聚四氟乙烯(PTFE)成型加工(2)-挤出成型
2.挤出成型
1)柱塞挤出成型
它由加料部分、烧结部分和冷却部分组成。料筒上部用柱塞间歇地将原料粉末压入并向下输送,连续进行挤压、烧结和冷却。料筒设有锥度,上部被挤压的单个预成型体在烧结部分被加热到360〜400℃时就相互熔融在一起,同时径向膨胀所产生的力使物料与料筒之间产生摩擦力,从而保持了成型压力。柱塞和料筒之间的间歇为0.15〜0.30mm。柱塞通常釆用软钢镀硬铬材料,料筒则釆用不锈钢材料。挤出压力应视制品直径大小而定,直径越大,挤出压力可相应减小。一般直径为15〜20mm时,挤出压力为6.0〜7.5MPa;直径为40mm时,挤出压力约为3MPa左右。表1列举了PTFE柱塞挤出成型的工艺条件。
表1 聚四氟乙烯柱塞挤出成型工艺条件
项目 |
圆棒,mm |
管材,mm2 |
板材,mm2
500×5 |
Ø13 |
Ø30 |
Ø40 |
Ø15ר8 |
Ø40ר25 |
模具尺寸,mm |
Ø15.1 |
Ø34.0 |
Ø46.0 |
Ø16.5ר8.9 |
Ø44.5ר27.8 |
555×5.6 |
烧结部分长度,mm |
500 |
900 |
1100 |
350 |
800 |
200 |
烧结温度,℃ |
400〜390 |
390〜350 |
390〜350 |
400〜390 |
390〜350 |
370 |
冷却部分长度,mm |
150 |
200 |
200 |
150 |
250 |
200 |
挤出速度,m/h |
3〜4 |
1.3〜1.6 |
1.0〜1.2 |
3.8〜4.2 |
1.4〜1.6 |
3.1 |
2)螺旋挤出成型 PTFE螺旋挤出成型不同于一般热塑性塑料的挤出成型。其设备的机身是不加热的,螺杆仅起输送和推压原料的作用,使物料通过一个带有双头螺纹、等螺距、等深度的单螺杆挤出机的机头,再进入口模内烧结、冷却,并借助反压力装置提供的压力,使PTFE树脂成型为厚壁管、棒及其它异形型材。表2示出了PTFE圆棒螺旋挤出成型的工艺条件。
表2 PTFE圆棒螺旋挤出成型工艺条件
项目 |
Ø10 |
Ø14 |
Ø17 |
Ø20 |
Ø24 |
预热段温度,℃ |
380〜390 |
360〜370 |
350〜360 |
360〜370 |
355〜365 |
烧结段温度,℃ |
|
|
|
|
|
前段 |
420〜430 |
410〜420 |
410〜420 |
415〜425 |
410〜420 |
后段 |
350〜360 |
360〜370 |
350〜360 |
370〜380 |
350〜360 |
冷却段温度 |
260〜250 |
310〜250 |
300〜250 |
320〜250 |
320〜250 |
口模长径比 |
75 |
37 |
31.5 |
31.5 |
41.5 |
挤出速度,mm/min |
25 |
15 |
14 |
14 |
11 |
3)糊状挤出成型 PTFE的糊状挤出成型,是先将原料粉末加入适量有机溶剂制成糊状混合物,成型为圆筒状毛坯,然后将所得毛坯放入挤出机料筒中,在加热下用柱塞挤出成型,经干燥后在360〜400℃温度下烧结,得到连续的制品。
加入原料粉末中的有机溶剂被称为挤出助剂,应能浸润PTFE,同时在400℃左右能全部挥发。常用的挤出助剂有石脑油、白油及沸点为90〜120℃的粗溶剂汽油。石脑油和白油主要用于生料带的制备,粗溶剂汽油则主要用于挤出管材。
加有挤出助剂的混合物料,按料筒形状预先进行压缩,制成毛坯放入挤出机中,缓慢加压。柱塞推进速度控制在10〜20mm/min,当达到0.7〜3.5MPa压力后应保压30〜60s。
表3 PTFE管材糊状挤出成型工艺条件
制品尺寸,mm |
料筒内径,mm |
压缩比 |
机头角度,° |
挤出速度,mm/min |
外径 |
壁厚 |
Ø3.0 |
0.8 |
90 |
1000 |
30 |
1300 |
Ø6.5 |
0.8 |
90 |
400 |
30 |
800 |
Ø8.0 |
1.0 |
90 |
280 |
30 |
550 |
Ø19 |
1.5 |
150 |
180 |
90 |
410 |
Ø29 |
2.0 |
150 |
90 |
90 |
310 |
Ø44 |
2.0 |
150 |
60 |
90 |
170 |
Ø75 |
2.0 |
150 |
35 |
90 |
130 |
Øl00 |
2.0 |
150 |
25 |
90 |
100 |
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