理论教育 精密挤出技术的应用及优势

精密挤出技术的应用及优势

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:精密挤出目前主要应用在光导纤维、医用导管等对产品直径有严格要求的制品上。4)使用精密医用导管挤出模具。利用专用设计软件对精密医用导管挤出模具进行科学的设计,采用先进的数控加工技术和电化学加工工艺对模具进行精密加工,以满足精密成型医用导管的要求。采用SPC控制系统,可以将挤出温度的波动控制在±1℃以内。

精密挤出技术的应用及优势

塑料加工的传统观念中,挤出成型是一种高效率、低附加值,以吨量取胜的加工方法。挤出生产的通用产品,如管材、型材、薄膜等,都有经济规模的要求,也就是对产品的产量要求达到一定的规模,投资才是合理的。精密挤出工艺的产品有很高的附加值和利润,将彻底改变挤出生产低利润的观念。精密挤出目前主要应用在光导纤维、医用导管等对产品直径有严格要求的制品上。要求精密挤出医用导管的生产线中与塑料及产品接触的机械部件,全部采用美国食品和医药卫生安全管理局(FDA)允许使用的材料制造。生产线要配置精密齿轮熔体泵,以保证熔体出量和压力的稳定;要配置在线壁厚和直径测量,并以此为依据,对挤出机螺杆转速和牵引速度实现闭环控制。精密挤出对温度的控制要求精度达到±1°C,对真空度的稳定性要求也非常高。精密挤出的管材壁厚误差可以控制在2%以内,而通常的挤出管材壁厚误差一般是10%左右。国外有代表性的医用导管生产线(比如MAILLEFER)的挤出速度可以达到250~300m/min。

精密挤出管材主要应用在医用导管的生产上。医用导管是指心脏内外科、脑系科、泌尿科、妇科、儿科所使用的各种介入导管(治疗或者诊断)以及各种插管。医用导管所使用的塑料也已经从过去单一的S-PVC扩大到PE、PU、TPU、FEP、PFA、PA等。由于介入治疗的迅速发展,并且介入导管是一种消耗品,因此介入导管已经成为医用导管中发展最为迅速的产品。但是介入导管生产难度大,技术含量高,目前国内还需要依赖进口,因此价格很高。近来国内已经在开发医用管材和汽车制动油管精密挤出生产线,相信能够为国内管材业带来新的发展机会。

精密挤出生产线主要的特点是:

1)采用精密驱动系统。在挤出机、熔体齿轮泵、并联式稳压装置和牵引机的驱动系统中采用伺服电动机替代变频电动机或直流电动机,使驱动精度提高90%以上,控制响应时间提高80%以上,充分满足了精密驱动和精密控制的要求。

2)采用精密失重加料系统,加料精度可以控制在±1g,配合在线壁厚、直径检测装置,可以实现挤出机螺杆转速和加料装置的闭环控制。

3)设有稳压系统。挤出压力的稳定程度是决定导管几何精度的关键,生产线根据材料和导管几何参数的不同有三种稳压系统可供选择。

①熔体齿轮泵的稳压系统。熔体齿轮泵是最有效的稳压装置。对几何精度要求高的产品,选择进口熔体齿轮泵作为稳压装置。采用熔体齿轮泵后,管材轴向尺寸的波动可以降低90%以上。对热稳定性较差的塑料,如聚氯乙烯、聚氨酯等,则不能选择熔体齿轮泵,以防止加工过程中材料降解。另外,进口熔体齿轮泵的价格较高,也是选择稳压系统时的考虑因素。(www.daowen.com)

②并联式稳压装置的稳压系统。并联式稳压装置为北京化工大学专利技术,具有结构简单、稳压效果显著、造价低廉的特点。采用并联式稳压系统,可以将管材轴向尺寸的波动降低70%以上。并联式稳压装置对热敏性材料同样不适用,加工热敏性材料的医用导管需要采用其他形式的稳压系统。并联式稳压系统适合中等精度导管的生产。

③稳压-稳流型挤出模具。对热稳定性较差的材料,不适于采用熔体齿轮泵和并联式稳压系统,可以采用稳压-稳流型挤出模具,以提高导管的轴向尺寸稳定性。

4)使用精密医用导管挤出模具。利用专用设计软件对精密医用导管挤出模具进行科学的设计,采用先进的数控加工技术和电化学加工工艺对模具进行精密加工,以满足精密成型医用导管的要求。

5)配备有高速皮带牵引机、高速双工位自动切换收卷机、高速无削切割机。

6)应用统计过程控制系统。统计过程控制(SPC,Statisticai Process Con-trol)是一种根据统计学模型,对过程参数进行统计学处理和分析,实现对过程精密控制的方法。该方法是一种基于预先预测过程发展趋势的先进控制方法,可比常规的逻辑程序控制方法(PLC)的控制精度提高80%以上。采用SPC控制系统,可以将挤出温度的波动控制在±1℃以内。

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