專利名稱：糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及纖維的燒結牽伸裝置，特別是涉及一種糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置。
背景技術：
聚四氟乙烯(PTFE)屬于高結晶度和高熔點的高聚物，熔融黏度極大，即使到了熔點溫度其也難以流動，所以無法采用普通塑料的加工方式，諸如流延、擠出、注射等，只能將聚四氟乙烯預制為一定形狀的預制體，采用類似粉末冶金的方式對其進行燒結、牽伸。聚四氟乙烯(PTFE)纖維的制備方法除了膜裂法、載體紡絲法外，應用較多的是糊狀擠出法。將PTFE粉末與油劑均勻混合后通過擠出摸頭進行擠出制絲，但鑒于PTFE結構造成的化學和物理特性，所得PTFE纖維強度較低，難以滿足使用要求，必須經(jīng)過燒結熔融處理及其在燒結條件下的牽伸。經(jīng)過上述處理后，PTFE纖維的強度得到了大幅度地提高， 但由于PTFE屬于高結晶度和高熔點的高聚物。因此，燒結溫度高，且對溫度分布的均勻性有一定的要求。從現(xiàn)有公開的文獻看，目前還未有PTFE纖維微波燒結的相關報道。傳統(tǒng)燒結裝置不僅升溫速度慢，耗能高，而且常因加熱不均勻?qū)е吕w維在燒結過程中熱收縮不均勻而產(chǎn)生斷裂。微波具有加熱快，加熱均勻等特點，但PTFE屬于非極性物質(zhì)，介電常數(shù)和介電損耗角均較小，所以PTFE因不吸收微波而難以直接加熱，但是，通過微波間接加熱耐高溫且介電常數(shù)高的介質(zhì)，使PTFE得到微波的間接加熱。用微波燒結的裝置升溫速度快，溫度分布均勻，使PTFE纖維可以得到均勻的加熱處理，加熱效率高。經(jīng)過本發(fā)明燒結的PTFE纖維強度高，韌性強，該燒結裝置具有很高的實用性和經(jīng)濟效益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能快速升溫且溫度分布均勻的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，通過本裝置能順利燒結、牽伸出具有較高強度和韌性的聚四氟乙烯纖維。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，包括微波加熱系統(tǒng)、燒結裝置、測溫系統(tǒng)與控制系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，微波加熱系統(tǒng)包括微波加熱腔和微波發(fā)生器，其結構特點為所述微波加熱腔包括微波加熱腔底部、微波加熱腔側面和微波加熱腔頂部，所述的微波加熱腔頂部的左右區(qū)域設置有孔徑小于微波波長的排氣小孔，微波發(fā)生器由可調(diào)節(jié)加熱功率的磁控管組成；所述測溫系統(tǒng)由紅外測溫儀器構成，所述的控制系統(tǒng)與紅外測溫儀器、微波發(fā)生器連接；燒結裝置置于微波加熱腔內(nèi)的燒結設備的托架上，燒結裝置包括燒結槽和填充介質(zhì)，燒結裝置設有兩個并排的燒結槽， 兩個并排的燒結槽為第一燒結槽和第二燒結槽，在兩個并排的燒結槽之間及外側設置有填充介質(zhì)，在第一燒結槽和第二燒結槽之間的為中間填充介質(zhì)，在第一燒結槽外側的是一側填充介質(zhì)，在第二燒結槽外側的是另一側填充介質(zhì)；所述的傳輸系統(tǒng)包括主轉向輪和從轉向輪，從轉向輪和主轉向輪分別處于微波加熱腔的腔體外部的左右兩側；排氣系統(tǒng)由排氣罩、負壓發(fā)生裝置和排氣管道組成，所述的排氣罩罩在排氣小孔上且與排氣小孔接合。本發(fā)明的目的還可通過以下技術方案實現(xiàn)的，所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特點為磁控管的頻率為915MHZ或M50MHZ，磁控管的微波最大加熱功率為3KW。所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特點為微波發(fā)生器由3-5個磁控管組成，所述磁控管可單個單獨工作或多個組合工作。所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特點為溫度紅外感應與控制系統(tǒng)置于微波加熱腔的上端。所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特點為所述燒結裝置的燒結槽形狀為方形或三角形。所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特點為燒結裝置的燒結槽由耐高溫且易于導熱的材料制成。所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特點為所述填充介質(zhì)為介電損耗高的耐高溫無機材料。所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特點為主轉向輪和從轉向輪的上平行切線和下平行切線分別與燒結裝置中的第一燒結槽的中心線和第二燒結槽的中心線重合。所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特點為所述的溫度紅外感應與控制系統(tǒng)接收和反饋測溫系統(tǒng)所發(fā)出的溫度信號，控制微波的啟動和微波加熱功率。所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特點為制備燒結槽的耐高溫且易于導熱的材料為石英或陶瓷材料。所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特點為所述電損耗高的耐高溫無機材料的填充介質(zhì)為炭化硅。所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特點為在微波加熱腔側面設有微波加熱腔側面纖維導口，從微波加熱腔側面纖維導口將聚四氟乙烯纖維導入進入燒結裝置的第一燒結槽后纏繞在從轉動輪上，經(jīng)從轉動輪轉動至下平行切線后再由另一個微波加熱腔側面纖維導口通過第二燒結槽后纏繞在主轉動輪并導出至牽伸。本發(fā)明的優(yōu)點在于雖然PTFE因不吸收微波而難以直接加熱，但通過介質(zhì)間接加熱，使PTFE纖維得到均勻的加熱燒結處理，生產(chǎn)效率高，纖維不易斷頭。所述微波燒結裝置結構簡單，操作方便，溫度升溫速度快，加熱效率高，溫度分布均勻，具有環(huán)保、低碳的特點，環(huán)境效益高；同時，裝置加熱溫度容易控制，可有效減少纖維在燒結過程中的斷頭現(xiàn)象， 克服了傳統(tǒng)電加熱裝置升溫速度慢，加熱效率低，耗能量高，生產(chǎn)效率低等問題，同時避免了在燒結過程中由于傳統(tǒng)電加熱不均勻，導致聚四氟乙烯纖維受熱不均勻而產(chǎn)生收縮不均勻，并因此導致纖維經(jīng)常斷頭的現(xiàn)象。所燒結的PTFE纖維強度高，韌性強，該燒結裝置具有很高的實用性和經(jīng)濟效益。


圖1為糊狀聚四氟乙烯纖維微波燒結牽伸裝置的主視圖。圖2為糊狀聚四氟乙烯纖維微波燒結牽伸裝置的俯視圖。圖2-1為圖2中的聚四氟乙烯纖維沒繞在從轉動輪和主轉動輪時的結構示意圖。圖3為微波燒結裝置A-A的剖面圖。
具體實施例方式為了對本發(fā)明作進一步的了解，現(xiàn)結合附圖對其作具體的說明。
圖中，1是排氣系統(tǒng)，2是右側排氣小孔，3是燒結裝置，4是主轉動輪，5是聚四氟乙烯纖維，6是第一燒結槽，7是第二燒結槽，8是燒結裝置的托架，9是從轉動輪，10是微波加熱腔側面，11是左側排氣小孔，12是微波加熱腔頂部，13是測溫系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，14是微波加熱腔底部，15是一側填充介質(zhì)，16是中間填充介質(zhì)，17是另一側填充介質(zhì)，18是微波加熱腔側面纖維導口，19是下平行切線，20是上平行切線，第一燒結槽的中心線21，第二燒結槽的中心線22。實施例1
本發(fā)明包括微波加熱系統(tǒng)、燒結裝置3、測溫系統(tǒng)與控制系統(tǒng)13、傳輸系統(tǒng)和和排氣系統(tǒng)1。其中，微波加熱系統(tǒng)包括微波加熱腔和微波發(fā)生器，微波發(fā)生器為現(xiàn)有技術，微波加熱腔包括微波加熱腔底部14、微波加熱腔側面10和微波加熱腔頂部12，在微波加熱腔側面設置有纖維進、出導口 18，微波加熱腔頂部12設置有孔徑小于微波波長的排氣小孔，所述的微波發(fā)生器由3 5個可調(diào)節(jié)加熱功率的磁控管組成，其頻率為915MHZ，或者M5OMHZ均可；測溫系統(tǒng)由紅外測溫儀器構成，紅外測溫儀器為現(xiàn)有技術，位于微波加熱腔體的上端， 控制系統(tǒng)與紅外測溫儀器、微波發(fā)生器連接，通過接收和反饋測溫系統(tǒng)所發(fā)出的溫度信號， 控制微波的啟動和微波加熱功率，構成微波加熱功率與溫度控制自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可設置不同的加熱溫度和升溫速率，系統(tǒng)能根據(jù)所設定的條件控制微波的加熱功率并能保持恒溫； 燒結裝置3置于微波加熱腔內(nèi)的燒結設備的托架8上，燒結裝置3為具有一定形狀的燒結槽和填充介質(zhì)，燒結裝置3設有兩個并排的燒結槽，兩個并排的燒結槽為第一燒結槽6和第二燒結槽7，在兩個并排的燒結槽之間及外側設置有填充介質(zhì)，在第一燒結槽6和第二燒結槽7之間的為中間填充介質(zhì)16，在第一燒結槽6外側的是一側填充介質(zhì)15，在第二燒結槽 7外側的是另一側填充介質(zhì)16，燒結裝置3的燒結槽材質(zhì)具有導熱快與耐高溫的特點，由石英、陶瓷等材料構成，燒結槽的形狀為方形或者三角形，而燒結槽周邊的填充介質(zhì)為耐高溫且介電常數(shù)高的炭化硅等介質(zhì)，通過微波加熱填充介質(zhì)實現(xiàn)對聚四氟乙烯纖維進行間接加熱；所述的傳輸系統(tǒng)主要由傳動輪組成，所述傳動輪的線速度可調(diào)，其中一個為主轉向輪 4，另一個為從轉向輪9，分別處于微波加熱腔的腔體外部的左右兩側，兩個轉向輪的上平行切線20、下平行切線19 (見圖2-1所示)分別與燒結裝置中的第一燒結槽的中心線21和第二燒結槽的中心線22重合，通過傳輸系統(tǒng)使PTFE纖維在燒結裝置中得到持續(xù)的、穩(wěn)定的加熱處理；排氣系統(tǒng)1由排氣罩、負壓發(fā)生裝置和排氣管道組成，位于加熱腔的頂部，所述的排氣罩分別罩在左側排氣小孔11、右側排氣小孔2上且與排氣小孔接合。工作時，設置主傳動輪4和從轉向輪9的線速度一致。將聚四氟乙烯纖維5從微波加熱腔側面纖維導口 18導入進入燒結裝置的第一燒結槽6后纏繞在從轉動輪9上(纏繞狀態(tài)見圖2所示)，經(jīng)從轉動輪9轉動至下平行切線19后再由另一個微波加熱腔側面纖維導口 18通過第二燒結槽7后纏繞在主轉動輪4 (纏繞狀態(tài)見圖2所示)并導至牽伸工藝。 設置微波的加熱溫度為400°C，升溫速率為50°C /min，啟動微波加熱系統(tǒng)開始對介質(zhì)(一側填充介質(zhì)15，中間填充介質(zhì)16，另一側填充介質(zhì)17進行加熱，當溫度升至設定的溫度時，啟動主傳動輪4和排氣系統(tǒng)1，使聚四氟乙烯纖維緩慢地通過燒結槽進行燒結處理，相應地， 設置于腔體頂部的紅外感應與控制系統(tǒng)13同步測試燒結裝置3的外壁溫度，其與微波加熱系統(tǒng)構成微波加熱功率與溫度控制自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，自動調(diào)整微波加熱功率，使燒結溫度保持恒定。所燒結的纖維經(jīng)過后處理工序得到強度高、韌性強的聚四氟乙烯纖維，其線密度為450D，抗拉強度為36CN/Tex，斷裂強力為16N。
實施例2
工作時，可以設置主傳動輪4的線速度為從傳動輪9的3 4倍。將聚四氟乙烯纖維導口 18導入，并依次通過導口 18以及燒結裝置的燒結槽6后纏繞從轉動輪9，再由另一個導口 18導入，并通過另一燒結槽7后纏繞主轉動輪4并導至牽伸工藝。設置微波的加熱溫度為380°C，升溫速率為60°C /min，啟動微波加熱系統(tǒng)開始對介質(zhì)(15，16，17)進行加熱，同時啟動主傳動輪4和排氣系統(tǒng)1，使聚四氟乙烯纖維緩慢地通過燒結槽(6，7)進行燒結，并進行牽伸3 4倍處理，相應地，設置于腔體頂部的紅外感應與控制系統(tǒng)13同步測試燒結裝置3的外壁溫度，通過微波加熱系統(tǒng)自動調(diào)溫功率，使燒結溫度保持恒定。所燒結的纖維經(jīng)過后處理工序得到強度高、韌性強的聚四氟乙烯纖維，其線密度為400D，抗拉強度為31CN/ Tex，斷裂強力為14. 2N。
權利要求
1.一種糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，包括微波加熱系統(tǒng)、燒結裝置、 測溫系統(tǒng)與控制系統(tǒng)(13)、傳輸系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)(1)，微波加熱系統(tǒng)包括微波加熱腔和微波發(fā)生器，其特征在于所述微波加熱腔包括微波加熱腔底部(14)、微波加熱腔側面(10) 和微波加熱腔頂部(12)，所述的微波加熱腔頂部的左右區(qū)域設置有孔徑小于微波波長的排氣小孔，微波發(fā)生器由可調(diào)節(jié)加熱功率的磁控管組成；所述測溫系統(tǒng)由紅外測溫儀器構成， 所述的控制系統(tǒng)與紅外測溫儀器、微波發(fā)生器連接；燒結裝置(3)置于微波加熱腔內(nèi)的燒結設備的托架(8)上，燒結裝置(3)包括燒結槽和填充介質(zhì)，燒結裝置(3)設有兩個并排的燒結槽，兩個并排的燒結槽為第一燒結槽(6)和第二燒結槽(7)，在兩個并排的燒結槽之間及外側設置有填充介質(zhì)，在第一燒結槽(6)和第二燒結槽(7)之間的為中間填充介質(zhì)(16)， 在第一燒結槽(6)外側的是一側填充介質(zhì)(15)，在第二燒結槽(7)外側的是另一側填充介質(zhì)(17)；所述的傳輸系統(tǒng)包括主轉向輪(4)和從轉向輪(9)，從轉向輪(9)和主轉向輪(4) 分別處于微波加熱腔的腔體外部的左右兩側；排氣系統(tǒng)(1)由排氣罩、負壓發(fā)生裝置和排氣管道組成，所述的排氣罩罩在排氣小孔上且與排氣小孔接合。
2.根據(jù)權利要求1所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特征在于磁控管的頻率為915MHZ或M50MHZ，磁控管的微波最大加熱功率為3KW。
3.根據(jù)權利要求1所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特征在于微波發(fā)生器由3-5個磁控管組成，所述磁控管可單個單獨工作或多個組合工作。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特征在于溫度紅外感應與控制系統(tǒng)(13)置于微波加熱腔的上端。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特征在于所述燒結裝置的燒結槽形狀為方形或三角形。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特征在于燒結裝置的燒結槽由耐高溫且易于導熱的材料制成。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特征在于所述填充介質(zhì)為介電損耗高的耐高溫無機材料。
8.根據(jù)權利要求1或2所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特征在于主轉向輪(4)和從轉向輪(9)的上平行切線(20)和下平行切線(19)分別與燒結裝置中的第一燒結槽(6)的中心線和第二燒結槽(7)的中心線重合。
9.根據(jù)權利要求4所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特征在于所述的溫度紅外感應與控制系統(tǒng)接收和反饋測溫系統(tǒng)所發(fā)出的溫度信號，控制微波的啟動和微波加熱功率。
10.根據(jù)權利要求7所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特征在于制備燒結槽的耐高溫且易于導熱的材料為石英或陶瓷材料。
11.根據(jù)權利要求8所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特征在于所述電損耗高的耐高溫無機材料的填充介質(zhì)為炭化硅。
12.根據(jù)權利要求9所述的糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，其特征在于在微波加熱腔側面設有微波加熱腔側面纖維導口(18)，從微波加熱腔側面纖維導口 (18 )將聚四氟乙烯纖維(5 )導入進入燒結裝置的第一燒結槽(6 )后纏繞在從轉動輪(9 )上， 經(jīng)從轉動輪(9)轉動至下平行切線(19)后再由另一個微波加熱腔側面纖維導口(18)通過第二燒結槽(7)后纏繞在主轉動輪(4)并導出至牽伸。
全文摘要
本發(fā)明公開一種糊狀聚四氟乙烯擠出纖維的微波燒結牽伸裝置，包括微波加熱系統(tǒng)、燒結裝置、測溫系統(tǒng)與控制系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)，其特點為所述的微波加熱腔頂部的左右區(qū)域設置有孔徑小于微波波長的排氣小孔，微波發(fā)生器由可調(diào)節(jié)加熱功率的磁控管組成；所述測溫系統(tǒng)由紅外測溫儀器構成，所述的控制系統(tǒng)與紅外測溫儀器、微波發(fā)生器連接；燒結裝置包括燒結槽和填充介質(zhì)，燒結裝置設有兩個并排的燒結槽，在兩個并排的燒結槽之間及外側設置有填充介質(zhì)；從轉向輪和主轉向輪分別處于微波加熱腔的腔體外部的左右兩側；所述的排氣罩罩在排氣小孔上且與排氣小孔接合。具有操作簡單，加熱溫度穩(wěn)定，燒結效率高，燒結的纖維強度高、韌性強。
文檔編號D01D5/12GK102493007SQ20111035984
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權日2011年11月15日
發(fā)明者劉忠良, 周丕嚴, 王朝陽 申請人:廈門柏潤氟材料科技有限公司