專利名稱：Ptfe板焊接時(shí)的加壓方法及加壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PTFE板焊接時(shí)的加壓方法及加壓裝置。
背景技術(shù)：
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、流體機(jī)械等工業(yè)快速發(fā)展，這些工業(yè)領(lǐng)域越來(lái)越離不開防腐材料。而今各種先進(jìn)的防腐材料不斷推陳出新，其中聚四氟乙烯(PTFE)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(rùn)滑性能等特性越來(lái)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。
由于PTFE的不粘性，PTFE與PTFE之間的粘接一直沒(méi)有得到真正解決，人們用了很多方法試圖將PTFE于PTFE牢固粘接在一起，例如鈉荼溶液處理粘接法，鈉的液氨溶液處理粘接法等。其效果和粘接后拉伸強(qiáng)度都不達(dá)到原材料的力學(xué)性能的50%，效果很不理想。而且是焊接后焊縫不平整。不能滿足當(dāng)今環(huán)保、流體工程所要求的技術(shù)性能指標(biāo)。從理論上講，對(duì)兩塊PTFE板的對(duì)接區(qū)采用加熱至一定溫度使之熔融、然后對(duì)熔體加壓到一定壓力并保溫保壓一段時(shí)間使得兩塊的對(duì)接區(qū)融合在一起，再冷卻即可完成對(duì)接焊的焊接(粘接)過(guò)程?？涩F(xiàn)有技術(shù)有為何沒(méi)有有關(guān)PTFE板對(duì)接焊的報(bào)導(dǎo)？也許在于經(jīng)反復(fù)次試驗(yàn)后，仍無(wú)法得到物理力學(xué)性能優(yōu)秀的焊縫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種PTFE板焊接時(shí)的加壓方法，以該方法對(duì)PTFE板施壓，其焊接(粘接)后的焊縫強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率不得低于原板的物理力學(xué)性能80%。本發(fā)明的PTFE板焊接時(shí)的加壓方法，在對(duì)相對(duì)接的兩塊PTFE板的對(duì)接區(qū)加熱的同時(shí)對(duì)對(duì)接區(qū)加壓，加熱區(qū)的熔體能夠在承受壓力的條件下在垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上自由流動(dòng)。本發(fā)明的有益效果申請(qǐng)人在反復(fù)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，如何對(duì)熔體加壓是保證焊縫性能的關(guān)鍵因素。申請(qǐng)人分析認(rèn)為，也許兩塊PTFE板加熱區(qū)的PTFE熔融并相互融合的過(guò)程，PTFE的體積可能會(huì)有或多或少的變化，如果只是對(duì)加熱區(qū)施加一定的壓力，而熔體在垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上不能自由流動(dòng)，則PTFE的融合過(guò)程可能會(huì)受到或多或少的限制，從而導(dǎo)致對(duì)接縫(焊縫)的物理力學(xué)性能不能滿足要求，焊縫不平整。申請(qǐng)人:正是發(fā)現(xiàn)了對(duì)接焊產(chǎn)生問(wèn)題的原因，并采用加熱區(qū)的熔體能夠在承受壓力的條件下在垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上自由流動(dòng)的加壓方法，解決了該問(wèn)題，使得焊接后的焊縫的物理力學(xué)性能不低于原板的80%，并且焊縫平整。本發(fā)明的PTFE熱焊時(shí)的加壓技術(shù)非常好的解決了 PTFE與PTFE之間的粘接問(wèn)題，將原來(lái)的有限尺寸產(chǎn)品通過(guò)熱焊接技術(shù)把產(chǎn)品做成無(wú)限大，完全可以滿足環(huán)保及防腐工程的需求，而且保證粘接后的強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率不得低于原板材或管材的物理力學(xué)性能80%。上述的加壓方法，對(duì)接區(qū)加熱溫度為350°C _390°C，壓力為20_50MPa/cm2。
上述的加壓方法，通過(guò)夾緊裝置夾緊一塊PTFE板，夾緊裝置或被夾緊的PTFE板可沿垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上相對(duì)于另一塊固定的PTFE板來(lái)回滑動(dòng)；懸掛配重的繩索經(jīng)過(guò)滑輪與夾緊裝置相連，配重使得被夾緊的PTFE板沿垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上壓緊另一塊固定的PTFE板。由于夾緊裝置或被夾緊的PTFE板可以相對(duì)于另一塊PTFE板來(lái)回移動(dòng)(滑動(dòng))，所以，兩塊PTFE板之間的PTFE熔體如果體積增大，則被夾緊的PTFE板就可移動(dòng)而遠(yuǎn)離另一塊PTFE板；兩塊PTFE板之間的PTFE熔體如果體積減小，則被夾緊的PTFE板就可移動(dòng)而靠近另一塊PTFE板；實(shí)現(xiàn)了加熱區(qū)熔體的自由流動(dòng)。同時(shí)，配重又使得被夾緊的PTFE板對(duì)另一塊PTFE板產(chǎn)生一定的壓力，從而使得對(duì)接區(qū)受壓，加熱區(qū)的熔體承受一定的壓力。另外，這樣加壓方法還有一個(gè)好處，就是壓力大小容易控制。申請(qǐng)人在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，如果在PTFE熔體處設(shè)置壓力傳感器來(lái)檢測(cè)熔體的壓力，壓力傳感器始終不能準(zhǔn)確的檢測(cè)出熔體的壓力(有很大的偏差)，這可能是由于熔體的狀態(tài)不是穩(wěn)定的狀態(tài)，而是一個(gè)逐漸熔融、狀態(tài)不斷變化的過(guò)程。所以以壓力傳感器來(lái)檢測(cè)熔體的壓力并以檢測(cè)的壓力數(shù)值不斷調(diào)整壓力的焊接試驗(yàn)，試驗(yàn)總是以失敗(拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率不得低于原板材或管材的物理力學(xué)性能50%)告終。以本加壓方法實(shí)現(xiàn)加熱區(qū)的熔體在承受壓力的同時(shí)實(shí)現(xiàn)在垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上自由流動(dòng)，簡(jiǎn)單巧妙，很容易實(shí)現(xiàn)。·我們知道，PTFE板具有優(yōu)異的潤(rùn)滑性能，所以?shī)A緊裝置如何夾緊PTFE板也是個(gè)不容忽視的問(wèn)題。普通的夾緊裝置是靠?jī)蓧K壓板夾緊PTFE板的。壓板與潤(rùn)滑性能較好的PTFE板之間容易相對(duì)滑動(dòng)；加上夾緊裝置夾緊PTFE板的夾緊區(qū)一般靠近PTFE板的對(duì)接區(qū)(加熱區(qū))，由于熱的傳導(dǎo)，加熱區(qū)的熱量也會(huì)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(huì)變薄，所以會(huì)出現(xiàn)初始狀態(tài)被夾緊的PTFE板，隨著加熱區(qū)的加熱，由于逐漸變軟變薄而壓板不能繼續(xù)夾緊PTFE板了。為此，上述的加壓方法，夾緊裝置夾緊PTFE板的方法是在PTFE板上下兩側(cè)有相對(duì)的兩塊壓板，在一塊壓板與PTFE板之間設(shè)置彈簧，通過(guò)兩塊壓板的相對(duì)移動(dòng)壓縮所述彈簧，使得PTFE板被彈簧夾緊在彈簧與另一塊壓板之間。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(shí)，被壓縮的彈簧能夠自動(dòng)能夠伸長(zhǎng)，從而對(duì)PTFE板的厚度變化進(jìn)行補(bǔ)償，使得PTFE板仍能夠被彈簧壓緊。優(yōu)選彈簧為兩個(gè)以上。優(yōu)選在PTFE板的夾緊區(qū)與對(duì)接區(qū)之間具有冷卻區(qū)，通過(guò)冷卻裝置冷卻區(qū)進(jìn)行冷卻。通過(guò)冷卻裝置對(duì)PTFE板進(jìn)行冷卻，能夠有效的防止加熱區(qū)的熱量傳導(dǎo)到夾緊區(qū)，進(jìn)一步保證了夾緊裝置對(duì)PTFE板夾緊的可靠性。本發(fā)明同時(shí)提供了一種PTFE板焊接時(shí)的加壓裝置，使用該加壓裝置對(duì)PTFE板焊接時(shí)PTFE板加壓，保證了焊接的PTFE板的焊縫強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率不得低于原板的物理力學(xué)性能80%。本PTFE板焊接時(shí)的加壓裝置，包括懸掛配重的繩索及滑輪，所述繩索經(jīng)過(guò)滑輪與用于夾緊一塊PTFE板的、能夠沿垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上滑動(dòng)的夾緊裝置相連，配重使得被夾緊的PTFE板沿垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上壓緊另一塊固定的PTFE板。使用本加壓裝置時(shí)，一塊PTFE板固定(在固定裝置上)，另一塊PTFE板被夾緊裝置夾緊，兩塊PTFE板對(duì)接，加熱裝置(現(xiàn)有裝置)在兩塊PTFE板的對(duì)接區(qū)的上下兩側(cè)對(duì)對(duì)接區(qū)進(jìn)行加熱。夾緊裝置可在沿垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上滑動(dòng)。加熱裝置對(duì)對(duì)接區(qū)加熱，使得加熱區(qū)的PTFE熔融。加壓裝置中的配重通過(guò)繩索帶動(dòng)夾緊裝置移動(dòng)，使得及被夾緊的PTFE板與另一塊固定的PTFE板接觸。由于夾緊裝置可以相對(duì)于另一塊PTFE板來(lái)回移動(dòng)(滑動(dòng))，所以，兩塊PTFE板之間的PTFE熔體如果體積增大，則被夾緊的PTFE板就可移動(dòng)而遠(yuǎn)離另一塊PTFE板；兩塊PTFE板之間的PTFE熔體如果體積減小，則被夾緊的PTFE板就可移動(dòng)而靠近另一塊PTFE板；實(shí)現(xiàn)了加熱區(qū)熔體的自由流動(dòng)。同時(shí)，配重又使得被夾緊的PTFE板對(duì)另一塊PTFE板產(chǎn)生一定的壓力，從而使得對(duì)接區(qū)受壓，加熱區(qū)的熔體承受一定的壓力。也就是說(shuō)，本加壓裝置在加熱的同時(shí)對(duì)對(duì)接區(qū)加壓，加熱區(qū)的熔體能夠在承受壓力的條件下在垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上自由流動(dòng)。等加熱區(qū)的熔體保溫保壓一定時(shí)間后，兩塊PTFE板的加熱區(qū)PTFE融合在一起，然后冷卻。這樣就完成了 PTFE板的焊接(粘接)。本加壓裝置是對(duì)加熱區(qū)施加一定的壓力，并保證熔體在垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上能狗自由流動(dòng)，PTFE的融合過(guò)程不受限制，從而保證對(duì)接縫(焊縫)的物理力學(xué)性滿足要求。
上述的加壓裝置，夾緊裝置包括可相對(duì)移動(dòng)的兩塊壓板，在一塊壓板相對(duì)于另一個(gè)壓板的相對(duì)面上設(shè)置壓簧。由于夾緊裝置夾緊PTFE板的夾緊區(qū)一般靠近PTFE板的對(duì)接區(qū)(加熱區(qū))，由于熱的傳導(dǎo)，加熱區(qū)的熱量也會(huì)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(huì)變薄，但是被壓縮的彈簧能夠自動(dòng)能夠伸長(zhǎng)，從而對(duì)PTFE板的厚度變化進(jìn)行補(bǔ)償，使得PTFE板基本上仍能夠被彈簧壓緊。優(yōu)選，壓簧為兩個(gè)以上。PTFE與PTFE通過(guò)該設(shè)備加壓進(jìn)行熱焊接后，抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率都與原PTFE板材性能基本一樣(即彡80% )，真正滿足了環(huán)保、流體工程用PTFE大尺寸的要求。


圖I是本焊接裝置的示意圖。圖2是定板裝置、動(dòng)板裝置、導(dǎo)向裝置、加壓裝置等的俯視示意圖。圖3是動(dòng)板裝置的側(cè)視示意圖。圖4是焊接好的產(chǎn)品的拉伸樣條示意圖。圖5是原PTFE板的拉伸樣條示意圖。
具體實(shí)施例方式I、原材料的選用選用材質(zhì)為PTFE M-IIUPTFE TFMl700,PTFE TFMl705,PTFE TFM1600 的 PTFE 板，分別對(duì)同一種材質(zhì)的PTFE板作焊接試驗(yàn)。2、焊接裝置。參見圖I、2所示的PTFE板焊接裝置，包括機(jī)架(100)，定板裝置(固定裝置)I、動(dòng)板裝置(夾緊裝置)2、加熱裝置3、導(dǎo)向裝置4、加壓裝置5、冷卻裝置6、油缸(移動(dòng)裝置)7
坐寸ο定板裝置I與動(dòng)板裝置(夾緊裝置)2結(jié)構(gòu)相同，均包括上壓板11、下壓板12、多個(gè)壓簧13、螺栓14、與螺栓14配合的螺母15等。壓簧13設(shè)置在與下壓板12相對(duì)的上壓板11的下表面上。上壓板11、下壓板12的兩側(cè)各開有螺栓孔，螺栓14穿過(guò)螺栓孔孔把上壓板與下壓板相連。左邊的一塊PTFE板99放置在定板裝置I的下壓板12上，右邊的一塊PTFE板98放置在動(dòng)板裝置2的下壓板12上。通過(guò)擰緊螺栓14，壓簧13被壓縮，PTFE板被壓簧壓緊在壓簧13與下壓板12之間。當(dāng)然，松開螺栓14，可以把上壓板(和壓簧)取下。定板裝置I的下壓板12固定在機(jī)架上，而動(dòng)板裝置2是通過(guò)導(dǎo)向裝置4滑動(dòng)設(shè)置在機(jī)架上的。導(dǎo)向裝置4包括滾輪41、滾輪架42、固定在機(jī)架上的導(dǎo)軌43。滾輪41通過(guò)滾輪架42連接在動(dòng)板裝置2的上下壓板的兩側(cè)，滾輪41與導(dǎo)軌43配合，以對(duì)滾輪的滾動(dòng)起到導(dǎo)向作用。在導(dǎo)向裝置4的導(dǎo)向下，夾緊裝置2可帶動(dòng)被夾緊的PTFE板98在沿垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上滑動(dòng)。
加壓裝置5包括兩個(gè)配重51和兩根繩索52及設(shè)置在機(jī)架上的兩個(gè)定滑輪53。繩索52的一端與配重51相連，另一端繞經(jīng)定滑輪53后與動(dòng)板裝置2的上壓板11相連。定滑輪53與動(dòng)板裝置2的上壓板11之間的繩索垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行。在配重的帶動(dòng)下，動(dòng)板裝置及PTFE板98具有向著PTFE板99移動(dòng)的趨勢(shì)，從而使得PTFE板98沿垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上壓緊PTFE板99。加熱裝置3包括上下相對(duì)的兩塊加熱板31、32，兩塊加熱板內(nèi)均有平行于對(duì)接縫的電阻絲腔34，電阻絲腔34內(nèi)設(shè)置有電阻絲33。下加熱板32固定在機(jī)架上，上加熱板31與可帶動(dòng)其相對(duì)于下加熱板上下移動(dòng)的油缸7相連。油缸7的缸體固定在機(jī)架上。在每塊加熱板上的電阻絲腔34的兩側(cè)具有冷卻通道61。循環(huán)的冷卻水通入冷卻通道61。冷卻通道61、冷卻水等構(gòu)成了冷卻裝置6。使用本焊接裝置對(duì)PTFE板焊接時(shí)，把一塊PTFE板99放置在地板裝置I中夾緊，把一塊PTFE板98放置在動(dòng)板裝置2中夾緊。安裝配重，配重的重量以使得對(duì)接區(qū)的壓力為20-50MPa為宜(各實(shí)施例的具體壓力參見表I)。動(dòng)板裝置移動(dòng)，使得PTFE板98與PTFE板99對(duì)接，兩塊PTFE板的對(duì)接區(qū)97均在下加熱板32上。通過(guò)油缸7帶動(dòng)上加熱板31向下移動(dòng)，把兩塊PTFE板的對(duì)接區(qū)97夾緊在上下加熱板之間。PTFE板的對(duì)接區(qū)97的外側(cè)是冷卻區(qū)96，上下加熱板內(nèi)是上下相對(duì)的冷卻通道61位于冷卻區(qū)96處。壓簧夾緊PTFE板的夾緊區(qū)95在冷卻區(qū)96的外側(cè)。冷卻裝置啟動(dòng)，冷卻水通入冷卻通道。然后對(duì)電阻絲通電，對(duì)對(duì)接區(qū)進(jìn)行加熱至PTFE的熔點(diǎn)之上，使得PTFE板對(duì)接區(qū)成熔融的膠狀狀態(tài)，溫度一般為350°C -390°C (各實(shí)施例的具體溫度參見表I)，保溫為3-5分鐘。加熱區(qū)的熔體在該溫度和壓力下融合在一起，形成焊縫94。然后斷電，停止加熱。帶加熱區(qū)冷卻后，卸下配重，油缸7回退，松開定板裝置和動(dòng)板裝置，取下焊接好產(chǎn)品即可。3、測(cè)試PTFE焊接處的質(zhì)量好壞一般取決于它的粘合強(qiáng)度。檢測(cè)粘合強(qiáng)度的一個(gè)方法就是在焊接好的產(chǎn)品上裁切拉伸樣條8，參見圖4，焊接線(焊縫)94在拉伸樣條的中心位置。在加熱區(qū)的不同焊接壓力20、30、40、50MPa下制得的產(chǎn)品上分別制取拉伸樣條8。同樣，在原PTFE板上制取規(guī)格相同的拉伸樣條9，參見圖5。參照ASTM D-638板材對(duì)拉伸樣條8、9作拉伸試驗(yàn)來(lái)判斷拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率，結(jié)果見表I。選用不同的其它PTFE材料，按照上述的方法焊接并測(cè)試，結(jié)果見表I?？梢?，焊接后產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度和斷率伸長(zhǎng)率均達(dá)到了原材料的80%以上。而且，焊接后外觀平整。
當(dāng)然，本發(fā)明中，PTFE板99與PTFE板98也可以是一塊PTFE板的需要對(duì)接的兩側(cè)邊。表I

權(quán)利要求
1.PTFE板焊接時(shí)的加壓方法，在對(duì)相對(duì)接的兩塊PTFE板的對(duì)接區(qū)加熱的同時(shí)對(duì)對(duì)接區(qū)加壓，其特征是加熱區(qū)的熔體能夠在承受壓力的條件下在垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上自由流動(dòng)。
2.如權(quán)利要求I所述的加壓方法，其特征是對(duì)接區(qū)加熱溫度為350°C_390°C，壓力為20-50MPa。
3.如權(quán)利要求I所述的加壓方法，其特征是通過(guò)夾緊裝置夾緊一塊PTFE板，夾緊裝置或被夾緊的PTFE板可沿垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上相對(duì)于另一塊固定的PTFE板來(lái)回滑動(dòng)；懸掛配重的繩索經(jīng)過(guò)滑輪與夾緊裝置相連，配重使得被夾緊的PTFE板沿垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上壓緊另一塊固定的PTFE板。
4.如權(quán)利要求3所述的加壓方法，其特征是夾緊裝置夾緊PTFE板的方法是在PTFE板上下兩側(cè)有相對(duì)的兩塊壓板，在一塊壓板與PTFE板之間設(shè)置彈簧，通過(guò)兩塊壓板的相對(duì)移動(dòng)壓縮所述彈簧，使得PTFE板被彈簧夾緊在彈簧與另一塊壓板之間。
5.如權(quán)利要求4所述的加壓方法，其特征是所述彈簧為兩個(gè)以上。
6.如權(quán)利要求4所述的加壓法，其特征是夾緊裝置夾緊PTFE板的夾緊區(qū)靠近PTFE板的對(duì)接區(qū)。
7.PTFE板焊接時(shí)的加壓裝置，其特征是它包括懸掛配重的繩索及滑輪，所述繩索經(jīng)過(guò)滑輪與用于夾緊一塊PTFE板的、能夠沿垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上滑動(dòng)的夾緊裝置相連，配重使得被夾緊的PTFE板沿垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上壓緊另一塊固定的PTFE板。
8.如權(quán)利要求7所述的加壓裝置，其特征是夾緊裝置包括可相對(duì)移動(dòng)的兩塊壓板，在一塊壓板相對(duì)于另一個(gè)壓板的相對(duì)面上設(shè)置壓簧。
9.如權(quán)利要求8所述的加壓裝置，其特征是壓簧為兩個(gè)以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種PTFE板焊接時(shí)的加壓方法及加壓裝置，以其對(duì)PTFE板施壓，其焊接后的焊縫強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率不得低于原板的物理力學(xué)性能80％。該加壓方法，在對(duì)相對(duì)接的兩塊PTFE板的對(duì)接區(qū)加熱的同時(shí)對(duì)對(duì)接區(qū)加壓，加熱區(qū)的熔體能夠在承受壓力的條件下在垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上自由流動(dòng)。該加壓裝置，包括懸掛配重的繩索及滑輪，所述繩索經(jīng)過(guò)滑輪與用于夾緊一塊PTFE板的、能夠沿垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上滑動(dòng)的夾緊裝置相連，配重使得被夾緊的PTFE板沿垂直于對(duì)接縫并與PTFE板平行的方向上壓緊另一塊固定的PTFE板。
文檔編號(hào)B29C65/02GK102873859SQ20111019841
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者楊文光, 張蔭谷, 陳朝曦, 孫克原, 陳佩民 申請(qǐng)人:南京肯特復(fù)合材料有限公司