一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚四氟乙烯高壓管領(lǐng)域的生產(chǎn)工藝，特別涉及一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法。具體如下：(1)以聚四氟乙烯分散樹脂為原料，制備聚四氟乙烯管；A、原料篩選；B、配料；C、靜置；D、熟化；E、坯體預(yù)成型；F、推壓；G、脫油燒結(jié)定型；H、冷卻收卷。(2)以聚四氟乙烯分散樹脂為原料；A、原料篩選；B、改性劑預(yù)處理；C、配料；D、熟化；E、坯體預(yù)成型；F、推壓；G、壓延；H、脫油定型；I、整形處理；J、分切；(3)聚四氟乙烯高壓管專用纏繞帶對(duì)聚四氟乙烯管進(jìn)行繞包燒結(jié)定型。本發(fā)明具有能在各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性的環(huán)境中長(zhǎng)期使用，能承受的流體壓力≥22MPa，能在-60℃～260℃下長(zhǎng)期使用的效果。
【專利說明】—種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚四氟乙烯高壓管領(lǐng)域的生產(chǎn)工藝，特別涉及一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]聚四氟乙烯(PTFE)是分子主鏈全部由氟原子包覆的高分子化合物，因?yàn)镃-F鍵具有高的解離能，讓其有優(yōu)異的耐腐蝕、耐高低溫性能和使用溫度范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)讓用聚四氟乙烯樹脂制作的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于各種強(qiáng)腐蝕性，高溫或低溫的環(huán)境，聚四氟乙烯管材也因此被開發(fā)應(yīng)用于航天航空，腐蝕性化學(xué)流體和高低溫流體的輸送。
[0003]目前，聚四氟乙烯管材主要有裸管和增強(qiáng)管。PTFE裸管雖然能滿足一些低壓力流體的輸送，但不能適用于一些壓力特別大的流體的輸送，這是因?yàn)镻TFE裸管在成型的過程中，受到縱向剪切作用，內(nèi)部纖維按縱向規(guī)整排列，造成縱向強(qiáng)度大，橫向強(qiáng)度小的缺點(diǎn)。由于上述缺點(diǎn)，聚四氟乙烯增強(qiáng)管被開發(fā)出來，增強(qiáng)管主要由PTFE裸管和增強(qiáng)層組成，其中增強(qiáng)層現(xiàn)在的工藝是采用不銹鋼單絲、棉線、高強(qiáng)線進(jìn)行編織增強(qiáng)。用棉線和高強(qiáng)線編織雖然解決了 PTFE裸管的橫向強(qiáng)度小的缺點(diǎn)，但不能用于化工廠，電鍍廠等外部環(huán)境有腐蝕介質(zhì)的場(chǎng)所；同理，不銹鋼絲雖有一定的耐腐蝕性，但長(zhǎng)期處于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中也會(huì)造成不銹鋼鋼絲的損傷，同時(shí)304、316等型號(hào)的不銹鋼絲的價(jià)格稍貴，造成生產(chǎn)成本過高。
[0004]由于以上增強(qiáng)層不能長(zhǎng)期耐外部腐蝕性的缺點(diǎn)，會(huì)造成管材區(qū)部缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致在輸送液體時(shí)，局部耐壓不達(dá)標(biāo)而使液體泄露，發(fā)生事故。 [0005]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能在各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性的環(huán)境中長(zhǎng)期使用，能承受的流體壓力≤22MPa，能在-60°C _260°C下長(zhǎng)期使用的聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法，具體如下:
[0008](I)以聚四氟乙烯分散樹脂為原料，制備聚四氟乙烯管；
[0009]A、原料篩選
[0010]選擇分子量為500萬(wàn)-550萬(wàn)，粒徑為≤0.85mm，含水率≤0.10%，拉伸強(qiáng)度^ 30MPa且斷裂伸長(zhǎng)率> 300%的聚四氟乙烯分散樹脂；
[0011]對(duì)所述的聚四氟乙烯分散樹脂在5-15°C的溫度條件下進(jìn)行冷藏處理24h，之后在無(wú)塵車間用20目篩網(wǎng)進(jìn)行過篩處理；
[0012]B、配料
[0013]將經(jīng)過篩選后的聚四氟乙烯分散樹脂中加入助推劑攪拌混合；
[0014]攪拌的時(shí)間IOmin,轉(zhuǎn)速為20r/min ；
[0015]C、靜置
[0016]攬祥完成后，靜直30min ；
[0017]再用20目篩網(wǎng)篩打散結(jié)團(tuán)原料進(jìn)行二次過篩；[0018]完成之后，再次靜置10_12h ;
[0019]D、熟化
[0020]靜直完成后， 將原料放入50 C恒溫箱中進(jìn)彳丁熟化處理，熟化時(shí)間為24h ；
[0021]E、坯體預(yù)成型
[0022]經(jīng)過熟化后的原料，放入液壓預(yù)成型壓力裝置中進(jìn)行預(yù)成型成筒狀的坯料；液壓預(yù)成型壓力裝置中預(yù)成型壓力為3-5MPa，保壓時(shí)間為l-2min ；
[0023]F、推壓
[0024]由液壓預(yù)成型壓力裝置對(duì)坯料預(yù)成型成坯體后，再經(jīng)第一推壓擠出裝置把坯體推壓擠出成管體；
[0025]G、脫油燒結(jié)定型
[0026]將推壓出來的管體用網(wǎng)帶牽引進(jìn)入燒結(jié)爐中進(jìn)行脫油處理；
[0027]所述牽引的速度為10-16mm/min ；
[0028]所述的燒結(jié)爐中的脫油區(qū)溫度為70_180°C，燒結(jié)定型區(qū)溫度為200_380°C ；
[0029]H、冷卻收卷
[0030]將燒結(jié)定型的管體經(jīng)冷卻水冷卻后，收到繞包機(jī)上備用；
[0031](2)以聚四氟乙烯分散樹脂為原料，制備聚四氟乙烯高壓管專用纏繞帶；
[0032]A、原料篩選
[0033]選擇分子量為500萬(wàn)-550萬(wàn)，粒徑為≤0.85mm，含水率≤0.10%，拉伸強(qiáng)度^ 35MPa,斷裂伸長(zhǎng)率> 400%的四氟乙烯分散樹脂；
[0034]對(duì)所述的聚四氟乙烯分散樹脂在5_15°C的溫度條件下進(jìn)行冷藏處理36h，之后在無(wú)塵車間用20目篩網(wǎng)進(jìn)行過篩處理；
[0035]B、改性劑預(yù)處理
[0036]將二氧化硅Si02用200目篩網(wǎng)過篩，在過篩的過程中邊過篩邊滴入浸潤(rùn)劑，制得二氧化硅改性劑；
[0037]C、配料
[0038]將經(jīng)過原料篩選后的聚四氟乙烯分散樹脂和助推劑攪拌混合；
[0039]攪拌的時(shí)間為IOmin,轉(zhuǎn)速為20r/min ；
[0040]在攪拌過程中，慢慢加入二氧化硅改性劑；
[0041 ]攬祥完成后，靜直30min ；
[0042]再用20目篩網(wǎng)篩打散結(jié)團(tuán)的原料；
[0043]過篩完成后,再次靜置10_12h ;
[0044]D、熟化
[0045]靜置完成后，將原料放入50°C恒溫箱中進(jìn)行熟化處理，熟化時(shí)間為24h ；
[0046]E、坯體預(yù)成型
[0047]用液壓預(yù)成型壓力裝置將原料擠壓成筒狀坯料；
[0048]F、推壓
[0049]由第二推壓擠出裝置對(duì)坯體進(jìn)行推壓，受到擠壓力，坯體收縮擠壓成粉條狀排出；
[0050]G、壓延[0051]用雙輥筒壓延機(jī)對(duì)粉條狀的坯料進(jìn)行壓延；
[0052]H、脫油定型
[0053]將壓延后的帶子送到脫油機(jī)中進(jìn)行脫油定型處理；
[0054]1、整形處理
[0055]脫完油的帶子放在雙輥筒壓延機(jī)上進(jìn)行復(fù)壓處理；
[0056]雙輥筒壓延機(jī)電壓為150V，輥筒表面溫度為70_90°C ；
[0057]J、分切
[0058]把復(fù)壓好的帶子分切成適合的寬度；
[0059](3)用制備好的聚四氟乙烯高壓管專用纏繞帶對(duì)聚四氟乙烯管進(jìn)行繞包，之后燒結(jié)定型；
[0060]A、將制得的聚四氟乙烯管和聚四氟乙烯高壓管專用纏繞帶在繞包機(jī)上安裝好；
[0061]B、調(diào)節(jié)好繞包角度為30-50度，繞包轉(zhuǎn)速為200~300r/min，引取轉(zhuǎn)速為200~300r/min ；
[0062]C、繞包結(jié)束后，檢查是否完全覆蓋，并將其放入燒結(jié)爐中燒結(jié)；
[0063]所述燒結(jié)時(shí)燒結(jié)爐內(nèi)安裝一根小于管體內(nèi)徑的芯棒；
[0064]D、再次燒結(jié)后，得到聚四氟乙烯增強(qiáng)管收卷。
[0065]在一些實(shí)施方式中，助推劑是異鏈烷烴油。對(duì)于助推劑的要求是純度高、表面張力小、著火點(diǎn)高，氣味小、對(duì)皮膚刺激輕，只在表面張力小有利于在聚四氟乙烯分散樹脂中擴(kuò)散。著火點(diǎn)高避免在脫去助推劑過程中因?yàn)榧訜釋?dǎo)致發(fā)生助推劑燃燒，進(jìn)而造成火災(zāi)事故。氣味小則是對(duì)皮膚刺激輕更好的保護(hù)配料人員的健康。因此選擇較寬沸程的異鏈烷烴油作為助推劑是最適合的。
[0066]在一些實(shí)施方式中，制備聚四氟乙烯管過程，在靜置完成時(shí)的原料重量份配比是樹脂70 % — 80 %，助推劑是20 % -30 %。
[0067]在一些實(shí)施方式中，液壓預(yù)成型壓力裝置包括料腔、固定板、墊塊和大芯棒。
[0068]在一些實(shí)施方式中，第一推壓擠出裝置包括面板、固定板、底板、活動(dòng)板、主缸、活塞桿座、活塞桿、活塞頭、推料腔、椎體、圓口模、小芯棒、大芯棒。其中，推料腔、椎體和圓口模三者構(gòu)成了推壓擠出模具。上述的工作原理:液壓機(jī)通過電機(jī)把液壓油擠入，推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到預(yù)訂位置，保壓一定時(shí)間，然后液壓機(jī)泄壓，活塞回到原位，打坯完成。
[0069]在一些實(shí)施方式中，活塞頭在對(duì)坯料進(jìn)行推壓的過程，圓口模內(nèi)的溫度為45-600C，椎體內(nèi)的溫度為38-48度，推壓壓力為7_13MPa，推壓速度為10-16mm/min，壓縮比為 60-400 ；
[0070]壓縮比計(jì)算公式如下:
D2 —d2
[0071]RM = =^^
d-d;
[0072]上述公式中，R.R為壓縮比；
[0073]D為料腔口徑；
[0074]Cl111 為芯棒口徑；
[0075]d 為口模口徑；
[0076]4為小芯棒口徑。[0077]在一些實(shí)施方式中，燒結(jié)爐是臥式燒結(jié)爐
[0078]在一些實(shí)施方式中，繞包機(jī)由圓盤座、在圓盤座上設(shè)有軸承和在軸承上設(shè)有的螺旋收卷芯，在圓盤座上設(shè)有固定未拉伸帶繞包角度的限位塊組成。
[0079]在一些實(shí)施方式中，浸潤(rùn)劑是異鏈烷烴油。選擇異鏈烷烴油作為浸潤(rùn)劑的原因是其表面張力比煤油等小。此表面活性劑所需的Si02，其粒徑必須為微米級(jí)的，范圍為1.0 -3.0μπι。目的，為了在后面對(duì)管纏繞時(shí)，方便帶子很好的粘結(jié)在一起。改性劑預(yù)處理:在前期試驗(yàn)中，未拉伸帶纏繞管材時(shí)，由于粘性不夠，帶子不能很好的粘附在管上，所以為了改進(jìn)帶子的粘性，特加入二氧化硅Si02進(jìn)行表面改性；改性劑通過200目篩網(wǎng)過篩，達(dá)到微米級(jí)，此粒徑避免在加入后混合不均勻，同時(shí)，改性劑比例為1%。-6%。，改性劑過多對(duì)帶子的拉伸強(qiáng)度和厚度有影響，過少又不能對(duì)帶子進(jìn)行表面改性。
[0080]在一些實(shí)施方式中，在制備聚四氟乙烯高壓管專用纏繞帶的過程，在配料完成的原料重量份配比是樹脂為70% -80%，助推劑為20% -30%，表面改性劑為1%。-6%0。
[0081]在一些實(shí)施方式中，第二推壓擠出裝置包括面板、固定板、底板、活動(dòng)板、主缸、活塞桿座、活塞桿、活塞頭、推料腔、椎體、扁口模、小芯棒、大芯棒。其中，推料腔、椎體和扁口模三者構(gòu)成了推壓擠出模具。
[0082]在一些實(shí)施方式中，活塞頭在對(duì)坯料進(jìn)行推壓的過程，扁口模內(nèi)的溫度為45-60°C，椎體內(nèi)的溫度為38-48度，壓縮比為90-150 ； [0083]壓縮比計(jì)算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法，具體如下: (1)以聚四氟乙烯分散樹脂為原料，制備聚四氟乙烯管； A、原料篩選 選擇分子量為500萬(wàn)-550萬(wàn)，粒徑為≤0.85mm，含水率≤0.10%，拉伸強(qiáng)度≥30MPa且斷裂伸長(zhǎng)率> 300%的聚四氟乙烯分散樹脂； 對(duì)所述的聚四氟乙烯分散樹脂在5-15°C的溫度條件下進(jìn)行冷藏處理24h，之后在無(wú)塵車間用20目篩網(wǎng)進(jìn)行過篩處理； B、配料 將經(jīng)過篩選后的聚四氟乙烯分散樹脂中加入助推劑攪拌混合； 攪拌的時(shí)間IOmin,轉(zhuǎn)速為20r/min ； C、靜置 攬祥完成后，靜直30min ； 再用20目篩網(wǎng)篩打散結(jié)團(tuán)原料進(jìn)行二次過篩； 完成之后，再次靜置10_12h ； D、熟化 靜置完成后，將原料放入50°C恒溫箱中進(jìn)行熟化處理，熟化時(shí)間為24h ； E、坯體預(yù)成型 經(jīng)過熟化后的原料，放入液壓預(yù)成型壓力裝置中進(jìn)行預(yù)成型成筒狀的坯料；液壓預(yù)成型壓力裝置中預(yù)成型壓力為3-5MPa，保壓時(shí)間為l-2min ； F、推壓 由液壓預(yù)成型壓力裝置對(duì)坯料預(yù)成型成坯體后，再經(jīng)第一推壓擠出裝置把坯體推壓擠出成管體； G、脫油燒結(jié)定型 將推壓出來的管體用網(wǎng)帶牽引進(jìn)入燒結(jié)爐中進(jìn)行脫油處理； 所述牽引的速度為10-16mm/min ； 所述的燒結(jié)爐中的脫油區(qū)溫度為70-180°C，燒結(jié)定型區(qū)溫度為200-380°C ； H、冷卻收卷 將燒結(jié)定型的管體經(jīng)冷卻水冷卻后，收到繞包機(jī)上備用； (2)以聚四氟乙烯分散樹脂為原料，制備聚四氟乙烯高壓管專用纏繞帶； A、原料篩選 選擇分子量為500萬(wàn)-550萬(wàn)，粒徑為≤0.85mm，含水率≤0.10%，拉伸強(qiáng)度≥35MPa，斷裂伸長(zhǎng)率> 400%的四氟乙烯分散樹脂； 對(duì)所述的聚四氟乙烯分散樹脂在5-15°C的溫度條件下進(jìn)行冷藏處理36h，之后在無(wú)塵車間用20目篩網(wǎng)進(jìn)行過篩處理； B、改性劑預(yù)處理 將二氧化硅Si02用200目篩網(wǎng)過篩，在過篩的過程中邊過篩邊滴入浸潤(rùn)劑，制得二氧化硅改性劑； C、配料 將經(jīng)過原料篩選后的聚四氟乙烯分散樹脂和助推劑攪拌混合；攪拌的時(shí)間為IOmin,轉(zhuǎn)速為20r/min ； 在攪拌過程中，慢慢加入二氧化硅改性劑； 攬祥完成后，靜直30min ； 再用20目篩網(wǎng)篩打散結(jié)團(tuán)的原料； 過篩完成后，再次靜置10-12h; D、 熟化 靜置完成后，將原料放入50°C恒溫箱中進(jìn)行熟化處理，熟化時(shí)間為24h ； E、坯體預(yù)成型 用液壓預(yù)成型壓力裝置將原料擠壓成筒狀坯體； F、推壓 由第二推壓擠出裝置對(duì)坯體進(jìn)行推壓，受到擠壓力，坯體收縮擠壓成粉條狀排出； G、壓延 用雙輥筒壓延機(jī)對(duì)粉條狀的坯料進(jìn)行壓延； H、脫油定型 將壓延后的帶子送到脫油機(jī)中進(jìn)行脫油定型處理； I、整形處理 脫完油的帶子放在雙輥筒壓延機(jī)上進(jìn)行復(fù)壓處理； 雙輥筒壓延機(jī)電壓為150V，輥筒表面溫度為70-90°C ； J、分切 把復(fù)壓好的帶子分切成適合的寬度； (3)用制備好的聚四氟乙烯高壓管專用纏繞帶對(duì)聚四氟乙烯管進(jìn)行繞包，之后燒結(jié)定型； A、將制得的聚四氟乙烯管和聚四氟乙烯高壓管專用纏繞帶在繞包機(jī)上安裝好； B、調(diào)節(jié)好繞包角度為30-50度，繞包轉(zhuǎn)速為200~300r/min，引取轉(zhuǎn)速為200~300r/min ； C、繞包結(jié)束后，檢查是否完全覆蓋，并將其放入燒結(jié)爐中燒結(jié)； 所述燒結(jié)時(shí)燒結(jié)爐內(nèi)安裝一根小于管體內(nèi)徑的芯棒； D、再次燒結(jié)后，得到聚四氟乙烯增強(qiáng)管收卷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法，其特征在于，所述的助推劑是異鏈烷烴油。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法，其特征在于，所述制備聚四氟乙烯管過程，在靜置完成時(shí)的原料重量份配比是樹脂70% — 80%，助推劑是20% -30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法，其特征在于，所述的液壓預(yù)成型壓力裝置包括料腔、固定板、墊塊和大芯棒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法，其特征在于，所述的第一推壓擠出裝置包括面板、固定板、底板、活動(dòng)板、主缸、活塞桿座、活塞桿、活塞頭、推料腔、椎體、圓口模、小芯棒、大芯棒。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法，其特征在于，所述的活塞頭在對(duì)坯料進(jìn)行推壓的過程，圓口模內(nèi)的溫度為45-60°C，椎體內(nèi)的溫度為38-48度，推壓壓力為7-13MPa，推壓速度為10-16mm/min，壓縮比為60-400 ； 壓縮比計(jì)算公式如下:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法，其特征在于，所述的燒結(jié)爐是臥式燒結(jié)爐。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法，其特征在于，所述的繞包機(jī)由圓盤座、在圓盤座上設(shè)有軸承和在軸承上設(shè)有的螺旋收卷芯，在圓盤座上設(shè)有固定未拉伸帶繞包角度的限位塊組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法，其特征在于，所述的浸潤(rùn)劑是異鏈烷烴油。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法，其特征在于，所述在制備聚四氟乙烯高壓管專用纏繞帶的過程，在配料完成的原料重量份配比是樹脂為70% _80%，助推劑為20% -30%，表面改性劑為1%。-6%0。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法，其特征在于，所述的第二推壓擠出裝置包括面板、固定板、底板、活動(dòng)板、主缸、活塞桿座、活塞桿、活塞頭、推料腔、椎體、扁口模、小芯棒、大芯棒。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法，其特征在于，所述的活塞頭在對(duì)坯料進(jìn)行推壓的過程，扁口模內(nèi)的溫度為45-60°C，椎體內(nèi)的溫度為38-48度，壓縮比為90-150 ； 壓縮比計(jì)算公式如下:
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法，其特征在于，所述的脫油機(jī)包括機(jī)架、定型區(qū)、拉伸區(qū)、脫油一區(qū)、脫油二區(qū)、第一電機(jī)和第二電機(jī)；脫油頻率為5-10HZ ； 所述定型區(qū)的溫度是350°C ； 所述拉伸區(qū)的溫度是270°C ； 所述脫油一區(qū)的溫度是110°C ； 所述脫油二區(qū)的溫度是130°C。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法，其特征在于，所述的繞包機(jī)上的螺旋收卷芯螺旋纏繞未拉伸帶的角度根據(jù)纏繞升距和管道直徑確定；公式為:
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚四氟乙烯增強(qiáng)管的制作方法制得的聚四氟乙烯增強(qiáng)管，其特征在于，該管包括管體和纏繞在管體表面的未拉伸帶。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的聚四氟乙烯增強(qiáng)管，其特征在于，所述的未拉伸帶是螺紋纏繞在管體上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的聚四氟乙烯增強(qiáng)管，其特征在于，所述螺紋纏繞在管體上的未拉伸帶交叉螺紋纏繞在管體上。
【文檔編號(hào)】B29D23/00GK103978709SQ201410198057
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月12日
【發(fā)明者】曾燕飛, 紀(jì)葉強(qiáng), 曾亮, 陳子堅(jiān), 孔利權(quán), 林志勇 申請(qǐng)人:四會(huì)市生料帶廠有限公司