ES2215806T3

ES2215806T3 - Semiproducto plano y procedimiento para su fabricacion.

Info

Publication number: ES2215806T3
Application number: ES01109373T
Authority: ES
Inventors: Oswin Dr. Ittinger; Silvia Mechen; Manfred Jung
Original assignee: SGL Carbon SE
Current assignee: SGL Carbon SE
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2001-04-18
Publication date: 2004-10-16
Anticipated expiration: 2021-04-18
Also published as: PL347113A1; DE10019678A1; CZ20011381A3; EP1148083B1; CA2344413A1; US20020018888A1; DE50101574D1; US6596369B2; ATE260949T1; EP1148083A3; EP1148083A2

Abstract

Semiproducto plano que incluye una placa revestida (4), en el que la placa (4) consiste en un sustrato de plástico fluorado que contiene materiales de carga y el revestimiento (2) consiste en plásticos fluorados, y en el que revestimiento (2) es blando y fino en comparación con la placa (4), caracterizado porque el espesor de capa medio del revestimiento (2) es a lo sumo de 20 µm y el material del sustrato de la placa (4) presenta una dureza Shore D de al menos 65.

Description

Semiproducto plano y procedimiento para su fabricación.

La invención parte de un semiproducto plano según el preámbulo de la reivindicación 1, un procedimiento para su fabricación según el preámbulo de la reivindicación 10 y un componente fabricado a partir del semiproducto, especialmente una junta plana según la reivindicación 10.

Las juntas planas de plástico fluorado muestran una impermeabilidad mejor en comparación con juntas fibrosas que están ligadas con otros polímeros, o en comparación con juntas de grafito. Sin embargo, en el caso de las juntas de plástico fluorado son desventajosas la resistencia permanente relativamente pequeña frente a la compresión o la tendencia fuertemente acusada a la deformación permanente o a la fluencia de las juntas planas de plástico fluorado, por lo que en el caso de una junta plana sujeta entre dos bridas afianzadas una contra otra disminuye con el tiempo la compresión superficial que actúa sobre dicha junta. Se presentan así fugas no deseadas, especialmente a altas temperaturas.

Para reducir la fluencia de los materiales de junta de plástico fluorado se han utilizado en el pasado materiales compuestos de plástico fluorado que están cargados con sustancias inorgánicas, como, por ejemplo, fibras de vidrio, cuarzo, carburo de silicio o sulfato de bario. El material de la junta resulta ser así ciertamente más estable frente a la fluencia y más resistente permanentemente a la compresión, pero disminuye su capacidad de adaptación a las superficies de brida más o menos ásperas de conformidad con su mecanización, con lo que se pueden formar marcados canales de fuga superficiales entre la junta y la brida.

Para hacer frente a este problema se han desarrollado conjuntos de capas de plásticos fluorados conocidos, por ejemplo, por la patente US 4,961,891, con una placa consistente en un sustrato de plástico fluorado cargado que presenta en ambos lados sendos revestimientos blandos relativamente gruesos de plásticos fluorados. Debido al buen poder de deformación del revestimiento blando exterior y a la consiguiente buena capacidad de adaptación a las asperazas superficiales, tales conjuntos de capas presentan ya a compresiones superficiales de pequeñas a medias una baja tasa de fugas a corto plazo.

Sin embargo, se ha visto ahora sorprendentemente que tales conjuntos de capas tienen, considerado a lo largo de un tiempo prolongado, una pequeña estabilidad a la afluencia análoga a la que se presentaba en las juntas mencionadas al principio a base de plástico fluorado no cargado o poco cargado. El motivo de ello reside en que los revestimientos blandos exteriores son demasiados gruesos. Además de los procesos conocidos de deformación permanente, el revestimiento relativamente grueso actúa como una película lubricante que ocasiona un deslizamiento inesperadamente grande de la junta con respecto a la superficie de las bridas, lo que conduce a una pérdida del pretensado, con lo que disminuye con el tiempo la hermeticidad de tales uniones estancas.

Frente a esto, la presente invención se basa en el problema de crear un semiproducto plano y especialmente un componente fabricado con él de la clase mencionada al principio, especialmente una junta plana, que se caracterice en una unión estanca por una alta hermeticidad y al mismo tiempo una alta resistencia a la fluencia. Además, el problema consiste en proporcionar un procedimiento barato para la fabricación de dicho semiproducto.

El problema en lo que se refiere al semiproducto plano se resuelve según la reivindicación 1 por el hecho de que en el semiproducto el espesor medio de capa del revestimiento es a lo sumo de 20 \mum y la placa presenta una dureza Shore D de al menos 65.

El problema en lo que se refiere a proporcionar un procedimiento para fabricar el semiproducto se resuelve según la reivindicación 11 por el hecho de que la sinterización del cilindro hueco se efectúa bajo atmósfera de gas inerte, preferiblemente bajo nitrógeno, y sobre al menos una superficie de la placa se aplica una dispersión de politetrafluoretileno por inmersión, pulverización, rasquetado, rociado o procedimientos de impresión, especialmente por serigrafía, de tal manera que la placa sea provisto de un delgado revestimiento de la dispersión de politetrafluoretileno con un espesor medio de capa de a lo sumo 20 \mum, preferiblemente 2 \mum a 8 \mum.

Ventajas de la invención

El semiproducto de la invención según la reivindicación 1 tiene la ventaja de que, a causa del espesor de capa relativamente fino, es posible un endentado de adaptación de forma (visto microscópicamente) de las superficies del componente (junta) troquelado a partir de la placa con la superficie de un elemento de montaje pretensado con respecto a esta superficie, por ejemplo una superficie de brida, con lo que se crea un obstáculo al flujo. Debido al fino revestimiento blando, en combinación con la placa relativamente dura, se contrarrestan eficazmente las tendencias a la fluencia, de modo que se obtiene en comparación con el estado de la técnica una resistencia permanente a la compresión significativamente mejorada de juntas que se han fabricado, por ejemplo, a partir del semiproducto según la invención. Con a lo sumo 20 \mum, el espesor de capa medio está en la zona inferior de asperezas de brida usuales, de modo, que, por un lado, se pueden cerrar los canales de fuga provocados por asperezas superficiales, incluso en el caso de bajos pretensados, y, por otro lado, puede tener lugar también el ventajoso endentado de las superficies.

Según una alternativa especialmente preferida se ha previsto que el fino revestimiento esté esporádicamente perforado y que solamente una parte de la superficie de la placa esté cubierta por el mismo, de preferencia 50% hasta aproximadamente 100%. Por ejemplo, el revestimiento se imprime a manera de red o de rejilla por el procedimiento de serigrafía, de modo que algunos tramos revestidos de la placa están configurados preferiblemente como líneas de rejilla que discurren transversalmente unas respecto de otras y que abrazan complemente a tramos no revestidos de la superficie de la placa y, por tanto, no presenta canales de fuga pasantes. Esto tiene la ventaja de que los tramos no revestidos de la superficie de la placa pueden establecer sin impedimentos un endentado de adaptación de forma con las superficies asociadas. Este endentado directo inhibe en grado considerable la fluencia de la junta sometida a pretensado.

Para el funcionamiento según la invención del semiproducto y una junta fabricada con éste es importante una alta dureza de la placa. En la fabricación de los semiproductos según la reivindicación 11 se consigue una alta dureza debido a que el cilindro hueco, a partir del cual se fabrican las placas por descortezado, se sinteriza bajo una atmósfera de gas inerte, preferiblemente bajo nitrógeno. Además, es favorable también para una alta dureza de la placa una duración relativamente grande de la sinterización bajo la temperatura final de la sinterización. La temperatura final de la sinterización está en el intervalo comprendido entre 350 y 390ºC.

La aplicación del fino revestimiento se efectúa por procedimientos de la técnica de superficies, especialmente por serigrafía, de tal manera que la placa presenta un fino revestimiento de la dispersión de politetrafluoretileno con un espesor de capa medio de a lo sumo 20 \mum, preferiblemente 2 \mum a 8 \mum.

Según una forma de ejecución especialmente preferible del procedimiento según la invención, se ha previsto que el espesor de capa medio del revestimiento de la dispersión de politetrafluoretileno a manera de película o de red se ajuste en función del ancho de malla del tamiz empleado en la serigrafía. Es posible así una fabricación sencilla y barata con alta exactitud de repetición.

Mediante las demás medidas expuestas en las reivindicaciones subordinadas son posibles ventajosos perfeccionamientos y mejoras de la invención.

Dibujos

En los dibujos se han representados ejemplos de ejecución de la invención y éstos se explican con más detalle en la descripción siguiente. Muestran:

La figura 1, una representación esquemática en sección transversal, no a escala, de una junta plana que se ha fabricado a partir de un semiproducto plano según la invención;

La figura 2, un esquema de flujo del procedimiento de fabricación de la junta plana de la figura 1; y

La figura 3, una vista en planta de un revestimiento de dispersión del semiproducto o de la junta plana de la figura 1 con estructura de rejilla.

Descripción de los ejemplos de ejecución

La junta plana 1 de forma anular mostrada en la figura 1 en sección transversal, destinada a sellar una unión de bridas que por lo demás no se ha representado, se ha fabricado a partir de un semiproducto plano según la invención, preferiblemente por troquelado, e incluye una placa 4 provista de un fino revestimiento 2 en cada una de sus dos caras.

La placa 4 consiste sustancialmente en un material de matriz reforzado con materiales de carga. Los materiales de carga comprenden discrecionalmente una o más de las siguientes sustancias inorgánicas inertes que pueden introducirse en forma granulosa o en forma fibrosa: óxido de aluminio (Al_{2}O_{3}), dióxido de silicio (SiO_{2}), carburo de silicio (SiC), vidrio, carbono no grafitizado, carbono grafitizado o solamente mica en forma de plaquitas, siendo la proporción de carga preferiblemente de más del 25%. El material de matriz de la placa 4 comprende preferiblemente plásticos de flúor completamente fluorados del grupo de politetrafluoretileno (PTFE), politetrafluoretileno modificado (TFM), compolímero tetrafluoretileno/hexafluorpropileno (FEP) o copolímero de perfluoralcoxi (PFA). En general, se cumple que la dureza de la placa 4 es tanto mayor cuanto más alto es el grado de carga. Según la invención, el grado de carga de la placa 4 con materiales de carga se ha elegido de tal manera que, en combinación con el proceso de sinterización, la placa de plástico posea una dureza Shore D de al menos 65. Según la forma de ejecución preferida, la dureza Shore D de la placa 4 es preferiblemente de al menos 68, en particular al menos 70.

El fino revestimiento 2 de la placa 4 tiene el cometido de cerrar cualquier canal de fuga en la unión de bridas provocado, por ejemplo, por defectos de las superficies, tales como arañazos, estrías o asperezas superficiales, mediante deformaciones elásticas y/o plásticas en las superficies de sellado de la disposición. El revestimiento 2 consiste preferiblemente en una dispersión acuosa de plástico fluorado que incluye, por ejemplo, politetrafluoretileno (PTFE), politetrafluoretileno modificado (TFM), copolímero de tetrafluoretileno/hexafluorpropileno (FEP) o copolímero de perfluoralcoxi (PFA). Para generar una resistencia permanente a la compresión lo más alta posible de la junta 1, su espesor de capa medio es, según la invención, de más de 0 \mum y a lo sumo 20 \mum, y según la forma de ejecución preferida a lo sumo 15 \mum. Se han podido lograr resistencias permanentes a la compresión especialmente buenas junto con, al mismo tiempo, una alta estanqueidad mediante, por ejemplo, espesores de capa medios dentro de un intervalo de 2 \mum a 8 \mum.

En la tabla 1 se presentan los parámetros característicos de los procesos de fabricación y de las propiedades del material de siete ejemplos de juntas planas, indicándose al lado de la composición de la respectiva junta plana 1, el espesor del revestimiento 2, la duración de la sinterización y la atmósfera de sinterización, los criterios comparativos decisivos para el empleo en uniones estancas - dureza Shore D de la placa según DIN 53505, valor de deformación permanente en caliente determinado según DIN 28090-2 a T=150ºC y 20 MPa de compresión superficial (DIN 28091-3), así como la fuga medida según DIN 28090-1 a 20 MPa de compresión superficial y 40.10^{5} Pa de presión interior de nitrógeno. Como escala comparativa sirve la junta plana del estado de la técnica que se describe a continuación (ejemplo 1).

Ejemplo 1 Junta plana de PTFE reforzada con fibras de vidrio con 20% de proporción de fibras de vidrio, sin revestimiento

Setenta y cinco partes de polvo de PTFE (politetrafluoretileno) (TFM 1700) de la firma Dyneon, Burgkirchen, fueron mezcladas homogéneamente con 25 partes de fibras de vidrio deslustradas (MF 7904) de la firma Bayer, Leverkusen, en un mezclador de laboratorio de la firma Eirich (tipo R02). A continuación, se introdujo el polvo de material compuesto en un molde cilíndrico hueco de acero con un diámetro interior \diameter_{int} = 60 mm y un diámetro exterior \diameter_{ext} = 120 mm y se comprimió éste en frío lentamente en una sola embolada hasta una compresión superficial específica de 35 MPa. Después del desmoldeo, se sinterizó la pieza prensada al aire en un horno de circulación de aire, manteniéndola después de un calentamiento lento durante aproximadamente cuatro horas a una temperatura final de sinterización de 375ºC. Después del enfriamiento en el horno se determinó sobre los planos de los lados frontales del cilindro hueco de PTFE la dureza Shore D del material con arreglo a DIN 53505, obteniéndose para ésta un valor de 60.

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(Tabla pasa a página siguiente)

1

A continuación, se precalentó el cilindro hueco de PTFE hasta aproximadamente 120ºC, se le prensó sobre un mandril metálico y se le descortezó en una máquina descortezadora obteniendo bandas de PTFE con un espesor de 2 mm. Estas bandas de PTFE, que forman un producto intermedio, fueron cortadas a medida y planchadas en una prensa laminadora, Por último, se troquelaron juntas planas anulares a partir de las bandas y se caracterizaron las juntas planas 1 así obtenidas según DIN 28090-1 (diámetro interior d_{i} = 50 mm y diámetro exterior d_{a} = 90 mm) respecto de su comportamiento de fuga. Además, se midieron valores de deformación permanente en caliente en juntas planas anulares 1 según DIN 28090-2 (diámetro interior d_{i} = 55 mm y diámetro exterior d_{a} = 75 mm).

En la determinación del comportamiento de fuga se solicitaron los juntas planas 1 después del tratamiento de preacondicionamiento en una prensa de prueba con 20 MPa de compresión superficial y se aplicó una presión interior de nitrógeno de 40.10^{5} Pa. Con ayuda del método de recogida se determinó después la tasa de fuga, resultando para ésta un valor de 0,004 mg(ms), tal como se desprende de la tabla 1. Además, se estableció en las justas planas 1 el valor de deformación permanente en caliente, que indica la deformación porcentual de una junta a una compresión superficial mantenida constante (20 MPa), a 150ºC y después de un tiempo de actuación de 16 horas, y este valor es así una medida de la estabilidad a la fluencia del material. El valor establecido para la deformación permanente en caliente está indicado en la tabla 1 y, de conformidad con las expectativas, es de una magnitud del 40%. Una razón de ello es el grado de carga relativamente pequeño del 25% (tabla 1, columna 2).

Ejemplo 2 Junta plana de PTFE reforzada con fibras de vidrio con 40% de proporción de fibras de vidrio, sin revestimiento

En lugar de la proporción de fibras de vidrio indicada en el ejemplo 1, en este ejemplo se emplearon no 25 partes en peso de fibras de vidrio, sino 40 partes en peso. Como diferencia adicional con respecto al ejemplo 1, el cilindro hueco de PTFE/fibras de vidrio prensado en frío fue sinterizado no al aire, sino bajo atmósfera de gas inerte (nitrógeno). Esto se efectuó introduciendo en el horno de aire de circulación una campana de sinterización que se sometió varias veces a vacío y que se barrió con nitrógeno gaseoso antes del proceso de sinterización. En la sinterización del cilindro hueco el tiempo de sinterización fue de al menos 1,5 horas por centímetro de espesor de pared del cilindro hueco a la temperatura final de sinterización, y en el presente caso fue de aproximadamente 20 horas a 375ºC. Después del enfriamiento en el horno se determinó la dureza Shore D de manera análoga al ejemplo 1, resultando un valor de 70 a causa de la mayor proporción de fibras de vidrio y del procedimiento de sinterización especial.

A continuación, se transformó el cilindro hueco por descortezado en bandas de PTFE con un espesor de 2,2 mm. Las bandas claramente ásperas en su superficie se calandraron después hasta un espesor de 2,0 mm. A partir de este semiproducto se troquelaron juntas planas 1 de conformidad con el ejemplo 1.

A causa de la mayor proporción de fibras de vidrio y del procedimiento de sinterización especial - concretamente larga duración de la sinterización y sinterización bajo gas inerte - resulta una mayor dureza Shore D del material del sustrato, lo que trae consigo un valor de deformación permanente en caliente muy bajo de sólo el 2%. Frente a esto, la tasa de fuga de nitrógeno de 0,17 mg/(ms) a 40.10^{5} Pa de presión interior y 20 MPa de compresión superficial alcanzó un valor relativamente alto, ya que el poder de adaptación de las superficies de sellado sin revestir es limitado debido a la alta dureza del material.

Ejemplo 3 Junta plana de PTFE reforzada con fibras de vidrio con 40% de proporción de fibras de vidrio y película de PTFE de 50 \mum de espesor soldada en ambos lados

Después del proceso de descortezado se tomó el producto intermedio del ejemplo 2 (dureza Shore D = 70). Sobre ambas superficies ásperas del producto intermedio se aplicaron de plano por soldadura al aire sendas películas de descortezado de 50 \mum de espesor, consistentes en politetrafluoretileno modificado (TFE 1700), con lo que se obtuvo una placa dura 4 con un revestimiento blando en ambas caras. Los parámetros de soldadura fueron 375ºC, 2 MPa de compresión superficial y aproximadamente 10 min de tiempo de prensado. A partir de la placa revestida se troquelaron nuevamente juntas planas y, análogamente a los ejemplos precedentes, se midieron la tasa de fugas y el valor de deformación permanente en caliente.

A causa del revestimiento blando 2 de PTFE y del buen poder concomitante de cerrar canales de fuga, se pudo lograr ciertamente frente al ejemplo 2 una tasa de fugas sensiblemente más baja de sólo 0,0005 mg/(ms) (véase la tabla 1). Sin embargo, debido al revestimiento de 50 \mum de espesor en promedio aumentó considerablemente el valor de deformación permanente en caliente, concretamente hasta 34%. Como se explica en la página 2, la razón de esto estriba en que, además de los procesos de deformación permanentes conocidos, el revestimiento relativamente grueso actúa como una película lubricante que ocasiona un deslizamiento inesperadamente grande de la junta con respecto a la superficie de las bridas.

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Ejemplos 4, 5 y 6

Juntas planas de PTFE reforzadas con fibras de vidrio con 40% de proporción de fibras de vidrio y revestimiento de dispersión de PTFE aplicado en ambas caras con un espesor de capa medio de 3 \mum (ejemplo 6), 6 \mum (ejemplo 5) y 12 \mum (ejemplo 4)

Las juntas planas 1 descritas en lo que sigue y sus procesos de fabricación representan formas de ejecución preferidas según la invención, estando agrupados los pasos de fabricación en el esquema de flujo según la figura 2.

Al principio, se mezclaron 58,8 partes (% en peso) de polvo de PTFE con 39,2 partes (% en peso) de fibras de vidrio. Además, para colorear la junta plana 2 se añadieron dos partes (% en peso) de pigmentos colorantes de la firma Ferro durante el proceso de formulación/mezclado. A diferencia del ejemplo 2, el tiempo de sinterización a la temperatura final de sinterización con exclusión de oxígeno se alargó de 20 horas hasta 26 horas. Antes del descortezado del cilindro hueco sinterizado se determinó nuevamente la dureza Shore D en las superficies frontales del cilindro hueco sinterizado, obteniéndose un valor de 73.

La banda dura de PTFE fue cortada a medida en forma de placas después del descortezado hasta un espesor de 2,2 mm y planchada en una prensa laminadora. A continuación, se aplicó sobre la totalidad de ambas superficies de una placa 4 producida de esta manera, por medio de serigrafía , una dispersión de PTFE. Como alternativa, la aplicación de la dispersión de PTFE podría haberse efectuado también por procedimiento tales como inmersión, pulverización, rasquetado, rociado u otros procedimientos de impresión.

La mezcla de revestimiento constaba entonces hasta 85% de una dispersión acuosa de PTFE (E15264) de la firma Dyneon, hasta 10% de un desespumador (Fumexol de la firma Ciba) y hasta 1,5% de un espesador (Viscalex VG de la firma Ciba). Los revestimientos 2 se realizaron con tres tamices diferentes. Los tamices consistían en un tejido de poliéster fabricado a base de monofilamentos de poliéster de 48 \mum de diámetro (letra indicadora T). El número de filamentos en las direcciones de urdimbre y de trama fue de 48 (ejemplo 4), 90 (ejemplo 5) y 120 (ejemplo 6) filamentos por centímetro. En lo que sigue, estos tamices se designan con 48T, 90T y 120T. Se pudo comprobar que al disminuir la densidad de filamentos se aplicó una cantidad cada vez mayor de dispersión sobre la placa dura 4 de PTFE.

Después del tratamiento subsiguiente de secado y/o sinterización, durante el cual se retiraron térmicamente las materias auxiliares de elaboración, se pesaron las placas revestidas 4 y se compararon con el peso de partida antes del revestimiento con la dispersión. Si se correlaciona el aumento de masa de las placas 4 con la densidad de PTFE puro (2,2 g/cm^{3}) y las dimensiones de la placa 4, se puede determinar a partir de ello un espesor medio de capa de dispersión.

Al revestir la placa 4 por medio del procedimiento de serigrafía, el espesor medio de capa deseado del fino revestimiento 2 de dispersión de politetrafluoretileno se puede ajustar en función del ancho de malla del tamiz empleado para la impresión serigráfica. El revestimiento 2 era tanto más grueso cuanto mayor era el ancho de malla del tamiz. En particular, esto condujo a los resultados siguientes para los ejemplos 4, 5 y 6:

Ejemplo 4

Un tamiz con un ancho de malla 48T proporcionó un espesor de capa medio de 12 \mum.

Ejemplo 5

Un tamiz con un ancho de malla 90T proporcionó un espesor de capa medio de 6 \mum.

Ejemplo 6

Un tamiz con un ancho de malla 120T proporcionó un espesor de capa medio de 3 \mum.

A continuación del proceso de revestimiento superficial se laminaron o calandraron las placas revestidas 4 de aproximadamente 2,2 mm hasta 2 mm de espesor, con lo que se hizo más lisa la superficie y se compactó el fino revestimiento aplicado a partir de una dispersión y sometido a un tratamiento térmico posterior. En el calandrado de una placa 4 con un revestimiento 2 tan fino puede ocurrir que se perfore dicho revestimiento 2. Sin embargo, esto no representa ningún inconveniente, ya que las superficies exentas de revestimiento, pero rodeadas siempre por material de revestimiento, pueden endentarse entonces -tal como ya se ha descrito en lo que antecede- con las contrasuperficies adyacentes de, por ejemplo, bridas, lo que repercute positivamente sobre la supresión de procesos de fluencia.

Estudios con microscopio óptico en superficies pulidas transversales han confirmado, por un lado, los espesores de capa medios antes citados del revestimiento 2 y demostrado, además, que al disminuir el espesor de capa medio no siempre tiene que formarse una película cerrada sobre la capa aplicada, de modo que la superficie de la placa esta revestida sólo en parte. A partir de las placas revestidas 4 de PTFE con diferente espesor de revestimiento medio de 3 \mum, 6 \mum y 12 \mum se troquelaron nuevamente juntas planas para determinar el valor de deformación permanente en caliente y el comportamiento de fugas.

De una comparación de los valores de deformación permanente en caliente para el ejemplo 3, por un lado, y para los ejemplos 4, 5 y 6, por otro lado, según la tabla 1, se desprende que el revestimiento (3 \mum a 12 \mum) sensiblemente más fino en comparación con el revestimiento de 50 \mum redujo considerablemente el valor de deformación permanente en caliente, concretamente de 34% a solamente 6% a 10%.

Debido al revestimiento relativamente fino en los ejemplo 4, 5 y 6 (5 \mum a 12 \mum) era de esperar que la tasa de fugas fuera de magnitud semejante a la de la junta plana no revestida y de dureza semejante del ejemplo 2. Sin embargo, sorprendentemente, la tasa de fugas resultó ser más baja en aproximadamente tres potencias decimales en comparación con el ejemplo 2.

Ejemplo 7 Juntas planas de PTFE reforzadas con fibras de vidrio con 40% de proporción de fibras de vidrio y revestimiento de dispersión de PTFE aplicado en ambas caras en forma de un modelo de rejilla

El sustrato de PTFE y la mezcla de revestimiento de PTFE se fabricaron de la misma manera que se ha descrito en los ejemplos 4, 5 y 6. Sin embargo, en contraste con estos ejemplos, se empleó solamente un tamiz de monofilamentos con una densidad de éstos de 90 filamentos por centímetro (90T). Una parte del tejido del tamiz se hizo impermeable para la dispersión de PTFE de conformidad con la figura 3. Estas partes impermeables del tamiz tenían cada una de ellas una forma cuadrada con una longitud de lado de 2 milímetros. Los cuadrados impermeables 10 estaban dispuestos a una distancia de 2 milímetros en cada caso de modo que resultó una "rejilla" regular cuyas "líneas de rejilla" 8 se han representado en negro en la figura 3 y tienen un ancho de 2 milímetros.

Con ayuda de este tamiz se pudo revestir el sustrato de PTFE solamente en parte de la manera deseada -concreta-
mente a lo largo de las "líneas de rejilla"- con dispersión de PTFE. Con un tamiz 90T y con la fórmula de la dispersión indicada en los ejemplos 4 a 6 se ajusta típicamente un espesor de revestimiento local de 6 micrómetros.

A continuación del proceso de revestimiento superficial se sometieron primero las placas revestidas 4 a un tratamiento térmico posterior y a continuación se laminaron o calandraron desde aproximadamente 2,2 mm hasta 2,0 mm de espesor, con lo que se hizo más lisa la superficie y se compactó el fino revestimiento aplicado a base de una dispersión. A partir del semiproducto fabricado se troquelaron seguidamente juntas planas.

En su utilización como junta plana en una unión hermética, un material revestido de esta manera con el modelo de revestimiento de forma de rejilla no admitió canales de fuga pasantes, ya que las superficies sin revestir estaban completamente rodeadas por superficies revestidas. Las superficies sin revestir del sustrato de PTFE pudieron asegurar un endentado especialmente bueno con la superficie de brida presionada contra ellas, lo que repercute positivamente sobre la resistencia permanente frente a la compresión, mientras que las superficies revestidas de forma de rejilla del sustrato de PTFE proporcionaron un buen sellado.

El valor de deformación permanente en caliente de 5,5% conseguido con este material era más bajo que los valores de deformación permanente en caliente de los materiales de los ejemplos 4 a 6 revestido prácticamente en toda la superficie, si bien con una fina capa.

La tasa de fugas de 0,005 mg/(ms) era ciertamente algo más alta que los valores correspondientes de los ejemplos 4 a 6, pero seguía siendo dos potencias decimales mejor que la del material no revestido del ejemplo 2, tabla 1.

La superficie de la placa 4 está revestido sólo parcialmente en este ejemplo. Por tanto, el grado de revestimiento es menor del 100%. Para otras dimensiones de superficies revestidas y sin revestir, así como para otros modelos de revestimiento, se modifica el grado de revestimiento. Este se encuentra preferiblemente entre 50% y 100% cuando deban lograrse combinaciones favorables de valor de deformación permanente en caliente y tasa de fugas semejantes a las obtenidas en este ejemplo 7.

En resumen, cabe consignar que una junta plana 1 a base de una placa dura de PTFE relativamente resistente a la fluencia, con un revestimiento 2 de PTFE relativamente fino y blando, garantiza tanto bajos valores de deformación permanente en caliente como bajas tasas de fugas.

Ensayos adicionales realizados con los ejemplos antes citados han demostrado que se consigue una dureza lo más alta posible de la placa de núcleo siempre y cuando ésta se haya sinterizado con exclusión de aire y se haya elegido voluntariamente un largo tiempo de sinterización a la temperatura final de sinterización de más de 1,5 horas por centímetro de pared del cilindro hueco.

La aplicación de la invención no se limita a juntas planas 1, sino que, por el contrario, se pueden fabricar también a partir del semiproducto según la invención otros componentes en los que sean de utilidad las ventajas descritas, como, por ejemplo, un pequeño valor de deformación permanente en caliente.

Claims

1. Semiproducto plano que incluye una placa revestida (4), en el que la placa (4) consiste en un sustrato de plástico fluorado que contiene materiales de carga y el revestimiento (2) consiste en plásticos fluorados, y en el que revestimiento (2) es blando y fino en comparación con la placa (4), caracterizado porque el espesor de capa medio del revestimiento (2) es a lo sumo de 20 \mum y el material del sustrato de la placa (4) presenta una dureza Shore D de al menos 65.

2. Semiproducto plano según la reivindicación 1, caracterizado porque los materiales de carga de la placa (4) incluyen discrecionalmente una o más sustancias inorgánicas inertes en forma granulosa o en forma fibrosa, estando contenidos los materiales de carga con una proporción de más de 25% en peso.

3. Semiproducto plano según la reivindicación 2, caracterizado porque los materiales de carga de la placa (4) incluyen discrecionalmente una o más de las sustancias siguiente: óxido de aluminio (Al_{2}O_{3}), dióxido de cilicio (SiO_{2}), carburo de silicio (SiC), vidrio, carbono en forma no grafitizada o en forma grafitizada, mica.

4. Semiproducto plano según las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el material de matriz de la placa (4) consiste en un plástico que contiene flúor.

5. Semiproducto plano según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el material de matriz de la placa (4) consiste sustancialmente en plásticos totalmente fluorados del grupo de politetrafluoretileno (PTFE), politetrafluoretileno modificado (TFM), copolímero de tetrafluoretileno/hexafluorpropileno (FEP) o copolímero de perfluoralcoxi (PFA).

6. Semiproducto plano según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fino revestimiento (2) de la placa (4) comprende una dispersión acuosa de plástico fluorado que incluye preferiblemente politetrafluoretileno (PTFE), politetrafluoretileno modificado (TFM), copolímero de tetrafluoretileno/hexafluorpropileno (FEP) o copolímero de perfluoralcoxi (PFA).

7. Semiproducto plano según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fino revestimiento (2) ser extiende por toda la superficie.

8. Semiproducto plano según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fino revestimiento (2) está esporádicamente perforado y solamente una parte (8) de la superficie de la placa (4) está cubierta por él, preferiblemente el 50% hasta casi el 100%.

9. Semiproducto plano según la reivindicación 7, caracterizado porque el revestimiento (2) es del tipo de red o de rejilla, estando configurados también algunos tramos revestidos (8) de la placa (4) como líneas de rejilla que discurren transversalmente una a otra y que abrazan a tramos no revestidos (10) de la placa (4).

10. Semiproducto plano según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la dureza Shore D del material del sustrato para la placa (4) es preferiblemente de al menos 68, en particular al menos 70, y porque el espesor de capa medio del revestimiento (2) es preferiblemente de a lo sumo 15 \mum y en particular está situado dentro de un intervalo de 2 \mum a 8 \mum.

11. Componente, especialmente junta plana, caracterizado porque se ha fabricado, preferiblemente troquelado, a partir de un semiproducto plano según una de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Procedimiento para fabricar un semiproducto plano a partir de plásticos fluorados según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que se mezcla un polvo de politetrafluoretileno con una fase de refuerzo para obtener un polvo de material compuesto, se comprime en frío el polvo de material compuesto para obtener un cilindro hueco, se sinteriza el cilindro hueco y se separa de este cilindro hueco por descortezado al menos una placa (4), caracterizado porque la sinterización del cilindro hueco se efectúa bajo atmósfera de gas inerte, preferiblemente bajo nitrógeno, y porque sobre al menos una superficie de la placa (4) se aplica una dispersión de politetrafluoretileno por inmersión, pulverización, rasquetado, rociado o procedimientos de impresión, especialmente por serigrafía, de tal manera que la capa (4) sea provista de un fino revestimiento (2) de dispersión de politetrafluoretileno con un espesor de capa medio de a lo sumo 20 \mum, preferiblemente 2 \mum a 8 \mum.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque se aplican sobre la placa (4) a base de un sustrato de plástico fluorado con ayuda de serigrafía modelos de impresión diferentes con diferente cantidad de dispersión por unidad de superficie.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 y 13, caracterizado porque se seca y/o se sinteriza la placa (4) después de aplicar sobre ella el revestimiento (2) de dispersión de politetrafluoretileno.

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15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque, después del secado y/o la sinterización, se incrusta en la superficie de la placa (4) por laminación o presado el revestimiento (2) de dispersión de politetrafluoretileno aplicado sobre dicha placa (4).

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque en la sinterización del cilindro hueco el tiempo de sinterización es de al menos una hora por centímetro de espesor de pared de dicho cilindro hueco bajo la temperatura final de sinterización, estando la temperatura final de sinterización en un intervalo de temperaturas comprendido entre 350 y 390ºC.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 a 16, caracterizado porque se emplea como fase de refuerzo una sustancia inorgánica inerte en forma de granos o de fibras en una cantidad de al menos 25% en peso, referido a la mezcla de material compuesto.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque como fase de refuerzo se emplea una sustancia inorgánica inerte del grupo de óxido de aluminio (Al_{2}O_{3}), dióxido de silicio (SiO_{2}), carburo de silicio (SiC), vidrio, carbono no grafitizado, carbono grafitizado o mica.

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 12 a 18, caracterizado porque se fabrican a partir de la placa revestida, preferiblemente por troquelado, una o más juntas planas, especialmente juntas anulares.