CN102205651A - 一种聚四氟乙烯烧结的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种聚四氟乙烯密封圈的烧结的方法，其使用一烧结装置，所述的烧结装置包括一烧结炉体、一氮气输送装置、一程控装置，所述烧结炉体包括干燥区(2)、预热区(3)、烧结区(4)、冷却区(5)四个区，包括以下工艺步骤：(1)预备聚四氟乙烯胚料；(2)在干燥区干燥聚四氟乙烯胚料；(3)在预热区预热胚料；(4)烧结区烧结胚料；(5)冷却。本发明加强了烧结的密封效果和自动控制，有效地抑制烧结过程中氟化氢逸出。本发明通过热氮循环，聚四氟乙烯中填充的金属粉改性材料避免了高温接触空气而被氧化，提高了产品使用性能、外观。

Description

一种聚四氟乙烯烧结的方法
技术领域
本发明涉及化学化工技术领域，特别地涉及到一种聚四氟乙烯的烧结成型的方法。
背景技术
聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力、耐温优异(能在+250℃至-180℃的温度下长期工作)，但其流动性差，极易分解，分解时产生腐蚀气体的高分子材料。在成型工艺中要严格控制温度，若温度控制不当会导致氟化氢分解逸出，而致使2平方公里范围内的动物及人类中毒。目前聚四氟乙烯的回收利用技术还未成熟，一般为一次性成型，没有回收余地。烧结是四氟乙烯制品成型加工过程中的一个重要环节，它将引起聚四氟乙烯制品性能发生根本的变化。烧结温度、冷却速度等工艺条件的不同直接影响到制品的分子量、结晶度和孔隙率，而这三者又对制品的物理、机械和电气性能发生影响，同时烧结过程完成得好坏，还影响到制品中残余应力的大小与分布，故烧结工艺控制不当将导致制品翘曲、变形乃至开裂、严重会导致剧毒产生，污染环境。此外，纯的聚四氟乙烯不耐磨、易蠕变；一般需要填充改性，目前大量使用的改性材料为金属粉末改性；高温时金属粉末会被氧化，影响产品使用性能、外观等；一般在加工时会被去除，这样只能提高产品加工余量，这就造成较大的浪费。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种工艺简单、可以连续的加工，自动化控制的聚四氟乙烯的烧结方法。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
一种聚四氟乙烯烧结的方法，使用一烧结装置，其包括以下工艺步骤：
(1)聚四氟乙烯胚料的预备：将聚四氟乙烯树脂经过粉碎，过筛，模压，脱模得聚四氟乙烯胚料；
(2)干燥：将聚四氟乙烯胚料投入烧结炉中，升温到100-210℃时，保温2-3h，得干燥的聚四氟乙烯胚料；
(3)预热：预热烧结炉到250-300℃，当温度到300℃后，保温；
(4)烧结：通氮气，继续加热升温，升温到380℃，保温4小时，升温速度为200℃下80℃/h，200℃以上60℃/h，降温，降温速度为20-50℃/h，当温度到335-320℃区间降低降温速度到20℃/h，当温度达300℃时候停止通入氮气；
(5)冷却：缓慢冷却到自然温度，取出炉内产品。
所述聚四氟乙烯胚料依次经过烧结炉体的干燥区、预热区、烧结区、冷却区，聚四氟乙烯胚料依次经过干燥区、预热区、烧结区、冷却区，干燥、预热，烧结、冷却；
所述的烧结装置包括一烧结炉体、一氮气输送装置、一程控装置、一个冷凝器；
所述的烧结炉体包括四个区：干燥区、预热区、烧结区、冷却区；
所述的烧结炉体的四个区为：
烘干区加热元件为电热丝，加热温度可设置到500摄氏度，但过程温度不应超过300摄氏度。
预热区加热元件为电热丝，加热温度可设置到500摄氏度，但过程温度不应超过300摄氏度。
烧结区的加热元件为近红外线加热管，设置过个温区，其中加热管功率为1000-1600W，每个温区温度单独可调。
冷却区内设置多条冷凝管道。本实施例设置一单独冷凝器，使冷却区降温，冷凝媒介为冷却水，给水温度大约在20～25摄氏度范围内。
所述的干燥区与预热区，预热区与烧结区，烧结区与冷却区各设置一个隔离炉膛；
所述的程控装置包括：温度检测控制装置，该温度检测控制装置包括：温度传感器，该温度传感器为多个，分别安装在烧结炉体的内干燥区、预热区、烧结区、冷却区；
所述的烧结炉体头部设置一上料区和排气口，在低部设置一下料区。
发明的有益效果
本发明对烧结炉子进行改造，加强了密封效果，其密封效果好，同时有效地抑制烧结过程中氟化氢逸出。
纯的聚四氟乙烯不耐磨、易蠕变；一般需要填充改性，目前大量使用的改性材料为金属粉末改性；高温时金属粉末会被氧化，影响产品使用性能、外观等；一般在加工时会被去除，这样只能提高产品加工余量，这就造成较大的浪费。本发明通过热氮循环，聚四氟乙烯中填充的金属粉改性材料避免了高温接 触空气而被氧化，提高了产品使用性能、外观。同时在烧结过程中通入一定量的氮气，采用热氮气循环，从而避免了高温对金属的氧化，减少加工余量；大大节省了成本，
下面结合实施例，对本发明进一步说明。
附图说明
图1是本发明实施例中烧结装置的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种聚四氟乙烯烧结的方法，其使用一烧结装置，见图1，
所述的烧结炉包括所述的烧结装置包括一烧结炉体(1)、一氮气输送装置(6)、一程控装置、一个冷凝器；
所述的烧结炉体包括四个区：干燥区(2)、预热区(3)、烧结区(4)、冷却区(5)，；
所述的干燥区(2)与预热区(3)，预热区(3)与烧结区(4)，烧结区(4)与冷却区(5)各设置一个隔离炉膛(8)、隔离炉膛(9)、隔离炉膛(10)；
所述的程控装置包括：温度检测控制装置，该温度检测控制装置包括：温度传感器，该温度传感器为多个，分别安装在烧结炉体的内干燥区(2)、预热区(3)、烧结区(4)、冷却区(5)；
所述的烧结炉体头部设置一上料区(13)和一排气口，在低部设置一下料区(12)。
干燥区与预热区、烘干区与烧结区之间、烧结区与冷却区之间各有一个隔离炉膛，通过风帘隔离，隔离炉膛防止相邻区域中的过程气体相互混合。
烘干区加热元件为电热丝，加热温度可设置到500摄氏度，但过程温度不应超过300摄氏度。
预热区加热元件为电热丝，加热温度可设置到500摄氏度，但过程温度不应超过300摄氏度。
烧结区的加热元件为近红外线加热管，设置过个温区，其中加热管功率为1000-1600W，每个温区温度单独可调。
冷却区内设置多条冷凝管道。本实施例设置一单独冷凝器，使冷却区降温，冷凝媒介为冷却水，给水温度大约在20～25摄氏度范围内。
本实施例的烧结炉装置还设置了物料传送装置，物料通过传送带输送，通过调节输送带的速度已控制物料在在各个温区的停留时间。同时在烧结炉装置包括程控装置：物料传送的程序控制和温控装置。
本实施例提供了一种聚四氟乙烯烧结的方法，包括以下工艺步骤：
(1)聚四氟乙烯胚料的预备：将聚四氟乙烯树脂经过粉碎，过筛，模压，脱模得聚四氟乙烯胚料；
(2)设置好各管道的流量，慢速开启压缩空气主阀，烧结炉提供氮气，同时给各气缸提供压缩空，使氮气充满烧结炉；
(3)设置好烧结炉体3个区：干燥区、预热区、烧结区的温度，及传送带在该区的传输速度：
干燥区：温度为100-210℃，物料停留时间为2-3h；
预热区：温度为250-300℃；
烧结区：温区1为380℃，物料停留时间为4小时，1-7温区依次升高，使得物料为升温速度为200℃下80℃/h，200℃以上60℃/h，8-10温区依次降低，以使物料降温速度为20-50℃/h；
设置冷却区的温度：通过设置冷却水的温度及水流速度控制温度。
(4)设置好升温程序，调整好各温区温度和传送带的带速到设定值；
(5)将聚四氟乙烯胚料从上料区加入；
(6)聚四氟乙烯胚料依次经过依次经过干燥区、预热区、烧结区、冷却区，干燥、预热，烧结、冷却；
(7)烧结好的物料从下料区取出。
本发明并不限于上述实施方式，凡是能实现本发明目的的所有等同的实施方式，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种聚四氟乙烯烧结的方法，其特征在于，使用一烧结装置，其包括以下工艺步骤：
(1)聚四氟乙烯胚料的预备：将聚四氟乙烯树脂经过粉碎，过筛，模压，脱模得聚四氟乙烯胚料；
(2)干燥：将聚四氟乙烯胚料投入烧结炉中，升温到100-210℃时，保温2-3h，得干燥的聚四氟乙烯胚料；
(3)预热：预热烧结炉到250-300℃，当温度到300℃后，保温；
(4)烧结：通氮气，继续加热升温，升温到380℃，保温4小时，降温速当温度达300℃时候停止通入氮气；
(5)冷却：缓慢冷却到自然温度，取出炉内产品。
2.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯烧结的方法，其特征在于，所述步骤(4)还包括：升温到380℃，保温4小时，升温速度为200℃下80℃/h，200℃以上60℃/h，降温，降温速度为20-50℃/h，当温度到335-320℃区间降低降温速度到20℃/h以下。
3.根据权利要求1所述的聚四氟乙烯烧结的方法，其特征在于，所述的烧结装置包括一烧结炉体、一氮气输送装置、一程控装置、一个冷凝器；
所述的烧结炉体包括四个区：干燥区、预热区、烧结区、冷却区，；
所述的干燥区与预热区，预热区与烧结区，烧结区与冷却区各设置一个隔离炉膛；
所述的程控装置包括：温度检测控制装置，该温度检测控制装置包括：温度传感器，该温度传感器为多个，分别安装在烧结炉体的内干燥区、预热区、烧结区、冷却区；
所述的烧结炉体头部设置一上料区，在低部设置一下料区。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的聚四氟乙烯烧结的方法，其特征在于，聚四氟乙烯胚料依次经过烧结炉体的干燥区、预热区、烧结区、冷却区，聚四氟乙烯胚料依次经过干燥区、预热区、烧结区、冷却区，干燥、预热，烧结、冷却。
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