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Actega Zweikomponenten-Spritzguss mit weichelastischem TPE

| Redakteur: Kathrin Schäfer

Im Zweikomponenten-Spritzguss können Medizinprodukte aus Hart-Weich-Komponenten wirtschaftlich hergestellt werden. Hierbei ist die Haftfestigkeit des Verbundes maßgeblich für die Qualität des Produkts. Beides lässt sich jetzt mit weichelastischem TPE verwirklichen.

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Modifiziertes TPE: Das Ergebnis ist ein transparentes, weichelastisches TPE, das hervorragend auf einer Vielzahl von Kunststoffen haftet, darunter auch PC und ABS.
Modifiziertes TPE: Das Ergebnis ist ein transparentes, weichelastisches TPE, das hervorragend auf einer Vielzahl von Kunststoffen haftet, darunter auch PC und ABS.
(Bild: iStockphoto/Chas53)

Wegen ihrer Festigkeit, Transparenz und Biokompatibilität werden Gehäuse, Deckel, Verbindungstücke, Spritzen und Katheterkupplungen häufig aus den hart-steifen Kunststoffen Polycarbonat (PC) oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) gefertigt. Diese werden mit Dichtungsringen aus Kautschuk oder Silikon versehen, damit Flüssigkeiten nicht auslaufen oder von außen eindringen. Der Nachteil dieses Verfahrens liegt im Herstellungsprozess: Das manuelle oder maschinelle Einbringen der Dichtungsringe ist zeitaufwendig und häufig auch teuer. Die Alternative besteht im Anbringen der Dichtungselemente durch Spritzgießen. Hierbei kann in einem Fertigungsschritt – dem Spritzen der Hartkomponente mit anschließendem Anspritzen der Weichkomponente – eine nahezu stoffschlüssige Verbindung zwischen weichelastischer Dichtung und hart-steifer Komponente hergestellt werden.

Hart-Weich-Verbindung aus einem Guss

Hierzu wird die Oberfläche der Hartkomponente beim Überspritzen mit der Weichkomponente erweicht. Die Moleküle aus der Grenzschicht diffundieren, eine homogene, fest verankerte Verbindung verschiedener Materialien entsteht. Dies ist wichtig bei Produkten, die sowohl mechanisch als auch durch die Einwirkung von Medien beansprucht werden. Gleichzeitig entfallen aufwendige Montagevorgänge.

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Die Qualität dieser Verbindung hängt maßgeblich von der Haftung zwischen Hart- und Weichkomponente ab. Diese wiederum wird beeinflusst von der Polarität der Fügepartner, der Oberflächenstruktur und -güte sowie der chemischen Grundstruktur des Kunststoffs. Da Materialien wie PC und ABS nicht optimal an weichelastischen Materialien wie TPE haften, hat Actega DS sein TPE Provamed modifiziert. In die neue Formulierung wurden haftungsfördernde Komponenten eingearbeitet, haftungshemmende Elemente wurden reduziert.

Das Ergebnis: Ein transparentes, weichelastisches TPE, das hervorragend auf einer Vielzahl von Kunststoffen haftet, darunter auch PC und ABS. Diese Haftungseigenschaften werden auch bei kontinuierlichem Medienkontakt und erhöhten Temperaturen aufrechterhalten. Das TPE erfüllt außerdem die einschlägigen Regularien und Vorgaben, die in der Medizintechnik in Bezug auf Biokompatibilität, Toxizität und Patientensicherheit vorherrschen.

Um das zu beweisen und weil bisher nur wenige Erkenntnisse und Erfahrungen über den Einsatz haftungsoptimierter TPE in Medizinprodukten vorliegen, ist im Verlauf des Entwicklungsprozesses ein Prüfverfahren ausgearbeitet worden. Es quantifiziert die Haftungseigenschaften im Materialverbund und weist die Biokompatibilität anhand einer Untersuchung zur Zelltoxizität nach.

Ein Test bestätigt die Werkstoffeigenschaften

So konnte die Festigkeit verschiedener TPE auf bis zu 3,0 kN auf PC und mehr als 2,0 kN auf ABS erhöht werden. Die Lösbarkeit einer solchen Materialverbindung ist lediglich durch mechanische Zerstörung eines der Fügepartner möglich und äußert sich durch den Verbleib von Materialresten auf einer Seite der Fügeteile. Zur Bewertung der optischen Eigenschaften der Materialien wurden Farbmessungen am Rohmaterial durchgeführt. Die Materialien zeigen eine hohe Transparenz, weisen jedoch aufgrund der Haftungsmodifikation zu den Fügepartnern eine leichte Gelbfärbung auf. Die TPE sind – bei guter Verträglichkeit – nahezu beliebig mit einer Vielzahl handelsüblicher und spezialisierter Masterbatches einzufärben.

In Sachen Biokompatibilität wurde eine Untersuchung der Zelltoxizität vorgenommen. Hierbei hat die Bewertung der haftungsoptimierten TPE gezeigt, dass kein negativer Einfluss auf die Zelltoxizität des Materials festzustellen ist. Die Vitalität der Zellen nach Kontakt mit dem Materialextrakt bewegt sich oberhalb von 95 Prozent. Demnach erfüllen die haftungsoptimierten Varianten des TPE-Portfolios Provamed die Kernanforderungen an Transparenz und auch Festigkeit in Kombination mit PC und ABS sowie Biokompatibilität.

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