CN114474643A - 一种超薄高分子管材生产设备及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，公开了一种超薄高分子管材生产设备，包括挤出机，所述挤出机的上端一侧固定安装有料筒，所述挤出机的一侧设置有第一真空冷却水槽，位于所述挤出机一侧的第一真空冷却水槽的端部设置有定径套，所述第一真空冷却水槽的一侧设置有第一牵引机，所述第一牵引机的一侧设置有收卷机。本发明可以有效增强材料的熔体强度，稳定熔体的流动性能，并提高材料熔体的有效延展性，同时将其内部温度控制在高于材料的玻璃化转变温度Tg，低于材料的流动温度Tf/Tm的温度，加工工艺可以连续生产，方便快捷，可以实现常规管材无法达到的0.02‑0.05mm壁厚的超薄管材，还兼具有一定的热收缩记忆性能，方便需要包覆紧密贴合的场合使用。

Description

一种超薄高分子管材生产设备及工艺
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种超薄高分子管材生产设备及工艺。
背景技术
医疗管材领域对于超薄高分子管材的需求日益旺盛，现有的超薄高分子管材再生产时，常规的挤出方式：只能生产0.1mm以上的管材，对于0.05mm甚至0.02mm壁厚的管材加工无法通过常规的挤出方式进行生产。主要的难点在于：模具加工困难，因为超薄高分子管材的模具间隙控制要十分精准，壁厚矫正相对困难；高分子材料从挤出机流出后，通过口模和芯棒模具中时会受到高剪切的影响，影响表观和分子取向，容易产生波动和熔体破裂等表观缺陷；即便使用国际上最精密的挤出设备，由于高分子材料的挤出波动，精度都在正负0.05mm，特别是对于3mm以上的管材，壁厚尺寸波动更为明显，因此，对于壁厚在0.05mm的要求尺寸，常规的挤出方式是难于实现的；为此，我们提出一种超薄高分子管材生产设备及工艺。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种超薄高分子管材生产设备及工艺，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种超薄高分子管材生产设备，包括挤出机，所述挤出机的上端一侧固定安装有料筒，所述挤出机的一侧设置有第一真空冷却水槽，位于所述挤出机一侧的第一真空冷却水槽的端部设置有定径套，所述第一真空冷却水槽的一侧设置有第一牵引机，所述第一牵引机的一侧设置有收卷机；
所述收卷机的一侧设置有放线机，所述放线机的一侧设置有第一外径测径仪，所述第一外径测径仪的一侧设置有输送轮，所述输送轮的一侧设置有加热腔室，所述加热腔室的一侧设置有第二真空冷却水槽，所述第二真空冷却水槽的一侧设置有第二牵引机，所述第二牵引机的一侧设置有第二外径测径仪，所述第二外径测径仪的一侧设置有卷起机。
本发明还提供了一种超薄高分子管材生产工艺，采用所述的生产设备进行加工，具体使用方法如下：
步骤一：选用以下材质进行加工：PVC、PP，PE，PA，PEEK，TPU，PET，FEP、PFA、MFA、ETFE、PVDF、ECTFE、EFEP、THV、PPS，PSSU，PSU，PI、PEI，将上述材质包括但不限于上述的材质由料筒进入挤出机熔融挤出，连续挤出0.1-0.2mm壁厚的原始管材；
步骤二：经步骤一连续挤出的原始管材通过定径套和第一真空冷却水槽成型，由第一牵引机牵引，收卷机卷起得到挤出成型的原始软管管材；
步骤三：将步骤二中的原始软管管材放置在放线机上，并在管材内部施加压力，通过第一外径测径仪，由输送轮把原始软管管材输入加热腔室加热，受热软化后的原始软管管材外径在内部气压的作用下会发生膨胀，控制管材的壁厚，通过第二真空冷却水槽控制，得到想要的合适壁厚和外径；
步骤四：膨胀完成的管子通过第二牵引机牵引，经过第二外径测径仪在线检测，最后得到外径、薄壁壁厚稳定尺寸的管材通过卷起机进行收卷得到成品。
进一步的，步骤一中所述对于软质TPU材料或者尼龙弹性体，增加1-5％比例硅烷Silicone或PPA用于促进材料的充分熔融，增强材料的熔体强度，稳定熔体的流动性能，并提高材料熔体的有效延展性，这样可以得到0.1～0.2mm的薄壁，且壁厚均匀的挤出管材，其中PPA为含氟聚合物加工助剂。
进一步的，步骤一中所述挤出机包括双螺旋挤出机和单螺旋挤出机，所述双螺旋挤出机用于对共混物原料进行熔融共混拉条造粒，所述单螺旋挤出机用于对得到的粒子进行热熔挤出成型为非晶相透明管子。
进一步的，步骤三中所述加热腔室的温度为：100-200℃，其加工区域范围满足高于材料的玻璃化转变温度Tg，低于材料的流动温度Tf/Tm的温度。
进一步的，步骤三中所述加热腔室的长度为1-5m，管材内施加的压力为1-20atm，在气压的吹胀过程中将原始壁厚0.1-0.2mm的管材均匀地吹胀至所需0.02～0.05mm的壁厚，冷却定型后实现壁厚0.02mm-0.05mm的超薄高分子管材。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、在添加原料时对于软质TPU材料或者尼龙弹性体，增加1-5％比例硅烷Silicone或PPA含氟聚合物加工助剂用于促进材料的充分熔融，增强材料的熔体强度，稳定熔体的流动性能，并提高材料熔体的有效延展性，这样可以得到0.1～0.2mm的薄壁，且壁厚均匀的挤出管材。
2、通过设置的加热腔室，将其内部温度控制在：100-200℃，其加工区域范围满足高于材料的玻璃化转变温度Tg，低于材料的流动温度Tf/Tm的温度，同时，加热腔室的长度为1-5m，但是不限于这个长度，管材内施加的压力为1-20atm，在气压的吹胀过程中将原始壁厚0.1-0.2mm的管材均匀地吹胀至所需0.02～0.05mm的壁厚，冷却定型后能够实现壁厚0.02mm-0.05mm的超薄高分子管材的加工。
3、本发明的加工工艺可以连续生产，方便快捷，可以实现常规管材无法达到的0.02-0.05mm壁厚的超薄管材。
4、本发明的加工工艺0.02-0.05mm壁厚的管材，还兼具有一定的热收缩记忆性能，方便需要包覆紧密贴合的场合使用，本发明设计合理，符合市场需求，适合推广。
附图说明
图1为本发明一种超薄高分子管材生产设备的整体结构示意图。
图中：1、料筒；2、挤出机；3、定径套；4、第一真空冷却水槽；5、原始软管管材；6、第一牵引机；7、收卷机；8、放线机；9、第一外径测径仪；10、输送轮；11、加热腔室；12、第二真空冷却水槽；13、第二牵引机；14、第二外径测径仪；15、卷起机。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种超薄高分子管材生产设备，包括挤出机2，所述挤出机2的上端一侧固定安装有料筒1，所述挤出机2的一侧设置有第一真空冷却水槽4，位于所述挤出机2一侧的第一真空冷却水槽4的端部设置有定径套3，所述第一真空冷却水槽4的一侧设置有第一牵引机6，所述第一牵引机6的一侧设置有收卷机7；挤出机2包括双螺旋挤出机和单螺旋挤出机，所述双螺旋挤出机用于对共混物原料进行熔融共混拉条造粒，所述单螺旋挤出机用于对得到的粒子进行热熔挤出成型为非晶相透明管子；
所述收卷机7的一侧设置有放线机8，所述放线机8的一侧设置有第一外径测径仪9，所述第一外径测径仪9的一侧设置有输送轮10，所述输送轮10的一侧设置有加热腔室11，所述加热腔室11的一侧设置有第二真空冷却水槽12，所述第二真空冷却水槽12的一侧设置有第二牵引机13，所述第二牵引机13的一侧设置有第二外径测径仪14，所述第二外径测径仪14的一侧设置有卷起机15。
本发明还提供了一种超薄高分子管材生产工艺，采用上述的生产设备进行加工，具体使用方法如下：
步骤一：选用以下材质进行加工：PVC、PP，PE，PA，PEEK，TPU，PET，FEP、PFA、MFA、ETFE、PVDF、ECTFE、EFEP、THV、PPS，PSSU，PSU，PI、PEI，将上述材质包括但不限于上述的材质由料筒1进入挤出机2熔融挤出，连续挤出0.1-0.2mm壁厚的原始管材；
其中，对于软质TPU材料或者尼龙弹性体，增加1-5％比例硅烷Silicone或PPA用于促进材料的充分熔融，增强材料的熔体强度，稳定熔体的流动性能，并提高材料熔体的有效延展性，这样可以得到0.1～0.2mm的薄壁，且壁厚均匀的挤出管材，其中PPA为含氟聚合物加工助剂；
步骤二：经步骤一连续挤出的原始管材通过定径套3和第一真空冷却水槽4成型，由第一牵引机6牵引，收卷机7卷起得到挤出成型的原始软管管材5；
步骤三：将步骤二中的原始软管管材5放置在放线机8上，并在管材内部施加压力，施加压力采用的气体为压缩空气或氮气，通过第一外径测径仪9，由输送轮10把原始软管管材5输入加热腔室11加热，受热软化后的原始软管管材5外径在内部气压的作用下会发生膨胀，控制管材的壁厚，通过第二真空冷却水槽12控制，得到想要的合适壁厚和外径；
其中，加热腔室11的温度为：100-200℃，其加工区域范围满足高于材料的玻璃化转变温度Tg，低于材料的流动温度Tf/Tm的温度；
加热腔室11的长度为1-5m，但是不限于这个长度，管材内施加的压力为1-20atm，在气压的吹胀过程中将原始壁厚0.1-0.2mm的管材均匀地吹胀至所需0.02～0.05mm的壁厚，冷却定型后实现壁厚0.02mm-0.05mm的超薄高分子管材。
步骤四：膨胀完成的管子通过第二牵引机13牵引，经过第二外径测径仪14在线检测，最后得到外径、薄壁壁厚稳定尺寸的管材通过卷起机15进行收卷得到成品。
需要说明的是，本发明为一种超薄高分子管材生产设备及工艺，在使用时，首先，将生产设备按照如图1所示的结构进行组装，安装完成后，将PVC、PP，PE，PA，PEEK，TPU，PET，FEP、PFA、MFA、ETFE、PVDF、ECTFE、EFEP、THV、PPS，PSSU，PSU，PI、PEI材质包括但不限于上述的材质由料筒1进入挤出机2熔融挤出，连续挤出0.1-0.2mm壁厚的原始管材，其中，在添加原料时对于软质TPU材料或者尼龙弹性体，增加1-5％比例硅烷Silicone或PPA含氟聚合物加工助剂用于促进材料的充分熔融，增强材料的熔体强度，稳定熔体的流动性能，并提高材料熔体的有效延展性，这样可以得到0.1～0.2mm的薄壁，且壁厚均匀的挤出管材；
经上述步骤连续挤出的原始管材通过定径套3和第一真空冷却水槽4成型，由第一牵引机6牵引，收卷机7卷起得到挤出成型的原始软管管材5；然后将原始软管管材5放置在放线机8上，并在管材内部施加压力，通过第一外径测径仪9，由输送轮10把原始软管管材5输入加热腔室11加热，受热软化后的原始软管管材5外径在内部气压的作用下会发生膨胀，控制管材的壁厚，通过第二真空冷却水槽12控制，得到想要的合适壁厚和外径；
其中，加热腔室11的温度为：100-200℃，其加工区域范围满足高于材料的玻璃化转变温度Tg，低于材料的流动温度Tf/Tm的温度；加热腔室11的长度为1-5m，但是不限于这个长度，管材内施加的压力为1-20atm，在气压的吹胀过程中将原始壁厚0.1-0.2mm的管材均匀地吹胀至所需0.02～0.05mm的壁厚，冷却定型后能够实现壁厚0.02mm-0.05mm的超薄高分子管材的加工。
膨胀完成的管子通过第二牵引机13牵引，经过第二外径测径仪14在线检测，最后得到外径、薄壁壁厚稳定尺寸的管材通过卷起机15进行收卷得到成品。
本发明具体为高分子材料通过挤出工艺挤出原始软管管材5，原始软管管材5挤出后，通过特定温度和长度的加热腔室，并在管体内部提供足够压力的气体，使管材在特定温度、特定长度的加热腔室中，借助气体的吹胀作用，使管材壁厚变薄，再经冷却，制备超薄高分子管材的一种生产工艺；在添加原料时对于软质TPU材料或者尼龙弹性体，增加1-5％比例硅烷Silicone或PPA含氟聚合物加工助剂用于促进材料的充分熔融，增强材料的熔体强度，稳定熔体的流动性能，并提高材料熔体的有效延展性，这样可以得到0.1～0.2mm的薄壁，且壁厚均匀的挤出管材；同时通过设置的加热腔室11，将其内部温度控制在：100-200℃，其加工区域范围满足高于材料的玻璃化转变温度Tg，低于材料的流动温度Tf/Tm的温度，同时，加热腔室11的长度为1-5m，但是不限于这个长度，管材内施加的压力为1-20atm，在气压的吹胀过程中将原始壁厚0.1-0.2mm的管材均匀地吹胀至所需0.02～0.05mm的壁厚，冷却定型后能够实现壁厚0.02mm-0.05mm的超薄高分子管材的加工；本发明的加工工艺可以连续生产，方便快捷，可以实现常规管材无法达到的0.02-0.05mm壁厚的超薄管材；本发明的加工工艺0.02-0.05mm壁厚的管材，还兼具有一定的热收缩记忆性能，方便需要包覆紧密贴合的场合使用，本发明设计合理，符合市场需求，适合推广。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种超薄高分子管材生产设备，其特征在于：包括挤出机(2)，所述挤出机(2)的上端一侧固定安装有料筒(1)，所述挤出机(2)的一侧设置有第一真空冷却水槽(4)，位于所述挤出机(2)一侧的第一真空冷却水槽(4)的端部设置有定径套(3)，所述第一真空冷却水槽(4)的一侧设置有第一牵引机(6)，所述第一牵引机(6)的一侧设置有收卷机(7)；
所述收卷机(7)的一侧设置有放线机(8)，所述放线机(8)的一侧设置有第一外径测径仪(9)，所述第一外径测径仪(9)的一侧设置有输送轮(10)，所述输送轮(10)的一侧设置有加热腔室(11)，所述加热腔室(11)的一侧设置有第二真空冷却水槽(12)，所述第二真空冷却水槽(12)的一侧设置有第二牵引机(13)，所述第二牵引机(13)的一侧设置有第二外径测径仪(14)，所述第二外径测径仪(14)的一侧设置有卷起机(15)。
2.一种超薄高分子管材生产工艺，其特征在于：采用如权利要求1所述的生产设备进行加工，具体使用方法如下：
步骤一：选用以下材质进行加工：PVC、PP，PE，PA，PEEK，TPU，PET，FEP、PFA、MFA、ETFE、PVDF、ECTFE、EFEP、THV、PPS，PSSU，PSU，PI、PEI，将上述材质包括但不限于上述的材质由料筒(1)进入挤出机(2)熔融挤出，连续挤出0.1-0.2mm壁厚的原始管材；
步骤二：经步骤一连续挤出的原始管材通过定径套(3)和第一真空冷却水槽(4)成型，由第一牵引机(6)牵引，收卷机(7)卷起得到挤出成型的原始软管管材(5)；
步骤三：将步骤二中的原始软管管材(5)放置在放线机(8)上，并在管材内部施加压力，通过第一外径测径仪(9)，由输送轮(10)把原始软管管材(5)输入加热腔室(11)加热，受热软化后的原始软管管材(5)外径在内部气压的作用下会发生膨胀，控制管材的壁厚，通过第二真空冷却水槽(12)控制，得到想要的合适壁厚和外径；
步骤四：膨胀完成的管子通过第二牵引机(13)牵引，经过第二外径测径仪(14)在线检测，最后得到外径、薄壁壁厚稳定尺寸的管材通过卷起机(15)进行收卷得到成品。
3.根据权利要求2所述的一种超薄高分子管材生产工艺，其特征在于：步骤一中所述对于软质TPU材料或者尼龙弹性体，增加1-5％比例硅烷Silicone或PPA用于促进材料的充分熔融，增强材料的熔体强度，稳定熔体的流动性能，并提高材料熔体的有效延展性，这样可以得到0.1～0.2mm的薄壁，且壁厚均匀的挤出管材，其中PPA为含氟聚合物加工助剂。
4.根据权利要求2所述的一种超薄高分子管材生产工艺，其特征在于：步骤一中所述挤出机(2)包括双螺旋挤出机和单螺旋挤出机，所述双螺旋挤出机用于对共混物原料进行熔融共混拉条造粒，所述单螺旋挤出机用于对得到的粒子进行热熔挤出成型为非晶相透明管子。
5.根据权利要求2所述的一种超薄高分子管材生产工艺，其特征在于：步骤三中所述加热腔室(11)的温度为：100-200℃，其加工区域范围满足高于材料的玻璃化转变温度Tg，低于材料的流动温度Tf/Tm的温度。
6.根据权利要求2所述的一种超薄高分子管材生产工艺，其特征在于：步骤三中所述加热腔室(11)的长度为1-5m，管材内施加的压力为1-20atm，在气压的吹胀过程中将原始壁厚0.1-0.2mm的管材均匀地吹胀至所需0.02～0.05mm的壁厚，冷却定型后实现壁厚0.02mm-0.05mm的超薄高分子管材。
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