摘 要：介紹了聚四氟乙烯盤根的性能及試制聚四氟乙烯盤根的工藝過程并對(duì)該廠自制的聚 四氟乙烯盤根在各種密封部位的應(yīng)用進(jìn)行了分類歸納。

 

　　關(guān)鍵詞：密封材料;聚四氟乙烯;盤根;研制;應(yīng)用

 

　　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(dú)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(qiáng)酸、強(qiáng)堿、各種有機(jī)溶劑等的腐蝕。

 

　　只在熔融的堿金屬、氟氣流、三氟化氯等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中才會(huì)受到侵蝕。

 

　　( 2 ) 聚四氟乙烯盤根，在溫度250 ℃、壓力19.6MPa以下,滑動(dòng)線速度為5一10 m /s,且在潤(rùn)滑條件下使用時(shí)不會(huì)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(zhǎng)。

 

　　( 5 ) 聚四氟乙烯盤根的摩擦系數(shù)很小(對(duì)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(huì)使對(duì)磨材料磨損。

 

　　( 6 ) 此種盤根用于電動(dòng)閥門、泵用填料密封,與石棉盤根相比,起動(dòng)電流和運(yùn)轉(zhuǎn)電流均下降明顯，因而節(jié)能顯著。

 

　　( 7 ) 自潤(rùn)滑性能優(yōu)良,可在無油或少油的情況下長(zhǎng)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(jìn)各種新型密封材料,對(duì)此種盤根進(jìn)行了試制和應(yīng)用,現(xiàn)將我們?cè)囍七^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(jìn)行編織。此種工序較為復(fù)雜，制品造價(jià)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(jìn)行編織,或者經(jīng)過燒結(jié)之后進(jìn)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(yàn)一入庫

 

　　現(xiàn)對(duì)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(jī)氟材料研究所、晨光化工研究院、山東濟(jì)南化工廠等為數(shù)不多的幾個(gè)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?cè)诰鬯姆蚁┍P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(duì)于含有填充劑的盤根,在制作前需要進(jìn)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(yùn)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(rùn)滑劑所占比例就應(yīng)適當(dāng)提高。高壓用的盤根，必須有足夠的強(qiáng)度，在制作過程中，配料時(shí)還應(yīng)加一定數(shù)量的補(bǔ)強(qiáng)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(jī)中進(jìn)行混料。工藝參數(shù)為：混料機(jī)轉(zhuǎn)速~ 30 r/ m i n ;混料機(jī)圓盤傾斜角300~400;混料室環(huán)境溫度不能超過19℃，0℃以下;混料累計(jì)時(shí)間應(yīng)在4小時(shí)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(shí)間為2 4小時(shí)。

 

　　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(shí)產(chǎn)生氣泡和減少混合物料的體積 增加每次擠出時(shí)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(jī)裝料室的直徑。我們采用的擠壓機(jī)裝料室的直徑為50m m ,預(yù)成型模具的直徑設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)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(zhǎng)而纖維化。

 

　　擠壓過程具體參數(shù)如下：

 

　　擠壓機(jī)容積 Φ50×150

 

　　口 模直徑 按壓縮比選擇

 

　　口模長(zhǎng)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(diǎn)說明：

 

　　( l ) 擠壓時(shí),環(huán)境溫度不能太低,環(huán)境溫度高對(duì)擠壓過程有利。

 

　　( 2 ) 口模溫度的選擇應(yīng)以助劑為準(zhǔn)。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(dòng)性差,制品表面粗糙、且強(qiáng)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(qiáng)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(jìn)一步拉長(zhǎng)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(jìn)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(xiàng)：

 

　　( l ) 壓延時(shí),如環(huán)境溫度過低,對(duì)輥筒應(yīng)安裝加溫設(shè)備。

 

　　( 2 ) 兩輥筒平行度應(yīng)有嚴(yán)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(jìn)行燒結(jié)后方可應(yīng)用。一般情況下可不必?zé)Y(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(xì)繩。合繩的方式可采用雙聯(lián)擰繩機(jī)或者大擰繩機(jī)。

 

　　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(jī) (減速比為11,電機(jī)功率 1.5k w，電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)1400 r/ m in) 進(jìn)行合繩,采用 X W ED一42 型行星擺線針輪減速機(jī) (傳動(dòng)比89,電機(jī)功率 0.4 kw,電機(jī)轉(zhuǎn)速 1380r/ m in ) 進(jìn)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(jī)。

 

　　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(zhǎng)。

 

　　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(shí),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(dòng)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(jī)溶劑介質(zhì)的密封

 

　　有機(jī)溶劑、油類等浸透能力特強(qiáng),一般密封材料難以密封。聚四氟乙烯盤根在有機(jī)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(dāng)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(jī)泵的密封中發(fā)揮作用。