Способ изготовления изделий из плавких фторполимеров

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЛ.ЛВКИХ ФТОРИОЛИМЕРОВ , включающий прессование па хо.юдч порошка (торполимера, нагревапнс от-, прессованной заготовки при температуре спекания н о.хлажденпе полученного изделия , отличающийся тем. что, с полью повышения производительности пропесса и увеличения прочности изделий, перед прессованием на холоду порошок фторполимера подвергают виброобработке в емкости с мелюш.ими телами с иитенсивноотыс вибрации в течение 1560 мин и нагревание осушеств.чяют в ус.ювиях свободного спекания.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(0 В 29 F 5/02

"1691В и

1 ° - )с з > p у гi 4

„,„, 13 >N038gp

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 35369?4/23-05 (22) 12.01. 83 (46) 15.02.84. Бюл. № 6 (72) Л. В. Вишнякова, Б. И. Киричек, А. Ф. Николаев, О. В. Федорова, Т. Л. Маринич и В. М. Шанников (53) 678.743.45 (088.8) (56) l. Чегодаев Д. Д. и др. Фторопласты.

Госхимиздат, Л., 1960, с. 139.

2. Справочник по пластическим массам, под ред. В. М. Катаева, Т. 1, М., «Химия», 1975, с. 162, 164 (прототип).

„„SU„„1073118 А (54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВ:1ЕНИЯ ИЗДЕЛИИИ ИЗ ПЛАВ КИХ ФТОР11ОЛ ИМЕРОВ, включающий прессование на холоу порошка фторполимера, нагреваннс от-. прессованной заготовки прп т»мператур» спекания и охлаждение полученного изделия, от,1пчающайся тем, что, » l.,»ëüíi повышения производительности пронес»» и увеличения прочности изделий, перед прессованием на холоду порошок фторполи мера подвергают виброобработке в»мкости с мелющими телами с интенсивностью вибрации 1 ° 10» — 2 10 см /c в теченп» 1560 мин и нагревание осуществляк т в у».го-! виях свободного спекания.

40

5Q

1

Изобретение относится к переработке пла вких фторполи меров в изделия технического назначения, например, втулки подшипников центробежных насосов или уплотнительные кольца и шайбы для плунжерных насосов, работающих в агрессивных средах.

Известен способ изготовления тонкостенных изделий из плавкого фторопластаполитрифторхлорэтилена (ПТФХЭ) методом прессования. С этой целью порошок

ПТФХЭ загружают в тонкостенные прессформы и выдерживают на электроплите или в термостате при 220 — 260 С (в зависимости от температуры потери прочности полимера). Подогретую пресс-форму помещают на горячий пресс и прессуют при давлении 300 кг/см . Далее пресс-форму переносят на холодный пресс и создают давление, которое поддерживают до остывания пресс-формы (1).

Недостатками известного способа являются: низкая производительность процесса при получении толстостенных изделий и изделий. высотой более 3 мм, связанная с большим временем прогрева свободно насыпанного порошка полимера и с необходимостью длительного охлаждения изделия в пресс-форме под давлением на прессе; необходимость использования хромированных пресс-форм больших объемов, поскольку при прессовании объем порошка уменьшается в 2 — 3 раза; трудность распрессовки, связанная с повышенной адгезией плавких фторполимеров к материалу пресс-формы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ изготовления изделий из плавкого фторполимера-сополимера тетрафторэтилена (ТФЭ) с этиленом методом прессования с предварительным таблетированием порошка фторполимера.

Способ включает следующие операции: прессованис на холоду на гидравлическом прессе (P = 1500 кгс/см ) в пресс-форме порошка фторполимера в виде таблетки с размерами и формой, приближенными к размерам и форме готового изделия; помещение таблетки в пресс-форму, соответствующую форме и размерам готового изделия и нагрев ее при температуре 330 — 340 С в течение 55 — 60 мин; прессование нагретой таблетки в пресс-форме на гидравлическом прессе при возрастающем от 100 до 500 кг/см давлении; охлаждение сформова нного изделия при комнатной температуре под давлением на прессе; распрессовка изделия из пресс-формы с использованием специальных приспособлений (2).

Недостатками известного способа являются низкая производительность процесса получения изделий, что связано с тем, что прессы используются не только для прессования, но и для охлаждения спрессован5

18 ных изделий под давлением; трудность распрессовки готовых изделий из пресс-форм из-за большой адгезии расплава к стенкам пресс-форм; необходимость использования дорогостоящих пресс-форм с хромированной поверхностью, поскольку прессование проводится при высоких температурах с выделением фтористого водорода; недостаточно высокая прочность получаемых изделий, а также большой процент брака из-за наличия пустот и расслоений.

Целью изобретения является повышение производительности процесса и увеличение прочности изделий.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу изготовления изделий из плавких фторпластов, включающему прессование на холоду порошка фторполимера, нагревание отпрессованной заготовки при температуре спекания и охлаждение полученного изделия, перед прессованием на холоду порошок фторполимера подвергают виброобработке в емкости с мелющими телами с интенсивностью вибрации 1 !О

2.10 см /секз в течение 15 — 60 мин и нагрева ние осуществляют в условиях свободного спекания.

Установлено, что плавкие фторполимеры после виброобработки в определенных условиях приобретают способность после формования на холоду сохранять формустойчивость при нагреве в условиях свободного спекания.

Предполагается, что под воздействие"1 определенных условий виброобработки происходит образование новых надмолекулярных структур, что подтверждается резки,. снижением (в 3 — 4 раза) показателя текучести расплава (HTP) сополимера, подвергнутого виброобработке. Этот эффект обнаруживается в том, случае, когда порошок плавкого фторполимера подвергают вибровоздействию в присутствии мелющих тел.

Воздействие только одной вибрации не приводит к сохранению формоустойчивости порошка при нагреве в условиях свободного спекания. Обработка порошка плавкого фторполимера в емкости с мелющими телами без вибровоздействия также не дает эффекта сохранения формоустойчивости порошка при нагреве. При воздействии на порошок плавкого фторполимера вибраций интенсивностью менее 1,0 10 см /сек и более 2,0 10 см /сек, и времени менее 15 мин и более 60 мин формоустойчивость таблетки, полученной при холодном прессовании, при нагревании нарушается, появляются воздушные включения. и получить качественное изделие методом холодного спекания не представляется возможным.

Под термином «фторполимеры» имеются в виду как чистые фторполимеры, так и смеми фторполимеров с наполнителями (графит, стекловолокно и др.) и другими целевыми дооа вкати (стабилизаторы, пигмен10-3!!8

25 з ты и т. д.). Могут быть использованы такие плавкие фторполимеры как сополимер этилена с ТФЭ, ПТФХЭ и др.

Виброобработку порошка плавкого фторполимера проводят на вибростенде качающегося типа. Для виброобработки порошок

5 фторполимера помещают в металлическую емкость с набором мелющих тел, занимающих

20 — 25Р/р емкости, например металлических шаров диаметром от 5 до 20 мм, и далее на вибростенде подвергают вибровоздействию в течение 15 — 60 мин. Обработанный порошок формуют на холоду известным способом, например, аналогичным прототипу, в пресс-форме из нержавеющей стали. Полученную на холоду таблетку вынимают из пресс-формы и помещают на поддон в тер15 мошкаф, где проводят свободное спекание без давления. Температура спекания зависит от используемого фторполимера и составляет, например, для сополимера этилена с ТФЗ и композиций на его основе 315 С, для ПТФХЭ 260 С. После нагревания в течение 2 ч изделие охлаждают на воздухе до комнатной температуры. В зависимости от толщины стенки изделия это время составляет от 30 до 60 мин.

Предлагаемым способом можно получить изделия диаметром до 100 мм с толшиной стенки более 5 мм и высотой 3 — 30 мм например втулки подшипников для центробеж н ых н а сосо в. 30

Пример !. 150 г порошка сополимера

ТФЭ с этиленом со средним диаметром частиц, равным 50 мкм (ПТР= 2 г/10 мин), загружают в металлическую емкость объемом 2500 см с набором металлических шаров диаметров от 5 до 20 мм, занимающих 20Р/р объема емкости, плотно закрывают крышкой, помещают на вибростенд и подвергают вибрации с интенсивностью

1,0.10 см /с в течение 40 мин. Далее порошок (ПТР = 0,5 г/10 мин) выгружают 40 и его навеску помешают в цилиндрическую пресс-форму из нержавеющей стали (внешний диаметр 60 мм, внутренний .диаметр

40 мм, высота 120 мм), закрывают пуансоном диаметром 40 мм и помегцают на

100 тН гидравлический пресс. После создания давления 1500 кгс/см и выдержки в течение 2 мин таблетку вынимают и помсгцают на поддон в термошкаф, нагретый до

315 "С. Свободное спекание проводят в течение 2 ч, после чего образец охлаждают на воздухе в течение 45 мин. Г1олученное изделие — втулка подшипника имеет размеры 40 Х 30 мм. Производительность пресса 30 таблеток в 1 ч.

/!ример 2. Процесс ведут по примеру 1, но вибрацию проводят с интенсивностью

2,0 .! 0 см /с . Производительность пресса

30 таблеток в 1 ч.

Пример 3. Процесс ведут по примеру 1, но вибрацию проводят с интенсивно TE>lo

1,4 10 см /сз Производительность пресса е

30 таблеток в 1 ч.

/7ример 4. Процесс ведут по нример 1, но вибрацию проводят в течение !5 мин.

Г1роизводительность пресса 30 таблеток в ! ч.

Пример 5. Процесс ведут по примеру 1, но вибрацию проводят в течение 60 мин.

Производительность пресса 30 таблеток в 1 ч

Пример 6. Процесс ведут по примеру 1. но вместо сополимера ТФЭ с этиленом применяют порошок ПТФХЭ со средним диаметром частиц 80 мкм, ПТР = 1,2 г/10 мин (ПТР порошка после вибровоздействия составляет 0,4 г/10 мин), а свободное спекание проводят при 260 С. Производительность пресса 30 таблеток в 1 ч.

Пример 7. Процесс ведут по примеру 1, но вместо сополимера ТФЭ с этиленом применяют композицию, состоящую из 80 /р сополимера ТФЭ с этиленом и 20Р/р графита, а свободное спекание проводят при 320 С.

Производительность пресса 30 таблеток в 1 ч.

Для определения физико-механических свойств готовых изделий порошок фторопласта отпрессовывают в виде пЛастин по режимам, указанным в примерах 1 7.

Свойства пластин представлены в таблице.!

073118

Ю

С)

)Г)

Г с с-1

C) с

)О

С)

f и 1

Ю с

Ю с

С) сГ

Ю

С)

Р«) Ю с

О ) C)

) )")

Г с

С)

1О

LA

Г

li с-1 о о о

И и

Ю

1О

)11 с

) Ю

)О

Ю

1 с

Ц в х х а

r5

М

1 и

>х о (Ц и

Д

1» о о х

Гч о

Ц

ГХ

О 1

t o î

ИО1 в .= о

mop, 1 и оо>х

ZlP S

Q) с

K ж

Ж а,х и в

4 % х х в о в 4

И

„"- а е а

mQ)u

<б g ч р,хы

1

Ц н

>о

Гб в а о х g д а

Ц И в ov

QI х х ихх

О В Х1 ххх в

ОГ:М о

g c4

Д

Г-

o o о

Ц Х а

Q) с

4 Я

1

)х

4 о p,ц цо в

;о) Р

>g

Ц

Д

op,ц

Г О В

1

)«) в х

Гц Х Д о аg цо в

Ш!

)х

Ц 1

ГЦ Х Д о ац цов

I

)х

QI Я

Ц1 Х

Р g Д

op,q аов

«» Pl

Гi >g

Ш оаэи ао в

„"» д

1-) )g в

Ц1 Х

Гц Х о аv

) Fl E

I Д о а@ цо у

Ц ж

)х

Ж

Ш

1073118

Составитель А. Рожков

Редактор Л. Повхан Техред И. Верее Корректор М. Шароши

Заказ !1764/15 Тираж 640 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет повысить производительность процесса получения изделий технического назначения из плавких фторполимеров (втулок подшипников, уплотнительных колец и др.) с 0,6 до 30 изделий в 1 ч за счет того, что стадия охлаждения осуществляется вне пресса. Появляется также возможность автоматизировать процесс получения данных изделий.

Вместо дорогостоящих хромированных 10 пресс-форм, используемых в известном способе для горячего прессования, в предлагаемом способе применяют пресс-формы из нержавеющей стали, так как при прессовании на холоду исключается контакт расплава полимера со стенкой пресс-формы.

Увеличивается прочность изделий (разрушающее напряжение при растяжении увеличивается на 20 /p). Количество брака по расслоениям и пустотам снижается на 15—

20о/о. Повышение пРочности способствУет увеличению срока службы уплотнительных узлов, где используются втулки подшипников, уплотнительные кольца, защитные шайбы и т. п. изделия.