Тепловое запаивание стерильных барьерных систем

Итоговая прочность соединения материалов после теплового запаивания зависит от нескольких факторов, таких как время выдержки, температура, давление, характеристики клеящего материала и даже способ измерения параметра. Соединение должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать перевозку продукта и всевозможные манипуляции с ним, но в то же время обеспечивать простоту вскрытия стерильной упаковки пользователем. Оптимизация процесса запаивания и стабильное производство упаковок с оптимальной прочностью соединения — критически важные цели, поскольку от их достижения может напрямую зависеть качество продукта и безопасность пациента.

Время выдержки запаивания

Время выдержки — это время, на протяжении которого нагревающие элементы (зажимы, пластины, стержни и т. д.) напрямую контактируют с материалом. Может использоваться одностороннее или двустороннее нагревание. Два участка материала приводятся в контакт и соединяются путем запаивания. Важно понимать, каким образом измерительное оборудование отсчитывает непосредственное время выдержки, определяемое по контакту участков. Следует учесть этот момент, поскольку от используемого оборудования зависит, будет ли в общее время цикла включено время движения элементов установки перед принятием окончательного положения. Любые изменения времени, за которое материал принимает окончательную температуру, даже на доли секунды, могут оказать существенный эффект на прочность соединения.

Температура запаивания

В процессе запаивания, как сказано выше, происходит соединение двух материалов и формируется связь. Для образования связи на один из материалов обычно наносится слой клеящего вещества. Нагревающие элементы оборудования доводятся до температуры, достаточной для расплавления материала или активизации клеящего вещества.

Главные факторы, влияющие на запаивание — время, температура и давление — связаны между собой. Изменение одной из характеристик обычно требует регулировки других. Чтобы достигнуть необходимой прочности соединения и надежно запаять упаковку, требуется найти баланс времени, температуры и давления. В зависимости от температуры активизации клеящего вещества повышение температуры и снижение времени выдержки либо понижение температуры и повышение выдержки могут привести к установлению более прочного соединения без придания Тайвек® прозрачности. Температура должна быть достаточно высока, чтобы активизировать клеящий слой, но не перегреть поверхность материала, что привело бы к приданию ему чрезмерной прозрачности.

Для оптимизации процесса запаивания рекомендуется тщательно спланировать параметры с помощью специального метода, например «Планирование эксперимента». Это не только выльется в стабильное производство упаковок с необходимой прочностью соединения, но и поможет оптимизировать энергозатраты, объемы выпуска и общую продуктивность.

Давление запаивания

Третьим ключевым фактором при запаивании служит давление, с которым оборудование соединяет и удерживает два материала. Важно знать точное давление, воздействию которого подвергаются участки, поскольку его значение часто не эквивалентно аппаратно заданной величине. Существует множество способов измерить давление запаивания, от использования сенсорной бумаги до применения более сложных электронных датчиков. Для большинства материалов давление — наименее важный из трех факторов, определяющих эффективность запаивания.

Другие факторы

Изменение главных трех факторов (время выдержки, температура и давление) способно значительно повлиять на прочность соединения материала в результате запаивания. Однако на процесс могут воздействовать и другие характеристики, имеющие отношение ко времени, температуре и давлению. К главным из них относятся следующие.

  • Вариации температуры плиты пресса: «горячие» и «холодные» участки.

  • Неравномерная передача тепла из-за неровности контакта или давления в результате деформаций или смещений плиты.

  • Материал и его толщина.

Для соединения материала с равномерной прочностью и производства чистой, легко вскрываемой упаковки, способной выдержать суровые условия транспортировки, важно тщательно продумать процесс спаивания и в зависимости от используемых материалов выбрать оптимальные значения времени выдержки, температуры и давления.