CN103753822B - 一种多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法。在原有的生产工艺中进行了改进，根据聚四氟乙烯管层数将原有一次预成型改为多次预成型，经过一次性挤出、干燥、烧结、定型，形成多层聚四氟乙烯管;由于多次预成型，层层之间不会互相污染，提高了产品质量，保证良品率，且工艺可控；由于是单次挤压成型，工艺更为简单，不会出现成型后再复合屑粉堵塞管材的问题。
Description
技术领域
本发明涉及聚四氟乙烯管的生产方法，具体涉及一种多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法。
背景技术
聚四氟乙烯具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性和良好的抗老化耐力，可制成聚四氟乙烯管、棒、带、膜等，应用于性能要求较高的耐腐蚀的管道、容器、泵、阀以及制动雷达、高频通讯器材、无线电器材等。
其中，聚四氟乙烯软管的主要用途之一是宇航工业中输送液态流体，如在喷气机、火箭等航天器中用作高速输送燃油的压力管。不过，用作航空工业液压系统的软管时，由于内管在液压油高速流动过程中会因为摩擦而积聚电荷产生静电危险。必须在PTFE管制造的过程中加入少量导电添加剂，以消除静电，即管内层是导电聚四氟乙烯层，管外层是纯聚四氟乙烯。
此外，经过添加导电填料改性的导电聚四氟乙烯软管常用于高温环境中的电器控制，特别是飞机发动机部分屏蔽电缆和电缆束的保护套管，起到将电缆通过的电流所产生的磁场屏蔽在电缆内、并顺该层接入地网的作用。不过，单层的导电聚四氟乙烯管由于表面导电，作为屏蔽电缆和电缆束的保护套管存在潜在的危险。最好是在导电的双层聚四氟乙烯管的外层设计一绝缘层，将聚四氟乙烯导电层与外周环境在电气上彼此隔离，从而保证了电能输送，保护电缆不受伤害。
目前，这种外绝缘内导电的双层聚四氟乙烯管多是借鉴传统单层聚四氟乙烯管的糊膏挤出工艺来制备。传统的糊膏挤出方法具体是，在分散聚四氟乙烯粉中加入作为挤压辅助剂的有机溶剂以获取糊状物，将该糊状物预制成圆筒状而获得管坯，将该管坯放入挤压机中，经过压头加压、经模具挤压成管状；之后，通过加热等除去挤压辅助剂，经烧成而获得既定的管材。现有技术在采用这种方法双层聚四氟乙烯管时，或是通过一次预成型制坯、再挤压成型得到双层管，或者先制造聚四氟乙烯单层管、再将数个单层管进行复合。前一种方法在实际中操作中不易控制，管外表面容易出现黑点，严重影响产品质量，良品率低；后一种方法中由于各层管不是一体成型，内外管复合的过程中会发生脱屑，脱落的聚四氟乙烯屑粉会产生管阻塞，且聚四氟乙烯管越长，复合的难度越高。
此外，除了上述的外绝缘内导电的双层聚四氟乙烯管，其他结构的多层聚四氟乙烯管在航空事业及特种工业中也具有非常巨大的潜在应用前景。不过这些包括外绝缘内导电的双层聚四氟乙烯管在内的多层聚四氟乙烯管的应用非常大程度上受限于其生产工艺。
发明内容
本发明需要解决的技术问题在于提供一种工艺过程易控、良品率高的多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法。
本发明需要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的:一种多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，根据聚四氟乙烯管的层数，将聚四氟乙烯管各层所需原料粉末按照管材由内至外或由外至内的顺序依次压缩预成型为圆环柱体管坯，且后一道预成型工序均以前一道预成型工序形成的管坯为阳模或阴模；形成具有多层结构的管坯后，一次性挤出成型、干燥、烧结、定型，得到多层聚四氟乙烯管。
为了提高多层聚四氟乙烯管的柔韧性，优选的技术方案可以是，还包括将得到的多层聚四氟乙烯管在146±10℃经模压制成波纹管的步骤。
为了便于施加压力，优选的技术方案可以是，所述聚四氟乙烯管各层所需原料粉末按照管材由外至内的顺序依次压缩预成型，且后一道预成型工序均以前一道预成型工序形成的管坯为阴模，并更换更小直径的阳模。即后一道预成型工序中，保持前一道预成型工序中使用的阴模不动，更换前一道预成型工序中的更小直径的阳模，加入原料粉末后，再次进行压缩预成型。
为了减少成型压力的作用、丰富各层功能性，优选的技术方案可以是，所述聚四氟乙烯管各层所需原料粉末由32～99%聚四氟乙烯分散树脂、1～28%挤压辅助剂、0～5%颜料以及0～50%填料混合而成，各组分以重量百分数计，且各层原料粉末组分和/或含量不同；混料后置于30～80℃恒温环境中至少24h。其中挤压辅助剂起到润滑的作用。填料可以根据多层聚四氟乙烯管的功能来选择，可以包括炭黑、石墨等导电填料、或氮化硅、氧化铝等导热填料等。30～80℃恒温放置有利于使挤压辅助剂与分散树脂充分混合。
为了使聚四氟乙烯分散树脂由三斜晶系转变到六方晶系，从而在制坯之前完成体积膨胀，避免后期制品因晶体改变发生分裂，优选的技术方案可以是，所述聚四氟乙烯分散树脂在混料前放置于25±5℃恒温环境中至少24h。处理温度不得超过30℃，否则容易使聚四氟乙烯树脂发生结块，不利于后期混料均匀。
所述挤压辅助剂可以为含烃溶剂油，如航空煤油或航空汽油，添加这类挤压辅助剂，可以降低推压压力，避免树脂难以纤维化、无法加工成合格的制品。所述填料可以为石墨、炭黑、乙炔黑、石墨烯中的一种或任意混合物，提高聚四氟乙烯的导电性。
更进一步优选的技术方案可以是：一种多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，其包括以下步骤：
S1.恒温处理原料：将聚四氟乙烯分散树脂置于25±5℃恒温环境中至少24h；
S2.配料：将72～99%聚四氟乙烯分散树脂以及1～28%挤压辅助剂混合均匀，配制成管材外层料，将32～98%聚四氟乙烯分散树脂、1～28%挤压辅助剂以及1～50%填料混合均匀，配制成管材内层料；
S3.熟化处理：将管材内、外层料分别置于玻璃瓶中，在30～80℃恒温环境中放置至少24h；
S4.制坯：将管材外层料压缩预成型为圆环体管坯，并抽取阳模，将其更换为更小直径的阳模，加入管材内层料进行第二次压缩预成型，得到内黑外白的圆环体管坯；
S5.挤压：将圆环体管坯经口模挤压成型为管体；
S6.干燥、烧结和定型：将挤压成型得到的管体经过管状加热器中60～250℃低温加热区除去所述挤压辅助剂，再引入管状加热器中的380～420℃高温区进行烧结，然后进入管状加热器的80～260℃低温区保温，最后穿出口模得到多层聚四氟乙烯管。
为了压实原料粉末，提高管坯的致密性，进而提高最终产品的均匀性，优选的技术方案可以是，所述步骤S4中，压缩预成型时，先用2～3MPa压力压实，再升压至10±0.5MPa保压5～10min。
为了压实原料粉末，并使料中的空气能充分逸出，又避免预成型的管坯开裂，优选的技术方案可以是，所述步骤S5中，口模温度为30～40℃,推压力为20～40MPa，推压速度为10～30mm/min。
为了提高柔韧性，优选的技术方案可以是：还包括步骤S7：将所述步骤S6得到的多层聚四氟乙烯管在146±10℃下二次加工为波纹管。
与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：在原有的生产工艺中进行了改进，根据聚四氟乙烯管层数将原有一次预成型改为多次预成型，经过一次性挤出、干燥、烧结、定型，形成多层聚四氟乙烯管;由于多次预成型，层层之间不会互相污染，提高了产品质量，保证良品率，且工艺可控；由于是单次挤压成型，工艺更为简单，不会出现成型后再复合时屑粉堵塞管材的问题。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式做进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
本发明是一种多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，包括以下步骤：
S1.恒温处理原料：将聚四氟乙烯分散树脂置于20℃恒温环境中至少24h。
S2.配料：将99%聚四氟乙烯分散树脂以及1%航空煤油混合均匀，配制成管材外层料，将98%聚四氟乙烯分散树脂、1%航空煤油以及1%石墨烯混合均匀，配制成管材内层料。
S3.熟化处理：将管材内、外层料分别置于玻璃瓶中，在30℃恒温环境中放置至少24h。
S4.制坯：将管材外层料放入圆环体模具中，先用2MPa压力压实，再升压至10±0.5MPa保压5min，压缩预成型为圆环体管坯；然后以得到的圆环体管坯为阴模，并抽取阳模，将其更换为更小直径的阳模，加入管材内层料，用2MPa压力压实，再升压至10±0.5MPa保压5min，进行第二次压缩预成型，得到内黑外白的圆环体管坯。
S5.挤压：将圆环体管坯经口模挤压成型为管体；口模温度为30℃,推压力为20MPa，推压速度为30mm/min。
S6.干燥、烧结和定型：将挤压成型得到的管体经过管状加热器中60～250℃低温加热区除去航空煤油，再引入管状加热器中的380～420℃高温区进行烧结，然后进入管状加热器的80～260℃低温区保温，最后穿出口模得到多层聚四氟乙烯管。
这里得到的多层聚四氟乙烯管为外绝缘内导电的双层聚四氟乙烯管。
实施例2
本发明是一种多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，包括以下步骤：
S1.恒温处理原料：将聚四氟乙烯分散树脂置于25℃恒温环境中至少24h；
S2.配料：将82%聚四氟乙烯分散树脂以及18%航空汽油混合均匀，配制成管材外层料，将59%聚四氟乙烯分散树脂、18%航空汽油以及23%石墨混合均匀，配制成管材内层料；
S3.熟化处理：将管材内、外层料分别置于玻璃瓶中，在45℃恒温环境中放置至少24h；
S4.制坯：将管材外层料放入圆环体模具中，先用2.5MPa压力压实，再升压至10±0.5MPa保压8min，压缩预成型为圆环体管坯；然后以得到的圆环体管坯为阴模，并抽取阳模，将其更换为更小直径的阳模，加入管材内层料，用2.5MPa压力压实，再升压至10±0.5MPa保压8min，进行第二次压缩预成型，得到内黑外白的圆环体管坯。
S5.挤压：将圆环体管坯经口模挤压成型为管体；口模温度为35℃,推压力为30MPa，推压速度为20mm/min。
S6.干燥、烧结和定型：将挤压成型得到的管体经过管状加热器中60～250℃低温加热区除去航空汽油，再引入管状加热器中的380～420℃高温区进行烧结，然后进入管状加热器的80～260℃低温区保温，最后穿出口模得到多层聚四氟乙烯管。
步骤S7：将所述步骤S6得到的多层聚四氟乙烯管在146℃下二次加工为波纹管。
这里得到的多层聚四氟乙烯管为外绝缘内导电的双层聚四氟乙烯波纹管。
实施例3
本发明是一种多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，包括以下步骤：
S1.恒温处理原料：将聚四氟乙烯分散树脂置于30℃恒温环境中至少24h；
S2.配料：将72%聚四氟乙烯分散树脂以及28%航空煤油混合均匀，配制成管材外层料，将32%聚四氟乙烯分散树脂、28%航空煤油以及50%炭黑混合均匀，配制成管材内层料；
S3.熟化处理：将管材内、外层料分别置于玻璃瓶中，在80℃恒温环境中放置至少24h；
S4.制坯：将管材外层料放入圆环体模具中，先用3MPa压力压实，再升压至10±0.5MPa保压10min，压缩预成型为圆环体管坯；然后以得到的圆环体管坯为阴模，并抽取阳模，将其更换为更小直径的阳模，加入管材内层料，用3MPa压力压实，再升压至10±0.5MPa保压10min，进行第二次压缩预成型，得到内黑外白的圆环体管坯。
S5.挤压：将圆环体管坯经口模挤压成型为管体；口模温度为40℃,推压力为40MPa，推压速度为10mm/min。
S6.干燥、烧结和定型：将挤压成型得到的管体经过管状加热器中60～250℃低温加热区除去航空煤油，再引入管状加热器中的380～420℃高温区进行烧结，然后进入管状加热器的80～260℃低温区保温，最后穿出口模得到多层聚四氟乙烯管。
步骤S7：将所述步骤S6得到的多层聚四氟乙烯管在156℃下二次加工为波纹管。
这里得到的多层聚四氟乙烯管为外绝缘内导电的双层聚四氟乙烯波纹管。
实施例4
本发明是一种多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，包括以下步骤：
S1.恒温处理原料：将聚四氟乙烯分散树脂置于25℃恒温环境中至少24h。
S2.配料：将85%聚四氟乙烯分散树脂以及15%石油醚混合均匀，分别配制成管材外层料，将55%聚四氟乙烯分散树脂、15%石油醚以及30%乙炔黑混合均匀，配制成管材内层料，将75%聚四氟乙烯分散树脂、10%氮化铝粉末以及15%石油醚混合均匀，配制成管材中间层料。
S3.熟化处理：将管材内、中、外层料分别置于玻璃瓶中，在40℃恒温环境中放置至少24h。
S4.制坯：将管材外层料放入圆环体模具中，先用2.5MPa压力压实，再升压至8±0.5MPa保压8min，压缩预成型为圆环体管坯；然后以得到的圆环体管坯为阴模，并抽取阳模，将其更换为更小直径的阳模，加入管材中间层料，用2.5MPa压力压实，再升压至8±0.5MPa保压8min，进行第二次压缩预成型，得到圆环形管坯，最后加入管材内层料，用2.5MPa压力将树脂压实，再升压至8±0.5MPa保压8min，进行第三次压缩预成型，得到内黑外白的圆环体管坯。
S5.挤压：将圆环体管坯经口模挤压成型为管体；口模温度为40℃,推压力为30MPa，推压速度为20mm/min。
S6.干燥、烧结和定型：将挤压成型得到的管体经过管状加热器中60～250℃低温加热区除去石油醚，再引入管状加热器中的380～420℃高温区进行烧结，然后进入管状加热器的80～260℃低温区保温，最后穿出口模得到多层聚四氟乙烯管。
步骤S7：将所述步骤S6得到的多层聚四氟乙烯管在136℃下二次加工为波纹管。
这里得到的多层聚四氟乙烯管为外绝缘、中间导热、内导电的三层聚四氟乙烯波纹管。
实施例5
本实施例与实施例2类似，不同之处在于，步骤S4中，先将管材内层料放入圆环体模具中，先用2.5MPa压力压实，再升压至10±0.5MPa保压8min，压缩预成型为圆环体管坯；然后以得到的圆环体管坯为阳模，并抽取阴模，将其更换为更大直径的阴模，加入管材外层料，用2.5MPa压力压实，再升压至10±0.5MPa保压8min，进行第二次压缩预成型，得到内黑外白的圆环体管坯。其余步骤与实施例2相同。
上述各实施方案是对本发明的上述内容作出的进一步说明，但不应理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，其特征在于，根据聚四氟乙烯管的层数，将聚四氟乙烯管各层所需原料粉末按照管材由内至外或由外至内的顺序依次压缩预成型为圆环柱体管坯，且后一道预成型工序均以前一道预成型工序形成的管坯为阳模或阴模；形成具有多层结构的管坯后，一次性挤出成型、干燥、烧结、定型，得到多层聚四氟乙烯管。
2.如权利要求1所述的多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，其特征在于，还包括将得到的多层聚四氟乙烯管在146±10℃经模压制成波纹管的步骤。
3.如权利要求1所述的多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯管各层所需原料粉末按照管材由外至内的顺序依次压缩预成型；且后一道预成型工序均以前一道预成型工序形成的管坯为阴模，并更换更小直径的阳模。
4.如权利要求1至3任意一项所述的多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯管各层所需原料粉末由32～99%聚四氟乙烯分散树脂、1～28%挤压辅助剂、0～5%颜料以及0～50%填料混合而成，各组分以重量百分数计，且各层原料粉末组分和/或含量不同；混料后置于30～80℃恒温环境中至少24h。
5.如权利要求4所述的多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯分散树脂在混料前放置于25±5℃恒温环境中至少24h。
6.如权利要求5所述的多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，其特征在于，所述挤压辅助剂为含烃溶剂油，所述填料为石墨、炭黑、乙炔黑、石墨烯中的一种或任意混合物。
7.如权利要求6所述的多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.恒温处理原料：将聚四氟乙烯分散树脂置于25±5℃恒温环境中至少24h；
S2.配料：将72～99%聚四氟乙烯分散树脂以及1～28%挤压辅助剂混合均匀，配制成管材外层料，将32～98%聚四氟乙烯分散树脂、1～28%挤压辅助剂以及1～50%填料混合均匀，配制成管材内层料；
S3.熟化处理：将管材内、外层料分别置于玻璃瓶中，在30～80℃恒温环境中放置至少24h；
S4.制坯：将管材外层料压缩预成型为圆环体管坯，并抽取阳模，将其更换为更小直径的阳模，加入管材内层料进行第二次压缩预成型，得到内黑外白的圆环体管坯；
S5.挤压：将圆环体管坯经口模挤压成型为管体；
S6.干燥、烧结和定型：将挤压成型得到的管体经过管状加热器中60～250℃低温加热区除去所述挤压辅助剂，再引入管状加热器中的380～420℃高温区进行烧结，然后进入管状加热器的80～260℃低温区保温，最后穿出口模得到多层聚四氟乙烯管。
8.如权利要求7所述的多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，其特征在于，所述步骤S4中，压缩预成型时，先用2～3MPa压力压实，再升压至10±0.5MPa保压5～10min。
9.如权利要求7所述的多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，其特征在于，所述步骤S5中，口模温度为30～40℃,推压力为20～40MPa，推压速度为10～30mm/min。
10.如权利要求7所述的多层聚四氟乙烯管的一体成型生产方法，其特征在于，还包括步骤S7：将所述步骤S6得到的多层聚四氟乙烯管在146±10℃下二次加工为波纹管。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: An integrated molding production method for multi-layer polytetrafluoroethylene pipes Effective date of registration: 20230320 Granted publication date: 20160217 Pledgee: Jiangyin branch of Bank of China Ltd. Pledgor: JIANGNAN FLUOROPLASTIC Co.,Ltd. Registration number: Y2023980035434 |