專利名稱：改性聚四氟乙烯模塑制品的粘合成型方法
技術領域：
本發(fā)明涉及改性聚四氟乙烯(以下簡稱“改性PTFE”)成型制品的粘合成型方法，更具體說，它涉及把改性PTFE的預成型部件通過燒結而得到粘合面粘合成一體化的改性PTFE成型方法。
已有技術作為一種已知的改性PTFE成型制品的制造方法，是把2個以上改性PTFE成型部件相互熱壓的方法(參閱Hoechst A G在1983年8月出版的Hostaflon Information，第21頁)。然而，由于這種方法是由部件切削加工而制造的，其材料損耗大，而且可壓面必須加工平整。尤其是，這種方法在壓合時難于調節(jié)壓力，壓力不夠就容易產生次品。
特公昭63-67808號公報已揭示了改性PTFE成型物彼此之間的粘合物，但其粘合是熱壓的，即在加外壓下同時加熱使成型物粘合。這種方法對平板和膜之類薄壁成型物的粘合是適用的，但當對厚壁成型制品的粘合時，它會與前面Hoechst公司的目錄中所述方法一樣因壓力不夠而容易產生次品。
特開昭55-57429號公報揭示了采用管狀模具內插入中芯模具、并在管狀模具的上下兩端配置擠壓模具，在此由模具形成的空間內，由PTFE片的兩端受熱膨脹的壓力來粘合的方法。這種方法中，每種尺寸的制品就必須有各自的預成形模具及膨脹粘合用模具，對作為工業(yè)上多種制品的制造方法是不利的。由于利用膨脹壓力，就要求模具是密閉的，整個操作變得極為復雜。
另一方面，在制造由底部和側壁構成的厚壁容器的場合，把改性PTFE粉填充于模具中熱壓的方法也是已知的。不過，由于底部的壓縮距離短而側壁壓縮距離長，在側壁與底部界面附近產生了開裂，因此得不到好的成型品。
發(fā)明概要本發(fā)明的目的是提供消除了上述已有技術的缺點之其粘合部極強粘合的厚壁改性PTFE成型制品的粘合成型方法。
本發(fā)明的另一目的是提供次品少、成型制品尺寸精度提高且由部件切削加工造成的材料損耗減小的改性PTFE的粘合成型方法。
本發(fā)明的再一目的是提供粘合成型加工操作極其簡單特別是大量生產的生產效率大幅度提高之改性PTFE成型制品的粘合成型方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供了把至少2種熱收縮率不同的改性聚四氟乙烯預成型部件通過其可粘合面彼此接觸或靠近的配置，并通過對該部件進行燒結而得到制品粘合面粘合成一體之聚四氟乙烯模塑制品的粘合成型方法。
本發(fā)明的一個優(yōu)選方案是在外部不加壓的情況下使該部件之間的粘合面粘合成一體。
優(yōu)選的預成型部件之熱收縮率為0.2～10％且鄰接配置的2個預成型部件之間的熱收縮率差在0.2～9.8％范圍內。
本發(fā)明的另一優(yōu)選方案是在至少1個預成型部件的周圍配置有其他的其熱收縮率比該至少1個預成型部件的熱收縮率更大的預成型部件。
附圖的簡單說明

圖1是實施例1所用的2種粒徑不同的改性PTFE管狀預成型制品的預成型壓力與外徑收縮率的關系圖。
圖2是實施例2所用的2種改性PTFE管狀預成型制品的預成型壓力與外徑收縮率的關系圖。
圖3是實施例3所用的2種粒徑不同的改性PTFE的預成型壓力與外徑收縮率的關系圖。
圖4是實施例4所用的2種粒徑不同的改性PTFE的預成型壓力與外徑收縮率的關系圖。
圖5是實施例5所用的2種粒徑不同的改性PTFE的預成型壓力與外徑收縮率的關系圖。
發(fā)明的詳細說明改性PTFE是指由四氟乙烯(以下簡稱“TFE”)與少量下述改性用單體共聚得到的共聚物。
所述PTFE改性用的單體是由X(CF2)nOCF＝CF2(其中的X表示氫、氟或氯，n為1～6的整數(shù))或C3F7(OCF2CF2CF2)m(OCF(CF3)CF2)lOCF＝CF2(其中的m和l表示0～4的整數(shù)，但不能同時為零)所表示的氟烷基乙烯基醚、CF3-CF＝CF2、CF2＝CFH、CF2＝CFCl、CF2＝CH2、RfCY＝CH2(其中Rf是直鏈狀或枝化狀的3～21碳原子數(shù)的多氟烷基，Y是氫原子或氟原子)等除了TFE之外的含氟不飽和單體，通常它們的用量為相對于TFE重量的0.01～1.0％。
本發(fā)明的改性PTFE可以直接使用由聚合得到的粉末或由此粉末經造粒處理得到的造粒物。在下面統(tǒng)稱它們?yōu)椤案男訮TFE粉”。進一步說，在改性PTFE粉中可以適量分散例如玻璃纖維、石墨纖維、碳纖維、青銅粉等各種填充劑，還可加入其他常用的添加劑。
本發(fā)明的成型方法對于制造在其1個部件周圍由其他部件圍起來那樣結構的成型制品，例如底部及其周圍由側壁圍起來的容器、管狀或圓柱狀周圍形成有突緣的成型制品特別有用。
本發(fā)明的成型方法中，該部件在粘合面的粘合一體化可以不加外壓來進行。然而，并不排除輔助的外部加壓。
根據(jù)本發(fā)明的成型方法，在例如上述的1個部件周圍由其他部件圍起來的成型制品場合，該1個部件的收縮率較小，而其他部件的收縮率要較大，由于在成型時的燒結(加熱和其后的冷卻)，其他部件比該部件有更大的收縮，因而就在粘合面充分加壓而使兩部件在粘合面粘合。
本發(fā)明的粘合成型方法使用的改性PTFE預成型部件，可由壓縮成型法和其他的合適成型方法成型的膜狀、片狀、塊狀或其他形狀的預成型物。應適當選擇預成型部件的形狀，以與最終成型制品形狀相應為好。
制造改性PTFE預成型部件的條件可在已知技術同樣范圍內選擇，其溫度為不到改性PTFE的熔融溫度、壓力則要能在所定溫度下使改性PTFE粉充分粘合而得到一體化的預成型部件的壓力。
2個或以上收縮率不同的改性PTFE預成型部件可以由種種方法來得到。
作為一個典型示例，例如，由分子量相同而粒徑不同的2種以上的改性PTFE粉在同一條件下各別預成型就得到了收縮率不同的部件。通常，粒徑越大其預成型制品的熱收縮率越小。
2個或以上收縮率不同的改性PTFE預成型部件可以由同一種改性PTFE粉在不同壓力下的預成型來制得。通常，壓力越高，預成型制品的熱收縮率越小。
再，由用聚合得到的改性PTFE粉末與由此粉末經造粒處理得到的造粒物在同樣預成型條件下得到熱收縮率不同的改性PTFE預成型制品。通常，用造粒物制得的預成型部件的熱收縮率要比由聚合所得粉末制得的預成型部件更小。
本說明書中，“熱收縮率”(％)是表示由內徑為65mm的模具成型的厚度為7mm的圓片狀成型制品在燒結后其外徑的收縮率。此外徑收縮率是由下式來計算的收縮率(％)＝[(模具內徑(65mm))－(成型制品外徑(mm))/(模具內徑(65mm))]×100再，在室溫下把50g的改性PTFE粉裝入模具內，以25～30mm/min的升壓速度加壓，與300kgf/cm2壓力下加壓5min而制成圓片狀成型制品，然后以50℃/h的升溫速度加熱至360℃，保持于此溫度下6h，再以50℃/h的降溫速度冷卻至100℃來進行燒結。
在室溫下保持8h以上后測定圓片狀成型制品的尺寸。
本發(fā)明的改性PTFE預成型部件的熱收縮率以0.2～10％為宜，以0.5～2.0％為優(yōu)選。
鄰接配置的2個改性PTFE預成型部件之間的熱收縮率差以0.2～9.8％為宜，以0.4～1.0％為優(yōu)選。
預成型部件的粘合，是采用部件粘合面彼此相互接觸或靠近的配置，并對部件燒結來進行的。
本發(fā)明中，“粘合面彼此相互靠近的配置”的意思是指把這樣的預成型部件之間的距離配置成由其熱收縮率差已可在燒結時足以使粘合面粘合起來的距離。
燒結時的加熱溫度的上限并無特別限制，不過由于太高會使改性PTFE本身熱分解，因此通常選擇在低于其熱分解溫度。還有，其升、降溫速度可以按常用方法來適當選擇。
加熱時間也無特別限制。以加熱使部件充分收縮導致粘合面很強的粘合為好。
由本發(fā)明的成型粘合方法可以得到粘合部有充分牢固粘合的厚壁成型制品，而且減少了次品產生，提高了成型制品的尺寸精度，還可減少由切削加工的部分材料損耗。而且，此方法，例如，在得到形狀和尺寸一定的改性PTFE成型制品的場合，如果一旦把由熱收縮率不同的2種以上改性PTFE粉之組合及在與此組合相適應的一定成型條件定下來后，其成型加工的操作就極其簡單，因而提高了大量生產的生產力。
實施例下面用實施例來具體說明本發(fā)明。
實施例1(1)把新聚氟綸M-112(Daikin工業(yè)株式會社生產的改性PTFE)粉碎、分級，制成平均粒徑為28μm和55μm的2種PTFE粉。平均粒徑是用激光衍射式(干式)粒度分布測定裝置(シンパテツク社制)來測定的。
在150、200、250、300和350kg/cm2的壓力和25℃溫度下把各粉壓縮成型得到外徑100mm、內徑50mm和高50mm的管狀預成型制品。
把各管在360℃溫度下加熱，燒結改性PTFE，管發(fā)生徑向收縮。其外徑收縮率與成型壓力的關系示于圖1。
由此結果可知，在所有的預成型壓力下，粒徑小的改性PTFE粉制成的成型制品的熱收縮率要比粒徑大的改性PTFE粉在相同壓力下預成型來得更大。
(2)平均粒徑28μm的改性PTFE粉在300kg/cm2壓力下成型得到了外徑100mm、內徑50mm和高70mm的管狀預成型制品。
另一方面，平均粒徑55μm的改性PTFE粉在相同壓力下成型得到了直徑50mm和厚15mm的圓片狀預成型制品。
把圓片狀預成型制品插入管狀預成型制品的中空部分的最下部作底，把此預成型制品的復合體在360℃下加熱6h，此期間在管外部不加任何外力。
冷卻后，作為所得的容器狀成型制品側壁的管與作為底部的圓片牢固粘合起來了，其粘合面是水密和氣密的。
實施例2(1)把平均粒徑425μm(按ASTM D4894標準測定)的新聚氟綸M-137(Daikin工業(yè)株式會社生產的改性PTFE)在100～500kg/cm2壓力范圍內的不同壓力下于25℃成型，得到外徑100mm、內徑50mm和高50mm的管狀預成型制品。
把各管在340～390℃溫度加熱，燒結改性PTFE，管發(fā)生徑向收縮。其外徑收縮率與成型壓力的關系示于圖2。
由此結果可知，如果粒徑相同，預成型壓力越高熱收縮率越小。
(2)把改性PTFE粉(新聚氟綸M-137)在250kg/cm2壓力下成型，得到外徑100mm、內徑50mm和高70mm的管狀預成型制品。
另一方面，由同樣的改性PTFE粉在400kg/cm2壓力下成型得到直徑50mm和厚15mm的圓片狀預成型制品。
把圓片狀預成型制品插入管狀預成型制品的中空部分的最底部作為底，把此預成型制品的復合體在340℃～390℃下加熱6h，此期間在管外部不加任何外力。
作為所得的容器狀成型制品側壁的管與作為底部的圓片牢固粘合起來了，其粘合面是水密和氣密的。
實施例3(1)把新聚氟綸M-111(Daikin工業(yè)株式會社生產的改性PTFE)粉碎、分級，制成平均粒徑為31μm(粉末A)和25μm(粉末B)的2種改性PTFE粉末。平均粒徑是用激光衍射式(干式)粒度分布測定裝置(シンパテツク社制)來測定的。
把各種粉末50g填充于外徑95mm、內徑65mm、高60mm的模具中，在室溫下以25～30mm/min的加壓速度加壓，在200、300和400kgf/cm2壓力下保持5min，得到圓片狀成型制品。把它從室溫以50℃/h的升溫速度加熱至360℃，在360℃保持6h，再以50℃/h的降溫速度冷卻至100℃。其后，在室溫放置8h以上，測定圓片的外徑，由上述公式計算外徑收縮率。結果示于圖3。在相同成型壓力下，粒徑越小其外徑收縮率越大。而且，在粒徑相同的場合，成型壓力越高其外徑收縮率越小。
(2)把粉末B在300kg/cm2壓力下成型，得到外徑110mm、內徑80mm和高100mm的管狀預成型制品。
另一方面，把粉末A在300kg/cm2壓力下成型，得到直徑80mm和厚10mm的圓片狀預成型制品。
把圓片狀預成型制品插入管狀預成型制品的中空部分的最底部作為底，把此預成型制品復合體從室溫以50℃/h的升溫速度加熱至360℃，在360℃保持8h，接著，以50℃/h的降溫速度冷卻至100℃。此期間在管外部不加任何外力。
經此熱處理后的成型制品在23～25℃放置8h。
(3)在成型制品內注入水或丙酮，觀察其液密性，見不到泄漏。
從成型制品的底部切削下250μm層，從圓膜中心向4個互成直角方向上延伸的4條粘合線上切取寬10mm、長30mm的長方形試樣。用強度伸度測定試驗機(島津制的AGS500D)以100mm/min拉伸速度測定各試樣的拉伸特性?？箯垙姸葹?52～189kgf/cm2，拉伸為280～330％。斷裂發(fā)生在氣動卡盤部分，而在粘合部看不到斷裂。
實施例4(1)把實施例3得到的粉末A和B造粒分別得到平均粒徑為650μm的改性PTFE粉的造粒C和D。平均粒徑是按ASTM D4894標準測定的。
用各造粒50g按實施例3同樣的條件制得圓片狀成型制品，并用實施例3同樣的方法測定外徑收縮率。結果示于圖4。在相同成型壓力的場合，粒徑越小其外徑收縮率越大。而且，在相同粒徑的場合，成型壓力越高其外徑收縮率越小。
(2)除了用造粒D代替粉末B之外，按實施例3之(2)同樣的成型條件制得外徑110mm、內徑80mm和高100mm的管狀預成型制品。
另一方面，除了用造粒C代替粉末A之外，按實施例3之(2)同樣的成型條件制得直徑80mm和厚10mm的圓片狀預成型制品。
把圓片狀預成型制品插入管狀預成型制品的中空部分的最底部作為底，把此預成型制品的復合體從室溫以50℃/h的升溫速度加熱至360℃，在360℃保持8h，接著，以50℃/h的降溫速度冷卻至100℃。此期間在管外部不加任何外力。
經此熱處理后的成型制品在23～25℃放置8h。
(3)在成型制品內注入水或丙酮，觀察其液密性，見不到泄漏。
與實施例3之(3)一樣，從成型制品的底部取4個長方形試樣，測定各試樣的拉伸特性。抗張強度為155～157kgf/cm2，拉伸為210～220％。斷裂發(fā)生在氣動卡盤部分，而在粘合部看不到斷裂。
實施例5(1)把新聚氟綸M-111(Daikin工業(yè)株式會社生產的改性PTFE，由激光衍射式(干式)粒度分布測定裝置測得其平均粒徑為33μm)85％(重量)與玻璃纖維(日本板玻璃株式會社制)15％(重量)混合(粉末E)。
把粉末E造粒得到平均粒徑為650μm的造粒粉(粉末F)。造粒粉的平均粒徑按ASTM D4894標準測定。
用各粉末50g按與實施例3同樣條件制得圓片狀成型制品，用實施例3同樣的方法測定其外徑收縮率。結果示于圖5。在加有玻璃纖維并在同樣壓力的場合，粒徑小者其外徑收縮率大，而在相同粒徑場合，成型壓力越高外徑收縮率越小。
(2)除了把粉末B用粉末F代替、成型壓力為400kg/cm2外，按與實施例3的(2)同樣條件成型，制得外徑110mm、內徑80mm和高100mm的管狀預成型制品。
另一方面，除了用造粒E代替粉末A、成型壓力為400kg/cm2外，按與實施例3的(2)同樣條件成型，制得直徑80mm和厚10mm的圓片狀預成型制品。
把圓片狀預成型制品插入管狀預成型制品的中空部分的最底部作為底，把此預成型制品的復合體從室溫以50℃/h的升溫速度加熱至360℃，在360℃保持8h，接著，以50℃/h的降溫速度冷卻至100℃。此期間在管外部不加任何外力。
經此熱處理后的成型制品在23～25℃放置8h。
(3)在成型制品內注入水或丙酮，觀察其液密性，見不到泄漏。
權利要求
1.一種改性聚四氟乙烯成型制品的粘合成型方法，其特征在于，該方法包含把至少2種熱收縮率不同的改性聚四氟乙烯預成型部件通過其可粘合面彼此接觸或靠近的配置，并通過對該部件進行燒結而使該部件以粘合面粘合成一體。
2.按照權項要求1記載的粘合成型方法，其特征在于，該部件之間在粘合面上粘合成一體化是在外部不加壓的條件下進行的。
3.按照權項要求1或2記載的粘合成型方法，其特征在于，該預成型部件的熱收縮率為0.2～10％、鄰接配置的2個預成型制品之間的熱收縮率差在0.2～9.8％范圍。
4.按照權項要求1～3的任何一項記載的粘合成型方法，其特征在于，其至少1個預成型部件的周圍配置具有比該至少1個預成型部件的熱收縮率大的熱收縮率的其他預成型部件。
全文摘要
至少2種熱收縮率不同的改性聚四氟乙烯預成型部件通過其可粘合面彼此接觸或靠近的配置，并通過對該部件燒結而得到制品粘合面粘合成一體之聚四氟乙烯模塑制品的粘合成型方法。用此方法，所得厚壁成型制品的粘合部有足夠高的粘合強度，次品比例減少，成型制品尺寸精度提高，而且制品的材料損耗降低。特別是，因粘合成型的加工操作簡單而使批量生產的生產力大幅度提高。
文檔編號C08J5/12GK1239453SQ97180268
公開日1999年12月22日 申請日期1997年12月2日 優(yōu)先權日1996年12月3日
發(fā)明者白崎治, 河內正治, 谷川晉午 申請人:大金工業(yè)株式會社