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氟聚合物FEP/PFA/ETFE/PVDF導(dǎo)管高速精密擠出
氟聚合物包括FEP,，PFA，ETFE,，PVDF由于其優(yōu)異的耐腐蝕性,，耐高溫,，阻燃性,，耐化學(xué)性，耐摩擦性,，以及電絕緣性能,，目前廣泛應(yīng)用于汽車，電子,，醫(yī)療等領(lǐng)域,，屬于應(yīng)用領(lǐng)域,，氟聚合物導(dǎo)管(包括管材，棒材)由于工藝過程復(fù)雜難以控制,，材料腐蝕性強(qiáng),，造成制品質(zhì)量和產(chǎn)量難以保障，因而國內(nèi)市場上的氟聚合物導(dǎo)管制品主要是進(jìn)口的,，50%以上來自于美國,。
實(shí)際上，選擇好的原材料,，選擇正確的工裝設(shè)備,，仔細(xì)調(diào)整好擠出工藝，高速度擠出高精度的氟聚合物導(dǎo)管*是可以做到的,。
首先是要選擇好的原材料,，根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)和客戶的反饋，比較好的原材料供應(yīng)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(shè)備包括螺桿和模頭設(shè)計，加上*的工藝控制,，是高速擠出氟聚合物導(dǎo)管的要點(diǎn),。
本文主要介紹氟聚合物導(dǎo)管高速精密擠出對擠出設(shè)備及工裝和工藝的要求：
1、工裝設(shè)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*,，這是氟聚合物擠出工藝的難點(diǎn)，普通氮化鋼或工具鋼只要2個星期就會腐蝕掉,，如下圖,，主要是點(diǎn)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(jié)果塑化效果差,，機(jī)頭壓力波動大,，造成一系列質(zhì)量問題，形成制品表面氣泡,，黑點(diǎn),，晶點(diǎn)，凹陷,，針眼,，擠出壓力下降，線速度下降,，尺寸公差超出,，制品變色泛黃，質(zhì)量穩(wěn)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(diǎn),，通常宜選鎳基合金鋼，國外通常選INCONEL,MONEL和HASLOY,國內(nèi)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(qiáng)度是一對矛盾，耐腐蝕性的提高會帶來鋼材強(qiáng)度的下降,，特別是屈服強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度會大幅下降,。
所以根據(jù)不同氟聚合物的不同的腐蝕強(qiáng)度，選擇不同的鎳基合金鋼是擠出生產(chǎn)線工裝材料設(shè)計的關(guān)鍵,，例如某品牌的FEP料就只能選INCONEL718.,。國外很多客戶愿意選用價格較高的INCONEL合金的原因是，在的耐腐蝕標(biāo)準(zhǔn)MR-01-75標(biāo)準(zhǔn)中,，INCONEL合金是zui高標(biāo)準(zhǔn)7級,。
2、螺桿和模頭的設(shè)計
2.1螺桿設(shè)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(shè)計,，增大螺桿的壓縮比可以提高熔體的的強(qiáng)度,，減少制品裂紋。
MILACRONSCREWDESIGN
2.2混煉頭
氟聚合物的混煉頭一般選用SAXTON設(shè)計,，如下圖,，可以通過改變?nèi)垠w的流動方向，有效地熔融混合,，增進(jìn)混煉和均化效果,。
螺桿和料管是擠出機(jī)乃至擠出生產(chǎn)線的核心，螺桿料管的質(zhì)量直接關(guān)系到產(chǎn)品的精度,，產(chǎn)量,，生產(chǎn)的穩(wěn)定性，選用zui合適的螺桿料管是氟聚合物導(dǎo)管高速精密擠出生產(chǎn)的關(guān)鍵,。米拉克龍公司在美國自己擁有3家螺桿料管廠,，有多年設(shè)計加工螺桿料管的經(jīng)驗(yàn)。
2.3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,，為提高制品的密實(shí)度,，根據(jù)氟聚合物的流變特點(diǎn)，依據(jù)材料的彈性模量來進(jìn)行模頭的流道設(shè)計和壓縮比選擇很重要,。米拉克龍公司在美國擁有自己的模頭公司,，專門為客戶定制擠出模頭。
氟聚合物導(dǎo)管精密擠出模頭要求有流道阻力自動調(diào)節(jié)功能,，采用針閥結(jié)構(gòu)能夠減少軸向壓力波動對制品尺寸造成影響;另外,，口模間隙的自動調(diào)節(jié)可以保證穩(wěn)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(jié)構(gòu)的補(bǔ)償設(shè)計。
3,、工藝控制
一個強(qiáng)大的控制系統(tǒng)在氟聚合物導(dǎo)管的高速精密擠出中*,，無論是扭矩控制，溫度壓力快速采樣反饋,，多層共擠的同步控制,，生產(chǎn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊集成，都是保證制品質(zhì)量和產(chǎn)量的核心,。
3.1扭矩保護(hù)
和其他工具鋼不銹鋼螺桿相比,，INCONEL螺桿的抗扭強(qiáng)度較低，在冷啟動和過載時螺桿很容易扭斷,，氟聚合物導(dǎo)管擠出機(jī)的螺桿占整機(jī)價格比例很高,，控制系統(tǒng)必須具備扭矩過載保護(hù)功能。如上圖。
3.2螺桿轉(zhuǎn)速
氟聚合物導(dǎo)管高速擠出時,，*的螺桿轉(zhuǎn)速應(yīng)該開到負(fù)荷的90%,以zui大程度提高生產(chǎn)率,，如螺桿設(shè)計的zui大轉(zhuǎn)速為100RPM,實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)該開到90RPM以上，這樣才能保證生產(chǎn)的線數(shù)度每分鐘達(dá)到60米以上,。當(dāng)然這首先要由螺桿設(shè)計來保證,。
MILACRONMOSAICCONTROL
3.3多層共擠的同步控制
氟聚合物由于其優(yōu)異的耐化學(xué)性，阻燃性,，耐高溫,，耐腐蝕性能，經(jīng)常應(yīng)邀和其他塑料配合,，進(jìn)行共擠,，擔(dān)當(dāng)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(jī)和模頭提出很高要求,，尤其是控制系統(tǒng)，自動化同步控制多臺擠出機(jī)包括上下游設(shè)備實(shí)現(xiàn)高速高精度擠出,。
MILACRON5layerTubingCo-extrusion
3.4伺服電機(jī)驅(qū)動和電源優(yōu)化器
和其他擠出應(yīng)用不同的是,，氟聚合物擠出通常采用伺服電機(jī)驅(qū)動，而不是變頻電機(jī)或直流電機(jī),，這樣可以提高驅(qū)動精度和控制響應(yīng)時間,，zui終提高產(chǎn)品的精度。另外,，考慮國內(nèi)的電力供應(yīng)實(shí)際情況,，在實(shí)際生產(chǎn)線配置時，配備電源優(yōu)化器(LineReactor)是一個必要的選擇,。
MILACRONExtruder
zui后需要強(qiáng)調(diào)的是,，氟聚合物導(dǎo)管的高速精密擠出是一個綜合系統(tǒng)工程，除擠出機(jī)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(huán)節(jié),，外徑和壁厚的在線測量形成了一個從擠出機(jī),，模頭，真空冷卻的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng),，關(guān)系到zui終制品的質(zhì)量和產(chǎn)量,，可以說沒有在線測量,，高精度公差0.02mm是不可能實(shí)現(xiàn)的。原料,，設(shè)備,，工藝等都會對zui終制品的質(zhì)量和產(chǎn)量造成影響，生產(chǎn)流程中每一個環(huán)節(jié)都需要精益求精,，才能確保zui終產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量,。米拉克龍公司在氟聚合物導(dǎo)管的高速精密擠出有多年豐富的經(jīng)驗(yàn),，歡迎垂詢,。