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射頻套管針絕緣涂層種類與加工工藝研究論文
內(nèi)容提要:介紹射頻套管針的絕緣涂層種類、加工工藝以及涂覆層的質(zhì)量檢驗(yàn)。分析特氟龍涂層、聚氨酯涂層、派瑞林涂層的加工工藝的優(yōu)缺點(diǎn),并對(duì)涂覆層的質(zhì)量檢驗(yàn)進(jìn)行方法匯總。
關(guān)鍵詞:射頻套管針;絕緣涂層;加工工藝
質(zhì)量檢驗(yàn)射頻消融針主要是由射頻發(fā)生器、射頻電極、射頻保護(hù)套管針組成。射頻保護(hù)套管針主要由針座、帶有絕緣涂層的技術(shù)套管針組成,F(xiàn)有射頻套管針大多是進(jìn)口針,絕緣涂層為進(jìn)口特氟龍涂層,特氟龍涂層工藝目前國(guó)內(nèi)做的不多,一部分射頻套管針采用絕緣熱收縮材料熱縮覆蓋到針體面,絕緣層與針尖有厚度過(guò)渡,穿刺有阻礙感。本文主要對(duì)射頻套管針絕緣涂層的種類及加工工藝進(jìn)行研究分析。常用的加工工藝有噴涂、浸涂、熱縮管熱縮等工藝。
1.射頻套管針絕緣涂層的加工工藝
1.1噴涂工藝
目前市面上射頻套管針涂層稱為特氟龍涂層,采用的是噴涂加工工藝。特氟龍涂層采用的加工工藝有分散體加工工藝和粉體加工工藝。分散體涂層的加工是使涂層材料均勻地分布在溶劑中,形成分散液,分散液被高壓空氣霧化噴涂于工件表面,是一種濕法加工。粉體涂層加工方法是一種干式加工,這種方法所使用的原材料為極其細(xì)小的固體顆粒形態(tài),避免了使用溶劑和涂層附著時(shí)發(fā)生的涂層發(fā)散現(xiàn)象。特氟龍涂層的濕法加工步驟如圖1所示。工件制備是涂層加工的前期處理工藝,目的是增加鋼針與涂層之間附著力。前處理工藝分為兩個(gè)步驟:
第一步,表面清潔除油酯,采用酸洗并高溫?fù)]發(fā)工藝;第二步,提高鋼針表面粗糙度,提高鋼針與涂層之間的接觸面積,采用的是噴砂工藝或砂紙打磨工藝。也可以通過(guò)應(yīng)用黏接劑的方法來(lái)提高鋼針與涂層之間的附著力。干燥工序主要是將噴涂好鋼針中的有機(jī)溶劑進(jìn)行揮發(fā)。燒結(jié)工序是將帶涂層鋼針加熱到特氟龍的熔融溫度,涂層材料熔融流動(dòng)形成無(wú)孔薄膜,鋼針鍍膜完成。
在高溫下,涂層材料熔融發(fā)生不可逆反應(yīng):涂層材料熔融,在鋼針表面形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。特氟龍粉體涂層加工與分散體涂層加工的工序有所不同,相比較濕法加工,避免使用了溶劑,在工序上就少了干燥揮發(fā)溶劑的步驟,具體工序如圖2所示。前期工件處理都一樣,粉體涂層工序中粉狀微粒由壓縮空氣從捕集器中吹出,在其通往噴槍噴嘴的途中,有一段帶靜電的區(qū)域。
由于微粒帶同種電荷,它們?cè)谄滹w行路線上互相排斥,并形成了均勻一致的云狀噴霧。待噴涂的鋼針接地,借此,噴槍和鋼針之間形成了一個(gè)帶靜電的區(qū)域。粉狀微粒受鋼針吸引,并附著鋼針上。涂層高溫熔融在鋼針上成膜。
1.2浸涂工藝
浸涂是一種傳統(tǒng)的涂裝工藝,是將被涂工件浸入涂料中,使工件表面黏附涂料,滴去余漆形成漆膜。烘烤型涂料和水性涂料適宜采用浸涂方法。如醇酸樹(shù)脂烘漆、氨基醇酸樹(shù)脂烘漆、水性丙烯酸樹(shù)脂烘漆等涂料在常溫條件下比較穩(wěn)定,稀釋劑揮發(fā)速度較慢,需要在加熱烘烤條件下才能交聯(lián)固化成膜。浸涂工藝的加工工序如圖3所示,可以根據(jù)工件生產(chǎn)條件進(jìn)行工序調(diào)整。工件制備前期處理的目的是增加工件表面附著力。
通過(guò)對(duì)工件的油脂清洗,表面噴砂,增大工件表面粗糙度,提高接觸面積,增大工件附著力。絕緣涂層浸涂工序主要有兩個(gè)動(dòng)作:第一,配置絕緣浸涂液,將選擇好的醇酸樹(shù)脂烘漆或者聚氨酯樹(shù)脂烘漆與稀釋劑、固化劑、增塑劑等助劑混合均勻;第二,浸塑,將需要浸涂的工件沒(méi)入浸涂液中,去除余漆。高溫固化是將工件上浸涂液中的稀釋劑等溶劑揮發(fā),促使固化劑發(fā)生固化作用,絕緣涂層成膜。
1.3氣相沉積工藝
派瑞林涂層是一種是可塑性聚合物,由單體對(duì)二甲苯在真空狀態(tài)下均勻分布在鋼針表面然后聚合。采用氣相沉積的處理技術(shù),在鋼針表面均勻形成膜厚,薄膜的厚度可由(0.001~0.05mm)。派瑞林用獨(dú)特的真空氣相沉積工藝制備,由單體活性小分子在鋼針表面“生長(zhǎng)”出完全包裹鋼針的聚合物薄膜涂層。這種室溫沉積制備的0.1~100μm薄膜涂層,厚度均勻、致密無(wú)針孔、透明無(wú)應(yīng)力、不含助劑、不損傷工件、有優(yōu)異的電絕緣性和防護(hù)性,是當(dāng)代目前最有效的防潮、防霉、防腐、防鹽霧涂層材料。
1.4熱收縮工藝
有關(guān)特氟龍射頻套管針還有一種加工工藝,即采用特氟龍熱縮管套在針管上,通過(guò)高溫收縮包裹其鋼針表面,在熱縮管與針管銜接處采用特殊處理方式,使其過(guò)度平滑,無(wú)異物感。工藝需要注意的是熱縮管尺寸的選擇,熱縮溫度計(jì)時(shí)間,銜接處的處理方式。
1.5加工工藝分析
對(duì)比射頻套管針絕緣涂層加工工藝分析對(duì)比,見(jiàn)表1。
2.射頻套管針工藝選擇流程
射頻套管針在設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段需要遵循的流程見(jiàn)圖4。射頻套管針作為醫(yī)用套管針,選擇涂層材料基本性能時(shí)必須滿足生物學(xué)評(píng)價(jià),生物學(xué)基本三項(xiàng)評(píng)價(jià)細(xì)胞毒性、致敏、刺激或皮內(nèi)反應(yīng)需要滿足醫(yī)療耗材產(chǎn)品需要。
3.射頻套管針涂覆層質(zhì)量檢驗(yàn)
射頻套管針涂覆層涂覆質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目一般應(yīng)在規(guī)定的溫度、濕度和厚度下進(jìn)行。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的檢測(cè)溫度為(25±1)C,相對(duì)濕度為65%±5%;國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定溫度為(23±2)C,相對(duì)濕度為50%±5%;厚度按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。涂覆層質(zhì)量檢驗(yàn)主要有成膜性能、光學(xué)性能、力學(xué)性能、化學(xué)性能、耐候性能。
3.1成膜性能固化條件
固化條件在不同溫度和時(shí)間的烘烤條件下,所制得的射頻套管針經(jīng)光澤、彎曲、附著力試驗(yàn)后,選取綜合性能最佳的溫度和時(shí)間作為固化條件。烘烤過(guò)度:是按射頻針涂層液規(guī)定的固化條件,將烘烤時(shí)間延長(zhǎng)1倍后,觀察涂層是否會(huì)引起光澤、顏色、彈性和沖擊性能的明顯變化。涂層厚度:涂層厚度的檢測(cè)可以用千分尺、卡尺、測(cè)厚儀進(jìn)行。外觀質(zhì)量:是利用放大鏡或儀器設(shè)備檢測(cè)涂層表面缺陷、色澤、涂層覆蓋性以及粗糙度。
3.2光學(xué)性能顏色及外觀的測(cè)定
采用觀察涂覆層顏色及外觀與標(biāo)準(zhǔn)色板、標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行比較的方法來(lái)評(píng)定。
3.3力學(xué)性能
力學(xué)性能包括以下3項(xiàng):①柔韌性的測(cè)定是采用柔韌性測(cè)定器來(lái)測(cè)定射頻套管針表面漆膜破壞的最小軸棒直徑。②附著力測(cè)試是在模擬射頻套管針在應(yīng)用中的極限條件,進(jìn)行穿刺試驗(yàn),采用4倍放大鏡觀察在穿刺過(guò)程中涂層是否有脫落現(xiàn)象。③耐磨性:采用漆膜耐磨儀,在一定負(fù)荷下經(jīng)規(guī)定的磨磚次數(shù)后,用涂層的失重克數(shù)來(lái)表示。
3.4化學(xué)性能化學(xué)性能
包括以下3項(xiàng):①耐水性。浸水法:國(guó)標(biāo)GB/T1733、美國(guó)ASTMD870、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO1521;高濕度法:美國(guó)ASTMD1735。②耐鹽霧性。國(guó)標(biāo)是采用噴嘴式的鹽霧箱,要求能控制鹽霧沉降量為每小時(shí)0.4~1g/80cm2,鹽水濃度為3.5%NaCl,鹽水pH在6.5~7.2;試驗(yàn)溫度為(40±2)C下進(jìn)行。方法可詳見(jiàn)GB/T1772;美國(guó)ASTMD117。③耐濕熱性。采用調(diào)溫調(diào)濕箱,控制溫度在(47±2)C,相對(duì)濕度96%±2%條件下進(jìn)行,按規(guī)定時(shí)間后取出進(jìn)行評(píng)定,方法可詳見(jiàn)GB/T1740。
3.5耐候性人工加速老化試驗(yàn)
根據(jù)測(cè)試要求,分別選用高壓汞燈或帶濾色鏡的氙燈作為紫外線光源,對(duì)涂膜進(jìn)行人工加速老化試驗(yàn)。有水存在時(shí),紫外線引起涂膜的降解作用將變得更加明顯?蓞⒄誌SO2809,2810或GB/T1765方法進(jìn)行測(cè)試。將做過(guò)“X”劃線的待測(cè)樣板放置于曝曬架上,使樣板面朝南方并與地面成45角,定期檢查涂膜的粉化、光澤、附著力、變色、起泡和銹蝕等項(xiàng)目。參考漆膜耐候性評(píng)級(jí)方法:GB/T1755;起泡:美國(guó)ASTMD714、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4628/2;粉化:美國(guó)ASTMD659;細(xì)裂:美國(guó)ASTMD660;開(kāi)裂:美國(guó)ASTMD610、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO4628/3。
4.小結(jié)
射頻套管針絕緣涂層的加工工藝多樣化,在生產(chǎn)制備中可以根據(jù)選材依據(jù)選擇合適的加工工藝。國(guó)內(nèi)的射頻套管針大多都是進(jìn)口,自主生產(chǎn)有注冊(cè)證件的廠家很少,還需在射頻套管針加工上面再進(jìn)行研究。
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