CN110256790A - 耐高温高压可溶性聚四氟乙烯改性密封件及生产工艺 - Google Patents

耐高温高压可溶性聚四氟乙烯改性密封件及生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于机械行业中液压元件的生产工艺，特别涉及一种耐高温高压可溶性聚四氟乙烯改性密封件及生产工艺。耐高温高压可溶性聚四氟乙烯改性密封件，其特点是，它的组成成分包括，按重量计：可溶性聚四氟乙烯80份、碳纤维10份、玻璃纤维5份、石墨4份、高温色母1份；可溶性聚四氟乙烯为少量全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物，具有优良的可塑性，熔融结合性强，耐高低温，产品成型后可耐的最高温度可达300℃，最低温度为‑190℃，比已有的密封件提高40℃。尺寸稳定性能好，产品不易变形，光洁度达到▽12，精度公差可控制在0.03mm，耐压可达30兆帕，大大提高液压泵的工作效率和使用寿命，便于产品的装配，省时省力。

Description

耐高温高压可溶性聚四氟乙烯改性密封件及生产工艺
技术领域
本发明属于机械行业中液压元件的生产工艺，特别涉及一种耐高温高压可溶性聚四氟乙烯改性密封件及生产工艺。
背景技术
目前，在液压泵中侧板使用的密封件大多采用聚四氟乙烯或尼龙材质制成，这些密封件存在如下几个缺点：密封件的尺寸稳定性不好，在使用过程中，尤其在压力大时容易变形，密封件的公差很难控制，达不到图纸要求；制成的成品密封件边部有毛刺，光洁度不理想；较复杂的形状尺寸难以加工；在遇到高温高压时，密封件的密封性能差甚至出现熔化现象。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种加工工艺简单、保证密封件的光洁度，使用密封效果好的耐高温高压可溶性聚四氟乙烯改性密封件及生产工艺。
本发明解决技术问题采用的技术方案是：耐高温高压可溶性聚四氟乙烯改性密封件，其特点是，它的组成成分包括，按重量计：可溶性聚四氟乙烯80份、碳纤维10份、玻璃纤维5份、石墨4份、高温色母1份；
可溶性四氟乙烯：是一种由少量全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物，具有良好的机械性能，耐化学、腐蚀性强、阻燃、耐剥离性、耐磨性、耐油、耐高温和低温等特性，被称为“塑料之王”。
碳纤维：有更优越的机械性能，如较高的弹性模量、机械强度、蠕变等和更强的耐磨性，而且添加碳纤维后增强的塑料要比未添加碳纤维的PFA塑料多3.5倍导热性，能更快地让产品表面散热，在高温下可长时间的承受固定负荷。
玻璃纤维：具有更优越的刚性和抗蠕变性能、以及较佳的尺寸稳定性，制造结构性零件较为理想。
石墨：提高耐磨性，有高度的热稳定性及自润滑作用，韧性好，具有优异的热导性。
高温色母：能使产品颜色美观，适用于工业生产。
耐高温高压可溶性聚四氟乙烯改性密封件的生产工艺如下：
1、干燥：可溶性聚四氟乙烯为结晶料，吸湿小，一般会吸收0.5%w∕w大气水分，为了获得最佳效果，应进行干燥，直到水分小于0.02w∕w，可将材料置于空气循环炉中，150℃干燥3小时，如放在干燥箱中干燥，则原料在托盘中的厚度不能超过25mm，并防止污染；
2、混合：将可溶性聚四氟乙烯80份、碳纤维10份、玻璃纤维5份、石墨4份和高温色母1份，确定好配比后一次将各种配方放入混合机中，先将可溶性聚四氟乙烯和高温色母加入，再加入其他助剂，混合机为密闭金属容器，为得到均匀混合，容器中装料量限制在容器容积的1∕2以下，往容器中倒料时不能倒在容器内壁，以免影响配比量，混合机的转速为300rpm，混合时间为8-10min，在配比和混料均匀的条件下，整个配方能均匀的与可溶性聚四氟乙烯融合；
3、注射：可溶性聚四氟乙烯的熔点为300-320℃，注塑机的料筒温度为350-370℃，喷嘴温度为360-370℃，加热圈全包覆，为普通加热圈的2倍以上，模具加热到150-200度，采用长的热交换管道，直接从模具中用加长金属接头接出来，为了安全起见，采用加热管用螺纹硬密封的方式，不能采用快接方式；螺杆的长径比L∕D的最小值为16:1，优先选用18:1和24:1之间的L∕D比值；这种材料成型温度太高，对螺杆损伤严重，螺杆转速设定为50-100rpm，注射压力在70-100MPa时注射速度为40-80rpm；成型结束后及时用PE蜡快速清洗螺杆，不使聚合物的材料停留在螺杆上；注射速度达到20-30rpm速度时，背压设定为2.0-3.0MPa，成型后密封件的收缩率为3.1-4%；
4、冷却阶段：成型的密封件只有冷却固化到一定刚性，脱模后才能避免产品因受到外力而产生变形；脱模阶段密封件的温度冷却至低于塑料制品的热变形温度，以防止密封件因残余应力导致的松弛现象或脱模外力所造成的翘曲及变形；
5、脱模阶段：脱模时密封件注塑成型循环中的最后一个环节，虽然制品已经冷固成型，但脱模还是对制品的质量有很重要的影响，脱模时顶杆的设置要均匀，并且位置选在脱模阻力最大以及密封件强度和刚度最大的地方，以免产品变形损坏。
本发明的有益效果是：可溶性聚四氟乙烯为少量全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物，具有优良的可塑性，熔融结合性强，耐高低温，产品成型后可耐的最高温度可达300℃，最低温度为-190℃，比已有的密封件提高40℃。尺寸稳定性能好，产品不易变形，光洁度达到▽12，精度公差可控制在0.03mm，耐压可达30兆帕，大大提高液压泵的工作效率和使用寿命，便于产品的装配，省时省力。
以下结合实施例对本发明具体说明。
实施例，取可溶性聚四氟乙烯8kg、碳纤维1kg、玻璃纤维0.5kg、石墨0.4kg、高温色母0.1kg。1、干燥：将多于8kg的可溶性聚四氟乙烯置于空气循环炉中，用150℃干燥3小时，如果放在干燥箱中干燥，原料在托盘中的厚度不能超过25mm，以免干燥不彻底，要防止污染。2、混合：将上述配比的可溶性聚四氟乙烯和高温色母倒入混合机中，再依次加入碳纤维、玻璃纤维、石墨到混合机中，往混合机中倒料时不能倒在混合机的内壁上，以免影响配比量。为了使物料混合均匀，混合机中装的料要限制在容积的二分之一以下，混合机为密闭的金属容器，混合机在转速为400rpm情况下，混合时间为3-5min，这样使所有的物料彻底混合均匀。3、注射：由于要加工上述物料需要较高的温度，注塑机的料筒温度需要350-370℃，喷嘴温度为360-370℃，加热圈全包覆，为普通加热圈的2倍以上，模具加热到150-200℃，采用尽量长的热交换管道，在已有的模具中用加长家属接头螺纹硬密封方式接出。螺杆的长径比L∕D的最小值为16:1，优先采用18:1-24:1之间的L∕D比值。螺杆的转速为50-80rpm，注射压力在70-100MPa时注射速度为50-80rpm。成型结束后及时用PE蜡快速清洗螺杆，不使聚合物的材料停留在螺杆上。注射速度达到20-30rpm，背压设定为2.0-3.0MPa，成型后密封件的收缩率为3.1-4%。4、冷却阶段：成型的密封件在冷却固化到一定刚性，脱模后才能避免产品因受到外力产生变形。脱模阶段密封件的温度要冷却至低于塑料制品的热变形温度80-100℃，以防止密封件因残余应力导致的松弛现象或脱模外力造成的翘曲及变形。5、脱模阶段：脱模时顶杆的设置要非常均匀，并且位置要选在脱模阻力最大以及密封件强度和刚度最大的地方，以免产品变形损坏。

Claims (2)

1.一种耐高温高压可溶性聚四氟乙烯改性密封件，其特征在于，它的组成成分包括，按重量计：可溶性聚四氟乙烯80份、碳纤维10份、玻璃纤维5份、石墨4份、高温色母1份。
2.根据权利要求1所述的耐高温高压可溶性聚四氟乙烯改性密封件，其特征在于，它的生产工艺如下：
1、干燥：可溶性聚四氟乙烯为结晶料，吸湿小，一般会吸收0.5%w∕w大气水分，为了获得最佳效果，应进行干燥，直到水分小于0.02w∕w，可将材料置于空气循环炉中，150℃干燥3小时，如放在干燥箱中干燥，则原料在托盘中的厚度不能超过25mm，并防止污染；
2、混合：将可溶性聚四氟乙烯80份、碳纤维10份、玻璃纤维5份、石墨4份和高温色母1份，确定好配比后一次将各种配方放入混合机中，先将可溶性聚四氟乙烯和高温色母加入，再加入其他助剂，混合机为密闭金属容器，为得到均匀混合，容器中装料量限制在容器容积的1∕2以下，往容器中倒料时不能倒在容器内壁，以免影响配比量，混合机的转速为300rpm，混合时间为8-10min，在配比和混料均匀的条件下，整个配方能均匀的与可溶性聚四氟乙烯融合；
3、注射：可溶性聚四氟乙烯的熔点为300-320℃，注塑机的料筒温度为350-370℃，喷嘴温度为360-370℃，加热圈全包覆，为普通加热圈的2倍以上，模具加热到150-200度，采用长的热交换管道，直接从模具中用加长金属接头接出来，为了安全起见，采用加热管用螺纹硬密封的方式，不能采用快接方式；螺杆的长径比L∕D的最小值为16:1，优先选用18:1和24:1之间的L∕D比值；这种材料成型温度太高，对螺杆损伤严重，螺杆转速设定为50-100rpm，注射压力在70-100MPa时注射速度为40-80rpm；成型结束后及时用PE蜡快速清洗螺杆，不使聚合物的材料停留在螺杆上；注射速度达到20-30rpm速度时，背压设定为2.0-3.0MPa，成型后密封件的收缩率为3.1-4%；
4、冷却阶段：成型的密封件只有冷却固化到一定刚性，脱模后才能避免产品因受到外力而产生变形；脱模阶段密封件的温度冷却至低于塑料制品的热变形温度，以防止密封件因残余应力导致的松弛现象或脱模外力所造成的翘曲及变形；
5、脱模阶段：脱模时密封件注塑成型循环中的最后一个环节，虽然制品已经冷固成型，但脱模还是对制品的质量有很重要的影响，脱模时顶杆的设置要均匀，并且位置选在脱模阻力最大以及密封件强度和刚度最大的地方，以免产品变形损坏。
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