DE2124419C

DE2124419C - Process for the production of an object with low thermal expansion from polyfluorinated Athylenpoly mensat

Info

Publication number: DE2124419C
Application number: DE19712124419
Authority: DE
Inventors: August D New Rochelle N Y Hodges (V St A )
Original assignee: Polyflon Resine SpA, Mailand (Italien)
Priority date: 1970-05-18
Filing date: 1971-05-17
Publication date: 1973-08-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes mit geringer thermischer Ausdehnung aus polyfluoriertem Äthylenpolymerisat, durch Erwärmen von Pulverteilchen eines Fluorkohlenstoffharzes, Ausüben eines Druckes auf das zu verforniende Material in dei Form und anschließendem Vermindern des Druckes. Das erfindungsgemäße Verfahren isj besonders nützlich, wenn die hergestellten Gegenstände mit einer Metallschicht von einer bestimmten Dicke haftend verbunden werden sollen.The invention relates to a method for producing an article with low thermal Expansion from polyfluorinated ethylene polymer, by heating powder particles of a fluorocarbon resin, Exerting a pressure on the material to be deformed in the form and then Relieving the pressure. The process of the invention is particularly useful when preparing the Objects with a metal layer of a certain thickness are adhesively connected should.

In der USA.-Patentschrift 3 167 491 wird ein Verfahren beschrieben, um Metallschichten fest und stark mit einem Artikel aus einem polyfluorierten Äthylenpolymerisat zu verbinden. Man hat gefunden, daß es wünschenswert ist, wenn man dieses Verfahren auf Gegenstände aus fluorierten Äthylen-Propylen-Harzen anwendet, wie z. B. Polytetrafluoräthylen und Copolymere von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen, um die Unterschiede zwischen der thermischen Expansion des Kunststoffmaterials und des Metalls, das damit verbunden werden soll, so gering wie möglich zu halten. Dies gilt besonders für verbundene Artikel, die großen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind. Wird der Unterschied in der thermischen Expansion zwischen dem Metall und dem Kunststoffbestandteil nicht vermindert, so wird die Bindung zwischen den Stoffen, wenn sie großen Temperaturschwankungen unterworfen werden, geschwächt und wird schließlich versagen.US Pat. No. 3,167,491 describes a process for solid and metal layers strong to connect with an article made of a polyfluorinated ethylene polymer. One has found that it is desirable to apply this method to articles made from fluorinated ethylene-propylene resins applies, such as B. polytetrafluoroethylene and copolymers of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene, about the differences between the thermal expansion of the plastic material and of the metal that is to be connected to it, to keep it as small as possible. This is especially true for connected articles that are exposed to large temperature fluctuations. Will the difference be in the thermal expansion between the metal and the plastic component is not diminished, so will the bond between the fabrics is weakened when they are subjected to large temperature fluctuations and will eventually fail.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, durch welches der Unterschied zwischen der thermischen Expansion des Gegenstandes und der thermischen Expansion des Metalls, das anschließend mit dem Kunststoffgegenstand verbunden wird, auf einen annehmbaren Wert vermindert wird.The object of the invention is to provide a method by which the difference between the thermal expansion of the object and the thermal expansion of the metal, which subsequently associated with the plastic article is reduced to an acceptable level.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß Harztcileher, mit einer Größe von 300 bis 700 μ verwendet werden, der Druck langsam und progressiv erhöht und im Bereich von maximal 140 bis 350 kg/cm^a während einer bestimmten Zeitdauer aufrechterhalten wird, der Druck langsam mit gleicher Geschwindigkeit erniedrigt und danach der Gegenstand einer die Spannung behebenden Behandlung unterworfen wird. Es wurde gefunden, daß die kleinste mögliche Teilchengröße für das Pulver aus Fluorkohlenstoffharz im Bereich von 300 bis 700 μ gewählt werden sollte. Beispielsweise wird ein granuläres TFE-Fluorkohlenstoffharz bevorzugt, das eine durchschnittliche Teilchengröße von 350 μ besitzt. Die besondere Teilchengröße, die ausgewählt wird, hängt von den Enddimensionen des geformten Artikels ab.This object is achieved in that resin particles are used with a size of 300 to 700 μ, the pressure is slowly and progressively increased and maintained in the range of a maximum of 140 to 350 kg / cm ^a for a certain period of time, the pressure slowly at the same The speed is decreased and then the object is subjected to a tension-relieving treatment. It has been found that the smallest possible particle size for the fluorocarbon resin powder should be selected in the range of 300 to 700 microns. For example, a granular TFE fluorocarbon resin having an average particle size of 350μ is preferred. The particular particle size that is selected will depend on the final dimensions of the molded article.

ao Weiterhin sollte das gepulverte Harz in der Masse gut gerührt bzw. vermischt werden, damit soweit wie möglich an jeder Stelle des Materials in der Masse eine einheitliche Dichte gewährleistet ist.ao Furthermore, the powdered resin should be stirred or mixed well in the mass, so that as far as possible at every point of the material in the mass a uniform density is guaranteed.

Es wurde weiterhin gefunden, daß die besondereIt was further found that the special

as Anwendung des Druckes beim Formen wichtig ibt. Während des Formens eines Materials aus Polytetrafluoräthylen oder Copolymeren von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen sollte der höchste verwendete Formdruck im Bereich von ungefähr 140 bis 350 kg/cm^a liegen. Beispielsweise sollte man für Polytetrafluoräthylen einen Druck von ungefähr 350 kg/cm² verwenden. Im allgemeinen werden niedrigere Drucke beim Formen bei größeren Teilchengrößen des Harzes verwendet, und je höher die Drücke sind um so kleiner werden die Teilchen sein.The use of pressure in molding is important. During molding of a material from polytetrafluoroethylene or copolymers of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene, the highest molding pressure used should be in the range of about 140 to 350 kg / cm ^a . For example, a pressure of approximately 350 kg / cm ² should be used for polytetrafluoroethylene. In general, lower pressures are used in molding with larger resin particle sizes, and the higher the pressures, the smaller the particles will be.

Der Druck sollte in progressiv zunehmendem MaßeThe pressure should be progressively increasing

und langsam angewendet werden, beispielsweise eine Minute/5 cm Kompression. Es gibt keine Grenze, wie langsam der Druck erhöht werden kann, aber in der Praxis sind Geschwindigkeiten von I Minute/5 cm bis 6 Minuten/5 cm Kolbensenkung erfolgreich. Schnelle Geschwindigkeiten führen zu Lufteinschlüssen und Rißbildung im Formling.and applied slowly, e.g. one minute / 5 cm of compression. There is no limit to how the pressure can be increased slowly, but in practice speeds of 1 minute / 5 cm are up 6 minutes / 5 cm piston countersink successful. Fast speeds lead to air pockets and Formation of cracks in the molding.

Der maximale Druck sollte dann eine Zeitlang, wie ungefähr 2 Minuten lang, aufrechterhalten werden, und dann sollte er langsam ungefähr mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Druck erhöht wurde, erniedrigt werden. Es wurde gefunden, daß eine relativ schnelle Erhöhung und Abnahme des Formdruckes einen Kunststoffgegenstand liefert, der für eine Metall-Fluorkohlenstoffharz-Bindung nicht geeignet ist.The maximum pressure should then be maintained for a period of time, such as about 2 minutes, and then it should slowly be decreased at about the same rate as the pressure was increased will. It has been found that there is a relatively rapid increase and decrease in molding pressure provides a plastic article unsuitable for metal-fluorocarbon resin bond is.

Man erhält auch keine zufriedenstellenden Ergebnisse, wenn der maximale Formdruck nicht eine bestimmte Zeitlang gehalten wird. Es gibt für diese Zeit keine festgelegte, maximale oder minimale Zeit, und diese Zeit kann so kurz wie 10 Sekunden und so lang wie 5 Minuten sein und hängt von der Größe des geformten Artikels ab.Satisfactory results are also not obtained if the maximum molding pressure is not a certain one Is held for a while. There is no set, maximum or minimum time for this time, and this time can be as short as 10 seconds and as long as 5 minutes and depends on the size of the molded Article.

Wie erwähnt, ist es sehr wichtig, wenn man Gegenstände aus Fluorkohlenstoff formt, das Kunststoffmaterial nach dem Verformen einer Behandlung zu unterwerfen, durch die die Spannung behoben wird. Diese Behandlung zur Spannungsbehebung besteht darin, daß man den Fluorkohlenstoffgegenstand auf eine erhöhte Temperatur von ungefähr 260° C erwärmt und den Gegenstand anschließend auf Zimmertemperatur langsam abkühlt. Abhängig von derAs mentioned, when molding items from fluorocarbon, the plastic material is very important after deforming to subject to a treatment that relieves the tension. This stress relief treatment consists of putting the fluorocarbon article on heated to an elevated temperature of approximately 260 ° C and then heated the object to room temperature slowly cools down. Depends on the

Größe des Gegenstandes wird diese spannungsbehebende Behandlung mehrmals wiederholt.Size of the item will be this tension-relieving Treatment repeated several times.

Beispielsweise wird ein Gegenstand, der ungefähr einen Durchmesser von 10 cm, eine Wanddicke von 1 bis 25 cm und eine Höhe von 25 cm besitzt, auf 260° C mit einer Erwärmungsgeschwindigkeit von ungefähr 38 bis 52° C/Stunde erwärmt und bei 260° C 2 Stunden gehalten und dann langsam auf Zimmertemperatur mit einer Abkühlgeschwindigkeit von ungefähr 38 bis 52° C/Stunde abgekühlt. Obgleich das Erwärmen des Gegenstandes etwas schneller als 38 bis 52° C/Stunde sein kann, ist es wichtig, daß das Abkühlen langsam erfolgt, um zu verhindern, daß der Gegenstand härtet Es wurde gefunden, daß bei Gegenständen aus Kunststoff, die weniger als ungefähr 7 kg wiegen, nur eine spannungsbehebende Wärmebehandlung erforderlich ist. Wiegt der Gegenstand mehr als 7 kg, dann sind mehrere spannungsbehebende Wärmebehandlungen erforderlich, wobei der Gegenstand zwischen jeder Behandlung rotiert wird, um zu gewährleisten, daß in allen Teilen die Spanung gleichmäßig behoben wird.
S Es soll bemerkt werden, daß bei Gegenständen, die schwerer sind, verschiedene Wärmebehandlungen und Drehungen erforderlich sind, da das Gewicht der Gegenstände eine gleichmäßige Spannungsbehebung verhindert, da die Teile des Gegenstandes, die dasFor example, an object approximately 10 cm in diameter, 1 to 25 cm in wall thickness, and 25 cm in height is heated to 260 ° C at a heating rate of approximately 38 to 52 ° C / hour and at 260 ° C Held for 2 hours and then slowly cooled to room temperature at a cooling rate of about 38 to 52 ° C / hour. Although the heating of the article can be slightly faster than 38 to 52 ° C / hour, it is important that the cooling be slow to prevent the article from hardening. It has been found that for plastic articles that less than about Weighs 7 kg, only stress-relieving heat treatment is required. If the item weighs more than 7 kg, several stress relieving heat treatments are required, with the item being rotated between each treatment to ensure that the stress is released evenly in all parts.
S It should be noted that objects that are heavier require various heat treatments and rotations as the weight of the objects prevents even stress relief as the parts of the object which the

ίο Gewicht ausmachen, unterschiedliche «Expansion und Kontraktion zeigen.ίο make up weight, different «expansion and Show contraction.

Es wurde gefunden, daß ein Gegenstand aus polyfluoriertem Polymerisat, der auf die zuvor beschriebene Weise hergestellt wurde, mit einer Metallschicht so verbunden werden kann, daß die Bindung vollständig erhalten bleibt, selbst wenn das entstehende Kunststoff-Metallprodukt großen Temperaturschwankungen unterworfen wird.It has been found that an article made of polyfluorinated Polymer produced in the manner described above with a metal layer can be connected in such a way that the bond is completely retained, even if the emerging Plastic-metal product is subject to large temperature fluctuations.

Claims

Patent claims:

1. A method for producing an article with low thermal expansion from polyfluorinated ethylene polymer, by heating powder particles of a fluorocarbon resin, exerting pressure on the material to be deformed in the mold and then reducing the pressure, characterized in that resin particles with a size of 300 to 700 μ are used, the pressure is slowly and progressively increased and maintained in the range of a maximum of 140 to 350 kg / cm ² for a certain period of time, the pressure is slowly reduced at the same speed and then the object is subjected to a stress-relieving treatment.

2 The method according to claim 1, characterized in that that for the stress-relieving treatment of the object to a temperature heated by about 260 ° C, held at this temperature for a certain period of time and finally cooled slowly to room temperature.

3. The method according to claim 2, characterized in that the tension-relieving treatment performed several times on an object weighing more than 7 kg and the object between each treatment is rotated.