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医疗注塑过程中的烧伤问题成因及其解决方法

在医疗注塑领域,产品烧伤问题不仅影响制品质量,更可能直接威胁患者安全。烧伤现象通常表现为制品表面出现黑褐色焦痕、局部变色或碳化颗粒,其成因可归结为机械故障、模具设计缺陷及成型参数失控三大类。针对不同成因的精准干预,是提升医疗注塑良品率的关键。

一、机械故障引发的烧伤:树脂分解的“隐形杀手”

机械系统异常是烧伤的首要诱因。当料筒温度控制失灵(如热电偶损坏或加热圈短路),局部温度可能突破树脂分解阈值。例如,PVC材料在超过180℃时易分解产生氯化氢气体,导致制品表面出现黄褐色焦斑。此外,螺杆组件磨损或止回阀密封失效,会使树脂在螺槽内滞留时间过长,引发热降解。某医疗导管生产中,因螺杆止回阀密封圈老化,导致熔料在螺杆头部反复受热,最终制品端部出现0.5mm深度的碳化层。

解决方案:建立三级温度监控体系,在料筒分段设置独立温控模块,配合红外测温仪实时校准;制定螺杆组件年度更换计划,重点检查止回阀密封性;采用低剪切设计的专用螺杆,减少熔料滞留风险。

二、模具设计缺陷:气体排放的“瓶颈效应”

模具排气系统设计不合理是烧伤的常见根源。当熔体填充型腔时,空气若无法通过排气槽及时排出,会在高压下被压缩升温至树脂分解温度。医疗级PC材料在模内压力达150MPa时,被压缩空气温度可骤升至400℃以上,直接导致制品表面碳化。某注射器活塞生产中,因分型面排气槽深度仅0.01mm(标准值0.02-0.03mm),制品侧壁出现连续焦痕,经CNC加深排气槽后缺陷消除。

改进策略:采用模流分析软件模拟气体流动路径,在熔体最终填充区域增设排气杆;对于精密医疗制品,可设计真空排气系统,将模内压力控制在50MPa以下;定期清理排气槽,防止塑化残留堵塞。

医疗注塑产品

三、成型参数失控:工艺窗口的“越界行为”

成型参数设置不当会直接触发烧伤机制。当背压超过300MPa时,料筒内熔料承受的剪切应力激增,导致分子链断裂产生自由基,引发链式分解反应。某人工关节部件生产中,因背压设定为350MPa,制品表面出现放射状焦纹,调整至250MPa后缺陷消失。此外,注射速度过快会使熔体从层流转变为湍流,形成喷射效应,导致模内空气被卷入熔体内部,在高压下产生局部高温。医疗级PP材料在注射速度超过120mm/s时,制品薄壁区域易出现焦化点。

参数优化方案:建立分级注射速度控制曲线,在填充初期采用50mm/s低速填充,接近型腔末端时提速至80mm/s;背压设定遵循“低温低压”原则,对于热敏感材料(如PVC)控制在150MPa以内;采用多级保压工艺,逐步释放模内压力,避免残余应力导致制品变形。

结语

医疗注塑烧伤问题的解决需要构建“预防-监测-改进”的闭环管理体系。通过引入智能温控系统、模流分析软件及在线质量检测设备,可实现从原料到成品的全程监控。某医疗耗材企业通过实施上述方案,将烧伤缺陷率从2.3%降至0.15%,年节约返工成本超百万元。未来,随着数字孪生技术在注塑领域的应用,烧伤问题的预测与防控将迈向智能化新阶段。

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