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导管接合:粘接和激光接合技术对比

2022-12-14

用于导管产品的薄管状塑料部件的组装有两种连接技术。第一种是粘接。另一种是热粘合。

粘合剂不需要昂贵的工艺设备,并且不限于热塑性塑料。它在粘合质量和一致性方面存在严重缺陷。粘合剂粘合过程依赖于操作员将粘合剂涂在要连接在一起的组件的表面上。这通常会给工艺工程师和QA人员带来粘合一致性方面的噩梦。即使使用精密点胶机,仍然有很多不可控因素影响贴合过程的一致性。

另一方面,热粘合不会将化学物质引入产品中。对于导管连接,传统上使用两种类型的热粘合技术:热空气和射频,导管制造领域的专业人员都非常熟悉这两种技术。这两种技术都依赖于从管状部件表面到待连接(焊接)界面的热传导。由于热塑性塑料导热性差,因此这种加热方法效率不高。但最大的问题不是热效率,是键合过程的精度、质量和一致性。热空气和射频都无法将热量集中到一个小点。热量将在相对较大的区域中以渐进的方式传播。因此很难精确确定粘合位置。

由于热传导不良,无法保证热传导到键合界面的均匀性,影响键合质量的一致性。对于球囊导管,传统的粘接方法存在的问题较多。

传统的粘合方法存在更多问题。由于材料中的加热而导致的退火效应使管材更加坚硬,这恶化了导管的跟踪性能。球囊也有可能被热量损坏。

激光键合是一种热键合。

它不同于传统的热粘合,因为热量是通过材料吸收激光产生的。由于这种加热效率更高。激光可以聚焦,将光聚焦到小于 0.5mm 的光斑尺寸并不困难。这使得创建非常小的结合位置成为可能。

根据激光束的波长,操作员在精确位置发射激光 。根据激光束的波长,激光器有多种类型。最常用的是二极管激光器、YAG激光器和CO2激光器。二极管和 YAG 激光器在可见光范围内。它们的波长低于1065nm。二极管和 YAG 激光器的最大优势之一是它们适用于光纤传输,这简化了光束传输并使其更容易用于高速应用。二极管和 YAG 激光器的波长远离大多数聚合物基团的共振频率。因此它们不会被聚合物材料吸收。这些激光可以穿过透明的聚合物材料。出于这个原因,它们通常用于透射激光焊接。在这种类型的激光焊接中,顶层是一种透明的聚合物,它允许激光穿过并聚焦在待焊接的界面上。第二种材料通常不透明,会吸收激光。通过吸收激光产生热量并在界面中形成熔池。

透射激光焊接可以在不影响表面的情况下在两种热塑性材料之间建立结合。虽然这对其他应用很有用,但它不适合粘合导管部件,因为它不能使接头处的管道切割边缘平滑 。另一方面,CO2 激光器的波长接近聚合物基团的共振频率。因为这种CO2激光可以被透明的聚合物材料吸收。这使得聚合物材料可以在激光的整个路径中被加热。这对于导管激光结合特别有用,因为它不仅在两个之间建立结合聚合物材料,还可以平滑接头处的管材边缘。此外,激光加热和熔化聚合物材料的方式使其在形成紧密结合方面更加一致。这对于过程工程师和QA人员来说绝对是一个好消息,一致性对他们来说意味着一切。

如上段所述,CO2激光器是最适合用于导管激光键合的激光源。然而,仅靠激光源并不能保证键合过程的一致性。为了精确一致地粘合导管组件, 必须始终保持和旋转待粘合的样品。下图显示了球囊导管的典型(也是最具挑战性的)粘合位置之一:


此图是Innova Design提供的导管激光焊接机的示意图。通过使用两个同时旋转的轴将导管固定在球囊的两端激光束被引导到管道的中心。这确保了更一致的粘合过程。此外,激光头沿主轴的轴线移动,允许在单个过程中创建长键合、螺旋键合和多重键合。单击此处 了解有关 Innova Design 提供的激光焊接机的更多信息。

来源:Carbontech

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