NO860183L

NO860183L - Polytetrafluoretylen-komposittmaterialer.

Info

Publication number: NO860183L
Application number: NO860183A
Authority: NO
Inventors: Paul R Doose
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Priority date: 1984-06-21
Filing date: 1986-01-20
Publication date: 1986-01-20
Also published as: IL75168A; EP0185044B1; US4580790A; JPS61502469A; IL75168A0; WO1986000326A1; DE3577718D1; EP0185044A1

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt polytetrafluoretylen (PTFE) og fyllstoff materialer som er inkorporert i PTFE ved fremstilling av PTFE-forseglinger, bøssinger, forsterkningsringer, bæreunderlag og andre gjenstander. Nærmere bestemt vedrører foreliggende oppfinnelse forbedrede polytetrafluoretylen (PTFE) komposittmaterialer hvori relativt myke glass- eller mineralpartikler benyttes som fyllstoffmateriale.

PTFE er et spesielt anvendelig polymermateriale som har mange industri-elle- og husholdningsanvendelser. PTFE er blitt et spesielt populært materiale for anvendelse ved fremstilling av forseglinger, bøssinger, forsterkningsringer og bæreunderlag på grunn av dets lave friksjons-koeffisient, dets elektriske isolerende egenskaper og motstanden mot kjemisk angrep. PTFE-baserte materialer er spesielt velegnet for bruk ved innbyrdes frem- og tilbakebevegede og/eller roterende overflater. F.eks. er PTFE-bøsser og -forseglinger spesielt velegnede for anvendelse for roterende aksler og PTFE-baserte bæreringer er velegnet for forsegling av frem- og tilbakebevegede stempler som f.eks. i pumper, kompresssorer og annen stempeldreven apparatur ved relativt lav temperatur. Et grunnleggende problem med gjenstander fremstilt av rene PTFE-forseglinger er at selv om støtstyrken av det rene PTFE er høy er strekkstyrken, slitasjestyrken og motstanden mot krympning lav sammen-lignet med andre plast-konstruksjonsmaterialer. For strukturelt å forsterke PTFE er det vanlig praksis å inkorporere forskjellige fyllstoffmaterialer som f.eks. hårde glassfibrer, bronse, karbon og grafitt i det rene PTFE. Disse fyllstoffmaterialene skal forhindre at PTFE deformeres ved bruk og for å tilveiebringe andre ønskede egenskaper som ikke er tilgjengelige når forseglingene eller gjenstandene er fremstilt fra utelukkende rent PTFE.

Et typisk glass-fyllstoffmateriale som tidligere var meget anvendt er et relativt hårdt glassmateriale som er markedsført av Owens Corning Corporation under betegnelsen "E-glass". "E-glass" er et velkjent glassprodukt som er er kommersielt tilgjengelig i en lang rekke former. "E-glass" selges vanligvis som kontinuerlige fibrer eller opphakkede fibrer som inkorporeres i tallrike forskjellige polymerprodukter, slik at det dannes en lang rekke strukturelt sterke materialer. PTFE-forseglinger som inneholder "E-glass" er resistente overfor kaldkrympning og defor meres ikke lett; imidlertid er strekkstyrken av PTFE inneholdende "E-glass" lavere enn for rent PTFE. Videre er "E-glass" et spesielt hårdt glass som har en Rockwell C hårdhet på ca. 65 C. Når PTFE-forseglinger som inneholder "E-glass" som fyllmateriale benyttes som en forsegling eller bærerstruktur mellom metalldeler eller andre materialer som har tilsvarende eller lavere hårdhet enn "E-glasset", finner det sted betydelig slitasjenedbrytning ved bevegelse av delen. Dette er et spesielt kritisk problem i dyrt kompressor- og pumpeutstyr hvor genereringen av slitasjenedbrytning mellom det "E-glass"-forsterkede PTFE og metall-delene fører til for tidlig sammenbrudd av utstyret, hvilket krever demontering, inspeksjon og gjenoppbygning av appapraturen.

Det er ønskelig å tilveiebringe et PTFE-materiale inneholdende et egnet alternativt fyllstoffmateriale som gir tilstrekkelig strukturell styrke til PTFE, samt motstand mot kald krympning, samtidig som det begrenser omfanget av slitasjenedbrytningen som genereres mellom PTFE og overflatene som gnis mot PTFE under driften av utstyret.

Ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringes et PTFE-komposittmateriale som er strukturelt like sterkt som, eller sterkere enn, PTFE med "E-glass", og som gir betydelig mindre slitasjenedbrytning enn forseglinger, bøssinger og forsterkningsringer fremstilt fra PTFE med "E-glass".

Foreliggende oppfinnelse er basert på en sammensetning som innbefatter sintret PTFE som inneholder uniformt dispergert fra 5 til 50 vol.-% fyllstoffpartikler valgt fra gruppen bestående av glass- eller mineralpartikler som har en Rockwell C hårdhet på mellom ca. 10 C til 50 C, hvor fyllstoffet er tilstede i PTFE'en når sintringen finner sted. Glass-eller mineralpartikler i dette hårdhetsområdet er relativt myke partikler som generelt er minst 10 C mykere enn stål og stållegeringer og andre metaller som vanligvis anvendes i hydraulisk utstyr og kompressorutstyr. Det er overraskende funnet at disse myke fyllstoffene tilveiebringer den samme eller ekvivalent strukturell forsterkning som tilveiebringes av de mye hårdere fyllstoffene av typen "E-glass", samtidig som de i stor grad reduserer omfanget av slitasjenedbrytningen som genereres under driften av utstyret.

Ifølge et trekk ved oppfinnelsen inkorporeres myke glasspartikler, så som bly- og/eller soda-blyglasspartikler i PTFE-pulver i mengder som varierer fra 13,2 til 74,3 vekt-% for blyglass og 6,4 til 56,5 vekt-% for soda-blyglass. Dette tilsvarer 5 til 50 vol.-%, henholdsvis blyglass og soda-blyglass, i den endelige sintrede PTFE'en. Fremstillingen av forskjellige gjenstander fra blandingen PTFE-pulver/myke glasspartikler utføres ved konvensjonelle PTFE-bearbeidelsesfremgangsmåter, innbefattet kald kompresjon, etterfulgt av sintring ved forhøyet temperatur. Sintringstemperaturen ifølge et annet trekk ved foreliggende oppfinnelse holdes ved eller over glødetemperaturen for glasspartiklene i tilfellet blyglass. Slik oppvarming av glasspartiklene ved eller over glødningspunktet når de befinner seg i komprimert kontakt med PTFE-pulveret, antas i det minste delvis å være årsaken til den uventede strukturelle styrken i den endelige PTFE'en som er impregnert med det myke glasset.

Som et annet trekk ved foreliggende oppfinnelse sintres PTFE'en som inneholder bly- eller soda-blyglass ved temperaturer over smeltepunktet for blyet i en oksygenfri atmosfære, hvor i det minste en del av blyoksydet som er tilstede i blyglasset, reduseres til metallisk bly. Slik behandling tillater generering av metallisk bly under sintringstrinnet som kan migrere innenfor PTFE, slik at det dannes lokaliserte områder som er rike på bly eller gradienter med varierende konsentrasjoner av metallisk bly inne i PTFE'en ved forskjellige posisjoner. Dette gir en fordelaktig mulighet for å variere de fysiske og kjemiske egenskapene av gjenstanden ved forskjellige posisjoner inne i gjenstanden. Som et annet trekk ved foreliggende oppfinnelse vil, når myke mineraler benyttes som fyllmaterialer, mineralene ha forskjellig hårdhet i forskjellige retninger i krystallgitteret. Som et resultat kan styrken av PTFE forsterkes en retning mens den forblir relativ myk i en annen retning, derved reduseres slitasjenedbrytningen.

De ovenfor omtalte og flere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå ved referanse til den følgende detaljerte beskrivelsen.

Polytetrafluoretylen (PTFE) komposittforbindelsen ifølge oppfinnelsen har en lang rekke anvendelser. Forbindelsene ifølge oppfinnelsen kan benyttes til fremstilling av bøssinger, føringsringer og forseglinger for anvendelse i kompressorer, hydraulisk utstyr og biler. Videre kan forbindelsene benyttes til fremstilling av bærende strukturer for broer, skorsteiner og høye bygninger.

Selv om PTFE-fyllstofforbindelsene ifølge foreliggende oppfinnelse kan benyttes i en lang rekke anvendelser er det spesielt velegnet for bruk som bøssinger, føringsringer og forseglinger i tilfeller hvor det er ønsket å redusere slitasjenedbrytningen som genereres under kontinuerlig bevegelse eller rotasjon av det fyllstoff holdige PTFE-materialet mot sylindervegger, roterende akslinger osv.

De f yllstof f holdige PTFE-forbindelsene ifølge oppfinnelsen består av sintret PTFE som uniformt dispergert inneholder fra 5 til 50 vol.-% fyllstoffpartikler hvor f yllstof f partiklene er partikler av mykt glass eller myke mineralpartikler som har en Rockwell C hårdhet på mellom ca. 10 C og 50 C. For formålene med foreliggende beskrivelse vil myke glass og myke mineraler være materialer som har en Rockwell C hårdhet på mellom 10 C og 50 C.

Fyllstoffholdig PTFE fremstilles ifølge konvensjonell PTFE-fremstillings-teknikk, hvori granulært eller finpulverisert PTFE blandes med de utvalgte f yllstof f partiklene og kaldkomprimeres, slik at det dannes en gjenstand av ønsket form. Den komprimerte blandingen sintres deretter ved høye temperaturer (vanligvis over 325 °C), slik at det ønskede komposittmaterialet tilveiebringes.

En hvilken som helst av de kommersielt tilgjengelige typene av PTFE kan anvendes for fremstilling av PTFE-kompositt en. F.eks. kan PTFE, tilgjengelig fra E. I. Dupont Co. som "TEFLON" benyttes. Videre kan PTFE markedsført som "HALON" av Allied Corp., "FLUON" fra ICI Americas, Inbc. og "HOSTAFLON" fra American Hoechst anvendes. PTFE tilveiebringes fortrinnsvis ~ som et pulver som har en gjennomsnittlig partikkelstørrelse varierende fra ca. 0,2 mikron til 5 mikron og større. Den innlednende størrelsen av PTFE-partiklene er ikke spesielt kritisk så lenge som partiklene har tilstrekkelig størrelse til at en uniform blanding av PTFE og fyllstoffpartikler kan dannes. Et spesielt foretrukket PTFE- pulver er "TEFLON 7A" fra Dupont Co. og andre ekvivalente, generelle PTFE-pulvere.

De foretrukne fyllstoffmaterialene er relativt myke glass som har en Rockwell C hårdhet på mellom 10 C og 50 C. Relativt myke mineraler, så som talk, gips, kalsitt eller apatitt, kan også benyttes om egnede fyllstoffer så lenge som de har Rockwell C hårdhetsverdier mellom 10 C og 50 C og også er kompatible med PTFE. Selv om myke mineraler kan benyttes som egnede fyllstoffer ifølge foreliggende oppfinnelse er fyllstoffer i form av myke glasspartikler foretrukket. Den følgende beskrivelsen skal følgelig begrenses til en beskrivelse av foretrukne glass-holdige PTFE-utførelser, samtidig som det er underforstått at oppfinnelsen ikke er begrenset til disse spesielle utførelsene.

Foretrukne myke glasspartikler innbefatter blyglass, soda-blyglass, natronklakglass og borsilikatglass. Et hvilket som helst av de kommersielt tilgjengelige bly-, soda-bly- og natronkalkglassene kan benyttes. Bare de borsilikatglassene som har har Rockwell C hårdhetsverdier mellom 10 C og 50 C er egnet. Et spesielt foretrukket blyglass er et glass med høyt blyinnnhold fra Corning Glass Works, betegnet som "Nr. 8463". Dette glasset med høyt blyinnhold har en Rockwell C hårdhet på ca. 28 og har et blyoksydinnhold på ca. 63 vekt-%. Et hvilket som helst kommersielt tilgjengelig blyglass med tilsvarende blyinnhold og fysikalske egenskaper kan benyttes. Blyoksydinnholdet i glasset kan variere fra ca.

1 til 70 vekt-%, 50 til 70 vekt-% er foretrukket.

Partikkelstørrelsen, formen og overflateegenskapene for glasspartiklene er viktige faktorersom påvirker egenskapene for den endelige mykglass-fylte PTFE-sammensetningen. Størrelsen av glasspartiklene kan varieres avhengig av den påtenkte anvendelsen av den f yllstof f holdige PTFE-forbindelsen. Glasspartikler med diameter 0,254 cm og selv større, kan benyttes for visse anvendelser. Glasspartikler med størrelser varierende fra en brøkdel av en mikron til 1000 mikron er foretrukket for anvendelse i glassfyllstoff-holdige PTFE-bøssinger, føringsringer og forseglinger. Spesielt foretrukket er glasspartikler som er nedknust og siktet gjennom en 325 mesh sikt (U.S. standardstørrelse). Den gjennomsnittlige partik-kelstørrelsen av slike siktede partikler er typisk 3-5 mikron. Partikler i dette størrelsesområdet som har passert gjennom en 325 mesh sikt er spesielt foretrukket for anvendlese som bøssinger og føringsringer hvor det er ønskelig å redusere slitasjenedbrytningen. Videre kan partikler i dette størrelsesområdet lett blandes uniformt med PTFE-pulver som har tilsvarende partikkelstørrelse, slik at det tilveiebringes en ønskjet pulverblanding som lett kan håndteres og bearbeides til ønskede bøssinger osv.

Glasspartiklene kan være av en hvilken som helst form avhengig av de ønskede sluttegenskapene for den glassfyllstoffholdige PTFE'en. Det er foretrukket at glasspartiklene har en tilfeldig vinklet form, som generelt oppstår ved brudd eller nedknusning av større glasstykker. Overflatene av glasspartiklene før inkorporering PTFE og sintring, vil generelt innbefatte bruddlinjer, hakkete kanter og sprekker som er ønskelige for å tilveiebringe god binding mellom PTFE'en og glasspartiklene.

Mengden av f yl stoff partikle r av glass som inkorporeres i PTFE-pulveret er tilstrekkelig til å tilveiebringe sintret PTFE som inneholder mellom 5 vol.-% og 50 vol.-% glasspartikler. Fortrinnsvis varierer mengden av blyglass-fyllstoffpartikler fra 20 til 50 vekt-%, mens mengden av soda-blyglass fortrinnsvis varierer fra 10 til 30 vekt-%. De ovenfor nevnte vektprosent-områdene for bly- og soda-blyglassene er forskjellige på grunn av forskjellene i tettheter for glassene. Det angitte vektprosent-områdene er utformet slik at de tilveiebringe tilnærmet ekvivalente, foretrukne volumprosent-områder for de to typene av glass.

Fortinnsvis tuilsvarer volumprosenten av myke glasspartikler som er tilstede i PTFE'en mengdene av konvensjonelle hårde "E-type"-glass som anvendes i kommersielt tilgjengelig PTFE med hårdt glass som fyllstoff. Det antas at volumforholdet mellom glassf yllstof f og PTFE er den viktige parameteren som styrer egenskapene for materialet fremfor vekt-prosenten. På grunn av de forskjellige tetthetene er pulveriserte PTFE-blandinger som inneholder 25 vekt-% glass med høyt blyinnhold og blandinger som inneholder 15 vekt-% soda-blyglass, begge tilnærmet ekvivalente i volumprosent, med pulveriserte PTFE-blandinger som inneholder henholdsvis 12 og 18 vekt-% Owens-Corning "E-glass". Tilsvarende er 45ekt-% glass med høyt blyinnhold og 2 vekt-% soda- blyglass, begge ekvivalente når det gjelder volumprosent, med henholdsvis 25 og 24ekt-% Owens-Corning "E-glass". For å lette blandingen og fremstillingen av glass-fylt PTFE angis vektprosenter av glasspartiklene fremfor volumprosenter. Tetthetene for glassene er: Glass med høyt blyinnhold, 6,22 g/cm^, soda-bly, 2,79 g/cm^, og "E-glass", 2,60 g/cm^.

PTFE i pulverisert eller granulær form blandes med partikler av mykt glass av egnet størrelse på konvensjonell måte og kaldkomprimeres ved høyt trykk, slik at den ønskede formgitte gjenstanden dannes. Visse bearbeidelseshjelpemidler, så som hafta, kan om ønsket, anvendes for å danne en pasta av bladningen av PTFE og mykt glass. Blandingen av PTFE og myke glasspartikler komprimeres fortrinnsvis eller ekstruderes ved trykk rundt 34.475 kPa. Den komprimerte PTFE/mykglass-blandingen sintres deretter ved en temperatur over ca. 327 °C, og under den temperaturen hvorved PTFE dekomponerer eller på annen måte påvirkes i negativ retning.

Det er spesielt foretrukket, men ikke nødvendig, å sintre PTFE/mykglass-blandingen ved en temperatur som ligger over glødningspunktet for glasset. For glass med høyt blyinnhold som har et glødningspunkt på 363 "C er det foretrukket at sintringstemperaturen er over 363 °C. Glødningspunktet for soda-blyglass er ca. 352°C. Følgelig er det foretrukket at sintrinstemperaturen for fremstilling av PTFE-forseglinger som inneholder disse glassene foretas ved eller over deres respektive glødningspunkter. Det antas at sintring av PTFE ved temperaturer over glødningspunktet for fyllstoffet av mykt glass tilveiebringer ekstra adhesjon mellom glasspartiklene og PTFE, slik at den strukturelle styrken av det sintrede produktet forbedres.

Smeltepunktet for bly er ca. 327 °C. I en foretrukket utførelse ved anvendelse av bly- eller soda-blyglass, er det ønskelig å holde sintringstemperaturen over smeltepunktet for bly og tilveiebringe en reduserende atmosfære, dvs. en atmosfære med oksygenunderskudd, i sintringsovnen, slik at blyoksydet i blyglasset kan reduseres til metallisk bly. Dette tilveiebringer lokaliserte konsentrasjoner av metallisk bly eller gradient fordeling av metallisk bly i gjenstanden, dette kan være meget nyttig i tilfeller hvor variable strukturelle egenskaper ønskes på forskjellige posisjoner i en enkelt gjenstand.

I en annen foretrukket utførelse sintres den kaldkomprimerte blandingen av PTFE og blyglasspartiklene som ovenfor ved temperaturer over smeltepunktet for blyet og glødningspunktet for glasset; imidlertid er atmosfæren i sintringsovnen oksygenrik, dvs. en oksyderende atmosfære, for å forhindre at blyoksydet reduseres til metallisk bly og migrere ifølge utførelsen ovenfor.

Generelt foretrekkes sintringstemperaturer mellom 366"C og 377"C for sintring av myke glass. Lavere sintringstemperatur, nær 352 °C, kan benyttes i tilfeller hvor det er ønskelig å begrense mengden metallisk bly som dannes under sintringsprosessen. Sintringstidene er ikke kritiske så lenge som glasspartiklene og PTFE får tilstrekkelig tid til å vekselvirke og danne et egnet sluttprodukt. Typiske sintringstider bør være av størrelsesorden 1 til 4 timer.

Eksempler på utførelsen av oppfinnelsen følger nedenfor:

Fire eksempler på mykglass-fylt PTFE ble fremstilt ved å anvende "TEFLON TFE 7A"-pulver og Corning "Nr. 8463"-glasspartikler med høyt blyinnhold og Corning "Nr. 0010"-soda-blyglasspartikler. Glasspartiklene ble knust og nedmalt tilstrekkelig til å passere gjennom en 325 mesh sikt (U.S. standardstørrelse). "TEFLON"-pulveret og glasspartiklene ble blandet, slik at man fikk følgende faststoffblandinger:

(1) 25 vekt-% glass med høyt blyinnhold i PTFE

(2) 45 vekt-% glass med høyt blyinnhold i PTFE

(3) 15 vekt-% soda-blyglass i PTFE

(4) 25 vekt-% soda-blyglass i PTFE.

De fire faststoffblandingene ovenfor ble fremstilt ifølge konvensjonelle og velkjente PTFE-bearbeidelsesteknikker som innbefatter først blanding av det pulveriserte glasset med det pulveriserte "teflonet". Deretter ble det blandede pulveret presset til en stav med diameter 3,18 cm ved 34.475 kPa og deretter oppvarmet i en oven i 2 timer til en maksimal temperatur på 377 "C.

De resulterende sintrede PTFE-stavene inneholdt følgende volumprosenter av fyllstoffpartikler av glass:

(1) 10 vol.-% glass med høyt blyinnhold

(2) 22 vol.-% glass med høyt blyinnhold

(3) 19 vol.-% soda-blyglass

(4) 20 vol.-% soda-blyglass.

Egenskapene for forseglingsmaterialer med blyglass ifølge eksemplene er vist i tabell I. Fyllstoff glasset med 25% blyinnhold forårsaket en uventet forøkning både i strekkstyrken og i prosentforlengelse smamenlignet med ren "TEFLON" (se tabell II). Generelt gir alle de nye mykglassmaterialene PTFE-kompositter med strekkstyrker som ere4kvivalente eller bedre enn sammenlignbare mengder av andre konvensjonelle f yllstof f materialer i PTFE. For sammenligning er egenskapene for noen tilsvarende forseglingsmaterialer angitt i tabell II. Rent "Teflon" har den høyeste strekkstyrken og den største prosentforlengelse. Tilsatsen av konvensjonelle fyllstoffmaterialer forårsaker at disse egenskapene reduseres; imidlertid bidrar de konvensjonelle f yllstof f materialene til, eller forbedrer andre egenskaper, så som motstand mot krympning.

Sintrinstemperaturen på 377 °C som ble benyttet ved fremstillingen av PTFE med mykglass som fyllstoff i eksempelet omtalt ovenfor, ligger over både blødningspunktet på 363"C for glass med høyt blyinnhold og smeltepunktet for bly på 327 °C. Noe bly smeltet ut av fyllstoffpartiklene av glass med høyt blyinnhold. Det smeltede blyet samlet seg i sentrum av stavene og ved avkjøling ble det dannet en mørk farget sentral kjerne av bly som størknet i hulrommene i den sentrale delen av staven. Som nevnt ovenfor kan dette fenomenet kontrolleres ved å regulere oksygen- innholdet i atmosfæren i sintrinsovnen og/eller redusere sintringstemperaturen. Denne effeklten ble observert til en viss grad med begge f yllstof f materialene bestående av glass med høyt blyinnhold; imidlertid hadde PTFE-materialet med glass med 45% blyinnhold som fyllstoff den langt største mørke kjernen. En prøve av dette materialet ble fjernet fra staven og de fysikalske egenskapene ble målt. De er angitt nederst i tabell I. Strekkstyrken er relativt god; imidlertid er forlengelsen sterkt redusert ved trykket av det metalliske blyet.

En andre gruppe av PTFE-staver med mykglass som fyllstoff ble fremstilt på nøyaktig samme måte som i de foregående eksemplene med ett unntak. Stavene ble plassert i ovenen i fire (4) timer og oppvarmet til en maksimaltemperatur som ikke overskred 352 °C. Egenskapene for materialet skilte seg bare svakt fra egenskapene for den første serien av staver og er gjengitt i tabell III. Imidelrtid viste ingen av materialene med glass med høyt blyinnhold som fyllstoff de mørke kjernene som var forbundet med sintringen ved en høyere temperatur.

Når de mykglass-holdige PTFE-materialene benyttes som en bøssing, føringsring, forsegling eller annen type gjenstand, som er underkastet friksjonskontakt med forskjellige overflater, er det foretrukket av Rockwell C hårdheten for det spesielle mykglasset som benyttes som fyllstoff er minst 10 C mindre enn hårdheten av den overflaten som materialet beveger seg mot. Ved å begrense hårdheten av den mykglass-holdige PTFE'en på denne måten, kan omfanget av slitasjenedbrytningen som genereres reduseres drastisk. F.eks. er karbonstål vanlige materialer mellom hvilke glass-holdig PTFE benyttes som forseglinger eller førings-ringer. Rockwell C hårdheten av karbonstål varierer generelt fra 20 til 65. Ifølge foreliggende oppfinnelse må Rockwell C hårdheten for mykglass-fyllstoffet være minst 10 C mindre enn hårdheten av det spesielle karbonstålet mot hvilket PTFE-materialet gnis eller glir. Den samme regelen gjelder for andre metaller eller metallegeringer, dvs. glassfyllstoffet bør ha en Rockwell hårdhet som er minst 10 C mindre enn metallet eller legeringen.

Eksempler på de forbedrede slitasje-egenskapene og den lavere slitasjenedbrytningen for de mykglass-holdige PTFE-forbindelsene ifølge oppfinnelsen er som følger: Slitasjeforsøk ble utført ved å anvende standardfremgangsmåter for frem-og tilbakebevegende slitasje-undersøkelse. Slitasje-overflaten var "Inconel 718" med en aritmetisk gjennomsnittlig overflateruhet på 10 til 20 mikrocm. Roickwell C hårdheten av "Inconel 718" slitasje-overflaten var 23-25. Forsøksprøvene ble maskinert fra PTFE med 25 vekt-%. partikler av glass med høyt blyinnhold som fylstoff beskrevet i de foregående eksemplene (forbindelse (I)). Sammenligningsprøver ble fremstilt av PTFE med "E-glass" som fyllstoff ("Fluorogold"), "Delrin", "Lennite" og "Rulon J". Prøvene ble maskinert til gule sylindere. Slitasjeundersøkelsen ble uitført ved anvendelse av standardfremgangsmåte, ved å benytte forsøksbetingelsene angitt i tabellene IV og V. Forsøks-resultatene er gjengitt i tabellene. Materialet med mykt blyglass viste innledningsvis en brudd-slitasjehastighet som var høyere enn den etterfølgende stasjonære slitasjehastigheten. Imidlertid var både den totale slitasjehastigheten og den stasjonære slitasjehastigheten mer enn en faktor 3 bedre enn for PTFE med 25% "E-glass"-fibere som fyllstoff

("Fluorogold"). Det bør bemerkes at for de glass med høyt blyinnhold har en spesifikk vekt som er større enn for "E-glass", vil vekttapsverdien for PTFE med glass med høyt blyinnhold som fyllstoff når de sammenlignes med PTFE med "E-glass" som fyllstoff, være 16% høyere enn dersom slitasjeverdiene ble bestemt og en sammenligning med "E-glass" ble basert på tapt volum i motsetning til tapt vekt. Slitasjeverdiene for andre materialer er innbefattet som sammenligning for slitasjehastig-hetene for PTFE fylt med glass (dvs. forbindelse 1 og "Fluorogold"). Disse materialene ventes generelt å ha bedre slitasje-egenskaper enn glass-holdige PTFE-sammensetninger.

Det fremgår fra eksemplene ovenfor at PTFE med mykglass som fyllstoff ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en forbedret forbindelse som er strukturelt sterkere enn konvensjonelle PTFE-komposittmaterialer fremstilt av PTFE med "E-glass" som fyllstoff, og tilveiebringer videre betydelig reduksjoner i slitasjenedbrytningen som genereres når PTFE med mykglass som fyllstoff benyttes istedenfor "E-glass"/PTFE-kompositter.

Forseglinger og føringsringer ble fremstilt av både PTFE med 25 vekt-% glass med høyt blyinnhold somfyllstoff og PTFE med 15 vekt-% opphakkede "E-glass"-fiberer. "E-glass"-fibrene var 0,0013 cm i diameter og 0,013 cm lange. Disse forseglingene og føringsringene ble satt sammen i cryo-kjøler kompressorenheter og virkningen ble observert. Virkningen av PTFE fylt med mykglass var like god som, eller bedre enn, virkningen av PTFE-forseglinger og ringer med "E-glass" som fyllstoff. I tillegg var omfanget av slitasjenedbrytningen som ble generert med PTFE-seglene og ringene med mykt glass som fyllstoff betydelig mindre enn omfanget som ble generert med PTFE med "E-glass" som fyllstoff.

I det foregående er det gitt eksempler på utførelser av foreliggende oppfinnelse, det bør imidlertid bemerkes av fagmannen at dette kun er eksempler og at tallrike andre alternativer, tilpasninger og modifi-kasjoner kan gjøres innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse. Følgelig er foreliggende oppfinnelse ikke begrenset til de spesifikke utførelsene som er beskrevet ovenfor, men begrenses utelukkende av de følgende kravene.

Claims

1. Materialsammensetning,karakterisert vedat den innbefatter: Sintret polytetrafluoretylen som uniformt dispergert inneholder fra 5 til 50 vol.-% fyllstoffpartikler valgt fra gruppen bestående av glasspartikler og mineralpartikler som har en Rockwell C hårdhet på mellom ca. 10 C og 50 C, hvor fyllstoffpartiklene er tilstede i polytetrafluoretylenen når sintringen finner sted.

2. Materialsammensetning ifølge krav 1,karakterisert vedat fyllstoffpartiklene er av glass.

3. Materialsammensetning ifølge krav 2,karakterisert vedat glasset er blyglass, soda-blyglass, natronkalkglass eller borsilikatglass.

4. Materialsammensetning ifølge krav 1,karakterisert vedat mineralet er talk, gips, kalsitt eller apatitt.

5. Materialsammensenting ifølge krav 1,karakterisert vedat fylstoffpartiklene er tilstrekkelig små til å passere gjennom en skjerm som har en mesh størrelse på 325.

6. Materialsammensetning ifølge krav 5,karakterisert vedat partiklene har en tilfeldig vinklet form.

7. Materialsammensenting ifølge krav 1,karakterisert vedat fyllstoffrpartiklene er av blyglass.

8. Materialsammensetning ifølge krav 7,karakterisert vedat blyglasset inneholder fra 1 til 70 vekt-% blyoksyd.

9. Materialsammensetning ifølge krav 7,karakterisert vedat blyglasset inneholder fra 50 til 70 vekt-% blyoksyd.

10. Materialsammensenting ifølge krav 7,karakterisert vedat den sintrede polytetrafluoretylenen inneholder fra 20 til 50 vekt-% blyglass.

11. Materialsammensetning ifølge krav 1,karakterisert vedat den sintrede polytetrafluoretylenen inneholder fra 10 til 30 vekt-% soda-blyglass.

12. Materialsammensetning ifølge krav 2,karakterisert vedat sintringstemepraturen for polytetrafluoretylenen ligger over glødnings-punktet for glasset.

13. Materialsammensetning ifølge krav 12,karakterisert vedat glasset er blyglass, soda-blyglass, natronkalkglass eller borsilikatglass.

14. Materialsammensetning ifølge krav 12,karakterisert vedat glasset er blyglass eller soda-blyglass og sintringstemperaturen ligger over smeltepunktet for blyet og hvor polytetrafluoretylenen holdes ved sintringstemperaturen i en tilstrekkelig tid, og atmosfæren som omgir polytetrafluoretylenen er tilstrekkelig fri for oksygen til at det dannes metallisk bly inne i den sintrede polytetrafluoretylenen.

15. Materialsammensetning ifølge krav 14,karakterisert vedat det tilveiebringes tilstrekkelig oksygen i atmosfæren som omgir polytetrafluoretylenen under sintringen til å forhindre at blyoksydet i blyglasset eller soda-blyglasset danner metallisk bly.

16. Materialsammensetning ifølge krav 1,karakterisert vedat den er utformet for anvendelse som et forseglingsmateriale for å tilveiebringe en forsegling mellom to overflater hvor hver at overflatene har en gitt Rockwell hårdhet, og forseglingsmaterialet er bevegelig relativt til den ene eller begge av de nevnte overflatene, hvor forseglingsmaterialet har en Rockwell hårdhet som er minst 10 C mindre enn Rockwell hårdheten for overflaten som forseglingen er bevegelig i forhold til, hvor forseglingsmaterialet derved begrenser omfanget av slitasjenedbrytningen som genereres når den ene eller begge overflatene beveges relativt til forseglingsmaterialet.

17. Forseglingsanordning,karakterisert vedat den innbefatter: Et første element som har en første forseglbar overflate, hvor den første overflaten har en første Rockwell hårdhet; et andre element som har en andre forseglbar overflate, plassert nær opp til den første forseglbare overflaten, hvor den andre overflaten har en andre Rockwell hårdhet; og forseglingsmaterialet plassert mellom den første og andre forseglbare overflaten, slik at det tilveiebringes en forsegling mellom disse, hvor forseglingsmaterialet innbefatter en sintret polytetrafluoretylen som inneholder uniform dispergert fra 5 til 50 vol.-% fyllstoffpartikler valgt fra gruppen bestående av glasspartikler og mineralpartikler som har en Rockwell C hårdhet på mellom ca. 10 C til 50 C, hvor fyllstoffpartiklene er tilstede i polytetrafluoretylenen når sintringen finner sted.

18. Forseglingsanordning ifølge krav 17,karakterisert vedat det første elementet er bevegelig relativt til det andre elementet, og forseglingsmaterialet er bevegelig i forhold det ene eller begge av elementene og hvor forseglingsmaterialet har en Rockwell C hårdhet som er minst 10 C mindre enn Rockwell C hårdheten for elementet som forseglingen er bevegelig i forhold til, derved begrenses omfanget av slitasjenedbrytningen som genereres når det ene eller begge elementene beveges relativt til forseglingsmaterialet.

19. Forseglingsanordning ifølge krav 18,karakterisert vedat f yllstof f materialet innbefatter glasspartikler.