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Thermische Charakterisierung von Parylene für medizinische Anwendungen
Bei der Entwicklung neuer lebensrettender medizinischer Ger?te ist es von gr??ter Wichtigkeit, dass für die Komponenten und Baugruppen in diesen Ger?ten die am besten geeigneten Materialien genutzt werden. Die physikalische Charakteristiken dieser Materialien, ihre Biokompatibilit?t und ihre thermischen Eigenschaften stehen dabei im Vordergrund. Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt sind die Umgebungsbedingungen, denen das Ger?t ausgesetzt ist, und welche Herstellungsverfahren erforderlich sind. Konforme Parylene-Beschichtungen bieten zuverl?ssigen Schutz für viele lebenswichtige medizinische Ger?te, und die au?ergew?hnlichen thermischen Eigenschaften dieser Beschichtungen erm?glichen zuverl?ssige Funktionsf?higkeit. Dieser Artikel besch?ftigt sich mit der Bewertung der thermischen Eigenschaften von Parylene.
Langfristige thermische Belastungen
Die Einsch?tzung der Best?ndigkeit von Parylene unter h?heren Temperaturen über einen Zeitraum von 24 Stunden bzw. 10 Jahren beruht auf einer Bewertung in der Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology.1 Das Ergebnisdiagramm in Abbildung 1 zeigt Daten für Parylene N, C und D. Diese Methode ist sehr komplex und erfordert die Aufzeichnung der Schwachstellen in Dehnungstests in einem Zeit-Temperatur-Diagramm, wobei die Werte für einen Zeitraum von 10 Jahren hochgerechnet werden müssen. Diese Daten eignen sich in erster Linie für die Beurteilung des Verhaltens unter anhaltend erh?hten Temperaturen, und es ist schwierig, anhand dieser Daten das Verhalten bei kurzfristiger Hitzeeinwirkung zu prognostizieren.
Thermogravimetrische Analyse (TGA)
Für Erhitzungssituationen, die nur wenige Sekunden, Minuten oder Stunden dauern, ist eine ad?quatere Methode für die Bestimmung der thermischen Eignungsf?higkeit erforderlich. Die thermogravimetrische Analyse (TGA) erlaubt eine bessere Beurteilung der kurzfristigen Hitzebest?ndigkeit und gilt als Branchenstandard für die Beurteilung des thermischen Verhaltens von Polymermaterialien. TGA erfordert das st?ndige Wiegen einer Testprobe, w?hrend diese Probe allm?hlich in einem genau kontrollierten Prozess erhitzt wird. Das so ermittelte Diagramm zeigt die Masse der Probe in Korrelation zur Temperatur und l?sst die thermischen Beschr?nkungen des Testmaterials deutlich erkennen.
Abbildung 2 illustriert die Ergebnisse der TGA-Analyse von Parylene N unter Lufteinwirkung, also in einer Umgebung, in der Sauerstoff vorhanden ist. Der als T5% markierte Wert ist ein bei der Bewertung von Polymeren h?ufig verwendeter Punkt, an dem die Temperatur mit einem 5%igen Masseverlust korreliert. Dabei handelt es sich nicht um den exakten Punkt, an dem das Material versagt. Er erlaubt jedoch Aufschlüsse über die Best?ndigkeit des Materials und dient als Referenzpunkt für den Vergleich mit anderen ?hnlichen Materialien. Für Parylene N wird der T5%-Wert unter Testbedingungen mit vorhandener Luft bei 327 °C erreicht. Die TGA-Tests wurden auch in einer stickstoffhaltigen (sauerstofffreien) Umgebung durchgeführt. Erwartungsgem?? verbessert sich dabei die thermische Best?ndigkeit von Parylene N auf einen T5%-Wert von 480 °C.
Bei der Auswahl des besten Materials und eines passenden Designs sind viele Parameter zu berücksichtigen. TGA erlaubt ein besseres Verst?ndnis des temperaturbedingten Verhaltens. Wenn die Einsatzumgebungen und die zu erwartenden Temperaturschwankungen bekannt sind, kann genau bestimmt werden, welches Polymer am besten geeignet ist.
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1. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, Inc., Jan. 26, 2001.
Global Coverage Ausgabe 101, Winter 2025
