由于對硅膠醫(yī)用球囊的要求很高，大多數(shù)硅膠醫(yī)用球囊材料都采用PA 12。PA 12具有表面光滑、熱塑性好、尺寸穩(wěn)定性好、化學穩(wěn)定性好、熔點低、加工方便等特點，能夠滿足醫(yī)用氣球的要求。本文以PA 12的PTA硅膠醫(yī)用球囊為數(shù)值模擬對象，規(guī)格為9×40 mm。
硅膠醫(yī)用球囊的形成過程可以用雙軸拉伸的機理來解釋。PA 12材料在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與粘性流動溫度之間加熱后，由雙向拉伸取向形成。目前，氣球生產(chǎn)工藝大多采用接口公司提供的生產(chǎn)工藝。這一過程分為兩個步驟。第一步是在管材拉絲機上拉伸鋼坯，形成氣泡；第二步是將泡沫放入模具，在硅膠醫(yī)用球囊成型機上進行硅膠醫(yī)用球囊成型。圖1給出了成形圖，利用有限元軟件模擬了硅膠醫(yī)用球囊在成型機上的成形過程。
氣球成型的關(guān)鍵是在氣球成型機上設(shè)定工藝參數(shù)。根據(jù)工藝參數(shù)的變化，可分為五個步驟。研究的每一步的工藝參數(shù)如表1所示。
第一步是將氣泡放入氣球成型機的模具中，加入氮氣，將低壓保持在2.6MPa，并逐漸將模具溫度提高到110℃。
第二步是當模具達到規(guī)定溫度110℃時，泡沫雙向拉伸，模具內(nèi)壓力保持在2.6MPa，夾具兩端拉拔速度為70 mm/s，拉拔距離為35 mm。
第三步是穩(wěn)定第一次拉深后形成的鋼坯。
第四步是增加壓力，同時對泡沫進行二次拉伸，夾具兩端的拉拔速度為10 mm/s，拉拔距離為5mm，二次拉深的目的是使氣球完全適應(yīng)模具壁，使模壁的錐部和中間部變薄。
第五步是加熱壓力保持和冷卻脫模階段，即使形成的硅膠醫(yī)用球囊完成結(jié)晶取向，固化定向聚合物鏈。
氣球成型最重要的部分是第二、第三和第四步，它們決定了氣球的形狀和壁厚分布。由于在這三個步驟中模具溫度沒有變化，所以采用等溫線模型模擬了在低吹氣壓力下硅膠醫(yī)用球囊的初圖和高吹塑壓力下的二次拉伸成型。
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