專利名稱：應用于煙機配件中的工程塑料配方和加工方法
技術領域：
本發(fā)明涉及煙草機械零配件中的工程塑料配方和加工方法，更具體地說，本發(fā)明涉及聚苯硫醚(PPS)和聚偏二氟乙烯(PVDF)兩種工程塑料的改性及煙機零配件的加工方法。
背景技術：
工程塑料性能優(yōu)良，具有重量輕，剛性大，機械強度高，蠕變小，尺寸穩(wěn)定性好，化學穩(wěn)定性好，耐熱性好，電絕緣性好和加工性能好等特點。工程塑料因其大分子鏈中多存在著大量芳環(huán)、雜環(huán)和梯型結(jié)構(gòu)，故其化學鍵能高，在高溫下不易發(fā)生降解和裂解；又因其分子中含氫很少，與氧反應的可能性也很少，所以，它的物理機械性能與化學性能較通用塑料更為優(yōu)異與穩(wěn)定。但因其剛性骨架的特點，使其熔體粘度很高，故其加工性能不及通用塑料優(yōu)越，常需引入醚鍵增加柔性，或引入其他基團降低剛性，或改梯型結(jié)構(gòu)為半梯型結(jié)構(gòu)等方法改善其加工性能。
工程塑料正向著高性能及高功能化、多用途、低成本方向發(fā)展，所采用的手段是合金、共混及填充。通過改性力求使工程塑料在性能上有所提高而成本基本不變，或在性能基本不變或略有降低的前提下大幅降低成本。國外工程塑料的發(fā)展已進入成熟期，生產(chǎn)技術和生產(chǎn)規(guī)模已達到相當水平。但為了向更高層次推進，仍在不斷改進生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)能力，開發(fā)新產(chǎn)品或改進產(chǎn)品性能，降低生產(chǎn)成本，開拓應用領域，以促進更快發(fā)展。
在煙機配件的研究與生產(chǎn)中，有一部分零件采用工程塑料來制作，以降低配件的重量和提高其自潤滑性，但由于煙草機械的高速運行和高精度裝配要求，對其配件的機械強度，尺寸穩(wěn)定性，耐磨性和自潤滑性能都有較高的要求。1956年，美國杜邦(Dupont)公司研制成功聚甲醛(POM)，該材料以其高結(jié)晶性而具有優(yōu)良的機械性能，首次成功地代替金屬材料而躋身于結(jié)構(gòu)材料的行列。國外的煙機配件制造企業(yè)最開始就采用POM加工煙機配件，其尺寸穩(wěn)定性較好，但耐磨性較差。其成型方法選用的是注塑成型。巴斯夫公司開發(fā)基于聚砜和聚醚砜的高性能工程塑料具有良好的尺寸穩(wěn)定性、耐磨性和抗油水性，一些國外的制造企業(yè)選用這種材料進行加工煙機配件，其耐磨性、自潤滑性能和精度能很好的達到使用要求，只是材料價格較昂貴。國內(nèi)目前對煙機塑料配件進行的研究和應用，主要用的是尼龍(PA66)和聚偏二氟乙烯(PVDF)材料。前者雖然使配件有較好的韌性和耐磨性，但尺寸穩(wěn)定性較差；后者雖然有很好的自潤滑性，但強度和尺寸穩(wěn)定性都不理想。而且上述兩種材料若采用一次模壓成型，其精度很難達到要求，故主要采用板材進行機械加工，材料消耗很大并且工時費用很高。
20世紀90年初，我國煙機配件制造業(yè)部分企業(yè)著手工程塑料加工煙機配件的探討工作，但由于技術手段落后、制造水平低等各種原因，最終的配件制品可靠性比較低，精度滿足不了生產(chǎn)要求，為加速國產(chǎn)化進程，某些工廠投資了上千萬元件購置了現(xiàn)代化加工設備。但由于在工程塑料的選材和改性以及加工工藝和參數(shù)上缺乏研究和經(jīng)驗。所生產(chǎn)的煙機配件質(zhì)量和國外配件相比仍有較大差距。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是克服了現(xiàn)有技術存在的不足，提供了一種機械強度高，尺寸穩(wěn)定性好、耐磨且具有自潤滑性的改性聚苯硫醚(PPS)和改性聚偏二氟乙烯(PVDF)工程塑料；本發(fā)明的目的之二是克服了傳統(tǒng)煙機塑料配件加工方法的不足，提供了一種能生產(chǎn)精度高、材料消耗小的配件混合加工方法(模壓成型—機械精加工)；本發(fā)明的目的之三是開發(fā)的煙機配件性能超過了進口件的指標，且成本大幅度降低。
本發(fā)明是按下面的兩個技術方案進行方案一聚苯硫醚(PPS)的改性及配件加工按重量百分比計，該材料由聚苯硫醚(PPS)60～70％，潤滑劑聚四氟乙烯(PTFE)5～15％，穩(wěn)定劑碳酸鈣15％～25％組成；其制作工藝為1)在220～240℃熔融的聚苯硫醚(PPS)液中，按預定比例將粒度小于200目潤滑劑、穩(wěn)定劑加入并將其混合均勻；2)將上述物料制成直徑3～5mm的顆粒；3)模壓成型按工件的基本尺寸開發(fā)模具并進行注塑得到工件毛坯，模壓溫度240～260℃，模壓壓力11～12MPa，固化時間10-20min；4)在80～100℃的溫度條件下對工件毛坯進行7～24小時的退火和定型處理；5)對工件毛坯進行機械精加工形成成品，精加工切削速度120～180m/min，切削深度0.1～0.3mm，進給量0.05～0.25mm/r。
方案二聚偏二氟乙烯(PVDF)的改性及配件加工按重量百分比計，該材料由聚偏二氟乙烯(PVDF)70～80％，穩(wěn)定劑碳酸鈣20％～30％組成；其制作工藝為1)在200～220℃熔融的聚偏二氟乙烯(PVDF)液中，按預定比例將粒度小于200目的穩(wěn)定劑加入并混合均勻；2)將上述熔體保溫60～80分鐘后制成直徑3～5mm的顆粒；3)模壓成型按工件的基本尺寸開發(fā)模具并進行注塑得到工件毛坯，模壓溫度200～220℃，模壓壓力9～10MPa，固化時間10-20min；4)在60～80℃的溫度條件下對工件毛坯進行7～24小時的退火和定型處理；5)對工件毛坯進行機械精加工形成成品，精加工切削速度120～180m/min，切削深度0.1～0.3mm，進給量0.05～0.25mm/r。
與公知技術相比本發(fā)明具有的優(yōu)點及積極效果為了能夠同時提高聚苯硫醚(PPS)和聚偏二氟乙烯(PVDF)塑料的尺寸穩(wěn)定性、自潤滑性和耐磨性能，本發(fā)明在聚苯硫醚(PPS)和聚偏二氟乙烯(PVDF)中加入潤滑劑聚四氟乙烯(PTFE)和穩(wěn)定劑碳酸鈣，然后通過混合加工及退火等處理工藝，制備出了精度高，尺寸穩(wěn)定性好，耐磨且具有較好自潤滑性的煙機配件。使用該改性塑料配件，能滿足進口煙機對配件材質(zhì)性能提出的很高要求，成本比進口配件有大幅降低，只相當于進口配件的1/8～1/6。
四、具體實施例實施例一煙機配件--煙庫盒模(機件號2XAQD1-S)的加工方法。
該材料由聚苯硫醚60重量％，聚四氟乙烯15重量％，碳酸鈣25重量％組成。其制作工藝為按預定比例將粒度小于200目的聚四氟乙烯，碳酸鈣加入220～240℃熔融的聚苯硫醚液中，并混合均勻，制成直徑3～5mm物料，在溫度250℃，模壓壓力11MPa，固化時間20min的條件下模壓成型，在80～100℃條件下對工件毛坯退火和定型處理14小時，最后對工件毛坯機械精加工，控制切削速度140m/min，切削深度0.3mm，進給量0.25mm/r，得到成品。
按上述混合加工方法制成的煙庫盒模產(chǎn)品，并將其與單機械加工、單模壓成型加工的產(chǎn)品進行精度和材料利用率的對比，結(jié)果如下


實施例二二輪鉤子(機件號DXA3104-S)配件加工方法。
該材料按由聚苯硫醚(PPS)65重量％，潤滑劑聚四氟乙烯(PTFE)15重量％，穩(wěn)定劑碳酸鈣20重量％組成。其制作工藝為按預定比例將粒度小于200目的聚四氟乙烯，碳酸鈣加入220～240℃熔融的聚苯硫醚液中，并混合均勻，制成直徑3～5mm物料，在溫度240℃，模壓壓力11MPa，固化時間15min的條件下模壓成型，在80～100℃條件下對工件毛坯退火和定型處理18小時，最后對工件毛坯機械精加工，控制切削速度160m/min，切削深度0.2mm，進給量0.2mm/r，得到成品。
按上述混合加工方法制成二輪鉤子的產(chǎn)品，并將其與單機械加工、單模壓成型加工的產(chǎn)品進行精度和材料利用率的對比，結(jié)果如下

實施例三推煙板(機件號2XDLA30-S)配件加工方法。
該材料由聚苯硫醚70重量％，潤滑劑聚四氟乙烯5重量％，穩(wěn)定劑碳酸鈣25重量％組成。其制作工藝為按預定比例將粒度小于200目的聚四氟乙烯，碳酸鈣加入220～240℃熔融的聚苯硫醚液中，并混合均勻，制成直徑3～5mm物料，在溫度260℃，模壓壓力12MPa，固化時間20min的條件下模壓成型，在80～100℃條件下對工件毛坯退火和定型處理24小時，最后對工件毛坯機械精加工，控制切削速度180m/min，切削深度0.3mm，進給量0.15mm/r，得到成品。
按上述混合加工方法制成的推煙板產(chǎn)品，并將其與單機械加工、單模壓成型加工的產(chǎn)品進行精度和材料利用率的對比，結(jié)果如下

實施例四三輪盒模(機件號2PALC4-7.7)加工方法。
該材料由聚偏二氟乙烯70重量％、穩(wěn)定劑碳酸鈣30重量％組成。其制作工藝為按預定比例將粒度小于200目的碳酸鈣加入200～220℃熔融的聚偏二氟乙烯液中并混合均勻，將上述熔體保溫60分鐘后制成直徑3～5mm物料，在溫度200℃，模壓壓力9MPa，固化時間20min的條件下模壓成型，在80～100℃條件下對工件毛坯退火和定型處理12小時，最后對工件毛坯機械精加工，控制切削速度150m/min，切削深度0.3mm，進給量0.2mm/r，得到成品。
按上述混合加工方法制成的煙機配件三輪盒模的產(chǎn)品，將其與單機械加工、單模壓成型加工的產(chǎn)品進行精度和材料利用率的對比，結(jié)果如下

實施例五四輪盒模(機件號2PALCM199-7.7)加工方法，該材料由聚偏二氟乙烯80重量％、穩(wěn)定劑碳酸鈣20重量％組成。
按預定比例將粒度小于200目的碳酸鈣加入200～220℃熔融的聚偏二氟乙烯液中并混合均勻，將上述熔體保溫80分鐘后制成直徑3～5mm物料，在溫度220℃，模壓壓力10MPa，固化時間20min的條件下模壓成型，在60-80℃條件下對工件毛坯退火和定型處理20小時，最后對工件毛坯機械精加工，控制切削速度120m/min，切削深度0.1mm，進給量0.15mm/r，得到成品。
該按上述混合加工方法制成的四輪盒模產(chǎn)品，將其與單機械加工、單模壓成型加工的產(chǎn)品進行精度和材料利用率的對比，結(jié)果如下

從以上五例可見，本發(fā)明使聚苯硫醚(PPS)和聚偏二氟乙烯(PVDF)改性后，化學穩(wěn)定性大幅度提高，同時力學性能和機械加工性能也大幅改善；用該技術開發(fā)的煙機配件其耐磨性和尺寸穩(wěn)定性超過了進口件的指標，成本大幅度降低，只相當于進口配件的1/8～1/6。
權(quán)利要求
1.一種應用于煙機配件中的工程塑料配方和加工方法，其特征在于按以下兩個技術方案進行方案一聚苯硫醚60～70重量％，潤滑劑聚四氟乙烯5～15重量％，穩(wěn)定劑碳酸鈣15％～25重量％；其制作工藝為1)在220～240℃熔融的聚苯硫醚液中，按預定比例將粒度小于200目的潤滑劑、穩(wěn)定劑加入并將其混合均勻；2)將上述物料制成直徑3～5mm的顆粒；3)按工件的基本尺寸開發(fā)模具并進行注塑模壓成型，得到工件毛坯，模壓溫度240～260℃，模壓壓力11～12MPa，固化時間10-20min；4)在80～100℃的溫度條件下對工件毛坯進行7～24小時的退火和定型處理；5)對工件毛坯進行機械精加工形成成品，精加工切削速度120～180m/min，切削深度0.1～0.3mm，進給量0.05～0.25mm/r，方案二由聚偏二氟乙烯70～80％，穩(wěn)定劑碳酸鈣20％～30％組成；其制作工藝為1)在200～220℃熔融的聚偏二氟乙烯液中，按預定比例將粒度小于200目的穩(wěn)定劑加入并混合均勻；2)將上述熔體保溫60～80分鐘后制成直徑3～5mm的顆粒；3)按工件的基本尺寸開發(fā)模具并進行注塑模壓成型，得到工件毛坯，模壓溫度200～220℃，模壓壓力9～10MPa，固化時間10-20min；4)在60～80℃的溫度條件下對工件毛坯進行7～24小時的退火和定型處理；5)對工件毛坯進行機械精加工形成成品，精加工切削速度120～180m/min，切削深度0.1～0.3mm，進給量0.05～0.25mm/r。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用于煙機配件中的工程塑料配方和加工方法，其特征在于對于煙庫盒模配件的配方由聚苯硫醚60重量％，聚四氟乙烯15重量％，碳酸鈣25重量％組成，其制作工藝為按預定比例將粒度小于200目的聚四氟乙烯，碳酸鈣加入220～240℃熔融的聚苯硫醚液中，并混合均勻，制成直徑3～5mm物料，在溫度250℃，模壓壓力11MPa，固化時間20min的條件下模壓成型，在80～100℃條件下對工件毛坯退火和定型處理14小時，最后對工件毛坯機械精加工，控制切削速度140m/min，切削深度0.3mm，進給量0.25mm/r，得到成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用于煙機配件中的工程塑料配方和加工方法，其特征在于對于二輪鉤子配件配方由聚苯硫醚65重量％，潤滑劑聚四氟乙烯15重量％，穩(wěn)定劑碳酸鈣20重量％組成，其制作工藝為按預定比例將粒度小于200目的聚四氟乙烯，碳酸鈣加入220～240℃熔融的聚苯硫醚液中，并混合均勻，制成直徑3～5mm物料，在溫度240℃，模壓壓力11MPa，固化時間15min的條件下模壓成型，在80～100℃條件下對工件毛坯退火和定型處理18小時，最后對工件毛坯機械精加工，控制切削速度160m/min，切削深度0.2mm，進給量0.2mm/r，得到成品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用于煙機配件中的工程塑料配方和加工方法，其特征在于對于推煙板配件配方由聚苯硫醚70重量％，潤滑劑聚四氟乙烯5重量％，穩(wěn)定劑碳酸鈣25重量％組成。其制作工藝為按預定比例將粒度小于200目的聚四氟乙烯，碳酸鈣加入220～240℃熔融的聚苯硫醚液中，并混合均勻，制成直徑3～5mm物料，在溫度260℃，模壓壓力12MPa，固化時間20min的條件下模壓成型，在80～100℃條件下對工件毛坯退火和定型處理24小時，最后對工件毛坯機械精加工，控制切削速度180m/min，切削深度0.3mm，進給量0.15mm/r，得到成品。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用于煙機配件中的工程塑料配方和加工方法，其特征在于對于三輪盒模的配方由聚偏二氟乙烯70重量％、穩(wěn)定劑碳酸鈣30重量％組成。其制作工藝為按預定比例將粒度小于200目的碳酸鈣加入200～220℃熔融的聚偏二氟乙烯液中并混合均勻，將上述熔體保溫60分鐘后制成直徑3～5mm物料，在溫度200℃，模壓壓力9MPa，固化時間10min的條件下模壓成型，在80～100℃條件下對工件毛坯退火和定型處理12小時，最后對工件毛坯機械精加工，控制切削速度150m/min，切削深度0.3mm，進給量0.2mm/r，得到成品。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應用于煙機配件中的工程塑料配方和加工方法，其特征在于對于四輪盒模由聚偏二氟乙烯80重量％、穩(wěn)定劑碳酸鈣20重量％組成，按預定比例將粒度小于200目的碳酸鈣加入200～220℃熔融的聚偏二氟乙烯液中并混合均勻，將上述熔體保溫80分鐘后制成直徑3～5mm物料，在溫度220℃，模壓壓力10MPa，固化時間20min的條件下模壓成型，在60-80℃條件下對工件毛坯退火和定型處理20小時，最后對工件毛坯機械精加工，控制切削速度120m/min，切削深度0.1mm，進給量0.15mm/r，得到成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種應用于煙機配件中的工程塑料配方和加工方法，該材料由聚苯硫醚60～70％，潤滑劑聚四氟乙烯5～15％，穩(wěn)定劑碳酸鈣15％～25％或由聚偏二氟乙烯70～80％，穩(wěn)定劑碳酸鈣20％～30％組成。經(jīng)熔融，混合均勻，制成直徑3～5mm的顆粒后，模壓成型得到工件毛坯，再進行退火和定型處理后，進行機械精加工形成成品。本發(fā)明采用模壓成型－機械精加工的混合加工方法，使聚苯硫醚和聚偏二氟乙烯改性，化學穩(wěn)定性大幅度提高，同時力學性能和機械加工性能也大幅改善，用該技術開發(fā)的煙機配件能滿足進口煙機對配件材質(zhì)性能提出的高要求，其耐磨性和尺寸穩(wěn)定性達到或超過了進口煙機配件的指標，成本大幅度降低，只相當于進口配件的1/8～1/6。
文檔編號C08K3/26GK101045818SQ20071006580
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月16日
發(fā)明者賀子凱, 柏萬貴, 王敏, 薛衛(wèi), 黃鑫, 高培明, 魏昶, 王家祿 申請人:昆明達克羅科技有限責任公司