技術領域

聚四氟乙烯加工工藝


聚四氟乙烯加工工藝

 

四氟乙烯加工工藝:

1、模壓制作:四氟專用混合機一台;篩粉機一台;20-80目篩網各一個;壓力機一台;制品模具;程控燒結爐;

2、車削板制作:四氟專用混合機一台;篩粉機一台;20-80目篩網各一個;壓力機一台;制品模具;程控燒結爐;車床或車削機一台。

3、橡膠與PTFE組合制品:篩粉機一台;四氟專用混合機一台;20-80目篩網各一個;壓力機一台;制品模具;程控燒結爐;車床;橡膠機;PTFE表面處理容器;儀表車床。

4、懸浮聚四氟乙烯材料分析:

懸浮聚四氟乙烯預燒結樹脂爲白色顆粒,熔點327,具有良好的流動性,低摩擦系數,優良的熱穩定性及突出的化學穩定性。 

粉體流動性(S/100g)

3.5

體積密度(g/l)

380

平均粒徑(μm)

25

水份排放點(

130

分散點(

345

結晶點(

375

含水率(%)

0.02

熱不穩定性指數

20

斷裂伸長率,(%)

440

比熱 cal/

0.25

熱變形溫度()18.5kg/ c㎡4.6kg/ c㎡ 

55

導熱系數 104cal/M.sec 

6.0

拉伸強度,(MPa)

32.0

   模壓PTFE産品在燒結過程中須用該燒結控制器,程序儀表AL1必須設定385,保護儀表同時也設定385,PTFE制品在加溫燒結時,應有泄風裝置,避免385以上高溫時,熱分解增多,生成氟化氫等物質的可能性也變大,産生有毒氣體吸入人體內中毒。

PTFE熱量傳導公式:104-200cal/c.sec.

PTFE燒結升溫公式:按Φ100mm×10mm空心産品爲標准,如産品放大或減小升降溫率爲1mm=1/H

30-130=90/H   130-250=70/H   250-320=50/H   

320-345=40/H  345-375=25/H

恒溫工藝:130=30-60min     250=60min   320=60-300min

345=60-100min  375=80-1000min恒溫主要根據燒結爐保溫性能與廠品大小來定。也可用PTFE熱量傳導公式換算。

如實心産品應在以上基礎上減半,溫度傳輸見圖1

PTFE壓力公式:c㎡/200-400kpa

 

例1、PTFE空心Φ100mm×10mm程序如下: 

溫度段

           時間段

C01

30

T01

60

C02

130

T02

30

003

130

T03

80

C04

345

T04

60

C05

345

T05

80

C06

375

T06

210

C07

375

T07

80

C08

345

T08

60

C09

345

T09

80

C10

270

T10

80

C11

270

T11

60

C12

180

T12

20

C13

180

T13

-121

例2、PTFE實心燒結程序Φ150MM×500MM 

溫度段

           時間段

C01

30

T01

300

C02

200

T02

60

003

200

T03

300

C04

300

T04

500

C05

300

T05

60

C06

320

T06

500

C07

320

T07

60

C08

340

T08

60

C09

340

T09

90

C10

375

T10

150

C11

375

T11

60

C12

340

T12

180

C13

340

T13

180

C14

320

T14

240

C15

320

T15

180

C16

300

T16

180

C17

300

T17

180

C18

280

T18

60

C19

180

T19

-121

模壓制作

模具的制作:

(1)模具材料的選擇:模具鋼材應選擇不鏽鐵或不鏽鋼.

鋼材型號爲:

(2)模具的模具的制作本節爲一款簡單的PTFE圓型産品爲例見圖一

 

PTFE塑料(F4)# F:(聚四氟乙烯)
英文名稱 olytetrafluoro ethylene       
比重:2.1-2.2克/立方厘米
成型收縮率:3.1-5.0% 

成型溫度:330-380     

  燒結條件:溫度不要超過385度,不然分子會壞死,影響質量。

物料性能 

長期使用溫度-200--260度,有卓越的耐化學腐蝕性,對所有化學品都耐腐蝕,摩擦系數在塑料中很低,還有很好的電性能,其電絕緣性不受溫度影響,有“塑料王”之稱。

2、呈透明或半透明狀態,結晶度越高,透明性越差。原料多爲粉狀樹脂或濃縮分散液,具有極高的分子量,爲高結晶度的熱塑性聚合物。 

3、適于制作耐腐蝕件,減磨耐磨件、密封件、絕緣件和醫療器械零件

4、成型性能      
1.結晶料,吸濕小。

2.流動性差,極易分解,分解時産生腐蝕氣體。宜嚴格控制成型溫度,模具應加熱,澆注系統對料流阻力應小。
3.粉狀樹脂常采用粉末粉末冶金法成型,使用燒結方法。燒結溫度360-375度,不可超過410度。乳液樹脂通常用冷擠出再燒結的工藝加工,可在物品表面形成防腐層。如需要求制品透明性,韌性好,應采取快速冷卻。也可采取擠壓成型,可以擠出管、棒、型材。
4、PTFE熔體粘度很高,容體粘度隨剪切應力的增大而減小,顯示其非牛頓流體的特性。
5、二次加工,可以熱壓複合、焊接、粘結、增強、機械加工等,以制得産品。

用曲線燒結,
1、一步在120度進行幹燥
2、二步如填充石墨或二流化墨在250度要進行溫度處理。
3、三步在345度處理一次
4、四步在375度進行處理
5、五步降溫不要太快

  歸納來說,PTFE冷壓燒結成型基本上是由預成型、燒結、冷卻三個步驟組成。即在室溫下先將純的聚四氟乙烯粉料或加有石墨等填充、增強材料的複合配料加人模腔中,于壓機上預壓成密實的制品形狀的壓件,然後從壓模中取出壓件,放入燒結爐中于360~380℃:下進行加熱,使聚四氟乙烯由結晶態轉變爲非晶態,由分散的樹脂顆粒通過擴散熔融而黏結成密集、連續、透明整體,通過降溫冷卻後又變成結晶型堅固的乳白色制品。由于在燒結過程中對被燒結物完全不加約束力,故也稱爲自由燒結法。 

(a)一次      (b)插入陽      (c)二次    (d)插入陽    (e)施壓 
加料        模(1)       加料        模(2> 

    (1)預成型。冷壓制坯時,將過篩的樹脂按制品所需量均勻地加入模腔內。對施壓方向與壁厚完全相同的制品,料應一次全部加入;形狀較複雜的制品,可將所需粉料分成幾份分次加入模腔,每次加進的粉料量應與其填充的部分模腔容積相適應,而且應用幾個陽模分層次地對粉料施壓。聚四氟乙烯法蘭套筒制品分次加料的壓制過程如圖5-5 

圖5 -5   PTFE法蘭套筒制品分次加料的壓制過程 




1 一模套  2—芯棒3—底模4 一陽模(1)   5—陽模(2) 
聚四氟乙烯冷壓制坯時,粉料在模內壓實的程度愈小,燒結後制品 的收縮率就愈大;如果坯件各處的密度不等,燒結後的制品會因各處收 縮不同而産生翹曲變形,嚴重時會出現制品開裂。因此,冷壓制坯時嚴 格控制裝料量、所施壓力和施壓與卸壓的方式,以保證坯件的密度和各 部分的密度均一性達到預定的要求。 模壓時,陽模下降速度不要太快,以30-50mm/min爲佳,臨近 終點時速度應更慢,慢至lOmm/min以下。在升壓過程中還應泄壓 2-4次或分段保壓,以使物料中的空氣充分逸出。保壓時間隨型 坯厚度而定,可從幾分鍾到幾十分鍾不等,保證使壓力傳遞均勻並 有利于空隙的消除。預成型壓力一般在17-35MPa,若總壓力不 夠時可通過提高模溫來彌補。模壓壓力與模壓工藝、所用物料、填料品種和混料方法(幹法或濕法)有關。采用自動模壓工藝的成型 壓力要比一般模壓法高一倍,濕法混合填充PTFE則不采用自動模壓法。因泄氣次數多而難于控制。 
  
(2)燒結。燒結是使聚四氟乙烯微粒熔結成整體的過程,是成型過程中的一個關鍵工序,燒結的好壞直接影響制品的各項物理  
力學性能。燒結一般在自由狀態下于空氣中進行加熱,也采用在氮氣保護下燒結或熱壓燒結法。  

①升溫階段。燒結時,隨著料坯溫度的升高,型坯體積發生膨脹,在熔點附近其體積膨脹率高達,因而要控制升溫速度。過  
快則導致坯件內外溫差加大,引起內外膨脹不均勻而産生內應力,使制品變形、開裂。通常升溫速度取決于制品的大小、厚度,物料 的組成、粒徑等。大型制件應先以30-40℃/h的速度升溫至300℃,再以10-20℃/h速度升溫;中型制件則可采用60-70℃/h 的速度升溫;小型制品可以100-120°C/h的速度升溫或自由升溫。聚四氟乙烯的燒結溫度高低主要由樹脂的熱穩定來確定,熱 穩定性高者可定爲380-400℃,熱穩定性差者取365-375℃。在允許燒結溫度的範圍內,提高燒結溫度可使制品的結晶度增大,相對密度和成型收縮率也增大。 
  
②保溫階段。晶區的熔化與分子的擴散需要一定的時間,因此在達到燒結溫度後,應將坯件在此溫度下保持一定時間,使坯件 結晶能夠完全消失。保溫時間長短與樹脂品種、粒徑、制品大小有 關。燒結溫度高、樹脂熱穩定性差應縮短保溫時間,以免造成樹脂熱分解;粒徑小的樹脂粉料經冷壓後,坯件中孔隙含量低,導熱性 好,可適當縮短保溫時間。一般大型制品保溫5-IOh,小型僅1h, 厚度每增加Imm ,燒結時間應延長6min。  

(3)冷卻。冷卻過程是大分子由無定形態轉變爲結晶態的過 程,制品燒結後的冷卻速度決定著制品的結晶度,從而影響到制品  
的各項物理力學性能。如大型制品一般以12-24℃/h降溫,在結晶速度快的溫度範圍保溫一段時間,使制品均勻冷卻到317℃以 下,再以2O-50℃/h速度冷卻到,從燒結爐中取出制品,放入保溫箱中緩慢冷卻至室溫。這種制品的結晶度約60%-85%, 結晶排列緊密。  中型制品冷卻速度爲30-40℃/h,溫度降至250℃時取出,取出後 是否淬火根據使用要求而定。小型制品冷卻速度爲60-70℃/h。如果要求制品透明,韌性好,則應采取快速冷卻,對小型制品可采用淬火的辦法。這些制品結晶度約爲50%-65%。  

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