Ce matériau thermodurcissable en caoutchouc fonctionne bien dans les composants de contrôle des fluides

31 août 2020 Par Nancy Crotti

Le polyisoprène synthétique est devenu un polymère important pour les composants de contrôle des fluides médicaux.

Bob Ferguson, Laboratoires Vernay

(Image reproduite avec l'aimable autorisation des Laboratoires Vernay)

Le polyisoprène naturel (NR) et le polyisoprène synthétique (IR) sont des matériaux thermodurcissables en caoutchouc dotés de propriétés utiles pour les composants de contrôle des fluides médicaux et les ensembles de dispositifs. Ces propriétés matérielles comprennent un allongement extrêmement élevé, une résistance élevée à la traction et à la déchirure. Ils présentent également une excellente résilience, ou la capacité de revenir rapidement ou de retrouver leur forme d'origine après déformation.

De telles propriétés rendent l'IR idéal pour les applications médicales nécessitant la prévention des fuites de fluide autour des instruments chirurgicaux, les vannes de contrôle des fluides se refermant contre un siège ou une interface et des membranes de régulation de pression. Les utilisations spécifiques incluent :

Toutes ces applications combinent des exigences d'étanchéité dynamiques et statiques. La résilience en est un bon exemple, car il s'agit d'une caractéristique matérielle dynamique.

(Image reproduite avec l'aimable autorisation de Vernay Industries)

Un analyseur mécanique dynamique peut quantifier les propriétés dynamiques et permettre des comparaisons de différentes recettes de caoutchouc dans le but d'augmenter les caractéristiques de résilience. Par exemple, l'utilisation du DMA permet aux chimistes de quantifier le module complexe dynamique, le module de stockage et le module de perte.

Des années de recherche ont montré que l'augmentation du module de stockage et la réduction du module de perte se traduisent par une recette plus résistante avec une hystérésis réduite.

Considérez le module de stockage comme le composant de ressort du module complexe. Dans certaines applications, il est préférable que la pièce en caoutchouc présente des caractéristiques comme un ressort idéal - rapide à répondre et renvoyant presque toute l'énergie (sans absorber ni amortir l'énergie). Les caractéristiques de la recette de caoutchouc sont ajustées à l'aide de divers polymères, charges, plastifiants et autres ingrédients, en particulier pour ajuster le rapport entre les modules d'élasticité et de perte. Cela permet aux chimistes d'adapter spécifiquement les propriétés du matériau en caoutchouc résultant à l'application et aux critères de la pièce.

En plus des caractéristiques physiques de la formulation IR, il est essentiel de respecter les réglementations spécifiques de l'industrie pour les applications médicales. Ces aspects réglementaires incluent, mais ne sont pas limités à ; biocompatibilité (USP classe VI et ISO10993), produits pharmaceutiques peu extractibles et dans certains cas sur liste blanche (FDA 21CFR177.2600). Ces réglementations contiennent des limitations strictes sur les caractéristiques de performance et les tests de laboratoire que les matériaux doivent respecter dans des domaines tels que la cytotoxicité, l'hémolyse, la mutation, la sensibilisation, les limitations sur les ratios maximum d'ingrédients, les ingrédients restreints, etc. La traduction de ces exigences dans la science et la chimie nécessite un examen plus approfondi des effets sur la viscosité du matériau, la rhéologie et les propriétés physiques qui en résultent comme le module, la résilience et la compatibilité chimique. C'est un équilibre délicat.

La formulation et les propriétés des matériaux sont importantes, mais ce ne sont pas les seuls facteurs. Les matériaux élastomères et les pièces moulées dépendent d'un équilibre entre 3 aspects techniques critiques : les propriétés des matériaux de formulation, la géométrie de la pièce/de l'outillage et le processus de moulage. Les changements apportés à l'un d'entre eux auront des répercussions sur les deux autres.

Bien que le polyisoprène synthétique présente de nombreuses propriétés et caractéristiques de matériaux bénéfiques, la géométrie de la pièce et le processus de moulage doivent être pris en compte et équilibrés afin de produire un produit réussi répondant à tous les critères d'application.

Bob Ferguson est le vice-président de la recherche et du développement mondial pour les Laboratoires Vernay. Son expertise réside dans le développement de formulations de matériaux en caoutchouc, les nanoparticules comme additifs et les matériaux magnétiques et électro-rhéologiques.

Les opinions exprimées dans ce billet de blog sont celles de l'auteur uniquement et ne reflètent pas nécessairement celles de Medical Design and Outsourcing ou de ses employés.