一种e-PTFE柱塞挤出工艺

摘要

本发明公开了一种e‑PTFE柱塞挤出工艺。它包括：聚四氟乙烯膏状预制坯料在挤出机筒的料腔内，由柱塞推动，通过挤出模具端口的定型段被挤制成管状；将柱塞挤出模具的压缩比控制在30‑50；将模具入口角度控制在30‑40°；将模具端口的定型段长度控制在20‑30mm；将模腔温度控制在45‑65℃。本发明的e‑PTFE柱塞挤出工艺，通过对挤出型材强度有较大影响的工艺条件进行摸索，优选出最合适的工艺条件，由此能够得到理想型材密度和机械强度的e‑PTFE，有利于e‑PTFE的后期成型加工。

权利要求

1.一种e-PTFE柱塞挤出工艺，其特征在于，它包括：聚四氟乙烯膏状预制坯料在挤出机筒的料腔内，由柱塞推动，通过模具端口的定型段被挤制成管状；将柱塞挤出口模的压缩比控制在30-50；将模具入口角度控制在30-40°；将模具端口的定型段长度控制在20-30mm；将模腔温度控制在45-65℃；挤出物拉伸强度达0.033MPa以上。

2.如权利要求1所述的e-PTFE柱塞挤出工艺，其特征在于，将柱塞挤出口模的压缩比控制在40-50。

3.如权利要求1所述的e-PTFE柱塞挤出工艺，其特征在于，将模具入口角度控制在35-

40°。

4.如权利要求1所述的e-PTFE柱塞挤出工艺，其特征在于，将模具端口的定型段长度控制在20-25mm。

5.如权利要求1所述的e-PTFE柱塞挤出工艺，其特征在于，将模腔温度控制在55-60℃。

说明书

一种e-PTFE柱塞挤出工艺

技术领域

[0001] 本发明属于膨体聚四氟乙烯(e-PTFE)拉伸膜制作技术领域，涉及一种e-PTFE柱塞挤出工艺。

背景技术

[0002] e-PTFE柱塞挤出工艺是e-PTFE拉伸膜制作工艺中的重要环节，推挤装置为一台柱塞式挤出机,挤出过程基本与传统柱塞挤出过程相似。如图1所示，该柱塞挤出设备包括挤出机筒2和挤出模具4(口模)，机筒和模具可分别加热,确保聚四氟乙烯膏状坯料在设定的温度下被挤出；聚四氟乙烯膏状预制坯料在料腔3内在柱塞1由上而下的推动下通过挤出模具4端口的定型段5被挤制成管状绝缘包覆在内导体周围。由于挤出模具4的横截面大大小于挤出机筒2的横截面(挤出机筒横截面积与挤出模具横截面积之比称之为压缩比),当柱塞推动预制坯料时会在模口形成足够高的压力,以保证挤出物的密度和机械强度。

[0003] e-PTFE柱塞挤出工艺条件对挤出型材的密度和机械强度有较大影响。现有的e-PTFE柱塞挤出工艺，常常由于柱塞挤出口模的压缩比、入口角度、定型段长度、模腔温度等工艺条件控制不好，使得柱塞挤出的e-PTFE型材密度和机械强度受到较大影响，即型材密度和机械强度不理想，不利于后期成型加工。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可得到理想型材密度和机械强度，有利于后期成型加工的e-PTFE的柱塞挤出工艺。

[0005] 本发明的技术方案如下：

[0006] 一种e-PTFE柱塞挤出工艺，它包括：聚四氟乙烯膏状预制坯料在挤出机筒的料腔内，由柱塞推动，通过挤出模具端口的定型段被挤制成管状；将柱塞挤出口模的压缩比控制在30-50。

[0007] 更进一步地，将柱塞挤出口模的压缩比控制在40-50。

[0008] 进一步地，将模具入口角度控制在30-40°。

[0009] 更进一步地，将模具入口角度控制在35-40°。

[0010] 进一步地，将模具端口的定型段长度控制在20-30mm。

[0011] 更进一步地，将模具端口的定型段长度控制在20-25mm。

[0012] 进一步地，将模具腔的温度(即模腔温度)控制在45-65℃。

[0013] 更进一步地，将模具腔的温度(即模腔温度)控制在55-60℃。

[0014] 本发明的有益效果：

[0015] 本发明的e-PTFE柱塞挤出工艺，通过对挤出型材强度有较大影响的工艺条件进行摸索，优选出最合适的工艺条件，由此能够得到理想型材密度和机械强度的e-PTFE，有利于e-PTFE的后期成型加工。

附图说明

[0016] 图1是一种e-PTFE柱塞挤出工艺中所用设备的结构示意图。

[0017] 图中：1、柱塞 2、挤出机筒 3、料腔 4、挤出模具 5、定型段

具体实施方式

[0018] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

[0019] 本发明通过实验摸索出对挤出型材强度有较大影响的最合适的工艺条件。

[0020] 以下是几个实验实施例即实施例1-14的实验条件及实验结果。

[0021] 实施例1-14

[0022] 一种e-PTFE柱塞挤出工艺方法如下：如图1所示，聚四氟乙烯膏状预制坯料在挤出机筒2的料腔3内，由柱塞1推动，通过挤出模具4端口的定型段5被挤制成管状。

[0023] 实施例1实验选用的口模直径为5mm，料腔直径为50mm，即压缩比为100。将模具入口角度控制在40°；将模具端口的定型段长度控制在25mm；将模具腔的温度(即模腔温度)控制在55℃。

[0024] 实施例2-14将柱塞挤出口模的压缩比控制在30-50；将模具入口角度控制在30-50°；将模具端口的定型段长度控制在15-30mm；将模具腔的温度(即模腔温度)控制在45-65℃。

[0025] 实施例1-14的实验条件及实验结果

[0026]序号 压缩比 入口角度 定型段长度 模腔温度 挤出物拉伸强度
1 100 40° 25mm 55℃ 0.024MPa
2 50 40° 25mm 55℃ 0.035MPa
3 40 40° 25mm 55℃ 0.035MPa
4 30 40° 25mm 55℃ 0.034MPa
5 50 35° 25mm 55℃ 0.035MPa
6 50 30° 25mm 55℃ 0.033MPa
7 50 50° 25mm 55℃ 0.029MPa
8 50 40° 25mm 45℃ 0.033MPa
9 50 40° 25mm 50℃ 0.034MPa
10 50 40° 25mm 60℃ 0.035MPa
11 50 40° 25mm 65℃ 0.034MPa
12 50 40° 15mm 55℃ 0.027MPa
13 50 40° 20mm 55℃ 0.035MPa
14 50 40° 30mm 55℃ 0.033MPa

[0027] 挤出物拉伸强度越大，表示内部形成取向的微纤状晶体越规整，越有利于后期的压延工序，有利于成膜。从上表的实验结果可看出：

[0028] (一)在其它条件(模具入口角度40°、定型段长度25mm、模腔温度55℃)均相同的情况下：实施例1当模具压缩比为100时，挤出物拉伸强度只有0.024MPa；实施例2当模具压缩比为50时，实施例3当模具压缩比为40时，实施例4当模具压缩比为30时，挤出物拉伸强度分别达0.035MPa、0.035MPa和0.034MPa。由此可见，将模具压缩比控制在30-50时，挤出物拉伸强度明显提高，(尤其压缩比在40-50时，挤出物拉伸强度最高)，更有利于后期的压延工序，更有利于成膜。

[0029] (二)在其它条件(模具压缩比为50、定型段长度25mm、模腔温度55℃)均相同的情况下：实施例7当模具入口角度50°时，挤出物拉伸强度只有0.029MPa；实施例2当模具入口角度40°时，实施例5当模具入口角度35°时，实施例6当模具入口角度30°时，挤出物拉伸强度分别达0.035MPa、0.035MPa和0.033MPa。由此可见，将模具入口角度控制在30-40°时，挤出物拉伸强度明显提高，(尤其模具入口角度在35-40°时，挤出物拉伸强度最高)，更有利于后期的压延工序，更有利于成膜。

[0030] (三)在其它条件(模具压缩比为50、模具入口角度40°、定型段长度25mm)均相同的情况下：实施例8当模腔温度45℃时，实施例9当模腔温度50℃时，实施例2当模腔温度55℃时，实施例10当模腔温度60℃时，实施例11当模腔温度65℃时，挤出物拉伸强度分别为0.033MPa、0.034MPa、0.035MPa、0.035MPa和0.034MPa。由此可见，将模腔温度控制在45-65℃时，挤出物拉伸强度明显提高，(尤其模腔温度在55-60℃时，挤出物拉伸强度最高)，更有利于后期的压延工序，更有利于成膜。

[0031] (四)在其它条件(模具压缩比为50、模具入口角度40°、模腔温度控制在55℃)均相同的情况下：实施例12当定型段长度15mm时，挤出物拉伸强度只有0.027MPa；实施例13当定型段长度20mm时，实施例2当定型段长度25mm时，实施例14当定型段长度30mm时，挤出物拉伸强度分别为0.035MPa、0.035MPa和0.033MPa。由此可见，将定型段长度控制在20-30mm时，挤出物拉伸强度明显提高，(尤其定型段长度在20-25mm时，挤出物拉伸强度最高)，更有利于后期的压延工序，更有利于成膜。

[0032] 由此得出，本发明一种优选的e-PTFE柱塞挤出工艺如下：聚四氟乙烯膏状预制坯料在挤出机筒的料腔内，由柱塞推动，通过挤出模具端口的定型段被挤制成管状；将柱塞挤出口模的压缩比控制在30-50；将模具入口角度控制在30-40°；将模具端口的定型段长度控制在20-30mm；将模具腔的温度(即模腔温度)控制在45-65℃。

[0033] 本发明更进一步的优化工艺条件是：将柱塞挤出口模的压缩比控制在40-50；将模具入口角度控制在35-40°；将模具端口的定型段长度控制在20-25mm；将模具腔的温度(即模腔温度)控制在55-60℃。

[0034] 理论分析及说明：

[0035] (一)模具的压缩比及模具尺寸的影响

[0036] 模具的压缩比，定义为料腔截面积与口模截面积之比(即挤出机筒横截面积与挤出模具横截面积之比)。挤出模具的压缩是影响微细纤维形成的重要因素。入口角θ分别为10°、20°、45°的圆形口模以不同压缩比，固态挤出时的变形过程，发现可以分为两个阶段：
当压缩比≤60时，变形主要是无定形的缠结分子链被拉直并沿挤出方向取向，晶区分子链则因受到晶体的限制而只能发生弹性变形，或者在晶区内产生小范围的运动；当压缩比>60时，变形主要发生在结晶区，包括链间滑移和连接分子链的拔出，以及形成取向的微纤状晶体。

[0037] 聚四氟乙烯树脂出厂时会给出一个推荐的加工压缩比，在推荐的压缩比下加工，PTFE成纤性能最好。因此，最好选用模具压缩比与树脂压缩比相当的模具挤出，若模具压缩比小于树脂压缩比，则挤出成纤不足，挤出物强度小，不能进一步拉伸。若模具压缩比大于树脂压缩比，则挤出压力太大，造成挤出困难，挤出物表面粗糙。

[0038] 口模直径与料腔直径的选择实际就是推压过程中制品压缩比的选择。根据实验得知，在其它条件相同的前提下，制品压缩比越大，制品的密实度就越高，物理性能越好；反之，制品的密实度就越小，物理性能越差。但是制品压缩比过大，则会造成推压困难，甚至不能推压(挤出)。因此，将柱塞挤出口模的压缩比控制在40-50最合适。

[0039] (二)模具入口角度对挤出物强度的影响：

[0040] 挤出物强度先增大后降低。由糊膏的流动机理可知，随着模具入口角度θ的增大，树脂颗粒受到径向的“拉力”越大，因此成纤效果越好，然而，继续增大入口角，则由于挤出压力迅速增大，己形成的微细纤维发生断裂，导致挤出物强度有下降。因此，将模具入口角度控制在35-40°最合适。

[0041] (三)定型段的影晌:

[0042] 定型段的影晌，即细径区的长径比对干燥而未烧结的挤出物的拉伸强度的影响。挤出物的最初拉伸强度随细径区长径比增大而增大，当长径比超过一定值(即模具压缩比为40-50时，定型段长度为20-25mm。在模具的压缩比一定的情况下，由于挤出机筒的直径固定不变，因此模具端口定型段的直径也是一定的)以后，拉伸强度反而下降。这是因为长径比较小时，挤出物出口膨胀效应严重，增大长径比时，挤出中形成的纤维沿挤出方向充分松弛并取向，继续增大长径比时，由于挤出阻力增大，使得部分纤维断裂，强度反而下降。因此，细径区的长径比在一定值(即模具压缩比为40-50时，定型段长度为20-25mm)时，挤出物强度最大。

[0043] 细径区的长径比对烧结后挤出物强度也有类似影响，但这种影响要弱得多，这是因为经烧结后，挤出物中纤维基本上消失，因此，细径区长径比对烧结后挤出物拉伸强度影响不大。