本发明是以聚全氟乙丙烯薄膜为原料制备电缆护套的一种工艺方法。 在制碱工业中,例如离子膜碱设备,需要对电解槽电缆外套上用特殊塑料制成保护套以满足生产过程中对电缆(电极)的保护要求。这类电缆护套大多由含氟塑料制成,其中性能较好的一种是以聚全氟乙丙烯薄膜为原料制备的电缆护套。这种护套壁薄、抗拉伸强度高、绝缘性能好,且耐高温。但由于护套薄膜厚度小(0.25mm左右),护套为一框架形(例如矩形框架),其翻边工艺难度大,因此虽然国外有此产品,但对其制备工艺的报导确不多。
本发明的目的是提供一种以聚全氟乙丙烯薄膜为原料制备其电缆护套的制备工艺。其工艺方法主要包括:焊接工艺、起楞工艺、翻边工艺和回火工艺几部分,即将按护套大小下料成的聚全氟乙丙烯薄膜片,沿其一对边焊接成一薄膜筒,根据电缆(或电极)的形状将薄膜筒成一固定形状(例如矩形筒),再将一定形状的薄膜筒两端外翻成框架形,最后为固定护套的外型将其固定在模具上进行升温回火处理得到产品。下面详细叙述本发明的制备工艺过程。
1、焊接工艺
焊接工艺是将聚全氟乙丙烯薄膜片沿其一对边焊成一薄膜筒,采用焊接设备如塑料热焊接设备,但因为聚全氟乙丙烯熔点高,要求较高温度下施焊,因而焊刀应能达到350℃以上。施焊条件是焊接工艺的重要条件,应在190~220℃温度内进行,焊接时间以5~30秒为宜。在施焊中当焊接温度过低(190℃以下)或焊接时间过短(小于5秒)。薄膜接缝处透明度不好,焊缝上易有孔,测试其接缝处拉伸强度较低。但当焊接温度过高(220℃以上)或焊接时间过长(大于30秒),薄膜易粘在焊刀刀口上,即便在焊刀刀口上涂上脱膜剂,仍难完全避免薄膜粘刀口。其较佳的做业条件为焊接温度200~210℃,焊接时间为10~15秒。
2、起楞工艺
根据电缆(或电极)的外形将焊接成圆筒的薄膜筒固定成一个柱形(例如矩形),即起楞工艺。其过程是将薄膜筒套入模具上在一定温度下使其定形,最简单的作法是将套入模具上的薄膜筒在水中煮沸一定时间(5~30分钟),也可在烘箱中进行其加热温度没有严格限制,但不应过高使其变形,一般以90~150℃为宜。如电缆(或电极)为圆柱形,则可免去本工艺过程。
3、翻边工艺
电缆护套为一框架结构,在起楞后的柱形薄膜筒两端外翻成框架型。在翻边过程中部分薄膜面积要增加,因此局部薄膜厚度将减少,为保证这部分薄膜厚度变化均匀,翻边过程中应较严格控制其加热温度和时间。为完成翻边工艺的局部加温过程,可在熔盐中进行,例如硝酸钾或/和硝酸钠混合盐,使其熔盐温度控制在280~310℃,加热时间控制在2~10秒。当翻边过程中如熔盐温度过高(310℃以上)聚全氟乙丙烯将变脆,翻边时容易产生裂纹,但温度过程低(280℃以下)薄膜变形量小,翻边后楞角处易翘曲,产生硬角。加热时间与熔盐温度有关,当熔盐温度较高时,加热时间应短,而熔盐温度较低,加热时间则长,但加热时间过短,操作难于控制,较佳的翻边工艺控制的熔盐温度290~300℃,加温时间为5~7秒。
4、回火工艺
回火处理工艺是将成型后地制件放入模具内,进行热处理,使其可以固定成型。回火处理可在烘箱(或高温炉)中进行,回火处理的条件范围要求较宽,在低于焊接温度下都可进行,一般以130~170℃为宜,回火保温时间以不少于5分钟为宜,回火处理后将制件降至室温,去模、整形后即可得到产品。下面通过实例对本发明工艺过程给予进一步说明。
实例1,聚全氟乙丙烯电缆护套制备
取聚全氟乙丙烯薄膜(厚度0.25mm)按电缆外形下料,将其薄膜片对接(重迭5mm左右),上下用聚四氟乙烯薄膜片垫好,进行焊接;焊接时先将脱膜剂(有机硅树脂)涂在焊刀刀口上,缓慢加热,待溶剂挥发后,再加热到焊接温度,保温半小时后进行焊接处理,焊接温度为200℃,焊接时间为15秒;焊接成的薄膜筒套入矩形模具上放入水中煮沸20分钟,起楞成矩形柱筒,退模进行翻边;所用熔盐可取硝酸钠(65%)硝酸钾(35%)混合硝酸盐加热到290℃成熔盐液,将矩形柱筒两端分别浸入熔盐中加热7秒左右取出迅速在模具上翻边,反复多次(每个棱角一次)完成翻边工艺处理,最后将制件固定在模具上放入烘箱于130℃进行回火处理40分钟,取出降至室温、退模、整形得产品。
比较例1,焊接条件对焊接效果的影响 取同种聚全氟乙丙烯薄膜,利用相同设备(如实例1)控制不同的焊接温度和时间焊接效果如表1。
表1 焊接温度及时间对焊接效果的影响温度(℃)180190205220230时间(秒)45301054加工情况透时度不好薄膜易脱刀透明度好薄膜易脱刀透明度好薄膜易脱刀透明度好薄膜能脱刀薄膜粘刀接缝接伸强度(MPa)20.939.844.045.040.0
注:原料拉伸强度为26.6MPa
比较例2,翻边条件对制件的影响
按实例1制得起楞后制件,在相同熔盐中(硝酸钠50%硝酸钾50%混合)加热后进行翻边,翻边后制件表观性能如表2所示。
表2 翻边条件对制件性能影响温度(℃)270280290300310320时间(秒)15107522性能楞角处起翘翻边后稍有硬角回火处理后消失翻边均匀翻边均匀薄膜稍变硬翻边出裂纹
由上述实例和比较例,采用本发明提供的生产工艺,操作方便,可以较好的制备出聚全氟乙丙烯电缆护套。