本發(fā)明涉及一種密封材料，尤其是涉及一種高強(qiáng)度EPTFE密封帶的制備方法。
背景技術(shù)：
PTFE是一種特種工程塑料，具有優(yōu)異的耐化學(xué)、耐溫、絕緣、不粘和自潤(rùn)滑等性能，在醫(yī)藥、工業(yè)和環(huán)保等領(lǐng)域具有重大的使用價(jià)值。EPTFE密封帶（俗稱彈性帶）是PTFE產(chǎn)品在密封行業(yè)的一個(gè)重要應(yīng)用，該產(chǎn)品不僅具有PTFE所擁有的耐化學(xué)、耐溫性能等各種性能，還具有良好的柔軟性，可大大提高凹凸法蘭面或其他易碎密封面的密封，在低預(yù)緊力的各種介質(zhì)的密封領(lǐng)域使用很廣泛。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN103102626A，于2013年5月15日公開(kāi)了“一種自粘結(jié)軟性PTFE膜帶的制備方法”，其采用聚四氟乙烯分散樹(shù)脂，加入一定量的有機(jī)硅和溶劑油，均勻混合，在50℃的烘箱中熟化12h以上；將熟化后的粉料預(yù)壓成柱狀毛坯；放入擠出機(jī)中擠出直徑大小在20-25mm的圓形條狀物料，并放在溫水中進(jìn)行保溫；將溫水中保溫的聚四氟乙烯條通過(guò)大滾筒壓延機(jī)壓制成薄膜；進(jìn)行去油、橫向拉伸、縱向拉伸和橫向拉伸、定型及分切等工序，最終獲得性能優(yōu)異的密封行業(yè)用聚四氟乙烯膜帶產(chǎn)品，該膜材料可用于制備密封效果良好的編織填料用編織線，可替代普通螺紋用生料帶，強(qiáng)度較高且自粘性和柔軟性好，其密封和耐用性能優(yōu)異，其性能和應(yīng)用領(lǐng)域大大超過(guò)普通生料帶產(chǎn)品。
而在實(shí)際應(yīng)用中，此類產(chǎn)品也具有自身的局限性。由于制備EPTFE密封帶采用的都是拉伸膨化的方法，成品在自然條件下拉力的影響，其橫截面自然形成趨向于圓、橢圓或者類似的具有圓弧過(guò)渡的多邊形等形狀，難以完美的貼合填充到密封榫槽里面；尤其是產(chǎn)品強(qiáng)度低、密度均勻性差和各向異性及耐壓性不佳，直接影響到產(chǎn)品的密封性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題是，現(xiàn)有EPTFE密封帶密封性不佳，從而提供一種高強(qiáng)度EPTFE密封帶的制備方法，可以制備出強(qiáng)度高、密度均勻、各項(xiàng)異性優(yōu)良、且截面形狀與密封槽榫完美貼合的EPTFE密封帶。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種高強(qiáng)度EPTFE密封帶的制備方法，依次包括如下步驟：
a.制胚擠出壓延：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-30%的溶劑油混合溶液與聚四氟乙烯分散樹(shù)脂粉料混合均勻，預(yù)壓成柱狀毛坯，通過(guò)口模進(jìn)行擠出，擠出壓縮比為50-120，再在打滾滾筒上面壓延成寬度為200-350mm，厚度為0.2-0.3mm的聚四氟乙烯帶子；
b.縱橫向拉伸：將聚四氟乙烯帶子經(jīng)過(guò)拉伸烘箱進(jìn)行縱向拉伸和橫向拉伸；縱向拉伸分為去油和拉伸兩段，拉伸倍數(shù)為8-15倍，拉伸速率為400-600%/sec；橫向拉伸分為預(yù)熱、拉伸和定型三段，拉伸倍數(shù)為8-12倍，運(yùn)行速度為4-10m/min，制得雙向拉伸膜；
c.卷繞：將雙向拉伸膜在不銹鋼滾筒上進(jìn)行卷繞，其卷繞設(shè)備必須帶有空氣排氣裝置；
d.燒結(jié)：卷繞好后，將不銹鋼滾筒直接放在烘箱中緩慢燒結(jié)成型，然后冷卻；
e.分切：采用刀具沿大滾筒圓周方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)分切成連續(xù)長(zhǎng)的EPTFE密封彈性帶；
f.封孔處理：將分切好的膨體四氟帶在封孔液中浸漬一次，經(jīng)過(guò)瞬間高溫進(jìn)行表面融化，經(jīng)過(guò)冷水浸漬冷卻，得到最終產(chǎn)品。
在本技術(shù)方案中，步驟a和步驟b均沿用既有專利文獻(xiàn)CN103102626A中權(quán)利要求1所公開(kāi)的方案，將原料聚四氟乙烯分散樹(shù)脂粉料與溶劑油混合溶液的混合物混合、制胚、擠出、壓延、拉伸，直至形成雙向拉伸膜，然后將雙向拉伸膜卷繞在不銹鋼滾筒上，卷繞層數(shù)決定最終的產(chǎn)品密度和厚度，卷繞過(guò)程中使用諸如壓輥、刮刀等裝置將層與層之間的空氣擠出；接著將不銹鋼滾筒帶著卷繞其上的多層雙向拉伸膜直接放在烘箱中加熱燒結(jié)，至燒結(jié)成型后冷卻；再沿不銹鋼滾筒的周向分切已成型的EPTFE片，得到連續(xù)長(zhǎng)的EPTFE密封彈性帶，最后將EPTFE密封彈性帶放入封孔液中浸漬，用瞬間高溫的方法將表面融化，再以冷水浸漬快速冷卻，得到最終的產(chǎn)品。其中卷繞過(guò)程中必須使用空氣排氣裝置將層與層之間的空氣排盡，以使成品的密封性能得到保證。分切的寬度和截面形狀由產(chǎn)品需求決定，分切時(shí)，刀片的刀刃方向可以是垂直于不銹鋼滾筒的直徑的，能切出橫截面為矩形的密封帶；也可以是傾斜的，能切割出平行四邊形、菱形、梯形等橫截面形狀的密封帶，能夠完美適配這些特別形狀的密封榫槽；刀刃甚至可以是某些特別的形狀，沿著不銹鋼滾筒周向轉(zhuǎn)動(dòng)一周，可以獲取截面非常特殊的密封帶，能夠?yàn)橐恍┚哂蟹浅Ｌ厥獾慕孛嫘螤畹拿芊忾静鄱ㄖ茖Ｓ玫拿芊鈳?，這是傳統(tǒng)方案無(wú)法做到的。
作為優(yōu)選，步驟d中燒結(jié)成型后采用的冷卻方式為采用冷風(fēng)急速冷卻降溫。這是為了使燒結(jié)后的EPTFE片能獲得更致密的表面，優(yōu)化其密封效果。
作為優(yōu)選，步驟c中卷繞起來(lái)的每層膜之間均涂覆一層膠黏劑粘結(jié)層。使用膠黏劑可以更可靠的將各層雙向拉伸膜緊密的貼合在一起。
作為優(yōu)選，所述膠黏劑為有機(jī)氟聚合物乳液。為了獲得最佳的粘結(jié)效果，此處使用了有機(jī)氟聚合物乳液，包括PTFE乳液、PFA乳液和FEP乳液中的一種或若干種的混合液。
作為優(yōu)選，步驟d燒結(jié)時(shí)先將溫度緩慢升至300-360℃，保溫10-20分鐘，速率為0.5-1℃/min；再將溫度急速降溫至100-120℃，保溫10-20分鐘，速率為10-15℃/min。經(jīng)過(guò)這樣的操作步驟，各層雙向拉伸膜能更好的整體燒結(jié)成環(huán)繞在不銹鋼滾筒上的EPTFE片，外表面更致密，內(nèi)部更均勻。整體密封性更好。
作為優(yōu)選，步驟d中所述不銹鋼滾筒為空心滾筒，滾筒內(nèi)壁設(shè)有通風(fēng)加熱冷卻螺旋管。在本方案中，使用了空心的不銹鋼滾筒，滾筒內(nèi)壁設(shè)有通風(fēng)加熱冷卻螺旋管。這樣可以在通風(fēng)加熱冷卻螺旋管內(nèi)通熱氣或冷風(fēng)，配合高溫?zé)Y(jié)和降溫冷卻操作，使EPTFE片的內(nèi)表面也能達(dá)到與外表面一致的質(zhì)量。
作為優(yōu)選，步驟d中的不銹鋼滾筒的外直徑為φ300mm-φ1000mm。該外直徑與分切后的密封帶的內(nèi)直徑一致。不同外直徑的不銹鋼滾筒可以用來(lái)制備出不同內(nèi)直徑的密封圈。還可以使用螺旋式切割，可以獲得非常長(zhǎng)的密封帶，再按需要截取加工，以備所需。
作為優(yōu)選，步驟f中所述封孔液為PTFE乳液、PFA乳液、FEP乳液、有機(jī)硅膠等氟硅有機(jī)聚合物物質(zhì)。封孔液用來(lái)在切面外形成封閉層，因此需要與密封帶的本體材質(zhì)具有良好的相容性，所以選取的是氟硅有機(jī)聚合物，包括PTFE乳液、PFA乳液、FEP乳液、有機(jī)硅膠等的其中一種或若干種的混合液。
作為優(yōu)選，步驟f中瞬間高溫的溫度為380-450℃，燒結(jié)時(shí)間不大于1分鐘。用瞬間高溫，可以快速將封孔液燒結(jié)在切面外，形成致密的外層，確保密封質(zhì)量。
作為優(yōu)選，步驟c中的卷繞使用了卷繞裝置；卷繞裝置包括有放卷輥、過(guò)渡張緊輥、上膠輥、膠液槽、輥體排氣滾筒、不銹鋼滾筒、整平輥；雙向拉伸膜從放卷輥中釋放，經(jīng)過(guò)過(guò)渡張緊輥拉伸后再通過(guò)上膠輥進(jìn)行單側(cè)面上膠，上膠完畢的雙向拉伸膜經(jīng)過(guò)輥體排氣滾筒進(jìn)行擠壓排氣，再卷繞至不銹鋼滾筒上，最后再卷繞層的外側(cè)以整平輥進(jìn)行壓緊整平。本方案設(shè)計(jì)的卷繞裝置，可以張緊雙向拉伸膜，在雙向拉伸膜的一側(cè)面上均勻的涂抹膠黏劑，還可以擠壓層與層之間的空氣，最后還能將卷繞在不銹鋼滾筒上的的各層膜壓平，有助于快速、高效、高質(zhì)量的完成卷繞工作，形成致密的卷繞層。
作為優(yōu)選，所述輥體排氣滾筒的上下位置可調(diào)；所述整平輥與不銹鋼滾筒間的間隙可調(diào)。將整平輥的位置設(shè)置為與不銹鋼滾筒間的間隙可調(diào)，能夠在卷繞的膜的厚度逐漸增加的情況下，動(dòng)態(tài)的調(diào)節(jié)后續(xù)卷繞的膜的卷繞角度，有助于幫助層與層之間的空氣被擠壓排出。
綜上所述，本發(fā)明的有益效果是：可以制備出強(qiáng)度高、密度均勻、各項(xiàng)異性優(yōu)良、且截面形狀與密封槽榫完美貼合的EPTFE密封帶。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的卷繞裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
其中：7放卷輥，8過(guò)渡張緊輥，9上膠輥，10膠液槽，11輥體排氣滾筒，12不銹鋼滾筒，13整平輥，14通風(fēng)加熱冷卻螺旋管。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
一種高強(qiáng)度EPTFE密封帶的制備方法，依次包括以下步驟：
a.制胚擠出壓延：采用將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的溶劑油混合溶液與聚四氟乙烯分散樹(shù)脂粉料混合均勻，預(yù)壓成總質(zhì)量1公斤的柱狀毛坯，毛坯直徑為25mm，然后通過(guò)口模進(jìn)行擠出，擠出壓力為7MPa，擠出壓縮比為80，再在打滾滾筒上面壓延成寬度為300mm，厚度為0.3mm的聚四氟乙烯帶子；
b.縱橫向拉伸：將聚四氟乙烯帶子經(jīng)過(guò)拉伸烘箱進(jìn)行縱向拉伸和橫向拉伸，縱向拉伸分為去油和拉伸兩段，去油溫度170℃，拉伸溫度250℃，拉伸倍數(shù)為10倍，拉伸速率為400%/sec。橫向拉伸分為預(yù)熱、拉伸和定型三段，預(yù)熱溫度為150℃，拉伸溫度為180℃，定型溫度為300℃，拉伸倍數(shù)為10倍，運(yùn)行速度為8m/min，制得雙向拉伸膜；
c.卷繞：將雙向拉伸膜在不銹鋼滾筒上進(jìn)行卷繞，其卷繞設(shè)備必須帶有空氣排氣裝置；卷繞層數(shù)為80層；
d.燒結(jié)：卷繞好后，將不銹鋼滾筒直接放在烘箱中緩慢燒結(jié)成型，然后冷卻；
e.分切：采用刀具沿大滾筒圓周方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)分切成連續(xù)長(zhǎng)的EPTFE密封彈性帶；分切后的密封帶橫截面為10mm×3mm的矩形；
f.封孔處理：將分切好的膨體四氟帶在封孔液中浸漬一次，經(jīng)過(guò)瞬間高溫進(jìn)行表面融化，經(jīng)過(guò)冷水浸漬冷卻，得到最終產(chǎn)品。
其中，步驟c中的卷繞使用了卷繞裝置。如圖1所示，卷繞裝置包括有放卷輥7、過(guò)渡張緊輥8、上膠輥9、膠液槽10、輥體排氣滾筒11、不銹鋼滾筒12、整平輥13；雙向拉伸膜從放卷輥中釋放，經(jīng)過(guò)過(guò)渡張緊輥拉伸后再通過(guò)上膠輥進(jìn)行單側(cè)面上膠，上膠完畢的雙向拉伸膜經(jīng)過(guò)輥體排氣滾筒進(jìn)行擠壓排氣，再卷繞至不銹鋼滾筒上，最后再卷繞層的外側(cè)以整平輥進(jìn)行壓緊整平。
步驟c中卷繞起來(lái)的每層膜之間均涂覆一層膠黏劑粘結(jié)層；該膠黏劑為有機(jī)氟聚合物乳液，包括PTFE乳液、PFA乳液和FEP乳液中的一種或若干種的混合液，本例選取的是PTFE乳液。
步驟d燒結(jié)時(shí)先將溫度緩慢升至360℃，保溫10分鐘，速率為1℃/min；再將溫度急速降溫至100℃，保溫20分鐘，速率為15℃/min。冷卻方式為采用冷風(fēng)急速冷卻降溫。此處使用的不銹鋼滾筒為空心滾筒，外直徑為φ1000mm，滾筒內(nèi)壁設(shè)有通風(fēng)加熱冷卻螺旋管14。燒結(jié)加溫時(shí)的熱空氣與降溫使用的冷風(fēng)可以通過(guò)通風(fēng)加熱冷卻螺旋管對(duì)不銹鋼滾筒內(nèi)壁進(jìn)行加熱或冷卻，使EPTFE片的內(nèi)外溫度均衡。
步驟f中使用的封孔液為PTFE乳液、PFA乳液、FEP乳液、有機(jī)硅膠等氟硅有機(jī)聚合物物質(zhì)，本例選取的是PTFE乳液；瞬間高溫的溫度為450℃，燒結(jié)時(shí)間為30秒鐘。
經(jīng)檢測(cè)，最終產(chǎn)品的性能參數(shù)為：密度0.8±0.15 g/㎝3，壓縮率45±10%，回彈率≥10%，抗拉強(qiáng)度≥25MPa，完全滿足設(shè)計(jì)要求。
經(jīng)過(guò)本方案制成的EPTFE密封彈性帶，強(qiáng)度高、密度均勻、各項(xiàng)異性優(yōu)良，橫截面為規(guī)則的矩形，棱角豐滿，可以完美的匹配在橫截面為矩形的密封槽榫內(nèi)，實(shí)現(xiàn)完美的密封效果。如果使用不同的分切角度或者使用異形的刀具進(jìn)行切割，還能制成橫截面不同的各種密封帶，可以適配不同橫截面的密封槽榫。