Список тематических статей

Компрессионное прессование фторопластов

Обычно прессование осуществляется на гидравлических прессах, рассчитанных на давление 35 МПа (350 кгс/см2). Для крупногабаритных заготовок используются пресса с усилием до 5 МН (500 тс). Качественные заготовки средних и особенно больших размеров можно получить на прессах с двусторонним прессованием. В отличие от одностороннего при двустороннем прессовании матрицу формы устанавливают на нижней плите на распорке которую удаляют после первой стадии уплотнения порошка. На второй стадии уплотнения происходит не только продвижение верхнего пуансона, но и некоторое опускание матрицы. Прессование на второй стадии доуплотняет нижние слои полимера и позволяет получать блоки с большей однородностью.

В зависимости от насыпной плотности ПТФЭ высота формы должна быть в 3,5—7 раз больше высоты отпрессованной заготовки. Поэтому иногда используют специальные наставки к матрице. Радиальный зазор между матрицей и пуансоном колеблется в пределах 0,13—0,25 мкм [1, с. 3]. Пресс-формы можно . изготовлять из обычных малоуглеродистых сталей, поверхность формы необходимо отполировать и отхромировать. При повышенных температурах формования целесообразно использовать формы из нержавеющих сталей.

Различные марки ПТФЭ должны прессоваться при различном давлении. Обычно для чистого полимера давление составляет 25—42 МПа (250—420 кгс/см2) и для композиций —35— 100 МПа (350—1000 кгс/см2). Большое значение для качества изделий имеет равномерное распределение порошка в форме. Температура прессования заготовки должна быть не менее 21 °С (т. е. выше температуры перехода при 19 °С) и не выше 28 °С.  Скорость смыкания формы не должна быть слишком большой (оптимально 10—120 мм/мин) для обеспечения удаления воздуха. Время выдержки под давлением зависит от массы и формы заготовки и составляет5—30 мин. Поскольку порошок ПТФЭ легко электризуется и притягивает пыль из воздуха, помещение для прессования ПТФЭ отделяется от других стадий переработки и снабжается чистым отфильтрованным воздухом.

При свободном спекании отформованную заготовку осторожно извлекают из формы и помещают в печь для спекания. Спекание проводится при 370—385 градусах, продолжительность спекания зависит от массы заготовки и для крупных заготовок составляет несколько суток. При спекании заготовок при темпе¬ратурах выше 385°С снижается механическая прочность изделия, а ниже 370 °С продолжительность спекания увеличивается. При спекании протекают два основных процесса. Вначале при 342°С (для исходного порошкообразного полимера) происходит плавление кристаллитов и полимер расширяется на 25%, затем при более высокой температуре частицы полимера сплавляются, и получается монолитный блок. Параметры спекания, как и прессования,   зависят от свойств   полимера и габаритов изделия.

Для свободного спекания, как правило, используются электропечи с рабочей температурой до 450°С, с рециркуляцией воздуха и выносными электронагревателями. Печи имеют местную вентиляцию и автоматически выключаются при достижении температуры в печи 420 °С. Температура печи поддерживается с точностью ±5°С и, как правило, регулируется автоматически по заданной программе. Размещение заготовок в печи обеспечивает максимальную турбулентность движения воздуха.

Температура, при которой заготовки помещают в печь, не должна превышать 90°С (за исключением тонких изделий). При этой температуре заготовки выдерживают в течение часа. Затем температура повышается медленно (10—25°С/ч) или ступенчато (с выдержкой при постоянной температуре в диа¬пазоне 288—349 °С). Выдержка в печи на 1 мм толщины изделия при максимальной температуре составляет примерно 5— 10 мин для тонких и около 5 мин для толстостенных изделий. Максимальная температура спекания не должна превышать 382 °С, что особенно важно соблюдать при спекании крупных заготовок. Оптимальные режимы спекания для конкретных марок и изделий обычно уточняют опытным путем.

Качество  изделий зависит от структуры  полимера,  которая зависит от режимов охлаждения и закалки. При снижении степени кристалличности ПТФЭ, достигаемом закалкой, улучшаются многие свойства, кроме жесткости и проницаемости. Однако закалка используется нечасто, так как форсирование режима охлаждения, особенно для крупногабаритных блоков, приводит к растрескиванию изделий. Рекомендуемая скорость охлаждения от 8 до 14°С/ч при охлаждении расплава до200°С и 50°С/ч— при температурах ниже 200°С. Извлекать заготов¬ки из печи можно при температуре не выше 90 °С.

Богатый ассортимент марок ПТФЭ позволяет в большинстве случаев использовать свободное спекание отформованных заготовок, избегая спекания или (и) охлаждения под давлением. В некоторых случаях для получения изделий с минимальной пористостью, особенно из наполненных композиций, применяют охлаждение  изделий  под давлением   (в  прессе).  Этот способ рекомендуется для получения ровных (без коробления) листов. Снижение пористости изделий может быть достигнуто спеканием в инертной среде (азот; аргон), что также улучшает другие свойства и позволяет уменьшить давление прессования.

Компрессионным формованием с последующим спеканием изготовляют как непосредственно готовые изделия, так и блоки для дальнейшей механической переработки. ПТФЭ хорошо обрабатывается на всех металлообрабатывающих станках, и этим способом могут быть изготовлены самые сложные детали. Однако при механической обработке требуются значительные затраты труда и, как правило, при этом образуются большие отходы полимера. В связи с этим в последнее время создан ряд новых процессов переработки (и оборудование), свободных от указанных недостатков. Все же механическая обработка широко используется при переработке ПТФЭ. Этим способом изготовляют листы и пленки из ПТФЭ, применяемые в электротех¬нической, химической и других отраслях промышленности. Для электроизоляционных   назначений   используют   блоки   высотою до 300 мм и толщиною стенок 75—80 мм. Листы и пленки для химической промышленности строгают из заготовок высотою 1200 мм и толщиною стенок до 175 мм, масса таких заготовок может достигать 400 кг.

Любая токарная обработка ПТФЭ требует учета особенностей полимера. В этом полимере сочетаются пластичность и упругость, для него характерны низкая электропроводность, высокие коэффициенты термического расширения и др. Важно выбрать правильные скорости обработки. Так, оптимальная скорость обработки составляет 60—150 м/мин, а скорость подачи инструмента — 0,13—2,3 мм на оборот. При большей скорости обработки следует применять хладагент. Инструмент, особенно для получения широких пленок и листов, должен иметь специальную конструкцию. Электроизоляционную пленку можно подвергать прокатке для повышения электрической прочности. Строжкой блоков можно получать тонкие конденсаторные пленки  (толщиной меньше 10 мкм).

1. Проспект фирмы Du Pont. Teflon TFE-fluorocarbon resins. Molding techniques. Bull. No. X-7d. 66 p.
2. Кузьмин Ю. Г. Технология переработки ПТФЭ (по зарубежным данным). Обзорная информация. Серия: полимеризационные пластмассы М, НИИТЭХИМ, 1976. 73 с.
3.  Паншин Ю.А., Малкевич С.Г., Дунаевская Ц.С. Фторопласты, Л, Химия, 1978