组合式熔融浸渍模头及熔融浸渍模具系统的制作方法

本发明涉及骨科内植物加工，特别是指一种组合式熔融浸渍模头及熔融浸渍模具系统。

背景技术：

1、

2、传统金属骨固定器械存在的临床问题尚未得到有效解决。尽管其满足骨组织所需的结构强度，但在体内不可吸收，需二次手术取出，给病人造成潜在的手术风险和沉重的经济负担；其弹性模量大，存在应力遮挡效应，易引发骨吸收等；其长期腐蚀产生的金属碎屑/离子对人体有害；其具有影像学干扰；且其影响儿童骨骼发育等。因此，研发可吸收骨固定器械，是解决当前临床问题的重要途径之一。目前，市场上存在的可吸收骨内固定器械主要为pla(聚乳酸)及其改性材料。但现有可吸收pla或plga(聚乳酸-羟基乙酸共聚物)骨固定器械存在力学强度不足、降解速率与组织愈合速率不匹配、骨诱导能力差等突出问题，限制了其应用领域。

3、目前，国内外厂家均采用复合材料技术来解决上述问题。美国ossio公司采用项目组研发的可吸收生物活性玻纤增强聚乳酸类复合材料体系制备了用于四肢小骨的内固定螺钉，其强度是皮质骨的1.5倍，力学性能显著高于无机颗粒增强的产品，降解周期为2年。迄今为止，国内尚无可吸收生物活性玻纤增强pla或plga复合材料骨固定器械。

4、为解决可吸收骨内固定器械产品存在力学性能不足，降解速率与组织愈合速率不匹配等突出问题，有必要从优化生物活性玻璃纤维增强pla或plga复合材料成型设备和生产工艺的层面出发，针对连续纤维增强热塑性树脂熔融浸渍模具系统及制备工艺进行设计研发，着重解决其在可吸收骨科内固定器械领域的以下突出问题：1、生物活性玻璃纤维强度低于工业玻纤(同样测试标准下，生物活性玻璃纤维浸胶纱拉伸强度大概在200mpa-400mpa，工业玻纤浸胶纱拉伸强度大概在2000mpa-2400mpa)，拉挤时易断裂；2、力学性能不足需要从玻纤含量及玻纤与树脂界面性能解决；3、从调控复合材料的特征黏度值、分子量及其分布和玻纤含量等理化性能实现降解速率可控。

5、连续纤维增强热塑性树脂基复合材料是由热塑性树脂为基体材料，连续纤维为增强材料，经过各种不同的复合成型工艺制备的高性能复合材料，连续纤维增强热塑性复合材料弥补了纤维长度及纤维连续性对复合材料性能的限制，以其优异的机械性能和力学性能被广泛应用在航空航天、交通运输、医疗器械、电力工程、工业制造和建筑材料等行业。

6、现有连续纤维增强热塑性树脂熔融浸渍模头设计至少存在以下问题：1、属于常规工业领域，非骨科内植物领域，未采用强度较低的生物活性玻璃纤维；2、浸渍模头单一，一般仅有一个浸渍单元组成，浸渍效果较差且很难调控浸渍料条表面质量等；3、浸渍模具内纤维束的包覆角在线精准调整较为困难。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种适用于生物活性玻璃纤维，浸渍效果好，能够在线精准调整纤维束包覆角的组合式熔融浸渍模头及熔融浸渍模具系统。

2、为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

3、一方面，提供一种组合式熔融浸渍模头，用于制造连续纤维增强热塑性树脂复合材料，该连续纤维为生物活性玻璃纤维，所述组合式熔融浸渍模头包括相对设置的上模板和下模板，所述上模板和下模板之间形成模腔，其中：

4、所述上模板的下方设有至少两个可拆卸的浸渍块，每个浸渍块上均设有用于调节该浸渍块高度的高度调节装置；

5、所述浸渍块的下表面设有第一齿面，所述下模板的上表面设有第二齿面，从而在所述模腔内浸渍块和下模板之间形成波浪状的树脂流道，所述树脂流道的波浪状结构相邻两折线之间的夹角为(0°，180°)；

6、所述模腔在所述树脂流道的一端设有进纱口，所述模腔在所述树脂流道的另一端设有出料孔。

7、另一方面，提供一种熔融浸渍模具系统，包括依次连接的纤维预分散装置、组合式熔融浸渍模头、后包覆模具、冷却装置和牵引装置，所述组合式熔融浸渍模头为上述的组合式熔融浸渍模头。

8、本发明具有以下有益效果：

9、本发明的组合式熔融浸渍模头及熔融浸渍模具系统，该模头包括相对设置的上模板和下模板，上模板的下方设有至少两个可拆卸的浸渍块，每个浸渍块上均设有用于调节该浸渍块高度的高度调节装置，浸渍块高度可调范围为从零到波浪状流道的波峰高度值，即纤维束在浸渍模具中的单个包覆角可调范围为0°到浸渍块完全贴紧下模板时对应的包覆角；与现有技术中可在线调节包覆角的浸渍辊相比，本发明中浸渍块所产生单个包覆角度明显低于浸渍辊所产生的单个包覆角度，且纤维束在模具内运动时无较大折角，可以有效降低纤维束内单丝折断概率进而满足更大范围tex值纤维束的浸渍需求；波浪状浸渍块同时可以有效减少模腔容积，避免因模腔容积较大导致过量树脂在模腔内长时间囤积导致树脂碳化，提高浸渍丝材产品良品率。本发明特别适用于生物活性玻璃纤维，浸渍效果好，能够在线精准调整纤维束包覆角，有效提高复合材料制备性能。

技术特征：

1.一种组合式熔融浸渍模头，用于制造连续纤维增强热塑性树脂复合材料，其特征在于，该连续纤维为生物活性玻璃纤维，所述组合式熔融浸渍模头包括相对设置的上模板和下模板，所述上模板和下模板之间形成模腔，其中：

2.根据权利要求1所述的组合式熔融浸渍模头，其特征在于，所述高度调节装置包括高度调节螺钉，所述高度调节螺钉螺纹连接在所述上模板上，且其末端穿过所述上模板后连接在所述浸渍块上，所述高度调节螺钉上固设有带刻度的罗盘。

3.根据权利要求2所述的组合式熔融浸渍模头，其特征在于，所述上模板上在每个浸渍块的两端上方螺纹连接有紧固螺钉，所述紧固螺钉的末端穿过所述上模板后抵靠在所述浸渍块上；

4.根据权利要求1所述的组合式熔融浸渍模头，其特征在于，所述上模板和下模板的侧面设有可拆卸的出料板，所述出料孔位于所述出料板上，所述出料孔依次包括第一锥形段和第一平直段。

5.根据权利要求4所述的组合式熔融浸渍模头，其特征在于，所述第一锥形段的最大开口处与模腔圆滑过渡连接；

6.根据权利要求1-5中任一所述的组合式熔融浸渍模头，其特征在于，所述第一齿面和第二齿面中单个齿单侧对待浸渍的纤维束产生的单个包覆角为(0°，30°)，所述组合式熔融浸渍模头对待浸渍的纤维束产生的总包覆角为(0°，105.3°)。

7.一种熔融浸渍模具系统，其特征在于，包括依次连接的纤维预分散装置、组合式熔融浸渍模头、后包覆模具、冷却装置和牵引装置，所述组合式熔融浸渍模头为权利要求1-6中任一所述的组合式熔融浸渍模头。

8.根据权利要求7所述的熔融浸渍模具系统，其特征在于，所述纤维预分散装置包括至少三个横向等间距排布的固定轴，每个固定轴上均设有分散辊，所述分散辊的轴线与相应固定轴间隔预设距离，所述分散辊以相应固定轴为圆心且角度可调的连接在相应固定轴上，所述固定轴上设有分散辊角度调节装置。

9.根据权利要求8所述的熔融浸渍模具系统，其特征在于，所述分散辊的直径为30mm-120mm；

10.根据权利要求7所述的熔融浸渍模具系统，其特征在于，所述后包覆模具依次包括导纱板和包覆模具，其中：

11.根据权利要求10所述的熔融浸渍模具系统，其特征在于，所述导纱孔的两端均做倒角处理；

12.根据权利要求10所述的熔融浸渍模具系统，其特征在于，所述进纤芯棒的内部通道依次包括第三锥形段/圆柱体段和第三平直段，其中：

13.根据权利要求10所述的熔融浸渍模具系统，其特征在于，所述第二锥形段的最大开口处直径为10mm-50mm；

14.根据权利要求10所述的熔融浸渍模具系统，其特征在于，所述第二平直段内设有定型套筒，所述定型套筒内设有定型孔，其中：

15.根据权利要求7所述的熔融浸渍模具系统，其特征在于，所述组合式熔融浸渍模头和后包覆模具采用的热塑性树脂选自聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚醚醚酮、聚酯、聚氨酯；

技术总结本发明公开了一种组合式熔融浸渍模头及熔融浸渍模具系统，属于骨科内植物加工技术领域，所述组合式熔融浸渍模头包括上模板和下模板，上模板和下模板之间形成模腔，其中：上模板的下方设有至少两个可拆卸的浸渍块，每个浸渍块上均设有用于调节该浸渍块高度的高度调节装置；浸渍块的下表面设有第一齿面，下模板的上表面设有第二齿面，从而在模腔内浸渍块和下模板之间形成波浪状的树脂流道，树脂流道的波浪状结构相邻两折线之间的夹角为(0°，180°)。本发明特别适用于生物活性玻璃纤维，浸渍效果好，能够在线精准调整纤维束包覆角，有效提高复合材料制备性能。技术研发人员：蒋艺文,贾明印,王浩然,梅宇程,苏立杰,田娜,曹晓艳,董骧受保护的技术使用者：北京纳通医学研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4