Способ изготовления изделий из политетрафторэтилена Советский патент 1979 года по МПК C08J5/00 B29C11/00 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕШЙ ИЗ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА

Изобретение относится к переработке полйгетрифгорэтилена, в частности к изготовлению изделий сложной формы из гаолитетрафторэттик вовых гранульных порошков (в СССР - фторо пласта 4). Изьесгао, что политетрафторэтилен (ПТФЭ) не переходит при нагревании в зязкотекучее состояние, вследствие чего издел:-2я из него изготавливают методом прессованкя порошкообразного материала при обычных температурах (20-30С) с последующим сплавлением получен ной ЗбГОТОВКИ. Прессование порошкообразного ПТФЭ в слу чае изготовлешш изделий простых форм не предспшляет затруднений. Однако при получешш нздепнй формы, например изделий с разной выозтой отдельных частей, таких как 2:-улкн с ycr/i MM, стаканы со сплошным иля cKBOstbSM гешщем я друшх, прессование ПТФЭ оказывается доволыю сложным. Это связа1ю с тем что отдельные навески ПТФЭ не соединяются между собой, подвергаются последовательному прессовешиб. Кроме того, ГГГФЭ не обладает сп6соб йостью рзстекапся в форме и заполнять ПОЛОСТИ, поднутрения н тому подобное при его прессовании. Известен способ получения изделий сложной формы из ПТФЭ, основанный на разделении навески ПТФЭ на части н применении нескольких пуансонов {1. Согласно этому способу изделия сложной формы условно разделяют по плоскостям, но| али1ым к направлению прессования, и подсчп-ывают вес порций ПТФЭ, необходимых для оформления отдельных частей детали сложной формы, засьииют первую навеску, выравнивают слой ПТФЭ, вводят один из пуансонов, затем загружают последующую навеску и вставляют второй пуаисон. После этого пресс-форму помещают на пресс я оба пуансона запрессовывают одаювременно. Этот способ требует применения сложных пресс-форм н целого рядк ручных onepamrii, например, таких как загрузка и вьфавнивмше в пргесс-форме отделысых порций полктетрафторэтиле1ювого пороипса, что приводит к низкой производительности труда. Кроме того, в этом способе очень трудно избежать брака, поскольку повышенной чувствительности

полнтетрафторзтилена к сдвигу между отдельны ш навесками политетрафторэтилена и в местах перехода от одной толщины к другой образуются трещины. В отдельных случаях брак может достичь 709.

В связи с этим широкое распространение имеет механическая обработка ПТФЭ при изготовлении изделий сложной формы, но в этом случае в стружку уходит ценный материа Дююгда до 9Wf).

Известен также способ формования из

ПТФЭ изделий сложной формы, основанный на введении в полость пресс-формы порошка Frr®3 н эластичной массы - рез5шы 21.

В соответствии с этйм способом в прессфсфму, нратеющую сечекие, соответствующее ©ечэенню Еолучаек-ого изделия, поябещают грасэулькьда аолшетрафторзтнл€1-1 -з зкастзршую массу (реэйну с твердостью по Иору A-SO), которая дефоргйируется код действием 1орг.пия пергдаши г© з§алеш5е внутрь иресс-формы во всек а раале5шях, обесиечнаая прессование заготовки которую вьшнмают из пресс-формы отдаляют от резины я спекают при температуре, по крайней мере, 327°С.

Этот относительно простой способ, не требукнций применения сложных дорогостоящих пресс-форм, обладает некоторыми особенйосгями.

Основной недостаток этого способа - нскаженкё формы (образование вогнутостей или выпуклостей) поверхностей изделий, спресо)ваюп гх под действием поперечного расивгрогия резикы, что обусловлено различным механизмом дефор лирования порошка ПТФЭ и реашювой массы. В то speivia как порошок ПТФЭ при прессованю уплотняется за счет уда.17ений из него воздуха, при прессовавши резгшм последняя не уплои- л.ется, а деформируется в результате нлпркже :шя сжатая. Так как стетшь уплотнения порошка ПТФЭ обычно составляет 1:3-1:5, резиновая масса, подвергаясь таким деформациям, существенно изменяет свою форму, что обуспавливает отклонение фермы детали из ТГФЭ от заданной. Особанно сильно это проявляется при иэготовлешз; йэ.-етзгш с большой высотой, причем в nccrrezi :ef.-; случае Н8блй)дается образование трешкн 5з кзделйЯ-х нз-за неравномерного уплоткешая к перемещения слоев ПТФЭ при npeecossfss.

Целью йзо-бретення является ЖГетхгаленке ИЗ политетрафторогшленовогсг ssepoiiEca г-пде.пзж сложной формы с минимальными отклонениями от заданной формы к без трешгш. Лпк досгажения поставленной цели предлагается в качестве эластичной массы использовать лолиуретая с пористостью 40-85 об.%.

Эластичный полиуретан можно применять совместно с другим неэластичным материалом, помещаемым на границе раздела между политетрафгорэтиленовым порошком и эластичным полиуретаном.

Предлагаемым способом могут быть также изготовлены изделия сложной формы из политетрафторэтилена с металлическими знаками (шпильками, винтами, шурупами и т.п.), которые помещают в пресс-форму на слой ггалкургтана перед загрузкой порошкообразного ПТФЭ.

Установлено, что эластичный колкуреган с пористостью 40-85 об.% сжкглается в раз ЗГ5 счет деформации пор и прв этом Kg кзмекяет. своих поперечных резмеров. Псроагкообразный полнтетрафторэ-гю ек с-бьр гЕО насыпной вес 03-0,6 г/ск, а после пр;;сзБзKi5s ГЕОД действием давления 250-500 кг/с;.- плотность таблеток составляет 1,8-1,9 г/см, т.е. в процессе прессования порошок уплоткягтсй в 3-6 раз аналогично угаютиекх ю гп&сгкчного полиу5 етана с названной пористостью. Аналогия поведения при сжатии порошксовразного политетрафторэтилена и пористого зласгичного полиуретана позволяет с большой точностью рассветать величину уплотнения обсшх материалов при последующем совместном форMOSSHHH. Полученные т&кмм обрезом изделия сложной формы имеют лаши.мальные отклонейня от заданных размеров (нагсример ± 0,5%). Опткмальньге результаты достигают прм использовании полиуретана с удельным объемом пор.равныы объему воздуха, находящегося между частицами свободно насыпанного политетрафторэтнлового

порошка. Так, например, пря использовании ПТФЭ с насыпным весом 0,46 г/см наилучших результатов достигают пря испольэ(жаи полиуретана с пористостью 65 об.% (пример 1), а при насьппюм весе 0,60 г/см предпочтителен пояиуреган с пордастостью около 76 об,% (пример 3).

В предлагаемом способе можно также примекять комбинацию слоев эластичной пористой кассы с разной пористостью каждого из CHOSE, а также слоистую комб1шацию из поркстого слоя и слоя из материала, не обладающего поркстастью, например металла. Одкгко прн зтом суммаршя кажущакся пористость всех сиоев состазллг-, 40-85%;

г. , с вькокок гла.пкостью -iCfSepkiioCTK S fi-естак, где лоягпетрафгорэттке. сонрга гсзется при форшзБа5ай ; злйсп чкг/,.- гюплурспкок, |;елессобраз11с г-гг границе рэлдела между этими материалами помещать разделнтельг ук5 метг.аггй1 ескую прокладку толлгдшой 0,5-1,5 мм.

Предлагае «ьгй способ формования язделш ИЗ пилитетрафторэтмлека удобен также для изсготовления изделий с металлическими знаками (шпильками, винтами, шурупами), поскольку 1по 1ещаемый под металлическим знаком эласти ный пористый полиуретан при последующем прессовании позволит ему перемещаться на заданную глубину Металлический знак обычно помещают на полиуретановый слой до загрузк политетрафторэтиленового порошка, причем высота слоя пористого полиуретана должна соответствовать глубине, на которую должен опуститься знак при последующем прессовании. Пример 1. 5(Ю см порошка гранульного ПТФЭ с насыпным весом 0,45 г/см загру-жают в пресс-форму. Предварительно в пре форму вводят кольцо КЗ вспененного полиурет на с пористостью 75%. Кольцо с наружным да амегром, равным SO мм, плотно прйзлегает к стенкам пресс-формы, внутренний диаметр кол ца состаэляет 25 мм, а высота кольца равняет ся 40 мм. После совмесгаого прессования порошка ПТФЭ и полиурета ювого кольш под действием давления 350 кг/см с вьщержкой в течение 2 мин заготовку вьггалкивают из пресс-формы и полиуретановое кольцо отделяют от детали из ПТФЭ. После изготовления 10 таких деталей их спекают при 380 С в течение 5 ч. Готовые детали в виде шайбы с уступом имеют диаметр 24 t 0,3 мм в той части, где при прессовании проходила граница ПТФЭ - полиуретан. После того, как готовые детали были разрезаны надвое вдоль оси, в них не было о&1аруже|ю ни трещин, ни расслоешп. П р и м е р 2. 1600 см порошка ПТФЭ с насыпным весом 0,40 г/см загружают в такую же пресс-форму, как в примере 1 В пресс-форму .вводят четыре одинаковых по размерам кольца из полиуретана с обшей высотой 200 мм. Пористость двух колец составляет 60 об.%, а остальных 85 об.%, так что суммарная средняя пористость полиуретана 72,5 об.%. После прессования под давлением 300 кгс/см полиуретаиовые кольца.отделяют от заготовки из ПТФЭ, а последнюю подвергают спеканию при 370 С в течение 6 ч. Готовые детали имеют диаметр 19 ± 0,2 мм в той части поверхности, которая соприкасалась с волиуретаном в процессе прессования. П р и м е р 3. Для получетгая стакана нспо.льзуют пресс-форму, s которую вводят 100 см ПТФЭ с насыпным весом 0,60 г/см, а также лредваршельно устаяавлнвают сплошной цилиндр из полиуретана, образующий зазор между стеюсамн пресс-формы, который заполняют порсшосом ПТФЭ, кроме того, над цилиндром обязуется слой порошка ПТФЭ. После opcccoBaiffia под давлением 350 кгс/см из пресс-формы извлекают заготовку, отделяют I деталь из ПТФЭ от полиуретана и подвергают спеканию при 380° С в течение 3 ч. Полученный стакан из ПТФЭ имеет наружный диаметр 49 мм, а внутренний диаметр 40 ±. 0,5 мм. Бочкообразность внутренней поверхности не превьшиет 0.8 мм. Образцы стаканов не имеют трещин и отслоеннй. П р и м е р 4 (контрольный). Изготовляют изделия из ПТФЭ, как в примере 1. причем используют полиуретан с пористостью 88 об.%. После изготовления втулки из ПТФЭ и разделения ПТФЭ и папиуретака по цилиндрической поверхности втулки обнаруживают поверхностные трещины н наслоения, в результате чего деталь из ПТФЭ склыю отличается от заданнной формы. П р н м е р 5 {кокт{Х)льнын). Изготозляют стакан из ПТФЭ, как э примере 3, пршмем пористосгь полк ретапй ссстакляет 30 об.. После нзготовлекня детали н удаления полкуретана осматрккают виутренк5сю поверхность и из 5epяют бочкообразность внутренней поверхности. Бочкообразность состгвляет 1,5 мм, на внутренней noBepxiiocTH обнаруживают поверхностные складки н отслоения. П р и м е р 6. Изготовляют изделие из ПТФЭ, как в примере 1, причем на кольцо из полиуретана {юмещвют тонкую металлическую прокладку, частично огреяичивающую ксжтакт поверх юсти полиуретанового кольца н порошка ПТФЭ. В процессе прессования кольцо из полиуретана сжимается, что полностью исключает контакт между частями из ПТФЭ и полиуретаном, сжагым под действием давления. После спекания обнаруживают, что отклонения диаметра в боковой тж хиости втулки с диаметром 25 мм составляют 0,2 мм. Трещин и отслоений не было обнаружено. Пример (контрольный). Изготовляют изделие, как в П|Ч1мере 1, прячем вместо пористого полиуретана используют мягкую резяну (твердсхлъ по Шору А-50). Полученный стакан имеет по внутрениему диаметру отклонение размеров (бочкоо азность) 1,8 мм. П р и м е р 8. Для изготовлегаш заготов:о диафрагмы веншля в гфесс форму вводят кольцо нз поя уретака с пористостью 76 об.%, поверх которого надевают сталы1ую втулку с толщиной стенок 2 мм. В нижний пуансон ус 1 авш1ва ®т мгталлическнй знак - иггифт с дилющрн еской головкой, который опирается ка слой волнуретана с пористостью 67 об.%, за1к-.швшшего . После этого в форму вводят 250 г полктетрафторзтиленового порошка с насыгашм весом 0,60 г/см. После выравнивания порошка производят прессование с выдержкой под давлением 300 кгс/см в

течение 5 мнн, а затем выталкивание н отделекие заготовки от яорнстого поляг ретана н металлического КОЛЬЦЕ. Заготовку с г зеталянческнм знаком подвергают спеканию при 380° С в течйше 5 ч. Полученные изделия имеют гладкую поверхность, а в зоне металлического знака не обнаруживают ни трещин, ни отспоенкй ПТФЭ. После изготовления 20 заготовок 10 нз ння разрезают 51адвое вдоль оси. Внутренних трещин в ПТФЭ не обнгр окквают.

Для oqrajecraneHM предлагаемого способ не требуется изменения устройств Ш1К пргссформ, которые квйеются в цехах по переработке ПТФЭ (g СССР -,фторош18ст-4). Эластичная масса в эвде блочного или лиетойсго полиуретана йвожет быть гюяучена от згводоа-кзготовктелей таккх материалов.

Формула изобретения Способ изготовления изделий из полнтетрафторзтнлена, включающий последовательные операции заполнения пресс-формы порошком полимера с эластичной массой, прессования и отделения эластичной массы от прессованной заготовки с последующей термообработкой ее, отличающийся тем, что, с целью изготовления изделий с минимальным отклонением от заданной формы, в качестве злагшчной массы используют полиуретан с пористостью 40-85 OQ.7C.

Источники ннформаШШ, принятые во внммакне при экспертизе

2.Патент Фракций № 1504807, кл. В 29 С 1/00, 1963.