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/℃g |
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℃,保护仪表同时也设定385℃,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: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**的耐化学腐蚀性,对所有化学品都耐腐蚀,摩擦系数在塑料中很低,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*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,以制得产品。
用曲线烧结,
1、一步在120度进行干燥
2、二步如填充石墨或二流化墨在250度要进行温度处理。
3、三步在345度处理一次
4、四步在375度进行处理
5、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)一次 (b)插入阳 (c)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,也采用在氮气保护下烧结或热压烧结法。
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%。