Una guida per ingegneri sulla progettazione e la specifica di tubi personalizzati

di Robert LaDuca

27 settembre 2019

09:00

L'importanza della relazione tra il rapporto di stiro e le proprietà meccaniche del tubo è un fattore che può influenzare notevolmente le proprietà meccaniche del tubo. Le stesse dimensioni e gli stessi materiali possono produrre risultati prestazionali notevolmente diversi a seconda di questo importante fattore di lavorazione. In generale, un abbassamento più elevato conferirà un maggiore allineamento della catena molecolare all'interno del polimero producendo un prodotto con modulo di trazione più elevato nella direzione assiale con una resistenza alla trazione maggiore rispetto a un tubo prodotto con un rapporto di abbassamento inferiore. I prodotti che hanno gradi più elevati di allineamento molecolare assialmente a causa di rapporti di stiro più elevati avranno anche un maggiore grado di stress risultante nella parete del tubo che potrebbe richiedere una ricottura per allentarsi al fine di evitare che si verifichino cambiamenti dimensionali, non solo durante ulteriori fasi di trattamento termico come l'incollaggio e la laminazione a rifusione, ma anche durante il trasporto in cui possono verificarsi temperature elevate.

Un altro fattore importante è l'effetto della temperatura dello stampo sulla finitura superficiale. Una temperatura dello stampo più fredda può conferire una finitura "smerigliata" sulle superfici del tubo che riduce l'appiccicosità a scapito della trasparenza ridotta e della struttura superficiale impartita. Allo stesso modo, una temperatura elevata dello stampo può migliorare la trasparenza del materiale e avrà un impatto sulle successive operazioni di incollaggio termico e laminazione. Quando si eseguono convalide del processo di estrusione, la gamma di parametri dovrebbe essere sufficientemente ampia da comprendere l'impatto sui processi successivi, nonché l'impatto che la variazione del peso molecolare della materia prima che entra nel processo di estrusione può causare sia nel processo di estrusione che anche nel processo di estrusione. i processi a valle.

Nei tubi prodotti viene estrusa un'ampia varietà di materiali, pertanto è importante sapere cosa considerare quando si tratta di specificare i materiali per l'estrusione per garantire che un materiale sia una scelta adatta per un'applicazione specifica. Il punto di partenza è definire completamente le esigenze dell'utente e procedere iterativamente verso una specifica qualificata.

Seguendo i controlli di progettazione conformi allo standard ISO, una volta che i risultati della progettazione vengono misurati e soddisfano gli input di progettazione, il progetto verificato viene quindi convalidato utilizzando prove oggettive per dimostrare che il progetto funziona per l'utente come previsto. Il progettista del prodotto è responsabile dell'identificazione di una serie completa di esigenze dell'utente per la durata d'uso prevista del prodotto, oltre a garantire che il processo di produzione richiesto per produrre il progetto sia adeguato.

Per le applicazioni mediche Foster Corporation ha lanciato il suo marchio HLS Heat, un pacchetto di stabilizzante della luce che può essere aggiunto a un'ampia varietà di resine come nylon, poliuretani, polietilene ecc. Se il prodotto deve essere rivestito con una soluzione di rivestimento idrofila con una polimerizzare, quindi l'aggiunta di uno stabilizzatore UV aiuterà a prevenire la degradazione del polimero durante la lavorazione successiva. Allo stesso modo, se il tubo estruso deve essere sottoposto a un successivo processo di riflusso di laminazione utilizzando termoretraibile rimovibile per aggiungere rinforzi nella parete del tubo come trecce o bobine, l'uso di uno stabilizzatore termico nel pacchetto additivo può ridurre le variazioni di lavorazione incontrate durante l'estrusione e passaggi di riflusso post-processo. Ciò consente una maggiore precisione nel prodotto finale e si traduce in tolleranze più strette, migliore producibilità e consente persino nuove tecnologie di cateteri quando i nuovi progetti richiedono di superare i limiti esistenti.

Altre proprietà fisiche cambieranno con l'aggiunta di additivi radiopachi per fornire visibilità durante l'uso sotto fluoroscopia o imaging ad ultrasuoni. Questi cambiamenti includono una maggiore durezza superficiale, una diminuzione della resistenza alla trazione e della pressione di scoppio e una minore appiccicosità superficiale. Ciò è particolarmente vero con materiali più morbidi come il 40A Chronoprene di AdvanSource Biomaterials, uretani morbidi come NEUsoft UR842A di PolyOne e SEBS a bassa durometro come SEBS G1642 di Kraton. La percentuale di carico varierà a seconda del grado di visibilità richiesto e dello spessore della parete, laddove una parete più spessa può utilizzare meno radiopacificatore. Il carico tipico per spessori di parete da 0,005" a 0,050" può essere pari al 20-25% di solfato di bario in peso, mentre microsfere di vetro possono essere aggiunte in percentuali di carico del 50% o superiori in peso per migliorare l'ecogenicità dei polimeri.