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解析聚四氟乙烯燒結生産工藝和推壓成(chéng)型生産工藝
- 分類：行業動态
- 作者：PFA管小姐姐
- 來源：丹凱
- 發(fā)布時間：2022-12-03 16:08
- 訪問量：
解析聚四氟乙烯燒結生産工藝和推壓成(chéng)型生産工藝
- 分類：行業動态
- 作者：PFA管小姐姐
- 來源：丹凱
- 發(fā)布時間：2022-12-03 16:08
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燒結是PTFE制品成(chéng)型的關鍵。PTFE燒結過(guò)程是一個相變過(guò)程。將(jiāng)形坯加熱到樹脂熔點溫度327。C以上，大分子結構中的晶體部分全部轉變爲無
定形結構，物體外觀由白色不透明體轉變爲膠狀的彈性透明體。保溫一段時間，待這(zhè)一過(guò)程充分完成(chéng)後(hòu)，再進(jìn)行冷卻，故合理确定、控制燒結過(guò)
程及其工藝條件是确保制品質量的重要因素。
(1)裂紋
産生裂紋的原因很多。樹脂熱穩定性差，模壓壓力過(guò)大或沖擊加壓壓力不足，模壓時加料不均勻，加料量不足或分批加料，燒結時形坯放置方法
或位置不當，燒結時溫度過(guò)高或保溫時間太長(cháng)，升溫速度過(guò)快，冷卻太快等都(dōu)是産生裂紋的原因。防止的方法是：選擇穩定性好(hǎo)的樹脂，采用适
當的模壓壓力，且施壓過(guò)程要緩慢；燒結時，采取合理的燒結工藝，如升溫速度和冷卻速度不要太快等。
(2)變形
變形是由于加料不均勻，樹脂熱穩定性差，燒結後(hòu)内部開(kāi)裂，表面(miàn)凹下，模壓時施壓不均勻，保壓時間太短，爐内溫度不均勻，燒結時放置位置
不當，降溫太快等原因造成(chéng)的。注意加料，施壓要均勻，對(duì)高大制品要兩(liǎng)端施壓，增長(cháng)保壓時間，冷卻速度适當。
(3)氣泡
原因是形坯中空氣未排盡，樹脂中含揮發(fā)物過(guò)多，或燒結溫度過(guò)高等，注意緩慢升壓，中途要排氣，樹脂要預熱處理，适當降低燒結溫度。
(4)尺寸不合要求的原因主要是由于模具結構尺寸與樹脂收縮率配合不當，加料量不當也會引起(qǐ)尺寸不正确。
(5)車削薄膜有水漬狀斑紋，說明毛坯未燒透，要提高燒結溫度，适當延長(cháng)保溫時間。
圖一：聚四氟乙烯管 來源：丹凱
將(jiāng)聚四氟乙烯樹脂中混人助擠劑後(hòu)的預成(chéng)坯料，用機械方法將(jiāng)坯料強行通過(guò)具有一定錐角的模具制得均一的排列整齊的纖維狀物，再除去助擠
劑，經(jīng)燒結便爲具有一定機械強度的制品，這(zhè)個全過(guò)程稱爲推壓成(chéng)型全過(guò)程。所用聚四氟乙烯分散液經(jīng)凝聚後(hòu)次級粒子直徑爲5001~m左右(采用
乳液聚合樹脂)，初級粒子直徑0．2—0．3 m左右，這(zhè)種(zhǒng)樹脂比表面(miàn)積大，吸收有機溶劑後(hòu)，經(jīng)剪切力的作用後(hòu)形成(chéng)糊膏狀，進(jìn)行擠壓成(chéng)型，又
稱爲糊膏擠壓成(chéng)型。
推壓成(chéng)型的特點：分散聚合樹脂，它具有受剪切力作用後(hòu)易成(chéng)纖維狀。纖維狀的形成(chéng)過(guò)程爲：加有助劑的預成(chéng)型坯料，在料腔中不受剪切力的作
用，原來的顆料呈壓縮狀平行前進(jìn)，在料腔和錐體模中部，部分加速，直到錐體模和口模連接處，剪切作用明顯，靠近模壁的阻力增加，推壓速
度下降，這(zhè)時細小的顆粒纖維化了，被拉成(chéng)長(cháng)條狀。在推壓工藝中一個十分重要的參數爲壓縮比。定義爲料腔截面(miàn)積與制品截面(miàn)積之比：S科腔截
面(miàn)積／S口模截面(miàn)積=R．R(Reduction Ratio)對(duì)于管材而言，指料腔截面(miàn)積和芯棒面(miàn)積的差值與口模截面(miàn)和芯棒截面(miàn)積的差值之比：
R．R管=(D —D )／(d —d )式中：D，— —料腔内徑(mm)；
D —— 芯棒外徑(mm)；
d — — 口模内徑(mm)；
d — —芯棒外徑(mm)。
爲了便于讀者理解，介紹推壓物料流動模型。
1．料腔 2．錐體模 3．口模 4．流動線 5．纖維狀物料 6．推出物
預成(chéng)型品(坯料)一般在高行程的壓機上進(jìn)行。操作過(guò)程類同模壓成(chéng)型。將(jiāng)混和好(hǎo)的合格料加入模腔中，合模後(hòu)移入壓機中，然後(hòu)緩慢升壓，升壓
過(guò)程中要洩壓放氣兩(liǎng)次，單位壓力爲0．39～2．94MPa(5～30kg／cm )的條件下保壓2min，松壓，脫模後(hòu)置于密封的容器中存放。希望立即推
壓成(chéng)型，不宜長(cháng)期存放。預成(chéng)型坯料密度在（1.6）。
推壓成(chéng)型是整個流程中最重要的一環。整個操作過(guò)程如下：首先選用好(hǎo)模具，安裝好(hǎo)模具，認真校正好(hǎo)模具安裝的中心位置。根據制品要求選擇
好(hǎo)料腔、模具後(hòu)進(jìn)行安裝，力求芯棒固定闆、活塞固定闆和料腔固定闆三闆平行，同時芯棒垂直于三闆，這(zhè)樣才能(néng)保證管材壁厚的均勻性。將(jiāng)坯
料修邊後(hòu)加入推壓機的料筒中，降下柱塞，按已定工藝條件啓動推壓成(chéng)型，推壓管材等制品受下接工藝即幹燥、燒結區長(cháng)度以及制品規格等因素
相互匹配，在設計工藝條件時要統籌考慮，從保證産品質量出發(fā)，協調推壓速度、幹燥時間、燒結溫度和時間，使推壓、幹燥、燒結等工藝協調
地進(jìn)行。
通常推壓速度爲0．I～20M／min，壓縮比爲500～1000，口模角爲20～60。，口模長(cháng)徑比爲8～10，口模内表面(miàn)必須光潔，這(zhè)些條件均爲保證
産品質量的必要條件。爲獲得好(hǎo)産品，必須實現均一的纖維化，必須控制好(hǎo)推壓溫度因素即料腔溫度30～35℃ ，口模溫度50～60℃ ，切忌在室
溫低于20℃ 的環境中進(jìn)行推壓推壓又稱糊狀擠出成(chéng)型，把20～30目過(guò)篩的分散樹脂與有機助劑(甲苯、石油醚、溶劑油等，配比樹脂重量爲1／
5)混合制成(chéng)糊狀物，預壓成(chéng)厚壁圓筒狀坯料，放進(jìn)推壓機料筒内，加熱，用柱塞推壓成(chéng)型。經(jīng)幹燥在360℃。
(1)PTFE在熔融狀态具有極高粘度，加熱到415℃亦不會從高彈态變爲粘流态；熔融粘度随剪切應力的增加而降低，顯示出非牛頓流體的特性。
(2)PTFE是一種(zhǒng)結晶型聚合物。直接影響制品結晶度的主要因素是成(chéng)型時的燒結溫度和時間。當溫度超過(guò)327。C時，結晶區域即完全消失；當溫
度低于此溫度時又複結晶。結晶度的大小與燒結後(hòu)的冷卻速度、相對(duì)分子量有關。冷卻速度快，結晶度小，冷卻速度慢，結晶度高。在一定冷卻
速度下，相對(duì)分子量越大，結晶度越小；相對(duì)分子量越小，結晶度越大。因此，要獲得良好(hǎo)的PTFE制品，必須嚴格控制燒結過(guò)程。
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