RU2252353C2 - Method of producing sealing material from porous polytetrafluoroethylene - Google Patents
Method of producing sealing material from porous polytetrafluoroethylene Download PDFInfo
- Publication number
- RU2252353C2 RU2252353C2 RU2003120432/06A RU2003120432A RU2252353C2 RU 2252353 C2 RU2252353 C2 RU 2252353C2 RU 2003120432/06 A RU2003120432/06 A RU 2003120432/06A RU 2003120432 A RU2003120432 A RU 2003120432A RU 2252353 C2 RU2252353 C2 RU 2252353C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- porous
- sealing material
- core
- film
- tape
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Gasket Seals (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к полимерным уплотнительным материалам, а именно к уплотнительным материалам на основе пористого ориентированного политетрафторэтилена (ПТФЭ).The claimed invention relates to polymeric sealing materials, namely, sealing materials based on porous oriented polytetrafluoroethylene (PTFE).
ПТФЭ, в силу его химической инертности и высокой термостойкости, может применяться в агрессивных химических средах, в которых другие полимерные материалы разрушаются, в широком интервале температур от - 269°С до 260°С. Однако этому полимеру свойственна ползучесть (creep) или, как ее еще называют ″хладотекучесть″, выражающаяся в том, что ПТФЭ расплющивается под действием сжимающей нагрузки и уплотнение со временем становится неэффективным. Пористый ориентированный ПТФЭ имеет более высокую устойчивость к ″хладотекучести″, чем сплошной ПТФЭ, сохраняя при этом химическую инертность и высокую термостойкость, свойственные ПТФЭ. Для изготовления уплотнений используется пористый ориентированный ПТФЭ. Однако достижение полной непроницаемости соединений, особенно для газов и органических жидкостей с низким поверхностным натяжением, представляет серьезную техническую задачу.Due to its chemical inertness and high heat resistance, PTFE can be used in aggressive chemical environments in which other polymeric materials are destroyed in a wide temperature range from - 269 ° С to 260 ° С. However, this polymer is characterized by creep (creep) or, as it is also called “cold fluidity”, which is expressed in the fact that PTFE decomposes under the action of a compressive load and the compaction becomes ineffective over time. Porous oriented PTFE has a higher resistance to cold flow than continuous PTFE, while maintaining the chemical inertness and high heat resistance inherent in PTFE. For the manufacture of seals used porous oriented PTFE. However, achieving complete impermeability of the compounds, especially for gases and organic liquids with low surface tension, is a serious technical problem.
Известен способ изготовления уплотнительного материала из пористой двуосноориентированной ПТФЭ-пленки [патент США №5964465, МКИ F 16 J 15/10, опубл. 12.10.1999]. Согласно этому способу пористую двуосноориентированную пленку в виде лент сматывают с нескольких катушек, пропуская между валками, нагретыми до 300-450°С для того, чтобы слои слиплись между собой. По другому воплощению указанного способа пленку шириной, например, 1500 мм и толщиной 0,038 мм наматывают на барабан, имеющий по обоим краям ряды булавок, на которые накалываются края пленки. После того, как намотано нужное количество слоев (в примерах 85 слоев) пленку отрезают, намотанные слои ПТФЭ уплотняют поколачиванием проволочной щеткой и барабан с намотанной пленкой нагревают необходимое время при температуре выше 327°С и предпочтительно выше 342°С. В примерах нагрев проводят или в расплавленной соли при температуре примерно 370°С около 10 минут, или в воздушной печи при температуре около 365°С в течение часа. Охлажденный слоистый материал разрезают на барабане по спирали, получая многослойный (85 слоев) уплотнительный материал, четырехугольный в сечении, который может принимать любую четырехугольную в срезе форму по месту уплотнения. Указывается, что полученный материал устойчив к ползучести при сжатии как в продольном, так и в поперечном направлениях.A known method of manufacturing a sealing material from a porous biaxially oriented PTFE film [US patent No. 5964465, MKI F 16 J 15/10, publ. 10/12/1999]. According to this method, a porous biaxially oriented film in the form of tapes is wound from several coils, passing between rollers heated to 300-450 ° C so that the layers stick together. According to another embodiment of this method, a film with a width of, for example, 1500 mm and a thickness of 0.038 mm is wound on a drum having rows of pins on both edges on which the edges of the film are pierced. After the desired number of layers is wound (in examples 85 layers), the film is cut off, the wound PTFE layers are sealed with a wire brush and the drum with the wound film is heated for the required time at a temperature above 327 ° C and preferably above 342 ° C. In the examples, heating is carried out either in molten salt at a temperature of about 370 ° C for about 10 minutes, or in an air oven at a temperature of about 365 ° C for one hour. The cooled layered material is cut in a spiral fashion on the drum to obtain a multilayer (85 layers) sealing material, quadrangular in cross section, which can take any quadrangular shape in the slice at the seal. It is indicated that the obtained material is resistant to creep under compression both in the longitudinal and transverse directions.
Способ по патенту США №5964465 имеет тот недостаток, что с его помощью может быть получен только четырехугольный в сечении уплотнительный материал, тогда как в технике требуются уплотнения различной формы в сечении.The method according to US patent No. 5964465 has the disadvantage that it can be obtained only quadrangular in cross-sectional sealing material, while in the technique requires seals of various shapes in cross-section.
Также известен способ изготовления уплотнительного материала из пористого ориентированного ПТФЭ, выполненного в виде свернутого рулоном листа [патент США №6089576 МКИ F 16 J 15/10, опубл. 18.07.2000]. Согласно этому способу пленка из пористого ориентированного ПТФЭ подается на поверхность заправочного барабана, нагретую до 300-450°С так, чтобы пленка плотно прижималась к нагретой поверхности; кромку пленки поднимают с наружной поверхности под углом к продольной оси пленки и заворачивают в спираль; поднятая кромка соприкасается с нагретой поверхностью пленки на барабане; в процессе сматывания пленки спиралью кольца ее еще на поверхности барабана слипаются между собой.Also known is a method of manufacturing a sealing material from a porous oriented PTFE, made in the form of a rolled sheet [US patent No. 6089576 MKI F 16 J 15/10, publ. 07/18/2000]. According to this method, a film of porous oriented PTFE is fed to the surface of the filling drum heated to 300-450 ° C so that the film is firmly pressed against the heated surface; the edge of the film is lifted from the outer surface at an angle to the longitudinal axis of the film and wrapped in a spiral; the raised edge is in contact with the heated surface of the film on the drum; in the process of winding the film with a spiral, its rings stick together with each other even on the surface of the drum.
Таким образом формируется спирально закрученный уплотнительный материал, легко принимающий любую форму при использовании и имеющий устойчивость к ползучести (хладотекучести). Однако способ по патенту США №6089576 технологически сложен; как показано в примерах, сматывание пленки под углом к продольной оси производилось вручную с барабана, нагретого до 365°С. При этой температуре, как показывает опыт, уже выделяются весьма токсичные продукты разложения ПТФЭ. Кроме того, получены уплотнения диаметром 1,3-2,1 мм; для получения более толстых уплотнений необходимо использовать более широкие пленки или пленки из ПТФЭ с наполнителями, или несколько слоев пленки. Все это требует дополнительных операций и оборудования и еще более усложняет технологический процесс.In this way, a spirally twisted sealing material is formed that easily assumes any shape during use and has resistance to creep (cold flow). However, the method according to US patent No. 6089576 technologically complex; as shown in the examples, the film was rewound at an angle to the longitudinal axis by hand from a drum heated to 365 ° C. At this temperature, experience shows that very toxic decomposition products of PTFE are already released. In addition, seal obtained with a diameter of 1.3-2.1 mm; to obtain thicker seals, it is necessary to use wider films or PTFE films with fillers, or several layers of film. All this requires additional operations and equipment and further complicates the process.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому способу является способ изготовления уплотнительного материала из пористого ориентированного ПТФЭ [патент США №5494301, МКИ F 16 J 15/10, опубл. 27.02.1996], согласно которому сердечник из пористого ПТФЭ обматывают пористой ориентированной пленкой из ПТФЭ. Сердечник из пористого ПТФЭ по патенту США №5494301 формируют в виде удлиненной детали из листа, пленки, волокна, нити в виде жгута или косы; предпочтительно, сердечник получают экструзией пасты ПТФЭ в жгут с растягиванием его в продольном направлении в отношении (2-25):1, предпочтительно (3-12):1. Полученный жгут имеет гибкую пористую структуру, состоящую из узлов, соединенных фибриллами. На полученный жгут наматывают пористую ориентированную в продольном и/или поперечном направлении (предпочтительно в продольном) пленку из ПТФЭ. Для того чтобы обмотка лучше сцеплялась с сердечником, использовали композитную пленку, состоящую из пористой ориентированной ПТФЭ-пленки, сцепленной с тонким слоем плавкого термопластичного фторполимера. Для получения композитной пленки на пористую растянутую (ориентированную) в 1,5-5 раз ПТФЭ-пленку накладывают пленку плавкого термопластфторполимера при температуре между точкой его плавления и 365°С; при этом плавкий термопластфторполимер плавится и растекается по поверхности пористой пленки, соединяясь с ней. Заготовку затем растягивают в один или несколько приемов. Готовую композитную пленку наматывают на сердечник, обжимая его на 10-40% от первоначального диаметра. В случае намотки композитной пленки ее наматывают плавким слоем в сторону сердечника. Намотку производят в один или несколько слоев. Уплотнительному материалу затем можно придавать различное поперечное сечение: круглое, прямоугольное, с выступами или впадинами. Указанный материал проявляет большую устойчивость к ползучести в рабочих условиях.The closest set of essential features to the claimed method is a method of manufacturing a sealing material from a porous oriented PTFE [US patent No. 5494301, MKI F 16 J 15/10, publ. 02.27.1996], according to which the core of porous PTFE is wrapped in a porous oriented PTFE film. The core of porous PTFE according to US patent No. 5494301 is formed in the form of an elongated part from a sheet, film, fiber, thread in the form of a braid or braid; preferably, the core is obtained by extruding the PTFE paste into a tow with stretching it in the longitudinal direction in a ratio of (2-25): 1, preferably (3-12): 1. The resulting tow has a flexible porous structure consisting of nodes connected by fibrils. A porous oriented PTFE film oriented in the longitudinal and / or transverse direction (preferably in the longitudinal direction) is wound onto the obtained tow. In order for the winding to better adhere to the core, a composite film was used consisting of a porous oriented PTFE film adhered to a thin layer of fusible thermoplastic fluoropolymer. To obtain a composite film on a porous stretched (oriented) 1.5-5 times PTFE film, a fusible thermoplastic fluoropolymer film is applied at a temperature between its melting point and 365 ° C; while the fusible thermoplastic fluoropolymer melts and spreads over the surface of the porous film, connecting with it. The workpiece is then stretched in one or more steps. The finished composite film is wound on the core, compressing it by 10-40% of the initial diameter. In the case of winding a composite film, it is wound with a fusible layer towards the core. Winding is made in one or several layers. The sealing material can then be given a different cross-section: round, rectangular, with protrusions or depressions. The specified material exhibits greater resistance to creep under operating conditions.
Однако технология изготовления уплотнительного материала по патенту США №5494301 многостадийна и сложна; особенно усложняет и удорожает процесс стадия изготовления композитной пленки для обматывания сердечника.However, the manufacturing technology of the sealing material according to US patent No. 5494301 is multi-stage and complex; the stage of manufacturing a composite film for wrapping the core especially complicates and increases the cost of the process.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в упрощении и удешевлении технологии.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to simplify and reduce the cost of technology.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления уплотнительного материала из пористого политетрафторэтилена, включающем формование сердечника из пористого ориентированного ПТФЭ и последующую обмотку сердечника пористой одноосноориентированной политетрафторэтиленовой пленкой, формование сердечника осуществляют хаотичным сминанием по крайней мере одной ленты одноосноориентированной пористой ПТФЭ-пленки, предварительно упрочненной термической обработкой при температуре 250-327°С, и по крайней мере одной ленты мягкой одноосноориентированной ПТФЭ-пленки в калибре с одновременным подкручиванием сердечника по спирали с частотой один оборот на 7-15 см длины сердечника.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of manufacturing a sealing material from porous polytetrafluoroethylene, comprising forming a core from a porous oriented PTFE and subsequent winding of the core with a porous uniaxially oriented polytetrafluoroethylene film, the core is formed by randomly wrinkling at least one tape of a uniaxially oriented porous PTFE film heat treatment at a temperature of 250-327 ° C, and at least one tapes of soft uniaxially oriented PTFE film in caliber with simultaneous twisting of the core in a spiral with a frequency of one revolution per 7-15 cm of the core length.
При сминании лент, из которых формируется сердечник уплотнительного материала, сердечнику придается форма, близкая к округлому в сечении шнуру; при этом слои смятых пленок располагаются хаотично, без определенного порядка.When creasing the tapes from which the core of the sealing material is formed, the core is given a shape that is close to a cord rounded in cross section; in this case, the layers of the crumpled films are arranged randomly, without a specific order.
Для формирования сердечника используется от 2 до 30 лент; при этом в каждой закладке есть, по крайней мере, одна термически упрочненная ПТФЭ-лента и, по крайней мере, одна мягкая, не подвергавшаяся термическому упрочнению ПТФЭ-лента.From 2 to 30 tapes are used to form the core; at the same time, each tab contains at least one thermally hardened PTFE tape and at least one soft PTFE tape that has not been thermally hardened.
Количество лент определяется тем, какой диаметр уплотнительного материала желают получить. Однако в заявляемом способе диаметр сердечника можно регулировать не только количеством сминаемых лент, но и их шириной.The number of tapes is determined by what diameter of the sealing material you want to receive. However, in the inventive method, the diameter of the core can be adjusted not only by the number of wrinkled tapes, but also by their width.
Для изготовления сердечника используют ленты шириной 10-150 мм. Их складывают вперемешку и сминают для формования округлого в сечении сердечника. Формование производится в калибре толстостенной трубки из нержавеющей стали. Формование производится при комнатной температуре. На выходе из калибра на сердечник наматывают оболочку из пористой одноосноориентированной ПТФЭ-пленки. Для обмотки используют ленту шириной 8-12 мм; ее наматывают под углом 80-60° к продольной оси сердечника с шагом намотки 4-6 мм. Если требуется, намотку можно осуществлять в 2-4 слоя, для чего используются 2-4 катушки с обмоточной лентой, размещенные последовательно. Обмотанный уплотнительный материал наматывается на катушку. Принудительное вращение указанной катушки и натяжение обматывающей (их) ленты (лент) заставляет сердечник подкручиваться по спирали с частотой 1 оборот на 7-15 см длины сердечника в зависимости от его толщины.For the manufacture of the core using tape width of 10-150 mm They are mixed and crumpled to form a rounded core in cross section. Molding is made in caliber of a thick-walled stainless steel tube. Molding is carried out at room temperature. At the exit from the caliber, a shell of a porous uniaxially oriented PTFE film is wound onto the core. For winding use a tape with a width of 8-12 mm; it is wound at an angle of 80-60 ° to the longitudinal axis of the core with a winding pitch of 4-6 mm. If required, winding can be carried out in 2-4 layers, for which 2-4 coils with a winding tape are used, placed in series. Wound sealing material is wound on a spool. Forced rotation of the specified coil and the tension of the wrapping (their) tape (s) makes the core spin in a spiral with a frequency of 1 revolution per 7-15 cm of the core length, depending on its thickness.
Сформированный уплотнительный материал можно дополнительно пропустить в обратном направлении через калибр, нагретый до 200-400°С, предпочтительно до 250-327°С. При этом слои пленки в сердечнике слипаются между собой, происходит дополнительная небольшая ориентация уплотнительного материала и сглаживается спиральный след, образованный на поверхности обматывающей лентой.The formed sealing material can optionally be passed in the opposite direction through a caliber heated to 200-400 ° C, preferably up to 250-327 ° C. In this case, the film layers in the core stick together, an additional small orientation of the sealing material occurs, and the spiral trace formed on the surface of the wrapping tape is smoothed out.
Таким образом, формируется круглый в сечении уплотнительный материал. Для получения материала с прямоугольным или овальным сечением или имеющего выступы или впадины вдоль оси материал пропускают через ролики (вальцы), на которых происходит его переформовка.In this way, a sealing material round in cross section is formed. To obtain material with a rectangular or oval cross-section or having protrusions or depressions along the axis, the material is passed through rollers (rollers) on which it is re-formed.
Известен уплотнительный материал из пористого ориентированного ПТФЭ, представляющий собой четырехугольный в сечении шнур, состоящий из множества параллельных слоев двуосноориентированной ПТФЭ-пленки [патент США №5964456, МКИ F 16 J 15/10, опубл. 12.10.1999]. Уплотнительный материал может содержать, по крайней мере, один наполнитель, выбранный из группы, включающей металлы, полупроводники, оксиды металлов, стекло, керамику, активированный уголь, сажу и полимерные смолы. При применении в качестве уплотнений указанный материал принимает любую четырехугольную в срезе форму по месту уплотнения и устойчив к ползучести при сжатии в продольном и поперечном направлении.Known sealing material of porous oriented PTFE, which is a quadrangular cross-section cord, consisting of many parallel layers of biaxially oriented PTFE film [US patent No. 5964456, MKI F 16 J 15/10, publ. 10/12/1999]. The sealing material may contain at least one filler selected from the group consisting of metals, semiconductors, metal oxides, glass, ceramics, activated carbon, carbon black and polymer resins. When used as seals, this material assumes any quadrangular shape in a slice at the seal and is resistant to creep when compressed in the longitudinal and transverse directions.
Однако в технике требуются уплотнения не только четырехугольной в срезе формы.However, in the technique, seals not only quadrangular in the slice form are required.
Также известен уплотнительный материал из пористого ориентированного ПТФЭ, выполненный в виде свернутого рулоном слипающегося листа [патент США №6089576, МКИ F 16 J 15/10, опубл. 18.07.2000]. Указанный уплотнительный материал может содержать нитевидные компоненты, первоначально разложенные на сворачиваемой ПТФЭ-пленке, такие как графит, стекло или керамика, полимеры, например арамид; он может включать также сердечник, выполненный из полиуретана, натурального или синтетического каучука или фторэластомера. Свернутому рулоном уплотнительному материалу можно придать любую геометрическую форму. Уплотнительный материал по патенту США №6089576 показывает высокое сопротивление ползучести. Однако способ изготовления указанного уплотнительного материала сложен и экологически не безопасен.Also known is a sealing material made of porous oriented PTFE, made in the form of a rolled up adhesive sheet [US patent No. 6089576, MKI F 16 J 15/10, publ. 07/18/2000]. The specified sealing material may contain filamentary components, originally decomposed on a roll-up PTFE film, such as graphite, glass or ceramic, polymers, for example aramid; it may also include a core made of polyurethane, natural or synthetic rubber or fluoroelastomer. Rolled up sealing material can be given any geometric shape. Sealing material according to US patent No. 6089576 shows high creep resistance. However, the manufacturing method of said sealing material is complex and environmentally unsafe.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому уплотнительному материалу является уплотнительный материал из пористого ориентированного ПТФЭ, включающий сердечник из пористого ориентированного ПТФЭ и обмотку из пористой одноосноориентированной ПТФЭ-пленки [патент США №5494301, МКИ F 16 J 15/10, опубл. 27.02.1996]. Указанный уплотнительный материал включает сердечник, выполненный в форме удлиненной детали в виде жгута или косы из пленки, нити, волокна, листа из пористого ориентированного ПТФЭ и преимущественно в виде жгута, выполненного ориентацией экструдированного ПТФЭ.The closest set of essential features to the claimed sealing material is a sealing material of porous oriented PTFE, including a core of porous oriented PTFE and a winding of porous uniaxially oriented PTFE film [US patent No. 5494301, MKI F 16 J 15/10, publ. 02/27/1996]. The specified sealing material includes a core made in the form of an elongated part in the form of a bundle or braid of a film, thread, fiber, sheet of porous oriented PTFE and mainly in the form of a bundle made by orientation of extruded PTFE.
Жгут может содержать наполнитель. Обмотка уплотнительного материала по патенту США №5494301 выполнена в виде пленки из пористого ориентированного ПТФЭ и, преимущественно, из композитного материала, состоящего из пленки из пористого одноосноориентированного ПТФЭ и плавкого термопластфторполимера. Слой из плавкого термопластфторполимера сцепляет пористую одноосноориентированную ПТФЭ-пленку обмотки с сердечником из удлиненного пористого ориентированного ПТФЭ. Уплотнительному материалу по патенту США №5494301 может быть придана любая желаемая форма; он может быть круглым, овальным, прямоугольным в сечении, иметь выступы или впадины. Указанный уплотнительный материал имеет низкую ползучесть.The tow may contain filler. The winding of the sealing material according to US patent No. 5494301 is made in the form of a film of porous oriented PTFE and, mainly, of a composite material consisting of a film of porous uniaxially oriented PTFE and fusible thermoplastic fluoropolymer. A layer of fusible thermoplastic fluoropolymer adheres a porous uniaxially oriented PTFE film of a winding to a core of elongated porous oriented PTFE. The sealing material of US Pat. No. 5,494,301 may be given any desired shape; it can be round, oval, rectangular in section, have protrusions or depressions. Said sealing material has low creep.
Недостатком указанного материала является сложность и многостадийность способа его изготовления, что приводит к значительному увеличению расходов на его изготовление.The disadvantage of this material is the complexity and multi-stage method of its manufacture, which leads to a significant increase in the cost of its manufacture.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в упрощении и удешевлении технологии изготовления уплотнительного материала.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to simplify and reduce the cost of the manufacturing technology of sealing material.
Указанный технический результат достигается тем, что уплотнительный материал из пористого ориентированного ПТФЭ, включающий сердечник из пористого ориентированного ПТФЭ и обмотку из пористой одноосноориентированной ПТФЭ-пленки, в качестве сердечника содержит многослойный жгут, сформированный сминанием, по крайней мере, одной ленты, упрочненной пористой одноосноориентированной ПТФЭ-пленки, термически обработанной при температуре 250-327°С, и по крайней мере, одной ленты мягкой пористой одноосноориентированной ПТФЭ-пленки, причем слои в многослойном жгуте расположены хаотично.The specified technical result is achieved in that the sealing material is made of porous oriented PTFE, including a core of porous oriented PTFE and a winding of porous uniaxially oriented PTFE film, as the core contains a multilayer bundle formed by wrinkling at least one tape, reinforced porous uniaxially oriented PT film thermally treated at a temperature of 250-327 ° C, and at least one tape of a soft porous uniaxially oriented PTFE film, the layers multilayer harness arranged randomly.
Сердечник уплотнительного материала может быть сформирован из 2-30 лент пористой одноосноориентированной ПТФЭ-пленки, при этом он обязательно включает по крайней мере одну упрочненную термической обработкой ленту и по крайней мере одну мягкую, не подвергавшуюся термическому уплотнению ленту.The core of the sealing material can be formed from 2-30 tapes of a porous uniaxially oriented PTFE film, while it necessarily includes at least one heat-hardened tape and at least one soft tape that has not been heat-sealed.
В качестве упрочненной пленки сердечник заявляемого уплотнительного материала содержит пористую ПТФЭ-пленку толщиной 30-200 мкм со степенью продольной вытяжки 100-1500%. После ориентации (вытяжки) пленка термически обработана нагревом до 250-327°С, например, пропусканием пленки через печь после ориентации. После термической обработки пленка имеет следующие физико-механические показатели: предел прочности при разрыве 29-45 МПа, относительное удлинение при разрыве 30-100% и пористость 30-75%. Структура упрочненной пленки представлена на микрофотографии (фиг.1).As a hardened film, the core of the inventive sealing material contains a porous PTFE film with a thickness of 30-200 microns with a degree of longitudinal drawing of 100-1500%. After orientation (drawing), the film is heat-treated by heating to 250-327 ° C, for example, passing the film through the oven after orientation. After heat treatment, the film has the following physical and mechanical properties: tensile strength at break of 29-45 MPa, elongation at break of 30-100% and porosity of 30-75%. The structure of the hardened film is presented in microphotography (figure 1).
В качестве мягкой пленки сердечник заявляемого уплотнительного материала содержит пористую ПТФЭ-пленку толщиной 30-200 мкм со степенью продольной вытяжки 100-1500%. Пленка имеет следующие физико-механические показатели: предел прочности при разрыве 15-25 МПа, относительное удлинение при разрыве 30-200% и пористость 30-84%. Структура мягкой пленки представлена на микрофотографии (фиг.2).As a soft film, the core of the inventive sealing material contains a porous PTFE film with a thickness of 30-200 microns with a degree of longitudinal drawing of 100-1500%. The film has the following physical and mechanical properties: tensile strength at break of 15-25 MPa, elongation at break of 30-200% and porosity of 30-84%. The structure of the soft film is presented in microphotography (figure 2).
Как мягкая, так и упрочненная пленки имеют выраженную пористую структуру, состоящую из узлов, соединенных фибриллами. Сравнение структур (фиг.1 и 2) показывает, что при термической обработке узлы становятся крупнее, а фибриллы длиннее.Both soft and hardened films have a pronounced porous structure consisting of nodes connected by fibrils. A comparison of the structures (FIGS. 1 and 2) shows that during heat treatment the nodes become larger and the fibrils longer.
В качестве обмотки уплотнительный материал содержит пористую ПТФЭ-пленку толщиной 50-90 мкм со степенью продольной ориентации 50-1000%, предпочтительно 400-500%. Указанная пленка имеет предел прочности при разрыве не менее 19,6 МПа, относительное удлинение при разрыве 30-150%, пористость не менее 30%, предпочтительно 50-70%.As a winding, the sealing material contains a porous PTFE film with a thickness of 50-90 μm with a degree of longitudinal orientation of 50-1000%, preferably 400-500%. The specified film has a tensile strength at break of at least 19.6 MPa, elongation at break of 30-150%, porosity of at least 30%, preferably 50-70%.
Уплотнительный материал может содержать, по крайней мере, одну ленту из фторэластомера, например марки Ф-4МБ. Этот непористый материал, фторэластомерная пленка толщиной 10-50 мкм, имеет предел прочности при разрыве не менее 20 МПа и относительное удлинение при разрыве 200-300%. Фторэластомерную пленку включают в сердечник уплотнительного материала. При использовании фторэластомерной пленки уплотнительный материал должен быть термически обработан пропусканием через калибр, нагретый до 200-400°С, для того, чтобы фторэластомерные слои слиплись со слоями пористой ПТФЭ-пленки.The sealing material may contain at least one tape made of fluoroelastomer, for example, grade F-4MB. This non-porous material, a fluoroelastomer film with a thickness of 10-50 microns, has a tensile strength at break of at least 20 MPa and an elongation at break of 200-300%. The fluoroelastomer film is incorporated into the core of the sealing material. When using a fluoroelastomer film, the sealing material must be heat treated by passing through a gauge heated to 200-400 ° C so that the fluoroelastomer layers adhere to the layers of the porous PTFE film.
Уплотнительный материал может также включать пористые одноосноориентированные пленки, изготовленные из наполненного ПТФЭ. В качестве наполнителей могут быть использованы графит, сажа, углеродные волокна, стекловолокно или стеклянные микросферы диаметром от 1 мкм, оксиды металлов, дисульфид молибдена и подобные ему по структуре соединения, а также полимерные наполнители, имеющие высокую термостойкость, такие как полифенилсульфид, поли-n-гидроксибензол, полиимид и др., предпочтительно графит, сажа, стекловолокно и стеклянные микросферы. Пленки из наполненного ПТФЭ включены в сердечник уплотнительного материала.The sealing material may also include porous uniaxially oriented films made of filled PTFE. As fillers, graphite, carbon black, carbon fiber, glass fiber or glass microspheres with a diameter of 1 μm, metal oxides, molybdenum disulfide and the like compounds similar in structure, as well as polymer fillers having high heat resistance, such as polyphenyl sulfide, poly-n, can be used. -hydroxybenzene, polyimide and others, preferably graphite, carbon black, fiberglass and glass microspheres. Films of filled PTFE are included in the core of the sealing material.
Заявляемый уплотнительный материал представляет собой эластичный шнур круглого сечения диаметром 1-16 мм. На фотографии (фиг.3) представлен торцевой срез заявляемого уплотнительного материала. На фотографии отчетливо видно хаотичное (случайное) расположение слоев пленки. Видные на фиг.3 небольшие пустоты между слоями пленки придают уплотнительному материалу дополнительную эластичность. В тех случаях, когда нужны другие конфигурации поперечного сечения уплотнительного материала, ему может быть придана любая форма дополнительной прокаткой на вальцах или роликах. Возможные формы поперечного сечения уплотнительного материала представлены на фиг.4 (а-е).The inventive sealing material is an elastic cord of circular cross section with a diameter of 1-16 mm The photograph (figure 3) shows the end section of the inventive sealing material. The photo clearly shows the chaotic (random) arrangement of the film layers. Visible in figure 3, small voids between the layers of the film give the sealing material additional elasticity. In cases where other configurations of the cross-section of the sealing material are needed, any shape may be given to it by additional rolling on rollers or rollers. Possible cross-sectional shapes of the sealing material are shown in FIG. 4 (a-e).
Уплотнительный материал может быть использован в качестве торцевого или фланцевого уплотнения. Концы уплотнения могут быть соединены внахлест (фиг.5,а). На концах могут быть выполнены встречные срезы под углом 30° с разбегом 5-25 мм, в зависимости от диаметра уплотнительного материала, как это показано на фиг.5,б. Срезы накладывают друг на друга и при наложении усилия они слипаются.Sealing material can be used as a face or flange seal. The ends of the seal can be overlapped (figure 5, a). On the ends, counter slices can be made at an angle of 30 ° with a run of 5-25 mm, depending on the diameter of the sealing material, as shown in Fig. 5, b. Slices overlap and when applied, they stick together.
Заявляемый уплотнительный материал может также использоваться для изготовления сальниковых уплотнений, для чего шнур определенного диаметра укладывается в виде спирали и обжимается по высоте нажимной втулкой, как это показано на фиг.6. После обжима образуется упругая, как бы точеная, фторопластовая втулка, такая как на фиг.7. Такие втулки особенно эффективны в арматуре с вращательным движением штока.The inventive sealing material can also be used for the manufacture of stuffing box seals, for which a cord of a certain diameter is laid in the form of a spiral and crimped in height by a pressure sleeve, as shown in Fig.6. After crimping, an elastic, as if chiseled, fluoroplastic sleeve is formed, such as in Fig. 7. Such bushings are especially effective in valves with rotational movement of the rod.
В дальнейшем заявляемое изобретение иллюстрируется примерами, но не ограничено ими.Further, the claimed invention is illustrated by examples, but not limited to.
Пример 1.Example 1
Три ленты шириной 40 мм из упрочненной пористой одноосноориентированной ПТФЭ-пленки толщиной 90 мкм и три ленты шириной 40 мм из мягкой пористой одноосноориентированной ПТФЭ-пленки толщиной 85 мкм вперемешку хаотично смяты пропусканием через калибр диаметром 5 мм. Упрочненная пленка имеет предел прочности при разрыве 40 МПа, относительное удлинение при разрыве 70% и пористость 65%. Мягкая пленка имеет предел прочности при разрыве 22 МПа, относительное удлинение при разрыве 150% и пористость 70%. Сердечник направляют на тянущие валки. Между калибром и тянущими валками сердечник обматывают в один слой лентой пористой одноосноориентированной пленки. Ширина обматывающей ленты 10 мм, угол намотки составляет 80° к продольной оси сердечника; лента наматывается внахлест с шагом 5 мм. Обмотанный лентой уплотнительный материал после прохождения валков наматывается на катушку. Под действием натяжения тянущих валков и обмотки сердечник закручивается по спирали с частотой 1 оборот на 10 см длины сердечника.Three tapes 40 mm wide from a reinforced porous uniaxially oriented PTFE film 90 μm thick and three tapes 40 mm wide from a soft porous uniaxially oriented PTFE film 85 μm thick are randomly crumpled by passing through a 5 mm diameter caliber. The hardened film has a tensile strength at break of 40 MPa, elongation at break of 70% and porosity of 65%. The soft film has a tensile strength at break of 22 MPa, elongation at break of 150% and porosity of 70%. The core is directed to pulling rolls. Between the caliber and the pulling rolls, the core is wrapped in a single layer with a tape of a porous uniaxially oriented film. The width of the wrapping tape is 10 mm, the winding angle is 80 ° to the longitudinal axis of the core; the tape is wound with an overlap of 5 mm. Wrapped tape sealing material after passing the rolls is wound on a reel. Under the influence of pulling rolls and winding tension, the core is twisted in a spiral with a frequency of 1 revolution per 10 cm of the core length.
Определяют плотность полученного уплотнительного материала, его пористость, предел прочности при разрыве (ГОСТ 11.262-80), а также ползучесть. Для определения ползучести отрезок уплотнительного материала длиной 10 мм помещали между двумя металлическими пластинами; на верхнюю пластину на 10 мин помещали груз 800 кг. Измеряли диаметр образца до испытания, и ширину bк, и толщину hк образца после испытания и ползучесть рассчитывали по формулеDetermine the density of the obtained sealing material, its porosity, tensile strength at break (GOST 11.262-80), as well as creep. To determine creep, a piece of sealing
где Lк=2(bк+hк), Lн=π·d, d - диаметр уплотнительного материала до испытания.where L k = 2 (b k + h k ), L n = π · d, d is the diameter of the sealing material before the test.
Результаты испытаний приведены в таблице.The test results are shown in the table.
Пример 2.Example 2
Уплотнительный материал изготовляли, как в примере 1, но брали 5 лент упрочненной пленки и 1 ленту мягкой пленки.The sealing material was made as in Example 1, but 5 tapes of a hardened film and 1 tape of a soft film were taken.
Физико-механические свойства уплотнительного материала приведены в таблице.Physico-mechanical properties of the sealing material are given in the table.
Пример 3 (контрольный).Example 3 (control).
Уплотнительный материал изготовляли, как в примере 1, но брали 6 лент упрочненной пленки толщиной 110 мкм, имеющей предел прочности при разрыве 42,5 МПа, относительное удлинение при разрыве 54% и пористость 71%.The sealing material was made as in Example 1, but 6 tapes of a hardened film with a thickness of 110 μm were taken, having a tensile strength at break of 42.5 MPa, elongation at break of 54% and porosity of 71%.
Физико-механические свойства уплотнительного материала приведены в таблице.Physico-mechanical properties of the sealing material are given in the table.
Пример 4.Example 4
Уплотнительный материал получали, как в примере 1, но брали 1 ленту шириной 100 мм упрочненной пленки толщиной 70 мкм, с пределом прочности при разрыве 39,2 МПа, относительным удлинением 70% и пористостью 68% и 5 лент мягкой пленки толщиной 45 мкм с пределом прочности при разрыве 23,7 МПа, относительным удлинением 75% и пористостью 59%.Sealing material was obtained as in example 1, but 1 tape was taken with a width of 100 mm of a hardened film with a thickness of 70 μm, with a tensile strength of 39.2 MPa, an elongation of 70% and a porosity of 68% and 5 soft film tapes with a thickness of 45 μm with a limit tensile strength of 23.7 MPa, elongation of 75% and porosity of 59%.
Физико-механические свойства уплотнительного материала приведены в таблице.Physico-mechanical properties of the sealing material are given in the table.
Пример 5 (контрольный).Example 5 (control).
Уплотнительный материал получали, как в примере 1, но брали 6 лент шириной 45 мм мягкой пленки толщиной 115 мкм, с пределом прочности при разрыве 25,4 МПа, относительным удлинением 177% и пористостью 43%.A sealing material was obtained as in Example 1, but 6 tapes were taken with a width of 45 mm of a soft film 115 microns thick, with a tensile strength at break of 25.4 MPa, an elongation of 177% and a porosity of 43%.
Физико-механические свойства уплотнительного материала приведены в таблице.Physico-mechanical properties of the sealing material are given in the table.
Пример 6.Example 6
Уплотнительный материал диаметром 1 мм получали сминанием 1 ленты шириной 10 мм упрочненной пленки, такой же, как в примере 1, и 1 ленты шириной 10 мм мягкой пленки, такой же, как в примере 1, в калибре диаметром 1 мм. Далее уплотнительный материал делали, как в примере 1. Сердечник подкручивался по спирали с частотой 1 оборот на 7 см длины сердечника.Sealing material with a diameter of 1 mm was obtained by crushing 1 tape with a width of 10 mm of the hardened film, the same as in example 1, and 1 tape with a width of 10 mm of a soft film, the same as in example 1, in caliber with a diameter of 1 mm Further, the sealing material was made, as in example 1. The core was twisted in a spiral with a frequency of 1 revolution per 7 cm of the core length.
Физико-механические свойства уплотнительного материала приведены в таблице.Physico-mechanical properties of the sealing material are given in the table.
Пример 7.Example 7
Уплотнительный материал диаметром 16 мм получали сминанием 9 лент шириной 45 мм упрочненной пленки и 9 лент шириной 45 мм мягкой пленки, в калибре диаметром 16 мм. Упрочненная пленка имела толщину 100 мкм, предел прочности при разрыве 40,0 МПа, относительное удлинение 70%, пористость 65%, мягкая пленка толщиной 115 мкм была такой же, как в примере 5. Далее уплотнительный материал делали, как в примере 1. Сердечник подкручивался по спирали с частотой 1 оборот на 15 см длины.Sealing material with a diameter of 16 mm was obtained by crushing 9 tapes with a width of 45 mm of a hardened film and 9 tapes with a width of 45 mm of a soft film in caliber with a diameter of 16 mm. The hardened film had a thickness of 100 μm, tensile strength at break of 40.0 MPa, elongation of 70%, porosity of 65%, a soft film with a thickness of 115 μm was the same as in example 5. Further, the sealing material was made as in example 1. Core twisted in a spiral with a frequency of 1 revolution per 15 cm of length.
Физико-механические свойства уплотнительного материала приведены в таблице.Physico-mechanical properties of the sealing material are given in the table.
Пример 8.Example 8
Уплотнительный материал получали, как в примере 7, но брали 4 ленты шириной 150 мм упрочненной пленки и 2 ленты шириной 150 мм мягкой пленки. Упрочненная пленка толщиной 150 мкм имела предел прочности при разрыве 44,1 МПа, относительное удлинение 97%, пористость 68%. Мягкая пленка толщиной 175 мкм имела предел прочности при разрыве 21,3 МПа, относительное удлинение при разрыве 135%, пористость 49%.Sealing material was obtained as in Example 7, but 4 tapes with a width of 150 mm of a hardened film and 2 tapes with a width of 150 mm of a soft film were taken. The hardened film with a thickness of 150 μm had a tensile strength at break of 44.1 MPa, elongation of 97%, porosity of 68%. A soft film with a thickness of 175 μm had a tensile strength at break of 21.3 MPa, elongation at break of 135%, porosity of 49%.
Физико-механические свойства уплотнительного материала приведены в таблице.Physico-mechanical properties of the sealing material are given in the table.
Пример 9.Example 9
Уплотнительный материал получали, как в примере 7, но брали 10 лент шириной 30 мм упрочненной пленки, такой же как в примере 8, и 20 лент шириной 30 мм мягкой пленки толщиной 125 мкм, с пределом прочности при разрыве 20,7 МПа, относительным удлинением 149% и пористостью 62%.Sealing material was obtained as in example 7, but 10 strips of 30 mm wide hardened film were taken, the same as in example 8, and 20 tapes 30 mm wide of a soft film 125 μm thick, with a tensile strength at break of 20.7 MPa, elongation 149% and porosity 62%.
Физико-механические свойства уплотнительного материала приведены в таблице.Physico-mechanical properties of the sealing material are given in the table.
Пример 10.Example 10
Уплотнительный материал диаметром 3 мм получали сминанием 4 лент шириной 15 мм упрочненной пленки, такой как в примере 4, и 6 лент шириной 15 мм мягкой пленки из наполненного 1,5% масс. сажи ПТФЭ в калибре диаметром 3 мм. Саженаполненная мягкая пористая одноосноориентированная ПТФЭ-пленка толщиной 45 мкм имела предел прочности при разрыве 10,5 МПа, относительное удлинение 62%, пористость 55%. Далее уплотнительный материал делали, как в примере 1. Сердечник подкручивали по спирали с частотой 1 оборот на 8 см длины.Sealing material with a diameter of 3 mm was obtained by crushing 4 tapes with a width of 15 mm of a hardened film, such as in example 4, and 6 tapes with a width of 15 mm of a soft film filled with 1.5% of the mass. soot PTFE in caliber with a diameter of 3 mm. Fathomized soft porous uniaxially oriented PTFE film with a thickness of 45 μm had a tensile strength at break of 10.5 MPa, elongation of 62%, porosity of 55%. Further, the sealing material was made, as in example 1. The core was twisted in a spiral with a frequency of 1 revolution per 8 cm of length.
Физико-механические свойства уплотнительного материала приведены в таблице.Physico-mechanical properties of the sealing material are given in the table.
Пример 11.Example 11
Уплотнительный материал диаметром 4 мм получали сминанием 2 лент шириной 30 мм упрочненной пленки, такой как в примере 4, 2 лент шириной 30 мм мягкой пленки и 2 лент шириной 15 мм фторэластомера марки Ф-4МБ (ТУ 6-05-041-359-83) в калибре диаметром 4 мм.A sealing material with a diameter of 4 mm was obtained by crushing 2 tapes with a width of 30 mm of a hardened film, such as in example 4, 2 tapes with a width of 30 mm of a soft film and 2 tapes with a width of 15 mm of F-4MB fluoroelastomer (TU 6-05-041-359-83 ) in caliber with a diameter of 4 mm.
Мягкая пленка толщиной 45 мкм имела предел прочности при разрыве 23,7 МПа, относительное удлинение 75% и пористость 59%.A soft film with a thickness of 45 μm had a tensile strength at break of 23.7 MPa, elongation of 75% and porosity of 59%.
Фторэластомерная непористая пленка толщиной 20 мкм имела предел прочности при разрыве 22,4 МПа и относительное удлинение 132%.A fluoroelastomeric non-porous film with a thickness of 20 μm had a tensile strength at break of 22.4 MPa and an elongation of 132%.
Далее уплотнительный материал делали, как в примере 1. Сердечник подкручивался по спирали с частотой 1 оборот на 8 см длины. Готовый уплотнительный материал пропускали в обратном направлении через калибр, нагретый до температуры 300±1°С.Further, the sealing material was made, as in example 1. The core was twisted in a spiral with a frequency of 1 revolution per 8 cm of length. The finished sealing material was passed in the opposite direction through a gauge heated to a temperature of 300 ± 1 ° C.
Физико-механические свойства уплотнительного материала представлены в таблице.Physico-mechanical properties of the sealing material are presented in the table.
г/см3Density,
g / cm3
Из таблицы видно, что заявляемый способ позволяет получать уплотнительный материал в широком диапазоне размеров физико-механических показателей в зависимости от того, для каких уплотнений он предназначен. Это может быть более прочный материал с низкой ползучестью (для фланцевых, торцевых уплотнений), требующий большого усилия для достижения герметичности (примеры 2, 8, 11), или более мягкий, податливый уплотнительный материал, обладающий, тем не менее, достаточно низкой ползучестью, для применения в условиях, когда большие усилия недопустимы, например для фланцевых соединений из стекла, стекловолокна или пластмассы (примеры 6, 7, 9).The table shows that the inventive method allows to obtain a sealing material in a wide range of sizes of physico-mechanical parameters, depending on which seals it is intended for. This can be a stronger material with low creep (for flange, mechanical seals), requiring a lot of effort to achieve tightness (examples 2, 8, 11), or a softer, more flexible sealing material, which nevertheless has a sufficiently low creep, for use in conditions where high forces are unacceptable, for example for flanged joints made of glass, fiberglass or plastic (examples 6, 7, 9).
Уплотнительный материал, включающий наполненный ПТФЭ, успешно применим для набивок сальниковых камер насосов.Sealing material, including filled PTFE, is successfully used for stuffing box packing.
Дополнительным преимуществом заявляемого способа является то, что он позволяет изготавливать уплотнительный материал из отходов производства, например пленок для кабельной промышленности, утилизация которых невозможна, а захоронение разрешено в особых условиях.An additional advantage of the proposed method is that it allows the manufacture of sealing material from industrial wastes, such as films for the cable industry, the disposal of which is impossible, and burial is allowed under special conditions.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003120432/06A RU2252353C2 (en) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | Method of producing sealing material from porous polytetrafluoroethylene |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003120432/06A RU2252353C2 (en) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | Method of producing sealing material from porous polytetrafluoroethylene |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003120432A RU2003120432A (en) | 2004-12-20 |
| RU2252353C2 true RU2252353C2 (en) | 2005-05-20 |
Family
ID=35820874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003120432/06A RU2252353C2 (en) | 2003-06-25 | 2003-06-25 | Method of producing sealing material from porous polytetrafluoroethylene |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2252353C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109567726A (en) * | 2018-12-18 | 2019-04-05 | 上海镜海光学科技有限公司 | A kind of novel pincers deferent |
-
2003
- 2003-06-25 RU RU2003120432/06A patent/RU2252353C2/en active IP Right Revival
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109567726A (en) * | 2018-12-18 | 2019-04-05 | 上海镜海光学科技有限公司 | A kind of novel pincers deferent |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5281475A (en) | Continuous polytetrafluoroethylene fibers | |
| US5494301A (en) | Wrapped composite gasket material | |
| US4478898A (en) | Laminated porous polytetrafluoroethylene tube and its process of manufacture | |
| DE69726864T2 (en) | FLUORPOLUMER TUBE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF | |
| US5964465A (en) | Low creep polytetrafluoroethylene form-in-place gasketing elements | |
| US5381511A (en) | Flexible electrically heatable hose | |
| WO2019192624A1 (en) | Nonmetallic flexible pipe and manufacturing method thereof | |
| US6601377B2 (en) | Gland packing materials made from expansive graphite, gland packing made from expansive graphite made from the materials, and a producing method of gland packing made from expansive graphite | |
| US3916488A (en) | Poly-polymer plastic device | |
| WO2021149782A1 (en) | Tube | |
| US4302266A (en) | Method for making high pressure hose | |
| AU2004282385A1 (en) | Flexible tubular line which is suitable, for example, for oil exploitation, comprising a PTFE coil | |
| US6089576A (en) | Low creep polytetrafluoroethylene gasketing element | |
| EP0524893A1 (en) | Method for manufacturing tubes of fluorinated resin, particularly of polytetrafluoroethylene | |
| RU2252353C2 (en) | Method of producing sealing material from porous polytetrafluoroethylene | |
| EP0778926B1 (en) | Polytetrafluorethylene gasketing element | |
| US20090126821A1 (en) | High-pressure rubber hose and method and apparatus for producing the same | |
| US5385765A (en) | Splicing for fluoropolymer coated belts | |
| EP3670156A1 (en) | Method for producing a hardened element | |
| US5128092A (en) | Method for shaping tetrafluoroethylene resin pipe | |
| WO2020204184A1 (en) | Method for providing basic product and mandrel covered with long body | |
| WO1999060191A1 (en) | Expanded single molecular aligned temperature treated yarn | |
| EP0088715A2 (en) | Method of making pressure hose | |
| US6110591A (en) | Compressed high temperature non-asbestos sheet and method for making the same | |
| JPH09502512A (en) | Gasket material for use in plate and frame devices and methods of making and using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070626 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20081110 |