專利名稱：改性聚四氟乙烯模制品的接合成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改性聚四氟乙烯(下面，稱為“改性PTFE”)模制品的接合成形方法，更詳細(xì)地說，它是一種至少把1個改性PTFE的成形部件放在旋轉(zhuǎn)著的金屬模內(nèi)邊加熱、邊將它們的接合面接合成一體的改性PTFE的模制品的接合方法。
背景技術(shù)：
已知的一種制造改性PTFE模制品的方法是把2種以上的改性PTFE成形部件相互加熱壓接的方法(參見Hoechst AG發(fā)行，Hostaflon Information 21<1983年8月>)。但是，這種方法必需把要壓接的面作成平滑的。而且在壓接時必需把成形部件設(shè)置成水平。在上述前者的情況下有切削加工上的困難，在后者的情況下有難以調(diào)節(jié)壓力的問題。在任何一種情況下，都容易產(chǎn)生粘接強度偏差，容易產(chǎn)生不合格的廢品。
在日本特公昭63-67808號公報中公開了一種改性PTFE成形體之間的接合件，但接合是用加熱壓接的方法，即從外部施加壓力的同時進(jìn)行加熱，將成形體彼此接合。這種方法適用于薄板或薄膜等薄壁成形體彼此間的接合，但在薄壁成形體彼此接合過程中會與上述Hoechst公司的商品目錄里記載的方法一樣、在粘接強度方面容易發(fā)生偏差、容易產(chǎn)生不合格的廢品。
在日本特開昭55-57429號公報中公開了一種接合方法，它是使用一種將中心金屬模插通在圓筒狀金屬模里的特殊金屬模，將PTFE薄板的兩端部對接成圓筒狀地裝在這兩個金屬模之間的空隙里，加熱到熔點溫度以上，由其膨脹力使兩端對接部分熔融接合。但是，這種方法難以形成均質(zhì)接合。
另外還已知一種方法，它是在制作由底部和側(cè)壁構(gòu)成的薄壁容器時，將改性PTFE粉末填充到金屬模里，在熔點上下的溫度下進(jìn)行加熱、加壓的方法。但是，由于在底部壓縮距離較短，而一方側(cè)壁的壓縮距離較長，因而在側(cè)壁和底部的交界部附近容易發(fā)生裂縫，難以制得良好的模制品。
即使用上述任意一種方法，也會在接合部位模制品的內(nèi)外表面上留剩下臺階或凹凸，特別會在內(nèi)表面的臺階和凹凸部分上滯留下灰塵，這在用作高純度液體容器時有問題。
已知一種制造PTFE或改性PTFE容器的方法是用熔融氟樹脂把構(gòu)成容器用的2個以上薄板等成形部件熔接在一起的。但由于它是將熔融氟樹脂用作熔接棒，因而在熔接面上產(chǎn)成凹凸，不適于用作高純度液體的容器。
還已知一種制造高純度液體容器的方法，它是熔融氟樹脂的加載鑄模法，但由于內(nèi)表面是在熔融樹脂粉體仍堆積的狀態(tài)下在其上部成長，并由此形成層，因而有相當(dāng)多的凹凸，用這種方法制造的容器也不能用作高純度液體的容器。
在日本特開平4-357015號公報中公開了一種方法，是把至少由1個切片構(gòu)成的熱可塑性樹脂薄板配置在金屬模內(nèi)表面上，在使金屬模旋轉(zhuǎn)的同時將其加熱到樹脂熔點溫度以上，使薄板熱熔接而成為一體。這種方法是與非熱可塑性的改性PTFE薄板的熱熔接成一體有關(guān)。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的是提供一種能制造下述改性PTFE模制品的接合成形方法，這種模制品是能在接合面上使成形部件均質(zhì)而且堅固地成為一體，在模制品的內(nèi)外表面、特別是內(nèi)表面上沒有臺階或凹凸。
本發(fā)明提供一種改性PTFE模制品的接合成形方法，其特征在于把具有要相互接合表面的至少1個改性聚四氟乙烯成形部件沿著成形金屬模的內(nèi)壁面配置或者配置在這內(nèi)壁面附近，使配置著成形部分的成形金屬模至少以一軸為中心旋轉(zhuǎn)，同時將上述成形部件加熱到改性聚四氟乙烯熔點溫度以上，使上述成形部件在其接合面上接合而成為一體，同時將成形部件的外表面加工成如同成形金屬模內(nèi)壁面的形狀。
特別是在被接合成形對象是改性的非熱可塑性PTFE的場合下，并不是像現(xiàn)有技術(shù)那樣只是簡單地使金屬模旋轉(zhuǎn)以接合成形上述薄板或其它成形部件為動機(jī)，而是在實施時意外發(fā)現(xiàn)在這些成形部件之間的接合面上能均質(zhì)、堅固地形成一體，尤其發(fā)現(xiàn)在這些接合面乃至其附近能得到具有無臺階或凹凸的平滑內(nèi)表面的變性PTFE模制品。
在采用增強材料和熔融氟樹脂，成形部件接合成形的同時將它們層疊的場合下，只要使增強材料夾在成形部件的至少一部分和成形金屬模內(nèi)表面之間，與上述同樣地進(jìn)行接合成形即以。
附圖的簡要說明

圖1是用于實施例1的成形部件的視圖。
圖2是用于實施例1的金屬模剖視圖。
圖3是用于實施例2的金屬模剖視圖。
圖4是用于實施例3的金屬模剖視圖。
實施發(fā)明的最佳方式成形部件的形狀可以是薄板狀、圓筒狀、圓柱狀、塊狀、桿狀和其它各種形狀。最好是薄板狀(壁厚1～5mm)。
成形用的金屬模最好用圓柱狀、瓶狀等通常加載鑄造中所用的結(jié)構(gòu)，但如果是用于氟樹脂的成形，則沒有特別的限制。最好在成形用的金屬模的至少1個部位上設(shè)置小孔(直徑為0.1mm直徑以上)，用于抽氣。
本發(fā)明的成形方法對制造用于貯存液體和/或輸送液體的容器等中空模制品是特別有用的。
所謂改性PTFE是在有改性用單體的條件下聚合四氟乙烯而得到的聚合物。
作為PTFE改性用單體，可列舉出由公式X(CF2)nOCF＝CF2(式中，X表示氫原子、氟原子或氯原子，n表示1～6的整數(shù))，或公式C3F7(OCF2CF2CF2)m(OCF(CF3)CF2)kOCF＝CF2(式中，m和k表示0～4的整數(shù)。但不同時為0。)表示的氟化烷基乙烯基醚、CF3CF＝CF2、CF2＝CFH、CF2＝CFC1、CF2＝CH2、或由公式RfCY＝CH2(式中，Rf是直鏈狀或支鏈狀的碳原子數(shù)3～21聚氟烷基，Y是氫原子或氟原子。)表示的)乙烯基化合物等TFE以外的含氟不飽和單體。這些改性用單體的用量在不同種類里是變化的，但通常相對于TFE加0.01～1.0重量％。
在本發(fā)明的方法中所用的改性PTFE比熔融粘度通常是1×107～1×1011泊，最好是1×108～1×1010泊。
可作為熔融氟樹脂的例子，有四氟乙烯/六氟丙烯共聚物、四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物、聚偏氟乙烯、乙烯/四氟乙烯共聚物、偏氟乙烯/四氟乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯等。其中，最好是四氟乙烯/六氟丙烯共聚物和四氟乙烯/全氟(烷基乙烯基醚)共聚物(下面，把它們稱為PFA)。
可將玻璃纖維布、玻璃纖維針織品、碳纖維布、碳纖維針織品等作為加強材料。
改性PTFE的成形部件是用通常的方法和條件將改性PTFE成形粉末預(yù)先壓縮成形，根據(jù)要求進(jìn)行燒成而制造。
通常，成形部件是用燒成了的模制件，但使用預(yù)先模制件或坯件也可以。
本發(fā)明的改性PTFE的成形部件也可含有適量的各種填充材料，譬如玻璃、玻璃纖維、碳和青銅等纖維或粉末。
在具有與最終模制件的外表面相對應(yīng)的內(nèi)壁面的成形金屬模上配置1個或1個以上這樣的成形部件，邊將改性PTFE加熱到熔點以上邊使金屬模旋轉(zhuǎn)?？梢砸越饘倌５?軸以上、最好以2軸為中心地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在特定的圍繞1軸旋轉(zhuǎn)時旋轉(zhuǎn)速度是0.5m/分鐘以上。通常旋轉(zhuǎn)周速的上限在物理上有制約，當(dāng)周速過大時，金屬模角部上的被成形物會成為碎片，得到的模制品的厚度會產(chǎn)生偏差，這顯然不太好，當(dāng)然有適當(dāng)?shù)姆秶?。這個范圍取決于模制品的大小和形狀、填充材料的有無和含量等各種因素，是適當(dāng)確定的，一般，在特定的圍繞1軸旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)速度采用2～7m/分鐘。
即使在上述任意1個場合下對加熱旋轉(zhuǎn)時間也沒有特別限定。只要把時間設(shè)定成能將部件充分加熱，使部件彼此間在接合面上形成均質(zhì)而且堅固的一體就可以。
根據(jù)本發(fā)明的方法，能得到接合面上形成均質(zhì)而且堅固一體的無臺階或凹凸的光滑內(nèi)表面的改性PTFE模制品。
實施例下面，通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的說明。
實施例1
用改性PTFE(商品名聚四氟乙烯M-III)燒成了的成形毛坯、切削成厚度為3mm的薄板，用這薄板制成具有與金屬模內(nèi)徑相同直徑的2張圓板1、3(參見圖1)。在圓板3上設(shè)置孔，構(gòu)成完成后的容器口部。
另一方面，用相同的薄板制成具有長度與金屬模4的內(nèi)周緣相等、寬度相當(dāng)于容器高度的薄板2(參見圖1)。
如圖2所示，將薄板2卷成圓筒，與金屬模整個內(nèi)表面相接地配置，將薄板1、3分別配置在它的兩端上。
金屬模的內(nèi)徑約是161mm，深度約是213mm。
此后，將金屬模放入到加熱爐內(nèi)，在380～385℃的溫度、金屬模內(nèi)周一側(cè)以自轉(zhuǎn)速度為20rpm(約3.2m/分鐘)、金屬模高度一側(cè)以公轉(zhuǎn)速度為9.5rpm(約2m/分鐘)的狀態(tài)下，使金屬模一邊進(jìn)行2軸旋轉(zhuǎn)一邊加熱約2小時。然后使金屬模進(jìn)行2軸旋轉(zhuǎn)的同時轉(zhuǎn)移到25℃的室溫內(nèi)，在室溫下冷卻約1小時之后，從金屬模內(nèi)取出模制品，就能得到與金屬模內(nèi)表面的形狀相同、無接縫而且厚度均勻的瓶子。大致尺寸變化如下。外徑變化約8％、高度變化8％。這大致尺寸變化是根據(jù)下式求得的。
外徑變化

高度變化

實施例2用改性PTFE(商品名聚四氟乙烯M-III)的成形毛坯切削成厚度為1mm和3mm的薄板。
用3mm厚的薄板制成圖3所示的具有與金屬模內(nèi)徑相同直徑的圓板5，設(shè)置到金屬模(內(nèi)徑約161mm)的底面上。
另一方面，如圖3所示，將厚度為1mm的薄板沿金屬模內(nèi)壁面3重卷繞，用蓋子7固定。
把金屬模放在380～385℃的加熱爐中，一邊以自轉(zhuǎn)速度為20rpm、公轉(zhuǎn)速度為9.5rpm進(jìn)行2軸旋轉(zhuǎn)一邊加熱約2小時。然后轉(zhuǎn)移到25℃的室溫內(nèi)，在室溫下冷卻約1小時之后，從金屬模內(nèi)取出模制品，即能得到上部有開口的容器。
實施例3將玻璃布9沿圖4所示的金屬模8的內(nèi)壁面上設(shè)置，接著將PFA薄膜10(厚度為100微米)沿內(nèi)表面配置在玻璃布9上，接著將改性PTFE切削薄板(厚度為3mm)上端對齊地設(shè)置在PFA內(nèi)表面?zhèn)壬?。此后將金屬?放入到380℃的加熱爐里，繞1軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，1小時后，在25℃的室溫中冷卻30分鐘，取出成形了的疊層管子。
由實施例1和2所得到的任意一種模制品的接合內(nèi)表面都是平滑的，加工成符合JIS3號的啞鈴狀的含有接合區(qū)域的試驗片，用材料拉伸試驗機(jī)(島津制作所制)進(jìn)行拉伸試驗，接合部強度能有基材強度的1/2以上。
權(quán)利要求
1.一種改性聚四氟乙烯模制品的接合成形方法，其特征在于把具有要相互接合表面的至少1個改性聚四氟乙烯成形部件沿著成形金屬模的內(nèi)壁面配置或者配置在內(nèi)壁面附近，使配置著成形部分的成形金屬模至少以一軸為中心地進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時將上述成形部件加熱到改性聚四氟乙烯熔點溫度以上，使上述成形部件在其接合面上接合而成為一體，同時將成形部件的外表面加工成如同成形金屬模內(nèi)壁面的形狀。
2.如權(quán)利要求1所述的接合成形方法，其特征在于上述成形部件是中空的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的接合成形方法，其特征在于預(yù)先將改性聚四氟乙烯成形粉末壓縮成形而制得上述成形部件。
4.如權(quán)利要求1或2所述的接合成形方法，其特征在于預(yù)先將改性聚四氟乙烯成形粉末壓縮成形后，經(jīng)燒成而制得上述成形部件。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項所述的接合成形方法，其特征在于使成形金屬模以一軸為中心，并至少以0.5m/分鐘的周速旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求1～4中任一項所述的接合成形方法，其特征在于使成形金屬模以二軸為中心旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求1～6中任一項所述的接合成形方法，其特征在于使用至少設(shè)置1個小孔的成形金屬模。
8.如權(quán)利要求1～7中任一項所述的接合成形方法，其特征在于改性聚四氟乙烯具有1×107～1×1011泊的比熔融粘度。
9.如權(quán)利要求1～8所述的接合成形方法，其特征在于改性聚四氟乙烯具有1×108～1×1010泊的比熔融粘度。
10.如權(quán)利要求1～9中任一項所述的接合成形方法，其特征在于使增強材料和熔融氟樹脂一起夾在成形部件的至少一部分和成形金屬模的內(nèi)壁面之間，同時進(jìn)行增強材料和熔融氟樹脂的層疊。
全文摘要
一種改性聚四氟乙烯模制品的接合成形方法,把具有要相互接合表面的至少1個改性聚四氟乙烯成形部件沿著成形金屬模的內(nèi)壁面配置或者配置在內(nèi)壁面附近,使配置著成形部分的成形金屬模至少以一軸為中心旋轉(zhuǎn),同時將上述成形部件加熱到改性聚四氟乙烯熔點溫度以上,使上述成形部件在其接合面上接合而成為一體,同時將成形部件的外表面加工成如同成形金屬模內(nèi)壁面的形狀。采用這種方法,可制造具有無臺階或凹凸的平滑內(nèi)表面的改性聚四氟乙烯模制品。
文檔編號B29C65/02GK1255085SQ98804942
公開日2000年5月31日 申請日期1998年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月17日
發(fā)明者白崎治, 河內(nèi)正治, 谷川晉午 申請人:大金工業(yè)株式會社