聚四氟乙烯板焊接方法的改進(jìn)隨著特種工程塑料行業(yè)的發(fā)展,，聚四氟乙烯板得到了越來越廣泛的應(yīng)用。在成品的加工過程中有的需要二次加工,，探討了一種新的聚四氟乙烯板焊接方法基于焊接原理,，通過改進(jìn)和試驗(yàn)及夾緊裝置的闡述，使焊接后的焊縫強(qiáng)度,、斷裂伸長率達(dá)到原板的物理力學(xué)性能80%以上,。

1、引言

　　隨著世界工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步,，尤其是航空航天,、電子半導(dǎo)體、化工化學(xué),、環(huán)保工程等工業(yè)快速發(fā)展,，這些工業(yè)領(lǐng)域越來越離不開防腐材料。而今各種*的防腐材料不斷推陳出新,，其中5厚聚四氟乙烯板素有“塑料王”美譽(yù),。以其優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、耐高溫和防腐蝕性,、不粘性,、優(yōu)異的潤滑性能等特性越來越受到人們的重視。PTFE 作為一種特殊的防腐材料已經(jīng)被許多工業(yè)領(lǐng)域所接受,，但由于其分子是C - F 形成的螺旋結(jié)構(gòu)式,，高度對稱型無極性聚合物，所以非常穩(wěn)定,，表面能低,，潤濕性差，屬于高惰性難粘材料,，普通的膠粘劑難以直接粘接,，因此人們通過研究試圖將PTFE 于PTFE 牢牢粘接在一起，各種粘接技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生,。如：化學(xué)處理法( 如鈉荼溶液處理粘接法,，鈉的液氨溶液處理粘接法) 、放電處理法,、輻射接枝聚合法、化學(xué)填料法等，無論哪種技術(shù)都是為了提高PTFE 表面活性提高粘接度來解決PTFE 與PTFE,、PTFE 與金屬,、PTFE 與橡膠等材料的粘接。但筆者發(fā)現(xiàn)使用此類技術(shù)在解決PTFE 棒材或?qū)⒁欢ê穸鹊? 塊PTFE 板材相互粘接成為PTFE圓管時其粘接處拉伸強(qiáng)度都不達(dá)到原材料的力學(xué)性能的50%,，效果很不理想,，且粘接后粘縫不平整，不能滿足環(huán)保,、流體工程所要求的技術(shù)性能指標(biāo),。為了進(jìn)一步解決此類問題，可以使用焊接技術(shù),。目前塑料焊接的方法很多,，如熱板焊接、超聲波焊接,、激光焊接等,，均是通過熱塑性塑料受熱熔融的特點(diǎn)，憑著熱的作用,，使2 個塑料部件的表面同時熔融,，在外力的作用下，使2 個部件結(jié)為一體,。

　　筆者提供一種新型的PTFE 板焊接技術(shù),，并且過對焊接過程中夾緊裝置的改進(jìn)和研究，使焊接后的焊縫強(qiáng)度,、斷裂伸長率不低于原板物理力學(xué)性能80%,，并且外觀平整，無裂紋,。

2,、新型焊接原理

　　從理論上講，對兩塊PTFE 板的對接區(qū)采用加熱至一定溫度使之熔融,、然后對熔體加壓到一定壓力并保溫保壓一段時間使得兩塊的對接區(qū)融合在一起,，再冷卻即可完成對接焊的焊接( 粘接) 過程如圖1 所示。但是這種焊接方法的弊端在于焊接時熔體在垂直于對接縫并與PTFE 板平行的方向上不能自由流動,，則PTFE 在融合過程中受到限制導(dǎo)致PTFE 的體積可能會發(fā)生變化,，從而導(dǎo)致對接縫( 焊縫) 處的物力學(xué)性能不能滿足要求，焊縫不平整,。筆者正是發(fā)現(xiàn)了這種問題,，通過不斷的研究改進(jìn)，采用對相對接的2 塊PTFE 板的對接區(qū)加熱的同時對其加壓,，這樣加熱區(qū)的熔體能夠在承受壓力的條件下在垂直于對接縫并與PTFE 板平行的方向上自由流動的加壓方法如圖2 所示,，解決了該問題,，使得焊接后焊縫的物理力學(xué)性能不低于原板的80%，并且焊縫平整,。本技術(shù)非常好的解決了PTFE 與PTFE 之間的粘接問題,，將原來的有限尺寸產(chǎn)品通過焊接技術(shù)把產(chǎn)品做成無限大，*環(huán)保以及防腐工程的需要,。

3,、焊接過程中的創(chuàng)新裝置

　　PTFE 板具有優(yōu)異的潤滑性能，所以夾緊裝置如何夾緊PTFE 板也是個不容忽視的問題,。普通的夾緊裝置靠兩塊壓板夾緊PTFE 板,。壓板與潤滑性能較好的PTFE 板之間容易相對滑動; 且夾緊裝置夾緊PTFE 板的夾緊區(qū)一般靠近PTFE 板的對接區(qū)( 加熱區(qū)) ，由于熱的傳導(dǎo),，加熱區(qū)的熱量也會傳導(dǎo)至夾緊區(qū),，導(dǎo)致夾緊區(qū)的PTFE 板變軟，在兩塊壓板的初始夾緊力的作用下被夾緊的PTFE 板會變薄,，所以會出現(xiàn)初始狀態(tài)被夾緊的PTFE 板,，隨著加熱區(qū)的加熱，變軟變薄從而壓板不能繼續(xù)夾緊PTFE 板了,。為此本文所采用的夾緊裝置是在PTFE 板上下兩側(cè)有相對的兩塊壓板,，在一塊壓板與PTFE 板間設(shè)置彈簧，通過兩塊壓板的相對移動壓縮所述彈簧,，使得PTFE板被彈簧夾緊在彈簧與另一塊壓板間如圖3 所示,。采用這樣夾緊方法的效果：當(dāng)夾緊區(qū)的PTFE 板隨著加熱區(qū)的加熱逐漸變軟變薄時，由于熱的傳導(dǎo),，導(dǎo)致夾緊區(qū)的PTFE 板也變軟,，此時被壓縮的彈簧能夠自動伸長，使得PTFE 板仍能夠被彈簧壓緊,，并對PTFE 板的厚度變化進(jìn)行補(bǔ)償,。

1.螺栓 2. 動版裝置 3. 頂板裝置 4. 螺母 5.玉簧 6. PTFE 板

　　自行設(shè)計(jì)的夾緊裝置與普通的夾緊裝置有較大的差別。由各種原因?qū)е庐?dāng)兩塊壓板之間的距離有較小的變化時,，夾緊裝置的壓簧能夠自動伸長,，而對其進(jìn)行補(bǔ)償，使得被夾緊的PTFE 板不會被松開,。尤其是在焊接時,，由于夾緊裝置夾緊PTFE 板的夾緊區(qū)一般靠近PTFE 板的對接區(qū)( 加熱區(qū)) ，由于熱的傳導(dǎo),，加熱區(qū)的熱量也會傳導(dǎo)至夾緊區(qū),，導(dǎo)致夾緊區(qū)的PTFE 板變軟，這樣在壓簧的壓緊下PTFE 板會變薄,，但是被壓縮的彈簧能夠自動伸長,，從而對PTFE 板的厚度變化進(jìn)行補(bǔ)償,，使得PTFE 板基本上仍能被彈簧壓緊。

　　PTFE 焊接處質(zhì)量的好壞一般取決于它的焊縫強(qiáng)度,。檢驗(yàn)焊縫強(qiáng)度的一個方法就是在焊接好的產(chǎn)品上裁切拉伸樣條A 如圖5,，焊線在拉伸試條的中心位置。在加熱區(qū)的不同溫度和不同焊接壓力20,、30、40,、50 MPa 下制得的產(chǎn)品上分別制取拉伸試條,。同樣，在原PTFE 板上制取相同規(guī)格的拉伸樣條,，如圖6,。參照ASTM D - 638 板材對拉伸試條做拉伸實(shí)驗(yàn)來判斷拉伸強(qiáng)度和伸長率，結(jié)果見表1 所列,。

　　傳統(tǒng)的焊接缺點(diǎn)：一是強(qiáng)度保留率≤50%,，二是焊接后不平整。無法滿足流體化工環(huán)保工程的使用,。而焊接后的焊縫強(qiáng)度,、斷裂伸長率不得低于原板的物理力學(xué)性能80%。

　　PTFE 焊接處質(zhì)量的好壞不緊要看其粘合強(qiáng)度性能,，其外觀也是重要標(biāo)準(zhǔn),。一般粘接后存在的外觀缺點(diǎn)是：焊縫不平整，有裂紋或里面有雜質(zhì)等,，而采用該新型焊接方法,，這些問題迎刃而解，如圖7 所示,。

　　PTFE 板焊接管材的質(zhì)量受到溫度,、壓力、時間,、原料特征及環(huán)境等的影響,。在焊接的過程中對接區(qū)加熱溫度為350 ～ 390 ℃，壓力為10 ～ 50 MPa /cm2,，焊接后的焊縫強(qiáng)度,、斷裂伸長率不得低于原板的物理力學(xué)性能80%，并且外觀平整,，無裂紋,。目前國內(nèi)外對熱板焊接技術(shù)有一定的研究，但是國內(nèi)對PTFE 板焊接技術(shù)還處于空白的狀態(tài),，國外關(guān)于PTFE 板焊接技術(shù)也處于不斷研究的狀態(tài),。采用本文所闡述的新型焊接技術(shù)可以大大的提高PTFE板焊接處的物理力學(xué)性能,，PTFE 焊接管也將可以在大范圍內(nèi)推廣