CN110719834A - 加强型无芯管挤出系统和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了涂覆基管的方法。各种方法包括：将中空基管穿入涂覆模具，同时维持所述中空基管外部的腔室压力低于所述中空基管的内腔内的压力。这些方法可包括：通过将涂料输送到涂覆模具中而将涂料挤出到中空基管上以形成涂覆的中空管。可在将涂料施加至中空基管上处的冲击点附近在涂覆模具内形成真空。

Description

加强型无芯管挤出系统和方法
技术领域
本公开涉及挤出技术。更具体地，本公开涉及用于涂覆基管或其他物品的挤出系统和方法。
背景技术
挤出涂覆工艺可用于使用具有模具的挤出机将熔融材料涂覆在基管上。例如，挤出涂覆可用于在基管的表面上涂覆塑料以在基管上形成外层或外套。当形成中空涂覆的管时，中空基管通常设有加强芯，该加强芯在挤出过程期间为中空基管提供支承，并且随后可以将其从涂覆的中空管中移除。例如，在涂覆过程中使用的高压和高温会使基管、特别是中空基管在加工条件下更容易发生不期望的塌缩和拉伸。通常，涂覆管受益于涂覆或挤出层与基管的良好粘结。加强芯旨在通过例如减少不希望的拉伸和/或基管塌缩的发生来促进良好的粘结。
发明内容
本公开的各个方面涉及一种在涂覆过程期间涂覆基管(例如，不在中空基管内使用加强芯的中空基管)的方法。根据一个示例(“示例1”)，该方法包括：将中空基管穿入涂覆模具，同时维持中空基管外部的腔室压力低于中空基管的内腔内的内压力。该方法包括：使用涂覆模具将涂料挤出到中空基管上，以通过将涂料递送到涂覆模具中来形成涂覆的中空管。在将涂料施加至中空基管上处的冲击点附近在涂覆模具内保持真空。借助模具内的负压力(例如，通过在模具的一部分中所呈现的压力差将材料“抽入”到涂覆模具中)、通过对涂料施加的外部正压力(例如，通过在模具的一部分中所呈现的压差将材料“推入”到涂覆模具中)或其组合，可以将涂料递送到涂覆模具中。该方法可包括：使中空基管穿过第一真空腔室，其中，第一真空腔室被配置为维持第一真空腔室内的第一负压力低于第一真空腔室外部的压力。该方法包括：使中空管穿过位于第一真空腔室下游的第二真空腔室。第二真空腔室被配置为在第二真空腔室内维持比第一压力低的第二压力；涂覆模具与第二真空腔室流体连通。在各种形式中，本公开的方面涉及一种涂覆中空基管的方法，该方法的特征在于，减少的颗粒化(例如，该方法产生了一种中空基管，该中空基管在涂覆的中空管的内表面上形成的颗粒数量较少且不包括在制造后清洁中空基管的单独步骤)。
根据示例1之外的另一示例(“示例2”)，中空基管包括加强层。
根据示例1和2之外的另一示例(“示例3”)，中空基管包括加强层，加强层包括一个或多个加强材料线股。加强材料形成为编织、盘绕、螺旋缠绕和螺旋形图案中的至少一种。
根据示例1至3之外的另一示例(“示例4”)，中空基管具有限定中空基管的内表面的连续内层。
根据示例1至4之外的另一示例(“示例5”)，该方法还包括：在将涂料施加至中空基管时维持中空基管内部的内压力。
根据示例1至5之外的另一示例(“示例6”)，维持中空基管外部的腔室压力处于低于中空基管的内腔内的内压力的压力在中空基管穿过涂覆模具时向中空基管提供径向支承。
根据示例1至6之外的另一示例(“示例7”)，该方法还包括：将涂料挤出到涂覆模具内的中空基管上，使得涂料在涂覆模具与中空基管的外表面之间形成密封。在将涂料施加至中空基管的过程期间，在涂料与中空基管的外表面之间施加真空。
根据示例1至7之外的另一示例(“示例8”)，该方法还包括：相对于中空基管的壁厚和硬度选择腔室压力，从而保持中空基管的尺寸稳定性。
根据示例1至8之外的另一示例(“示例9”)，该方法还包括：沿着中空基管控制张力，以在将涂料施加至中空基管时保持中空基管的尺寸稳定性。
根据示例1至9之外的另一示例(“示例10”)，该方法还包括：控制中空基管外部的腔室压力和沿中空基管的拉力，使得在将涂料施加至中空基管时保持中空基管的尺寸稳定性。
根据示例1至10之外的另一示例(“示例11”)，该方法还包括：使中空基管穿过第一真空腔室。第一真空腔室被配置成维持第一真空腔室内的第一压力低于第一真空腔室外部环境压力。该方法还包括：使中空管穿过位于第一真空腔室下游的第二真空腔室。第二真空腔室被配置成维持第二真空腔室内的第二压力低于第一压力。涂覆模具与第二真空腔室流体连通。
根据示例11之外的另一示例(“示例12”)，该方法还包括：使中空基管穿过第一真空腔室，并使中空基管穿过第二真空腔室，第二真空腔室的第二压力低于中空基管的内腔内的内压力，这相对于在穿过第一真空腔室之前中空基管的径向强度向中空基管提供了增加的径向强度。
根据示例1至12之外的另一示例(“示例13”)，涂覆的中空管的特征在于在100倍放大下基本平滑的内表面。
根据示例1至13之外的另一示例(“示例14”)，涂覆的中空管的特征在于平均表面粗糙度(Ra)为0.04μm或更小的内表面。
根据示例1至14之外的另一示例(“示例15”)，涂覆的中空管的特征在于平均表面粗糙度(Ra)为0.01μm或更小的内表面。
根据示例1至15之外的另一示例(“示例16”)，涂覆的中空管的特征在于，在内径约0.2cm或更大且长度约30cm或更大的样品上，尺寸超过10μm的颗粒计数少于450个。
根据示例1至16之外的另一示例(“示例17”)，涂覆的中空管的特征在于，在内径约0.2cm或更大且长度约30cm或更大的样品上，尺寸超过25μm的颗粒计数少于25个。
根据示例1至17之外的另一示例(“示例18”)，中空基管是具有敞开内腔的加强管。涂覆的中空管在涂料与加强管之间基本没有空隙。
根据示例1至18之外的另一示例(“示例19”)，中空基管是具有敞开内腔的加强管。涂覆的中空管在涂料内基本没有空隙。
本公开的各个方面涉及一种用于涂覆基管(例如，在中空基管内不带有加强芯的中空基管)的系统。根据另一示例(“示例20”)，该系统可包括涂覆模具，涂覆模具被配置为将涂料施加至中空基管并且维持中空基管外部的腔室压力低于中空基管的内腔内的内部正压力。该系统可包括挤出设备，挤出设备被配置为将涂料连续地挤出到涂覆模具中。该系统可包括真空源，真空源与涂覆模具流体连通，并配置成在涂覆模具内在将涂料施加至中空基管的冲击点处形成真空。
根据示例20之外的另一示例(“示例21”)，中空基管包括加强层。
根据示例20和21之外的另一示例(“示例22”)，中空基管包括加强层。加强材料包括形成为编织、盘绕、螺旋缠绕和螺旋形图案中的至少一种的至少一个加强材料线股。
根据示例20至22之外的另一示例(“示例23”)，该系统还包括张紧系统。张紧系统配置成控制沿中空基管的张力，使得在中空基管穿过涂覆模具时保持中空基管的尺寸稳定性。
根据示例20至23之外的另一示例(“示例24”)，该系统还包括张紧系统。张紧系统配置成控制沿中空基管的张力，使得在涂料施加至中空基管时保持中空基管的尺寸稳定性。
根据示例20至24之外的另一示例(“示例25”)，选择腔室压力以减少在涂料与中空基管的外表面之间空隙的形成。
根据示例20至25之外的另一示例(“示例26”)，选择腔室压力以维持涂覆模具内的真空，从而减少在涂料被施加至中空基管时在涂料与中空基管的外表面之间夹带的空气。
根据示例20至26之外的另一示例(“示例27”)，选择腔室压力以维持涂覆模具内的真空，从而在涂料被施加至中空基管时在中空基管的内腔内形成正压力。
根据示例20至27之外的另一示例(“示例28”)，选择腔室压力以使得相对于穿过真空源之前中空基管的径向强度中空基管具有增加的径向强度。
根据示例20至28之外的另一示例(“示例29”)，腔室压力相对于中空基管的管壁的硬度是可控的，从而保持中空基管的尺寸稳定性。
根据示例20至29之外的另一示例(“示例30”)，真空源被配置为控制腔室压力，以维持中空基管的尺寸稳定性。
根据示例20至30之外的另一示例(“示例31”)，涂覆模具被配置为导致在通过真空源施加真空的冲击点处涂料在中空基管的外表面与涂覆模具内部之间形成密封。
根据示例20至31之外的另一示例(“示例32”)，真空源包括位于涂覆模具的上游的至少一个真空腔室。
根据示例20至32之外的另一示例(“示例33”)，真空源包括第一真空腔室，该第一真空腔室被配置为维持第一真空腔室内的第一真空。真空源还包括在第一真空腔室下游的第二真空腔室。第二真空腔室被配置为在第二真空腔室内维持比第一真空压力低的第二真空。
根据示例20至33之外的另一示例(“示例34”)，第一真空为从约10.0至约29.0英寸汞柱。第二真空为从约0.5至约29.0英寸汞柱。
本公开的各个方面涉及一种涂覆的管(例如中空涂覆的管)，其包括基管(例如，中空基管)，该基管包括围绕连续内层的编织的加强层。根据另一示例(“示例35”)，待涂覆的中空基管具有外表面、内表面和由该内表面限定的内腔；并且可以在中空基管的外表面上挤出涂层。在各种形式中，对应于中空基管的涂覆的中空管在涂覆的中空管的内表面上基本上不含颗粒(例如，在制造之后立即进行，而不包括用于从中空基管的内表面移除颗粒的单独步骤)。在各种形式中，作为形成过程的结果，与从先前可用的方法形成的涂覆的中空管相比，涂覆的中空管在涂覆(挤出)层与下置的中空管之间具有增强的粘结/层叠。在各种示例中，所得的涂覆的中空管在中空基管与涂层之间基本没有空隙，并且中空管的内腔具有相对平滑的光洁度(例如，与具有粗糙或颗粒状表面的不平滑的光洁度相比)。作为对通过减少或基本消除中空基管与涂层之间空隙的存在而实现的增强粘结的补充或替代，例如，最终涂覆的管具有增强的清晰度和透光性。
根据示例35之外的另一示例(“示例36”)，加强层包括形成为编织、盘绕、螺旋、螺纹或织造图案的至少一个加强材料线股。
根据示例35和36之外的另一示例(“示例37”)，内表面的平均表面粗糙度(Ra)为0.04μm或更小。
根据示例35至37之外的另一示例(“示例38”)，内表面的平均表面粗糙度(Ra)为0.01μm或更小。
根据不同于示例35至38的另一示例(“示例39”)，涂覆的中空管的特征在于，在内径约0.2cm或更大且长度约30cm或更大的样品上，尺寸超过10μm的颗粒计数少于450个。
根据不同于示例35至39的另一示例(“示例40”)，涂覆的中空管的特征在于，在内径约0.2cm或更大且长度约30cm或更大的样品上，尺寸超过25μm的颗粒计数少于25个。
根据示例35至40之外的另一示例(“示例41”)，加强层材料包括塑料、聚合物、金属或金属合金中的至少一种。
根据示例35至41之外的另一示例(“示例42”)，加强层材料包括尼龙、不锈钢、ePTFE、玻璃纤维、芳族聚酰胺和形状记忆合金中的至少一种。
根据示例35至41之外的另一示例(“示例42”)，涂层包括塑料、橡胶和聚合物中的至少一种。
根据示例35至42之外的另一示例(“示例43”)，涂层包括聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、尼龙、聚醚醚酮和聚醚嵌段酰胺中的至少一种。
在各种示例中，根据本公开的系统、方法和装置有利于在不使用加强芯的情况下将涂层涂覆或挤出到中空基管上。这种系统、方法和装置的优点包括避免在移除加强芯的过程中对涂覆的管的内表面造成损坏(例如，损坏可能会形成具有不合适的粗糙度的表面、产生微粒物质、增加加工步骤和/或具有其他不良影响)。在加强芯具有相对短的固定长度以有利于移除的情况下，优点包括能够连续涂覆较长长度的基管而无需切割或以其他方式中断过程以移除加强芯。因此，本公开的各个方面关注了以下实施例：这些该实施例有利于涂覆中空基管的过程，该过程不需要使用随后要移除的加强芯，这有利于一次涂覆中空管更长的长度而无需额外的处理步骤，并且还有其他附加或替代的优点。
尽管本公开了提供了发明构思的多个实施例，但对本领域技术人员而言，从以下示出并描述了各种示意性示例的详细说明中，其他示例将变得显而易见。由此，附图和详细描述要被看作是本质上是示意性的而非限制性的。
附图说明
图1A是根据各种示例的涂覆的中空管的剖视图的照片。
图1B是根据各种示例的图1A中所示的涂覆的中空管的特征的线条图。
图2是根据各种示例的用于挤出涂覆中空基管的系统的示意图。
图3是根据各种示例的用于挤出涂覆中空基管的涂覆系统的示意图。
图4是根据各种示例的用于挤出涂覆中空基管的张紧系统的示意图。
图5A是根据现有技术方法的涂覆的中空管的比较例的照片。
图5B是图5A中所示的涂覆的中空管的特征的线条图。
图6A是根据现有技术方法的涂覆的中空管的比较例的照片。
图6B是图6A中所示的涂覆的中空管的特征的线条图。
图7A是根据各种示例的涂覆的中空管的照片。
图7B是图7A中所示的涂覆的中空管的特征的线条图。
图8A是根据现有技术方法沿长度切开涂覆的中空管的中心的涂覆的中空管的照片。
图8B是图8A中所示的涂覆的中空管的特征的线条图。
图9A是根据各种示例沿长度切开涂覆的中空管的中心的涂覆的中空管的照片。
图9B是图9A中所示的涂覆的中空管的特征的线条图。
图10是用光学显微镜拍摄的根据现有技术方法涂覆的中空管的内表面的照片。
图11是用光学显微镜拍摄的根据各种示例涂覆的中空管的内表面的照片。
图12是用扫描电子显微镜拍摄的根据现有技术方法涂覆的中空管的内层的内表面的照片。
图13是用扫描电子显微镜拍摄的根据现有技术方法涂覆的中空管的内层的内表面的照片。
图14是用扫描电子显微镜拍摄的根据各种示例涂覆的中空管的内层的内表面的照片。
图15是根据现有技术方法的涂覆的中空管的内层的内表面的轮廓图。
图16是根据现有技术方法的涂覆的中空管的内层的内表面的轮廓图。
图17是根据各种示例的涂覆的中空管的内层的内表面的轮廓图。
图18是根据现有技术方法的涂覆的中空管的内层的内表面的线条轮廓。
图19是根据现有技术方法的涂覆的中空管的内层的内表面的线条轮廓。
图20是根据各种示例的涂覆的中空管的内层的内表面的线条轮廓。
具体实施方式
本公开的各个方面涉及用于涂覆中空基管的设备、系统和方法。如下文中进一步描述的，中空基管可以包括加强层，并且可以在涂覆过程期间被涂覆而无需中空基管内的加强芯。中空基管可以被连续涂覆而无需拉伸中空基管。中空基管可以被连续涂覆并且基本没有空气被留在中空基管与涂层之间。本公开的各个方面涉及涂覆的中空管，以及用于形成这种管的相关方法和系统，与通过比较工艺制成的那些中空基管相比，这种管在涂覆的中空管的各层之间的粘结强度的增加、涂覆的中空管各层之间的空隙数量减少、微粒的产生量减少、对光线的遮挡减少、和/或内表面粗糙度减小，但是也可以设想各种附加或替代的优点和特征。例如，尽管描述了在不存在加强芯的情况下处理中空基管的各种示例，但是应当理解的是，如果期望，这些方法和系统也可以应用于在基管内包括加强芯的工艺中。
图1A和1B是根据本公开的各种示例的涂覆的中空管100的剖视图。如图1A和1B中所示，涂覆的中空管100包括内层102、加强层104和外层106。在一些示例中，内层102限定了基本平滑的内表面110，但也可设想相对粗糙的内表面。例如，内表面110可以具有在不移除加强芯的情况下存在的预定粗糙度。内层102可以是具有内表面110的内管，其在涂覆的中空管100内限定了内腔108。外层106限定了涂覆的中空管100的外表面112。如图1A和1B中所示，加强层104通常位于内层102与外层106之间。同样如图1A和1B中所示，界面114可以位于外层106与加强层104和/或内层102相接的位置。
图2是根据一些实施例的可用于涂覆中空基管122的系统120的整体示意图。系统120包括涂覆系统120a(在图3中更详细地示出)和张紧系统120b(在图4中更详细地示出)。在一些示例中，系统120可用于在中空基管122内没有加强芯的情况下涂覆中空基管122。中空基管122可选地限定连续长度的材料(例如，中空基管122具有足够长的长度以被卷绕在卷轴上而不是设置在多个短区段中)，并且系统120可用于连续地涂覆中空基管122，该中空基管122以连续长度的材料进行提供。
如图2中所示，系统120包括挤出机130、模具132和真空源134。在一些示例中，系统120包括进料驱动器136、牵拉驱动器138、冷浸槽罐140和压力管150。中空基管122行进通过系统120的方向是从进料驱动器136到真空源134，通过模具132，通过冷浸槽罐140，然后到牵拉驱动器138。在一些示例中，压力管150延伸通过真空源134并穿过模具132的至少一部分。
通常，中空基管122可以被设置为连续的整体长度，但也可设想分离的、连接在一起的多个部件。例如，中空基管122可以作为连续涂覆/挤出操作的一部分连续地引入系统120中。如图所示，中空基管122在压力管150内穿至真空源134中并通过模具132。挤出机130挤出熔融涂料160并将熔融涂料提供给模具132。模具132围绕中空基管122引导熔融涂料160以在中空基管122上形成涂层。涂覆之后，中空基管122可以穿过冷浸槽罐140，在此处，熔融涂料160围绕中空基管122被冷却并固化，从而形成涂覆的中空管162。在熔融的涂料160固化之后，涂覆的中空管162可从冷浸槽罐140中抽出并离开系统120。这将在下文中进一步描述。
在一些示例中，真空源134包括第一真空腔室142和第二真空腔室144。在一些实施方式中，第一真空腔室142与第二真空腔室144流体连通。例如，导管146可以位于第一真空腔室142与第二真空腔室144之间。腔室密封件148可位于导管146内，并调节在第一真空腔室142与第二真空腔室142之间的导管146内的诸如空气之类的气体的流动。系统120可包括一个或多个泵152、一个或多个压力计153以及真空控制器154，用于控制真空源134内部的压力(例如，真空控制器154可包括用于调节由泵152从真空源134抽出的空气的阀)。
图3是根据各种实施例的涂覆系统120a的示意图。为了便于说明，涂覆系统120a被示出为移除了图2中的系统120的一部分。如图3中所示，涂覆系统120a包括挤出机130、模具132、真空源134和压力管150。箭头201示出了行进通过涂覆系统120a的方向。通常，中空基管122进入涂覆系统120a，在其中被施加涂层，然后，涂覆的中空管162离开涂覆系统120a。
真空源134可被配置为在涂覆系统120a的操作期间维持真空源134内部的压力低于真空源134外部的压力。例如，真空源134可选地维持负压或小于环境和/或大气压力的绝对压力。真空源134连接到一个或多个泵152，该泵152比如通过从真空源134内去除空气来调节真空源134内的压力。真空源134的外部可以敞开到环境压力、比如大气压力。泵152可从真空源134内去除空气，并维持真空源134内部的压力低于真空源134外的压力(例如，低于环境压力、比如大气压力)。真空控制器154可控制真空源134内的压力。例如，真空控制器154可包括阀，该阀控制从真空源134的外部进入泵152中的空气流。在一些配置中，泵152被控制为连续地从真空源134泵出空气，并且真空控制器154通过打开阀来调节从真空源134抽出的空气的流量，该阀允许由泵152抽出的一部分空气是从真空源134外部抽取的空气，也称为补充空气。
在一些示例中，真空源134包括第一真空腔室142和第二真空腔室144。第一真空腔室142和第二真空腔室144可通过导管146连接。真空源134包括在第一真空腔室142与第二真空腔室144之间的导管146内的腔室密封件148。第一真空腔室142与第二真空腔室144之间的空气流可使用腔室密封件148来控制。例如，腔室密封件148可在打开构造与闭合构造之间操作，以允许或抑制空气在第一真空腔室142与第二真空腔室144之间流动。腔室密封件148可以是定位在压力管150周围并在导管146内部的凸缘。例如，腔室密封件148可以由诸如金属或橡胶之类的固体材料形成的凸缘。腔室密封件148可操作成允许空气在第一真空腔室142与第二真空腔室144之间流动，例如，以均衡第一真空腔室142和第二真空腔室144中的压力。
第一真空腔室142可以第一压力(例如，第一真空压力)来控制，而第二真空腔室144则可以不同于第一压力的第二压力(例如，第二真空压力)来控制。与仅使用单个真空腔室相比，使用串联的多于一个的真空腔室则可以在真空源134内部获得更大的真空度(即更低的压力)。例如，中空基管122的外径与压力管150的第一端166的内径170之间的间隙或者不完全密封可能会限制可以达到的真空度，这是由于空气会通过压力管150流入真空源134。抑制第一真空腔室142与第二真空腔室144之间的流动允许第一真空腔室142维持第一真空压力，这就将第二真空腔室144与环境压力隔离，使得第二真空腔室144可以获得更大的真空度(即更低的压力)。即使在压力管第一端166处的密封不完全，使用串联的多于一个的真空腔室也允许在第二真空压力与真空源134外部的压力之间形成更大的压力差。即，第一真空腔室142使第二真空腔室144与真空源134外部的压力隔离。在其他的示例中，第三、第四、第五等真空腔室与第一真空腔室142和第二真空腔室144串联使用，以获得期望的压力和/或有利于微调模具132中经历的压力。在一些情况下，具有串联的多于一个的真空腔室的真空源134有助于防止压力波动，比如真空源134和/或模具132内的压力振荡。例如，使真空源134具有两个或更多个真空腔室可抑制真空源134内的真空损失，并抑制来自响应于真空损失的控制系统的压力变化。即，使真空源134具有两个或更多个真空腔室有助于比具有单个真空腔室的真空源134在模具132内提供更稳定的腔室压力。
在一些示例中，第一真空腔室142在压力管150的第一端166处提供固体密封件的替代，以将第二真空腔室144与真空源134外部的压力隔离。通常，可以在压力管150的第一端166的内径170内使用固体密封件，以抑制诸如空气之类的流体流动，并有助于防止真空源134内的真空损失。对于仅具有单个真空腔室的系统来说，情况可能就是如此。在一些情况下，例如当涂覆沿中空基管122的截面具有变化的外径或纹理的中空基管122时，固体密封可能是不合适的。例如，中空基管122可具有纹理化的外表面，比如由编织、盘绕、螺旋缠绕或螺旋图案化的加强材料的线股形成的纹理化表面，以形成加强层。中空基管122的外径在线股所在的位置与各线股之间的位置之间可以不同。如果固体密封件与中空基管122的纹理化外表面接触，则当中空基管122被馈送入压力管150中时，纹理化外表面可能会磨损固体密封件，或者就会因不规则性而更难于用固体密封件来密封。磨损可侵蚀固体密封件，从而导致在第一端部166处的阻挡不足，并导致真空源134内的真空损失。使用诸如橡胶或塑料制成的气囊之类的固体密封件也可能导致额外的不期望的后果，比如是对中空基管122的外表面的损坏、不希望的碎屑或其他代价。固体密封件也可能磨损耗尽并且需要更换，这就可能导致停机，即在更换密封件时可能必须关闭涂覆系统120a。使用第一真空腔室142将第二真空腔室144与环境压力隔离有利于在第二真空腔室144内获得合适的压力，而无需固体密封件与中空基管122接触。
如本文中所使用的，真空(vacuum，负压)是指低于环境压力、例如大气压力(约29.92英寸汞柱(in.Hg))的压力。在一些示例中，第一真空可以是约29in.Hg、20in.Hg或约15in.Hg的压力，或者可以是约10in.Hg、5.0in.Hg或约1.0in.Hg的压力(约736.6、508.0或381.0托，或约254.0、127.0或25.4托)，或者例如是上述任何一对值之间的压力，但也可设想另外的值。在一些示例中，第二真空可以是约29in.Hg、20in.Hg或约15in.Hg的压力，或者可以是约10in.Hg、5.0in.Hg或约1.0in.Hg的压力(约736.6、508.0或381.0托，或约254.0、127.0或12.7托)，或者例如是上述任何一对值之间的压力，但也可设想另外的值。根据期望，真空可以按绝对压力或相对压力(负相对压力)的单位来描述。
在一些示例中，将真空源134控制在低于中空基管122内部内压力的压力。例如，中空基管122可在中空基管122内部具有敞开的内腔，且该敞开的内腔可具有内腔压力。如果中空基管122内部的内腔压力高于真空源134内部的压力，则中空基管122的内部在内腔内具有正压力。中空基管122的内腔中的正压力赋予中空基管122径向强度。可以控制真空源134内部的压力以与内腔产生合适的压力差并在中空基管122内部提供合适的径向强度。比如可以对于具有特定壁厚或由具有已知强度和/或硬度的材料形成的中空基管122控制合适的径向强度。合适的径向强度足够高以承受向内的径向压力，以使中空基管122在涂覆过程中保持膨胀而不会塌缩或拉伸，但还要与中空基管122的壁强度保持平衡，以有助于防止过度膨胀和/或断裂。可以通过控制真空源134和模具132内部的压力、例如通过控制泵152、压力计153和/或真空控制器154来控制合适的径向强度。
如图3中所示，压力管150具有第一端166、第二端168和限定内径170的壁169。第一端166位于真空源134外部，第二端168可位于模具132内部。压力管150可在合适的位置处具有穿过壁169的开口。例如，压力管150可具有第一开口164和第二开口165。第一开口164沿着壁169的位于第一真空腔室142内的区段定位，并且在压力管150的内部与第一真空腔室142之间提供流体连接。第二开口165沿着壁169的位于第二真空腔室144内的区段定位，并且在压力管150的内部与第二真空腔室144之间提供流体连接。第一真空腔室142可在压力管150内靠近第一端166处提供第一真空，第二真空腔室144可以在压力管150内靠近第二端168处提供第二真空。即，压力管150内部可以沿第二端168具有比沿第一端166更大的真空度。在一些示例中，压力管150在第一真空腔室142内部与第二真空腔室144内部之间仅提供直接流体连接。也就是说，可关闭导管146内的腔室密封件148，使得压力管150通过第一开口164和第二开口165在第一真空腔室142与第二真空腔室142之间提供仅有的流体连接。
在一些示例中，压力管150包围中空基管122，并控制在挤出机130、模具132和真空源134内部的各个位置处中空基管122周围的压力和/或温度。压力管150内部的真空由真空源134控制，以由中空基管122内部的正压力来提供合适的径向强度。压力管150可用于在中空基管122周围提供不同于系统200外部环境的可控的环境。例如，可以通过使用第一真空腔室142和第二真空腔室144从压力管150中抽出诸如空气之类的气体而在第二端168附近的压力管150内部获得合适的腔室压力。
在一些示例中，压力管150具有内径170，该内径170的尺寸被设定为对应于中空基管122的外径。例如，压力管150的内径170的尺寸可被设定为基本与中空基管122的外径相似的直径，以使得中空基管122的外径与压力管150的内径170之间的间隙减小。减小中空基管122的外径与第一端166的内径170之间的间隙的尺寸可以抑制空气从涂覆系统120a外部通过压力管150流入真空源134中。在一些示例中，压力管150可定位成将中空基管122引导入模具132中并经过挤出机头部176。
如图3中所示，挤出机130连接至模具132。挤出机130可具有直接连接至模具132内部的挤出机头部176，且在挤出机130与模具132之间没有间隙。即，挤出机130可以附连至模具132，并且与模具132内部直接流体连接，而没有通向涂覆系统120a外部环境的开口。熔融涂料160可由挤出机130在合适的温度下提供，并被引导通过挤出机头部176到模具132中。挤出机130可用于以合适的体积流量将熔融涂料160驱动到模具132中。可将挤出机130控制为以由以下参数限定的体积流量提供熔融涂料160：期望的涂层厚度、中空基管122的直径以及中空基管122通过模具132的速度。挤出机头部176可以成形为在中空基管122穿过模具132时向中空基管122的整个周界提供一层熔融涂料160。挤出机130可围绕模具132的周界包括多于一个挤出机头部176。
如图3中所示，模具132可具有第一端171、第二端172和内径174。模具132的第一端171可接纳压力管150，并且模具132的第二端可连接至挤出机头部176。模具132的内径174大于中空基管122的外径。即，在中空基管122的外径与模具132的内径174之间限定间隙或空间。模具132将熔融涂料132涂覆到中空基管122外部上。模具132的内径174的尺寸和/或形状可定为产生具有合适的涂层厚度的涂覆的中空管162。
如图3中所示，模具132内部直接连接至挤出机头部176，并且被配置为将熔融涂料160引导至中空基管122的外周界。可控制挤出机130以合适的体积流量提供熔融涂料160，以在中空基管122与模具132的内径174之间的间隙或空间中以及围绕中空基管122的整个外周界维持熔融涂料160不流动。涂覆有熔融涂料160的空心基管122沿箭头201的方向离开模具132，并将熔融涂料160从模具132中抽出，在该处，熔融涂料160被冷却并围绕中空基管122形成涂层。然后，中空基管122可进入冷浸槽罐140，在该处，涂层被进一步冷却并固化，并且形成了涂覆的中空管162。
在一些示例中，冲击点180在模具132内，在压力管150与模具132的第二端172之间。在压力管150的第二端168在模具132内终止处，中空基管122可以与熔融涂料160接触，该熔融涂料160在中空基管122的外表面与模具132的内径174之间形成冲击点180。冲击点180可由通过挤出机130被迫离开挤出机头部176且充填中空基管122与模具132的内径之间的空间的熔融涂料160形成。在稳态下，在冲击点180处，围绕中空基管122的空间在中空基管122的外表面与模具132的内径174之间充填有熔融涂料160。
如图3中所示，压力管150的第二端168连接至模具132的第一端171和/或在模具132的第一端171内，并且在真空源134与模具132内部之间形成流体连接。真空源134可配置为从模具132内部通过压力管150抽取气体、比如空气，以在模具132内部产生真空。在冲击点180处的熔融涂料160可有助于防止空气从涂覆系统120a外部流入模具132中通过第二端172并经过冲击点180。也就是说，模具132内的熔融涂料160保持中空基管122的外表面与模具132的内径之间的完全密封。熔融涂料160可将模具132内的真空密封在冲击点180与模具132的第一端170之间。
如先前公开的，可将真空源134内部的真空调整成在中空基管122内部提供合适的正压力。模具132内的压力可通过由真空源134通过压力管150抽真空来控制并形成腔室压力。腔室压力是模具132内部和中空基管122外部的压力，可以对其进行控制以在中空基管122内提供合适的正压力。在一些情况下，维持中空基管122内部的正压力可为中空基管122提供径向强度，并有助于防止中空管122响应于来自熔融涂料160或模具132的径向压力发生塌缩或变形，而无需在中空基管122内的加强芯。通过使用涂覆系统120a，可以获得相对于在中空基管122内部没有正压时、比如在穿过真空源134之前中空基管122的径向强度增加的径向强度。在中空基管122内部为正压力的情况下，即使中空基管122的材料比如由于模具132和/或熔融涂料160中升高的温度而软化，也可保持径向强度。
在一些示例中，涂覆压力是由熔融涂料160施加在模具132内部的中空基管122上的压力。涂覆压力可以通过控制挤出机130提供离开挤出机头部176和/或进入模具132的熔融涂料160的速度来控制。涂覆压力可用于将熔融涂料160驱动或压制到中空基管122上，并在中空基管122上提供熔融涂料160的均匀涂层。涂覆压力可用于控制涂覆的基管162上的涂层尺寸，这在没有真空源134的涂覆系统中不可实现。在涂覆过程期间，可关于以下参数控制涂覆压力：中空基管122通过模具132的速度、中空基管122的外径、挤出机的体积流量、模具温度、熔融涂料温度以及中空基管的壁强度。
图4是根据各种实施例的张紧系统120a的示意图。为了便于说明，张紧系统120b被示出为移除了图2中的系统120的一部分。张紧系统120b可用于随着中空基管122被馈送通过涂覆系统120a控制中空基管122上的张力，和/或可用于控制中空基管122在箭头301所示方向上的速度。
如图4中所示，张紧系统120b包括解绕机310、进料驱动器136和牵引驱动器138。进料驱动器136可包括第一夹棍316，并且牵引驱动器138可包括第二夹棍318。
解绕机310可随着中空基管122从诸如中空基管122的卷轴或辊之类的源被提供而沿箭头302的方向向中空基管122提供制动力，并且控制中空基管122上的张力。第一夹棍316可配置为随着第一夹棍316沿箭头303所示的方向转动而夹持中空基管122并控制中空基管122上的张力。进料驱动器136转动第一夹棍316并控制在解绕机310与进料驱动器136之间的中空基管122上的张力。进料驱动器136被控制成从解绕机310取得中空基管122。进料驱动器136可控制由第一夹棍316施加在中空基管122上的径向压力，从而有助于防止中空基管122塌缩。例如，第一夹棍316的上辊和下辊可能以彼此不同的速度旋转。
第二夹棍318可配置为随着第二夹棍318沿箭头304所示的方向转动而夹持涂覆的中空基管162并控制涂覆的中空基管162上的张力。牵拉驱动器138可被控制为使第二夹持辊318转动并控制在进料驱动器136与牵拉驱动器138之间的涂覆的中空管162上的张力。牵拉驱动器138被控制为从挤出机130和/或模具中取得涂覆的中空管162。牵拉驱动器138可控制由第二夹持辊318施加在涂覆的中空管162上的径向压力，以便不使涂覆的中空管162塌缩并且不损坏涂覆的中空管162上的外层或涂层。例如，第二夹棍318的上辊和下辊可以彼此不同的速度旋转。
在一些示例中，张紧系统120b通过使进料驱动器136和牵拉驱动器138同步来控制沿着中空基管122的张力。这可有助于防止由施加至中空基管122的张力而导致的中空基管122的伸长，且可有助于防止向中空基管122施加径向压力。张紧系统120b用于控制中空基管122穿过挤出机头部176和模具132时中空基管122上的张力。进料驱动器136可以主动地将中空基管122馈送或推动到模具132中，以抑制因中空基管122上的张力所导致的拉伸。当涂覆包括诸如软聚合物之类的柔软或低硬度材料的中空基管122时，有利的是将中空基管122主动地馈送到模具132中。可以通过使用进料驱动器136将中空基管122主动地馈送到涂覆系统120a中来实现对沿着中空基管122的长度的张力的控制。使用进料驱动器136主动地馈送中空基管122减小了沿中空基管122的长度的张力，并可有助于防止中空基管122的伸长。控制中空基管122上的拉力可例如在施加涂层时控制中空基管122的尺寸稳定性。
可以针对具有特定硬度的中空基管122来定制张力控制，以有助于防止中空基管122的拉伸。可以针对具有已知硬度的中空基管122(例如，诸如低熔聚合物之类的软性材料)来控制张力控制。当中空基管122行进通过模具132并被模具132或熔融涂料160加热时，中空基管122可软化。由于质量守恒的缘故，如果中空基管122在纵向上被拉伸，则中空基管122的塑性变形可能导致中空基管122的直径减小。中空基管122的直径变窄可能导致涂覆系统120a产生不期望的结果，比如在中空基管122的外径与模具132的内径之间形成尺寸不合适的间隙，这可能导致不合适的涂层厚度。中空基管122的外径与模具132的内径之间的尺寸不合适的间隙也可能通过抑制在图3中所示的冲击点180处形成完全密封而导致模具132内的真空损失。这也可能导致中空基管122穿过模具132时径向强度不足。张紧系统120b可用于确保中空基管122在加热和/或软化时不被拉伸，并且可以关于图3中所示的涂覆系统120a进行控制。
张紧系统120b还可用于控制中空基管122通过涂覆系统120a的线速度。通过涂覆系统120a的合适的线速度以与来自挤出机130的熔融涂料160的体积流量匹配的流量从模具132中抽出熔融涂料160，且在从模具132中移除熔融涂料160之后可通过压力管150将熔融涂料160抽向上游。因此，在合适的运行条件下，线速度与来自挤出机130的体积流量同步，以确保在冲击点180处保持完全密封并且真空不会将熔融涂料160通过压力管150抽入真空源134。
本文中公开的系统可适于产生具有减小的空隙的涂覆的中空管，或者在涂覆的中空管材料内、比如涂覆的中空管的各层之间或在涂覆的(一或多)层内没有或基本没有空隙的涂覆的中空管。涂覆的中空管的各层之间夹带气泡或空气可能导致空隙的形成。空隙是涂覆的中空管的内表面与外表面之间、比如在散装材料内或在涂覆的中空管的各层之间的空间，这些空间充填有诸如空气之类的气体。空隙可导致涂覆的中空管的各层分层(脱层)，比如外层与中空基管分层。在使用期间，分层可导致涂覆的中空管失效。在一些情况下，空隙可降低通过涂覆的中空管、比如是由透明或基本透明的材料制成的涂覆的中空管的视觉清晰度。在一些情况下，例如对于使用涂覆的中空管作为用于将血液或治疗剂递送到患者体内的医疗保健从业者而言，期望通过涂覆的中空管具有更好的可见度。对于某些应用，可能期望能够贯穿涂覆的中空管观察，例如观察在流过涂覆的中空管的流体中是否存在气泡。
本文中公开的系统可适合于涂覆具有纹理化的外表面、比如由加强层限定的外表面的中空基管。当施加涂料时，在中空基管周围形成真空会将涂料引到中空基管周围，并可能比如通过增加涂料在中空基管上的润湿而导致涂料与中空基管更好的接触面积。另外，在施加涂料时在中空基管周围抽真空可能会抽出不然会留在中空基管与涂料之间的空气。这对于具有比如来自加强层的纹理化的外表面的中空基管特别有利。本文中公开的系统在涂覆系统内提供合适的真空控制，这可以在施加涂层时减少在中空基管周围夹带气泡。即使在较快的涂覆速度下，从中空基管周围抽真空也可允许涂料合适地润湿到中空基管。通常，中空基管通过涂覆装置的速度越快，就必须越快地施加涂层。高速施加涂层可能导致夹带更多的空气。由于涂覆的中空管的各层之间降低的粘结强度和空隙的形成，故而是不希望夹带空气的。本文中公开的系统和方法可用于控制中空基管周围的真空，并且可用于将外层粘结至中空基管，从而可能以更快的线速度提供合适的涂层，即可能以更快的速度通过涂覆系统抽出中空基管。
本文中公开的系统还可以适合用于产生涂覆的中空管，该涂覆的中空管在涂覆的中空管的内腔内没有或基本没有微粒物质。本文中公开的系统还可适合用于产生涂覆的中空管，该涂覆的中空管在最终的中空管的内腔内具有平滑或基本平滑的内表面。
上述系统和方法可选地用于具有加强芯的传统基管。通常，形成涂覆的中空管的一种方法是提供固体材料作为加强芯以提供径向强度或提供用于形成涂覆的中空管的内层的模具。通常，可以提供加强芯，可以在其上涂覆熔融材料，从而产生内层。当熔融材料冷却并固化以形成内层时，加强芯为熔融材料提供模具或结构支承。内层可单独地形成中空基管。替代地，可以将诸如加强层之类的附加层施加至内层，以形成中空基管。通常，加强芯被保持在内层内，同时增加了诸如加强层和/或外层之类的附加层，以向中空基管提供径向强度。可以形成第一材料的内层，并且例如由一个或多个加强层材料的线股形成的加强层可以叠置在内层上以形成中空基管。通常，例如，如果在施加加强层时内层的机械强度较低(例如，由薄内层壁或低硬度低聚合物形成)，则在添加加强层的同时，将加强芯留在内层中以向内层提供径向强度。控制在施加加强层时施加至内层的径向张力，以使内层不被压碎或变形。一旦将加强层被添加到内层以形成中空基管，就可以添加外层以形成涂覆的中空管。通常，在外层被施加的同时，加强芯被留在内层内，以向中空基管提供径向强度。例如，将热的熔融涂料施加至内层可将内层材料加热至接近内层材料的熔点和/或高于内层材料的玻璃化转变温度。如果外层材料是与内层材料相同的材料，或者如果外层材料具有比内层材料更高的熔化温度和/或更高的玻璃化转变温度，则可能发生这种情况。例如，如果内层包括诸如塑料的聚合物材料，则加热内层材料可导致内层材料软化。特别是在向空心基体施加了向内的径向力、比如是来自由将外层材料施加至中空基管上所导致的压力的情况下，如果内层材料软化，则中空基管可能会塌缩。
在使用加强芯形成涂覆的中空管之后，例如通过将加强芯从内层中拉出而移除加强芯。从涂覆的中空管中拉出加强芯可导致形成微粒物质、比如是来自加强芯的材料和/或来自内层的材料的微粒。可以通过将加强芯与内层分层和/或将加强芯与内层的内表面磨蚀而产生微粒。在加强芯上形成内层和/或将加强芯与内层分离还可产生具有粗糙或纹理化的内表面的内层。即，内层的内表面的内表面纹理可具有粗糙度(Ra)。对于某些应用、比如医疗保健应用，在内腔内具有微粒的涂覆的中空管可能是更不期望的。例如，可能期望涂覆的中空管用来向患者提供血液或治疗剂。涂覆的中空管的内腔内的微粒可能会形成污染物，并使涂覆的中空管对于医疗保健目的是所更不期望的，且可能需要增加清例如洁步骤。此外，具有粗糙或有纹理化的内表面的内层可能是不合适的，这例如会赋予内表面不平滑的纹理。粗糙或不平滑的表面可能会降低通过涂覆的中空管的视觉清晰度，这可能会使涂覆的中空管不适用于某些应用、比如医疗保健应用。附加地或替代地，具有纹理化或粗糙的内表面的内层可增加对于在内腔内流动的流体的摩擦系数。从涂料中拉出加强芯的步骤还可以在制造期间增加额外的步骤，这可能增加制造过程所需的成本和/或时间。移除加强芯还可能对制造过程引入人体工程学问题。
通过使用本文中公开的系统，可在不使用加强芯的情况下形成涂覆的中空管，并且该涂覆的中空管可以在涂覆的中空管的内腔内没有或基本没有微粒物质，否则这些微粒物质可能会例如由于从涂覆的中空管中移除加强芯而存在。虽然本文中公开的系统可以提供光学透明的涂覆的中空管，但是在各种示例中，这种系统和方法用于提供半透明、不透明或基本不透明的涂覆的中空管，这些涂覆的中空管在涂覆的中空管的内腔内没有或基本没有微粒物质。本文中所公开的系统还可产生涂覆的中空管，该涂覆的中空管在涂覆的中空管的内腔内具有平滑或基本平滑的内表面。本文中公开的系统还可消除对从涂覆的中空管移除加强芯的额外制造步骤的需要。该系统还可消除将涂覆的中空管切成较短的长度以便于移除加强芯的需要。本文中公开的系统可提供涂覆的中空管而无需使用加强芯，并且作为连续过程，其无需作为批量处理(batch process)而形成较短长度的涂覆的中空管。
在一些示例中，形成涂覆的中空管的方法包括首先形成中空基管。中空基管可包括连续的内层，该连续的内层限定了中空基管的内表面。可以通过首先形成内层、例如通过挤出材料以形成内层来形成中空基管。例如，内层可以通过吸管式挤出(straw extrusion)而形成。如前所述，不使用加强芯而比如通过吸管式挤出来形成内层可产生具有减少的微粒和平滑的内表面的涂覆的中空管。在一些示例中，内层可包括柔性材料。在一些示例中，内层可包括透明或基本透明的材料。通常，透明材料是一种允许光穿过的材料，使得可以清楚地看到该材料后面的物体。在一些示例中，内层可以包括适合用于医疗保健应用的材料，比如适合用于医疗用途的材料。内层可包括可通过使用挤出工艺而成形为管的材料。在一些示例中，内层可以包括聚合物材料、比如是塑料或橡胶。在一些示例中，内层材料可以包括聚合物，比如聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、诸如尼龙之类的聚酰胺、诸如聚醚醚酮(PEEK)之类的聚醚、或者诸如以商品名
Figure BDA0002237581190000211
提供的那些之类的聚醚嵌段酰胺。内层可以具有可使用挤出工艺形成的任何内径和/或壁厚。例如，内层的内径可小至约0.01英寸(0.025cm)、约0.05英寸(0.127cm)或约0.10英寸(0.25cm)，或宽至约0.20英寸(0.51cm)、约0.30英寸(0.76cm)或约0.40英寸(1.0cm)，或直径在任何一对前述值之间，但也可设想额外的值。例如，内层的壁厚可小至约0.002英寸(0.005cm)、约0.004英寸(0.010cm)或约0.006英寸(0.015cm)，或宽至约0.010英寸(0.025cm)、约0.020英寸(0.051cm)或约0.030英寸(0.076cm)，或厚度在任何一对前述值之间，但也可设想额外的值。
在一些示例中，比如通过将加强层叠置在内层上来将加强层添加到内层。加强材料可以包括柔性材料，该柔性材料也在径向和纵向上向中空基管提供强度。加强层可以包括透明或基本透明的材料。在一些示例中，加强层可以包括金属、金属合金、聚合物或任何其他合适的材料。加强层可以包括布置成编织、盘绕、螺旋、螺旋缠绕或织造图案的加强材料。加强层可以包括沿着中空基管的长度具有可变节距的布置成编织、盘绕、螺旋、螺旋缠绕或织造图案的加强材料。即，加强材料可以包括以编织、盘绕、螺旋、螺旋缠绕或织造的图案布置的材料线股，并且该图案在沿着中空基管的长度的各个位置处可以具有不同的角度。加强材料可包括可制成细长线股或线束的任何材料，例如：不锈钢、单丝聚合物纤维、ePTFE纤维、玻璃纤维、形状记忆合金(比如镍钛诺)、或芳族聚酰胺纤维(比如以商品名
Figure BDA0002237581190000221
提供的那些)。在一些情况下，加强层包括编织的尼龙材料(例如尼龙6、尼龙6/6、尼龙6/12等)。
在一些示例中，形成涂覆的中空管的方法包括将中空基管穿入真空源。将中空基管穿入真空源可包括：将中空基管穿入压力管，该压力管具有与真空源流体连通的开口。中空基管可以穿过压力管，该压力管在中空基管的外部提供的压力低于中空基管的内腔内的内部正压力。在一些配置中，中空基管穿过串联布置的多于一个的真空腔室。中空基管可以穿过第一真空腔室，该第一真空腔室将第一真空腔室内的第一负气压保持为低于第一真空腔室外部的气压；并且可以穿过第二真空腔室，该第二真空腔室位于第一真空腔室的下游，并将第二真空腔室内的第二负气压保持为低于第一负气压。
在一些示例中，中空基管穿过真空源并且穿过将熔融涂料涂覆到中空基管上的模具、例如涂覆模具中空基管可以穿过涂覆模具，该涂覆模具在冲击点之前具有的腔室压力低于中空基管的内腔内的内部正压力。中空基管可以穿过与真空源流体连通的涂覆模具，该涂覆模具被配置为围绕涂覆模具内的中空基管抽真空。可以使用挤出机将涂料提供给涂覆模具，该挤出机将熔融涂料提供到涂覆模具中。中空基管可以从真空源穿入涂覆模具，并通过冲击点，在该处将涂料施加至中空基管。当通过模具将熔融涂料施加至中空基管上时，可以通过熔融涂料对该涂料施加压力。当将涂料施加至中空基管时，可以在中空基管内部保持正压力。相对于中空基管外部的压力，可以在中空基管的内腔内维持正压力。可以在涂覆模具与中空基管之间用涂料保持密封，并且可以在涂覆模具内部的中空基管周围保持真空。例如，涂覆的中空基管可形成为外直径小至约0.030英寸(0.076cm)、约0.080英寸(0.203cm)或约0.144英寸(0.366cm)，并且大至约0.20英寸(0.51cm)、约0.30英寸(0.76cm)或约0.40英寸(1.01cm)，或直径在任意两个前述直径之间，但也可设想额外的值。例如，涂覆的中空管可形成为管壁厚小至约0.007英寸(0.018cm)或约0.010英寸(0.025cm)，或厚至约0.020英寸(0.051cm)、约0.040英寸(0.102cm)或约0.060英寸(0.152cm)，或厚度在任何一对前述值之间，但也可设想额外的值。
在一些示例中，在中空基管外部维持冲击点之前的腔室压力，该腔室压力低于中空基管的内腔内的压力。可以在模具内维持腔室压力，该腔室压力相对于在穿过第一真空腔室之前的中空基管的径向强度增加了中空基管的径向强度。可以控制合适的腔室压力以抑制中空基管由于通过熔融涂料施加至中空基管上的涂覆压力而塌缩。一种形成涂覆的中空管的方法可以包括：使涂覆系统和张紧系统的操作参数与中空基管的强度平衡，中空基管的强度由中空基管的壁厚和硬度的组合来确定。例如，给定中空基管的壁厚和硬度，可以控制真空度和挤出机压力以有助于防止中空基管塌缩或破裂，并且可以控制中空基管的线速度和/或张力以有助于防止中空基管拉伸或膨胀。形成涂覆的中空管时可以控制的操作参数包括控制：来自挤出机的涂料产生的压力、中空基管中的压力、中空基管周围的腔室压力、模具外部的环境压力、通过模具的中空基管的线速度、挤出机运行温度以及熔融涂料的温度。
在某些情况下，本文中公开的方法和系统可用于在具有基管内加强芯的基管上形成外层。使用以上公开的真空系统的方法和系统可用于在具有加强芯的基管上施加外层，并且提供与使用没有本文中公开的真空系统的系统或方法被施加于基管的外层的粘结强度相比对基管的粘结强度更好的外层。
图5A是使用先前可用的方法形成的涂覆的中空管510的照片。图5B是涂覆的中空管510的特征的线条图。图5A和5B是从涂覆的中空管510的径向通过涂覆的中空管510的视图。可见加强层514呈叠置交叉形式作为线股518的编织结构。在加强层514的各线股518之间可见包括内层和外层的管状材料512。如图5A和5B中所示，在由先前可用的方法制成的涂覆的中空管510中，沿线股518的长度存在空隙路径520。沿线股518的长度在线股518与管状材料512之间存在空隙路径520。同样在图5A和5B中可见的是管状材料512内的空隙524。空隙路径520表明在编织结构的线股518与管状材料512之间缺少连续的粘结。空隙路径524还可表明在管状材料512的外层与内层之间缺少完整的粘结。
图6A是使用先前可用的方法形成的涂覆的中空管530的照片。图6B是涂覆的中空管530的特征的线条图。图6A和6B是从径向通过涂覆的中空管530的视图。可见加强层534呈叠置交叉形式作为由线股538形成的编织结构。在加强层534的各线股538之间可见包括内层和外层的管状材料532。如图6A和6B中所示，在使用先前可用的方法形成的涂覆的中空管530中，沿线股538的长度存在空隙542。沿线股538的长度在线股538与管状材料532之间存在空隙542。同样在图6A和6B中可见的是管状材料532内的空隙540。空隙路径540表明在管状材料532的外层与内层之间缺少完整的粘结。
图7A是根据一种实施例使用以上公开的系统和方法形成的涂覆的中空管550的照片。图7B是涂覆的中空管550的特征的线条图。图7A和7B是从径向通过涂覆的中空管550的视图。可见加强层554呈叠置交叉形式作为由线股558形成的编织结构。在加强层554的各线股558之间可见包括内层和外层的管状材料552。如图7A和7B中所示，根据本公开的示例形成的涂覆的中空管550具有减少的空隙，并且可沿着线股558相对没有空隙。同样如图7A和7B中所示，根据本公开的示例制成的涂覆的中空管550具有减少的空隙，并且可在内层与外层之间基本没有空隙。即，使用根据本公开的示例的系统和方法形成的涂覆的中空管550比使用先前可用的系统和方法形成的涂覆的中空管(比如在图5A、5B、6A和6B中所示的那些)每单位长度的空隙少得多。如图7A和7B中所示，使用本公开的系统和方法形成的涂覆的中空管550比使用先前可用的系统和方法形成的涂覆的中空管具有管状材料552对加强层554更好的封装以及管状材料552的内层与外层之间的改进的粘结。
图8A是使用先前可用的方法形成的涂覆的中空管600的照片。图8B是涂覆的中空管600的特征的线条图。图8A和8B是沿着涂覆的中空管600的长度从中心切开的涂覆的中空管600的剖视图。示出了内层610、加强层612和外层614。如图8A和8B中所示，涂覆的中空管600的内表面618在涂覆的中空管600的内表面618上具有粗糙度或纹理616。可见该纹理为不平滑表面、即粗糙的或颗粒状表面。
图9A是根据实施例使用以上公开的系统和方法形成的涂覆的中空管630的照片。图9B是涂覆的中空管630的特征的线条图。图9A和9B是沿着涂覆的中空管630的长度从中心切开的涂覆的中空管630的剖视图。示出了内层640、加强层642和外层644。如图9A中所示，涂覆的中空管630的内表面666没有表面粗糙度。如图9A中所示，涂覆的中空管630的内表面666在涂覆的中空管630的内表面666上没有表面粗糙度或不平滑部分。即，将使用以上公开的系统和方法制成的涂覆的中空管630与由先前可用的方法制成的涂覆的中空管600比较，与图8A和8B中所示的内表面618上的相对更纹理化或不平滑的表面相比，图9A和9B中所示的涂覆的中空管630具有平滑或基本平滑的内表面666。
图10是使用先前可用的方法制成的涂覆的中空管670的照片。图10是内层的内腔的内表面674的视图。使用内层内的加强芯形成涂覆的中空管670，然后将其移除。如图10中所示，内层的内表面674具有不平滑的表面光洁度，这降低了由加强芯制成的涂覆的中空管670的内层的光学清晰度。如前所述，可通过在形成内层之后从内表面674移除加强芯来为内表面674提供不平滑的表面光洁度。
图11是使用根据本公开的示例的系统和方法制成的涂覆的中空管680的照片。图11是内层的内腔的内表面684的视图。如图11中所示，内层的内表面684具有平滑的光洁度。涂覆的中空管680的平滑内表面具有比如图10中所示使用先前可用的方法制成的涂覆的中空管670更好的光学清晰度。
图12、13和14是用扫描电子显微镜在100倍放大下拍摄的三个不同的涂覆的中空管样品的内层内表面的显微照片，每个涂覆的中空管样品的外径为0.188英寸(0.478cm)。样品1(700)和样品2(710)是使用先前可用的方法形成的两个不同的涂覆的中空管，这些方法包括使用加强芯以形成内层。在外层形成在样品1(700)和样品2(710)上之后，移除加强芯。图12和13示出了样品1(700)和样品2(710)的内层的内表面702、712。图14示出了样品3(720)的内层的内表面722，其是使用根据本公开的示例的系统和方法形成的涂覆的中空管。如图12中所示，使用加强芯形成涂覆的中空管产生具有内表面702的内层，该内表面702是粗糙的并且在内表面702上具有纹理。样品1(700)的内表面702的高度沿着内表面702变化并限定峰部704和谷部706。图13中所示的样品2(710)的内层的内表面712也是纹理化的并且限定峰部714和谷部716。图14中所示的样品3(720)的内表面722是基本平滑的，并且没有样品2和样品3(700、710)的内表面700、710的纹理和表面粗糙度。比较图12、13和14的显微照片，可以看出，根据本公开的示例的系统和方法产生的内层的内表面在放大100倍时是基本平滑的。内表面702、712、722的表面粗糙度使用非接触式白光干涉仪(
Figure BDA0002237581190000261
NewView5032，带有
Figure BDA0002237581190000262
软件，可从英国赫特福德郡的Lambda Photometrics Ltd.购得)进行测量。用白光干涉仪进行的表面粗糙度测量表明，样品1和样品2(700、710)的内表面702、712的粗糙度是样品3(720)的内表面720的粗糙度的六倍之多。
图15、16和17是使用0.072mm乘以0.052mm视野拍摄的三个不同的涂覆的中空管样品的表面轮廓图，每个涂覆的中空管样品的外径为0.188英寸(0.478cm)。样品4(730)和样品5(740)是使用先前可用的方法形成的两个不同的涂覆的中空管，这些方法包括使用加强芯以形成内层。图17示出了样品6(750)的内层的内表面742，其是使用根据本公开的示例的系统和方法形成的涂覆的中空管。如图15中所示，样品4(730)在内表面732上具有粗糙的纹理。样品4(730)的内表面732的高度限定了峰部734和谷部736，可将其与示出了±2.000μm最大测量高度和深度的图15右侧的图例进行比较。图16中所示的样品5(740)的内层的内表面742也是纹理化的并且限定峰部744和谷部746。图17中所示的样品6(750)的内表面752是基本平滑的，并且没有样品4(730)和样品5(740)的纹理和表面粗糙度。样品4(730)、样品5(740)和样品6(750)的内表面732、742、752的表面粗糙度使用非接触式白光干涉仪(
Figure BDA0002237581190000271
NewView 5032，带有
Figure BDA0002237581190000272
软件，可从英国赫特福德郡的Lambda Photometrics Ltd.购得)定量。表1至4包含了表面粗糙度测量值的数值。
对样品4(730)、样品5(740)和样品6(750)的每个内表面得到了视野为0.072mm乘以0.052mm(对应于50倍物镜和2倍相机变焦的设定)的三个表面视图粗糙度测量值；这些值在表1中示出。对样品4(730)、样品5(740)和样品6(750)的每个内表面得到了视野为0.14mm乘以0.11mm(对应于50倍物镜和1倍相机变焦的设定)的三个表面视图粗糙度测量值；这些值在表2中示出。表1和表2中给出了每个样品的三个粗糙度测量值的平均值和标准偏差。
粗糙度参数如下。PV是峰部到谷部的最大高度，它表明了表面上最高点与最低点之间的绝对值。H是两条预定线之间的粗糙度。RMS是均方根粗糙度，它是来自拟合平面的所测得的偏差的平均值。Ra是平均表面粗糙度，它是来自拟合平面的绝对值的算术平均值。也就是说，如按照ASME B46.1所测量的，Ra是在评估长度内记录的轮廓高度与平均线的高度偏差值的算术平均值。
Figure BDA0002237581190000282
如表1中所示，在0.072mm乘以0.052mm的视野上，样品4的平均粗糙度(Ra)是样品6的平均粗糙度(Ra)的30倍之多。在相同视野下，样品5的平均粗糙度(Ra)几乎是样品6的平均粗糙度(Ra)的20倍。
如表2中所示，在0.14mm乘以0.11mm的视野上，样品4的平均粗糙度(Ra)是样品6的平均粗糙度(Ra)的15倍之多。在相同视野下，样品5的平均粗糙度(Ra)是样品6的平均粗糙度(Ra)的13倍之多。
图18、19和20是以0.072mm乘以0.052mm的视野截取的线轮廓。图18是上述样品4(730)的线条轮廓。图19是上述样品5(740)的线条轮廓。图20是上述样品6(750)的线条轮廓。如图20中所示，样品6的内表面距通过表面限定的拟合平面780不高于或低于0.0400μm。与其相反，图18和19表明样品4和样品5的内表面具有距通过表面限定的拟合平面760、770的几乎为1.00μm的峰部和超过1.00μm的谷部。
对样品4(730)、样品5(740)和样品6(750)的每个内表面得到了视野为0.072mm乘以0.052mm(对应于50倍物镜和2倍相机变焦的设定)的三个线条轮廓粗糙度测量值；这些值在表3中示出。对样品4(730)、样品5(740)和样品6(750)的每个内表面得到了视野为0.14mm乘以0.11mm(对应于50倍物镜和1倍相机变焦的设定)的三个线条轮廓粗糙度测量值；这些值在表4中示出。表3和表4中给出了每个样品的三个粗糙度测量值的平均值和标准偏差。
Figure BDA0002237581190000291
Figure BDA0002237581190000292
如表3中所示，在0.072mm乘以0.052mm的视野上得到的线条轮廓表明，样品4的平均粗糙度(Ra)是样品6的平均粗糙度(Ra)的45倍之多。在相同视野下，样品5的平均粗糙度(Ra)是样品6的平均粗糙度(Ra)的30倍之多。
如表4中所示，在0.14mm乘以0.11mm的视野上得到的线条轮廓表明，样品4的平均粗糙度(Ra)是样品6的平均粗糙度(Ra)的70倍之多。在相同视野下，样品5的平均粗糙度(Ra)是样品6的平均粗糙度(Ra)的53倍之多。
如前所述，本文中公开的系统和方法可提供涂覆的中空管，该涂覆的中空管在涂覆的中空管的内腔内没有或基本没有微粒物质。为了测量使用所公开的系统和方法形成涂覆的中空管时可能产生的任何微粒物质，使用两个测试样品进行了微粒定型(sizing)和计数测试。微粒物质在本文中定义为存在于每个被测样品之中或之上除气泡之外的外来的、移动的、不溶解的成分。
测试组1包括三个样品管，其具有医用级热塑性聚氨酯的外层和内层(来自德国勒沃库森的Covestro,AG的
Figure BDA0002237581190000301
RxT85A)。每个管的外径为0.188英寸(0.478cm)、内径为0.088英寸(0.224cm)、长度为12英寸(30.48cm)。
测试组2包括三个样品管，其具有医用级热塑性聚氨酯的外层和内层(
Figure BDA0002237581190000302
RxT85A)。每个管的外径为0.188英寸(0.478mm)、内径为0.088英寸(0.224cm)、长度为20英寸(30.48cm)。
根据美国FDA良好制造实践(GMP)法规(21C.F.R.，第210、211和820部分)进行测试。所有测试均由位于新泽西州沃尔的尼尔森实验室(Nelson Laboratories)进行。测试程序遵循尼尔森实验室标准测试协议(STP)编号：STP0011，修订版08。使用HIAC Royco液体颗粒计数系统(LPC)、型号#9703进行测试。LPC使用遮光传感器检测颗粒并确定颗粒大小。LPC的传感器由制造商使用直径为2μm至10μm的聚苯乙烯乳胶颗粒进行校准。颗粒计数测试是用测试流体充填每个管来进行的，测试流体被排出并放入试杯中。测量试杯中的遮光流体以确定颗粒计数。每个管充填有测试流体并被排空两次，从而得到第一提取物和第二提取物。每项测试的结果包含在下面。
Figure BDA0002237581190000311
Figure BDA0002237581190000312
Figure BDA0002237581190000313
如将表5和6中的结果与表7中的验收标准进行比较时所示，所有颗粒计数值均低于验收限值。可以注意到的是，对于某些管，第二提取物比第一提取物产生更高的颗粒计数。由于在该测试中观察到的值远低于表6中所示的验收标准，因此可以认为，这种差异可能归因于颗粒计数器的测量误差。例如，如表5中所示，用根据本公开的示例的系统和方法制成的涂覆的中空管每个样品均具有少于425个直径≤10μm的颗粒，并且每个样品均具有少于23个直径≤25μm的颗粒。如图所示，用于本研究测试的样品的颗粒计数在USP<788>1.B(注射中的微粒物质)参数和EP 2.9.19要求之内。
本领域的技术人员将容易理解，本发明的各方面可通过任何数量的方法和构造成执行预期功能的设备来实现。换句话说，其他方法和设备可被包含在这里以执行预期功能。还应注意此处参考的附图并非都按比例绘制，而是可扩大来说明本发明的各方面，且在这方面，附图不应被解释为限制性的。最后，虽然可结合各种原理和理念来描述本发明，但本发明不应受理论的限制。

Claims (44)

1.一种涂覆中空基管的方法，所述方法包括：
将中空基管穿入涂覆模具，所述涂覆模具被配置为维持所述中空基管外部的腔室压力低于所述中空基管的内腔内的内压力；以及
使用所述涂覆模具将涂料挤出到所述中空基管上，以通过将涂料递送到所述涂覆模具中来形成涂覆的中空管，其中，在所述涂覆模具内所述涂料被施加至所述中空基管处的冲击点附近保持真空。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中空基管包括加强层。
3.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述中空基管包括加强层，所述加强层包括形成为编织、盘绕、螺旋缠绕和螺旋形图案中的至少一种的一个或多个加强材料线股。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述中空基管具有限定所述中空基管的内表面的连续内层。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，还包括：在将涂料施加至所述中空基管时维持所述中空基管内部的所述内压力。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，维持所述中空基管外部的腔室压力处于低于所述中空基管的内腔内的内压力的压力在所述中空基管穿过所述涂覆模具时向所述中空基管提供径向支承。
7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，还包括：将所述涂料挤出到所述涂覆模具内的所述中空基管上，使得所述涂料在所述涂覆模具与所述中空基管的外表面之间形成密封，由此使得在将所述涂料施加至所述中空基管的过程期间，在所述涂料与所述中空基管的所述外表面之间施加真空。
8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，还包括：相对于所述中空基管的壁厚和硬度选择所述腔室压力，从而保持所述中空基管的尺寸稳定性。
9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，还包括：沿着所述中空基管控制张力，以在将所述涂料施加至所述中空基管时保持所述中空基管的尺寸稳定性。
10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，还包括：控制所述中空基管外部的所述腔室压力和沿所述中空基管的拉力，使得在将所述涂料施加至所述中空基管时保持所述中空基管的尺寸稳定性。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，还包括：
使所述中空基管穿过第一真空腔室，其中，所述第一真空腔室被配置为维持所述第一真空腔室内的第一压力低于所述第一真空腔室外部的环境压力；以及
使所述中空管穿过位于所述第一真空腔室下游的第二真空腔室，其中，所述第二真空腔室配置为维持所述第二真空腔室内的第二压力低于所述第一压力，所述涂覆模具与所述第二真空腔室流体连通。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，使所述中空基管穿过所述第一真空腔室，并使所述中空基管穿过所述第二真空腔室，所述第二真空腔室的所述第二压力低于所述中空基管的所述内腔内的内压力，这相对于在穿过所述第一真空腔室之前所述中空基管的径向强度向所述中空基管提供了增加的径向强度。
13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述涂覆的中空管的特征在于在100倍放大下基本平滑的内表面。
14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述涂覆的中空管的特征在于平均表面粗糙度(Ra)为0.04μm或更小的内表面。
15.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述涂覆的中空管的特征在于平均表面粗糙度(Ra)为0.01μm或更小的内表面。
16.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述涂覆的中空管的特征在于，在内径约0.2cm或更大且长度约30cm或更大的样品上，尺寸超过10μm的颗粒计数少于450个。
17.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述涂覆的中空管的特征在于，在内径约0.2cm或更大且长度约30cm或更大的样品上，尺寸超过25μm的颗粒计数少于25个。
18.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述中空基管是具有敞开内腔的加强管，并且所述涂覆的中空管在所述涂料与所述加强管之间基本没有空隙。
19.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述中空基管是具有敞开内腔的加强管，并且所述涂覆的中空管在所述涂料内基本没有空隙。
20.一种用于涂覆中空基管的系统，所述系统包括：
涂覆模具，所述涂覆模具被配置为将涂料施加至中空基管并且维持所述中空基管外部的腔室压力低于所述中空基管的内腔内的内压力；
挤出设备，所述挤出设备被配置为将所述涂料连续地挤出到所述涂覆模具中；以及
真空源，所述真空源与涂覆模具流体连通，并配置成在所述涂覆模具内在将所述涂料施加至所述中空基管以形成冲击点的位置附近形成真空。
21.根据权利要求20所述的系统，其特征在于，所述中空基管包括加强层。
22.根据权利要求20和21中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述中空基管包括加强层，所述加强层包括形成为编织、盘绕、螺旋缠绕和螺旋形图案中的至少一种的至少一个加强材料线股。
23.根据权利要求20－22中任一权利要求所述的系统，其特征在于，还包括张紧系统，所述张紧系统配置成控制沿所述中空基管的张力，使得在所述中空基管穿过所述涂覆模具时保持所述中空基管的尺寸稳定性。
24.根据权利要求20－23中任一权利要求所述的系统，其特征在于，还包括张紧系统，所述张紧系统配置成控制沿所述中空基管的张力，使得在所述涂料被施加至所述中空基管时保持所述中空基管的尺寸稳定性。
25.根据权利要求20－24中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述腔室压力被选择成减少在所述涂料与所述中空基管的外表面之间空隙的形成。
26.根据权利要求20－25中任一权利要求所述的系统，其特征在于，选择所述腔室压力以维持所述涂覆模具内的真空，从而减少在所述涂料被施加至所述中空基管时在所述涂料与所述中空基管的外表面之间夹带的空气。
27.根据权利要求20－26中任一权利要求所述的系统，其特征在于，选择所述腔室压力以维持所述涂覆模具内的真空，从而在所述涂料被施加至所述中空基管时在所述中空基管的所述内腔内形成正压力。
28.根据权利要求20－27中任一权利要求所述的系统，其特征在于，选择所述腔室压力以使得相对于穿过所述真空源之前所述中空基管的径向强度所述中空基管具有增加的径向强度。
29.根据权利要求20－28中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述腔室压力相对于所述中空基管的管壁的硬度是可控的，从而保持所述中空基管的尺寸稳定性。
30.根据权利要求20－29中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述真空源被配置为控制所述腔室压力，以维持所述中空基管的尺寸稳定性。
31.根据权利要求20－30中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述涂覆模具被配置为导致在通过所述真空源施加真空的冲击点处所述涂料在所述中空基管的外表面与所述涂覆模具内部之间形成密封。
32.根据权利要求20－31中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述真空源包括位于所述涂覆模具的上游的至少一个真空腔室。
33.据权利要求20－32中任一权利要求所述的系统，其特征在于，所述真空源包括第一真空腔室，所述第一真空腔室被配置为维持所述第一真空腔室内的第一真空；且所述真空源包括所述第一真空腔室下游的第二真空腔室，所述第二真空腔室被配置为维持第二真空腔室内的第二真空压力低于所述第一真空。
34.根据权利要求33所述的系统，其特征在于，所述第一真空为从约10.0至约29.0英寸汞柱，并且所述第二真空为从约0.5至约29.0英寸汞柱。
35.一种涂覆的中空管，包括：
中空基管，所述中空基管包括围绕连续的内层的加强层，所述中空基管具有外表面、内表面和由连续的内表面限定的内腔；以及
在所述中空基管的所述外表面上挤出的涂层，使得所述涂覆的中空管在所述中空基管与所述涂层之间基本没有空隙。
36.根据权利要求35所述的涂覆的中空管，其特征在于，所述加强层包括形成为编织、盘绕、螺旋、螺纹或织造图案的至少一个加强材料线股。
37.根据权利要求35和36中任一权利要求所述的涂覆的中空管，其特征在于，所述内表面的平均表面粗糙度(Ra)为0.04μm或更小。
38.根据权利要求35－37中任一权利要求所述的涂覆的中空管，其特征在于，所述内表面的平均表面粗糙度(Ra)为0.01μm或更小。
39.根据权利要求35－38中任一权利要求所述的涂覆的中空管，其特征在于，所述涂覆的中空管的特征在于，在内径约0.2cm或更大且长度约30cm或更大的样品上，尺寸超过10μm的颗粒计数少于450个。
40.根据权利要求35－39中任一权利要求所述的涂覆的中空管，其特征在于，所述涂覆的中空管的特征在于，在内径约0.2cm或更大且长度约30cm或更大的样品上，尺寸超过25μm的颗粒计数少于25个。
41.根据权利要求35－40中任一权利要求所述的涂覆的中空管，其特征在于，所述加强层材料包括塑料、聚合物、金属或金属合金中的至少一种。
42.根据权利要求35－41中任一权利要求所述的涂覆的中空管，其特征在于，所述加强层材料包括尼龙、不锈钢、ePTFE、玻璃纤维、芳族聚酰胺和形状记忆合金中的至少一种。
43.根据权利要求35－42中任一权利要求所述的涂覆的中空管，其特征在于，所述涂层包括塑料、橡胶和聚合物中的至少一种。
44.根据权利要求35－43中任一权利要求所述的涂覆的中空管，其特征在于，所述涂层包括聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、尼龙、聚醚醚酮和聚醚嵌段酰胺中的至少一种。
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