1、 聚四氟乙烯盤根的性能作為一種新型密封材料，聚四氟乙烯盤根具有其獨特的優(yōu)異性能。
( 1 ) 聚四氟乙烯盤根具有突出的耐腐蝕性能。可耐強酸、強堿、各種有機溶劑等的腐蝕。
只在熔融的堿金屬、氟氣流、三氟化氯等強腐蝕介質(zhì)中才會受到侵蝕。
( 2 ) 聚四氟乙烯盤根，在溫度250 ℃、壓力19.6MPa以下,滑動線速度為5一10 m /s,且在潤滑條件下使用時不會被燒壞。
( 3 ) 與石棉盤根相比,聚四氟乙烯盤根可在高壓、高溫、高速等惡劣條件下使用。
( 4 ) 由于聚四氟乙烯盤根線股連接分布均勻,作為填料使用,雖經(jīng)多次反復(fù)擠壓,填料的彈性也無多大變化,因而使用壽命較長。
( 5 ) 聚四氟乙烯盤根的摩擦系數(shù)很小(對金屬的摩擦系數(shù)低至0.07,自摩擦系數(shù)為0.01 ),加有填加劑石墨、二硫化氟的填充聚四氟乙烯盤根,摩擦系數(shù)更小,不會使對磨材料磨損。
( 6 ) 此種盤根用于電動閥門、泵用填料密封,與石棉盤根相比,起動電流和運轉(zhuǎn)電流均下降明顯，因而節(jié)能顯著。
( 7 ) 自潤滑性能優(yōu)良,可在無油或少油的情況下長期使用。
國外已廣泛在設(shè)備密封中采用聚四氟乙烯盤根,而在我國尚未普及,國內(nèi)生產(chǎn)此種盤根的廠家也很少。我廠為了解決設(shè)備密封同題,不斷引進各種新型密封材料,對此種盤根進行了試制和應(yīng)用,現(xiàn)將我們試制過程及使用情況介紹于后。
2、聚四氟乙烯盤根試制的工藝過程
關(guān)于聚四氟乙烯盤根的制作，國內(nèi)一些單位采用車絲編織法。具體作法是,將懸浮聚四氟乙烯樹脂冷壓成為棒材,燒結(jié)成型之后用車床車削成絲帶,然后合繩進行編織。此種工序較為復(fù)雜，制品造價高，不宜推廣。
我們采用分散樹脂,在高壓縮比的情況下,推壓成為線材,然后壓延成為帶材,直接進行編織,或者經(jīng)過燒結(jié)之后進行編織具體工藝流程為：
原料選擇一物料配制一混合一熟化一預(yù)成型一擠壓一壓延一合繩一編織一產(chǎn)品檢驗一入庫
現(xiàn)對各工藝過程說明如下。
2 1 原料的選擇
生產(chǎn)聚四氟乙烯盤根所用的樹脂為分散型聚四氟乙烯樹脂。
我國僅有上海市有機氟材料研究所、晨光化工研究院、山東濟南化工廠等為數(shù)不多的幾個單位生產(chǎn)此種樹脂。
按使用用途區(qū)分,此種類型的樹脂可分為低壓縮比分散樹脂 ( L R R )、中壓縮比分散樹脂( M R R ) 以及高壓縮比分散樹脂 (HRR)。我們在聚四氟乙烯盤根制作過程中,采用的是日本旭肖子CD一1 型以及晨光工研究院低壓縮比樹脂。
2.2 物料的配制
聚四氟乙烯盤根可分為純的和加有填充劑的兩種。對于含有填充劑的盤根,在制作前需要進行物料配制。
填充聚四氟乙烯盤根,按照其用途的要求,可選用不同的填充劑。
常用的填充劑有二硫化鋁、石墨粉、碳素纖維、聚苯芳香族聚脂樹脂等。應(yīng)根據(jù)盤根使用條件確定其配比。例如,泵用盤根,由于是在高速運轉(zhuǎn)下工作,除要求盤根密封性能好外,還要求其必須耐磨,在此情況下固體潤滑劑所占比例就應(yīng)適當提高。高壓用的盤根，必須有足夠的強度，在制作過程中，配料時還應(yīng)加一定數(shù)量的補強劑。所用助劑為石臘油、煤油、石腦油、溶劑油等。我們采用石臘油和溶劑油,兩者按2:l (體積 比) 相混。
物料與助劑的配比一般取 1 0 0：1 8 ~ 2 5(重量比),其中助劑加入量,夏夭可取上限,冬夭由于氣溫低、揮發(fā)小,可取下限值。
2 3 物料的混合
將配制好的物料放入干燥、清潔的玻璃容器內(nèi),物料的裝入量一般不能超過瓶容積的2 /3,擰緊瓶蓋,使助劑不泄漏,然后將容器緊固在回轉(zhuǎn)式混料機中進行混料。工藝參數(shù)為：混料機轉(zhuǎn)速~ 30 r/ m i n ;混料機圓盤傾斜角300~400;混料室環(huán)境溫度不能超過19℃，0℃以下最佳;混料累計時間應(yīng)在4小時以上。
2.4 物料的熟化
為了使物料更均勻、充分地吸收助劑,從而保證預(yù)成型和擠出制品性能一致、外表均勻,必須將混合好的物料置于溫度為30 ~35℃的環(huán)境中，放置時間為2 4小時。
我們采用了油電兩用恒溫培養(yǎng)箱,該儀器調(diào)溫范圍為20~ 40℃ 。
2.5 預(yù)成型
預(yù)成型是為了排出混合物料中的氣體,避免擠壓成型時產(chǎn)生氣泡和減少混合物料的體積 增加每次擠出時的加入量預(yù)成型的壓力為 0.98 ~ 2.94 MPa(10 ~30kg/ cm 2),預(yù)成型物的直徑應(yīng),小于擠壓機裝料室的直徑。我們采用的擠壓機裝料室的直徑為50m m ,預(yù)成型模具的直徑設(shè)計為48 mm。
預(yù)成型過程,不宜一次加壓成型,而應(yīng)多次加壓,千萬不能超壓。壓力過大,大量的助劑被擠 出,擠壓時制品易發(fā)生干裂,造成擠壓困難。
預(yù)成型好的制品若不及時擠壓,可存放于密閉的容器中,以防助劑揮發(fā)。
2.6 擠壓
擠壓過程是將預(yù)成型的大體積物料擠壓成一定直徑的線材,粒子沿力的方向拉長而纖維化。
擠壓過程具體參數(shù)如下：
擠壓機容積 Φ50×150
口 模直徑 按壓縮比選擇
口模長徑比 10 ~ 16
口模錐角與芯模錐角 40°
裝料室溫度 3 0 ℃
口?？刂茰囟?5 0 一 5 5℃
擠壓速度 2一 5m / min
幾點說明：
( l ) 擠壓時,環(huán)境溫度不能太低,環(huán)境溫度高對擠壓過程有利。
( 2 ) 口模溫度的選擇應(yīng)以助劑為準。助劑易揮發(fā),溫度可選擇低一些;助劑沸程高,口模溫度可相應(yīng)提高。通常,溫度過高,助劑易揮發(fā),擠出的線材易于開裂;溫度太低,樹脂流動性差,制品表面粗糙、且強度低。
操作過程中,口模溫度應(yīng)慎重選擇。
( 3 ) 壓縮比的確定，以樹脂的壓縮比而定。盡量接近樹脂的壓縮比,以高值為宜。
( 4 ) 擠壓速度
擠壓速度應(yīng)控制在 2 ~ s m / m i n。速度過快,擠出的線材纖維化差、制品強度低;速度過慢則效益較差。
2.7壓延
將擠壓之后的線材壓延成一定厚度的帶材,以使聚四氟乙烯粒子沿壓延力的方向進一步拉長纖維。正確的壓延條件是：輥筒直徑應(yīng)大于350 mm 以上，輥筒溫度在 40 ~60℃之間,壓延線速度應(yīng)控制在 0.5 ~ 5m / min 。
壓延過程應(yīng)分兩次進行,第一次輥筒間隙應(yīng)調(diào)節(jié)在0.15 m m 左右,第二次壓延輥筒間隙應(yīng)調(diào)節(jié)至0.10 mm 。
注意事項：
( l ) 壓延時,如環(huán)境溫度過低,對輥筒應(yīng)安裝加溫設(shè)備。
( 2 ) 兩輥筒平行度應(yīng)有嚴格的誤差要求,圓柱度誤差不得超過士0.02。
( 3 ) 輥筒光潔度應(yīng)在▽10以上。所得壓延帶如制作高壓盤根,需進行燒結(jié)后方可應(yīng)用。一般情況下可不必燒結(jié),直接合繩。
2.8 合繩 -
將壓延之后的帶材合成一定直徑的細繩。合繩的方式可采用雙聯(lián)擰繩機或者大擰繩機。
前者合成繩單扭直徑為3~8 mm ,后者合成繩直徑為8 ~ 32 mm。線繩可以合成單股或多股,這應(yīng)根據(jù)盤根的規(guī)格而定。
筆者曾采用X W D一3型行星擺線針輪減速機 (減速比為11,電機功率 1.5k w，電機轉(zhuǎn)數(shù)1400 r/ m in) 進行合繩,采用 X W ED一42 型行星擺線針輪減速機 (傳動比89,電機功率 0.4 kw,電機轉(zhuǎn)速 1380r/ m in ) 進行纏繞。
2.9 編織
聚四氟乙烯盤根就形狀而言,有方型、圓型、穿心方型等,大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格選擇不同的編織機。
3、聚四氟乙烯盤根的應(yīng)用
聚四氟乙烯盤根的用途極為廣泛,凡是用石棉盤根的密封部位均可用聚四氟乙烯盤根代替。
近年來我廠將我們自制的聚四氟乙烯盤根用于諸多密封部位,現(xiàn)分類歸納如下。
3.1 在低濕系統(tǒng)密封布位的應(yīng)用
我廠液氮、滾氧、液氯、液氫、低溫空氣等深冷系統(tǒng)的各類閥門,多在-40℃~-200攝氏度低溫下使用。原采用石棉盤根密封,由于石棉盤根在低溫下易硬化、失去彈性，因而密封效果很差。改用聚四氟乙烯盤根后,由于聚四氟乙烯耐低溫性能好,不硬化、回彈力優(yōu)良,因而密封性能極佳,很少發(fā)生泄漏,使用壽命較長。
3.2 在腐性介質(zhì)中的應(yīng)用
我廠硝酸及純堿系統(tǒng)的酸液、堿液的閥門密封均大量采用聚四氟乙烯盤根,密封效果甚佳。
3.3 在各種類型泵中的應(yīng)用
采用聚四氟乙烯盤根作為泵填料密封時,其軸套不能采用鑄鐵軸套,而必須用不銹鋼或碳鋼軸套，軸套光潔度不得低于▽7。
否則起動瞬間溫度過高,而致使密封失效。如用鑄鐵軸套,必須研磨后方才采用。
3 4 化工容器封頭的密封
較大口徑化工容器的封蓋密封采用聚四氟乙烯盤根效果甚佳。采用此盤根,只需將其 (合適規(guī)格) 鑲嵌在溝槽內(nèi)即可。
3.5 有機溶劑介質(zhì)的密封
有機溶劑、油類等浸透能力特強,一般密封材料難以密封。聚四氟乙烯盤根在有機溶劑中不溶,防滲性能較好,密封功能甚佳。
聚四氟乙烯盤根目前生產(chǎn)廠家不多,推廣應(yīng)用還不夠普遍。但在化工生產(chǎn)中應(yīng)用前景極為可觀,我們應(yīng)當重視此種密封材料的研制和應(yīng)用,以使其在化工設(shè)備機泵的密封中發(fā)揮作用。
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本文由無錫市祥健四氟制品有限公司于2019年11月18日整理發(fā)布。
