Методы сборки и соединения деталей медицинского оборудования

В этой статье рассматривается ряд методов, применяемых для сборки медицинского оборудования. Эти методы таковы: механическая сборка, тепловое склеивание, склейка посредством растворения поверхностей деталей и химическое склеивание.

Механическая сборка

При сборке медицинских приборов механическое соединение применяется ограниченно. Этот метод весьма трудозатратен, вынуждает держать запасы деталей на складе и портит внешний вид, зато у него есть одно важное преимущество – прибор легко демонтировать.

Получение деталей в пресс-форме позволяет изготавливать достаточно прочные однокомпонентные детали, однако в этом случае к существенному повышению уровня брака могут привести даже небольшие отклонения от жесткого производственного процесса.

Тепловая склейка

При ультразвуковой сварке происходит трение поверхностей материалов и вырабатывается тепло. Этот метод сварки достаточно надежен, но ограничен использованием термопластичных, способных к взаимному внедрению материалов. Кроме того, при ультразвуковой сварке тяжело обеспечить герметичность сварного шва между двумя деталями, и этот метод отличается дороговизной.

Склейка посредством растворения поверхностей

Эта отличающаяся простотой технология задействует для растворения соединяемых термопластичных деталей специальные составы. Например, так соединяют ПВХ-трубки с термопластичными наконечниками. Хотя склейка посредством растворения поверхностей отличается высокой скоростью, дешевизной и простотой, у этого метода есть и недостатки – изделия из стекла, металла и термореактивных пластмасс таким способом соединять нельзя, поскольку материалы предполагается растворять. Многие полимеры вообще нельзя соединять друг с другом; проблемами являются и заполнение крупных зазоров при склейке, и опасность растрескивания некоторых аморфных пластмасс из-за слишком большого количества растворителя. Одни растворители – в частности, галогеновые, как метиленхлорид и этилендихлорид – вредны для окружающей среды, другие легко воспламеняются, третьи подозреваются на канцерогенность. Необходимо защищать работников, имеющих дело с растворителями, от случайного вдыхани паров.

Химическое склеивание

С помощью клеящих веществ можно склеивать самые разные материалы, в том числе реактопласты, термопластики, металлические и стеклянные детали, что выгодно выделяет данный метод на фоне описанных выше. Зазоры между поверхностями заполняются клеем, он же обеспечивает герметичность клееного шва. Клей, по определению, жидкий – это значит, что для склеивания его надо отвердить, превратив в твердое вещество с помощью нагрева, влажности, света, инициирования поверхностностной реакции или смешивания взаимодействующих компонентов.

Эпоксидные смолы: для склеивания деталей разнообразного медицинского оборудования, как одноразового, так и многоразового, часто используют эпоксидные смолы. Они недороги, стойки к ударам, воздействию нагрева и растворителей. Из-за высокой вязкости смолы плохо смачивают неровности склеиваемых деталей, что чревато слабым сцеплением поверхностей. С другой стороны, та же сама высокая вязкость позволяет эпоксидным смолам легко заполнять большие зазоры.

Несмотря на существование и относительную популярность однокомпонентных эпоксидных смол, затвердевающих под действием тепла, среди клеящих эпоксидных смол преобладают двухкомпонентные составы, которые для затвердевания нужно смешивать или опять-таки подвергать воздействию тепла. Детали при таком соединении нужно жестко закреплять, поскольку вязкость разогретых смол уменьшается и появляется опасность сдвига деталей. Кроме того, использование этого метода требует приобретения весьма недешевой аппаратуры для смешивания, сушки и т.п.

Полиуретановые клеи дешевы, стойки к воздействию высоких температур и обладают высокой зазорозаполняемостью. Как и в предыдущем случае, существуют как однокомпонентные, так и двухкомпонентные составы. Недостатки полиуретановых клеев: долгое, до двух суток, затвердевание при комнатной температуре – что требует долгой фиксации деталей в контакте друг с другом – и практически неизбежное образование пузырьков воздуха, для удаления которых нужны специальные центрифуги. Если учесть и стоимость аппаратуры для смешивания компонентов, производство может потребовать значительных капиталовложений.

Акриловые клеи получаются соединением акрилатных групп с полиуретановыми полимерными основами; представленная в этой категории продукция для производства медицинских приборов в основном затвердевает под действием УФ-излучения или видимого света. Такими акриловыми клеями можно склеивать самые разные материалы, в том числе ПВХ-пластмассы, и по прочности соединения они ничуть не уступают полиуретановым клеям, а по скорости затвердевания и простоте использования – эпоксидным смолам. Затвердевающие под действием света акриловые клеи без труда можно использовать там, где склейка эпоксидными смолами затруднительна – например, в автоматизированном производстве без участия человека.

Клеи-цианоакрилаты отличаются «мгновенным» действием, создавая крайне прочное как на сдвиг, так и на отрыв соединение между плотно прижатыми деталями. Эти однокомпонентные составы универсальны – ими можно соединять практически любые материалы. Среди представленных клеев-цианоакрилатов есть клеи нейтральные, термостойкие, гелеобразные, содержащие в виде наполнителя частицы резины, слабопахнущие и другие.

Специальные силиконовые клеи могут проходить полимеризацию под действием УФ-лучей, влаги или обоих способов вместе. Отвержденный клей превращается в каучуковую эластичную массу, отличающуюся прочностью и герметичностью соединения на стыках. Поскольку силиконовые клеи отличаются эластичностью, они особенно удобны для герметичного соединения поверхностей, подвергающихся небольшим деформациям сдвига.

Акриловые, цианоакрилатные и силиконовые клеи – лишь часть представленной на сайте клеящих веществ, применяемых для качественной и эффективной сборки медицинских приборов.