유리 및 금속 소재와 비교했을 때 플라스틱의 주요 특징은 다음과 같습니다.
1, 비용이 저렴하고, 소독 없이 재사용이 가능하여 일회용 의료기기 생산 원료로 사용하기에 적합합니다.
2, 가공이 간단하고, 가소성을 이용하여 다양한 유용한 구조로 가공할 수 있으며, 금속이나 유리는 복잡한 구조의 제품으로 제조하기 어렵습니다.
3, 튼튼하고 탄력이 있으며, 유리처럼 깨지기 쉽지 않습니다.
4. 화학적 불활성과 생물학적 안전성이 우수합니다.
이러한 성능상의 장점 덕분에 플라스틱은 의료기기에 널리 사용되고 있으며, 주로 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리카보네이트(PC), ABS, 폴리우레탄, 폴리아미드, 열가소성 엘라스토머, 폴리설폰, 폴리에테르에테르케톤 등이 있습니다. 블렌딩을 통해 플라스틱의 성능을 향상시킬 수 있으며, 폴리카보네이트/ABS, 폴리프로필렌/엘라스토머 블렌딩 개질 등 다양한 수지의 최상의 성능을 발휘할 수 있습니다.
액상 의약품이나 인체와의 접촉으로 인해 의료용 플라스틱의 기본 요건은 화학적 안정성과 생물학적 안전성입니다. 간단히 말해, 플라스틱 소재의 성분은 액상 의약품이나 인체에 침전되지 않고, 조직과 장기에 독성이나 손상을 일으키지 않으며, 인체에 무독성이고 무해해야 합니다. 의료용 플라스틱의 생물학적 안전성을 보장하기 위해 시중에 판매되는 의료용 플라스틱은 의료 기관의 인증 및 시험을 거치며, 사용자에게 어떤 등급이 의료용인지 명확하게 안내합니다.
미국의 의료용 플라스틱은 일반적으로 FDA 인증과 USPVI 생물학적 검사 기준을 통과하며, 중국의 의료용 플라스틱은 일반적으로 산둥 의료기기 시험센터의 검사를 받습니다. 현재 중국에는 엄격한 생물 안전 인증을 받지 않은 의료용 플라스틱 소재가 상당수 존재하지만, 관련 규정이 점차 개선됨에 따라 이러한 상황은 더욱 개선될 것입니다.
의료기기 제품의 구조 및 강도 요건에 따라 적합한 플라스틱 종류와 등급을 선택하고, 소재의 가공 기술을 결정합니다. 이러한 특성에는 가공 성능, 기계적 강도, 사용 비용, 조립 방식, 멸균 등이 포함됩니다. 또한, 일반적으로 사용되는 여러 의료용 플라스틱의 가공 특성과 물리화학적 특성을 소개합니다.
일반적으로 사용되는 7가지 의료용 플라스틱
1. 폴리염화비닐(PVC)
PVC는 세계에서 가장 생산적인 플라스틱 중 하나입니다. PVC 수지는 흰색 또는 연노란색 분말 형태이며, 순수 PVC는 어택틱(혼합) 구조로 단단하고 부서지기 쉬워 거의 사용되지 않습니다. 용도에 따라 다양한 첨가제를 첨가하여 PVC 플라스틱 부품의 물리적 및 기계적 특성을 다르게 만들 수 있습니다. PVC 수지에 적정량의 가소제를 첨가하면 단단하고, 부드럽고, 투명한 다양한 제품을 만들 수 있습니다.
경질 PVC는 가소제를 포함하지 않거나 소량 함유하고 있으며, 인장강도, 굽힘강도, 압축강도, 내충격성이 우수하여 구조재로 단독으로 사용할 수 있습니다. 연질 PVC는 가소제를 더 많이 함유하고 있어 부드러움, 파단신율, 내한성이 향상되지만, 취성, 경도, 인장강도는 감소합니다. 순수 PVC의 밀도는 1.4g/cm³이며, 가소제와 충전제를 첨가한 PVC 플라스틱 부품의 밀도는 일반적으로 1.15~2.00g/cm³입니다.
시장 추정에 따르면 의료용 플라스틱 제품의 약 25%가 PVC입니다. 이는 주로 수지의 저렴한 가격, 광범위한 응용 분야, 그리고 가공의 용이성 때문입니다. 의료용 PVC 제품으로는 혈액 투석 파이프, 호흡 마스크, 산소 튜브 등이 있습니다.
2. 폴리에틸렌(PE, Polyethylene)
폴리에틸렌 플라스틱은 플라스틱 산업에서 가장 다양한 종류로, 유백색, 무미, 무취이며 무독성의 광택 있는 왁스 입자를 가지고 있습니다. 저렴한 가격과 우수한 성능을 특징으로 하며, 산업, 농업, 포장 및 일상 산업 분야에 널리 사용되어 플라스틱 산업에서 중추적인 위치를 차지하고 있습니다.
PE는 주로 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 초고분자량 폴리에틸렌(UHDPE) 등을 포함합니다. HDPE는 고분자 사슬의 분지쇄가 적고, 상대 분자량, 결정화도 및 밀도가 높으며, 경도와 강도가 우수하고 불투명도가 낮으며, 녹는점이 높아 사출 성형 부품에 자주 사용됩니다. LDPE는 분지쇄가 많아 상대 분자량이 작고, 결정화도와 밀도가 낮으며, 부드러움, 내충격성, 투명성이 우수하여 발포 필름에 자주 사용되며, 현재 PVC 대체재로 널리 사용되고 있습니다. HDPE와 LDPE 소재는 성능 요건에 따라 혼합하여 사용할 수 있습니다. UHDPE는 높은 충격 강도, 낮은 마찰력, 응력 균열 저항성, 우수한 에너지 흡수 특성을 가지고 있어 인공 고관절, 무릎, 어깨 관절 연결재에 이상적인 소재입니다.
3. 폴리프로필렌(PP, 폴리프로필렌)
폴리프로필렌은 무색, 무취이며 무독성입니다. 폴리에틸렌과 유사하지만 폴리에틸렌보다 투명하고 가볍습니다. PP는 비중이 작고(0.9g/cm³), 무독성이며, 가공이 용이하고, 내충격성, 내굴곡성 등의 장점을 가진 우수한 열가소성 수지입니다. 직물 가방, 필름, 턴오버 박스, 전선 차폐재, 장난감, 자동차 범퍼, 섬유, 세탁기 등 일상생활에서 광범위하게 사용됩니다.
의료용 PP는 투명성이 높고, 차단성 및 내방사선성이 우수하여 의료 장비 및 포장 산업에서 광범위하게 활용됩니다. 현재 PVC 소재의 대체재로 PP를 주성분으로 하는 비PVC 소재가 널리 사용되고 있습니다.
4. 폴리스티렌(PS)과 K수지
PS는 폴리염화비닐과 폴리에틸렌 다음으로 세 번째로 큰 플라스틱 종류로, 일반적으로 단일 성분 플라스틱 가공 및 응용 분야에 사용됩니다. 주요 특징은 가볍고 투명하며 염색이 용이하고 성형 가공성이 우수하여 일상 플라스틱, 전자 부품, 광학 기기, 문화 및 교육 용품 등에 널리 사용됩니다. PS는 단단하고 부서지기 쉬우며 열팽창 계수가 높아 엔지니어링 플라스틱으로의 적용에 제약이 있습니다. 최근 수십 년 동안 폴리스티렌의 단점을 어느 정도 극복하기 위해 변성 폴리스티렌 및 스티렌 기반 공중합체가 개발되었으며, K 수지가 그 중 하나입니다.
K수지는 스티렌과 부타디엔의 공중합으로 만들어진 비정질 중합체로, 투명하고, 무미하고, 무독성이며, 밀도는 1.01g/cm3(PS, AS보다 낮음)이고, PS보다 내충격성이 높고, 투명도(80~90%)가 좋으며, 열변형 온도는 77℃입니다. K재료에 함유된 부타디엔의 양에 따라 경도도 다르며, K재료의 유동성이 좋기 때문에 가공온도 범위가 넓어 가공성능이 좋습니다.
일상생활에서 주로 사용되는 제품으로는 컵, 뚜껑, 병, 화장품 포장재, 옷걸이, 장난감, PVC 대체 소재 제품, 식품 포장재, 의료 포장재 등이 있습니다.
5. ABS, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합체
ABS는 일정한 강성, 경도, 내충격성, 내화학성, 내방사선성, 에틸렌옥사이드 살균성 등을 가지고 있습니다.
의료 분야에서 ABS는 주로 수술 도구, 드럼 클립, 플라스틱 바늘, 도구 상자, 진단 장치 및 보청기 하우징으로 사용되며, 특히 일부 대형 의료 장비 하우징에 사용됩니다.
6. 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate)
PCS의 대표적인 특성은 견고성, 강도, 강성, 내열성 증기 살균으로, 혈액투석 필터, 수술 도구 손잡이, 산소 탱크(외과적 심장 수술에 사용할 경우 혈액에서 이산화탄소를 제거하고 산소량을 늘릴 수 있음)로 선호됩니다.
PC는 의학 분야에서 무침 주사 시스템, 관류 기구, 혈액 원심분리기, 피스톤 등에 다양하게 활용됩니다. 높은 투명도를 자랑하는 PC는 일반 근시용 안경에도 사용됩니다.
7. PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)
폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지는 흰색 분말 형태로, 왁스처럼 부드럽고 비점착성이 뛰어나 가장 중요한 플라스틱입니다. PTFE는 일반 열가소성 플라스틱과는 비교할 수 없을 만큼 뛰어난 특성을 가지고 있어 "플라스틱의 왕"으로 불립니다. 마찰 계수가 플라스틱 중 가장 낮고 생체 적합성이 우수하며, 인공 혈관 및 기타 직접 이식 장치로 제작될 수 있습니다.
게시 시간: 2023년 10월 25일