Materialien:medizinische Verbindungen und Konzentrate für das Laserschweißen

Von Clariant Healthcare Polymer Solutions, Charlotte, NC, entwickelte Polymercompounds und Konzentrate in medizinischer Qualität für das Laserschweißen werden durch Formulierungsexpertise unterstützt, die Herstellern von Medizinprodukten helfen kann, einen „Quality by Design“ (QbD)-Ansatz beim Laserschweißen von Kunststoffkomponenten. Sie werden auf der MD&M West 2020 vorgestellt und erweitern das Portfolio von Clariant an Mevopur-Materialien in medizinischer Qualität.

Das Laserschweißen bietet in medizinischen und diagnostischen Anwendungen zahlreiche Vorteile in Bezug auf Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit. Wenn jedoch die Kombination aus Polymer, Farbstoffen, Teiledesign und Verarbeitungstechniken nicht in den frühesten Phasen der Produktentwicklung berücksichtigt wird, kann die Schweißnahtkonsistenz leiden und das Risiko eines Produktfehlers kann inakzeptabel werden, so der globale Leiter für Marketing und Geschäftsentwicklung Steve Duckworth. Beim Laserschweißen kann eine hochfeste Verbindung ohne viele der Nachteile anderer Verfahren hergestellt werden. Oberflächen erfordern beispielsweise keine Vorbehandlung und das Risiko potenzieller Leachables durch Lösungsmittelrückstände oder Klebstoffe wird eliminiert. Darüber hinaus ist das Hochgeschwindigkeitsfügen selbst komplexer Geometrien mit minimaler Belastung in den Fügestellen möglich. Geschweißte Komponenten können ggf. wiederholte Sterilisationen überstehen.

Die Farbauswahl spielt jedoch eine entscheidende Rolle bei der Fähigkeit eines Teils, Laserenergie zu übertragen, und das andere, Laserenergie zu absorbieren und an der Verbindungslinie zu schmelzen. In vielen Anwendungen werden Farbentscheidungen erst in den späteren Stadien des Entwicklungszyklus vom Marketingteam oder anderen, die nicht am funktionalen Designprozess beteiligt sind, getroffen. Beim Laserschweißen. Duckworth erklärt:„Traditionelle Herangehensweisen an die Farbgebung funktionieren möglicherweise nicht. Beispielsweise würde ein optisch undurchsichtiges Schwarz oder eine sehr dunkle Farbe, die typischerweise Ruß verwendet, in der laserübertragenden Komponente nicht funktionieren. Ebensowenig eine weiße Komponente, bei der ein typisches Pigment Titandioxid ist.“

Duckworth erklärt, dass dies der Grund ist, warum Clariant bei seinen Kunden einen „QbD“-Ansatz verfolgt. „Unser Expertenteam verfügt über umfassende Kenntnisse der Pigment- und Additivoptionen für absorbierende und übertragende Teile, sodass wir verschiedene Farboptionen in einer breiten Palette von Polymeren anbieten können, darunter PP, ABS, PC, PC/ABS-Blends und mehr. In Zusammenarbeit mit Laserausrüstungslieferanten haben wir Analysetechniken entwickelt, die verwendet werden können, um verschiedene Lösungen zu prüfen, um die beste zu finden.“

Nach der Auswahl einer optimalen Farbe kommt der Verteilung von Pigmenten und Additiven im Kunststoffbauteil und der Bauteilkonsistenz eine große Bedeutung zu. Obwohl Masterbatch-Konzentrate, die dem Wirtspolymer während der Verarbeitung zugesetzt werden, zum Einbringen von Farbe geeignet sein können, ermöglichen die Verarbeitungsausrüstung (z. B. Spritzgussmaschinen) und der Fließweg im Werkzeug möglicherweise nur eine schlechte oder ungleichmäßige Verteilung der Pigmente an der angestrebten Schweißnaht. Die Verwendung eines vollständig zusammengesetzten gebrauchsfertigen Materials kann helfen, dieses Verteilungsproblem zu lösen. Aus diesem Grund sind die Mevopur Laserschweißlösungen des Unternehmens sowohl als konzentriertes Masterbatch als auch als gebrauchsfertiges Compound erhältlich. Beide wurden in einem von drei globalen Clariant-Werken hergestellt, die nach den Qualitätsstandards EN:ISO13485-2016 zertifiziert sind. Umfassende behördliche Prüfungen und Dokumentation umfassen Vorprüfungen der Rohstoffbestandteile gemäß den Industriestandards für pharmazeutische und medizinische Geräte, DMF, Offenlegung von Formulierungen usw. Berichten zufolge minimieren Maßnahmen zur Änderungskontrolle das Risiko weiter.