DE69730736T2

DE69730736T2 - Verfahren zum verbinden von modifizierten polytetrafluorethylengegenständen

Info

Publication number: DE69730736T2
Application number: DE69730736T
Authority: DE
Inventors: Osamu Settsu-shi SHIRASAKI; Shoji Settsu-shi KAWACHI; Shingo Settsu-shi TANIGAWA
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1996-12-03
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2017-12-03
Also published as: WO1998024612A1; TW425344B; EP0947309B1; CN1239453A; JP3870299B2; DE69730736D1; EP0947309A1; KR20000057308A; CN1082884C; EP0947309A4

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Gegenstands aus einem modifizierten Polytetrafluorethylen (im folgenden auch als "modifiziertes PTFE" bezeichnet) mittels Zusammenfügen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung des geformten Gegenstands aus modifiziertem PTFE mittels Sintern der vorgeformten Teile aus modifiziertem PTFE, um sie an ihren Stirnflächen zusammenzufügen.
Stand der Technik
Ein Verfahren, das Erwärmen und Druckverbinden zweier oder mehrerer geformter Teile aus modifiziertem PTFE umfaßt, zur Herstellung eines geformten Gegenstands aus modifiziertem PTFE, ist bekannt (siehe Hostaflon Information 21 (August 1983), veröffentlicht von der Hoechst AG). Jedoch hat dieses Verfahren Nachteile wie daß der Materialverlust groß ist, da die Teile mittels Schneiden produziert werden, und daß die zu verbindenden Flächen so behandelt werden sollten, daß sie glatt sind. Darüber hinaus ist es in diesem Verfahren schwierig, den Druck während des Druckverbindens zu kontrollieren und somit besteht eine Neigung zur Produktion fehlerhafter Produkte aufgrund zu hoher oder zu niedriger Drücke.
JP-B-63-67808 offenbart ein verbundenes Produkt aus geformten Gegenständen aus modifiziertem PTFE. Jedoch werden diese Produkte mittels Erwärmen und Preßverbinden verbunden. Das heißt, die Produkte werden mittels Erwärmen verbunden, während äußerer Druck ausgeübt wird. Dieses Verfahren mag zum Verbinden von dünnen Gegenständen wie Bögen oder Filme geeignet sein, aber neigt dazu, zu fehlerhaften Produkten aufgrund zu hoher oder zu niedriger Drücke zu führen, wenn dicke Gegenstände mit dieser Methode verbunden werden, wie im Fall der obigen Methode, welche in der Broschüre der Hoechst AG beschrieben ist.
JP-A-55-57429 offenbart ein Verfahren, das das Einbringen einer mittigen Gußform in eine röhrenförmige Gußform, das Plazieren von Verschluß-Gußformen am Deckel und Boden der röhrenförmigen Gußform und das Verbinden der beiden Kanten eines PTFE-Bogens in einer von den Gußformen gebildeten Aussparung mit Ausdehnungsdruck des Bogens umfaßt. Dieses Verfahren benötigt für jede Größe eines Produkts ein Set von vorformenden Gußformen und Gußformen für das Ausdehnungsverbinden und ist als Verfahren zur industriellen Herstellung verschiedener Arten von Produkten nachteilig. Darüber hinaus sollten die Gußformen abgedichtet sein, weil das Verfahren den Expansionsdruck ausnutzt. Daher werden im ganzen die Verfahrensschritte sehr kompliziert.
Darüber hinaus ist eine Methode, die das Einfüllen eines modifizierten PTFE-Pulvers in eine Gußform und das Pressen desselben unter Erwärmen umfaßt, wenn ein dickwandiger Behälter mit einem Boden und einer Seitenwand produziert wird, bekannt. Jedoch ist die Verdichtungsstrecke ("compression distance") am Boden kurz, wogegen die Strecke an der Seitenwand lang ist. Somit können Risse an Teilen nahe der Verbindung zwischen dem Boden und der Seitenwand gebildet werden, so daß gute geformte Gegenstände nicht hergestellt werden.
JP-A-62021524 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Röhrenbündels aus Kunstharz für einen Wärmetauscher, wobei das Einstürzen der Röhren vermieden wird. Die Röhren sind aus einem Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer oder aus einem Tetrafluorethylen-Perfluoralkylether-Copolymer gemacht. Das Röhrenbündel wird hergestellt, indem einzelne Fluorharzröhren in einer Hülse aus Fluorharz plaziert werden. Mittels Einwirkung eines Heizers und einer Vakuumpumpe werden die Röhren dann miteinander und mit der Hülse verschmolzen.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung der aus einem modifizierten PTFE bestehenden geformten Gegenstände mittels Verbinden bereitzustellen, indem verbundene Teile sogar im Fall dickwandiger Gegenstände ausreichende Bindungsstärke aufweisen, und das die oben beschriebenen Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung der aus einem modifizierten PTFE bestehenden geformten Gegenstände mittels Verbinden bereitzustellen, das die Herstellung von fehlerhaften Gegenständen unterdrücken kann, die Formgenauigkeit des Gegenstands verbessern kann und den Materialverlust wegen der Herstellung von Teilen mittels Schneiden vermindern kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung der aus einem modifizierten PTFE geformten Gegenstände mittels Verbinden bereitzustellen, das vereinfachte Vorgänge zum Verbinden der aus modifiziertem PTFE bestehenden Teile beinhaltet und die Produktivität bedeutend verbessert, insbesondere in der Massenproduktion.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der aus modifiziertem PTFE bestehenden geformten Gegenstände mittels Verbinden zur Verfügung, umfassend die Schritte:
Bereitstellen von wenigstens zwei vorgeformten Teilen, die aus modifizierten PTFEs mit unterschiedlichen thermischen Schrumpfungskoeffizienten bestehen, und es ihren zu verbindenden Seiten ermöglichen, miteinander in Kontakt zu sein oder nahe positioniert zu sein, und
Sintern der Teile, um sie an den zu verbindenden Seiten zu verbinden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verbinden der Teile an ihren zu verbindenden Seiten ohne die Anwendung eines äußeren Druckes ausgeführt.
Im allgemeinen hat ein vorgeformtes Teil einen thermischen Schrumpfungskoeffizienten im Bereich zwischen 0,2 und 10%, und der Unterschied der thermischen Schrumpfungskoeffizienten zwischen den zwei vorgeformten Teilen, die gegenüberliegend plaziert werden, ist von 0,2 bis 9,8%.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein vorgeformtes Teil von einem anderen vorgeformten Teil, das einen größeren thermischen Schrumpfungskoeffizienten als das wenigstens eine vorgeformte Teil hat, umgeben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Vorformdruck und dem Schrumpfungskoeffizienten des äußeren Durchmessers röhrenförmig vorgeformter Teile, die aus den modifizierten PTFEs mit unterschiedlichen Partikelgrößen bestehen und die in Beispiel 1 verwendet werden, zeigt.
2 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Vorformdruck und dem Schrumpfungskoeffizienten des röhrenförmigen vorgeformten Teils aus modifiziertem PTFE, das in Beispiel 2 verwendet wird, zeigt.
3 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Vorformdruck und dem Schrumpfungskoeffizienten des äußeren Durchmessers der vorgeformten Teile, die aus modifizierten PTFEs mit unterschiedlichen Partikelgrößen bestehen und die in Beispiel 3 verwendet werden, zeigt.
4 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Vorformdruck und dem Schrumpfungskoeffizienten des äußeren Durchmessers der vorgeformten Teile, die aus modifizierten PTFEs mit unterschiedlichen Partikelgrößen bestehen und die in Beispiel 4 verwendet werden, zeigt.
5 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Vorformdruck und dem Schrumpfungsfaktor des äußeren Durchmessers der vorgeformten Teile, die aus modifizierten PTFEs mit unterschiedlichen Partikelgrößen bestehen und die in Beispiel 5 verwendet werden, zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Der Begriff "modifiziertes PTFE" soll ein Copolymer aus Tetrafluorethylen und einer geringen Menge eines oder mehrerer der folgenden Modifizierungsmonomere bedeuten.
Beispiele der Modifizierungsmonomere für PTFE beinhalten Fluor enthaltende ungesättigte Monomere außer TFE, wie einen Fluoralkylvinylether der Formel: X(CF₂)_nOCF=CF₂ wobei X ein Wasserstoffatom, ein Fluoratom oder ein Chloratom ist, und n eine Zahl von 1 bis 6 ist, oder der Formel: C₃F₇(OCF₂CF₂CF₂)_m[OCF(CF3)CF₂]_lOCF=CF₂ worin m und l jeweils eine Zahl von 0 bis 4 sind, unter der Voraussetzung, daß sie nicht beide gleichzeitig 0 sind; CF₃-CF=CF₂, CF²=CFH, CF₂=CFCL, CF₂=CH₂; eine ungesättigte Verbindung der Formel: RfCY=CH₂ worin Rf eine lineare oder verzweigte Polyfluoralkylgruppe mit 3 bis 21 Kohlenstoffatomen ist und Y ein Wasserstoffatom oder ein Fluoratom ist; und ähnliche.
Solch ein Modifizierungsmonomer wird gewöhnlich in einer Menge von 0,01 bis 1,0 Gew.-% des Gewichts von TFE verwendet.
In der vorliegenden Erfindung kann modifiziertes PTFE in der Form eines wie-polymerisierten Pulvers oder in der Form von Körnern, die mittels Granulieren solch eines Pulvers erhalten werden, verwendet werden. Hierin werden die Pulver und Körner aus modifiziertem PTFE zusammenfassend als "modifiziertes PTFE-Pulver" bezeichnet.
Darüber hinaus ist es möglich, geeignete Mengen verschiedener Füller in einem modifizierten PTFE-Pulver zu dispergieren. Beispiele solcher Füller sind Glasfasern, Graphitfasern, Kohlenstoffasern, Bronzepulver etc.. Zusätzlich können andere konventionelle Zusätze Bestandteil des modifizierten PTFE-Pulvers sein.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist besonders nützlich, um einen geformten Gegenstand, in dem ein Teil (erstes Teil) ein anderes Teil (zweites Teil) umgibt, herzustellen, zum Beispiel einen Container mit einem Boden und einer Seitenwand, die den Boden umgibt, einen Gegenstand, der einen massiven oder hohlen zylindrischen Körper und einen Flansch, der diesen Körper umgibt, hat, etc..
In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung können die Teile aus modifiziertem PTFE ohne die Anwendung von äußerem Druck verbunden werden. Jedoch ist die zusätzliche Anwendung von äußerem Druck nicht von der vorliegenden Erfindung ausgeschlossen.
Entsprechend dem Produktionsverfahren der vorliegenden Erfindung schrumpft in dem Fall des oben beschriebenen Gegenstands, in dem ein Teil (erstes Teil) ein anderes Teil (zweites Teil) umgibt, das erste Teil im Schritt des Sinterns (Erwärmen und anschließendes Abkühlen) stärker als das zweite Teil in dem Produktionsverfahren, wenn das zweite Teil einen geringeren thermischen Schrumpfungskoeffizienten als das erste Teil hat, so daß eine ausreichende Kraft auf die zu verbindenden Flächen ausgeübt werden kann, und somit die Teile an den zu verbindenden Flächen verbunden werden.
Die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendeten vorgeformten Teile aus modifiziertem PTFE können in Filmform, Bogenform, Blockform oder irgendeiner anderen Form vorgeformte Teile sein, die mittels Preßformen oder irgendeinem anderen geeigneten Formverfahren hergestellt werden. Die Form der vorgeformten Teile kann gemäß der Form des endgültigen geformten Gegenstands geeignet ausgewählt werden.
Die Bedingungen zur Herstellung der vorgeformten Teile aus modifiziertem PTFE werden aus den gleichen Bereichen wie die konventioneller Verfahren ausgewählt. Das heißt, die Temperatur ist geringer als der Schmelzpunkt des modifizierten PTFEs, der Druck ist einer bei dem die modifizierten PTFE-Pulverpartikel gut bei einer gegebenen Temperatur verkleben, um ein ganzheitliches vorgeformtes Teil zu formen.
Zwei oder mehrere vorgeformte Teile aus modifiziertem PTFE, die unterschiedliche thermische Schrumpfungskoeffizienten haben, können mittels verschiedener Verfahren erhalten werden.
Typische Methoden sind erklärt. Zum Beispiel können Teile, die unterschiedliche thermische Schrumpfungskoeffizienten haben, erhalten werden, indem zwei oder mehr modifizierte PTFE-Pulver mit dem gleichen Molekulargewicht aber unterschiedlicher Partikelgröße unter den gleichen Bedingungen getrennt vorgeformt werden. Generell hat ein vorgeformtes Teil einen kleineren thermischen Schrumpfungskoeffizienten wenn die Partikelgröße des modifizierten PTFE-Pulvers größer gemacht wird.
Zwei oder mehr vorgeformte Teile die unterschiedliche thermische Schrumpfungskoeffizienten haben, können erhalten werden, indem dasselbe modifizierte PTFE-Pulver unter verschiedenen Drücken vorgeformt wird. Generell hat ein vorgeformtes Teil einen kleineren thermischen Schrumpfungskoeffizienten wenn der Druck höher ist.
Alternativ können vorgeformte Teile aus modifiziertem PTFE, die unterschiedliche thermische Schrumpfungskoeffizienten haben, aus einem wie-polymerisierten modifizierten PTFE-Pulver und einem körnigen Produkt aus solch einem modifizierten PTFE-Pulver unter denselben Vorformbedingungen erhalten werden. Generell hat ein vorgeformtes Teil, das aus dem körnigem Produkt gemacht ist, einen kleineren thermischen Schrumpfungskoeffizienten als eines, das aus dem nicht gekörntem modifiziertem PTFE-Pulver gemacht ist.
Hierin ist "ein thermischer Schrumpfungskoeffizient" (%) ein thermischer Schrumpfungskoeffizient das äußeren Durchmessers eines scheibenförmigen geformten Gegenstands nach dem Sintern, der eine Dicke von 7 mm und mit einer Presse, die einen inneren Durchmesser von 65 mm hat, geformt worden ist. Der thermische Schrumpfungskoeffizient des äußeren Durchmessers wird gemäß der folgenden Formel berechnet:
thermischer Schrumpfungskoeffizient (%) = [(innerer Durchmesser der Presse (65 mm)) – (äußerer Durchmesser der gesinterten Scheibe (mm))/(innerer Durchmesser der Presse (65 mm))] × 100
Ein scheibenförmiger geformter Gegenstand wird hergestellt, indem 50 g eines modifizierten PTFE-Pulvers in eine Presse gegeben werden, der Druck bei Raumtemperatur mit einer Rate von 25–30 mm/min verstärkt wird und das Pulver für 5 Minuten bei 300 kgf/cm² gepreßt wird und gesintert wird, indem die Scheibe bis auf 360°C mit einer Heizrate von 50°C/h erwärmt wird, die Scheibe für 6 Stunden bei 360°C belassen wird und dann auf 100°C mit einer Abkühlungsrate von 50°C/h abgekühlt wird.
Die Größe des scheibenförmigen Gegenstands wird gemessen, nachdem er für 8 Stunden oder länger bei Zimmertemperatur gehalten wurde.
In der vorliegenden Erfindung ist der thermische Schrumpfungskoeffizient eines vorgeformten Teils aus modifiziertem PTFE vorzugsweise im Bereich zwischen 2 und 10%, stärker bevorzugt im Bereich zwischen 0,5 und 2,0%.
Der Unterschied zwischen den thermischen Schrumpfungskoeffizienten eines Paares von gegenüber positionierten vorgeformten Teilen aus modifiziertem PTFE ist vorzugsweise im Bereich zwischen 0,2 und 9,8%, stärker bevorzugt im Bereich zwischen 0,4 und 1,0%.
Vorgeformte Teile können verbunden werden, indem den zu verbindenden Flächen ermöglicht wird, in Kontakt miteinander zu stehen oder nahe beieinander zu sein, und sie zu sintern.
Hierin bedeutet der Ausdruck "es wird den zu verbinden Flächen vermöglicht, nahe beieinander zu sein", daß die zu verbindenden Flächen von einer Entfernung getrennt sind, bei der die zu verbindenden Flächen im Schritt des Sinterns aufgrund des Unterschiedes des thermischen Schrumpfungskoeffizienten zwischen vorgeformten Teilen verbunden werden können.
Die obere Grenze der Sintertemperatur ist nicht begrenzt. Jedoch verursacht eine zu hohe Temperatur die thermische Zersetzung des modifizierten PTFE. Deswegen ist eine Sintertemperatur niedriger als die thermische Zersetzungstemperatur von modifiziertem PTFE. Heiz- und Abkühlungsraten können gemäß konventionellen Methoden geeignet eingestellt werden.
Die Erwärmungszeit ist nicht begrenzt. Vorgeformte Teile werden für eine Zeit erwärmt, die ausreichend ist, die Teile zu schrumpfen, um die verbindenden Flächen der Teile mit ausreichender Stärke zu verbinden.
Gemäß der Verbindungsmethode der vorliegenden Erfindung können die zu verbindenden Flächen von Teilen stark verbunden sein, auch wenn die Teile eine große Dicke haben. Somit ist die Herstellung fehlerhafter Gegenstände vermindert, die Formgenauigkeit eines geformten Gegenstands erhöht, und der Materialverlust aufgrund der Herstellung von Teilen mittels Schneiden kann vermindert werden.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung verbessert die Produktivität, insbesondere in der Massenproduktion, wenn geformte Gegenstände aus modifiziertem PTFE mit gewisser Form und gewisser Größe produziert werden, da die Herstellung der Gegenstände mittels sehr einfacher Arbeitsschritte wiederholt werden kann, nachdem die Kombination von zwei oder mehr modifizierten PTFE-Pulvern mit unterschiedlichen thermischen Schrumpfungskoeffizienten ausgewählt worden ist und dann besondere Formbedingungen, die für solch eine ausgewählte Kombination geeignet sind, bestimmt worden sind.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht werden.
Beispiel 1
1) NEW POLYFLON M-112 (modifiziertes PTFE, erhältlich von Daikin Industries, Ltd.) wurde gemahlen und gesiebt, um zwei Arten von modifizierten PTFE-Pulvern mit jeweils einer durchschnittlichen Partikelgröße von 28 μm bzw. 55 μm zu erhalten. Durchschnittliche Partikelgrößen wurden mit einem Partikelgrößenverteilungs-Analysator vom Laserstrahldiffraktions-Typ (trockener Typ) (hergestellt von SYNPATEC) gemessen.
Jedes Pulver wurde bei 25°C unter einem Druck von 150, 200, 250, 300 und 350 kg/cm² preßgeformt, um ein röhrenförmiges vorgeformtes Teil mit einem äußeren Durchmesser von 100 mm, einem inneren Durchmesser von 50 mm und einer Höhe von 50 mm zu erhalten.
Jeder röhrenförmige Gegenstand wurde auf 360°C erwärmt, um das modifizierte PTFE zu sintern. Der röhrenförmige Gegenstand schrumpfte in der radialen Richtung. 1 zeigt einen Graph, der den thermischen Schrumpfungskoeffizienten des äußeren Durchmessers gegen den Preßdruck darstellt.
Von diesen Resultaten kann verstanden werden, daß bei jedem Vorformpreßdruck ein Gegenstand, der aus modifiziertem PTFE mit einer geringeren Partikelgröße hergestellt ist, einen größeren thermischen Schrumpfungskoeffizienten hat als einer, der aus modifiziertem PTFE-Pulver mit einer größeren Partikelgröße hergestellt ist.
2) Das modifizierte PTFE-Pulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 28 μm wurde bei einem Druck von 300 kg/cm² geformt, um ein röhrenförmiges vorgeformtes Teil mit einem äußeren Durchmesser von 100 mm, einem inneren Durchmesser von 50 mm und einer Höhe von 70 mm zu erhalten.
Getrennt davon wurde das modifizierte PTFE-Pulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 55 μm unter demselben Druck wie oben geformt, um ein scheibenförmiges vorgeformtes Teil mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Dicke von 15 mm zu erhalten.
Das scheibenförmige vorgeformte Teil wurde in die unterste Position des hohlen Teils des röhrenförmigen vorgeformten Teils eingebracht, um einen Boden bereitzustellen, und das Komposit der vorgeformten Teile wurde für 6 Stunden auf 360°C erwärmt, ohne irgendeinen äußeren Druck auf den Umfang des röhrenförmigen Gegenstands auszuüben.
Nach dem Abkühlen waren der röhrenförmige Gegenstand und der scheibenförmige Gegenstand, die jeweils die Seitenwand und den Boden des fertigen Containers darstellen, fest verbunden, und die verbundenen Flächen waren wasserdicht und luftdicht.
Beispiel 2
1) NEW POLYFLON M-137 (modifiziertes PTFE, erhältlich von Daikin Industries, Ltd. mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 425 μm (gemessen gemäß ASTM D4894)) wurde bei 25°C unter verschiedenen Drücken in einem Bereich zwischen 100 und 500 kg/cm² geformt, um ein röhrenförmiges vorgeformtes Teil mit einem äußeren Durchmesser von 100 mm, einem inneren Durchmesser von 50 mm und einer Höhe von 50 mm zu erhalten.
Jeder röhrenförmige Gegenstand wurde erwärmt und bei einer Temperatur von 340 bis 390°C gesintert. Der röhrenförmige Gegenstand schrumpfte in der radialen Richtung. 2 zeigt einen Graph, der den thermischen Schrumpfungskoeffizienten des äußeren Durchmessers gegen den Preßdruck darstellt.
Von diesen Resultaten kann verstanden werden, daß ein Gegenstand, der unter höheren Vorformdruck geformt ist, einen kleineren thermischen Schrumpfungskoeffizienten hat wenn die Partikelgröße die gleiche ist.
2) Das modifizierte PTFE-Pulver (NEW POLYFLON M-137) wurde unter einem Druck von 250 kg/cm² geformt, um ein röhrenförmiges vorgeformtes Teil mit einem äußeren Durchmesser von 100 mm, einem inneren Durchmesser von 50 mm und einer Höhe von 70 mm zu erhalten.
Getrennt davon wurde dasselbe modifizierte PTFE-Pulver wie das oben gebrauchte unter einem Druck von 400 kg/cm² geformt, um ein scheibenförmiges vorgeformtes Teil mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Dicke von 15 mm zu erhalten.
Das scheibenförmige vorgeformte Teil wurde in die unterste Position des hohlen Teils des röhrenförmigen vorgeformten Teils eingefügt, um einen Boden darzustellen, und das Komposit der vorgeformten Teile wurde für 6 Stunden auf eine Temperatur von 340 bis 390°C aufgewärmt, ohne irgendeinen äußeren Druck um den Umfang des röhrenförmigen Artikels auszuüben.
Der röhrenförmige Gegenstand und der scheibenförmige Gegenstand, die jeweils die Seitenwand und den Boden des fertigen Containers darstellten, waren fest verbunden, und die verbundenen Flächen waren wasserdicht und luftdicht.
Beispiel 3
1) NEW POLYFLON M-111 (modifiziertes PTFE, erhältlich von Daikin Industries, Ltd.) wurde gemahlen und gesiebt, um zwei Arten von modifizierten PTFE-Pulvern mit jeweils einer durchschnittlichen Partikelgröße von 31 μm (Pulver A) bzw. 55 μm (Pulver B) zu erhalten. Die durchschnittliche Partikelgröße wurde mit einem Partikelgrößenverteilungs-Analysator vom Laserstrahldiffraktions-Typ (trockener Typ) (hergestellt von SYNPATEC) gemessen.
Jedes Pulver (50 g) wurde in eine Preßform mit einem äußeren Durchmesser von 95 mm, einem inneren Durchmesser von 65 mm und einer Höhe von 60 mm eingebracht, bei 25°C mit einer Verdichtungsrate von 25 bis 30 mm/min komprimiert und bei einem Druck von 200, 300 und 400 kg/cm² für 5 Minuten gehalten, um ein scheibenförmiges vorgeformtes Teil zu erhalten.
Dann wurde das vorgeformte Teil von Zimmertemperatur auf 360°C mit einer Heizrate von 50°C/h erwärmt, für 6 Stunden bei 360°C gehalten und dann mit einer Abkühlrate von 50°C/h auf 100°C abgekühlt. Danach wurde das vorgeformte Teil für 8 Stunden oder länger bei Zimmertemperatur gehalten. Der äußere Durchmesser der Scheibe wurde gemessen, und der thermische Schrumpfungskoeffizient des äußeren Durchmessers wurde gemäß der obigen Formel berechnet. Die Ergebnisse sind in 3 graphisch dargestellt.
Wenn der Preßdruck der gleiche ist, gibt eine kleinere Partikelgröße einen größeren Schrumpfungskoeffizienten des äußeren Durchmessers. Wenn die Partikelgröße die gleiche ist, gibt ein höherer Preßdruck einen kleineren Schrumpfungskoeffizienten des äußeren Durchmessers.
2) Pulver B wurde bei einem Druck von 300 kg/cm² geformt, um ein röhrenförmiges vorgeformtes Teil mit einem äußeren Durchmesser von 110 mm, einem inneren Durchmesser von 80 mm und einer Höhe von 100 mm zu erhalten.
Getrennt davon wurde Pulver A bei einem Druck von 300 kg/cm² geformt, um ein scheibenförmiges vorgeformtes Teil mit einem Durchmesser von 80 mm und einer Dicke von 10 mm zu erhalten.
Das scheibenförmige vorgeformte Teil wurde in die unterste Position des hohlen Teils des röhrenförmigen vorgeformten Teils eingefügt um einen Boden darzustellen, und das Komposit der vorgeformten Teile wurde von Zimmertemperatur mit einer Heizrate von 50°C/h auf 360°C erwärmt, für 8 Stunden bei 360°C gehalten und dann mit einer Abkühlrate von 50°C/h auf 100°C abgekühlt, wobei währenddessen kein äußerer Druck auf den Umfang des röhrenförmigen Gegenstands ausgeübt wurde. Nach dieser Wärmebehandlung wurde das Komposit der geformten Gegenstände für 8 Stunden bei einer Temperatur von 23 bis 25°C gehalten.
3) Wasser oder Aceton wurden in den Hohlraum des Gegenstands gegossen, um die Flüssigkeitsdichtigkeit zu prüfen. Kein Auslaufen von Wasser oder Aceton wurde beobachtet.
Ein kreisförmiger Film mit einer Dicke von 250 μm wurde vom Boden des geformten Kompositgegenstands abgetragen, und eine rechteckige Probe mit einer Breite von 10 mm und einer Länge von 30 mm wurde aus jeder von vier Bereichen, die auf vier vom Zentrum des kreisförmigen Films ausgehenden orthogonal zueinander stehenden Richtungen waren und die Verbindungslinie überschritten, ausgeschnitten. Die Dehnungseigenschaften jeder Probe wurden mit einem Kraft-Längenänderungs-Meßinstrument (AGS 500D, hergestellt von Shimadzu Corporation) bei einer Zugrate von 100 mm/min gemessen. Eine Zugfestigkeit war von 152 bis 189 kgf/cm², und die Längenänderung beim Bruch war von 280 bis 330%. Die Probe war an einem luftgefütterten ("air-chucked") Teil gebrochen, und an dem verbundenen Teil wurde kein Bruch festgestellt.
Beispiel 4
1) Die in Beispiel 3 erhaltenen Pulver A und B wurden gekörnt, um gekörnte Pulver C und D, die je eine durchschnittliche Partikelgröße von 650 μm haben, was gemäß ASTM D4894 gemessen wurde, zu erhalten.
Jedes gekörnte Pulver (50 g) wurde unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 3 geformt, um einen scheibenförmigen Gegenstand zu erhalten, und der Schrumpfungskoeffizient des äußeren Durchmessers wurde in derselben Art wie in der in Beispiel 3 benutzten gemessen. Die Ergebnisse sind in 4 gezeigt.
Wenn der Preßdruck der gleiche ist, gibt eine kleinere Partikelgröße einem größeren Schrumpfungskoeffizienten eines äußeren Durchmessers. Wenn die Partikelgröße die gleiche ist, gibt ein höherer Preßdruck einen kleineren Schrumpfungskoeffizienten eines äußeren Durchmessers.
2) Ein röhrenförmiges vorgeformtes Teil mit einem äußeren Durchmesser von 110 mm, einem inneren Durchmesser von 80 mm und einer Höhe von 100 mm wurde nach demselben Verfahren wie dem in Schritt 2) von Beispiel 3 hergestellt, außer daß gekörntes Pulver D anstelle des Pulvers B verwendet wurde.
Getrennt davon wurde ein scheibenförmiges vorgeformtes Teil mit einem Durchmesser von 80 mm und einer Dicke von 10 mm nach demselben Verfahren wie dem in Schritt 2) von Beispiel 3 hergestellt, außer daß gekörntes Pulver C anstelle des Pulvers A verwendet wurde.
Das scheibenförmige vorgeformte Teil wurde in die unterste Position des hohlen Teils des röhrenförmigen vorgeformten Teils eingefügt, um einen Boden darzustellen, und das Komposit der vorgeformten Teile wurde von Zimmertemperatur mit einer Heizrate von 50°C/h auf 360°C erwärmt, für 8 Stunden bei 360°C belassen und dann mit einer Abkühlrate von 50°C/h auf 100°C abgekühlt, wobei währenddessen kein äußerer Druck auf den Umfang des röhrenförmigen Gegenstands ausgeübt wurde. Nach dieser Wärmebehandlung wurde der Komposit geformte Gegenstand für 8 Stunden bei einer Temperatur von 23 bis 25°C belassen.
3) Wasser oder Aceton wurden in den Hohlraum des Gegenstands gegossen, um die Flüssigkeitsdichtigkeit zu überprüfen. Kein Auslaufen von Wasser oder Aceton wurde beobachtet.
Vier rechteckige Proben wurden aus dem Boden des geformten Gegenstands in der gleichen Art wie der in Schritt 3) von Beispiel 3 ausgeschnitten, und die Dehnungseigenschaften jeder Probe wurden gemessen. Eine Zugfestigkeit war von 155 bis 157 kgf/cm², und die Ausdehnung beim Bruch war von 210 bis 220°%. Die Probe war an einem luftgefütterten ("air-chucked") Teil gebrochen, und kein Bruch wurde an dem verbundenen Teil festgestellt.
Beispiel 5
1) NEW POLYFLON M-111 (modifiziertes PTFE, erhältlich von Daikin Industries, Ltd., mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 33 μm (gemessen mit einem Partikelgrößenverteilungs-Analysator vom Laserstrahldiffraktions-Typ (trockener Typ)) (85 Gew.Teile) und Glasfaser (hergestellt von Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) (15 Gew.Teile) wurden gemischt (Pulver E).
Pulver E wurde gekörnt, um ein gekörntes Pulver mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 650 μm (gekörntes Pulver F) zu erhalten. Die durchschnittliche Partikelgröße des granulierten Pulvers wurde gemäß ASTM D4894 gemessen.
Jedes Pulver (50 g) wurde unter denselben Bedingungen wie denen in Beispiel 3 geformt, um einen scheibenförmigen Gegenstand zu erhalten, und sein Schrumpfungskoeffizient des äußeren Durchmessers wurde in derselben Weise wie in Beispiel 3 gemessen. Die Resultate sind in 5 gezeigt. Wenn der Preßdruck der gleiche ist, gibt eine kleinere Partikelgröße einen größeren Schrumpfungskoeffizienten des äußeren Durchmessers, sogar wenn Glasfaser einem Pulver zugefügt wird. Wenn eine Partikelgröße die gleiche ist, gibt ein höherer Preßdruck einen kleineren Schrumpfungskoeffizienten des äußeren Durchmessers.
2) Ein röhrenförmiges vorgeformtes Teil mit äußeren Durchmesser von 110 mm, einem inneren Durchmesser von 80 mm und einer Höhe von 100 mm wurde mit dem gleichen Verfahren wie dem in Schritt 2) von Beispiel 3 hergestellt, außer daß gekörntes Pulver F anstelle von Pulver B verwendet wurde, und der Preßdruck zu 400 kg/cm² verändert wurde.
Getrennt davon wurde ein scheibenförmiges vorgeformtes Teil mit einem Durchmesser von 80 mm und einer Dicke von 10 mm mit demselben Verfahren wie dem in Schritt 2) von Beispiel 3 hergestellt, außer das gekörntes Pulver E anstelle von Pulver A verwendet wurde und der Preßdruck zu 400 kg/cm² verändert wurde.
Das scheibenförmige vorgeformte Teil wurde in die unterste Position des hohlen Teils des röhrenförmigen vorgeformten Teils eingefügt, um einen Boden darzustellen, und das Komposit der vorgeformten Teile wurde von Zimmertemperatur mit einer Heizrate von 50°C/h auf 360°C aufgeheizt, für 8 Stunden bei 360°C gehalten, und dann mit einer Abkühlrate von 50°C/h auf 100°C abgekühlt, wobei währenddessen kein äußerer Druck auf den Umfang des röhrenförmigen Gegenstands ausgeübt wurde. Nach dieser Wärmebehandlung wurde der Komposit geformte Gegenstand für 8 Stunden bei einer Temperatur von 23 bis 25°C belassen.
3) Wasser oder Aceton wurden in den Hohlraum des Gegenstands gegossen, um die Flüssigkeitsdichtigkeit zu prüfen. Es wurde kein Auslaufen von Wasser oder Aceton beobachtet.

Claims

Verfahren zur Verbindung von mindestens zwei vorgeformten modifizierten Polytetrafluorethylenteilen mit unterschiedlichen thermischen Schrumpfungskoeffizienten, worin die Teile im Kontakt miteinander oder so, daß sie eng beieinander liegen, plaziert und die Teile anschließend gesintert werden, wodurch sie an ihren aneinandergrenzenden Flächen verbunden werden.
Verfahren gemäß Anspruch 1, das ohne Anlegen von äußerem Druck an die Teile durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die vorgeformten Teile jeweils einen thermischen Schrumpfungskoeffizienten von 0,2–10% aufweisen, und der Unterschied der thermischen Schrumpfungskoeffizienten zwischen einem der vorgeformten Teile und einem anderen vorgeformten Teil beträgt 0,2–9,8%.
Verfahren gemäß mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, worin mindestens eines der vorgeformten Teile von einem oder mehreren der anderen vorgeformten Teile umgeben ist, und die anderen vorgeformten Teile weisen einen größeren thermischen Schrumpfungskoeffizienten auf als das mindestens eine vorgeformte Teil.