Bei Medizinprodukten mit direktem Hautkontakt sind Tragekomfort und Verträglichkeit wichtige Kriterien. Durch das Verbinden von Kunststoffkomponenten mit Ultraschall kann auf Klebstoffe und Lösemittel verzichtet werden.
Die Nutzung tragbare Medizingeräte, sogenannte Wearables, nimmt rasant zu. Mit ihrer hohen Benutzerfreundlichkeit können sie die Lebensqualität von Patienten mit Diabetes oder anderen Krankheiten dauerhaft erhöhen. Doch immer wieder kommt es bei der Nutzung von CGM-Sensoren, Insulinpumpen oder anderen Wearables zu Hautirritationen.
Für Wearables ist die Hautverträglichkeit von großer Bedeutung. Durch Ultraschallschweißen kann der Einsatz von Chemikalien vermieden werden. (Foto: Herrmann Ultraschall)
Die häufigste Ursache: Chemikalien wie Isobornylacrylat (IBOA), die in den Klebstoffen vorkommen. Studien zeigen, dass bis zu 81 % der Patienten, die damit in Kontakt kommen, allergische Reaktionen bis hin zu schweren Entzündungen der oberen Hautschicht (Kontaktdermatitis) entwickeln.
Damit Produkte wirklich hautfreundlich sein können, sollten Kunststoffe von Wearables gänzlich ohne Klebstoffe oder ähnliche Fügemittel verbunden werden. Der Gerätehersteller Herrmann Ultraschalltechnik, Karlsbad, ist Spezialist für diese Technologie.
Klebestofffreie Verbindungen für Kunststoffe
Um Kunststoffe dauerhaft und sicher ohne Fügemittel zu verbinden, ist das Ultraschallschweißen gut geeignet. Dabei erzeugt das Schweißsystem mechanische Schwingungen, die über das Schweißwerkzeug auf die Fügepartner übertragen werden. In der vorher festgelegten Fügezone kommt es während der minimalen Prozesszeit von wenigen hundertstel Sekunden zu Reibung – an diesen Stellen schmilzt durch gezielte Energiezufuhr der Kunststoff im Inneren des Bauteils auf. Unter minimaler Krafteinwirkung und Temperatureinwirkung wird dadurch eine hochfeste Verbindung auf molekularer Ebene erzeugt.
Ultraschallschweißen, -nieten, -bördeln und -einbetten hat den großen Vorteil, dass die Erwärmung nur dort entsteht, wo sie wirklich benötigt wird. Somit wird thermischer und mechanischer Stress im Bauteil auf ein Minimum reduziert. Dadurch eignet sich das Ultraschallschweißen auch besonders für empfindliche Komponenten und Produkte wie z. B. Hautpflaster und Sensoren.
Nutzung umweltfreundlicher Kunststoffe
Neben dem Fügeprozess muss auch das Material der Anwendung betrachtet werden, um sie so hautfreundlich wie möglich zu gestalten. Immer mehr Hersteller wechseln daher vom häufig genutzten PVC zu alternativen thermoplastischen Kunststoffen. Aus gutem Grund: PVC enthält Weichmacher, die sich negativ auf die Gesundheit auswirken können. Gleichzeitig wird der Kunststoff dadurch schwerer zu entsorgen, da bei der Verbrennung umwelt- und gesundheitsschädliche Gase entstehen.
Mit Ultraschall können thermoplastische Kunststoffe gut verbunden werden. Über Versuche im Ultraschall-Labor in Karlsbad werden die richtigen Parameter ermittelt, um den Kunststoff sicher und konsistent zu verschweißen. Das Material selbst wird während des Schweißprozesses nur minimal belastet und bleibt frei von umweltschädlichen Stoffen. Die ursprünglichen Stoffeigenschaften werden damit erhalten.
Dadurch kann die Nutzung von Ultraschall sowohl die Umweltbilanz (product carbon footprint), die Hautverträglichkeit von medizinischen Wearables als auch die Zufriedenheit der Anwender verbessern.
