随着透析器滤芯制造商越来越多地不再使用PC，艾默生BransonWeldingandAssembly医疗业务开发经理DidierPerret评估了最适合替代材料的新组装方法。

图1

患有终末期肾功能衰竭的患者依靠血液透析（或简单的透析）来生存。一种被称为透析器的机器就像一个外部的人造肾脏，从体内清除血液，过滤掉有害杂质并将血液返回体内。所有此类机器都包含一个滤芯，该滤芯包含装在塑料外壳中的极细过滤介质（图1）。然而，该行业正在经历用于制造这些墨盒的聚合物类型的重大转变，这影响到市场上的所有参与者，从合同制造商到品牌所有者。

从历史上看，这些管状外壳通常由聚碳酸酯(PC)制成，这是一种无定形热塑性聚合物，具有出色的尺寸稳定性、高强度和良好的耐热性和耐寒性。这种聚合物的屈服强度很高（在58-70MPa范围内），其摩擦系数约为0.40。当使用机械组装方法（螺钉型紧固件）时，这些特性是有利的。正确拧紧的螺钉在48个月内不会松动。PC的表面能（46达因/厘米）在塑料材料中也很高，因此胶合（使用一系列经济实惠的胶水类型）也是一种常见的粘合技术。直到最近，大多数主要滤芯制造商都在使用这些组装技术和材料，但这种情况正在发生变化。

PC不仅是一种相对昂贵的聚合物，其成本是聚丙烯(PP)的2到5倍，而且加工起来也更加困难，因为它必须在成型或挤出之前进行干燥。肾透析市场的制造商和品牌所有者更担心的是，PC含有双酚A(BPA)——一种与不良健康影响有关的化学物质。含有BPA的塑料并未被禁止，主要是因为正常的肾功能很容易消除低水平的这种化合物。然而，根据最近的研究，血清BPA水平随着肾功能的下降而积累，并且在接受血液透析的慢性肾病患者中最高。因此，不能将BPA在普通人群中的安全性外推至透析人群。

医疗级PP替代品

鉴于医疗级PC的问题，透析器过滤器制造商越来越多地转向替代材料。在某些情况下，(富临塑胶可供应医疗级塑料)使用医疗级丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、医疗级聚苯硫醚(PPS)、医疗级聚砜(PSU)、医疗级聚苯硫醚-苯胺)(PPSA)或医疗级聚乙烯(PE)，但医疗级聚丙烯(PP)在大多数情况下，是首选。PP无毒、无味、密度低、不受湿度影响、价格相对低廉且易于加工。不幸的是，这种热塑性聚合物在低温下会变脆，摩擦系数低，屈服强度低（约12-40MPa），所有这些都使其不适用于螺钉型紧固件。即使在压缩下，正确拧紧的组件也会在相对较短的时间内松动。

同样，PP不适合粘合，因为它的表面能很低（30达因/厘米）。使粘合过程有效需要等离子或其他昂贵且耗时的表面处理。因此，PP组装的最佳解决方案是焊接，至少有三种不错的选择：超声波焊接、激光焊接和旋转焊接。每种方法都有优点和缺点。通过考虑全貌和最佳投资/收益比，制造商可以获得满足其需求的最佳技术。

超声波、激光和旋转焊接

70多年来，超声波焊接一直用于连接那些过于复杂或过于昂贵而无法一体成型的热塑性零件。该工艺快速、灵活且经济，非常适合大批量生产，并且易于控制和自动化。最新的系统为出色的焊接质量、工艺可靠性、智能工艺控制和数据收集设定了新的行业标准。

超声波焊接确实需要对必要的设备和特定应用工具进行一次性的前期投资，以在焊接过程中将各种塑料部件精确固定到位，这通常需要一秒钟或更短的时间。除了电力之外，无论产量如何，都不会增加消耗品或组装成本，因此投资回报通常是可预测的和快速的。由于缺乏溶剂和提高能源效率，超声波焊接还可以对产品的可持续性评级产生积极影响。

旋转焊接可用于粘合滤芯的两端。它可以通过简单的接头设计（图2）提供牢固的粘合，但会产生一些不良颗粒。

图2

透析器过滤器组件的最新趋势是激光焊接，与超声波焊接相比，它需要更高的设备资本投资。组件在焊接前预先组装，无需振动或移动即可产生清洁、无颗粒的焊缝。在操作中，多个激光束沿焊接表面的整个长度施加能量。一个表面自由地将激光能量（本身不受影响）传输到第二个（激光吸收）表面，在第二个表面（激光吸收）处，激光能量转化为热量，通过界面传导，形成焊缝。通常，透射表面或多或少是透明的，而吸收层较暗，但并不总是如此。使用包覆成型方法或各种涂料和添加剂，

肾透析系统中的其他应用

滤筒只是泵、流量计、阀门、“气泡捕集器”（防止任何气泡返回患者身体）以及用于透析液溶液的控制和配比系统的复杂系统中的一个组件。病人血液中的毒素。这些装置由聚合材料制成，并使用上述焊接工艺有效组装。图3显示了这些设备，并指出了通常使用哪些工艺来制造它们。

血液透析系统组件v3图3

类似的技术可用于生产容纳在过滤筒中的纤维过滤元件。可以使用超声波将纤维切割成一定长度，并且可以使用艾默生红外发射器对切割端进行烧灼-一种金属箔加热器，可发射与聚合物纤维的吸收特性相匹配的红外波长。

结论

(联系富临塑胶获取材料详细资料)大多数透析器过滤器由合同制造商生产，然后由机器制造商组装成成品，然后将它们提供给市场授权持有人或品牌所有者/营销商。随着行业从PC等传统材料转向更便宜、不含BPA的PP，制造商可以通过从粘合剂和紧固件转向塑料焊接方法来简化产品、降低成本并提高性能。

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