Olika typer av medicinsk silikon och deras användningsområden

I detta inlägg går vi igenom de olika typer av silikoner som vi erbjuder i vårt sortiment av biokompatibla silikoner. Valet av medicinsk silikon kommer framför allt att att behöva anpassas till vilka egenskaper som eftersöks och med vilken tillverkningsmetod som planeras att användas i produktion.

Inom varje kategori finns en mängd variationer på de slutgiltiga egenskaperna som silikonen får, till exempel hårdhet, styrka, samt olika processparametrar så som härdtid etc. Här får du hjälp med at välja kategori att utgå ifrån.

Lim & tätningsmedel

Silikonlim och tätningsmedel är framtagna för att limma silikoner till varandra eller till andra substrat så som metaller och plaster. De är formulerade för högsta möjliga vidhäftning och finns i 1- eller 2-komponentsversioner, med olika brukstider för att passa varje produktion och med viskositet från flytande till tixotrop. Även PSA (Pressure Sensitive Adhesives) finns tillgängligt.

Primer

Primer använder du för att förbättra vidhäftningen mellan silikonlim och den yta limmet ska fästa mot (substratet). Det finns primers anpassade för alla typer av silikonlim (kondensationshärdande, additionshärdande etc.) samt för olika typer av substrat. Till exempel metall eller plast.

LSR – Liquid Silicone Rubber

LSR står för Liquid Silicone Rubber. Denna typ av silikon är speciellt framtagen för att passa till formsprutning och har en gelé-aktig konsistens. Dessa silikoner är fyllda med silica för förbättrade mekaniska egenskaper . Det är denna typ av silikon är det som vanligtvis används för att tillverka gjutna detaljer av silikon som till exempel o-ringar, packningar, valv, tätningar och andra precisions-gjutna detaljer för medicinsk industri. LSR-silikoner kan vara svåra att arbeta med manuellt då de är så pass trögflytande. Men vi rekommenderar att ändå använda dem i detta inledande steg om den slutliga tillverkningsmetoden kommer att vara formsprutning då de mekaniska egenskaperna är avsevärt bättre än nästa grupp av silikoner – de lågviskösa elastomererna.

Lågviskös elastomer

Lågviskösa elastomerer är en version av LSR men med som är lättflytande, dvs har låg viskositet. Denna typ av silikon går att hälla i till exempel en form. Dessa använder du främst då låg viskositet är ett krav så som vid ingjutning. Den främsta nackdelen jämfört med en LSR är att rivstyrkan är lägre. Kan användas till ingjutning, beläggning / coating eller tillverkning av formade detaljer.

Silikondispersion

Att någonting är en dispersion innebär att materialet (silikonen) är utblandat i någon form av lösningsmedel. Silikondispersioner har ofta mycket låg viskositet vilket passar bra till applikationer där en tunn film eller coating behövs. Denna typ av silikon passar cokså utmärkt för doppning eller sprayning.

HCR – High Consistency Rubber

Silikoner av typen HCR har en konstens lik lera i ohärdad form. Oftast består den av ett platinahärdande system med två komponenter som knådas ihop (till exempel genom kalendrering) och sedan formas och härdas med värme. Den andra typen är peroxidhärdande och finns som förkatalyserad eller okatalyserad. HCR passar för tillverkningsmetoder så som extrudering, formpressning (compression moulding) och sprutpressning (transfer moulding). De används till exempel för att tillverka slangar, profiler, ballonger, o-ringar. Denna typ av silikon har överlägsen styrka jämfört med andra typer av silikoner.

Silikongel

Silikongeler tenderar att vara lågviskösa innan härdning och bli mjuka efter härdning. Geler passar till exempel bra för mjukvävnadsimplantat eller ingjutning av känslig elektronik.

Silikonskum

Med sin låga densitet och flexibilitet har silikonskum flera användningsområden. En kemisk reaktion som sker under härdningen bildar själva skummet. Du blandar alltså inte luft in manuellt. Silikonskum kan användas till skum-ark, tuber eller profiler då stöt- och vibrationsdämpning är nödvändigt.

Masterbatch

De flesta biokompatibla silikonmaterialen är transparenta / transluscenta. Dessa går givetvis att färga med biokompatibla färgmedel till valfri färg. Termen masterbatch innebär att pigmenten som Nusil erbjuder är utblandade i silikonpolymer med vinyl-funktionalitet för att undvika föroreningar och damm från löst pigment, vilket är speciellt viktigt i renrumsmiljö. Silikonen som pigmentet är utblandat i kommer under härdning att binda kovalent till resten av silikonen. Det finns också masterbatcher med bariumsulfat eller titandioxid för radiopacitet.

Masterbatchen passar till LSR, HCR och lågviskösa elastomerer och har minimal påverkan på silikonens slutgiltiga egenskaper.

Bläck

Nusils serie av bläck (MED-6613 samt MED6608-X) är speciellt framtagna för användning på silikonytor. De finns tillgängliga i en mängd olika färger och kan appliceras med tampongtryck (pad printing) och silkscreentryck.

Silikonbaserade medicinska smörjmedel

Medicinsk silikon finns inte bara i härdande form utan också som vätskor. Silikonolja, silikonfett, speciella coatings eller självsmörjande gjutsilikoner är tillgängliga för de medicinska tillämpningar som kräver smörjning. Det kan handla om att minska silikons klibbighet/friktion, smörjning av nålar, skalpeller mm.

Övrig info

Alla biokompatibla silikoner har så kallade Master Files hos FDA (på begäran) och är testade och godkända enligt USP Class VI och/eller ISO 10993.

Kontakta oss gärna om du vill ha hjälp att hitta rätt silikon för just din medicinska applikation!


Lim för låga temperaturer

Inom vissa branscher och tillämpningar är det vanligt att en limfog behöver tåla extrema temperaturer – både höga och låga. I det här inlägget ska vi fokusera på lim för låga temperaturer.

Vad händer med ett lim vid låga temperaturer?

Till skillnad från vid höga temperaturer så bryts lim inte ner (förstörs kemiskt) vid låga temperaturer. Dock så kan du se en förändring i limmets egenskaper.

Det största problemet vid låga temperaturer är att limmets modul ökar. Det vill säga flexibiliteten blir sämre ju lägre temperaturen är. När limmet är mindre flexibelt är det också per automatik mer skört och därmed mer känsligt för till exempel slag och vibrationer. I värsta fall kan limmet spricka.

Andra lim kan bli påverkade genom att vidhäftningen mellan lim och substrat får en försämring och att fogen kanske delaminerar.

Vilka lim passar bäst vid låga temperaturer?

Temperaturer som vid till exempel en vinterdag utomhus är oftast inget problem för ett standard-lim, beroende på vad limfogen ska utsättas för utöver kylan.

På grund av att det framför allt är modulen som ökar, så är de lim som klarar sig bäst vid låga temperaturer de med en låg modul, eller enkelt beskrivet, de med hög flexibilitet. I många fall är det viktigt att limmet bibehåller sin flexibilitet även vid låga temperaturer och att styrkan / vidhäftningen inte blir sämre.

Att använda ett flexibelt lim kan också ha fördelar vid temperaturväxlingar då den termiska expansionen skiljer sig mellan två limmade substrat.

Epoxi och silikon är de två typer av lim som klarar sig bäst vid extremt låga temperaturer. Ofta är de lim som tål höga temperaturer också bra lim för låga temperaturer.

Helt vanliga silikoner brukar behålla sin flexibilitet (modul) ner till ca -60 ˚C och det finns speciellt formulerade produkter som klarar detsamma ner till lägre än -100 ˚C.

Epoxi-baserade lim är förvisso oftast inte speciellt flexibla (i alla fall inte jämfört med en silikon) men kan ofta hantera både låga och höga temperaturer.

Att läsa av tekniska datablad

Stirra dig inte blind på de värden som är angivna i databladen. I datablad för Epo-Teks lim till exempel är ofta den minimala rekommenderade användningstemperaturen angiven som -55 ˚C. Detta beror inte på att det händer något speciellt vid denna temperatur, utan att det endast ner till den temperaturen som man har gjort tester. Många epoxi-lim kan klara av betydligt lägre temperaturer utan att förlora för mycket vidhäftning eller styrka för tillämpningen. Även nere vid kryogena temperaturer mellan -150 ˚C och -273 ˚C (absoluta nollpunkten). Vissa produkter kan till och med bli starkare.

Tänk på att ett lims temperaturtålighet inte bara påverkas av temperaturen i sig, utan även andra variabler så som exponeringstid, temperaturvariation, atmosfär, detaljens konfigurering och mekanisk påfrestning. Dessutom så kan som sagt materialets egenskaper påverka på olika sätt, speciellt närmare de angivna gränserna. Det är därför viktigt att verifiera att de rekommenderade brukstemperaturerna passar för en specifik tillämpning.

Det är viktigt att verifiera att de rekommenderade brukstemperaturerna passar för en specifik tillämpning.
Ett lims temperaturtålighet påverkas inte bara av temperaturen i sig utan även av andra variabler…

Tillämpningar där ett lim som tål kryogena temperaturer är krav

Flygindustrin, rymdindustrin, kyl- och frysutrustning och SEM (Scanning Electron Microscope) kan kräva lim som tål låga eller kryogena temperaturer. Det kan handla om ingjutning av elektriska komponenter, fastlimning av komponenter, skydd av elektronik-komponenter (coatings, potting) mm.

Typer av lim för låga temperaturer

Generella gränser för olika limtyper:

  • Silikonlim: Standard-produkter tål normalt ner till mellan -40 och -60 ˚C.
  • MS-polymerlim: Tål normalt ner till -40 ˚C.
  • Epoxilim: Standardprodukter tål normalt ner till -55 ˚C.
  • Polyuretanlim: Tål normalt ner till -40 ˚C.
  • Akryllim: Tål normalt ner till -40 ˚C
  • Cyanoakrylatlim: Tål normalt ner till -55 ˚C
  • Anaerobt lim: Tål normalt ner till -55 ˚C

Produkter framtagna för extremt låga temperaturer

Exempel på några produkter som är framtagna för extremt låga temperaturer (kryo):

Nusil R3-2160: 2-komponents lim / tätningsmedel, silikonelastomer. Har klarat sig bra i tester ända ner till -140 ˚C.

Lättflytande: Nusil R-2655 och  Nusil R-2560: 2-komponents silikon för potting, inkapsling eller coating som bibehåller sina egenskaper ner till -115 ˚C.

Värmeledande: Nusil R-2949: Termiskt ledande 2-komponentslim som bibehåller sina egenskaper ner till -115 ˚C.

Elektriskt ledande: Nusil R-2634: Elektriskt ledande silikonlim som klarat tester ner till -140 ˚C.

NASA-godkänd: Nusil CV7-1142-1, Nusil CV-2510: Lågutgasande silikon för rymd-applikationer. Kan användas som lim, tätningsmedel, ingjutning. Rekommenderad användningstemperatur ner till -115 ˚C.

Nusil CV-1144-0: Silikonbaserad lågutgasande coating (atomic oxygen) som bibehåller sin flexibilitet och övriga egenskaper ner till ca -115 ˚C.

Epo-Tek 301-2: Epoxilim med låg viskositet och hög skjuvstyrka vid kryogena temperaturer. Lågutgasande.

Epo-Tek 7110: Termiskt ledande epoxilim med hög skjuvstyrka vid kryo-temperaturer.

Epo-Tek H20EElektriskt ledande epoxilim. Lågutgasande.

Din silikon härdar inte? Inhibering av silikon & silikongifter

Din silikon härdar inte som den ska. Nu då?

Ett silikonsystem som använder sig av en platina-katalysator (ofta kallat additionshärdande system) är känsliga för vissa ämnen som förhindrar att reaktionen, dvs härdningen, sker – silikonförgiftning.

Har du någon gång haft svårigheter att få din 2-komponents silikon att härda? Det kan handla om allt ifrån silikonlim eller gjutningsmassor som visar på problem.

Vi börjar från början. Inom kemi är en katalysator ett ämne som får igång eller snabbar på en reaktion och inte förbrukas under reaktionen, utan kan fortsätta att göra det den gör om och om igen tills att silikonen är helt färdig.

I additionshärdande silikoner så används oftast katalysatorer baserade på platina (Pt). Och det är dessa katalysatorer som alltså ser till att silikonen härdar.

Silikon härdar enligt tekniskt datablad: Önskad inhibering

I ordet inhiberings korrekta definition så är det en reversibel process som fördröjer en reaktion från att starta.

I detta fall gör det alltså svårare att få en silikon att härda, men inte omöjligt. Inhibitorer används ofta med avsikt i en 2-komponentsilikons recept för att kunna kontrollera brukstiden (tid från blandning till att materialet härdat så mycket att det är svårt att hantera). Kort sagt är en önskad inhibitor ett ämne som hugger tag i platina-katalysatorn men släpper under rätt förhållanden. Till exempel kan det handla om en viss tid eller en speciell temperatur.

Silikon härdar inte alls eller för långsamt: Oönskad inhibering och gift

Men om din silikon inte härdar så som det står i databladet eller inte alls då? När ett ämne inte härdar alls eller på tok för långsamt så är det egentligen ett gift eller en oönskad inhibitor vi pratar om. En oönskad inhibitor, så som till exempel sulfoxider, kan göra härdningen svårare eller långsammare än väntat. Ett gift däremot, hugger tag i platina-katalysatorn men släpper inte taget och hindrar därmed härdningen från att fortsätta alls – din silikon härdar inte.

Vilka typer av ämnen är säkrast att undvika?

  • Tenn (Sn): Finns i till exempel 1-komponentssilikon. (kondensationshärdande), 2-komponents kondensationshärdande silikon och vissa typer av PVC.
  • Kväveföreningar så som amider, aminer, nitriler, cyanater m.m.
  • Svavelföreningar: Finns i bland annat latex, naturgummi, neopren, PVC, Trä, oljor (du hittar till exempel dessa i lera) och i vissa lösningsmedel. Tänk alltså på att använda en passande sorts skyddshandskar och att inte röra om silikonen med träspatel.
  • Vissa metaller så som silver, tenn, bly och kvicksilver.
  • Vissa epoxi och uretaner.

Hur gör du bäst för att undvika att förgifta din silikon?

  • Undvik att härda silikonen medan det är i kontakt med ämnen som kan förgifta den. Om möjligt, härda silikonen i förväg eller byt material på formen eller vad det nu kan vara som stör härdningen.
  • Rengör alltid ytorna du ska limma/härda silikonen mot innan applicering.
  • Använd en passande primer som är anpassad för att minimera effekterna av inhibering.
  • Försäkra dig om att eventuella lösningsmedel eller rengöringsmedel som används i kontakt med silikonen innehåller låga halter svavel eller tvättas bort ordentligt innan applicering av silikonen.
  • Om du inte kan undvika ett ämne som förgiftar, kan du istället begränsa kontakten mot silikonen. Detta kan till exempel göras med hjälp av en primer (se till exempel Nusil MED-163, Nusil MED6-161 och Nusil CF6-135) eller genom att kapsla in dessa komponenter med exempelvis en coating.

Går inhibering att förutspå?

Är du orolig att något förgiftar din silikon men är inte säker? Utför då ett test enligt nedan för att undersöka varför din silikon inte härdar.

Om du till exempel är orolig för att de plasthandskar som används vid hantering av silikonen innehåller ett gift eller oönskad inhibitor, kan en bit av denna handske läggas i silikonen medan den härdar och se om det påverkar resultatet. Silikon härdar inte runt biten av handske men överallt annars -> du har oönskad inhibering.

Söker du en produkt – klicka här!

Elektriskt ledande lim – ett alternativ till lödning

Elektriskt ledande lim finns i många former och används inom flertalet industrier och applikationer så som elektronik, solceller, medicinska tillämpningar, rymd-, flyg- och fordonsindustri.

Varför du ska använda ett elektriskt ledande lim:

Elektriskt ledande lim är ett bra alternativ i situationer där till exempel komponenterna på ett kretskort inte tål lödning eller då skärmande egenskaper är önskvärda. Vilka tillämpningar som passar beror på ledningsförmågan som kan variera mellan olika ledande lim (”ledande” eller ”halvledande”). Ett lims ledningsförmåga anges för det mesta som volymresistivitet [ohm·cm] och en högre ledningsförmåga motsvarar en låg volymresistivitet.

Tester har visat att ledande så kallade silver-lim kan ersätta lödning utan att få sämre resultat och det är i princip ingen skillnad i ledningsförmåga eller hållbarhet på AgPd-komponenter som fästs på kretskort, varken direkt efter eller efter långa serier av temperatur-cykling. Ibland kan det vara lätt att förskräckas över priset, men tänk då på att det oftast inte går åt alls lika stor mängd lim som det skulle göra med motsvarande lod.

I fall där det är nödvändigt med en väldigt hög värmeledningsförmåga är det ofta också lämpligt att välja ett elektriskt ledande lim. Detta om det inte finns några restriktioner som förhindrar det då elektriskt ledande lim även är termiskt ledande:

Termisk ledningsförmåga

Elektriskt ledande lim kan dispenseras, stämplas eller screentryckas. Tänk  på att de inte alltid fungerar så bra ihop med förtenta material.

Hur kan ett lim vara elektriskt ledande?

Ett lim, som kan vara till exempel en epoxi eller silikon, kan ha olika fyllmedel inblandade i sig och det är själva fyllmedlet och inte limmet i sig som är ledande.

Fyllmedlet för elektiskt ledande lim är oftast silver (kallas då ofta helt enkelt för silverlim) men även andra partiklar förekommer. Till exempel andra metaller som nickel, koppar eller guld och kol/grafit. Dessa ger olika ledningsförmågor enbart beroende på skillnaden hos fyllmedlet i sig.

Olika ledningsförmågor

Mekanismen för ledningsförmågan är densamma oavsett typ av fyllmedel. Fyllmedel-partiklarna måste komma i god kontakt med varandra för att kunna skapa ett elektriskt flöde. Hur gör de då det? Delvis ser ju förstås tillverkaren till att limmet innehåller en lagom mängd fyllmedel men resten är faktiskt upp till användaren.

För att partiklarna ska komma i god kontakt med varandra krävs att limmet härdas på rätt sätt. Det är därför viktigt att limmet vägs upp med rätt blandningsförhållande, blandas ordentligt och härdas enligt specifikationerna som du hittar på limmets tekniska datablad. Det finns både lim som klarar av att härda i rumstemperatur och de som kräver värme.

Härdning vid högre temperaturer resulterar för epoxi-lim generellt i en större krympning vilket är bra i de fall då det är ett lim med fyllmedel. Krympningen drar ihop partiklarna och leder till en bättre ledningsförmåga. Det är dock viktigt att inte härda vid en alldeles för hög temperatur.

Förutom de faktorer som har med härdningen av materialet att göra, så påverkar självklart typen av fyllmedel ledningsförmågan hos ett elektriskt ledande lim. Silver har en större ledningsförmåga än kol till exempel. I vissa fall duger det med statiskt dissipativa (”halvledande”) material som är EMI- och RFI-skärmande (Electromagnetic Interference och Radio Frequency Interference respektive). Det kan därför vara viktigt att tänka på vilken typ av fyllmedel som är i limmet.

Miljö

Hur limmet bör hanteras på ett säkert sätt beror på vilken typ av bas limmet har, se därför till att alltid titta igenom produktens säkerhetsdatablad.

Exempel på produkter

Epo-Tek H20E (elektriskt ledande epoxi-lim, värmehärdande)

Epo-Tek EJ2189-LV (elektriskt ledande epoxilim, rumstemperaturhärdande)

Nusil R-1505 (elektriskt ledande 1K silikon-lim)

Nusil R-2631 (elektriskt ledande 2K silikonlim)

Hör gärna av dig till oss för att få råd anpassade till just din tillämpning!

Silikonisering / smörjning av nålar – Minska friktionen mellan nål och hud

Injektionsnålar kan ofta ha en hög friktion som resultat av dess tillverkningsprocess.

För att minska friktionen mellan nål och hud kan en silikon användas för att belägga nålspetsen och på så vis smörja den. Detta kallas för silikonisering.

Med ett mycket tunt lager silikon på nålspetsen minskar friktionen avsevärt, vilket gör att patienten slipper obehag.

Injektionsnålar är utformade för att kunna penetrera hud med så lite kraft som möjligt, men metallens yta ger friktion som försvårar, både vid själva sticket (penetration force) och då nålen ska dras genom huden (drag force).

Denna friktion leder till att mer kraft behöver användas och nålsticket ger större skador i huden där den förs in och även obehag för patienten.

Vilka typer av silikoner används till silikonisering?

Det finns flera olika typer av silikonprodukter som kan användas för silikonisering:

  • En silikonolja, dvs en icke-härdande silikon (PDMS). Kan ha varierande viskositet (längd på silikonpolymererna) och därför ge olika effekter.
  • En silikonolja kan också vara dispergerad i lösningsmedel för att på så sätt få en vanligtvis högviskös silikon att bli hanterbar.
  • Ibland används även härdande silikoner. Dessa har vanligtvis aminogrupper inbyggd i sin struktur som tvärbinder silikonpolymererna till varandra. På så sätt fås ett mer hållbart resultat eftersom silikonen inte lika gärna skavs loss. Det går också att använda en härdande silikonelastomer med lågfriktionsegenskaper.

Förutom att ge så bra friktionsminskning som möjligt kan det också vara viktigt att ”smörjningen” behåller sin vidhäftning mot nålen.

En suturnål till exempel, behöver bibehålla komforten under flera stick genom huden medan andra nålar är gjorda för engångsanvändning.

Även en vanlig blodprovsnål kan behöva flera försök för att pricka rätt.

I en studie gjord av Nusil (Needle Coatings to Relieve Penetration and Drag Forces of Needles, 2012), testades friktionen vid flera nålstick i följd.

Resultaten från studien visade att alla typer av silikonisering ger en förbättring jämfört med en obehandlad nålspets.

Den produkt som klarade av flest stick utan försämring av silikonets effekt var en icke-härdande silikondispersion med mycket hög molekylvikt.

Denna produkt jämfördes med härdande silikoner av olika slag.

Anledningen tros vara att de långa polymerkedjorna trasslar in sig i varandra runt nålspetsen och hålls kvar med hjälp av intermolekylära krafter.

Då silikonen kommer att komma i kontakt med patienten och faktiskt implanteras under en kort stund, är ett annat viktigt krav att silikonen är medicinskt godkänd för detta ändamål.

ISO-10993 för korttidsimplantering är ett lämpligt krav att utgå ifrån.

Produkter att överväga:

Bäst i test: Nusil MED-4162 (dispergerad silikonolja med hög molekylvikt)

Härdande: MED10-6670, Nusil MED-4159, Nusil MED10-4161

Icke-härdande silikonolja: Nusil MED-361

Nusil Lubrication flyer.

Applicering av silikonen

Doppning

Vid silikonisering av nålar används ofta en silikonolja som späds till rätt viskositet för en doppningsprocess.

Då lösningsmedel lätt evaporerar är det viktigt att kontinuerligt mäta viskositeten som doppningsbadet har och vid behov späda så det håller sig inom önskat viskositetsfönster, då detta direkt påverkar silikonbeläggningens tjocklek.

aplicering av silikon
Jetting

Den senaste, och lite mer sofistikerade, metoden för silikonisering av nålar innebär att man istället använder en liten jettingventil baserad på piezo-teknologi för att applicera önskad mängd silikonlösning på nålen.

Nålen förs in i en speciell beläggningskammare, där silikonen doseras ut samtidigt som en luftpuls får silikonen att dimma sig och på det sättet belägga nålen i mycket tunna skikt runt nålen.

Mängden silikonolja kan styras helt beroende på vad som krävs. Eventuellt överskott sugs bort från kammaren i kontrollerad form.

Många fördelar

Silikonen ligger med detta system helt kapslad innan den skickas in till beläggningskammaren. Därmed finns ingen risk för avdunstning av lösningsmedlet vilket innebär att behovet av viskositetskontroll minskar.

En annan intressant fördel är att jettingsystemet även klarar att belägga mycket tunna skikt med mera högvisköst material, vilket ofta medför att man inte behöver späda silikonoljan så mycket och därmed förbrukas betydligt mindre mängd lösningsmedel i sin process.

Exempelvis har Nordson EFD utvecklat ett bra system inom detta område. Kolla in den här videon här nedan.

Kontakta gärna oss om ni har några frågor så hjälper vi er.