Hochleistungskunststoffe für Anwendungen in den Bereichen Life Science, Medizin und Analytik
Hochleistungsthermoplaste bieten eine Reihe von Vorteilen für Komponenten und Geräte, die in den verschiedenen Bereichen der Biowissenschaften, der Medizin und der analytischen Laborausrüstung eingesetzt werden. Verschiedene Kategorien von Thermoplasten dienen diesen vielfältigen Anwendungen. Eine Kategorie von Materialien umfasst Kunststoffe, die spezifische funktionelle Eigenschaften für Komponenten bieten, die in Geräten oder Anlagen enthalten sind und keinen direkten menschlichen Kontakt haben. Drake Plastics bietet ein beeindruckendes Portfolio an Ultra-Hochleistungsthermoplasten für diese Anwendungen. Dazu gehören verschiedene Typen von Victrex® PEEK (Polyetheretherketon), KetaSpire®PEEK von Solvay, Torlon® PAI (Polyamid-Imid), AvaSpire® PAEK (Polyaryletherketon) und Ryton® PPS (Polyphenylensulfid) sowie Ultem™ PEI (Polyether-Imid) von Sabic. Diese Materialien bieten verschiedene Kombinationen aus hoher Festigkeit bei extremen Temperaturen, langfristiger Verschleißfestigkeit unter dynamischer Belastung – in vielen Fällen ohne externe Schmierung -, der Fähigkeit, aggressiven Chemikalien zu widerstehen, und hervorragenden elektrischen Eigenschaften. Victrex PEEK und KetaSpire PEEK, AvaSpire PAEK und Ultem PEI weisen ebenfalls eine bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit gegenüber längerem Kontakt mit Dampf und heißem Wasser auf.
Eine weitere Gruppe von Thermoplasten, die in medizinischen und biowissenschaftlichen Anwendungen eingesetzt werden, fällt unter den Begriff biokompatible Materialien. Sie erfüllen strenge Anforderungen sowohl für implantierbare als auch für nicht-implantierbare Geräte und Komponenten, die in direktem Kontakt mit dem menschlichen Körper stehen. Diese Materialien müssen strenge Konformitätsmaßnahmen und Zertifizierungen für ihren Verwendungszweck einhalten. Dementsprechend beschränkt Drake seine Aktivitäten im Bereich der biokompatiblen und humanen Implantatmaterialien, einschließlich Zeniva PEEK von Solvay und anderen, auf einen speziellen Geschäftsbereich, der über die Branchenerfahrung, das Wissen, die Qualitätssysteme und die auf diese speziellen Thermoplaste zugeschnittenen Verfahren verfügt.
Standard-Hochleistungsthermoplaste in berührungslosen Anwendungen
Zu den funktionellen Vorteilen der Standard-Hochleistungspolymere von Drake Plastics gehören die Beständigkeit gegen eine Vielzahl von Chemikalien, die hohe Festigkeit und Zähigkeit selbst bei extremen Temperaturen sowie die elektrischen und thermischen Isolierungs- und Isolationseigenschaften. Diese Thermoplaste weisen auch eine außergewöhnliche Verschleißfestigkeit für tragende Komponenten und bewegliche Teile wie Zahnräder, Rollen, Lager und Buchsen auf. Sie werden intern in vielen medizinischen und analytischen Geräten verwendet, wo sie keinem Körperkontakt ausgesetzt sind. Drake Plastics stellt zum Beispiel sein Torlon 4203 PAI (Polyamid-Imid) her. Seamless Tube® in hochverschleißfeste Rollen, die eine lange Lebensdauer in peristaltischen Pumpen gewährleisten. Torlon 4275 PAI bietet auch eine langfristige Verschleißfestigkeit, hohe Festigkeit und die Fähigkeit, präzise Abmessungen unter Temperaturschwankungen in internen Buchsen für die Prothetik beizubehalten.
PEEK ist für seine Kombination aus Festigkeit, Verschleißfestigkeit und Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien bekannt und wird auch für zahlreiche funktionelle Anwendungen in medizinischen, analytischen und biowissenschaftlichen Geräten verwendet. Drake Plastics liefert verschiedene Qualitäten von Victrex® PEEK und KetaSpire® PEEK von Solvay als extrudierte Halbzeuge sowie maschinell bearbeitete und spritzgegossene Komponenten für diese Anwendungen. Präzisionsgefertigte Lager aus Drakes 450FC30 PEEK-Stab kombinieren hohe Steifigkeit und schmierungsfreie Verschleißfestigkeit für langfristige Zuverlässigkeit in Hochgeschwindigkeits-Elektromotoren, die mikrochirurgische Instrumente antreiben. Die Anwendung dient auch dazu, die elektrischen Eigenschaften hervorzuheben, die für viele Hochleistungsthermoplaste von Drake typisch sind, ein Vorteil, der für den Einsatz in Anwendungen, bei denen elektrische Isolierung und Wärmeisolierung wichtig sind, spricht.
Drake extrudiert das Hochtemperatur-PEEK KetaSpire KT820 NT von Solvay zu Stäben und bearbeitet dann Abstandshalter mit Präzisionstoleranz, die elektrische Komponenten in Elektromotoren in chirurgischen Geräten isolieren und abdichten.
KetaSpire PEEK für hohe Temperaturen erweitert die inhärente Verschleißfestigkeit, chemische Inertheit und hohe Festigkeit dieser Hochleistungspolymer-Familie auf Anwendungen, die eine Steigerung der thermischen Eigenschaften über das hinaus erfordern, was Standard-PEEK-Typen wie KetaSpire KT-820 und Victrex 450G leisten können. Hochtemperatur-PEEK ist bei Drake Plastics als Halbzeuge und präzisionsgefertigte und spritzgegossene Komponenten erhältlich. Es zeichnet sich auch durch eine höhere Festigkeit im Vergleich zu Standard-PEEK-Formulierungen aus.
Aufgrund ihrer außergewöhnlichen chemischen Beständigkeit und Dimensionsstabilität bei Temperaturschwankungen werden Torlon PAI, PEEK, High Temp PEEK, Ultem PEI, Ryton R-4 PPS und AvaSpire PAEK auch für interne Komponenten von Analysegeräten im Bereich der Biowissenschaften eingesetzt. Drake Plastics bietet eine Reihe von Materialien als Halbzeuge und spanend bearbeitete und spritzgegossene Teile an, um die unterschiedlichen Leistungsanforderungen dieser Anwendungen effektiv und effizient zu erfüllen.
Drake Plastics ist ein anerkannter Spezialist für Ultra-Hochleistungspolymere. Unsere jahrzehntelange Erfahrung in der Zusammenarbeit hat den Ingenieuren geholfen, Lösungen für die Materialauswahl und die Produktion von Teilen für zahlreiche Flugzeuganwendungen wie diese zu entwickeln.
Typische Anwendungen: Hochleistungsthermoplaste für nicht-körperberührte Komponenten
- Die Rollen in peristaltischen Pumpen bestehen aus hochfestem Torlon 4203 PAI für eine hohe Verschleißfestigkeit und eine lange Lebensdauer.
- Lager, die in Motoren für mikrochirurgische Instrumente verwendet werden, werden aus einem mit 30% Kohlefasern verstärkten PEEK 450FC30 Stab von Drake gefertigt, um einen schmierungsfreien Betrieb in diesen Hochgeschwindigkeitswerkzeugen zu gewährleisten.
- Rotoren und Statoren für HPLC-Geräte (Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie) werden aus Kohlefaser-PEEK spritzgegossen, da es chemisch beständig und robust ist.
- Elektrische Abstandshalter in Motoren für chirurgische Werkzeuge werden aus Victrex KT820 NT PEEK-Stäben von Drake gefertigt. Sie bieten Isolier- und Dichtungseigenschaften für die internen Komponenten.
- Prothesenbuchsen aus Torlon 4301 PAI Seamless Tube® von Drake bieten Präzisionstoleranzen und Verschleißfestigkeit für interne Komponenten unter dynamischer Belastung. Nahtlose Rohre reduzieren auch die Bearbeitungszeit und den Materialverlust im Vergleich zu massiven Stangen.
- Lagerkäfige, die in Hochgeschwindigkeits-Dentalbohrmotoren verwendet werden, verlassen sich auf Torlon 4301 PAI und Torlon 4275 PAI für eine lange Lebensdauer.
- Vakuumbarriereschäfte für die pharmazeutische Flaschenabfüllung profitieren von der chemischen Inertheit von PEEK, der Beständigkeit gegen Dampf und Heißwasser und der Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften für die Handhabung von Nahrungsmitteln.
- Komponenten für Analysegeräte wie Fittings, Ventile, Verteiler, Dichtungen und Klemmringe werden aus PEEK, Ryton PPS und AvaSpire PAEK hergestellt, die sich durch hohe Festigkeit und chemische Beständigkeit auszeichnen.
- Präzisionsgefertigte Buchsen für chirurgische Hochgeschwindigkeitsroboter aus 30% kohlefaserverstärktem PEEK 450FC30 bieten die für eine zuverlässige Langzeitleistung erforderliche Festigkeit und Verschleißfestigkeit.
Biokompatible Materialien für medizinische und biowissenschaftliche Anwendungen
Biokompatible Hochleistungsthermoplaste für den Einsatz in Anwendungen, die mit dem menschlichen Körper in Berührung kommen, fallen in Kategorien, die typischerweise als nicht-implantierbare und implantierbare Materialien bezeichnet werden.
Einige der Polymerfamilien, die Drake Plastics routinemäßig extrudiert, bearbeitet und spritzgegossen hat, umfassen Kunststoffe, die von den Herstellern als medizinisch und biokompatibel bezeichnet werden, um diese Anwendungen zu bedienen. Am bemerkenswertesten sind bestimmte Qualitäten von Victrex und Solvay’s KetaSpire PEEK, Sabic’s Ultem PEI und Solvay’s AvaSpire PAEK. Für die Verwendung in Anwendungen mit Körperkontakt müssen diese medizinischen Qualitäten jedoch zu Recht strenge Industriestandards und Qualitätsverfahren einhalten. Um das erforderliche Maß an Konformität zu gewährleisten, überlässt Drake Plastics diese Anwendungen den Betrieben, die sich ausschließlich mit biokompatiblen Materialien und Anwendungen beschäftigen.
PEEK (Polyetheretherketon) ist die bedeutendste biokompatible Materialfamilie unter den Hochleistungsthermoplasten. Es unterscheidet sich von anderen biokompatiblen Materialien durch seine Verwendung für implantierbare medizinische Anwendungen sowie für allgemeine medizinische Geräte und Gerätekomponenten.
Aufgrund seines hohen Molekulargewichts und seiner Schmelzfestigkeit eignet sich PEEK für die Extrusion zu Halbzeugen auch mit großen Querschnitten. Biokompatible PEEK-Typen sowohl für allgemeine medizinische Anwendungen als auch für die Implantation beim Menschen werden in der Regel in extrudierte Halbzeuge in Form von Stäben, Platten und Röhren extrudiert und anschließend zu Komponenten für die Verwendung in vielen verschiedenen Arten von Geräten und Anlagen präzisionsgefertigt.
Die physikalischen Eigenschaften von PEEK machen es zu einer hervorragenden Wahl für viele Anwendungen, die auch Biokompatibilität erfordern. Es zeichnet sich durch Verschleißfestigkeit, Zähigkeit, Steifigkeit und Inertheit gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien sowie Heißwasser und Dampf aus. Mit einer Tg (Glasübergangstemperatur) von 143°C (289°F) und einer Wärmeformbeständigkeit von 152°C (306°F) behält es auch bei extremen Temperaturen seine Festigkeit. PEEK hält auch bei großen Temperaturschwankungen präzise Abmessungen ein.
Die Anwendungen von PEEK in den Biowissenschaften reichen von medizinischen Geräten und wiederverwendbaren Instrumenten, die wiederholt im Autoklaven gelagert werden, bis hin zu zahlreichen implantierbaren Komponenten, die in Bereichen wie der Wirbelsäulen-, Koronar- und orthopädischen Medizin eingesetzt werden.
Dank seiner ausgezeichneten Beständigkeit gegen heißes Wasser und Dampf kann Ultem PEI wiederholten Dampfautoklavenzyklen standhalten und seine Festigkeit in Umgebungen mit hohen Temperaturen bis zu 170°C (340°F) beibehalten. Es hat auch eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit. Diese Eigenschaften führen zu seiner Verwendung für wiederverwendbare medizinische Geräte und chirurgische Instrumente, die eine wiederholte Dampfsterilisation erfordern. Seine soliden elektrischen Eigenschaften machen es auch zu einer guten Wahl für die Isolierung von Komponenten in Laborgeräten.
AvaSpire® PAEK von Solvay wird häufig als Alternative zu PEEK für nicht-implantierbare Komponenten betrachtet, bei denen die chemische und thermische Beständigkeit von PEEK nicht unbedingt erforderlich ist. Wie PEEK und Ultem PEI verfügt AvaSpire PAEK über die nötige Zähigkeit und Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Dampf und heißem Wasser, um sich für chirurgische Instrumente zu eignen, die mehrfach verwendet und wiederholt sterilisiert werden. Typische Anwendungen sind Griffe, Knöpfe, Griffe, Retraktoren und Instrumentensiebe.
Leistungsstarke Zusatzstoffe
Ein großer Vorteil von Ultra-Hochleistungsthermoplasten gegenüber anderen Materialformen ist ihre Fähigkeit, leistungssteigernde Additive während der Verarbeitung durch die Hersteller von Kunststoffen gleichmäßig einzubringen. Beispiele hierfür sind Formulierungen mit verbesserter Verschleißfestigkeit für interne bewegliche Teile. Die Verstärkung durch Kohlefasern sorgt auch für eine höhere Festigkeit, ein Vorteil für chirurgische Werkzeuggriffe, Sonden und Extraktoren. Die Faserverstärkung in medizinischen Qualitäten hat auch keine nachteiligen Auswirkungen auf die inhärente Widerstandsfähigkeit der Materialien gegen Chemikalien und wiederholte Dampfsterilisation.
Torlon PAI, PEEK, Ryton R-4 PPS, Hochtemperatur-PEEK HT und Ultem PEI beweisen mit ihrer wachsenden Liste von Anwendungserfolgen ihren Wert als leichte und zuverlässige Hochleistungsmaterialien für Raumfahrtkomponenten. Drake Plastics‘ umfassende Familie leichter Polymermaterialien bietet Ingenieuren die Möglichkeit, die optimale Kombination aus Festigkeit, Stabilität, Lager- und Verschleißeigenschaften sowie Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit zu wählen, die am besten zu ihren Anwendungsanforderungen passt. Insbesondere die Zähigkeit der Torlon PAI- und PEEK-Polymere bei kryogenen Temperaturen in Verbindung mit ihren geringen Ausgasungseigenschaften und ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Verschlechterung der Eigenschaften durch hohe Strahlung hat sie bereits zu den bevorzugten Materialien für eine Vielzahl von Komponenten in der Luft- und Raumfahrt gemacht.
Typische Anwendungen: Hochleistungsfähige biokompatible Thermoplaste
- Allgemeine medizinische Anwendungen
- Chirurgische Instrumente aus Ultem PEI, Victrex und Solvay KetaSpire PEEK und AvaSpire PAEK für den wiederholten Gebrauch weisen eine lange Lebensdauer nach mehreren Dampfsterilisationszyklen auf.
- Sonden und Extraktoren bestehen aus kohlefaserverstärktem PEEK und PAEK für hohe Steifigkeit, Stabilität und Langlebigkeit über mehrere Sterilisationszyklen hinweg.
- Implantierbares PEEK wie Zeniva ZA-500 und Invibio von Victrex:
- Wirbelsäulen-Implantate
- Kardiovaskuläre chirurgische Geräte
- Komponenten für Gelenkersatz
- Implantierbare Nahtanker
- Trauma-Fixierungskomponenten aus kohlefaserverstärktem PEEK
Präzisionsbearbeitung biokompatibler Materialien für Kunden aus der Medizin- und Life-Science-Branche
Aufgrund unserer anerkannt strengen Qualitätsmanagementverfahren, einschließlich Rückverfolgbarkeit und Konformitätsdokumentation, wird Drake Plastics häufig als Quelle für Komponenten herangezogen, die in vielen medizinischen Anwendungen verwendet werden, die Biokompatibilität erfordern. In diesen Fällen stellen die Kunden ihre biokompatiblen Halbzeuge für die Bearbeitung oder Kunststoffe für das Spritzgießen zu fertigen Teilen zur Verfügung. Ein bemerkenswertes Beispiel ist die Präzisionsbearbeitung von implantierbaren Nahtankern durch Drake Plastics für einen Kunden, der seine eigenen Halbzeuge aus dem biokompatiblen Invibioâ PEEK von Victrex LLC liefert.
