования, способного выдерживать высокие температуры. Огромные печи для спекания потребляют большое количество электроэнергии, но со временем это может привести к экономии средств. В случае работы с высококоррозионными кислотами обычная резина быстро разрушается. Фторполимеры не только предотвращают опасные утечки, но и позволяют избежать дорогостоящих остановок производства.
⏱Срок службы, деградация при стерилизации и динамическое усталостное разрушение
В больницах оборудование регулярно очищают паром при высокой температуре. Силикон, затвердевший с платиной, без проблем выдерживает такую паровую очистку и не трескается и не затвердевает впоследствии. В механическом насосе силикон служит сотни часов. Он даже выдерживает процессы стерилизации с использованием радиации.
Фторполимеры превосходят другие материалы по эффективности химической очистки. Они способны выдерживать воздействие сильных едких моющих средств. Однако в насосе они практически сразу ломаются или трескаются. Они не подходят для больниц, использующих радиацию для стерилизации оборудования.
ПТФЭ становится хрупким и распадается под воздействием солнечного света. Фторполимеры, напротив, служат вечно при использовании на открытом воздухе и способны выдерживать интенсивное солнечное излучение. Силикон же может начать покрываться мелкими трещинами после пяти лет пребывания на солнце.
Заключение
Для выбора подходящих трубок необходимо учитывать всю систему в целом. Помимо температуры, следует также принимать во внимание используемые химические вещества и требования к динамическим движениям системы. Используйте ПТФЭ или ПФА, если необходимые трубки должны выдерживать воздействие агрессивных кислот. Для любых применений, связанных с изгибом или перекачкой, выбирайте медицинский силикон, поскольку это лучший вариант для обеспечения безопасности пациента. Силикон также не содержит ПФАС, что защищает организации от юридических проблем.
Если ваш проект в области биофармацевтики или медицинских изделий требует использования высокоточных компонентов, то рассмотрите следующие варианты.Dongguan Ruixiang Precision Silicone Products Co., Ltd.Компания предлагает изготовленные на заказ силиконовые трубки платинового отверждения, а также линии для перистальтических насосов. Медицинские компоненты производятся в чистом помещении и соответствуют требованиям USP класса VI. Весь ассортимент продукции соответствует стандарту ISO 10993, а также стандартам безопасности FDA.
Посетите их веб-сайт, чтобы ознакомиться с широким ассортиментом силиконовых трубок.
Часто задаваемые вопросы
Q:Может ли фторполимерная трубка заменить силиконовую в перистальтических насосах?
Совсем наоборот. Если фторполимеры сжать, они не вернутся в исходное положение. Ролики насоса быстро навсегда сплющат трубку, материал потрескается, и жидкость внутри выльется. Силикон обеспечивает необходимое демпфирующее действие и поэтому является единственным надежным вариантом для этой цели.
Q:Чем отличаются фторполимерные и силиконовые трубки с точки зрения регулирования содержания ПФАС?
Фторполимеры относятся к группе ПФАС (перфторалкильные вещества), и в настоящее время правительства ограничивают способы использования этих материалов. Силикон не содержит фтора и, следовательно, освобожден от новых экологических норм, поэтому многие компании переходят на него.
Q:Какой материал обеспечивает превосходную оптическую прозрачность при контроле жидкостей?
Стандартный ПТФЭ имеет мутно-белый цвет. Движения жидкостей внутри него не видны. Платиновый силикон обладает высокой прозрачностью. Это позволяет врачам легко обнаруживать опасные пузырьки воздуха. Существуют также прозрачные версии фторполимеров, таких как ФЭП, если необходима химическая стойкость и хорошая видимость.