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    如何做到氟聚合物導管高速精密擠出

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    如何做到氟聚合物導管高速精密擠出

    發布日期:2018-03-07 14:28 來源:http://www.mon43.com 點擊:

    改性聚合物材料為您介紹如何做到氟聚合物導管高速精密擠出

    氟聚合物耐高溫,阻燃性,耐化學性,耐摩擦性,以及電絕緣性能, 廣泛應用于汽車,電子,醫療等領域, 屬于高端應用領域, 氟聚合物導管(包括管材,棒材)由于工藝過程複雜難以控制,材料腐蝕性強,造成製品質量和產量難以保障, 因而國內市場上的氟聚合物導管製品主要是進口的,50%以上來自于美國。實際上,選擇好的原材料, 選擇正確的工裝設備,仔細調整好擠出工藝,高速度擠出高精度的氟聚合物導管完全是可以做到的。 首先是要選擇好的原材料,根據筆者的經驗和客戶的反饋, 比較好的原材料供應商有DUPONT杜邦, SOLVAY蘇威,日本大金等。更重要的是,選擇正確的工裝材料,選擇定制的擠出設備包括螺桿和模頭設計,加上最佳的工藝控制,是高速擠出氟聚合物導管的要點。

    工裝設備的材料選擇:和其他工程塑料相比,特別是高溫尼龍,高玻纖工程塑料相比,氟聚合物的摩擦磨損不算高,然而其腐蝕性磨損極強,這是氟聚合物擠出工藝的難點,普通氮化鋼或工具鋼只要2 個星期就會腐蝕掉,如圖2, 主要是點腐蝕和縫隙腐蝕磨損,摩擦磨損很少。特別是工裝接觸面,螺桿,料管,法蘭,模頭,模唇等部位,結果塑化效果差,機頭壓力波動大,造成一系列質量問題,形成製品表面氣泡,黑點,晶點,凹陷,針眼,擠出壓力下降,線速度下降,尺寸公差超出,製品變色泛黃,質量穩定性大幅下降。 

    選擇正確的工裝材料以提高工裝耐腐蝕性能是氟聚合物擠出的要點,通常宜選鎳基合金鋼,國外通常選INCONEL,MONEL 和 HASTELLOY , 國內有選新三號鋼。對于鎳基合金鋼來說,由于添加了不同組分的CR鉻,MO鉬,SI硅等元素,耐腐蝕性和鋼材的強度是一對矛盾,耐腐蝕性的提高會帶來鋼材強度的下降,特別是屈服強度和抗扭強度會大幅下降。所以根據不同氟聚合物的不同的腐蝕強度,選擇不同的鎳基合金鋼是擠出生產線工裝材料設計的關鍵,例如某品牌的FEP料就只能選INCONEL 718.。國外很多客戶愿意選用價格較高的INCONEL合金的原因是,在國際的耐腐蝕標準MR-01-75標準中,INCONEL 合金是最高標準7級。 

    螺桿和模頭的設計 

    螺桿設計

    氟聚合物的螺桿通常選單螺棱的等距螺桿的分流型螺桿設計,增大螺桿的壓縮比可以提高熔體的的強度,減少製品裂紋。

    混煉頭

    改性聚合物材料氟聚合物的混煉頭一般選用SAXTON設計,可以通過改變熔體的流動方向,有效地熔融混合,增進混煉和均化效果。

    螺桿和料管是擠出機乃至擠出生產線的核心,螺桿料管的質量直接關系到產品的精度,產量,生產的穩定性,選用最合適的螺桿料管是氟聚合物導管高速精密擠出生產的關鍵。

    模頭

    除了接觸面材料(多孔板,分流器,模芯,模唇)要選用INCONEL以外,為提高製品的密實度,根據氟聚合物的流變特點,依據材料的彈性模量來進行模頭的流道設計和壓縮比選擇很重要。

    氟聚合物導管精密擠出模頭要求有流道阻力自動調節功能,採用針閥結構能夠減少軸向壓力波動對製品尺寸造成影響;另外,口模間隙的自動調節可以保證穩定的壁厚公差;自動浮動的芯棒是同心度公差的保證。 

    如同螺桿料桶一樣,耐高溫,耐磨損,抗腐蝕對模頭的材料有很高的要求,另外,精密擠出模具熱變形要求較高,對材料的選擇,加工精度,以及結構的補償設計。

    工藝控制

    一個強大的控制系統在氟聚合物導管的高速精密擠出中必不可少,無論是扭矩控制,溫度壓力快速採樣反饋,多層共擠的同步控制,生產系統數據通訊集成,都是保證製品質量和產量的核心。 

    扭矩保護

    和其他工具鋼不銹鋼螺桿相比,INCONEL螺桿的抗扭強度較低,在冷啟動和過載時螺桿很容易扭斷,氟聚合物導管擠出機的螺桿佔整機價格比例很高,控制系統必須具備扭矩過載保護功能。 

    螺桿轉速

    氟聚合物導管高速擠出時,最佳的螺桿轉速應該開到負荷的90%, 以最大程度提高生產率,如螺桿設計的最大轉速為100RPM, 實際生產應該開到90RPM以上,這樣才能保證生產的線數度每分鐘達到60米以上。當然這首先要由螺桿設計來保證。 

    多層共擠的同步控制

    氟聚合物由于其優異的耐化學性,阻燃性,耐高溫,耐腐蝕性能,經常應邀和其他塑料配合,進行共擠,擔當重任,如汽車上的剎車管,包括2層ETFE的5層共擠,外層還有PA12等,由于不同材料流變特性不同,共擠難度很高,對擠出機和模頭提出很高要求,尤其是控制系統,自動化同步控制多臺擠出機包括上下游設備實現高速高精度擠出。

    伺服電機驅動和電源優化器

    和其他擠出應用不同的是, 氟聚合物擠出通常採用伺服電機驅動,而不是變頻電機或直流電機,這樣可以提高驅動精度和控制響應時間,最終提高產品的精度。 另外, 考慮國內的電力供應實際情況, 在實際生產線配置時,配備電源優化器(Line Reactor)是一個必要的選擇。

    最后需要強調的是,氟聚合物導管的高速精密擠出是一個綜合系統工程,除擠出機和模頭外,真空定型冷卻,在線測量,牽引切割都是精密擠出的重要環節,外徑和壁厚的在線測量形成了一個從擠出機,模頭,真空冷卻的閉環反饋控制系統, 關系到最終製品的質量和產量,可以說沒有在線測量, 高精度公差0.02mm是不可能實現的。改性聚合物材料原料,設備,工藝等都會對最終製品的質量和產量造成影響,生產流程中每一個環節都需要精益求精,才能確保最終產品的質量和產量。 

    改性聚合物材料

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