CN106863860A - 一种高强度eptfe密封带的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度EPTFE密封带的制备方法，依次包括如下步骤：制胚挤出压延、纵横向拉伸、卷绕、烧结、分切、封孔处理。本发明的有益效果是：可以制备出强度高、密度均匀、各项异性优良、且截面形状与密封槽榫完美贴合的EPTFE密封带。

Description

一种高强度EPTFE密封带的制备方法

技术领域

本发明涉及一种密封材料，尤其是涉及一种高强度EPTFE密封带的制备方法。

背景技术

PTFE是一种特种工程塑料，具有优异的耐化学、耐温、绝缘、不粘和自润滑等性能，在医药、工业和环保等领域具有重大的使用价值。EPTFE密封带（俗称弹性带）是PTFE产品在密封行业的一个重要应用，该产品不仅具有PTFE所拥有的耐化学、耐温性能等各种性能，还具有良好的柔软性，可大大提高凹凸法兰面或其他易碎密封面的密封，在低预紧力的各种介质的密封领域使用很广泛。中国专利文献CN103102626A，于2013年5月15日公开了“一种自粘结软性PTFE膜带的制备方法”，其采用聚四氟乙烯分散树脂，加入一定量的有机硅和溶剂油，均匀混合，在50℃的烘箱中熟化12h以上；将熟化后的粉料预压成柱状毛坯；放入挤出机中挤出直径大小在20-25mm的圆形条状物料，并放在温水中进行保温；将温水中保温的聚四氟乙烯条通过大滚筒压延机压制成薄膜；进行去油、横向拉伸、纵向拉伸和横向拉伸、定型及分切等工序，最终获得性能优异的密封行业用聚四氟乙烯膜带产品，该膜材料可用于制备密封效果良好的编织填料用编织线，可替代普通螺纹用生料带，强度较高且自粘性和柔软性好，其密封和耐用性能优异，其性能和应用领域大大超过普通生料带产品。

而在实际应用中，此类产品也具有自身的局限性。由于制备EPTFE密封带采用的都是拉伸膨化的方法，成品在自然条件下拉力的影响，其横截面自然形成趋向于圆、椭圆或者类似的具有圆弧过渡的多边形等形状，难以完美的贴合填充到密封榫槽里面；尤其是产品强度低、密度均匀性差和各向异性及耐压性不佳，直接影响到产品的密封性能。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，现有EPTFE密封带密封性不佳，从而提供一种高强度EPTFE密封带的制备方法，可以制备出强度高、密度均匀、各项异性优良、且截面形状与密封槽榫完美贴合的EPTFE密封带。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高强度EPTFE密封带的制备方法，依次包括如下步骤：

a.制胚挤出压延：将质量分数为20-30%的溶剂油混合溶液与聚四氟乙烯分散树脂粉料混合均匀，预压成柱状毛坯，通过口模进行挤出，挤出压缩比为50-120，再在打滚滚筒上面压延成宽度为200-350mm，厚度为0.2-0.3mm的聚四氟乙烯带子；

b.纵横向拉伸：将聚四氟乙烯带子经过拉伸烘箱进行纵向拉伸和横向拉伸；纵向拉伸分为去油和拉伸两段，拉伸倍数为8-15倍，拉伸速率为400-600%/sec；横向拉伸分为预热、拉伸和定型三段，拉伸倍数为8-12倍，运行速度为4-10m/min，制得双向拉伸膜；

c.卷绕：将双向拉伸膜在不锈钢滚筒上进行卷绕，其卷绕设备必须带有空气排气装置；

d.烧结：卷绕好后，将不锈钢滚筒直接放在烘箱中缓慢烧结成型，然后冷却；

e.分切：采用刀具沿大滚筒圆周方向进行旋转分切成连续长的EPTFE密封弹性带；

f.封孔处理：将分切好的膨体四氟带在封孔液中浸渍一次，经过瞬间高温进行表面融化，经过冷水浸渍冷却，得到最终产品。

在本技术方案中，步骤a和步骤b均沿用既有专利文献CN103102626A中权利要求1所公开的方案，将原料聚四氟乙烯分散树脂粉料与溶剂油混合溶液的混合物混合、制胚、挤出、压延、拉伸，直至形成双向拉伸膜，然后将双向拉伸膜卷绕在不锈钢滚筒上，卷绕层数决定最终的产品密度和厚度，卷绕过程中使用诸如压辊、刮刀等装置将层与层之间的空气挤出；接着将不锈钢滚筒带着卷绕其上的多层双向拉伸膜直接放在烘箱中加热烧结，至烧结成型后冷却；再沿不锈钢滚筒的周向分切已成型的EPTFE片，得到连续长的EPTFE密封弹性带，最后将EPTFE密封弹性带放入封孔液中浸渍，用瞬间高温的方法将表面融化，再以冷水浸渍快速冷却，得到最终的产品。其中卷绕过程中必须使用空气排气装置将层与层之间的空气排尽，以使成品的密封性能得到保证。分切的宽度和截面形状由产品需求决定，分切时，刀片的刀刃方向可以是垂直于不锈钢滚筒的直径的，能切出横截面为矩形的密封带；也可以是倾斜的，能切割出平行四边形、菱形、梯形等横截面形状的密封带，能够完美适配这些特别形状的密封榫槽；刀刃甚至可以是某些特别的形状，沿着不锈钢滚筒周向转动一周，可以获取截面非常特殊的密封带，能够为一些具有非常特殊的截面形状的密封榫槽定制专用的密封带，这是传统方案无法做到的。

作为优选，步骤d中烧结成型后采用的冷却方式为采用冷风急速冷却降温。这是为了使烧结后的EPTFE片能获得更致密的表面，优化其密封效果。

作为优选，步骤c中卷绕起来的每层膜之间均涂覆一层胶黏剂粘结层。使用胶黏剂可以更可靠的将各层双向拉伸膜紧密的贴合在一起。

作为优选，所述胶黏剂为有机氟聚合物乳液。为了获得最佳的粘结效果，此处使用了有机氟聚合物乳液，包括PTFE乳液、PFA乳液和FEP乳液中的一种或若干种的混合液。

作为优选，步骤d烧结时先将温度缓慢升至300-360℃，保温10-20分钟，速率为0.5-1℃/min；再将温度急速降温至100-120℃，保温10-20分钟，速率为10-15℃/min。经过这样的操作步骤，各层双向拉伸膜能更好的整体烧结成环绕在不锈钢滚筒上的EPTFE片，外表面更致密，内部更均匀。整体密封性更好。

作为优选，步骤d中所述不锈钢滚筒为空心滚筒，滚筒内壁设有通风加热冷却螺旋管。在本方案中，使用了空心的不锈钢滚筒，滚筒内壁设有通风加热冷却螺旋管。这样可以在通风加热冷却螺旋管内通热气或冷风，配合高温烧结和降温冷却操作，使EPTFE片的内表面也能达到与外表面一致的质量。

作为优选，步骤d中的不锈钢滚筒的外直径为φ300mm-φ1000mm。该外直径与分切后的密封带的内直径一致。不同外直径的不锈钢滚筒可以用来制备出不同内直径的密封圈。还可以使用螺旋式切割，可以获得非常长的密封带，再按需要截取加工，以备所需。

作为优选，步骤f中所述封孔液为PTFE乳液、PFA乳液、FEP乳液、有机硅胶等氟硅有机聚合物物质。封孔液用来在切面外形成封闭层，因此需要与密封带的本体材质具有良好的相容性，所以选取的是氟硅有机聚合物，包括PTFE乳液、PFA乳液、FEP乳液、有机硅胶等的其中一种或若干种的混合液。

作为优选，步骤f中瞬间高温的温度为380-450℃，烧结时间不大于1分钟。用瞬间高温，可以快速将封孔液烧结在切面外，形成致密的外层，确保密封质量。

作为优选，步骤c中的卷绕使用了卷绕装置；卷绕装置包括有放卷辊、过渡张紧辊、上胶辊、胶液槽、辊体排气滚筒、不锈钢滚筒、整平辊；双向拉伸膜从放卷辊中释放，经过过渡张紧辊拉伸后再通过上胶辊进行单侧面上胶，上胶完毕的双向拉伸膜经过辊体排气滚筒进行挤压排气，再卷绕至不锈钢滚筒上，最后再卷绕层的外侧以整平辊进行压紧整平。本方案设计的卷绕装置，可以张紧双向拉伸膜，在双向拉伸膜的一侧面上均匀的涂抹胶黏剂，还可以挤压层与层之间的空气，最后还能将卷绕在不锈钢滚筒上的的各层膜压平，有助于快速、高效、高质量的完成卷绕工作，形成致密的卷绕层。

作为优选，所述辊体排气滚筒的上下位置可调；所述整平辊与不锈钢滚筒间的间隙可调。将整平辊的位置设置为与不锈钢滚筒间的间隙可调，能够在卷绕的膜的厚度逐渐增加的情况下，动态的调节后续卷绕的膜的卷绕角度，有助于帮助层与层之间的空气被挤压排出。

综上所述，本发明的有益效果是：可以制备出强度高、密度均匀、各项异性优良、且截面形状与密封槽榫完美贴合的EPTFE密封带。

附图说明

图1是本发明的卷绕装置的结构示意图。

其中：7放卷辊，8过渡张紧辊，9上胶辊，10胶液槽，11辊体排气滚筒，12不锈钢滚筒，13整平辊，14通风加热冷却螺旋管。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

一种高强度EPTFE密封带的制备方法，依次包括以下步骤：

a.制胚挤出压延：采用将质量分数为25%的溶剂油混合溶液与聚四氟乙烯分散树脂粉料混合均匀，预压成总质量1公斤的柱状毛坯，毛坯直径为25mm，然后通过口模进行挤出，挤出压力为7MPa，挤出压缩比为80，再在打滚滚筒上面压延成宽度为300mm，厚度为0.3mm的聚四氟乙烯带子；

b.纵横向拉伸：将聚四氟乙烯带子经过拉伸烘箱进行纵向拉伸和横向拉伸，纵向拉伸分为去油和拉伸两段，去油温度170℃，拉伸温度250℃，拉伸倍数为10倍，拉伸速率为400%/sec。横向拉伸分为预热、拉伸和定型三段，预热温度为150℃，拉伸温度为180℃，定型温度为300℃，拉伸倍数为10倍，运行速度为8m/min，制得双向拉伸膜；

c.卷绕：将双向拉伸膜在不锈钢滚筒上进行卷绕，其卷绕设备必须带有空气排气装置；卷绕层数为80层；

d.烧结：卷绕好后，将不锈钢滚筒直接放在烘箱中缓慢烧结成型，然后冷却；

e.分切：采用刀具沿大滚筒圆周方向进行旋转分切成连续长的EPTFE密封弹性带；分切后的密封带横截面为10mm×3mm的矩形；

f.封孔处理：将分切好的膨体四氟带在封孔液中浸渍一次，经过瞬间高温进行表面融化，经过冷水浸渍冷却，得到最终产品。

其中，步骤c中的卷绕使用了卷绕装置。如图1所示，卷绕装置包括有放卷辊7、过渡张紧辊8、上胶辊9、胶液槽10、辊体排气滚筒11、不锈钢滚筒12、整平辊13；双向拉伸膜从放卷辊中释放，经过过渡张紧辊拉伸后再通过上胶辊进行单侧面上胶，上胶完毕的双向拉伸膜经过辊体排气滚筒进行挤压排气，再卷绕至不锈钢滚筒上，最后再卷绕层的外侧以整平辊进行压紧整平。

步骤c中卷绕起来的每层膜之间均涂覆一层胶黏剂粘结层；该胶黏剂为有机氟聚合物乳液，包括PTFE乳液、PFA乳液和FEP乳液中的一种或若干种的混合液，本例选取的是PTFE乳液。

步骤d烧结时先将温度缓慢升至360℃，保温10分钟，速率为1℃/min；再将温度急速降温至100℃，保温20分钟，速率为15℃/min。冷却方式为采用冷风急速冷却降温。此处使用的不锈钢滚筒为空心滚筒，外直径为φ1000mm，滚筒内壁设有通风加热冷却螺旋管14。烧结加温时的热空气与降温使用的冷风可以通过通风加热冷却螺旋管对不锈钢滚筒内壁进行加热或冷却，使EPTFE片的内外温度均衡。

步骤f中使用的封孔液为PTFE乳液、PFA乳液、FEP乳液、有机硅胶等氟硅有机聚合物物质，本例选取的是PTFE乳液；瞬间高温的温度为450℃，烧结时间为30秒钟。

经检测，最终产品的性能参数为：密度0.8±0.15 g/㎝3，压缩率45±10%，回弹率≥10%，抗拉强度≥25MPa，完全满足设计要求。

经过本方案制成的EPTFE密封弹性带，强度高、密度均匀、各项异性优良，横截面为规则的矩形，棱角丰满，可以完美的匹配在横截面为矩形的密封槽榫内，实现完美的密封效果。如果使用不同的分切角度或者使用异形的刀具进行切割，还能制成横截面不同的各种密封带，可以适配不同横截面的密封槽榫。

Claims (10)

1.一种高强度EPTFE密封带的制备方法，其特征是，依次包括如下步骤：

a.制胚挤出压延：将质量分数为20-30%的溶剂油混合溶液与聚四氟乙烯分散树脂粉料混合均匀，预压成柱状毛坯，通过口模进行挤出，挤出压缩比为50-120，再在打滚滚筒上面压延成宽度为200-350mm，厚度为0.2-0.3mm的聚四氟乙烯带子；

b.纵横向拉伸：将聚四氟乙烯带子经过拉伸烘箱进行纵向拉伸和横向拉伸；纵向拉伸分为去油和拉伸两段，拉伸倍数为8-15倍，拉伸速率为400-600%/sec；横向拉伸分为预热、拉伸和定型三段，拉伸倍数为8-12倍，运行速度为4-10m/min，制得双向拉伸膜；

c.卷绕：将双向拉伸膜在不锈钢滚筒上进行卷绕，其卷绕设备必须带有空气排气装置；

d.烧结：卷绕好后，将不锈钢滚筒直接放在烘箱中缓慢烧结成型，然后冷却；

e.分切：采用刀具沿大滚筒圆周方向进行旋转分切成连续长的EPTFE密封弹性带；

f.封孔处理：将分切好的膨体四氟带在封孔液中浸渍一次，经过瞬间高温进行表面融化，经过冷水浸渍冷却，得到最终产品。

2.根据权利要求1所述的一种高强度EPTFE密封带的制备方法，其特征是，步骤c中卷绕起来的每层膜之间均涂覆一层胶黏剂粘结层。

3.根据权利要求2所述的一种高强度EPTFE密封带的制备方法，其特征是，所述胶黏剂为有机氟聚合物乳液。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种高强度EPTFE密封带的制备方法，其特征是，步骤d烧结时先将温度缓慢升至300-360℃，保温10-20分钟，速率为0.5-1℃/min；再将温度急速降温至100-120℃，保温10-20分钟，速率为10-15℃/min。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种高强度EPTFE密封带的制备方法，其特征是，步骤d中所述不锈钢滚筒为空心滚筒，滚筒内壁设有通风加热冷却螺旋管（14）。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种高强度EPTFE密封带的制备方法，其特征是，步骤d中的不锈钢滚筒的外直径为φ300mm-φ1000mm。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种高强度EPTFE密封带的制备方法，其特征是，步骤f中所述封孔液为PTFE乳液、PFA乳液、FEP乳液、有机硅胶等氟硅有机聚合物物质。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种高强度EPTFE密封带的制备方法，其特征是，步骤f中瞬间高温的温度为380-450℃，烧结时间不大于1分钟。

9.根据权利要求2或3所述的一种高强度EPTFE密封带的制备方法，其特征是，步骤c中的卷绕使用了卷绕装置；卷绕装置包括有放卷辊（7）、过渡张紧辊（8）、上胶辊（9）、胶液槽（10）、辊体排气滚筒（11）、不锈钢滚筒（12）、整平辊（13）；双向拉伸膜从放卷辊中释放，经过过渡张紧辊拉伸后再通过上胶辊进行单侧面上胶，上胶完毕的双向拉伸膜经过辊体排气滚筒进行挤压排气，再卷绕至不锈钢滚筒上，最后再卷绕层的外侧以整平辊进行压紧整平。

10.根据权利要求9所述的一种高强度EPTFE密封带的制备方法，其特征是，所述辊体排气滚筒的上下位置可调；所述整平辊与不锈钢滚筒间的间隙可调。