1、20062007年 慕明企業(yè)有限公司 SBU1製,熔融氟樹脂介紹,第一章、基本簡介篇,氟樹脂發(fā)展史 PFA、FEP、ETFE簡介 熔融氟樹脂的基本特性 熔融氟樹脂品號及特性 大金FEP的品種及物性 FEP不同品種的材料選擇基準(zhǔn) 大金PFA的品種及物性 大金ETFE的品種及物性,氟樹脂發(fā)展史,1983年由美國Dupont公司R.J普蘭凱博士發(fā)明的氟樹脂-聚四氟乙烯是一種具有各種卓越特性及高機(jī)能的樹脂。 化學(xué)上：幾乎對所有化學(xué)藥品及溶劑都具安定性 熱學(xué)上：PTFE,PFA連續(xù)使用溫度是260度 機(jī)械上：最小的磨擦系數(shù)及密封性 電學(xué)上：絕緣體中,具最小的介電常數(shù),介電損耗因素 其 他：非黏著、耐候性

2、、難燃性、耐低溫性 發(fā)明時(shí)程：PTFE - FEP - PFA,PFA簡介,可熔性聚四氟乙烯(PFA) 與PTFE一樣，也是全氟化的氟塑料，它保持了PTFE一切優(yōu)異性能，與PTFE不同的是， PFA可在較低溫度下進(jìn)行熔融加工( PFA融點(diǎn)305 PTFE的327 )，因PFA價(jià)格較貴，故只用來做特殊的加熱電纜、熱電偶及汽車高溫電纜。,FEP簡介,聚全氟乙丙烯氟塑料(FEP) 與PTFE和PFA一樣，也是全氟化的氟塑料， FEP的絕緣性能亦相當(dāng)出色。結(jié)合本身的阻燃性、低發(fā)性和易加工性，使得成為區(qū)域網(wǎng)(LAN)電纜絕緣的理想材料。此外可作加熱電纜，熱電偶以及汽車高溫電纜。,ETFE簡介,乙烯四氟乙

3、烯共聚氟塑料(ETFE) 最強(qiáng)韌的氟塑料，具有極好的耐磨性、機(jī)械性能、耐輻照性。ETFE主要用於要求阻燃、低發(fā)煙、耐化學(xué)介質(zhì)外，又要耐磨性的電線電纜，如:汽車及般空電纜或加熱電纜。,熔融氟樹脂的基本特性,熔融氟樹脂品號及特性,大金FEP的牌號,FEP不同品種的材料選擇基準(zhǔn),大金PFA的牌號,大金ETFE的牌號,第二章、氟樹脂電線成形篇,成形工藝流程及設(shè)備簡介 擠出機(jī)簡介、螺桿設(shè)計(jì)、十字機(jī)頭、斷流板、過濾網(wǎng)簡介 抽真空裝置、放線機(jī)、張力控製臺、芯線預(yù)熱裝置、 冷卻裝置、火花測試儀 DDR與DRB簡介 電線成形前的操作準(zhǔn)備 包覆電線的品質(zhì)檢查和測定法 各種電線成形問題及產(chǎn)生原因 操作溫度簡介,電線

4、電纜的應(yīng)用,電氣性 滿足高速、大容量信息傳輸 阻燃性、耐熱性 防止因火災(zāi)等意外原因造成的信息 數(shù)據(jù)及設(shè)備的損失，提高放火性能,特性：,應(yīng)用領(lǐng)域：,辦公室自動化、信息通信,氟樹脂電線成形工藝流程,放線機(jī),收捲機(jī),張力控制臺,預(yù)熱器,擠出機(jī),冷卻水槽,牽引裝置,火花測試儀,計(jì)米器,真空泵,設(shè)置在張力控制臺後，是繞捲制出的包覆電線的裝置。 必須使用在高速成形中可以自動交替切換的2連式繞捲裝置。,擠出機(jī)主體結(jié)構(gòu),料斗,加熱器,連接部,十字機(jī)頭,排風(fēng)口,擠出缸,螺桿,黃銅或銅制的加熱器壽命最長最為適合。 普通使用價(jià)格低、容易更換的帶式加熱器。 加熱器的容量要選擇可以升溫到430。,擠出機(jī)具有使樹脂均一可

5、塑化並以一定速度擠出的機(jī)能。 氟樹脂與其他樹脂相比熔點(diǎn)高，熔融黏度高，所以均一可塑化很費(fèi)時(shí)間，適宜的螺 桿回轉(zhuǎn)數(shù)少（1060RPM）。 通常，氟樹脂擠出機(jī)採用L/D（螺桿長度和螺桿直徑的比）2430，扭矩大的設(shè)計(jì) （馬力強(qiáng)的引擎或傳動比低的設(shè)定）。L/D小時(shí),塑化會不充分; 擠出柱塞的外徑不 穩(wěn)定和拉伸導(dǎo)致包覆斷裂。溫度設(shè)定過高，擠出速度過低等會對應(yīng)會引起生產(chǎn)性、 樹脂劣化等問題。 擠出機(jī)的大?。輻U的直徑）應(yīng)選擇適應(yīng)成形目的適當(dāng)大小。過大的擠出機(jī)會脫離 作業(yè)回轉(zhuǎn)的適合範(fàn)圍（10RPM以下），引起擠出量的變化，此外樹脂在擠出機(jī)內(nèi)滯 留時(shí)間長會引起樹脂劣化。,擠出機(jī),熔融後的氟樹脂在擠出機(jī)內(nèi)流動

6、過程中會產(chǎn)生微量的腐蝕性氣體。 與樹脂直接接觸的部分要使用耐熱、耐腐蝕的金屬（Fe含量少Ni/Cr合金含量高） 螺桿、斷流板、十字機(jī)頭、模具、模芯等使用Hastelloy C276、Inconel600、 Monel400。 擠出缸為避免磨耗要選擇比螺桿堅(jiān)硬的材料 一般可以使用XAlloy306、Halloy（H305,H503）的襯裡。 注HastelloyC-276;三菱金屬（株）、H-aloyH305,H503;日立金屬（株） 最近的耐腐蝕材料還可使用，（三菱金屬）、 （日立金屬）。,擠出機(jī)的材質(zhì),壓縮比（1212）/（1222） 1：螺桿外徑、1：供料段的螺桿直徑、2：計(jì)量段的螺桿直徑

7、,螺桿各區(qū)域的尺寸（單位：）,螺桿設(shè)計(jì),螺桿設(shè)計(jì),供料段：通過料斗提供原料，是把原料保持顆粒的狀態(tài)輸送到螺桿前面的區(qū)域。 原料在到達(dá)壓縮部時(shí)最理想的是開始熔融還沒有熔融的狀態(tài)。原料顆粒 會陷入螺槽，所以供料段的槽深要在顆粒大小的1.5倍以上。 壓縮段：樹脂完全熔融，盡可能的壓縮充填在螺槽中的熔融樹脂空間，然後把它 輸送到計(jì)量段去。壓縮段的設(shè)計(jì)通常有34個(gè)螺槽，壓縮比為31。 計(jì)量段：定量的擠出樹脂就是所謂的泵工作過程。 通常設(shè)計(jì)長度約占全長的25%，有57個(gè)螺槽。,選擇適當(dāng)大小的擠出機(jī)。 根據(jù)成形品尺寸、拉伸比、拉伸平衡（後述）來決定模具的形狀，根據(jù)臨界 剪切速度（後述）可以計(jì)算可能成形的最大

8、擠出量。 這種擠出量是在最合適的螺桿回轉(zhuǎn)數(shù)下最適當(dāng)?shù)穆輻U尺寸可以擠出的大小。 螺紋與螺紋間的螺距採用和螺桿直徑相同的長度。此外螺紋的寬度差不多是螺桿直徑 的1/10。 氟樹脂的場合在螺桿的內(nèi)部不需要用水冷卻。 混合型機(jī)頭的使用會成為樹脂劣化發(fā)泡的原因，相對的計(jì)量區(qū)短的話會導(dǎo)致擠出量不 穩(wěn)定。,螺桿設(shè)計(jì),內(nèi)部構(gòu)造如下圖所示，沒有樹脂滯留的平滑設(shè)計(jì)。,十字機(jī)頭,十字機(jī)頭模具的構(gòu)造,真空泵,芯線,熱電偶,加熱器,定芯螺栓,過濾網(wǎng)、斷流板,選擇的芯線表面應(yīng)沒有油污或灰塵，鍍層均勻平滑。,電線擠出狀況,模具模芯,是電線擠出設(shè)備設(shè)計(jì)中最重要的部分。 被擠出的樹脂在芯線通過心軸時(shí)翻捲，承直角方向流動。 要選

9、用不會產(chǎn)生樹脂劣化的沒有死角，沒有焊接問題且心軸周圍流速均勻的結(jié) 構(gòu)。 在設(shè)計(jì)機(jī)頭時(shí)要考慮芯線定心方法、最大可安裝的模具直徑和機(jī)頭整體的溫度 分布等。,十字機(jī)頭模具的內(nèi)部構(gòu)造,十字機(jī)頭,使用的目的是除去異物和使混煉均勻化。特別是使用色母料生產(chǎn)有色電線場合，為了 達(dá)到良好的混煉狀態(tài)必須使用過濾網(wǎng)。 使用耐腐蝕性的鎳網(wǎng)，網(wǎng)眼的大小在100目左右。 一般兩側(cè)用40目的金屬網(wǎng)，中間用100目金屬網(wǎng)，起補(bǔ)強(qiáng)作用。,斷流板,為使原料在擠出機(jī)內(nèi)混煉並除去空氣和揮發(fā)物而施與背壓。 使用斷流板的開孔率為60%65%，孔徑在2mm左右。,過濾網(wǎng),抽真空裝置,拉伸時(shí)錐體長度的調(diào)節(jié)對包覆厚度的均勻化、包覆芯線密著性的

10、調(diào)節(jié)很重要。 錐體長度的調(diào)節(jié)可以通過芯線穿過芯軸內(nèi)部的孔對錐體內(nèi)部進(jìn)行減壓來調(diào)節(jié)。 減壓可以通過真空泵或利用壓縮空氣來進(jìn)行。,有主動放線和快速放線。一般使用主動放線，如果是超過500m/min的高速 成形則必須使用快速放線。,放線機(jī),放線機(jī),在送出側(cè)和收捲側(cè)兩個(gè)地方設(shè)置以取得張力平衡。,張力控制臺,火花測試儀,選擇最高可以負(fù)荷的電壓5.0KV，最好是可以累積計(jì)算破壞個(gè)數(shù)的裝置。,芯線預(yù)熱裝置,高頻率預(yù)熱裝置,冷芯線與模芯接觸時(shí)會使模芯溫度下降，這是產(chǎn) 生熔融破裂的原因之一。 另外樹脂快速冷卻包覆的收縮率變大，芯線的密 著強(qiáng)度下降。 預(yù)熱有加熱器加熱和高頻加熱兩種類型，高頻加 熱即使在高線速下也

11、能得到穩(wěn)定預(yù)熱。,為了不在牽引機(jī)中出現(xiàn)包覆變形，在牽引機(jī)前設(shè)置冷卻裝置使樹脂冷卻。,冷卻裝置,冷卻裝置,DD：模具的內(nèi)徑 DT：模芯的外徑 b：包覆電線的外徑 c：芯線的外徑,拉伸比（）（D 2D T 2）/（b2c2） 拉伸平衡（）（/b）/（/c）,DDR與DRB簡介模具 模芯的構(gòu)造,是決定電線包覆的成形性和物性的重要因素。 氟樹脂的成形容易發(fā)生熔融破裂，所以為使成形速度上升可以通過使用與PVC、PE等 成形不同的擠管式模具來拉伸成形。 適宜的模具 模芯設(shè)計(jì) 拉伸比（DDR）越大成形速度越快，但會發(fā)生各種問題。 最適宜的拉伸比（DDR）、拉伸平衡（DRB）根據(jù)成形樹脂的特點(diǎn)（樹脂黏度、容易

12、發(fā) 生熔融破裂、容易拉伸）而有所不同。,模具 模芯,（）內(nèi)表示允許範(fàn)圍,上表中的數(shù)值是基本值，會根據(jù)電線的尺寸而發(fā)生一些變化。 壁厚厚的包覆為避免龜裂、樹脂下垂而引起的偏心問題，DDR取較小值。（參照後述成形例）,一般FEP、PFA選擇範(fàn)圍在80120，ETFE的選擇範(fàn)圍在3050。 熔融黏度高時(shí)拉伸容易發(fā)生包覆斷裂，所以DDR要減小。 拉伸平衡（） 一般選擇1.05。允許範(fàn)圍是0.91.1。 DRB過大時(shí)（1.1以上）包覆物強(qiáng)度和耐龜裂性會不足；DRB過低時(shí)（0.9以下）無法 得到圓形，會出現(xiàn)橢圓及包覆折斷的現(xiàn)象。,拉伸比（）,.,.,.,撕裂發(fā)生(DRB1.1),定心不良(DRB0.9),

13、）原料的汲取 為了不讓原料顆粒的表面吸著水分，要在濕度小的地方進(jìn)行保管。 如果受潮則要在120150的溫度下乾燥兩個(gè)小時(shí)以上。 為防止異物混入，要注意以下幾點(diǎn)。 擦拭原料的包裝袋 桶的外部周邊，除去附著的異物。 在原料開封時(shí)，首先要小心地打開，有剩餘料時(shí)為防止水分 異物的混入，必須 完全密封。 料斗必須在保證前次使用後原料沒有剩餘，並在清理乾淨(jìng)後才能再次投入使用。 ）運(yùn)行前 當(dāng)一臺擠出機(jī)更換不同樹脂進(jìn)行擠出時(shí)，在開始擠出前必須把料斗、螺桿、擠出缸、 斷流板、十字機(jī)頭、模具、模芯拆卸下來，進(jìn)行清潔。,電線成形前的操作準(zhǔn)備,包覆電線的品質(zhì)檢查和測定法,）拉伸強(qiáng)度 延伸率 測定包覆外徑尺寸和芯線的尺

14、寸，計(jì)算包覆物的截面積。 截取10cm長的包覆物，用拉伸試驗(yàn)機(jī)來測定拉伸強(qiáng)度和延伸率。 延伸率的測定可以在樣品上取20mm的標(biāo)點(diǎn)，然後從實(shí)際標(biāo)點(diǎn)間的延伸中計(jì)算求得。 拉伸試驗(yàn)機(jī)測力傳感器500kgf、拉伸速度200mmmin。 夾子間的距離50mm、符合 ISO 120862標(biāo)準(zhǔn) ） MFR的變化受溫度、時(shí)間以及螺桿區(qū)域劃分的影響。產(chǎn)品的MFR比原料顆粒的MFR大， 說明成形時(shí)樹脂發(fā)生了熱劣化。在允許範(fàn)圍內(nèi)的產(chǎn)品MFR和原料MFR的比FEP在10% 以內(nèi)、PFA在20%以內(nèi)、ETFE在30%以下。,符合 JISC-300標(biāo)準(zhǔn)。 ）彎曲開裂測試 在外徑是自身直徑、2倍直徑、3倍直徑的3種類型的芯

15、棒上繞上10圈電線，在電爐中（溫 度150、180、200、220、240）加熱24小時(shí)。 冷卻後，反方向繞捲在同樣的溫度下加熱24小時(shí)。 取出冷卻後觀察它的外觀。（各條件） ）密著強(qiáng)度 根據(jù) MIL-C-17F4.8.1.4來測定。,）耐電壓試驗(yàn),電線外徑的測定是把試樣在232、相對濕度6520%的狀態(tài)下放置24小時(shí)，之後用精 度為11000mm的測微計(jì)進(jìn)行測定。 ）熱收縮率 切下10cm的電線，準(zhǔn)確測定其尺寸。FEP樣品在設(shè)定溫度為200、PFA的樣品在260、 ETFE樣品在150的電爐內(nèi)，放置24小時(shí)。經(jīng)過處理後在室溫下冷卻24小時(shí)，之後測定包 覆物長度方向的尺寸。收縮率可以通過下面的

16、公式來計(jì)算。 （LoL）o100（） ：原來的長度、：熱處理後的長度 ）衰減率（適用於同軸電線） 用MIL-C-17F4.8.8記載的方法進(jìn)行測定。,）外徑尺寸,衰減率,測定值B,試樣長度（英尺）,各種問題及產(chǎn)生原因,剪切速度和剪切力,FEP、PFA剪切速度和剪切力的關(guān)係,：有著色、發(fā)泡、表面破裂（筋）。 ：透明的、乾淨(jìng)的狀態(tài)。一般在這裡進(jìn)行成形。 ：超過臨界剪切速度（A）時(shí)，表面狀態(tài)會惡化，會產(chǎn)生熔體破裂。 ：再次得到表面平滑的狀態(tài)。稱為超分布區(qū)域，擠出物於通常擠出物相比機(jī)械強(qiáng)度弱，穩(wěn)定領(lǐng)域 窄，所以通常不被採用。,熔融樹脂的剪切速度超過臨界剪切速度時(shí)， 內(nèi)外表面會出現(xiàn)破裂狀態(tài)。 在成形中擠

17、出速度快或溫度低時(shí)，外表面會出現(xiàn) 熔體破裂。 慢慢加快擠出速度時(shí)，首先在錐體內(nèi)部會出現(xiàn)熔 體破裂。 當(dāng)冷芯線接觸模芯時(shí)，模芯溫度會下降這是產(chǎn)生 熔體破裂的原因之一，所以為了不讓芯線接觸到 模芯， 要把線拉直，對芯線進(jìn)行預(yù)熱。,熔體破裂,熔體破裂現(xiàn)象,熔融電線擠出狀況,通過減壓調(diào)整錐體,在模具的出口處和包覆電線之間形成的圓錐型。這種圓錐型稱之為錐體。 在進(jìn)行電線成形時(shí)，從模芯的前端到與芯線密著的距離（錐體的長度）要調(diào)整到 適當(dāng)長度。（20mm左右） 為提高和芯線的密著性，縮短錐體；在發(fā)生熔融破裂或包覆斷裂的場合錐體設(shè)定 較長。,熔融樹脂錐體部,操作溫度簡介,擠出機(jī)後部：提供原料，預(yù)熱溫度設(shè)定直至熔融狀態(tài)之前。 （） 擠出機(jī)中部 ： 設(shè)定壓縮部的剪斷在一臺機(jī)器中使它完全熔融。 （） 擠出機(jī)前部 ：設(shè)定溫