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在医疗器械制造中使用PET薄壁热缩管

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特别部分：

缩小设备尺寸是收缩管的优势之一，它具有广泛的应用范围。

对微创医疗手术的需求是当今医疗器械行业的主要驱动力。越小越薄越好——尤其是在导管、内窥镜和其他插入体内的设备中。设计师正在寻找新的方法来缩小现有设备的尺寸并开发新的微创设备。该行业还面临着在不增加其外形（尺寸）的情况下将更多功能构建到设备中的压力。薄壁热缩管是一种可以通过减小直径和改进生产工艺来帮助设计人员满足这一需求的产品。这种管材具有优势的应用包括：

可变硬度导管。

电绝缘。

封装和保护层。

捆绑组件。

管连接和过渡。

标记和印刷。

导管尖端成型。

微型软管卡箍。

遮蔽涂层。

本文比较了用于制造高端医用收缩管的热塑性材料（聚烯烃、含氟聚合物(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)和聚酯，特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)）的主要性能，并重点介绍了一些更有趣的产品设计应用，尤其是那些采用PET的产品。

一、材料对比

表一比较了用于制造薄壁热缩管的主要材料的特性。PET聚酯在薄壁和高拉伸强度方面明显领先。它比任何其他热缩管薄10到倍，强度是其他热缩管的10倍以上。与大于0.英寸的PTFE和大于0.英寸的聚烯烃和PVC的管壁相比，PET可以生产0.至0.英寸的管壁，同时仍保持高环向强度。聚酯还具有优异的弯曲疲劳性能和常用材料的最低收缩温度(°F/85°C)，使其能够在使用时无需担心热降解对脆弱基材的影响。

表一：用于生产薄壁热缩管的材料比较。

尽管PTFE具有出色的润滑性，但一个显着的缺点是它的收缩温度非常高，约为°F，这使其无法与塑料导管和其他塑料部件一起使用。聚四氟乙烯不能通过伽马辐照灭菌，这在一些正在远离环氧乙烷灭菌的市场领域是一个障碍。壁也不能像聚酯管一样薄，并且仍然保持有用的强度，壁厚公差通常很高。PTFE收缩管通常用作设备内部的衬里以及金属部件和设备的覆盖物。

二、PET热缩管特性

聚酯热缩管的关键性能列于表二。聚酯管材的收缩率是温度的函数：温度越高，收缩率越高。PET收缩温度范围约为°至°F（85°至°C）。不受限制，油管将径向和轴向收缩，并且在最小收缩（小于15-20%）的情况下实现最佳整体性能。每当需要非常高的径向收缩率（高达70%）时，可以在加热的同时拉扯管材。拉扯管材以实现非常高的径向收缩率同时保持薄壁的能力是聚酯独有的。

表二聚酯(PET)热缩管的性能。

三、热缩管的应用

01.可变硬度导管。由于其超薄的壁，聚酯热缩管可用于增加导管的硬度，而不会显着增加设备的尺寸。通过沿导管长度使用不同厚度的管子，可以产生不同程度的柔韧性以改进对设备的控制。这种快速简便的管道应用消除了连接不同材料或在导管部分添加编织物以实现多个硬度区域的需要。例如，一些制造商使用收缩管，导管后端的壁厚为1密耳，中间为1/2密耳，靠近末端为1/4密耳，而末端则完全没有管子。这提供了沿长度的不同程度的硬度和尖端所需的柔韧性。

02.电气绝缘。几乎每种类型的热缩管都用于电气绝缘。材料的选择通常基于温度、介电强度、成本和壁厚。高介电和电阻率特性使聚酯热缩管成为一种有效的电绝缘材料，由于其超薄的壁，几乎不会增加尺寸。例如，它可以用在针头上，以保护皮肤表面在电刺激期间不被烧伤，还可以有效地用于覆盖电子元件或绝缘导管和其他设备上的接线。一些制造商在金属轴上使用PET管进行电绝缘，以取代涂层工艺。聚酯的应用极大地降低了有时可能在涂层表面上形成的那种针孔的可能性。

03.保护层、包封和捆扎。聚酯热缩管通常用于覆盖编织导管轴、弹簧线圈、不透射线标记带和其他需要薄而坚固的保护层的部件。管子允许在尖锐边缘上平滑过渡，并且可以密封以防止流体泄漏。例如，它被放置在旋转弹簧切割器上，以防止碎屑堵塞线圈，并充当设备内部的轴承表面。油管提供流体密封，但切割器仍保持柔韧性。

广泛的热缩管组合物用于各种应力消除应用。许多应用需要厚而柔韧的材料，而其他应用则需要更薄、更硬的管子。聚酯热缩管可用于减轻导管和其他管子的应变，以防止扭结。编织导管往往会在编织物末端处扭结，但用热缩管封装可提供快速、易于应用的加固和两个表面上的平滑过渡。可重复且一致的收缩管再次成为涂层的有效替代品，消除了溶剂和其他化学物质，并提供了固有的均匀表面。

通过使用收缩管将各种组件（其他管子、电线、光纤等）捆绑到尽可能小的空间中，可以缩小内窥镜和其他设备的尺寸或添加更多功能而不增加整体仪器尺寸。设备末端的连接管也可以由薄壁聚酯制成，以节省宝贵的空间。通常，可以腾出足够的空间在内窥镜内添加另一个工作通道，或者使设计人员能够将设备的尺寸整个减小。

04.管连接。聚酯和含氟聚合物热缩管（通常是FEP）都用于将管子熔接在一起。通常，具有不同特性的管子——一个刚性管子和一个柔性管子——被连接起来。实现此目的的一种简单方法是在管端插入一个金属丝芯轴以防止它们塌陷，将两端对接在一起，然后在它们上面收缩一块管子。由于聚酯管材的收缩温度较低，因此在最初的应用过程中，当收缩过程挤压管材并在熔合过程中将它们紧紧地固定在一起时，部件不会变形。鉴于聚酯的高熔化温度，用于熔合管端的高温不会熔化收缩管。管子连接后，可以保留或剥离热缩管，以留下超光滑的表面光洁度；收缩前在收缩管的末端刻出切口有助于移除。因为管子是透明的，操作员可以看到管子何时熔合。这种监控过程的能力在产品开发和生产过程中非常有用，可以避免施加过多或过少的热量。

05.管标记和印刷。几乎所有类型的热缩管都可用于管标记和打印，但PTFE除外（因为任何类型的油墨都很难与PTFE粘合）。深度标记和打印可以很容易地添加到带有热缩管的导管和金属轴上。通常，彩色收缩管的细带可以准确定位并用于标记。可以通过在热缩管上预印，然后将其应用于产品来添加标签信息，无需将设备本身发送到打印机进行标签或将印刷油墨和溶剂带入制造设施进行内部印刷。某些产品，例如由高密度聚乙烯制成的导管，如果不进行表面处理，就无法轻松打印，从而增加了复杂性。在其产品上进行印刷的制造商可以将透明的热缩管放置在印刷表面的顶部以进行保护，而不会显着增加产品的直径。

06.导管尖端成型。聚酯热缩管的低收缩温度和高熔融温度使其能够有效地用于在导管末端形成平滑的锥形尖端。在最初的操作中，将一段热缩管滑到导管管的末端，在末端留下一条尾巴。然后将一根杆插入导管中以保持尖端内径，并加热以将管道收缩到基板上。一旦连接了管子，就会增加热量以使基材熔化并流动。拉动热缩管将导管拉至非常薄、光滑的尖端。再一次，由于收缩管是透明的，操作员可以轻松监控过程。最后，将热缩管剥离以完成工作。

07.微型软管卡箍。聚酯热缩管带可用作球囊导管上的微型软管夹，以加强粘合并有助于防止在压力下失效。将一条狭窄的管带应用在球囊的末端。凭借其高环向强度，聚酯可以像软管夹一样抓住零件，增强粘合力并防止其脱落。它还提供了平滑过渡，而不会显着增加粘合直径。该管还可用于端接编织物、弹簧线圈和其他部件，以提供平滑过渡。

08.掩蔽过程。聚酯热缩管的一个简单但非常有效的应用包括在涂层操作期间遮盖区域。例如，一家制造商可能需要在透明球囊上涂上白色涂层，但颈部必须保持不涂层，以便可以使用紫外线固化粘合剂将其粘合到导管上。将一块热缩管应用到颈部，然后将球囊浸入涂层中。干燥后，管子被剥离，颈部没有涂层。该应用的关键在于聚酯管材的薄度；较厚的热缩管会在球囊上留下突出的涂层材料脊。

在最近的另一项应用中，制造商需要在一段末端有细弹簧圈的线材上涂上一层光滑的涂层。聚酯热缩管被用来掩盖弹簧，以防止它在浸渍过程中被涂层。低收缩温度允许在不使线圈热变形的情况下进行掩蔽操作，并且紧密的收缩配合防止涂层流入弹簧中。在该过程结束时，聚酯管被简单地剥离。