Plastiques haute performance pour les applications des sciences de la vie, de la médecine et de l’équipement analytique

Les matériaux thermoplastiques haute performance apportent un certain nombre d’avantages aux composants et aux dispositifs utilisés dans le domaine diversifié des sciences de la vie, des équipements médicaux et des laboratoires d’analyses. Différentes catégories de thermoplastiques servent ces applications très variées. Une catégorie de matériaux comprend les plastiques qui offrent des qualités fonctionnelles spécifiques pour les composants contenus dans les équipements ou les dispositifs et qui n’ont pas de contact direct avec le corps humain. Drake Plastics propose un portefeuille impressionnant de thermoplastiques à ultra-hautes performances pour ces utilisations. Il s’agit de plusieurs qualités de Victrex® PEEK (polyétheréthercétone), de KetaSpire® PEEK de Solvay, de Torlon® PAI (polyamide-imide), d’AvaSpire® PAEK (polyaryléthercétone) et de Ryton® PPS (polyphénylène sulfure), ainsi que d’UltemTM PEI (polyéther-imide) de Sabic. Ces matériaux offrent diverses combinaisons de résistance élevée aux températures extrêmes, de résistance à l’usure à long terme sous charge dynamique – dans de nombreux cas sans lubrification externe, de capacité à résister aux produits chimiques agressifs et d’excellentes propriétés électriques. Victrex PEEK et KetaSpire PEEK, AvaSpire PAEK et Ultem PEI présentent également une résistance remarquable à une exposition prolongée à la vapeur et à l’eau chaude.

Un autre groupe de thermoplastiques utilisés dans les applications médicales et les sciences de la vie relève du terme “matériaux biocompatibles”. Ils répondent à des exigences strictes pour les dispositifs et composants implantables et non implantables qui sont en contact direct avec le corps humain. Ces matériaux doivent respecter des mesures de conformité et des certifications rigoureuses pour les usages auxquels ils sont destinés. En conséquence, Drake restreint ses activités des matériaux biocompatibles et des implants humains, y compris le Zeniva PEEK de Solvay et d’autres, aux acteurs spécifiques et dédiés qui possède l’expérience, le savoir faire, les systèmes de qualité et les procédures de l’industrie adaptés à ces thermoplastiques spécialisés.

Les thermoplastiques standard à haute performance dans les applications sans contact

Les avantages fonctionnels des matériaux polymères haute performance standard de Drake Plastics comprennent la résistance à une large gamme de produits chimiques, une résistance et une ténacité élevées, même à des températures extrêmes, ainsi que des propriétés d’isolation électrique et thermique. Ces thermoplastiques présentent également une résistance à l’usure exceptionnelle pour les composants porteurs de charge et les pièces mobiles telles que les engrenages, les rouleaux, les roulements et les bagues. Ils sont utilisés en interne dans de nombreuses applications d’équipements médicaux et analytiques où ils ne sont pas exposés au contact corporel. Par exemple, Drake Plastics usine son Torlon 4203 PAI (polyamide-imide) Seamless Tube® en rouleaux très résistants à l’usure qui assurent une longue durée de vie aux pompes péristaltiques. Le Torlon 4275 PAI offre également une résistance à l’usure à long terme, une grande solidité et la capacité de maintenir des dimensions précises en cas de fluctuations de température dans les bagues internes utilisées dans les prothèses.

Le PEEK, reconnu pour sa combinaison de solidité, de résistance à l’usure et d’inertie dans un grand nombre de produits chimiques, sert également de nombreuses applications fonctionnelles dans les équipements médicaux, analytiques et des sciences de la vie. Drake Plastics fournit différents grades de Victrex® PEEK et de KetaSpire® PEEK de Solvay sous forme de formes usinables extrudées et de composants usinés et moulés par injection pour ces utilisations. Les roulements usinés de précision fabriqués à partir de barre rond PEEK 450FC30 de Drake combinent une rigidité élevée et une résistance à l’usure sans lubrification pour une fiabilité à long terme dans les moteurs électriques à grande vitesse qui alimentent les instruments de microchirurgie. L’application sert également à mettre en évidence les propriétés électriques typiques de nombreux thermoplastiques haute performance Drake, un avantage à l’origine de leur utilisation dans des applications où l’isolation électrique et thermique est importante.

Drake extrude le PEEK KetaSpire KT820 NT haute température de Solvay en barre ronde, puis usine des entretoises à tolérance de précision qui isolent et scellent les composants électriques des moteurs électriques contenus dans les appareils chirurgicaux.

Le PEEK KetaSpire haute température étend la résistance à l’usure, l’inertie chimique et la haute résistance inhérentes à cette famille de polymères haute performance aux applications nécessitant une amélioration des propriétés thermiques au-delà de ce que les grades PEEK standard tels que le KetaSpire KT-820 et le Victrex 450G peuvent gérer. Le PEEK haute température est disponible auprès de Drake Plastics sous forme de 1/2 produits standard et de composants usinés avec précision et moulés par injection. Il présente également une résistance supérieure à celle des formulations standard de PEEK.

En raison de leur exceptionnelle résistance chimique et de leur stabilité dimensionnelle en cas de variations de température, les produits Torlon PAI, PEEK, High Temp PEEK, Ultem PEI, Ryton R-4 PPS et AvaSpire PAEK sont également spécifiés pour les composants internes des équipements analytiques utilisés dans le domaine des sciences de la vie. Drake Plastics propose sa gamme de matériaux sous forme de f1/2 produit et de pièces de précision usinées par CNC et moulées par injection afin de satisfaire les diverses exigences de performance de ces applications de manière efficace et efficiente.

Drake Plastics est un spécialiste reconnu des polymères à ultra-hautes performances. Nos décennies d’expérience de collaboration ont aidé les ingénieurs à développer des solutions de sélection de matériaux et de production de pièces pour de nombreux défis d’application aéronautique tels que ceux-ci.

Applications typiques : Thermoplastiques haute performance pour les composants sans contact corporel

  • Les rouleaux des pompes péristaltiques reposent sur le Torlon 4203 PAI haute résistance pour une résistance à l’usure et une longue durée de vie.
  • Les roulements utilisés dans les moteurs des instruments de microchirurgie sont usinés à partir de barres rondes de Drake, renforcée de 30 % de fibres de carbone, pour un fonctionnement sans lubrification dans ces outils à grande vitesse.
  • Les rotors et stators des équipements HPLC (chromatographie liquide à haute pression) sont moulés par injection en PEEK à fibres de carbone pour leur inertie chimique et leur résistance.
  • Les entretoises électriques des moteurs d’outils chirurgicaux sont usinées à partir de la barre Victrex KT820 NT PEEK de Drake. Ils assurent l’isolation et l’étanchéité des composants internes.
  • Les bagues pour prothèses fabriquées à partir du Torlon 4301 PAI Seamless Tube® de Drake offrent des tolérances de précision et une résistance à l’usure pour les composants internes soumis à une charge dynamique. Le tube sans soudure réduit également le temps d’usinage et la perte de matériau par rapport à une barre rond pleine.
  • Les cages de roulements utilisées dans les moteurs de foreuses dentaires à haute vitesse font appel au Torlon 4301 PAI et au Torlon 4275 PAI pour leur longévité.
  • Les récipients de barrière sous vide pour le remplissage de bouteilles pharmaceutiques bénéficient de l’inertie chimique du PEEK, de sa résistance à la vapeur et à l’eau chaude et de sa conformité réglementaire pour la manipulation de produits ingérables.
  • Les composants d’équipements analytiques, notamment les raccords, les vannes, les collecteurs, les joints et les embouts, sont fabriqués en PEEK, Ryton PPS et AvaSpire PAEK pour leur grande résistance et leur inertie chimique.
  • Les bagues d’outils chirurgicaux robotisés à grande vitesse, usinées avec précision en PEEK 450FC30 renforcé de 30 % de fibres de carbone, offrent la solidité et la résistance à l’usure essentielles pour des performances fiables à long terme.

Matériaux biocompatibles pour les applications médicales et les sciences de la vie

Les thermoplastiques biocompatibles à haute performance destinés à être utilisés dans des applications qui entrent en contact avec le corps humain appartiennent à des catégories généralement désignées comme des matériaux non implantables et implantables.

Certaines des familles de polymères que Drake Plastics extrude, usine et injecte couramment comprennent des résines désignées par les fabricants comme des grades médicaux et biocompatibles pour servir ces applications. Les plus notables sont les grades spécifiques du PEEK KetaSpire de Victrex et Solvay, du PEI Ultem de Sabic et du PAEK AvaSpire de Solvay. Toutefois, pour être utilisées dans des applications en contact avec le corps, ces grades médicaux doivent respecter les normes de conformité et les critères de qualité de l’industrie, qui sont à juste titre très stricts. Pour garantir le niveau de conformité requis, Drake Plastics confie ces applications à des acteurs specifiques entièrement dédiées aux matériaux et applications biocompatibles.

PEEK (polyétheréthercétone)

Le PEEK (polyéthercétone) est la famille de matériaux biocompatibles la plus importante parmi les thermoplastiques de haute performance. Il se distingue des autres matériaux biocompatibles par son utilisation pour des applications médicales implantables, en plus des dispositifs médicaux généraux et des composants d’équipement.

En raison de son poids moléculaire élevé et de sa résistance à l’état fondu, le PEEK se prête à l’extrusion de 1/2 produit standard, même dans les grandes sections transversales. Les qualités de PEEK biocompatible destinées aux applications médicales générales et à l’implantation humaine sont généralement extrudées sous forme de barres, de plaques et de tubes, puis usinées avec précision en composants destinés à être utilisés dans de nombreux types de dispositifs et d’équipements.

Les propriétés physiques du PEEK en font un excellent choix pour de nombreuses applications qui nécessitent également une biocompatibilité. Ses caractéristiques inhérentes comprennent la résistance à l’usure, la ténacité, la rigidité et l’inertie à une vaste gamme de produits chimiques ainsi qu’à l’eau chaude et à la vapeur. Avec une Tg (température de transition vitreuse) de 143°C et une température de déflexion thermique de 152°C ., il conserve sa résistance aux extrêmes thermiques. Le PEEK conserve également des dimensions précises sur de larges variations de température.

Les applications du PEEK dans les sciences de la vie vont des dispositifs médicaux et des instruments réutilisables qui subissent des cycles d’autoclave répétés aux nombreux composants implantables utilisés dans des domaines tels que la médecine spinale, coronaire et orthopédique.

UltemTM PEI (polyétherimide)

Grâce à son excellente résistance à l’eau chaude et à la vapeur, le PEI d’Ultem peut supporter des cycles répétés d’autoclave à vapeur et maintenir sa résistance dans des environnements à haute température jusqu’à .170°C. Il présente également une excellente résistance chimique. Ces attributs conduisent à son utilisation pour les dispositifs médicaux réutilisables et les instruments chirurgicaux qui nécessitent une stérilisation répétée à la vapeur. Ses solides propriétés électriques en font également un bon choix pour l’isolation des composants des équipements de laboratoire.

AvaSpire® PAEK (polyaryléthercétone)

Le PAEK AvaSpire® de Solvay est souvent considéré comme une alternative au PEEK dans les composants non implantables où les niveaux de résistance chimique et thermique de ce dernier ne sont pas essentiels. Comme le PEEK et le PEI Ultem, le PAEK d’AvaSpire présente une robustesse et une résistance aux produits chimiques, à la vapeur et à l’eau chaude qui en font un candidat idéal pour les instruments chirurgicaux à usage multiple soumis à des cycles de stérilisation répétés. Les applications typiques comprennent les poignées, les boutons, les poignées, les écarteurs et les plateaux d’instruments.

Additifs de performance

L’un des principaux avantages des thermoplastiques à ultra-hautes performances par rapport aux autres formes de matériaux est leur capacité à incorporer uniformément des additifs améliorant les performances lors de leur transformation par les fabricants de résine. Les exemples incluent des formulations avec une résistance à l’usure améliorée pour les pièces mobiles internes. Le renforcement en fibre de carbone offre également des niveaux de résistance plus élevés, un avantage pour les poignées d’outils chirurgicaux, les sondes et les extracteurs. Le renforcement des fibres dans les qualités médicales n’a pas non plus d’effet négatif sur la résistance inhérente des matériaux aux produits chimiques et aux stérilisations répétées à la vapeur.

Avec leur liste croissante d’applications réussies, le Torlon PAI, le PEEK, le Ryton R-4 PPS, le PEEK HT haute température et le Ultem PEI prouvent leur valeur en tant que matériaux légers et fiables de haute performance pour les composants d’engins spatiaux. La gamme complète de matériaux polymères légers de Drake Plastics offre aux ingénieurs la possibilité de choisir la combinaison optimale de résistance, de stabilité, de propriétés de roulement et d’usure, ainsi que de résistance chimique et thermique, la mieux adaptée aux exigences de leurs applications. En particulier, la ténacité des polymères PAI et PEEK de Torlon à des températures cryogéniques, associée à leurs faibles qualités de dégazage et à leur résistance à la dégradation des propriétés en cas d’exposition à des niveaux élevés de radiation, en a déjà fait les matériaux préférés pour une grande variété de composants aérospatiaux.

Applications typiques : Thermoplastiques biocompatibles de haute performance

  • Applications médicales générales
    • Les instruments chirurgicaux à usage répété fabriqués à partir d’ Ultem PEI, Victrex et Solvay KetaSpire PEEK et AvaSpire PAEK présentent une longue durée de vie après de multiples cycles de stérilisation à la vapeur.
    • Les sondes et les extracteurs reposent sur des qualités de PEEK et de PAEK renforcées par des fibres de carbone, ce qui leur confère une rigidité, une stabilité et une longévité élevées, même après de multiples cycles de stérilisation.
  • PEEK implantable tel que le Zeniva ZA-500 et l’Invibio de Victrex :
    • Implants rachidiens
    • Dispositifs de chirurgie cardiovasculaire
    • Composants de remplacement des articulations
    • Ancres de suture implantables
    • Composants de fixation pour traumatismes en PEEK renforcé de fibres de carbone

Usinage de précision de matériaux biocompatibles pour les clients de l’industrie médicale et des sciences de la vie

En raison de la rigidité reconnue de nos procédures de gestion de la qualité, y compris la traçabilité et la documentation de conformité, Drake Plastics est fréquemment sollicité comme source de composants utilisés dans de nombreuses applications médicales nécessitant une biocompatibilité. Dans ces cas, les clients fournissent leurs 1/2 produits biocompatibles pour l’usinage ou leurs composés de résine pour le moulage par injection en pièces finies. Un exemple notable est l’usinage de précision par Drake Plastics d’ancrages de sutures implantables pour un client qui fournit ses propres demi-produits en PEEK Invibio® biocompatible de Victrex LLC