JP6055851B2 - 大直径熱可塑性シール - Google Patents
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Description
4つのPEEKロッドを、異なる温度(150℃、200℃、285℃、および310℃)に加熱し、鋼製ホイールの周囲で成形する。直径15.5インチの鋼製ホイールの周囲にしっかりと巻き付けたときの、34インチのロッドの2つの端部の間の距離として、加熱したPEEKロッドの成形性を測定する。表1は、この成形性を示している。
3つのPEEKロッドを310℃に加熱し、鋼製ホイールの周囲で成形する。中心温度が指定の温度に到達してから、得られた弓形部分をホイールから取り外す。冷却したPEEK弓形部分の緩和を測定して、スプリングバックを求める。表2に示されるように、PEEKのガラス転移温度より高温でホイールから取り外した場合に、PEEKロッドのスプリングバックが顕著になる。ガラス転移温度未満で取り外すと、PEEKの弓形部分は、ほぼ同じの比較的低いスプリングバックを示す。
McMaster−Carrより入手可能な14本の4インチ×1インチ×1インチの押出PEEKバーを使用して、接触ホットプレート溶着によって7本の溶着バーを作製する。1つのサンプルは、溶着前に90℃で3時間乾燥させた後で作製する。残りのサンプルは、135℃〜190℃の範囲内の温度で2時間乾燥させたロッドから作製する。
Ensingerより入手可能な押出PEEKからサンプルを作製する。ホットプレート接触溶着およびホットプレート非接触溶着を使用して溶着を行う。押出PEEKバーは、150℃で2時間半乾燥させる。
押出PEEKサンプルを溶着させる。サンプルを温度150℃で3時間乾燥させる。溶着は、420℃のプレート温度において40秒間行われる。端部は100psiの圧力で互いに押し付ける。すべての溶着部を、250℃で8時間アニールする。引張試験用にサンプルを機械加工する。表6は、平均破断時伸びおよび結果の分布を示している。
上記実施例に従って、EnsingerまたはQuadrantのいずれかより入手可能な押出PEEKを乾燥させたものからサンプルを作製する。サンプル端部を420℃で少なくとも40秒間加熱し、少なくとも40秒間互いに押し付ける。サンプルを、250℃の温度で8時間アニールする。機械的性質の試験用にサンプルを機械加工する。表7は、ASTM D638に従った手順におけるサンプルの破断時伸びを示している。
他の実施例と関連して行われる実験中、本出願人らは、早期の破壊が、溶着面付近の空隙の原因となりやすいことに気づいた。実施例5と類似の方法でサンプルを作製する。ロッドの溶融した端部を、少なくとも50psiの圧力で互いに押し付ける。ロッドが互いに押し付けられたときに、断面1平方インチ当たり少なくとも1/8インチのロッド長さに相当する量の材料が、ロッドの間から押し出される。CTスキャンによって、押し出された材料によって空隙が除去され、空隙の少ない接合が得られることが示されている。周囲圧力よりも高い圧力を溶融物内に維持する他の方法としては、真空環境中で溶着させることによって周囲圧力を下げること、または溶融した端部を互いに押し付けるときに、それらの間から溶融材料が押し出されるのを束縛することが挙げられる。
優れたシール特性を示す押出PEEKのグレードの1つは、15%のPTFEを含む。これは押出ロッドとして以下の性質を有する。
押出PEEKサンプルが溶着される。記載されるように、サンプルの1サブセットは150℃の温度で3時間乾燥させる。溶着は、420℃のプレート温度で40秒〜60秒の間の時間行う。端部を互いに押し付けられる。記載されるように、サンプルの1サブセットは250℃で8時間アニールする。引張試験用にサンプルを機械加工する。
Claims (12)
- シールリングであって、
リングを形成するために、溶着部で接合された第1端部と第2端部とを有する曲げられた熱可塑性ロッドを備え、
前記熱可塑性ロッドは、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)マトリックスおよび前記PEEKマトリックス中に分散された固体潤滑剤フィラーを含む複合材料を含み、
前記溶着部は、0.4mmを超える最長寸法を有する空隙を有さず、
前記シールリングは、少なくとも1メートルの直径を有するシールリング。 - 前記熱可塑性ロッドは、無充填PEEKをさらに含む請求項1に記載のシールリング。
- 前記熱可塑性ロッドは、前記複合材料を含む中央複合部分と、無充填PEEKを含む無充填部分を含む第1端部および第2端部とを有する請求項2に記載のシールリング。
- 前記直径が少なくとも1.3メートルである請求項1〜3のいずれか1項に記載のシールリング。
- 前記熱可塑性ロッドは、長さ方向に沿って複合部分と無充填部分とが交互に繰り返す構成を有する請求項3に記載のシールリング。
- 前記固体潤滑剤フィラーは、フルオロポリマーを含む請求項1に記載のシールリング。
- 前記シールリングが0.45以下の摩擦係数を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載のシールリング。
- 熱可塑性ロッドは、少なくとも250℃の融点を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載のシールリング。
- 熱可塑性ロッドは、少なくとも100℃のガラス転移温度を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載のシールリング。
- 熱可塑性ロッドは、少なくとも21.4MPaの降伏引張強度を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載のシールリング。
- 引張弾性率が少なくとも0.69GPaである請求項1〜4のいずれか1項に記載のシールリング。
- 前記シールリングが正方形の断面形状を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載のシールリング。
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