一種聚乳酸胚材導向擠出強化設備的製作方法
2023-07-14 02:49:31 1
本實用新型涉及一種擠出成形設備，特別涉及一種用於聚乳酸胚材導向擠出強化設備。
背景技術：
聚乳酸作為一種可降解材料，有良好的組織相容性，因此在醫學用上有廣泛的用途，但是常規晶型的聚乳酸因為強度和保持性低，制約了其應用。
中國專利CN101342782A公開了一種聚乳酸擠出成型的方法，將含有聚乳酸的原料與成核劑混合物在擠出成型機中初步成型，獲得半成品，然後將半成品再次加熱獲取初成型品，後將初成型品冷卻至玻璃化轉變溫度以下，通過再結晶過程形成穩定的結構以提高產品耐熱性，但是使用這種方法製備的聚乳酸型材仍然存在強度不足的缺陷。
另外在製造高分子材料的通常會採用注塑成型的方法，但高分子材料的物理化學性質的不同，生產參數也不同，需要對注塑設備進行改造，以解決注塑過程中發生堵塞、原料受力不均勻等問題。
技術實現要素：
本實用新型提供一種聚乳酸胚材導向擠出強化設備，通過增加導向裝置解決聚乳酸在強化過程中發生堵塞、原料受力不均勻等問題。
一種聚乳酸胚材導向擠出強化設備，包括導向模塊，一控模塊和二控模塊，導向模塊設置在一控模塊上方，二控模塊設置在一控模塊下方，導向模塊的底部設有擠出頂杆；
一控模塊包括一控模芯固定板、一控模芯和胚材輸送器，一控模芯固定板上設有一控模芯固定孔，一控模芯安裝在一控模芯固定孔中；
二控模塊包括二控模芯固定板和二控模芯，二控模芯固定板上設有二控模芯固定孔，二控模芯安裝在二控模芯固定孔中；
一控模芯中設有圓柱形的胚材加熱模腔，二控模芯中設有型材成型模腔，胚材輸送器上設有胚材孔；
擠出頂杆與加熱模腔、成型模腔同軸設置；
一控模芯中還設有胚材輸送通道，胚材輸送通道垂直於胚材加熱模腔，且胚材輸送通道與胚材加熱模腔連通；所述輸送通道內設有導向裝置，所述導向裝置與輸送通道內壁的距離為0.5mm-2mm；
優選的，所述導向裝置朝向成型模腔的端部與所述圓臺模腔相匹配。
優選的，所述導向裝置的截面為六邊形。
進一步的，所述導向裝置朝向成型模腔的端部為圓臺狀，所述圓臺上底面的直徑與圓臺模腔下底面的直徑之比的範圍是9:2-9:4。
進一步的，所述圓臺的母線與圓臺的中心軸夾角範圍為12.5°-32.5°。
優選的，所述二控模塊還包括棒材限位杆和限位杆墊板，棒材限位杆設置在型材成型模腔的底部，限位杆墊板設置在二控模芯固定板的底部，棒材限位杆與二控模芯同軸設置。
優選的，所述圓臺模腔中，圓臺的母線與圓臺的中心軸夾角範圍為18°-25°；胚材從圓臺模腔進入圓柱模腔時，橫截面積逐漸變小，產生取向效應，增強最終型材的抗拉強度。
優選的，胚材孔包括胚材孔主體和胚材孔頭部，胚材孔頭部為圓臺結構，胚材孔頭部的上底面的直徑大於其下底面的直徑，胚材孔主體為圓柱體結構，胚材孔頭部的下底面的直徑與胚材孔主體的直徑相同，方便將胚材放入胚材孔。
優選的，胚材加熱模腔和胚材孔主體的直徑相同，方便擠出頂杆將胚材從胚材孔擠入胚材加熱模腔。
優選的，胚材孔每次輸送的聚乳酸胚材用於成形一個產品，採用一顆胚材生產一支棒材更能合理控制強化過程的條件，以解決一個胚材生產多支棒材造成的胚材預熱時間及受力程度不一的問題。
優選的，圓臺模腔上底面的直徑範圍為6mm-18mm，圓臺模腔下底面的直徑範圍為2mm-8mm。
優選的，圓臺模腔上底面的直徑為18mm，圓臺模腔下底面的直徑範圍為6mm-8mm。
優選的，圓臺模腔上底面的直徑為12mm，圓臺模腔下底面的直徑範圍為4mm-4.5mm。
優選的，圓臺模腔上底面的直徑為6mm，圓臺模腔下底面的直徑範圍為2mm。
優選的，胚材輸送器包括輔助擠出棒，當擠出頂杆的行程有限制，不足以將胚材完全擠出時，擠出頂杆下壓輔助擠出棒，輔助擠出棒將聚乳酸胚材擠入型材成型模腔。
優選的，二控模芯包括主體和肩部，肩部的橫截面大於主體的橫截面，二控模芯固定孔的頂部設有臺階，二控模芯的肩部卡在二控模芯固定孔的臺階上，二控模芯的肩部的高度大於或等於二控模芯固定孔的臺階的高度，保證一控模芯能夠緊貼在二控模芯上，避免聚乳酸胚材被擠入一控模芯和二控模芯之間的間隙；二控模芯高度小於二控模芯固定孔的高度，保證二控模芯下方懸空，留有用於設置棒材限位杆和限位杆墊板的空間。
一控模芯固定板上設有一控導向孔和緩衝彈簧孔，緩衝彈簧孔的下端封閉，二控模芯固定板設有二控導向孔，一控導向孔、二控導向孔的數量與模具導向柱的數量相同，且位置對應；一控導向孔中設有導套，導套的內徑小於二控導向孔的直徑。
使用本實用新型公開的聚乳酸胚材擠出強化設備，可以將初步成型的聚乳酸胚材進行強化，通過應力作用實現取向結構，增強最終型材的強度，可製造出彎曲強度達到310MPa的聚乳酸型材；並對擠壓設備進行改進，解決了擠壓成形過程中發生堵塞、受力不均、成品性能不均勻等問題。
附圖說明
圖1為本實用新型結構示意圖；
圖2為本實用新型結構分解示意圖；
圖3為一控模芯示意圖；
圖4為本實用新型進行輸送時的剖視圖；
圖5為二控模芯剖視圖；
圖6為導向裝置剖視放大圖之一；
圖7為導向裝置剖視放大圖之二。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步說明：
如圖1和圖2所示，本實用新型公開了一種聚乳酸胚材導向擠出強化設備，包括導向模塊1，一控模塊2和二控模塊3，導向模塊1設置在一控模塊2上方，二控模塊3設置在一控模塊2下方，導向模塊1包括模具墊板11，模具墊板11的底部設有支撐彈簧12、模具導向柱13和擠出頂杆16，擠出頂杆16通過頂杆壓板15固定在導向模塊1的下方；
一控模塊2包括一控模芯固定板25、一控模芯24、胚材輸送器22、限位拉杆21和擠出輔助棒23，一控模芯固定板25上設有一控模芯固定孔，一控模芯24安裝在一控模芯固定孔中，胚材輸送器上設有胚材孔；
二控模塊3包括二控模芯固定板33和二控模芯31，二控模芯固定板33上設有二控模芯固定孔，二控模芯31安裝在二控模芯固定孔中；
如圖3至圖5所示，一控模芯24中設有圓柱形的胚材加熱模腔241，二控模芯中設有型材成型模腔311；
擠出頂杆16與加熱模腔241、成型模腔311同軸設置；
一控模芯24中還設有胚材輸送通道242，胚材輸送通道242垂直於胚材加熱模腔241，且胚材輸送通道242與胚材加熱模腔241連通；所述輸送通道內設有導向裝置4，導向裝置4的設置是為了加強胚材在形成胚材時的取向作用，因此導向裝置的位置根據實際輸送通道內發生取向作用的位置相關，在本實用新型的一個實施例中，導向裝置與輸送通道內壁的距離為0.5mm-2mm；
在本實用新型的一個實施例中，所述導向裝置4朝向成型模腔311的端部與所述圓臺模腔相匹配。
在本實用新型的一個實施例中，所述導向裝置4朝向成型模腔311的端部為圓臺狀，所述圓臺上底面的直徑與圓臺模腔下底面的直徑之比的範圍是9:2-9:4。
為了保證胚材在輸送通道內的發生取向效應和輸送通道不發生堵塞，所述圓臺的母線與圓臺的中心軸夾角範圍為12.5°-32.5°。
更進一步，在本實用新型的另一個實施例中，所述導向裝置的截面為六邊形，胚材在經過導向裝置的兩個方向上的取向，可以提高型材的強度。如圖7所示，在本實用新型的另一個實施例中，所述六邊形由共底的兩個梯形組成，胚材在經過強化後，型材的強度得到了提高和受力也更加均勻、形狀更加穩定。
加工時，將待加工的聚乳酸胚材設置在胚材孔中，胚材輸送器22通過胚材輸送通道242進入一控模芯24，將聚乳酸胚材送至擠出頂杆16的下方，擠出頂杆16將聚乳酸胚材下壓至胚材加熱模腔241中，一控模芯24對聚乳酸胚材進行加熱，然後擠出頂杆16退出胚材孔，胚材輸送器退出一控模芯固定板25，再將擠出輔助棒23設置在胚材孔中，胚材輸送器22將擠出輔助棒23送至擠出頂杆16下方，擠出頂杆16下壓擠出輔助棒23，將聚乳酸胚材擠入二控模芯31的型材成型模腔311進行成形加工。
在本實用新型的一個實施例中，胚材孔包括胚材孔主體和胚材孔頭部，胚材孔頭部為圓臺結構，胚材孔頭部的上底面的直徑大於其下底面的直徑，胚材孔主體為圓柱體結構，胚材孔頭部的下底面的直徑與胚材孔主體的直徑相同，方便將胚材放入胚材孔；
胚材加熱模腔241和胚材孔主體的直徑相同，方便擠出頂杆16將胚材從胚材孔擠入胚材加熱模腔241。
型材成型模腔311包括圓柱模腔311b和與圓柱模腔的頂部相通的圓臺模腔311a，圓臺模腔311a的下底面的直徑與圓柱模腔311b的直徑相同，圓臺模腔311a的上底面的直徑與胚材加熱模腔241的直徑相同；圓臺模腔上底面的直徑與圓臺模腔下底面的直徑之比的範圍是9:2-9:4；擠出頂杆將胚材擠入型材成型模腔311，在壓力的作用下，胚材的長度增加，橫截面積變小，胚材的形變使胚材產生取向效應，增強最終形成的型材強度。
圓臺模腔311a中，圓臺的母線與圓臺的中心軸夾角範圍為12.5°-32.5°；胚材從圓臺模腔進入圓柱模腔時，橫截面積逐漸變小，產生取向效應，增強最終型材的抗拉強度。
在本實用新型的一個實施例中，二控模塊還包括棒材限位杆32和限位杆墊板34，棒材限位杆設置在型材成型模腔的底部，限位杆墊板設置在二控模芯固定板的底部，與二控模芯同軸設置，棒材限位杆的直徑小於圓柱模腔的直徑。設置棒材限位杆，更方便聚乳酸成形後，型材脫模。
在本實用新型的一個實施例中，胚材孔每次輸送的聚乳酸胚材用於成形一個產品，採用一顆胚材生產一支棒材更能合理控制強化過程的條件，以解決一個胚材生產多支棒材造成的胚材預熱時間及受力程度不一的問題。
在本實用新型的一個實施例中，圓臺模腔上底面的直徑範圍為6mm-18mm，圓臺模腔下底面的直徑範圍為2mm-8mm。
在本實用新型的一個實施例中，圓臺模腔上底面的直徑為18mm，圓臺模腔下底面的直徑範圍為6mm-8mm。
在本實用新型的一個實施例中，圓臺模腔上底面的直徑為12mm，圓臺模腔下底面的直徑範圍為4mm-4.5mm。
在本實用新型的一個實施例中，圓臺模腔上底面的直徑為6mm，圓臺模腔下底面的直徑範圍為2mm。
在本實用新型的一個實施例中，首先將直徑12mm的胚材從胚材輸送器中擠入胚材加熱模腔進行加熱，加熱溫度設置為160℃，加熱完成後將預熱至120℃的二控模芯放入二控模芯固定板，擠出頂杆下壓，將胚材擠入型材成型模腔，型材成型模腔的圓柱模腔直徑為4mm。擠壓完成後，取出二控模芯冷卻，冷卻完成後脫模。
在本實用新型的一個實施例中，二控模芯包括主體和肩部，肩部的橫截面大於主體的橫截面，二控模芯固定孔的頂部設有臺階，二控模芯的肩部卡在二控模芯固定孔的臺階上，二控模芯的肩部的高度大於或等於二控模芯固定孔的臺階的高度，保證一控模芯能夠緊貼在二控模芯上，避免聚乳酸胚材被擠入一控模芯和二控模芯之間的間隙，二控模芯高度小於二控模芯固定孔的高度；並保證二控模芯下方懸空，留有用於設置棒材限位杆和限位杆墊板的空間。
一控模芯固定板上設有一控導向孔和緩衝彈簧孔，緩衝彈簧孔的下端封閉，二控模芯固定板設有二控導向孔，一控導向孔、二控導向孔的數量與模具導向柱的數量相同，且位置對應；一控導向孔中設有導套14，導套14的內徑小於二控導向孔的直徑。
在本實用新型的一個實施例中，最終獲取的聚乳酸型材用於製備醫學用骨螺釘。
使用本實用新型公開的聚乳酸胚材擠出強化設備，可以將初步成型的聚乳酸胚材進行強化，通過應力作用實現取向結構，增強最終型材的強度，可製造出彎曲強度達到310MPa的聚乳酸型材；並對擠壓設備進行改進，解決了擠壓成形過程中發生堵塞、受力不均、成品性能不均勻等問題。
根據上述說明書的揭示和教導，本實用新型所屬領域的技術人員還可以對上述實施方式進行變更和修改。因此，本實用新型並不局限於上面揭示和描述的具體實施方式，對實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護範圍內。此外，儘管本說明書中使用了一些特定的術語，但這些術語只是為了方便說明，並不對本實用新型構成任何限制。