DE2514000A1

DE2514000A1 - Verfahren zum herstellen eines oberflaechlich mit einer ptfe-schicht verbundenen koerpers aus einem fluor-thermoplasten

Info

Publication number: DE2514000A1
Application number: DE19752514000
Authority: DE
Inventors: Willi Rueckert
Original assignee: MERKEL KG MARTIN
Current assignee: MERKEL KG MARTIN
Priority date: 1975-03-29
Filing date: 1975-03-29
Publication date: 1976-10-07

Description

Verfahren zum erstellen eines oberflächlich mit einer l'TFE-Schicht verbundenen Körpers aus einem Fluor-Thermoplasten olytetrafluoräthylen vereinigt hohe chemische Resistenz mit niedrigem Reibungskoeffizienten, läßt sich aber nicht thermoplastisch formen. Es gibt Copolymere des Polytetrafluoräthylen (im folgenden kurz PTFE) sowie chemisch ähnlich aufgebaute Stoffe, die eine ähnlich hohe chemische Resistenz aufweisen und thermoplastisch verarbeitbar sind, denen aber andere am T geschätzten Eigenschaften fehlen, so insbesondere der niedrige Reibungskoeffizient. Zu den Copolymeren des TFE gehören beispielsweise die mit Perfluorpropylvinylaether (PFA).
Sie werden im folgenden kurz als Thermoplasten bezeichnet.
Beispielsweise haben aus massivem PTFE hergestellte Hahnküken neben der chemischen Resistenz einen niedrigen Reibungskoeffizienten, sind aber in der Herstellung verhältnismäßig kostspielig. Aus Thermoplasten gespritzte H£lnküken sind billiger herzustellen und erlauben auch das Um-Spritzen von metallenen Kernen; sie haben aber den Nachteil Eines höheren Reibungskoeffizienten.
Bs ist bekannt (Ind. Eng. Chem., Prod. Res. Develop., Vol. 13, No.2, 1974), daß ein TFE-Perfluorpropylvinylaether-Copoly mer wegen seiner guten llenetzungseigenschaften sich als Schmelzkleber verwenden läßt, und zwar unter anderem auch für i>Tiß.
Der Erfindung liegt die erfinderische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines oberflächlich mit einer PTFE-Schicht verbundenen, insbesondere ammantelten, Formkörpers aus einem Fluor-Thermoplasten zu schaffen, in welchem die Formgebung des Thermoplasten in dessen Sciimelzzustand kombiniert wird mit der Verbindung mit einer PTFE-Oberflächenschicht. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die PTFE-Schicht in einer sie auf der Außenseite abstützenden Form gehalten und der geschmolzene Thermoplast in 130-rührung mit ihrer Innenseite unter Druck erstarren gelassen wird.
Das Material, das im Falle der Vorveröffentlichung led lich als Kleber zwischen zwei zu verbindenden Oberflächen benutzt wird, bildet im Falle der Erfindung selbst den Formkörper, der mit einer PTFE-Schicht zu bekleiden ist und aufgrund seine Haftvermögens ohne Vermittlung eines besoiideren Klebers sich damit verbindet.
Die Erstarrung des Thermoplasten unter Druck soll vermeiden, dali sich unter der bekleideten Oberfläche Vakuolen bilden oder die bekleidete Oberfläche samt der PTFE-Schicht einillit. Eine nachträgliche Bearbeitung der bekleideten Oberfläche soll in vielen Fällen gänzlich vermieden werden; in allen Ijilen ist sie nur mit einer begrenzten Tiefe möglich, da die Dicke der PTFE-Schicht begrenzt ist.
Zur Vermeidung von Vakuolen uhd Verformungen ist es auch vorteilhaft, den Thermoplasten von der der Stelle der Druckeinleitung entfernt liegenden Seite her abzukühlen, damit während der Abküiilung und der damit verbundellen Schrumpfung flüssiges material nachgeführt werden kann.
Zur Druckausübung kann man die zur Füllung der orm verwendete Spritzyresse, beispielsweise einen Scllneckenextruder, verwenden. Stattdessen könnte auch eine bewegbare Formwand verwendet werden, die während der Abkühlung des Thermoplasten von dessen flüssiger Seite her das Formvolumen unter Druck verringert.
Ferner muß bei dem Verfahren die erhebliche Wärmedehnung bzw. Schrumpfung des PUTZE berücksichtigt werden. Während der Erwärmung muß ausreichende Dehnungsmöglichkeit für die PTFE-Schicht in ihrer Flächenrichtung vorgesehen sein. Wenn die Festigkeit der Verbindung während der Abkühlung zunächst noch begrenzt ist, soll die Verbindung nicht durch unterschiedliche Schrumpfung des PTFE und des Thermoplasten ge-Fährdet werden. Zweckmäßigerweise hält man daher den auf den erstarrenden Thermoplasten ausgeübten Druck so hoch, daß er die in Flächenrichtung der PTFE-Schicht bei der Abkühlung auftretenden Kontraktionskräfte überwiegt. Damit soll bewirkt werden, daß die PTFE-Schicht sich während der Abkühlung oder während eines Teils der Abkühlung nicht frei sondern nur gemeinsam mit dem Thermoplasten zusammenzieht.
Dieser Vorgang ist mit einer plastischen Deformation der PTFE-Schicht verbltnden, weil die zuvor während der Au1-heizung in Flächerichtung erfolgte Dehnung dieser Schicht bei der Ablcühlung teilweise durch eine Kontraktion quer zur Flächenerstreckung ersetzt wird. Der Druck muß, falls ein solcher Dehnungsausgleich gewünscht wird, eine für diese Verformung ausreichende Höhe besitzen.
Eine Vorrichtung zum Herstellen eines oberflächlich mit einer PTi-ScIiicht verbundenen, insbesondere ummantelten, Formkörpers aus einem iluor-Thermoplasten, in der dieser gemäß dem erläuterten Verfahren im Schmelzzustand mit der PTFE-Schicht verbnnden wird und die eine die PTFE-Schicht auf deren Außenseite abstützende Fläche aufweist, zeichnet sich nacll der Erfindung dadurch aus, daß sie aus einer geschlossenen Form besteht, die mit einer Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines Preßdrucks auf die auf der Innenseite der PTfl1Schicht befindliche Formfüllung sowie ggf. mit einer Kuhleinrichtung versehen ist. Zum Halten des Randes der PTFL-Schicht ist die orm zweckmäßigerweise außerhalb des Umrisses des herzustellenden Körpers mit Nuten versehen, deren Tiefe ausreichend zur Aufnahme der linearen Ausdehnung der PTFE-Schicht bemessen ist.
Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeicpiel beschrieben, die in Figur 1 einen Längsschnitt durch tinte orm mit dem darin hergestellten ifahnküken zeigt.
Die Vornl 1 mit Anguß 2, der mit einer Spritzpresse in nicht gezeigter leise verbindbar ist, ist durch einen Deckel 3 druckfest geschlossen. Der Deckel 3 enthält eine zu der orm 1 koaxiale Bohrung 4 zum passenden Einsetzen des Schafts 5 eines beispielsweise metallischen Körpers 6 des Hahnkükens, der mit chemisch resistentem Kunststoff zu umspritzen ist.
Die Queröffnung im Küken ist durch einen Kern 7 vorgebildet.
Der Kükenschaft 4 ist mittels einer Schraube 8 in der bohrung des abnehmbaren Deckels 3 lösbar gehaltert.
Die Form 1 bildet mit der Oberfläche des Körpers 6 und des Kerns 7 den mit der Kunststoffumhüllung des hükenkörpers 6 zu füllenden Raum. Die konische Innenfläche der Form setzt sich über die Begrenzung des herzustellenden Hahnkükens hinaus in Ringnuten 9 und 10 fort, die wenig breiter sind als die Dicke der Teflonschicht 11, so daß sie die Ränder dieser konisch vorgeformten und in die Form eingelegten Schicht halten.
Damit die im Querschnitt ringförmig geschlossene PTFE-schicht bei der Ausdehnung während ihrer Erwärmung nicht walten wirft und sich von der Formwandung abhebt, ist der Abstand zwischen den Böden der Nuten 9 und 10 größer als die Länge der kalten PTFE-Schicht. Außerdem kann man den Durchmesser der PTFE-Schicht so bemessen, daß er erst im erwärmten Zustand den Formdurchmesser erreicht, Nach dem VerscJiließen der Form wird diese auf die Spritztemperatur und zweckmäf3igerweise auf eine Temperatur oberhalb des hristallitschmelzpunkts des PTFE (3270) aufgewärmt. Zweckmäßigerweise beträgt die Temperatur etwa 40000.
Danach wird der Thermoplast mittels des Extruders eingespritzt und unter Aufrechterhaltung des Drucks in der Eormm langsam abgekühlt. Die Abkühlung kann an der dem Anguß 2 entfernt liegenden Seite der Form beginnen. Sie kann aber auch gleichmäßig von außen einwirken, da der Anguß und der Kernbereich in der Mitte liegen und somit auch bei dieser Art der Kühlung erst zuletzt von der Erstarrung des Thermoplan tee erreicht werden.
Eine radiale Zusammenziehung der PTFE-Schicht wird durch den aufrechterhaltenen Druck verhindert. Soweit dies für erforderlich gehalten wird und der Druck entsprechend hoch gewählt wird, gilt dies auch für die Kontraktion in Axialrichtung.
hach dem Ausformen werden die im bereich der Nuten 9 und 10 erscheinenden überstände abgedreht. Soweit erforderlich, kann auch noch die konische Außenfläche des Kükens bearbeitet werden.
Das fertige Küken besteht dann aus dem metallenem liUkenkörper 6, aus dessen im wesentlichen formschlüssig daran gehaltender Umhüllung durch den Thermoplasten 12 und der mit dem Thermoplasten! durch Schmelzklebung verbundene PTFE-Schicht 11.
Die mit dem Thermoplasten zu verbindende Oberfläche der PTE-5cIiicht kann in bekannter Weise verklebungsfördernd vorbehandelt sein.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines oberflächlich mit einer PTi- Schicht verbundenen, insbesondere ummantelten, Formkörpers aus einem Fluor-Thermoplasten, dadurch ; e k e n n z e i c h n e t, daß die PTFE-Schicht in einer sie auf der Außenseite stützenden Form gehalten und der geschmolzene Thermoplast in Berührung mit ihrer Innenseite unter Druck erstarren gelassen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die PTFE-Schicht mit der Möglich keit der Ausdehnung in ihrer Flächenrichtung gehalten und der Druck, unter dem der Thermoplast erstarren gelassen wird, die in Flächenrichtung der PTFE-Schicht bei der Abkühlung auftretenden Kontraktionskräfte übersteigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Thermoplast von der der Stelle der Druckeinleitung entfernt liegenden Seite her abgekühlt wird.

4. Vorrichtung um Herstellen eines oberflächlich mit eiiier PTFE-Schicht verbundenen, insbesondere ummantelten 1ormkörpers aus einem Fluor-Thermoplasten, in der dieser gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 im S'chmelzzustand mit der PTFE-Schicht verbunden wird und die eine die PTFE-Schicht auf deren Außenseite abstützende Fläche aufweist, dadurch g e k e n n z e i-c h n e t, daß sie aus einer geschlossenen Form (1, 3) bestellt, die mit einer Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines PreI3-drucks auf die auf der Innenseite der PTFE-Schicht (11) befindliche Formfüllung (12) sowie ggf. mit einer Kühleinrichtung versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, doQ die Form außerhalb des Umrisses des herzustellenden Körpers Nuten (9, 10) zum Halten des Randes der PTFE-Schicht (11) aufweist, deren Tiefe ausreichend zur Aufnahme der linearen Ausdehnung der PTFE-Schicht bemessen ist.