终端市场 | 11分钟阅读

用于TPU管的在线切割,固化的新型下游系统

Novatec将在下个月首次公开一种全新的方法来处理发粘,难切割的热塑性聚氨酯管’s Plastec West show.
#closeupontechnology

分享

Facebook分享图标 LinkedIn分享图标 Twitter分享图标 通过电子邮件共享图标 打印图标

Novatec 开发了下游包装 to permit 低硬度热塑性聚氨酯医用管材可精确切割并在线固化。这家总部位于巴尔的摩的机器制造商将于2月11日在加利福尼亚州阿纳海姆市的Plastec West首次推出该系统。

正在申请专利的系统是由Novatec的Bob Bessemer设计的’诉与TPU材料和管材加工技术领域的专家合作,共同开发挤压技术。它依靠一个8英尺长的“three-pass”储罐具有三个独立的温度区,每个温度区都有 拥有水泵,热交换器,调节阀和加热器。由于大多数TPU管都是在1英寸上加工的。挤出机,贝塞默确定8英尺提供足够的长度。 依靠TPU供应商首席材料科学家Tony Walder的投入 路博润,战车的初始3英尺长 “hot zone”(大气或真空下)保持在110-130 F,然后保持3英尺 “cold zone” at 45-55 F, and then 大约18英尺长“warm zone” at 90-110 F.

Walder解释了此设置背后的科学:共聚物(例如聚氨酯)具有结晶和无定形特征。正确挤出以熔融聚氨酯’s硬段并将硬段和软段混合成均匀的 熔化。去除剪切和冷却后, 硬段和软段开始分离。聚氨酯的粘性和收缩性是由于宏观结构的方式—软硬段的分离—随着聚氨酯的冷却而组织。建立聚合物的宏观结构可以被认为是‘curing’聚合物。冻结熔体的运动将冻结表面,从而降低粘性。冻结混合的硬和软段会产生很高的应力,导致段组织时出现很大的收缩。由于允许聚合物组织,将熔体冷却得太慢将导致收缩率低。但是由于缺乏冻结表面,管子将具有明显的粘性。 ”

热塑性聚氨酯医疗管箱Novatec’该下游包装是医疗管市场的最新新产品,可用于在线切割和固化聚氨酯管。
 

沃尔德继续说,“The multi-stage water trough allows for 养护 the polymer melt to reduce shrinkage and minimize tack by allowing the polymer melt to properly organize with controlled cooling. 受控冷却的概念可以与其他共聚物或半结晶材料一起使用,以控制结晶/组织速率,从而提高管道质量。

贝塞默说,三通槽比一个连续的长槽节省了空间。此外,在驱动第一和第二轮以及外部拉拔器/切刀的情况下,油管 可以进行归一化(收缩),从而大大减少了挤出后的收缩。第一个轮子是母版,直接从热模中拉出管并进行定型,同时进行内部空气定型或非接触式真空定型。该第一遍是管道处于张紧状态的唯一一遍。调整第二个轮子的速度要比第一个轮子慢一个百分比,直到材料漂浮到表面上,从而允许缩回内联。然后,将外部拉马速度调整为比第二个轮子慢,以允许在切割成一定长度之前进一步缩回(归一化)。

“Many years ago,” Bessemer recalls, “Steven Mayol和Braulio Polanco等医疗管专家建议我,当TPU在带有两到三个冷却槽的冷却槽中加工时 长度是典型长度的两倍,因此可以最大程度地减少表面粘性,从而可以在线切割成一定长度,并具有一个短的窗口,通过该窗口,管子可以彼此接触而不会粘在一起。他们知道我已经开发了一种用于高速油管加工的组合式真空多通道储罐,并问我是否可以为三到六遍的总长为6至10英尺的TPU建造一个专门的TPU,这将延长水中的时间,而还可以最大程度地减少紧张感。当时,这似乎并不是一个行业范围内的加工问题,因此制造任何数量的该产品的潜力都不大,因此什么也没做。他们 还通过将切下的管子射出到由步进驱动器驱动的垂直输送机上,并用适当长度的烤箱将其暴露在165-170 F的温度下至少1个小时,使管子得以固化。”

就像医疗用油罐线一样 Novatec于一年前推出,该战车使用三叶草配件以及电抛光的圆角 尽量减少生物膜的生长。“Novatec Micro-medical精密真空罐系列的许多相同功能已被应用到这种新型多通道罐中,” says Bessemer. “For example, 两个从动轮均已安装在枢转支架上,这使它们能够垂直枢转,以彻底清洁轮和下面的油箱表面。对于该过程的特定功能,例如辊子和产品导板,已经给予了极大的关注,以使阻力最小化,同时确保在过程中移除(规范化)张力时,即使材料浮起,也能确保管子停留在车轮上。”

粘性小门

Bessemer说,低硬度TPU通常很发粘,并且有以可变速率收缩的趋势,这使得在线切割变得非常困难。这些管子太粘了,如果彼此接触,它们可以'切割后不能分开。而且,Bessemer解释说,这些管子很难切割成一定长度: 由于它们非常柔软,因此将管从热模中拉出并穿过冷却介质会引起拉伸,该变量使管子难以切割成医疗应用所需的严格长度公差。

用于TPU的Novatec医疗管罐 热塑性聚氨酯医用管通过Novatec需要三遍’具有三个独立温度区的冷却箱。第一和第二轮被驱动。控制这些速度,以及控制外部拉拔器/切割器的速度,可以使管道正常化,从而大大减少挤出后的收缩。

 

为了克服这些挑战,通常将管切割得比所需的时间更长,并手动将其悬挂在架子上24小时,然后使其干燥和半固化。然后将它们手动切成一定长度,这会浪费时间和金钱。贝塞麦说,“这还会在洁净室中占用宝贵的房地产。我已经在许多医疗挤压设备上看到了这一点,并不断被要求提供处理和包装这些粘性管的帮助,因此它们不会’t touch each other.”

热塑性聚氨酯 管子很粘,如果彼此接触,它们可以'切割后不能分开。

贝西默之一’拉里·阿尔珀(Larry Alpert)是一位长期的医疗管道加工商,现在拥有自己的咨询公司Med1Extrusion LLC。阿尔珀特说,“试图消除TPU的粘性是聚氨酯加工成为一种聚氨酯的原因之一。‘black art.’为了降低表面的粘性,加工者经常会尝试使这些材料尽可能冷,以充分改变表面形态以降低粘性。但这会通过更改挤出线的应力来增加可变性,从而改变零件的应力松弛,进而改变尺寸。由于尺寸偏移在时间范围内是非线性的,没有任何形式的控制,它将原来可以预测的非线性函数转化为 不可预测的混乱。同样,这种习惯对于产品性能也不总是令人满意的,因为在物理性能例如拉伸和伸长或耐化学性方面存在明显的损失。

“更令人困惑的是,许多聚氨酯管(例如PICC(外围插入的中央导管)管线)都经过烤箱循环进行退火。处理器需要将在线挤压测量结果与一天后的尺寸与退火周期后的尺寸相关联。至于粘性本身,有许多解决方法。一世’我们已经看到了从IV分配器机架上悬挂下来的零件,摆放在桌子上,两层之间放置有屠宰纸,两层之间带有PE衬里的线轴,吹到第二个输送机上的输送机或末端输送机上的第二个输送机(用于较短的零件),以增加零件彼此接触之前的累积时间。根据一天和地点的不同,人们可能会走过一些加工厂,看到万花筒,这些管子在各处悬挂/铺设/堆积,占用了宝贵的地面空间和二次加工零件所需的劳动力—切割/装袋/整理。”

Alpert回忆了1980年代后期的经验,当时他负责开发最初的高压编织管(0.142×0.071英寸聚氨酯/尼龙编织管)。“2363-80AE Pellethane [然后是陶氏TPU产品,后来被 Lubrizol] 对于大批量生产而言,这是一个必须解决的巨大问题。为了制造管,必须将聚合物层以尽可能长的长度挤出到心轴上,以便进行编织,然后在编织层上挤出最后一层,同时最小化卷轴变化,从而减少报废。

“最初,氨基甲酸酯在第一次挤出时会粘在一起,直到从卷轴放出到编织过程中的层会拉伸其下方的氨基甲酸酯,将其从其下方的基材拉出,超过变形点。在最后的挤出过程之后,线轴将进入切割和心轴牵伸过程。离开线轴的层将再次粘住,尽管它们不会使产品变形并使之变形(在编织支撑下更厚),但它们会留下可见的分型线。

“我们尝试的第一件事是在生产线上增加第二个水槽,使冷却时间加倍。其效果是主观的‘better,’但仍然不够好,因为一旦PUR退出低谷,大头钉将在不久后恢复。那’当决定我们需要增加 冷却时间 并尽可能使尿烷的结晶度最大化。

“幸运的是,这里有两个区域的水槽。然后,我尝试了一个分立的热冷水系统。这似乎是正确的选择,因为问题得以缓解了90%至95%,尽管我们仍然需要一个铁定的解决方案来在一年的时间内管理超过2000万英尺的挤压和1000万英尺的最终产品。决定进一步增加冷却时间,下一步,我通过改变两个部分的流动特性来创建虚拟的三区域水箱,使热水流回相邻的部分并形成另一个“virtual”水温从前部温度降低到后部冷却温度几英尺的区域,溢出口位于“end”本节的内容。将冷冻水引入到其下游。

“根据槽的总长度和生产线速度,横截面范围为0.3到0.55毫米,挤出物在每个部分的停留时间为4到6秒(最终冷却速度为最终水温为 大约8-10秒)。这种组合使我们可以将产品缠绕在20,000英尺长的连续卷轴中,从而消除了问题。这样做的另一个好处是,最终产品的芯轴拆卸力降低了约30%。请注意,尽管这解决了该产品线的问题,但并没有消除聚氨酯的所有粘性。这些层仍然粘在一起, 但是在下游处理步骤中不再发生损坏。”

在医疗管道加工公司工作期间,Polanco创始人兼首席执行官 咨询和培训公司Systematic 挤压的工程师设计并实现了一个三层级联的输送机,该输送机位于切刀输送机之后的下游。“层叠输送机可以选择将热量和/或离子化空气施加到管子上,” he recalls. “在仔细控制线速度的情况下,试管将均匀地放置而不会彼此接触,从而使试管在包装之前有足够的时间固化。输送机提供了大约10-15分钟的时间以减少粘性。再来一次, 关键是要为挤出后的分子对齐提供时间。”
 

没有其他解决方法

新的Novatec系统旨在使这些变通办法和增加的步骤变得多余。 Bessemer说,在第一个腔室中正在申请专利的闭环真空系统用于将真空保持到小数点后两位。 有助于确定管子的尺寸,同时提高椭圆度精度。“真空非常稳定,即使管口比管的外径大得多,也不会有水从管进入时流出水箱。这通常低于1英寸的水真空度,因此,如果需要,仍可以使用内部空气,但不会产生不必要的水流失,”他说。同时控制真空和水泵rpm Bessemer补充说,这有助于最大程度地减少不必要的水湍流,尤其是在低真空度下。

“三个温度区域的组合以及张力的最小化使管子能够以恒定的收缩率切成一定长度,因为我们知道,即使大大降低了挤压后的收缩率仍然会发生,” Bessemer states. “有了合适的切割衬套和刀片,就可以成功地在线切割更大直径的薄壁聚氨酯管。”

该系统由标准的排料输送机组成,既支撑切管,又允许受控地弹出到收集盘或垂直输送机。一种 带有步进或伺服驱动器的垂直输送机可以为每个切割管分配特定的数量,从而在管之间留出空间。在20-50英尺/分钟的典型速度下, 然后,这些零件将在温度为165-170 F的烤箱罩下通过约1个小时,这将固化过程中的管子。 ”

“三个温度区域的组合以及张力的最小化使管子可以切割成一定长度,并具有一致的收缩率。”

备注Steven Mayol,加利福尼亚州科罗纳市Vesta Thermoplastics的高级加工工程师,该公司是热塑性和有机硅医疗部件(例如 catheters, “将管道在线固化到顶部带有某种加热源的另一台输送机中确实可以最大程度地减少检查时间,因为不必在烤箱中将其固化,也不必等待36至72个小时才可以进行最终检查以发现可能不合格。不幸的是,今天的加工商仍在面对14年前处理相同材料时遇到的相同问题。他们的解决方案是搁置或摆放一定长度的产品,或将其绕线以固化几天。这种新的多级水槽非常适合此类情况,并能预测最终的管道尺寸。”

 

相关内容