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 預成型
預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成型的壓力為 0.98 ~ 2.94 MPa(10 ~30kg/ cm 2),預成型物的直徑應,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 ,預成型模具的直徑設計為48 mm。
預成型過程,不宜一次加壓成型,而應多次加壓,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：輥筒直徑應大于350 mm 以上，輥筒溫度在 40 ~60℃之間,壓延線速度應控制在 0.5 ~ 5m / min 。
壓延過程應分兩次進行,第一次輥筒間隙應調(diào)節(jié)在0.15 m m 左右,第二次壓延輥筒間隙應調(diào)節(jié)至0.10 mm 。
注意事項：
( l ) 壓延時,如環(huán)境溫度過低,對輥筒應安裝加溫設備。
( 2 ) 兩輥筒平行度應有嚴格的誤差要求,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,推廣應用還不夠普遍。但在化工生產(chǎn)中應用前景極為可觀,我們應當重視此種密封材料的研制和應用,以使其在化工設備機泵的密封中發(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。
