专利名称：应用于烟机配件中的工程塑料配方和加工方法
技术领域：
本发明涉及烟草机械零配件中的工程塑料配方和加工方法，更具体地说，本发明涉及聚苯硫醚(PPS)和聚偏二氟乙烯(PVDF)两种工程塑料的改性及烟机零配件的加工方法。
背景技术：
工程塑料性能优良，具有重量轻，刚性大，机械强度高，蠕变小，尺寸稳定性好，化学稳定性好，耐热性好，电绝缘性好和加工性能好等特点。工程塑料因其大分子链中多存在着大量芳环、杂环和梯型结构，故其化学键能高，在高温下不易发生降解和裂解；又因其分子中含氢很少，与氧反应的可能性也很少，所以，它的物理机械性能与化学性能较通用塑料更为优异与稳定。但因其刚性骨架的特点，使其熔体粘度很高，故其加工性能不及通用塑料优越，常需引入醚键增加柔性，或引入其他基团降低刚性，或改梯型结构为半梯型结构等方法改善其加工性能。
工程塑料正向着高性能及高功能化、多用途、低成本方向发展，所采用的手段是合金、共混及填充。通过改性力求使工程塑料在性能上有所提高而成本基本不变，或在性能基本不变或略有降低的前提下大幅降低成本。国外工程塑料的发展已进入成熟期，生产技术和生产规模已达到相当水平。但为了向更高层次推进，仍在不断改进生产工艺，提高生产能力，开发新产品或改进产品性能，降低生产成本，开拓应用领域，以促进更快发展。
在烟机配件的研究与生产中，有一部分零件采用工程塑料来制作，以降低配件的重量和提高其自润滑性，但由于烟草机械的高速运行和高精度装配要求，对其配件的机械强度，尺寸稳定性，耐磨性和自润滑性能都有较高的要求。1956年，美国杜邦(Dupont)公司研制成功聚甲醛(POM)，该材料以其高结晶性而具有优良的机械性能，首次成功地代替金属材料而跻身于结构材料的行列。国外的烟机配件制造企业最开始就采用POM加工烟机配件，其尺寸稳定性较好，但耐磨性较差。其成型方法选用的是注塑成型。巴斯夫公司开发基于聚砜和聚醚砜的高性能工程塑料具有良好的尺寸稳定性、耐磨性和抗油水性，一些国外的制造企业选用这种材料进行加工烟机配件，其耐磨性、自润滑性能和精度能很好的达到使用要求，只是材料价格较昂贵。国内目前对烟机塑料配件进行的研究和应用，主要用的是尼龙(PA66)和聚偏二氟乙烯(PVDF)材料。前者虽然使配件有较好的韧性和耐磨性，但尺寸稳定性较差；后者虽然有很好的自润滑性，但强度和尺寸稳定性都不理想。而且上述两种材料若采用一次模压成型，其精度很难达到要求，故主要采用板材进行机械加工，材料消耗很大并且工时费用很高。
20世纪90年初，我国烟机配件制造业部分企业着手工程塑料加工烟机配件的探讨工作，但由于技术手段落后、制造水平低等各种原因，最终的配件制品可靠性比较低，精度满足不了生产要求，为加速国产化进程，某些工厂投资了上千万元件购置了现代化加工设备。但由于在工程塑料的选材和改性以及加工工艺和参数上缺乏研究和经验。所生产的烟机配件质量和国外配件相比仍有较大差距。
发明内容
本发明的目的之一是克服了现有技术存在的不足，提供了一种机械强度高，尺寸稳定性好、耐磨且具有自润滑性的改性聚苯硫醚(PPS)和改性聚偏二氟乙烯(PVDF)工程塑料；本发明的目的之二是克服了传统烟机塑料配件加工方法的不足，提供了一种能生产精度高、材料消耗小的配件混合加工方法(模压成型—机械精加工)；本发明的目的之三是开发的烟机配件性能超过了进口件的指标，且成本大幅度降低。
本发明是按下面的两个技术方案进行方案一聚苯硫醚(PPS)的改性及配件加工按重量百分比计，该材料由聚苯硫醚(PPS)60～70％，润滑剂聚四氟乙烯(PTFE)5～15％，稳定剂碳酸钙15％～25％组成；其制作工艺为1)在220～240℃熔融的聚苯硫醚(PPS)液中，按预定比例将粒度小于200目润滑剂、稳定剂加入并将其混合均匀；2)将上述物料制成直径3～5mm的颗粒；3)模压成型按工件的基本尺寸开发模具并进行注塑得到工件毛坯，模压温度240～260℃，模压压力11～12MPa，固化时间10-20min；4)在80～100℃的温度条件下对工件毛坯进行7～24小时的退火和定型处理；5)对工件毛坯进行机械精加工形成成品，精加工切削速度120～180m/min，切削深度0.1～0.3mm，进给量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计，该材料由聚偏二氟乙烯(PVDF)70～80％，稳定剂碳酸钙20％～30％组成；其制作工艺为1)在200～220℃熔融的聚偏二氟乙烯(PVDF)液中，按预定比例将粒度小于200目的稳定剂加入并混合均匀；2)将上述熔体保温60～80分钟后制成直径3～5mm的颗粒；3)模压成型按工件的基本尺寸开发模具并进行注塑得到工件毛坯，模压温度200～220℃，模压压力9～10MPa，固化时间10-20min；4)在60～80℃的温度条件下对工件毛坯进行7～24小时的退火和定型处理；5)对工件毛坯进行机械精加工形成成品，精加工切削速度120～180m/min，切削深度0.1～0.3mm，进给量0.05～0.25mm/r。
与公知技术相比本发明具有的优点及积极效果为了能够同时提高聚苯硫醚(PPS)和聚偏二氟乙烯(PVDF)塑料的尺寸稳定性、自润滑性和耐磨性能，本发明在聚苯硫醚(PPS)和聚偏二氟乙烯(PVDF)中加入润滑剂聚四氟乙烯(PTFE)和稳定剂碳酸钙，然后通过混合加工及退火等处理工艺，制备出了精度高，尺寸稳定性好，耐磨且具有较好自润滑性的烟机配件。使用该改性塑料配件，能满足进口烟机对配件材质性能提出的很高要求，成本比进口配件有大幅降低，只相当于进口配件的1/8～1/6。
四、具体实施例实施例一烟机配件--烟库盒模(机件号2XAQD1-S)的加工方法。
该材料由聚苯硫醚60重量％，聚四氟乙烯15重量％，碳酸钙25重量％组成。其制作工艺为按预定比例将粒度小于200目的聚四氟乙烯，碳酸钙加入220～240℃熔融的聚苯硫醚液中，并混合均匀，制成直径3～5mm物料，在温度250℃，模压压力11MPa，固化时间20min的条件下模压成型，在80～100℃条件下对工件毛坯退火和定型处理14小时，最后对工件毛坯机械精加工，控制切削速度140m/min，切削深度0.3mm，进给量0.25mm/r，得到成品。
按上述混合加工方法制成的烟库盒模产品，并将其与单机械加工、单模压成型加工的产品进行精度和材料利用率的对比，结果如下
实施例二二轮钩子(机件号DXA3104-S)配件加工方法。
该材料按由聚苯硫醚(PPS)65重量％，润滑剂聚四氟乙烯(PTFE)15重量％，稳定剂碳酸钙20重量％组成。其制作工艺为按预定比例将粒度小于200目的聚四氟乙烯，碳酸钙加入220～240℃熔融的聚苯硫醚液中，并混合均匀，制成直径3～5mm物料，在温度240℃，模压压力11MPa，固化时间15min的条件下模压成型，在80～100℃条件下对工件毛坯退火和定型处理18小时，最后对工件毛坯机械精加工，控制切削速度160m/min，切削深度0.2mm，进给量0.2mm/r，得到成品。
按上述混合加工方法制成二轮钩子的产品，并将其与单机械加工、单模压成型加工的产品进行精度和材料利用率的对比，结果如下
实施例三推烟板(机件号2XDLA30-S)配件加工方法。
该材料由聚苯硫醚70重量％，润滑剂聚四氟乙烯5重量％，稳定剂碳酸钙25重量％组成。其制作工艺为按预定比例将粒度小于200目的聚四氟乙烯，碳酸钙加入220～240℃熔融的聚苯硫醚液中，并混合均匀，制成直径3～5mm物料，在温度260℃，模压压力12MPa，固化时间20min的条件下模压成型，在80～100℃条件下对工件毛坯退火和定型处理24小时，最后对工件毛坯机械精加工，控制切削速度180m/min，切削深度0.3mm，进给量0.15mm/r，得到成品。
按上述混合加工方法制成的推烟板产品，并将其与单机械加工、单模压成型加工的产品进行精度和材料利用率的对比，结果如下
实施例四三轮盒模(机件号2PALC4-7.7)加工方法。
该材料由聚偏二氟乙烯70重量％、稳定剂碳酸钙30重量％组成。其制作工艺为按预定比例将粒度小于200目的碳酸钙加入200～220℃熔融的聚偏二氟乙烯液中并混合均匀，将上述熔体保温60分钟后制成直径3～5mm物料，在温度200℃，模压压力9MPa，固化时间20min的条件下模压成型，在80～100℃条件下对工件毛坯退火和定型处理12小时，最后对工件毛坯机械精加工，控制切削速度150m/min，切削深度0.3mm，进给量0.2mm/r，得到成品。
按上述混合加工方法制成的烟机配件三轮盒模的产品，将其与单机械加工、单模压成型加工的产品进行精度和材料利用率的对比，结果如下
实施例五四轮盒模(机件号2PALCM199-7.7)加工方法，该材料由聚偏二氟乙烯80重量％、稳定剂碳酸钙20重量％组成。
按预定比例将粒度小于200目的碳酸钙加入200～220℃熔融的聚偏二氟乙烯液中并混合均匀，将上述熔体保温80分钟后制成直径3～5mm物料，在温度220℃，模压压力10MPa，固化时间20min的条件下模压成型，在60-80℃条件下对工件毛坯退火和定型处理20小时，最后对工件毛坯机械精加工，控制切削速度120m/min，切削深度0.1mm，进给量0.15mm/r，得到成品。
该按上述混合加工方法制成的四轮盒模产品，将其与单机械加工、单模压成型加工的产品进行精度和材料利用率的对比，结果如下
从以上五例可见，本发明使聚苯硫醚(PPS)和聚偏二氟乙烯(PVDF)改性后，化学稳定性大幅度提高，同时力学性能和机械加工性能也大幅改善；用该技术开发的烟机配件其耐磨性和尺寸稳定性超过了进口件的指标，成本大幅度降低，只相当于进口配件的1/8～1/6。
权利要求
1.一种应用于烟机配件中的工程塑料配方和加工方法，其特征在于按以下两个技术方案进行方案一聚苯硫醚60～70重量％，润滑剂聚四氟乙烯5～15重量％，稳定剂碳酸钙15％～25重量％；其制作工艺为1)在220～240℃熔融的聚苯硫醚液中，按预定比例将粒度小于200目的润滑剂、稳定剂加入并将其混合均匀；2)将上述物料制成直径3～5mm的颗粒；3)按工件的基本尺寸开发模具并进行注塑模压成型，得到工件毛坯，模压温度240～260℃，模压压力11～12MPa，固化时间10-20min；4)在80～100℃的温度条件下对工件毛坯进行7～24小时的退火和定型处理；5)对工件毛坯进行机械精加工形成成品，精加工切削速度120～180m/min，切削深度0.1～0.3mm，进给量0.05～0.25mm/r，方案二由聚偏二氟乙烯70～80％，稳定剂碳酸钙20％～30％组成；其制作工艺为1)在200～220℃熔融的聚偏二氟乙烯液中，按预定比例将粒度小于200目的稳定剂加入并混合均匀；2)将上述熔体保温60～80分钟后制成直径3～5mm的颗粒；3)按工件的基本尺寸开发模具并进行注塑模压成型，得到工件毛坯，模压温度200～220℃，模压压力9～10MPa，固化时间10-20min；4)在60～80℃的温度条件下对工件毛坯进行7～24小时的退火和定型处理；5)对工件毛坯进行机械精加工形成成品，精加工切削速度120～180m/min，切削深度0.1～0.3mm，进给量0.05～0.25mm/r。
2.根据权利要求1所述的应用于烟机配件中的工程塑料配方和加工方法，其特征在于对于烟库盒模配件的配方由聚苯硫醚60重量％，聚四氟乙烯15重量％，碳酸钙25重量％组成，其制作工艺为按预定比例将粒度小于200目的聚四氟乙烯，碳酸钙加入220～240℃熔融的聚苯硫醚液中，并混合均匀，制成直径3～5mm物料，在温度250℃，模压压力11MPa，固化时间20min的条件下模压成型，在80～100℃条件下对工件毛坯退火和定型处理14小时，最后对工件毛坯机械精加工，控制切削速度140m/min，切削深度0.3mm，进给量0.25mm/r，得到成品。
3.根据权利要求1所述的应用于烟机配件中的工程塑料配方和加工方法，其特征在于对于二轮钩子配件配方由聚苯硫醚65重量％，润滑剂聚四氟乙烯15重量％，稳定剂碳酸钙20重量％组成，其制作工艺为按预定比例将粒度小于200目的聚四氟乙烯，碳酸钙加入220～240℃熔融的聚苯硫醚液中，并混合均匀，制成直径3～5mm物料，在温度240℃，模压压力11MPa，固化时间15min的条件下模压成型，在80～100℃条件下对工件毛坯退火和定型处理18小时，最后对工件毛坯机械精加工，控制切削速度160m/min，切削深度0.2mm，进给量0.2mm/r，得到成品。
4.根据权利要求1所述的应用于烟机配件中的工程塑料配方和加工方法，其特征在于对于推烟板配件配方由聚苯硫醚70重量％，润滑剂聚四氟乙烯5重量％，稳定剂碳酸钙25重量％组成。其制作工艺为按预定比例将粒度小于200目的聚四氟乙烯，碳酸钙加入220～240℃熔融的聚苯硫醚液中，并混合均匀，制成直径3～5mm物料，在温度260℃，模压压力12MPa，固化时间20min的条件下模压成型，在80～100℃条件下对工件毛坯退火和定型处理24小时，最后对工件毛坯机械精加工，控制切削速度180m/min，切削深度0.3mm，进给量0.15mm/r，得到成品。
5.根据权利要求1所述的应用于烟机配件中的工程塑料配方和加工方法，其特征在于对于三轮盒模的配方由聚偏二氟乙烯70重量％、稳定剂碳酸钙30重量％组成。其制作工艺为按预定比例将粒度小于200目的碳酸钙加入200～220℃熔融的聚偏二氟乙烯液中并混合均匀，将上述熔体保温60分钟后制成直径3～5mm物料，在温度200℃，模压压力9MPa，固化时间10min的条件下模压成型，在80～100℃条件下对工件毛坯退火和定型处理12小时，最后对工件毛坯机械精加工，控制切削速度150m/min，切削深度0.3mm，进给量0.2mm/r，得到成品。
6.根据权利要求1所述的应用于烟机配件中的工程塑料配方和加工方法，其特征在于对于四轮盒模由聚偏二氟乙烯80重量％、稳定剂碳酸钙20重量％组成，按预定比例将粒度小于200目的碳酸钙加入200～220℃熔融的聚偏二氟乙烯液中并混合均匀，将上述熔体保温80分钟后制成直径3～5mm物料，在温度220℃，模压压力10MPa，固化时间20min的条件下模压成型，在60-80℃条件下对工件毛坯退火和定型处理20小时，最后对工件毛坯机械精加工，控制切削速度120m/min，切削深度0.1mm，进给量0.15mm/r，得到成品。
全文摘要
本发明涉及一种应用于烟机配件中的工程塑料配方和加工方法，该材料由聚苯硫醚60～70％，润滑剂聚四氟乙烯5～15％，稳定剂碳酸钙15％～25％或由聚偏二氟乙烯70～80％，稳定剂碳酸钙20％～30％组成。经熔融，混合均匀，制成直径3～5mm的颗粒后，模压成型得到工件毛坯，再进行退火和定型处理后，进行机械精加工形成成品。本发明采用模压成型－机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，化学稳定性大幅度提高，同时力学性能和机械加工性能也大幅改善，用该技术开发的烟机配件能满足进口烟机对配件材质性能提出的高要求，其耐磨性和尺寸稳定性达到或超过了进口烟机配件的指标，成本大幅度降低，只相当于进口配件的1/8～1/6。
文档编号C08K3/26GK101045818SQ20071006580
公开日2007年10月3日 申请日期2007年4月16日 优先权日2007年4月16日
发明者贺子凯, 柏万贵, 王敏, 薛卫, 黄鑫, 高培明, 魏昶, 王家禄 申请人:昆明达克罗科技有限责任公司