專利名稱：大尺寸聚偏氟乙烯板材擠出成型方法及其擠出成型設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高分子材料的制作方法及設(shè)備，具體說是涉及一種大尺寸聚偏氟乙烯(PVDF)擠出成型方法及其擠出成型設(shè)備，主要用于通過擠出成型方法連續(xù)制作大尺寸聚偏氟乙烯(PVDF)板材。
背景技術(shù)：
聚偏氟乙烯(PVDF)是氟塑料材料中，目前除聚四氟乙烯外，用量最大的一種高分子材料。聚偏氟乙烯(PVDF)制品具有強度高、剛性好、耐磨耗、抗蠕變、耐老化、耐腐蝕等特性，是氟塑料材料中性能較全面的材料。目前國內(nèi)已有聚偏氟乙烯(PVDF)的模壓、擠出、 注射制品，但都尚未形成規(guī)模生產(chǎn)，只能生產(chǎn)小規(guī)格的產(chǎn)品。如現(xiàn)有的聚偏氟乙烯(PVDF) 擠出方法，主要是通過普通的高分子擠出設(shè)備來完成，可是普通的高分子擠出設(shè)備存在抗腐蝕能力不強，而聚偏氟乙烯(PVDF)在熔融時腐蝕較強，現(xiàn)有高分子擠出設(shè)備難以滿足要求；此外，由于聚偏氟乙烯(PVDF)材料存在導(dǎo)熱系數(shù)低的缺陷，往往制品在加工過程中冷卻速度慢，對于厚度大的制品，如冷卻不當(dāng)，內(nèi)外溫差大，易產(chǎn)生熱應(yīng)力。同時，聚偏氟乙烯 (PVDF)粘彈體強度高，而板材在生產(chǎn)過程中受到運行輥筒的拉伸與三輥的壓延，制品中也易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，如果后處理工藝不當(dāng)，極易造成制品內(nèi)部缺陷或產(chǎn)品變形。這些因素都影響聚偏氟乙烯(PVDF)的連續(xù)作業(yè)生產(chǎn)，所以很難生產(chǎn)出聚偏氟乙烯(PVDF)材料的大板。但是另一方面，國內(nèi)光伏太陽能、半導(dǎo)體設(shè)備、化工、冶煉設(shè)備、水處理設(shè)備因其防腐問題又急需大尺寸(寬度大于I米)的聚偏氟乙烯(PVDF)板材。大尺寸的聚偏氟乙烯 (PVDF)板材與普通制品相比，具有優(yōu)異的性能和明顯的優(yōu)勢，可廣泛應(yīng)用在化工行業(yè)中的電解槽板、泵、閥、管及墊圈、襯里、耐腐蝕涂層等，特別是適用于制作環(huán)境保護(hù)、凈化水處理等防腐設(shè)備方面，是鋼材無法替代的一種防腐材料；還可用于電子、電氣工業(yè)中的電線電纜包復(fù)、電纜護(hù)套及機械工業(yè)中的齒輪、軸承等；也可用于傳感器工業(yè)中制作壓電、熱電等敏感元器件。用途十分廣泛，前景非常看好。為此我公司開始實施年產(chǎn)300噸擠出聚偏氟乙烯(PVDF)板材生產(chǎn)線技術(shù)開發(fā)項目，其目的是想實現(xiàn)連續(xù)擠出不同厚度(l_20mm)且寬度大于I米的各種大規(guī)格PVDF 板材，來滿足用戶的各種需求，填補市場空白。本項目系化工環(huán)保型產(chǎn)品，按照“兩型社會”的要求，主要針對目前聚偏氟乙烯(PVDF)板材規(guī)格尺寸小、無法批量供貨、且成本高等致命問題，運用擠出新工藝，以獲得一種無毒耐高溫耐腐蝕高性能的環(huán)保型高分子材料——大尺寸聚偏氟乙烯(PVDF)板材。本項目研究對象是實現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定擠出長X寬 3000 X 1500mm，厚度l_20mm系列規(guī)格PVDF板材的設(shè)備選型與設(shè)備配套、工藝技術(shù)、制品后處理等技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)大尺寸聚偏氟乙烯(PVDF)板材擠出成型制作，如連續(xù)擠出不同厚度(l_20mm)且寬度大于I米的各種大規(guī)格聚偏氟乙烯(PVDF)板材，來滿足用戶的各種需求，填補市場空白，提出一種大尺寸聚偏氟乙烯(PVDF)板材擠出成型方法及其擠出成型設(shè)備。本發(fā)明的解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種大尺寸聚偏氟乙烯 (PVDF)板材擠出成型方法，包括以下步驟
1)擠出機擠出塑化階段將適應(yīng)板材擠出品級的聚偏氟乙烯(PVDF)原料經(jīng)料斗送入擠出機的機筒內(nèi)，通過螺桿對聚偏氟乙烯(PVDF)原料進(jìn)行擠出加工；隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，被螺棱推動前進(jìn)的原料受到很大擠壓力；同時原料又受到機筒供熱和螺桿的剪切作用，使得聚偏氟乙烯(PVDF)原料的物理狀態(tài)，隨之逐漸由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變成高彈態(tài)，最后成為粘流態(tài)達(dá)到充分塑化，由于螺桿一直在穩(wěn)定不停的旋轉(zhuǎn)，則把塑化均勻的融體等壓等量地擠入板材模具的模腔內(nèi)；
2)板材模具成型階段將擠出機擠出的充分塑化的聚偏氟乙烯(PVDF)融體，經(jīng)板材模具成型為板材坯料送入三輥設(shè)備中；
3)三輥壓光階段將板材坯料導(dǎo)入壓輥筒間定型、壓光；
4)牽引冷卻階段經(jīng)三輥定型，壓光的板材，經(jīng)同步風(fēng)冷裝置冷卻輸入牽引滾筒中；在牽引力的作用下，實現(xiàn)鋸邊，按規(guī)格長度裁切成板材；
5)制品熱處理階段為消除板材成型的過程中殘留的內(nèi)應(yīng)力，提高制品物理機械性能。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(I)所述的擠出機螺桿為鎳基合金制作的螺桿，其長徑比為25 28 :1，壓縮比為2. 5-3。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(2)擠出機將充分塑化的聚偏氟乙烯(PVDF) 原料融體連續(xù)擠入板材模具的模腔內(nèi)，通過調(diào)節(jié)模唇間隙達(dá)到板材需要的厚度，同時根據(jù)板材規(guī)格調(diào)節(jié)模唇間隙，可加工生產(chǎn)1-20MM厚度板材，適應(yīng)范圍之廣，是一般擠板模具難以達(dá)到。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的擠出機塑化溫度為200_240°C，所述的三輥壓光設(shè)備的輥筒溫度為150-195°C，所述的牽引滾筒的牽引速度為0. 15-1. 5米/分鐘，與壓制板材厚度適配。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的步驟(3)的三輥壓光設(shè)備為斜式的，輥徑為 ￠400 0 800mm，壓輥采用42CrMoA優(yōu)質(zhì)合金鋼材鍛打制造，輥面需經(jīng)淬火處理，表面硬度
>HRC55，鍍鉻拋光達(dá)到鏡面，三輥間中心軸線保持平行運行，壓光設(shè)備配備加熱與冷卻裝置，適應(yīng)不同規(guī)格厚度板材的壓光。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(4)牽引冷卻，因聚偏氟乙烯(PVDF)原料與其它氟塑料相比存在導(dǎo)熱系數(shù)低的缺陷，加工成型時散熱慢，本發(fā)明采用同步冷卻，即托架上下設(shè)有冷卻風(fēng)板，聚偏氟乙烯(PVDF)板材從中間穿過，達(dá)到冷卻的目地。作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(5)熱處理溫度為100-140°C，保溫時間為 2-6小時，根據(jù)板材厚度適配。本發(fā)明還提出一種大尺寸聚偏氟乙烯板材擠出成型設(shè)備，沿出料方向依次設(shè)置擠出機、板材模具、三輥壓光設(shè)備、托架和牽引滾筒，所述擠出機的螺桿為鎳基合金，其長徑比為25 28 :1、壓縮比為2. 5-3，所述三輥壓光設(shè)備為斜式的，輥徑為￠400 (j5800mm，壓輥采用42CrMoA優(yōu)質(zhì)合金鋼材鍛打制造，輥面需經(jīng)淬火處理，表面硬度> HRC55，鍍鉻拋光達(dá)到鏡面，三輥間中心軸線保持平行運行，壓光設(shè)備配備加熱與冷卻裝置。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的托架上下設(shè)有冷卻風(fēng)板，聚偏氟乙烯(PVDF)板材從冷卻風(fēng)板中間穿過，穿過時通過上下冷卻風(fēng)板吹出的冷風(fēng)對聚偏氟乙烯(PVDF)板材進(jìn)行冷卻，達(dá)到冷卻的目地。綜上所述，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)不同厚度(l_20mm)且寬度大于I米的各種大規(guī)格聚偏氟乙烯(PVDF)板材，來滿足用戶的各種需求，填補市場空白。本發(fā)明的優(yōu)點在于
本發(fā)明是在充分研究聚偏氟乙烯(PVDF)材料的性能基礎(chǔ)上，根據(jù)聚偏氟乙烯(PVDF) 材料的特性所制定出的聚偏氟乙烯(PVDF)大板生產(chǎn)方法及設(shè)備，充分考慮由于PVDF熔融粘度高，導(dǎo)熱系數(shù)低，制品在冷卻過程易產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)力，給擠出板材加工帶來很多困難。解決了如下關(guān)鍵技術(shù)
①擠出設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)
擠出設(shè)備是將聚偏氟乙烯(PVDF)原料在擠出機的料筒中加溫熔融塑化，在螺桿擠壓力的作用下，將熔體向前壓縮，實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定擠出。由于聚偏氟乙烯(PVDF)熔融時腐蝕較強，擠出設(shè)備關(guān)鍵部件即螺桿與料筒的材質(zhì)必須選用抗腐蝕性強、耐磨性能好、高溫變形小的鎳基合金材料制造。同時，聚偏氟乙烯(PVDF)熔融粘度高，導(dǎo)熱系數(shù)低，為保證設(shè)備的安全運行和物料的均勻塑化，應(yīng)合理選用螺桿的長徑比(L/D)和壓縮比(h y h J。②三輥壓光設(shè)備的技術(shù)關(guān)鍵
a、三輥壓光設(shè)備有立式與斜式兩種，通過試驗確定適應(yīng)聚偏氟乙烯(PVDF)板材壓光的結(jié)構(gòu)形式為斜式，且在三輥壓光設(shè)備后面設(shè)有托架。b、目前用于PVC、PP、PMMA板材壓光設(shè)備，其輥徑為￠400 小800mm，能否適應(yīng) PVDF板材壓光輥的輥徑，需通過試驗和經(jīng)驗總結(jié)才能確定其技術(shù)參數(shù)。c、PVDF板材強度高，因此，壓光設(shè)備的壓輥應(yīng)采用42CrMoA優(yōu)質(zhì)合金鋼材鍛打制造，輥面需經(jīng)淬火處理，表面硬度不能低于HRC55，還需鍍鉻拋光達(dá)到鏡面，要求加工精度高，制造難度大。d、三輥壓光設(shè)備在生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)工藝需要，必須配備加熱裝置，且可控可調(diào)，控溫準(zhǔn)確。e、輥筒轉(zhuǎn)速可控，既要與擠出機擠出速度協(xié)調(diào)，又要與牽引機牽引速度相匹配。既能實現(xiàn)單機調(diào)節(jié)又能實現(xiàn)同步調(diào)節(jié)。f、設(shè)備運行平穩(wěn)、速度可控。三輥間中心軸線運行時必須保持平行，能適應(yīng)不同規(guī)格厚度的板材壓光。③制品冷卻及后處理工藝技術(shù)關(guān)鍵。本發(fā)明采用同步冷卻，在三輥壓光設(shè)備后面設(shè)有托架，并在托架上下設(shè)有冷卻風(fēng)板，聚偏氟乙烯(PVDF)板材從中間穿過，穿過時通過上下冷卻風(fēng)板吹出的冷風(fēng)對聚偏氟乙烯(PVDF)板材進(jìn)行冷卻，達(dá)到冷卻的目地。


圖I為本實施例的擠出成型工藝流程圖2為本實施例的擠出設(shè)備示意圖。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如附圖I所示，一種大尺寸聚偏氟乙烯(PVDF)板材擠出成型方法，包括以下步驟
1)擠出機擠出塑化階段將適應(yīng)板材擠出品級的聚偏氟乙烯(PVDF)原料經(jīng)料斗送入擠出機的機筒內(nèi)，通過鎳基合金螺桿對聚偏氟乙烯(PVDF)原料進(jìn)行擠出加工；隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，被螺棱推動前進(jìn)的原料受到很大擠壓力；同時原料又受到機筒供熱和螺桿的剪切作用，使得聚偏氟乙烯(PVDF)原料的物理狀態(tài)，隨之逐漸由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變成高彈態(tài)，最后成為粘流態(tài)達(dá)到充分塑化，由于螺桿一直在穩(wěn)定不停的旋轉(zhuǎn)，則把塑化均勻的融體等壓等量地擠入板材模具的模腔內(nèi)；
2)板材模具成型階段將擠出機擠出的充分塑化的聚偏氟乙烯(PVDF)融體，經(jīng)板材模具成型為板材坯料送入三輥設(shè)備中；
3)三輥壓光階段將板材坯料導(dǎo)入壓輥筒間定型、壓光；
4)牽引冷卻階段經(jīng)三輥定型，壓光的板材，經(jīng)同步風(fēng)冷裝置冷卻輸入牽引滾筒中；在牽引力的作用下，實現(xiàn)鋸邊，按規(guī)格長度裁切成板材；
5)制品熱處理階段為消除板材成型的過程中殘留的內(nèi)應(yīng)力，提高制品物理機械性能。作為本實施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(I)所述的擠出機螺桿為鎳基合金制作的螺桿，其長徑比為25 28 :I、壓縮比為2. 5-3。作為本實施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(2)擠出機將充分塑化的聚偏氟乙烯 (PVDF)原料融體連續(xù)擠入板材模具的模腔內(nèi)，通過調(diào)節(jié)模唇間隙達(dá)到板材需要的厚度，同時根據(jù)板材規(guī)格調(diào)節(jié)模唇間隙，可加工生產(chǎn)1-20MM厚度板材，適應(yīng)范圍之廣，是一般擠板模具難以達(dá)到。作為本實施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的擠出機塑化溫度為200_240°C，所述的三輥壓光設(shè)備的輥筒溫度為150-195°C，所述的牽引滾筒的牽引速度為0. 15-1. 5米/分鐘，與壓制板材厚度適配。作為本實施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的步驟(3)的三輥壓光設(shè)備為斜式的，輥徑為 ￠400 (j5800mm，壓輥采用42CrMoA優(yōu)質(zhì)合金鋼材鍛打制造，輥面需經(jīng)淬火處理，表面硬度
>HRC55，鍍鉻拋光達(dá)到鏡面，三輥間中心軸線保持平行運行，壓光設(shè)備配備加熱與冷卻裝置，適應(yīng)不同規(guī)格厚度板材的壓光。作為本實施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(4)牽引冷卻，因聚偏氟乙烯(PVDF)原料與其它氟塑料相比存在導(dǎo)熱系數(shù)低的缺陷，加工成型時散熱慢，本實施例采用同步冷卻，即托架上下設(shè)有冷卻風(fēng)板，聚偏氟乙烯(PVDF)板材從上下冷卻風(fēng)板中間穿過，穿過時通過上下冷卻風(fēng)板吹出的冷風(fēng)對聚偏氟乙烯(PVDF)板材進(jìn)行冷卻，達(dá)到冷卻的目地。作為本實施例的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(5)熱處理溫度為100-140°C，保溫時間為 2-6小時，根據(jù)板材厚度適配。作為本實施例的進(jìn)一步描述，所述的大尺寸聚偏氟乙烯板材擠出成型方法對應(yīng)不同厚度的板材，工藝參數(shù)如下
權(quán)利要求
1.一種大尺寸聚偏氟乙烯板材擠出成型方法，其特征在于，包括以下步驟1)擠出機擠出塑化階段將適應(yīng)板材擠出品級的聚偏氟乙烯(PVDF)原料經(jīng)料斗送入擠出機的機筒內(nèi)，通過螺桿對聚偏氟乙烯(PVDF)原料進(jìn)行擠出加工；隨著螺桿的旋轉(zhuǎn)，被螺棱推動前進(jìn)的原料受到很大擠壓力；同時原料又受到機筒供熱和螺桿的剪切作用，使得聚偏氟乙烯(PVDF)原料的物理狀態(tài)，隨之逐漸由玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變成高彈態(tài)，最后成為粘流態(tài)達(dá)到充分塑化，由于螺桿一直在穩(wěn)定不停的旋轉(zhuǎn)，則把塑化均勻的融體等壓等量地擠入板材模具的模腔內(nèi)；2)板材模具成型階段將擠出機擠出的充分塑化的聚偏氟乙烯(PVDF)融體，經(jīng)板材模具成型為板材坯料送入三輥設(shè)備中；3)三輥壓光階段將板材坯料導(dǎo)入壓輥筒間定型、壓光；4)牽引冷卻階段經(jīng)三輥定型，壓光的板材，經(jīng)同步風(fēng)冷裝置冷卻輸入牽引滾筒中；在牽引力的作用下，實現(xiàn)鋸邊，按規(guī)格長度裁切成板材；5)制品熱處理階段為消除板材成型的過程中殘留的內(nèi)應(yīng)力，提高制品物理機械性能。
2.如權(quán)利要求I所述的一種大尺寸聚偏氟乙烯板材擠出成型方法，其特征在于，所述步驟(I)所述的擠出機螺桿為鎳基合金，其長徑比為25 28 :1、壓縮比為2. 5-3。
3.如權(quán)利要求I所述的一種大尺寸聚偏氟乙烯板材擠出成型方法，其特征在于，所述步驟(2)擠出機將充分塑化的PVDF融體連續(xù)擠入板材模具的模腔內(nèi)通過調(diào)節(jié)模唇間隙達(dá)到板材需要的厚度，同時根據(jù)板材規(guī)格調(diào)節(jié)模唇間隙。
4.如權(quán)利要求I所述的一種大尺寸聚偏氟乙烯板材擠出成型方法，其特征在于，所述的擠出機塑化溫度為200-240°C，所述的三輥壓光設(shè)備的輥筒溫度為150-195°C，所述的牽引滾筒的牽引速度為0. 15-1. 5米/分鐘，與壓制板材厚度適配。
5.如權(quán)利要求I所述的一種大尺寸聚偏氟乙烯板材擠出成型方法，其特征在于，所述的步驟(3)的三輥壓光設(shè)備為斜式的，輥徑為￠400 (j5 800mm，壓輥采用42CrMoA優(yōu)質(zhì)合金鋼材鍛打制造，輥面需經(jīng)淬火處理，表面硬度> HRC55，鍍鉻拋光達(dá)到鏡面，三輥間中心軸線保持平行運行，壓光設(shè)備配備加熱與冷卻裝置，適應(yīng)不同規(guī)格厚度板材的壓光。
6.如權(quán)利要求I所述的一種大尺寸聚偏氟乙烯板材擠出成型方法，其特征在于，所述步驟(4)托架上下設(shè)有冷卻風(fēng)板，聚偏氟乙烯板材從冷卻風(fēng)板中間穿過，達(dá)到冷卻的目地。
7.如權(quán)利要求I所述的一種大尺寸聚偏氟乙烯板材擠出成型方法，其特征在于，所述步驟(5)熱處理溫度為100-140°C，保溫時間為2-6小時，根據(jù)板材厚度適配。
8.如權(quán)利要求1-7任一權(quán)利要求所述的一種大尺寸聚偏氟乙烯板材擠出成型方法，其特征在于，所述的大尺寸聚偏氟乙烯板材擠出成型方法對應(yīng)不同厚度的板材，工藝參數(shù)如下
9.如權(quán)利要求1-7任一權(quán)利要求所述的一種大尺寸聚偏氟乙烯板材擠出成型設(shè)備，其特征在于，沿出料方向依次設(shè)置擠出機、板材模具、三輥壓光設(shè)備、托架和牽引滾筒，所述擠出機的螺桿為鎳基合金，其長徑比為25 28 :1、壓縮比為2. 5-3，所述三輥壓光設(shè)備為斜式的，輥徑為￠400 0 800mm，壓輥采用42CrMoA優(yōu)質(zhì)合金鋼材鍛打制造，輥面需經(jīng)淬火處理，表面硬度> HRC55，鍍鉻拋光達(dá)到鏡面，三輥間中心軸線保持平行運行，壓光設(shè)備配備加熱與冷卻裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的一種大尺寸聚偏氟乙烯板材擠出成型設(shè)備，其特征在于，所述的托架上下設(shè)有冷卻風(fēng)板，聚偏氟乙烯(PVDF)板材從冷卻風(fēng)板中間穿過，達(dá)到冷卻的目地。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大尺寸聚偏氟乙烯板材擠出成型方法及其擠出成型設(shè)備，擠出成型方法包括以下步驟1)擠出機擠出塑化階段；2)板材模具成型階段；3)三輥壓光階段；4)牽引冷卻階段；5)制品熱處理階段；擠出成型設(shè)備沿出料方向依次設(shè)置擠出機、板材模具、三輥壓光設(shè)備、托架和牽引滾筒，所述擠出機的螺桿為鎳基合金，其長徑比為25～281、壓縮比為2.5-3，所述三輥壓光設(shè)備為斜式的，三輥間中心軸線保持平行運行，壓光設(shè)備配備加熱與冷卻裝置；本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)大尺寸聚偏氟乙烯板材的擠出成型制作如不同厚度(1-20mm)且寬度大于1米的各種大規(guī)格PVDF板材，來滿足用戶的各種需求，填補市場空白。
文檔編號B29C47/60GK102602006SQ201210079630
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月23日
發(fā)明者孫生均, 尹武濤, 朱基貴 申請人:株洲宏大高分子材料有限公司