[发明专利]薄壁细长管状件的注射成型

说明书

本发明涉及一种薄壁细长件的成形装置和方法，这种薄壁细长件例如医用的导管，但不限于此，在这种件中一个沿着它的薄壁保持着基本上一致尺寸的直径特别小的孔贯穿于这个管状件的大部分长度中。其制作方法是利用一种注射成型技术以及强使一个熔体流进入一个型腔，并围绕着一个相对于型腔中线的心杆，通过在心杆上施加拉力的办法来使心杆保持在一个相对于型腔的基本上居中的位置。

在本行业中需要有一种塑料制品的成型方法，用来成型一种具有整个延伸长度上其直径相对来说很小的孔的塑料零件。这种制品的一个例子是医用导管，这种导管包括一个塑料材料的外套或套管，可将一个针插入其中。特别在医用制品的领域，一个重要的要求是要穿过该导管制品的中心孔保持不变的直径，以取得完工后的管状件中保持为一个基本上是直筒的效果。再者，这种制品在被弯曲或褶曲时，其结构一要能保持一种协调的拐折状态以避免绞结在一起。当然还有在许多其他情况下，需要穿过一个管状塑料成型零件来形成一个相对来说是细的、小直径的孔，不管这个孔是否和这个零件同轴，或者这个零件是否是圆形的。一般来说，这里称之谓“管状”的意思，是指那些零件至少有一个穿过它的细孔。通常的情况是，这样一种成型的塑料零件需要有一个必需的不变厚度的薄壁并带有纵向延伸孔道，这个孔道具有一种非常小的直径并延伸穿过这个零件。

以前，特别在注射成型行业中，当塑料被熔化后并被强制流入一个细的，小直径的中心部分的型腔中时，强制熔体进入型腔的注射压力如果不是在注射过程中被充分平衡的话，它将会使那个小直径的心杆从它的相对于型腔中心轴线基本上是对中的、挺直的形态发生移位。这种移位当然是不希望存在的，因为不仅中心孔而且制品本身筒体的挺直形态都是必要的。这样一 种相对于型腔内壁的心杆的移位也经常由于当热熔体进入型腔通过其整个长度并基本上围绕心杆流过时，被认为是热熔体流动特性的不平衡所造成。这种不平衡可以由许多因素造成，在心杆上施加了不均匀的力从而会使之从前述的较好的挺直形态中发生移位。由于这些原因，现有技术一般限于适用在相对其中心孔的直径来说是短的管状制品。如果管状件相对来说是较长时（这在医疗器械工业中是十分常见的），则对于一个小孔，特别是对一个薄壁管中的孔来说，那就特别难于制成任何高精度的制品。另外，不同的材料还会产生不同的问题。

在制造如前所述的型式的制品时，经常需要制造一种纵向长度为1英寸（25.4毫米）或更长的塑料管状件，它的外径大致为0.032英寸（0.81毫米），它的小直径孔大致为0.020英寸（0.51毫米）。显然这种管状件的壁厚是极薄的，大致在0.006英寸（0.15毫米）厚度范围内。经常碰到的是，希望穿过成型塑料件的孔或通道的直径应在0.002英寸（0.05毫米）到大致为0.10英寸（2.54毫米）之间的范围内。

为此，要制造上述型式的制品，首先碰到的困难是心杆必需是一种极小直径的，并能承受利用注射成型技术中强制进入型腔的熔体所施加的压力。流入的熔体的压力或力量趋向于在很细的心杆上施加一种力，从而导致心杆从它在型腔中的挺直形态产生移位并使薄壁管状件产生缺陷。

对于此处所谈的制品型式的注射成型技术，另外的问题是当熔体材料被强制地从离开注射喷咀进入型腔并通过它的全长时，熔体是沿着称之谓迂回途径流动的，利用这种塑料材料来制造管状件时，在其流动中途可能发生熔体材料不完整性的断裂状态。制别当塑料材料熔化后是被强制穿过一个迂回途径或穿过包括一个或更多的直角拐弯的途径时，并且相对来说具有高速度时，更是如此。然而把注射流入的熔体速度放慢的企图很少会得到成功，特别在涉及薄壁管状件的制造中。这首先是由于这样一个事实，那就是特别当熔体在低速通过型腔的全长时很快冷却下来而变硬。因此，在如此低速下利用注射成型技术时，为了克服现有技术中的问题，在熔体注射之前，试图把 塑料材料的温度提升到略高于正常温度。但是，高的温度又导致了许多种塑料材料的品质降低，这是显然不利于制造薄壁管状件的。

如前所述，当利用传统的注射成型技术时，被用来制造薄壁管状件的各种材料显示出了一些特殊的问题。对于塑料材料如聚四氟乙烯来说是不能用于在高速流动条件下具有迂回途径的注射成型的。相反，沿着直角拐弯或迂回途径的聚四氟乙烯的注射成型需要一个低的注射速度。然而，人们又认为在薄壁管状件的制造中，高速注射是必要的，为的是在熔体冷却之前就可完成型腔的充填。