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球囊料管对球囊成型的影响

2023-03-09 13:43:53

球囊部分是整个球囊导管产品中的关键部件。了解球囊成型工艺对球囊导管的生产至关重要。

球囊是由合适尺寸的球囊料管在一定温度和压力下吹塑成型的,对球囊料管的要求要比导管鞘管、保护套等用途的管材更加严格。


  1. 球囊成型工艺介绍

    球囊成型是通过对料管的拉伸吹塑来实现的,球囊料管在压力和高温下,沿轴向和径向两个方向扩张,最终被球囊模具限位而成型。成型温度和压力会因球囊料管材料、尺寸的不同而不同。通过机械拉伸高分子链段,使其部分取向,从而使得球囊具有做大的强度,即球囊拥有较高的爆破压。

    在球囊成型工艺中,需要对球囊料管进行预拉伸,得到球囊坯料(料泡),预拉伸可以实现以下三个目的:

    控制球囊在管材上的成型部位

    改善球囊锥角部分的成型

    适应球囊模具端模

  2. 成型过程

    在球囊拉伸过程中,在通过加热套供热的高温条件下,预拉伸的坯料内部用清洁、干燥的氮气加压并被拉伸。这一过程可以促进球囊的成形。值得注意的是,温度如果高于熔点(例如,尼龙12 Grilamid的熔点为352°F)将会导致料管融化,并使高分子链随机分布。通常温度应控制在管材材料的玻璃转化温度范围左右。为了使球囊圆锥更薄、颈壁厚度更小,球囊主体部分成形后要在较低压力下进行二次拉伸一通常是成形压力的1/3 甚至更低。 最后,成形后的球囊在一个夹套中用冷却循环水冷却,同时保持较高的内部压力来固定球囊尺寸。

  3. 球囊料管质量缺陷及影响

    在球囊生产中经常会遇到的质量问题包括有凝胶点、白点、杂质、曳痕、拉链线、翘曲和目视缺陷。质量是至关重要的。这些问题会导致如低压爆裂、疲劳或尺寸错误等故障,进而会危及病人的安全,延长治疗时间,而这些都是生产厂家要首先考虑的。

    凝胶点通常是由于管件有杂质或挤出系统内的剪应力导致高分子链断裂造成的。前者可通过在挤出系统内进行适当的过滤来解决。后者却是挤出机设计的一个功能。为减少颗粒融化到管材中,直角或极端过渡都会引起剪切力,从而破坏高分子链。高分子链一旦断裂,所得到的材料就具有不同的物理性质,事实上构成了杂质。杂质可能会出现在球囊壁上,并且更易造成在较低压力下出现爆裂或早期疲劳现象。使用一个较大内径的挤出机制造球囊所需的内径较小的小管材时,可能也会出现这种情况。 爆破压力取决于球囊材料和圆周应力,其与壁厚和球囊直径呈函数关系。壁厚增加会提高爆破压力,同时球囊直径加大使得圆周应力增加,这就导致爆破压力下降。囊壁上的缺陷,如凝胶点和白点会使材料出现薄弱点,并且导致爆破压力下降。

    管材中有湿气或成形过程中材料拉伸过度都会导致白点。在球囊成形过程中的高温可能会使管件中的湿气蒸发,导致球囊壁中出现空隙。材料过度拉伸,即超过最佳拉伸比率时,会导致外观类似空隙的微裂纹。与凝胶点类似,白点也会导致爆破压力下降,并出现早期疲劳。管材中的湿气可通过在挤压之前烘干颗粒以及将管材贮存在洁净、干燥且黑暗的环境中来防止。在成形过程中,过度拉伸可通过仔细控制管子的内外径和同心度,将其保持在拉伸比率内来预防。

    杂质是指嵌入的异质材料。杂质会导致球囊壁上出现薄弱点,并可产生视觉缺陷。曳痕是挤出过程中,管件外侧出现狭窄的沟槽或抓痕造成的。如果颗粒卡在挤出模具头上,并随管材成型产生沟纹,就会发生这种情况。曳痕会导致沿球囊产生罗纹,反过来也会使得球囊在受压条件下出现翘曲或导致爆破压力下降。 如果管件形成时沿着挤出模具头震颤的话,就会产生拉链线。如果管材和模具头之间的接合不稳定的话,将会产生系列的凹陷。这些凹陷扩大之后会在成形球囊上形成一系列目视缺陷,称作拉链线。 如上所述,受压条件下产生的球囊翘曲可由曳痕造成,也可由壁厚不均匀造成。有时称之为“香蕉形”。这时,当压力越来越大时,球囊不会对称增大,而是翘曲到一边。

  4. 料管尺寸、性能对球囊的影响

    除了同轴度和材料洁净度外,球囊料管的尺寸、取向度也会对最终的球囊性能造成一定的影响。

    为了实现料管吹张后的强度最大化,球囊料管的尺寸和球囊尺寸需要有恰当的比例。当选取的球囊料管直径偏小时,球囊成型过程中可能会出现爆裂或白点,另外球囊成型过程中高分子链被过度拉伸,将大大降低球囊的爆破压,同时球囊顺应性将会减小。当选取的球囊料管直径偏大时,球囊可能会出现堆料、鸡爪纹等问题,同时,高分子链的取向度不够,将使得球囊顺应性增大。

    另外,在球囊料管挤出过程中,挤出工艺还会对球囊料管的性能造成影响,影响来自于两方面,一个是拉伸比,另一个是温度。拉伸比越大、温度越低,球囊料管内部分子链取向度约高,其球囊成型后爆破压将会偏低。因此,我们可以看到,使用不同拉伸比、相同温度下挤出的球囊料管,在相同的工艺吹塑球囊之后,爆破压具有明显的差异。


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