PTFE 제조 공정 이해: 원자재부터 생산 단계까지

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중합:

클로로포름은 불산과 반응하여 트리플루오로메틸클로로포름을 형성하고, 이를 가열하면 테트라플루오로에틸렌 단량체가 생성됩니다. 이 단량체는 불순물을 제거하기 위해 증류 또는 건조를 통해 정제됩니다. 테트라플루오로에틸렌을 중합하는 주요 방법은 현탁 중합과 유화 중합, 두 가지가 있습니다.

  • 현탁 중합: 테트라플루오로에틸렌을 개시제 및 분산제와 함께 물에 넣습니다. 이를 가열하여 일반적으로 크기가 50~500마이크론인 입상 PTFE 수지를 형성합니다. 이후 PTFE 고체 입자는 여과를 통해 분리됩니다. 
  • 에멀젼 중합: 이 공정에서는 물을 유화제와 함께 매개체로 사용하여 일반적으로 크기가 1마이크론 미만인 미세 분말 PTFE 수지를 생성합니다. 에멀젼을 분해한 후 응고, 세척, 건조하여 PTFE 분말 수지를 생성합니다. 

분말 폴리테트라플루오로에틸렌 수지

처리 방법:

압축 성형:
원리는 분말을 압축하여 예비 성형물을 만든 다음 고온에서 소결하여 입자를 녹이고 결합시킨 다음 냉각하여 모양을 고정하는 것입니다.

 

    • 소결: 고온에서는 PTFE 입자가 녹아 확산되어 연속적인 구조를 형성합니다. 
    • 녹는: 온도가 327°C를 초과하면 PTFE 입자는 결정 상태에서 비정질 상태로 전환되고 표면이 녹아 "흐름층"을 형성합니다. 
    • 기존 압축 성형: 분말을 수동으로 금형에 넣은 다음 압축하고, 금형을 연 후 부품을 꺼냅니다. 
    • 자동 압축 성형: 이 과정은 완전히 자동화되어 있으며 기계로 제어됩니다. 
    • 등방성형: 원자재를 유연한 금형에 넣고, 물이나 기름과 같은 액체를 사용하여 균일한 압력을 가해 동일한 압력 환경을 만듭니다.

                                  압축 성형

이 방법은 판, 막대, 씰, 디스크와 같이 단순하고 두꺼운 벽을 가진 제품을 만드는 데 이상적입니다. 공정이 간단하고 비용 효율적이며 소량 생산에 적합하지만, 금형의 제약으로 크기가 제한됩니다.

 

압출 성형:
원리는 "압출 보조제 + 압력"을 사용하여 PTFE 분말을 실온에서 금형을 통해 지속적으로 흐르게 하고 모양을 만든 다음 탈지, 소결 및 경화하는 것입니다.

 

           탈지: 60~120°C에서 증발하는 압출 보조제를 제거합니다.

압출 성형

 

이 방법은 일반적으로 파이프, 케이블 절연체, 얇은 막대와 같이 길고 얇은 벽을 가진 제품을 만드는 데 사용됩니다. 압축 성형보다 효율적입니다.

 

함침 성형:
이 방법은 PTFE 분산액의 유동성을 이용하여 기판에 침투, 접착, 경화되어 결합합니다. 직물이나 금속 메시와 같은 다공성 소재를 PTFE 분산액에 담가 표면이나 기공 내부에 연속적인 코팅 또는 복합 구조를 형성합니다.

이 코팅은 일반적으로 내식성 필터 직물, 고온 컨베이어 벨트, 복합 밀봉재 제작에 사용됩니다. 그러나 코팅 두께의 균일성을 제어하는 것은 어려울 수 있습니다.

 

함침 성형

스트레칭 몰딩:
PTFE는 특정 온도에서 늘어나서 단단한 결정 구조를 깨고, 한 방향(단축) 또는 두 방향(이축)으로 다공성 네트워크 구조(ePTFE)를 생성합니다.

이 방법은 인공혈관, 통기성 멤브레인, 밀봉 테이프 등을 만드는 데 사용됩니다.

가장 큰 장점은 다공성과 기계적 특성을 제어할 수 있는 능력이며, 스트레칭 속도와 온도와 같은 공정 매개변수가 제품 성능에 상당한 영향을 미칩니다.

스트레칭 몰딩

 

가공:
소결 후, PTFE 프리폼은 선삭, 밀링, 드릴링과 같은 공정을 통해 정밀 기계로 가공되어 원하는 두께와 모양을 얻을 수 있습니다.

이 방법은 정밀한 씰링 링, 맞춤형 개스킷, 베어링 등을 생산하는 데 사용됩니다.

                                              가공

 

요약:

  • 압축 성형 제품 크기와 기계적 특성을 잘 제어하므로 밀도가 균일한 고강도 부품에 적합합니다. 등방성형은 재료 전체에 걸쳐 균일한 밀도를 생성하므로 고강도 응용 분야에 적합합니다. 
  • 압출 성형 일반적으로 파이프와 막대에 사용되며 압축 성형보다 효율적입니다. 
  • 함침 성형 유연하고 작거나 모양이 불규칙한 제품에 적합하지만 코팅 두께를 제어하기 어려울 수 있습니다. 
  • 스트레칭 몰딩 기계적 성질을 향상시키고 다공성과 표면 품질을 정밀하게 제어할 수 있습니다. 

가공 맞춤형 개스킷 및 베어링과 같은 복잡한 모양과 부품에 대해 높은 정밀도를 제공합니다.

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