Способ изготовления изделий из политетрафторэтилена

 

Ю. Ф. Дуничев, P С. Селезнев, И. П. Князькнн и А. К, Пугачев (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА

Изобретение относится к переработке полйтетрафторэп лена, в частности к изготовлению изделий сложной формы иэ политетрафторэтиле новых гранульных пороплсов (в СССР— фторо— пласта 4).

Известно, что полнтетрафторэтнлен (ПТФЭ) не переходит нри нагревании в вяэкотекучее состояние, вследствие чего изделия из него изготавливают методом прессования порошкообраэного материала при обычных температурах

О !9 (20-30 C) с последующим сплавлением полученной заготовки.

Нрессование порошкообразного ПТФЭ в случае изготовления изделий простых форм не предсивляет затруднений. Однако при получе!

5 нии изделий сложной формы, например изделий с разной высотой отдельных частей, таких как

z алки с устунамн, стаканы со сплошным нли схвоэньш лнииюм и друпж, прессование ПТФЭ оказывается довольно сложным. Это связано с тем, что отдельные навески ПТФЭ не соединяются между собой, если.они подвергаются последовательному прессованию. Кроме того, ПТФЭ не обладает способностью растекаться в форме и заполнять полости, поднутреиия и тому подобное прн его нрессованнн. Известен способ получения изделий сложной формы иэ ПТФЭ, основанный на разделении навески ПТФЭ на части и применения нескольких пуансонов (11 . .Согласно этому способу изделия сложной формы условно разделяют по плоскостям, нормальным к направлению прессования, и подсчитывают вес лорпий ПТФЭ, необходимых для оформления отдельных частей детали сложной формы, засыпают первую навеску, выравнивают слой ПТФЭ, вводят один из пуансонов, затем загружают последующую навеску и вставляют второй пуансон. После этого пресс-форму помешают на пресс s оба пуансона залрессовывают одновременно.

Этот способ требует применения сложных пресс-форм н пелого ряда ручных операшй, например, таких как загрузка и выравнивание в пресс-форме отдельных порпий политетрафторэпшенового порошка, что приводит к низкой производительности труда. Кроме того, в этом способе очень трудно избежать брака, поскольку из-за повышенной чувствительности

3 46политетрафторэтилена к сдвигу между отдельными навесками политетрафторэтилена и в местах перехода от одной толщины к другой образуются трещины. В отдельных случаях брак может достичь 7(Г.

В связи с этим широкое распространение имеет механическая обработка ПТФЭ при изготовлении иэделий сложной формы, но в этом случае в стружку уходит ценный материал ,(иногда до 90%), 10

Известен также способ формоваяия из

ПТФЗ изделий сложной формы, основакиы11 на введении в полость пресс-формы пороивса

ПТФЗ и эластичной массы — резины (2).

В соответствии с этим способом в прессформу, имею щю сечение, соответствую1дее

Оеченню волучаемого иэделия, помещают грануль: п1 дол;яте=:рафторэгилеи:.." эластичную массу (рещиу с твердостью по шору А — 50), которая деформируется БОд действием порция, переда Q1LgгО давление виут1эь пресс-формы вО все- 1 аправле1п1ях, обеспечивая 1Щ -ссове1пт заготовки, которую вынимают из пресс-формы, отделяют от резины и спекают при температуре, по крайней мере, 327 C.

Этот относительно простой способ, ие требующий применения сложных дорогостоящих пресс-форм, обладает некоторыми особенностями.

Qcao8BGN недостаток 3Toi о способа — BcKRженке формь1 (образование вогнутостей или выпуклостей) поверхностей изделий, спрессованных под действием поперечного расцп1рап1я резины, что обусловлено различным ыеха1п13мом деформировання порошк" ПТФЭ и реээ1новой массы, В то время как поро1пок ПТФЭ при прессованин уплотняется за счет удаления кз aего воздуха, при прессова1ьти рези-..ы последняя не уплоэыется, а деформируется в результате капряже:. жй сжатия. Так как степень унлотненкя порошка ПТФЭ обычно составляет

1:3 — 1:5, резиновая масса, подвергаясь таким деформациям, существенно иэ11еияет свою форму, что обуславливает отклонение фс.рмы детали нз ЧТФЭ oz заданной. Особенно сильно это проявляешься при изготовлекп иэ;""=.-Кй с болыцой высотой, причем в послед А;; лучае наблюдается образование трещин в иэде. ;ч, из-за неравномерного уплотнения и пе .мешеиия слоев ПТФЗ при прессовки;.

Целью изобретения я „- че cÿ дэ отовлечие иэ политетраЫОрэтклекового:.юрошыа ь1эделжж сложной формы с минимальными отклонениями от заданной формы и беэ трещин. Для достижения поставленной цели предлагается в качестве эластичной масси использовать полиуретан с пористостью 40 — 85 об.%.

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

Предлагаемым способом могут быть также. изготовлены изделия сложной формы из политетрафторэтилена с металлическими знаками (шпильками, винтамн, шурупами и т.п.), которые помещают в пресс-форму на слой полиуретана перед загрузкой пороиы;образного ПТФЗ.

Установлено, что эластичный полиуретан с пористостью 40 — 85 об.% сжимается в 1,5 — б раз эа счет деформации Вор к BpF;; " ". Ке изме

15 няет. своих попере иых размеров. П.оош""оo5p33HbN пол тетрафторурце1с Обьг,=.к, насыпной вес 0,3 — 0,6 г/смэ, а после пр-".-, эва1п1я г од действием давления 250 — 500 кг/".:.. плотность таблеток составляет 1,8 — l,9 г/смэ, 20 т.е, в процессе прессования порошок уплотняеcñ" в — б ра3 аналогично уплот11енпю а а. Тнч ного полиуретана с названной пористостью.

Аналогия поведения при сжатии цорошксоб25 разного политетрафторэтилена и пористого эластичного полиуретана позволяет с большой точностью рассчитать величину уплотнения обоих материалов при последующем совместном формованин. Полученные таK3fм Образом изделия

30 сложной формы имеют минимальные Отклонения от заданных размеров (например + 0,5%).

Оптимальные результаты достигают при использовании полиуретана с удельным объемом пор,равным объему воздуха, находящегося между астицами свободно насыпанного политетрафторэтнлового

35 порошка. Так, например, при использовании

ПТФЭ с насыпным весом 0,46 г/см наилучших результатов достигают прн нспользованю1 полиуретана с пористостью 65 об.% (пример 1), а при насыпном весе 0,60 г/см предпочтителен полиуретан с нористостью около 76 об.% (пример 3), В предлагаемом способе можно также применять комбинацию слоев эластичной пористой

43 массы с разной пористостью каждого иэ слоев, а также слоистую комбинацию иэ пористого слоя z слоя иэ материала, ие обладающего пористстыо, например металла. Однако при этом суммарная кажущаяся пористость всех слоев л-а составля 40-85%;

30 . з .-.о -:,-чанг=;.вдел-»=; -. высокой глцкостью ;";: веоыюст11 " tæczé;;,, Где ло>и; . Страфторэ.;. ле;,- -. - Д .;, .*,рэ"иск сопруд,аса„",,-, прн формова10411 ья1 1 логь 1у е gaoг геле(гОбращо рл границе раздела между этими материалами помещать разделительную металлическую прокладку толщиной 0,5-1 5 мм.

Предлагаемый спок:б формсвання иэдел 1Й иэ политетрафторзтилена удобе1. Также для иэготовления изделий с металлическими знаками (шпильками, винтами. шурупами), поскольку

1помешаемый под металлическим знаком эластичный пористый полиуретан при последующем прессовакик позволит ему перемещаться на заданную глубину Металлический знак обычно помешают на полиуретановый слой до загрузки полнтетрафторэтклекового порошка. причем высота слоя пористого полиуретана должка соответствовать глубине, на которую должен опуститься знак при последующем ирессовакин.

Пример 1. 500 см порошка гранульного ПТФЗ с насыпным весом 0,45 г/см загружают в пресс-форму. Предварительно в пресс- 5 форму вводят кольцо иэ вспененного полиуретана с поркстостъю 75%. Кольцо с наружным диаметром, равным 50 мм, плотно прилегает к стенкам цресс-формы, внутренний диаметр кольца составляет 25 мм, а высота кольца равняется 40 мм. После совместного прессования порошка ПТФЗ и полиуретвнового кольца под действием давления 350 кг/смз с выдержкой в течение 2 мин заготовку выталкивают из пресс-формы и полиуретановое кольцо отделяют от детали иэ ПТФЭ. После изготовления

10 таких деталей их спекают при 380 Г в те чение 5 ч. Готовые детали в виде шайбы с уступом имеют диаметр 24 + 0,3 мм в той

30 части, где при прессовании проходила граница ПТФЗ - полиуретан. После того, как готовые детали были разрезаны надвое вдоль оси, в ннх не было обнаружено ни трещин, ни расслоенийй.

Пример 2. 1600 смэ порошка ПТФЭ с насыпкым весом 0,40 г/см загружают и такую же пресс-форму, как в примере 1 В пресс-форму .вводят четыре одинаковых по размерам кольца из полнуретана с обшей высотой 200 мм, По4О ркстость 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 полиуретановые кольца отделяют о- заготовки из ПТФЭ, о 45 а носледнкно подвергают спекаккю при 370 С в течекке 6 ч. Готовые детали имеют диаметр

19 3 00,2 мм и той части поверхности, которая соприкасалась с полиуретаиом в процессе прессования, Пример 3. Для получения стакана используют пресс-форму, в которую вводят

100 см" ЙТФЗ с насыпным весом 0,60 r/ñì, а также предварительно устанавливают сплошной цилиндр из полиуретана, образующий зазор между стенками пресс-формы, который заполняют порошком ПТФЭ, кроме того, над цклнндром образуется слой порошка ПТФЭ.

После прессования под давлением 350 кгс/см

+ 3 9щ

6 из пресс-формы извлекают заготовку, отделяют

1деталь из ПТФЭ от полиуретана и подвергают спеканию прн 380 С в течение 3 ч. Полученный стакан кз ПТФЭ имеет наружный диаметр 49 мм, а внутренний диаметр 40 +. 0,5 мм. Бочкообразность внутренней поверхности ке превьцпает, 0,8 мм. Образцы стаканов не имеют трещин и отслоений.

Пример 4 (контрольныи) Иэютовляют изделия из ПТФЭ, как в примере 1. причем используют полиуретан с цористостью 88 об.%.

После изготовления втулки иэ ПТФЭ и разделения ПТФЗ и полиуретака по цилиндрической поверхности втулки обчаружнвают поверхностные трещины к каслоекчя, в результате чего деталь из ПТФЭ сильно отличается от заданнной формы.

П р и и e p 5 (контрольный). Изготовляют стакан кз ПТФЗ, как в примере 3, причем пористость полкуретана составляет 30 обч.

После изготовлен я детали к удален я полк. уретана осматривают внутреннюю поверхность и измеряют бочкообразность внутренней поверхности. Бочкообразность составляет 1,5 мм, на внутренней поверхности обнаруживают поверхностные складки и отслоения.

Пример 6. Изготовляют изделие нэ

ПТФЭ, как в примере 1, причем ка кольцо из цолнуретана комешают тонкую металлическую прокладку, частично ограничивавшую контакт поверхности полиуретаиового кольца и порошка НТФЗ. В процессе прессования кольцо иэ полиуретана сжимается, что полностьв исключает контакт между частями из ПТФЗ и полиуретаном, сжатым под действием давления.

После спекакия обкаружквают, что отклонения диаметра в боковой поверхности втулки с диаметром 25 мм составляют 0,2 мм. Трещин и отслоений ке было обнаружено.

Пример 7 (контрольный). Изготовляют mneme, как в примере 1, причем вместо пористого полнуретана используют мягкую резину (твердость по 11ору А — 50). Полученный сикак имеет по внутреннему диаметру отклонение размеров (бочкообразность) 1,8 мм.

П р и и е р 8. Лня изготовлен я заготовки диафрагмы веипмля в пресс-.форму вводят кольцо из пояиуретаиа с користостьв 76 об.%, поверх которого надевают стальную втулку с толщиной стенок 2 мм. В нижний пуансон у . -. ийиптвают металшВческий знак — штифт с цнлкидричях:,кой головкой, который опирается HB лой пой уретю а с пористостьв 67 Oб.%, запоыившего кжил. После этого в форму вводят 250 г политетрафторэтиленового порошка с насыпным весом 0,60 г/см . После выравнивания порошка производят прессование с выдержкой под давлением 300 кгс/см в

Сос авва"."тпь T. EB голее . .:

Техред Y ..Асталош

Корректор С. Латруиква

PGp K7op Е. Месропова

Тнрззх 585 Лодпнсиое

11НИИЛИ Государственного комнтета СССР по делам нзобреюннй и открьпий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскзз наб., д. 4/5

Заказ 5506/58 фнлнал ЦИЯ Дзтенг,, г. ужгород, ул. проектная, 4 течение 5 мыл, а затем выталкивание и отделенне заготовки от пористого полнуретана н металлнческого кольца. Заготовку с металлическим знаком подвергают спекзнни прн о

380 C в течете 5 ч. Полученные издешя имеют гладкую поверхность, а в зоне металлического знака не обнзруинвают ни трещин, ни отслоеннй ЙТФЗ. Иосле изготовления 20 заготовок 10 нз ига разрезают надвое вдоль осн.

Внутренннх трешнн в ЛТФЗ не обнгруинвают. g осутцсаствлетд н предлагаемого спогоба не требуетсн нзмененнз устройств KIN прессформ, которые нмеются в цехах но EMpep36QTке ЙТФЗ (в СССР—,фтороплзст — 4). Зластнчнзн масса и внде блочного нлп лнстового полнуретзна может бьггь получена от заводов-нзготовнтелей так1ж матерналов.

Формула нзобретения

Способ изготовления изделий иэ полктетрафторэтклена, включающий последовательные операшгн заполнения пресс-формы порошком полнмера с эластичной массой, прессованни н отделения эластичнон массы от прессованной заготовки с последующей термообработкой ее, о т л н ч а ю ш и и с я тем, что, с целью изготовлення иэделий с минимальным отклоне10 ннем от заданной формы, в качестве эластнчной массы используют полиуретан с пористостью

40 — 85 об.%.

Источникн ннформаинн, принятые во вннманне прн экспертнзе S 1. Чегодаев Д. 3. и др. Фторопласты. П

Госхнмнздат, 1960 с. 62 — 72.

2. Патент Франшан У 1504807,кл. 8 29 С 1/CQ., 1963.