Questo materiale in gomma termoindurente funziona bene nei componenti di controllo dei fluidi

31 agosto 2020 Di Nancy Crotti

Il poliisoprene sintetico è diventato un polimero importante per i componenti di controllo dei fluidi medicali.

Bob Ferguson, Laboratori Vernay

(Immagine per gentile concessione dei Laboratori Vernay)

Il poliisoprene naturale (NR) e il poliisoprene sintetico (IR) sono materiali termoindurenti in gomma con proprietà utili per componenti di controllo dei fluidi medicali e gruppi di dispositivi. Queste proprietà del materiale includono allungamento estremamente elevato, elevata resistenza alla trazione e allo strappo. Presentano inoltre un'eccellente resilienza, ovvero la capacità di ritornare o recuperare rapidamente la forma originale dopo la deformazione.

Tali proprietà rendono l'IR ideale per le applicazioni mediche che richiedono la prevenzione di perdite di fluido attorno agli strumenti chirurgici, la richiusura delle valvole di controllo dei fluidi contro una sede o un'interfaccia e le membrane di regolazione della pressione. Gli usi specifici includono:

Tutte queste applicazioni combinano requisiti di tenuta dinamici e statici. La resilienza è un buon esempio, poiché è una caratteristica dinamica del materiale.

(Immagine per gentile concessione di Vernay Industries)

Un analizzatore meccanico dinamico può quantificare le proprietà dinamiche e consentire confronti tra diverse ricette di gomma nel tentativo di aumentare le caratteristiche di resilienza. Ad esempio, l'utilizzo del DMA consente ai chimici di quantificare il modulo complesso dinamico, il modulo di accumulo e il modulo di perdita.

Anni di ricerca hanno dimostrato che l’aumento del modulo di accumulo e la riduzione del modulo di perdita si traducono in una ricetta più resiliente con isteresi ridotta.

Pensa al modulo di accumulo come alla componente elastica del modulo complesso. In alcune applicazioni, è preferibile che la parte in gomma presenti caratteristiche simili a quelle di una molla ideale: risposta rapida e restituzione di quasi tutta l'energia (senza assorbimento o smorzamento dell'energia). Le caratteristiche della ricetta della gomma vengono regolate utilizzando vari polimeri, riempitivi, plastificanti e altri ingredienti, specificamente per regolare il rapporto tra moduli elastici e moduli di perdita. Ciò consente ai chimici di abbinare le proprietà del materiale in gomma risultante in modo specifico all'applicazione e ai criteri del pezzo.

Oltre alle caratteristiche fisiche della formulazione IR, è fondamentale soddisfare le normative di settore specifiche per le applicazioni mediche. Questi aspetti normativi includono, ma non sono limitati a; biocompatibilità (USP Classe VI e ISO10993), materiali farmaceutici a bassa estraibilità e in alcuni casi materiali nella lista bianca (FDA 21CFR177.2600). Queste normative contengono rigide limitazioni sulle caratteristiche prestazionali e sui test di laboratorio che i materiali devono soddisfare in aree quali citotossicità, emolisi, mutazione, sensibilizzazione, limitazioni sui rapporti massimi degli ingredienti, ingredienti limitati, ecc. La traduzione di questi requisiti nella scienza e nella chimica richiede un'ulteriore considerazione degli effetti sulla viscosità del materiale, sulla reologia e sulle proprietà fisiche risultanti come modulo, resilienza e compatibilità chimica. È un equilibrio delicato.

La formulazione e le proprietà dei materiali sono importanti, ma non sono gli unici fattori. I materiali elastomerici e le parti stampate dipendono da un equilibrio di 3 aspetti tecnici critici: proprietà del materiale di formulazione, geometria della parte/utensile e processo di stampaggio. Le modifiche a uno qualsiasi avranno un impatto sui restanti due.

Sebbene il poliisoprene sintetico presenti molte proprietà e caratteristiche vantaggiose del materiale, la geometria della parte e il processo di stampaggio devono essere considerati e bilanciati insieme per produrre un prodotto di successo che soddisfi tutti i criteri applicativi.

Bob Ferguson è il vicepresidente della ricerca e sviluppo globale per Vernay Laboratories. La sua esperienza risiede nello sviluppo di formulazioni di materiali in gomma, nanoparticelle come additivi e materiali magnetici ed elettroreologici.

Le opinioni espresse in questo post del blog sono esclusivamente dell'autore e non riflettono necessariamente quelle di Medical Design and Outsourcing o dei suoi dipendenti.