Rubin von Teknor Apex: TPEs sind eine praktikable Alternative zu Silikon in der Medizin

FAIRLAWN, Ohio – Silikon bleibt eines der gefragtesten Materialien auf dem medizinischen Markt, und seine Verfügbarkeit nimmt nach den jüngsten Problemen in der Lieferkette wieder zu.

In vielen Fällen ist Silikon das einzige Elastomer, das für eine bestimmte medizinische Anwendung verwendet werden kann.

Aber in vielen anderen Fällen kann laut Hilarie Rubin, Senior Market Manager beim kundenspezifischen Compoundierer Teknor Apex Co., eine bewährte Silikonkomponente ohne Leistungseinbußen durch ein thermoplastisches Elastomerprodukt ersetzt werden.

Und es obliegt denjenigen im medizinischen Bereich, eine TPE-Alternative in Betracht zu ziehen, falls es erneut zu Herausforderungen in der Lieferkette kommen sollte, sagte Rubin.

„Die Silikonknappheit hat große Besorgnis erregt“, sagte Rubin am 8. Mai während einer Präsentation auf der von Rubber News organisierten Healthcare Elastomers Conference.

„Der Cadillac an Elastomerharzen war in den letzten 60 Jahren Mangelware“, sagte Rubin. „Und die Kunden fragten: ‚Gibt es ein alternatives Material, das ich verwenden könnte?‘ "

Wie sich herausstellt, gibt es das.

Und TPEs erfreuen sich aufgrund ihrer geringeren Kosten, des geringeren spezifischen Gewichts, der einfachen Werkzeugbestückung und der einfachen Verarbeitung immer größerer Beliebtheit.

TPEs, eine Mischung aus Kunststoff und Gummi mit den jeweiligen Steifigkeits- und Dehnungseigenschaften, bilden eine breite Kategorie.

Dazu gehören unter anderem thermoplastische Vulkanisate, thermoplastische Polyurethane und thermoplastische Polyolefine.

Rubin wies darauf hin, dass TPEs im Gegensatz zu den meisten Kautschuken keine Duroplaste sind, was bedeutet, dass sie in der Produktion keine Aushärtungsphase durchlaufen.

TPEs liegen in Form von Pellets vor und werden typischerweise spritzgegossen oder extrudiert, um „jedes Produkt herzustellen, das Sie herstellen möchten“, sagte Rubin.

Während Teknor Apex seine Kunden mit medizinischen Harzen beliefert, setzen sich die Vertreter laut Rubin gerne im Voraus mit den Kunden zusammen, um das richtige TPE für eine bestimmte Anwendung zu bestimmen.

„Wir können zu unserer Datenbank zurückkehren und sehen, ob sie bereits existiert (als proprietäre Formel), und wenn ja, großartig“, sagte sie. „Wenn nicht, können wir für den Kunden ein neues Harz einarbeiten.

„Hier kommen unsere Lieferanten ins Spiel. Aber die Anwendung bestimmt typischerweise das Material.“

Teknor Apex mit Sitz in Pawtucket, Rhode Island, wird nächstes Jahr sein 100-jähriges Jubiläum feiern. Das Unternehmen beschäftigt weltweit rund 2.000 Mitarbeiter und produziert TPEs (insbesondere die firmeneigenen Medalist-TPEs) im Inland in Kalifornien und Tennessee.

„Wir zielen darauf ab, gleich beim ersten Mal richtig zu sein“, sagte Rubin. „Aber es gibt mehrere Iterationen, insbesondere bei medizinischen Geräten, bevor man etwas Perfektes erhält.“

Teknor Apex unterstützt Kunden sogar beim Entwerfen und Bauen einer neuen Form oder einer Art „Funky-Matrize“, sagte Rubin.

„Wir können es dann in unsere eigene Ausrüstung einbauen und unsere Materialien hindurchlaufen lassen“, sagte sie. „Im Wesentlichen geben wir ihnen eine Blaupause, wie sie damit umgehen sollen, und das halte ich für einzigartig und besonders. Das fördert die Kontinuität und eliminiert Risiken.“

Im grundlegendsten Herstellungsverfahren wird Silikon hergestellt, indem das metallische Silizium aus Quarzsand gewonnen und das Silizium dann über einem Katalysator mit Methylchlorid umgesetzt wird. Durch eine Reaktion mit Wasser werden dann die Chloratome entfernt.

Laut Rubin werden jedes Jahr mehr als 50 Milliarden Tonnen Sand und Zuschlagstoffe zur Herstellung von Silikonmaterialien, einschließlich Silikonkautschuk, verwendet.

Aber die medizinische Industrie stellt nur einen winzigen Teil des gesamten Silikonmarktes dar, sagte Rubin.

„Die wichtigsten Verwendungszwecke für Kieselsäure sind Bauwesen und Transportwesen“, sagte Rubin. „Seit 1950 hat sich die Größe städtischer Gebiete vervierfacht.

„Aber wir reden über medizinische Produkte. All diese anderen, größeren Anwender von Kieselsäure stellen Konkurrenz für das Material dar. Medizinprodukte sind bei Sand und Kieselsäure am Schlusslicht.“

Als Rubin die Argumente für die Berücksichtigung einer TPE-Alternative vorbrachte, stellte sie fest, dass das spezifische Gewicht eines TPE-Teils geringer ist als das eines aus Silikon hergestellten Teils, wodurch mehr Teile pro Pfund in der Produktion möglich sind – und niedrigere Kosten bei einem geringeren CO2-Fußabdruck Transport.

Bei der Verarbeitung gibt es beim Formen von Silikon mehrere zusätzliche Schritte, und die Formen für Silikon sind sehr spezifisch und detailliert – Formen, die größtenteils in Europa entworfen werden, sagte Rubin.

Die Zykluszeit bei TPEs ist drastisch kürzer als die Zykluszeit bei Silikonen, da keine Trocknung erforderlich ist. Silikone benötigen etwa doppelt so viel Hitze wie eine TPE-Form, sagte Rubin.

Und die Wirtschaftlichkeit der TPE-Verarbeitung ist in der Regel besser als die von Silikonen, allein basierend auf den Harzkosten.

„Mit TPE ist es einfach, Formen herzustellen und sie sind leicht zu finden“, sagte Rubin. „Die meisten Spritzgießer in den USA sind mit dem Formen von TPEs vertraut.“

TPEs können nicht alle Silikonprodukte ersetzen – nicht einmal annähernd, sagte Rubin.

Aber TPEs bieten überall Chancen, in der Medizin, im Militär und in der Verteidigung sowie in vielen anderen Branchen.

„Wenn für ein medizinisches Teil nicht die strengsten Anforderungen gelten … Sie aber seit 60 Jahren Silikon verwenden, nur weil es dort existiert, sollten Sie vielleicht eine Alternative in Betracht ziehen“, sagte Rubin.

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