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聚四氟乙烯加工工艺


聚四氟乙烯加工工艺

 

四氟乙烯加工工艺:

1、模压制作:四氟专用混合机一台;筛粉机一台;20-80目筛网各一个;压力机一台;制品模具;程控烧结炉;

2、车削板制作:四氟专用混合机一台;筛粉机一台;20-80目筛网各一个;压力机一台;制品模具;程控烧结炉;车床或车削机一台。

3、橡胶与PTFE组合制品:筛粉机一台;四氟专用混合机一台;20-80目筛网各一个;压力机一台;制品模具;程控烧结炉;车床;橡胶机;PTFE表面处理容器;仪表车床。

4、悬浮聚四氟乙烯材料分析:

悬浮聚四氟乙烯预烧结树脂为白色颗粒,熔点327,具有良好的流动性,低摩擦系数,优良的热稳定性及突出的化学稳定性。 

粉体流动性(S/100g)

3.5

体积密度(g/l)

380

平均粒径(μm)

25

水份排放点(

130

分散点(

345

结晶点(

375

含水率(%)

0.02

热不稳定性指数

20

断裂伸长率,(%)

440

比热 cal/

0.25

热变形温度()18.5kg/ c㎡4.6kg/ c㎡ 

55

导热系数 104cal/M.sec 

6.0

拉伸强度,(MPa)

32.0

   模压PTFE产品在烧结过程中须用该烧结控制器,程序仪表AL1必须设定385,?;ひ潜硗币采瓒?85,PTFE制品在加温烧结时,应有泄风装置,避免385以上高温时,热分解增多,生成氟化氢等物质的可能性也变大,产生有毒气体吸入人体内中毒。

PTFE热量传导公式:104-200cal/c.sec.

PTFE烧结升温公式:按Φ100mm×10mm空心产品为标准,如产品放大或减小升降温率为1mm=1/H

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

320-345=40/H  345-375=25/H

恒温工艺:130=30-60min     250=60min   320=60-300min

345=60-100min  375=80-1000min恒温主要根据烧结炉保温性能与厂品大小来定。也可用PTFE热量传导公式换算。

如实心产品应在以上基础上减半,温度传输见图1

PTFE压力公式:c㎡/200-400kpa

 

例1、PTFE空心Φ100mm×10mm程序如下: 

温度段

           时间段

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实心烧结程序Φ150MM×500MM 

温度段

           时间段

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

模压制作

模具的制作:

(1)模具材料的选择:模具钢材应选择不锈铁或不锈钢.

钢材型号为:

(2)模具的模具的制作本节为一款简单的PTFE圆型产品为例见图一

 

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

成型温度:330-380     

  烧结条件:*好温度不要超过385度,不然分子会坏死,影响质量。

物料性能 

长期使用温度-200--260度,有卓越的耐化学腐蚀性,对所有化学品都耐腐蚀,摩擦系数在塑料中*低,还有很好的电性能,其电绝缘性不受温度影响,有“塑料王”之称。

2、呈透明或半透明状态,结晶度越高,透明性越差。原料多为粉状树脂或浓缩分散液,具有极高的分子量,为高结晶度的热塑性聚合物。 

3、适于制作耐腐蚀件,减磨耐磨件、密封件、绝缘件和医疗器械零件

4、成型性能      
1.结晶料,吸湿小。

2.流动性差,极易分解,分解时产生腐蚀气体。宜严格控制成型温度,模具应加热,浇注系统对料流阻力应小。
3.粉状树脂常采用粉末粉末冶金法成型,使用烧结方法。烧结温度360-375度,不可超过410度。乳液树脂通常用冷挤出再烧结的工艺加工,可在物品表面形成防腐层。如需要求制品透明性,韧性好,应采取快速冷却。也可采取挤压成型,可以挤出管、棒、型材。
4、PTFE熔体粘度很高,容体粘度随剪切应力的增大而减小,显示其非牛顿流体的特性。
5、二次加工,可以热压复合、焊接、粘结、增强、机械加工等,以制得*终产品。

*好用曲线烧结,
1、-第一步在120度进行干燥
2、第二步如填充石墨或二流化墨在250度要进行温度处理。
3、第三步在345度处理一次
4、第四步在375度进行处理
5、第五步降温不要太快

  归纳来说,PTFE冷压烧结成型基本上是由预成型、烧结、冷却三个步骤组成。即在室温下先将纯的聚四氟乙烯粉料或加有石墨等填充、增强材料的复合配料加人模腔中,于压机上预压成密实的制品形状的压件,然后从压模中取出压件,放入烧结炉中于360~380℃:下进行加热,使聚四氟乙烯由结晶态转变为非晶态,由分散的树脂颗粒通过扩散熔融而黏结成密集、连续、透明整体,通过降温冷却后又变成结晶型坚固的乳白色制品。由于在烧结过程中对被烧结物完全不加约束力,故也称为自由烧结法。 

(a)第一次      (b)插入阳      (c)第二次    (d)插入阳    (e)施压 
加料        模(1)       加料        模(2> 

    (1)预成型。冷压制坯时,将过筛的树脂按制品所需量均匀地加入模腔内。对施压方向与壁厚完全相同的制品,料应一次全部加入;形状较复杂的制品,可将所需粉料分成几份分次加入模腔,每次加进的粉料量应与其填充的部分模腔容积相适应,而且应用几个阳模分层次地对粉料施压。聚四氟乙烯法兰套筒制品分次加料的压制过程如图5-5 

图5 -5   PTFE法兰套筒制品分次加料的压制过程 




1 一模套  2—芯棒3—底模4 一阳模(1)   5—阳模(2) 

聚四氟乙烯冷压制坯时,粉料在模内压实的程度愈小,烧结后制品 的收缩率就愈大;如果坯件各处的密度不等,烧结后的制品会因各处收 缩不同而产生翘曲变形,严重时会出现制品开裂。因此,冷压制坯时严 格控制装料量、所施压力和施压与卸压的方式,以保证坯件的密度和各 部分的密度均一性达到预定的要求。 模压时,阳模下降速度不要太快,以30-50mm/min为佳,临近 终点时速度应更慢,慢至lOmm/min以下。在升压过程中还应泄压 2-4次或分段保压,以使物料中的空气充分逸出。保压时间随型 坯厚度而定,可从几分钟到几十分钟不等,保证使压力传递均匀并 有利于空隙的消除。预成型压力一般在17-35MPa,若总压力不 够时可通过提高模温来弥补。模压压力与模压工艺、所用物料、填料品种和混料方法(干法或湿法)有关。采用自动模压工艺的成型 压力要比一般模压法高一倍,湿法混合填充PTFE则不采用自动模压法。因泄气次数多而难于控制。 
  
(2)烧结。烧结是使聚四氟乙烯微粒熔结成整体的过程,是成型过程中的一个关键工序,烧结的好坏直接影响制品的各项物理  
力学性能。烧结一般在自由状态下于空气中进行加热,也采用在氮气?;は律战峄蛉妊股战岱?。  

①    升温阶段。烧结时,随着料坯温度的升高,型坯体积发生膨胀,在熔点附近其体积膨胀率高达,因而要控制升温速度。过  
快则导致坯件内外温差加大,引起内外膨胀不均匀而产生内应力,使制品变形、开裂。通常升温速度取决于制品的大小、厚度,物料 的组成、粒径等。大型制件应先以30-40℃/h的速度升温至300℃,再以10-20℃/h速度升温;中型制件则可采用60-70℃/h 的速度升温;小型制品可以100-120°C/h的速度升温或自由升温。聚四氟乙烯的烧结温度高低主要由树脂的热稳定来确定,热 稳定性高者可定为380-400℃,热稳定性差者取365-375℃。在允许烧结温度的范围内,提高烧结温度可使制品的结晶度增大,相对密度和成型收缩率也增大。 
  
②    保温阶段。晶区的熔化与分子的扩散需要一定的时间,因此在达到烧结温度后,应将坯件在此温度下保持一定时间,使坯件 结晶能够完全消失。保温时间长短与树脂品种、粒径、制品大小有 关。烧结温度高、树脂热稳定性差应缩短保温时间,以免造成树脂热分解;粒径小的树脂粉料经冷压后,坯件中孔隙含量低,导热性 好,可适当缩短保温时间。一般大型制品保温5-IOh,小型仅1h, 厚度每增加Imm ,烧结时间应延长6min。  

(3)冷却。冷却过程是大分子由无定形态转变为结晶态的过 程,制品烧结后的冷却速度决定着制品的结晶度,从而影响到制品  
的各项物理力学性能。如大型制品一般以12-24℃/h降温,在结 晶速度*快的温度范围保温一段时间,使制品均匀冷却到317℃以 下,再以2O-50℃/h速度冷却到,从烧结炉中取出制品,放入保温箱中缓慢冷却至室温。这种制品的结晶度约60%-85%, 结晶排列紧密。  中型制品冷却速度为30-40℃/h,温度降至250℃时取出,取出后 是否淬火根据使用要求而定。小型制品冷却速度为60-70℃/h。如果要求制品透明,韧性好,则应采取快速冷却,对小型制品可采用淬火的办法。这些制品结晶度约为50%-65%。  

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