PEEK 및 의료용 튜브: 알아야 할 사항은 다음과 같습니다.

Jan 27, 2024

2019년 4월 26일 낸시 크로티(Nancy Crotti)

Spectrum Plastics Group의 수석 압출 엔지니어이자 고열 전문가인 Jonathan Jurgaitis가 제작한 Apollo 다중 루멘 피크 압출. (이미지 제공: Spectrum Plastics Group)

최고 성능의 압출을 달성하려면 부품 설계자와 압출기 모두 폴리에테르에테르케톤(PEEK)과 같은 의료용 튜브 재료의 다양한 측면을 이해해야 합니다.

Jonathan Jurgaitis, Spectrum Plastics Group의 Apollo Medical Extrusion

PEEK는 의료 기기 설계자와 엔지니어에게 매력적인 튜브 응용 소재로 만드는 향상된 특성을 제공합니다. 높은 강도, 극한의 화학물질에 대한 저항성 및 고온 치수 안정성은 최첨단 신경혈관 및 정형외과 시술뿐만 아니라 의료 및 접근 장치의 기계 부품용으로 설계된 장치에서 잘 작동합니다.

장치 설계자, 엔지니어, 심지어 가공업자도 PEEK를 장치나 카테터에 성공적으로 통합하려면 PEEK에 대한 몇 가지 사항을 알아야 합니다.

전문가들은 PEEK의 가공 온도가 약 700°F로 높기 때문에 고열 폴리머로 간주합니다. 이는 튜브 제조업체가 표준 열가소성 압출기에서 PEEK를 가공할 수 없고 대신 압출기에 더 높은 출력의 히터를 장착해야 함을 의미합니다. 구성 금속은 저열팽창 합금이어야 합니다.

PEEK의 고열 측면은 여러 구성 요소를 사용하는 제조 장치, 특히 오버 몰딩, 리플로우 공정 및 열 용접과 같이 열 처리가 필요한 제조 공정에서 중요한 역할을 합니다. PEEK는 465°F ~ 500°F의 온도에서 치수 안정성을 유지하며 녹는점은 644°F입니다.

이러한 "일반적인" PEEK 온도는 200°F ~ 300°F로 일반적인 "저발열" 의료용 열가소성 수지보다 높습니다. 이는 열 용접 및 리플로우와 같이 PEEK를 다른 열가소성 수지에 접착하는 열 공정에서는 기껏해야 PEEK 부품에 기계적으로만 접착된다는 의미입니다.

이러한 열적으로 서로 다른 재료 간의 강력한 결합을 보장하려면 추가적인 설계 기능이 필요할 수 있습니다. 이러한 2차 열 처리를 수행하는 기계는 PEEK의 높은 처리 온도에도 도달할 수 있어야 합니다.

PEEK는 마찰 계수가 낮기 때문에 신경혈관이나 마이크로보어 튜빙을 사용하는 기타 시술과 같은 많은 카테터 응용 분야에 유용한 특성을 가지고 있습니다. PEEK의 계수는 0.35 범위에 있을 수 있으며, 이에 비해 불소중합체는 0.1~0.2 범위에 속합니다.

소구경 응용 분야의 경우 PEEK는 혈관계를 통한 부드러운 움직임과 코팅이나 윤활성 라이너가 없는 장치에 대한 접근을 허용합니다. 이러한 절차는 또한 2프렌치보다 훨씬 작은 직경에서 PEEK의 강성, 추진성 및 토크 반응의 이점을 누릴 수 있습니다. 유사한 성능을 얻으려면 다른 재료를 편조해야 할 뿐만 아니라 벽도 더 두꺼워야 하며 결국 훨씬 더 많은 비용이 듭니다. 부싱, 회전용 마모 구성품, 슬라이딩 도구 및 도구 액세스 장치와 같은 다양한 응용 분야에서 PEEK의 윤활성을 활용할 수 있습니다.

PEEK는 반결정성 폴리머로, 분자의 일부가 정렬되어 결정 구조를 형성한다는 의미입니다. 결정 영역의 분자 사이의 결합은 매우 강하며 이를 풀거나 끊는 데 많은 에너지나 힘이 필요합니다. 이러한 강력한 결합은 또한 PEEK에 극도의 내화학성, 고온 열 안정성 및 강성을 부여합니다.

아세탈, HDPE, 폴리프로필렌과 같은 일부 반결정성 재료는 가공 방법에 관계없이 완전히 결정화되지만 반결정성 상태에 도달하기 전에 PEEK를 비정질 상태로 동결시키는 것도 가능합니다. 비정질 상태에서는 PEEK의 모든 특성이 감소합니다. 이는 멸균, 극한의 화학 물질에 대한 노출, 반복적인 굴곡 사이클링과 같은 상황에서 의료용 부품에 손상을 줄 수 있으며, 이로 인해 PEEK 부품의 모양과 크기가 바뀌고 응력 균열이 발생하며 성능이 저하될 수 있습니다.