Переработка методом спекания заключается а том. что прн нагревании полимера до температуры несколько ниже темпе ратуры плавления происходит расплавление и соединение час­тиц но поверхности, при лом ядро частиц полимера остается твердым.

Метод спекания применяется для получения полых бесшов ных крупногабаритных изделии из различных видов термоплас­тичных материалов, нанесения порошкообразного полимера на металлическую поверхность, а также для переработки гюлиме ров, из которых нельзя получить изделия другими методами К таким полимерам относится, например, фторопласг-4.

Фторонласт-4 представляет собой белый рыхлый волокнис­тый порошок плотностью 2150 -2270 кг/м3 и насыпной илот ностыо 400—500 кг/м3. Выпускается фторопласт-! с м»лек лирной массой {1.4 5/ 10s. Это кристаллический полимер; стс

пень кристалличности может достигать 80—90%, но при на­гревании она уменьшается.

Фторопласт-4 обладает уникальными свойствами: исключи­тельной химической стойкостью к агрессивным средам, высо кимн диэлектрическими показателями, которые достаточно ста­бильны н различных условиях. Он также имеет стабильные ме­ханические свойства в широком диапазоне температур—от —200 до - 200'С низкий коэффициент трения и т. д. Это обус­ловливает его широкое применение в народном хозяйстве. Но при всех положительных качествах фторопласт-4 имеет сущест­венный недостаток: он трудно перерабатывается в изделия •обычными методами. Это связано с тем. что фторопласт-4 прак­тически нельзя перевести в вязко-текучее состояние, так как температуры плавления и разложения его очень близки. При температуре 415°С и выше начинается интенсивное разложение полимера с образованием газообразных продуктов. Поэтому для получения изделий из фторопласта-1 используют метод спекания.

Процесс состоит из следующих стадий: подготовка порошка к формозяншо, холодное прессование заготовок, спекание заго­товок, охлаждение заготовок и механическая обработка их на станках.

Подготовка полимера заключается в его рыхлении на центробежной машине с червячным дозатором и калибрующим диском. Рыхлочне перед формованием необходимо, так как фторонлает-4 легко комкуется при хранении. Б отдельных слу­чаях перед рыхлением политетрафторэтилен подвергают термо­обработке в течение 2 ч при 250—270 °С с целыо удаления низ­комолекулярных фракций.

Ф о р м о в а и и е (холодное, прессование) заготовок прово­дят на гидравлических прессах в съемных пресс-формах прн давлении 20—40 МПа без нагревания. При очень высоких дав­лениях (выше 70 МПа) наблюдается растрескивание заготовок, а при низком давлении получаются изделия с недостаточно плотной структурой, что может привести в дальнейшем к пони­жению их механической прочности и повышенной усадке. Плот­ность заготовок должна составлять примерно 1830 кг/мя. Та­кая плотность практически достигается при давлении 30 МПа.

Чем выше давление при прессовании, тем меньше усадка при спекании, по при давлении выше 40 МПа таблетка практи­чески не уплотняется. С целью равномерного уплотнения по­рошка в пресс-форме и предотвращения появления трещин в заготовке давление прн прессовании следует поднимать равно­мерно и медленно,

Продолжительность выдержки заготовки под давлением также влияет ка усадку, плотность и механические свойства

материала. Продолжительность выдержки определяется высо­той и диаметром заготовки.

Спекание заготовок осуществляется в специальных элек­трических печах с воздушной циркуляцией для выравнивания температуры. Нагревание проводится ступенчато. При темпера­туре 342 °С происходит плавление кристаллической фазы, а прн 360- 380СС—сплавление отдельных частиц полимера; при этом заготовка становится прозрачной и дает усадку (плот­ность ее повышается до 2200 кг/м3). Заготовки при спекании располагаются на вращающемся столе в печи, что обеспечивает равномерность их прогрева. Продолжительность спекания со­ставляет от 2 до 50 ч в зависимости от размеров заготовки: примерно 1 ч за 3 мм толщины заготовки, Слишком длительное нагревание или перегрев выше 390“С вызывает частичную де­струкцию полимера, появление пористости, что ухудшает ме­ханические свойства изделий.

О х л а ж д е н и е заготовок является наиболее ответственной операцией, так как от скорости и равномерности охлаждения зависят структура полимера и, следовательно, свойства изде­лий. Охлаждение может происходить как с закалкой, так и без нее. Сущность закалки заключается в быстром охлаждении за­готовок в интервале температур от 327 до 250 °С. При этом аморфная фаза успевает перейти в кристаллическую в значи­тельно меньшей степени, чем при медленном охлаждении, и материал становится более эластичным. Закалка производится быстрым погружением заготовок в воду (ледяную пли комнат­ной температуры). Незакаленные заготовки получают при мед­ленном охлаждении после спекания непосредственно к печи до температуры 250—300°С, а затем при комнатной температуре или в воде.

Обычно при закалке изделия получаются более гибкими и прочными, а при медленном охлаждении — более жесткими и менее газопроницаемыми. В закаленном виде фторопласт-1 имеет степень кристалличности около 50%; при медленном же охлаждении от 380 до 300°С степень кристалличности возраста­ет и может достигать 62%.

Закаливать можно заготовки толщиной до 5- 6 мм; более толстые заготовки следует охлаждать медленно, так как охлаж­дение внутренних слоев происходит со значительным запазды­ванием по отношению к наружным.

Охлажденные заготовки обрабатывают на механических станках с целью получения изделий.

Механическую обработку следует производить че­рез 2—3 дня после спекания, так как за это время наблюдает­ся некоторое изменение размеров заготовок. При обработке фторопластов рекомендуется применять высокие скорости ре­зания и малые подачи режущего инструмента. Заготовки из фторопластов легко поддаются фрезерованию, распиливанию, сверлению и обработке другими методами. Иг заготовок изго­тавливают пленки и изделия разной конфигурации.

Для получения пленок нз фторопластов вначале приготав­ливают цилиндрический блок, с которого па строгальном стан ке снимают стружку в виде пленки толщиной 1»—1000 мкм. Такая пленка не ориентирована и обладает сравнительно невы­сокой электрической прочностью (около 30 кВ/мм) из-за нали­чия мелких отверстий. Для устранения отверстий пленку раска­тывают между горячими валками, в результате чего получается пленка толщиной около 7 мкм с электрической прочностью 100 —250 кВ/мм. При нагревании раскатанной пленки происхо­дит ее усадка, что используется при наложении изоляции пу­тем намотки пленки на жилу кабеля.

В настоящее время разработан непрерывный способ полу­чения фторопластовой пленки. Для этого порошкообразный по­лимер из вибропитателя подается на валки, где образуется. тен­та полимера. Полученная лепта поступает в печь (ванну) с температурой 380°С для спекания, По выходе из печи пленка принимается тянущим и раскаточнымп валками и после обре­зания кромок сматывается в рулон.

Для получения покрытий на основе политетрафторэтилена применяют его суспензии в органических растворителях. По­крытия наносят пульверизатором, кистью или окунанием.

Для получения полых изделий нз порошкообразного фторо пласта применяют метод формования заготовок с использова­нием гидравлического или воздушного давления и эластичных мембран, играющих роль пуансонов или матриц. Порошок по­лимера вводят в пространство между пуансоном и матрицей и иод давлением формуют заготовки, которые затем подверга­ют спеканию.

Кроме технологии, предусматривающей прессование и спе­кание заготовок, используют экструзию с помощью червячных или поршневых машин. Для переработки фторопласта-41 этим методом применяют порошки с хорошей сыпучестью, получае­мые. например, предварительным спеканием исходного порошка с последующим измельчением. Экструзией изготавливают тру­бы, стержни и профильные изделия. Из суспензионного фторо­пласта этим методом получают также листы, которые в даль­нейшем подвергают горячему штампованию.

Экструзию фторопласта-4 осуществляют на одночервячном прессе с постоянным шагом глубиной нарезки, т. е. без сжатия в канале червяка. Уплотнение происходит при продай - лнвапнл полимера нз цилиндра, в котором расположен червяк, в оформляющую головку через конический переход (угол ко­нуса равен 20е). Червяк даухзаходный. вращается с частотой •30- 45 об/мин. охлаждения не имеет. Каналы охлаждения на - холятся я цилиндре. Формующая головка представляет со бог длинную трубу с полированной внутренней поверхностью. Оформленная полимерная труба спекается при прохождении через нагретую головку и затем охлаждается. Чтобы успели произойти спекание и охлаждение, головка должна иметь до­статочную длину. Обычно длину головки принимают равной 80—90D и более (D — диаметр головки). Внутренняя поверх­ность трубы оформляется дорном, длина которого должна пе­рекрывать зону спекания. Центрирование дорпа осуществляется концентрической втулкой, свободно насаженной на лори. Полу­чаемая груба выталкивает эту втулку в начале экструзии и да­лее сама центрирует положение дорна,

Поршневой пресс может быть вертикальным и горизонталь­ным. Он состоит из цилиндра с поршнем, профилирующей го ловки и печи для сушки, спекания и охлаждения полученного изделия Полимер смешивается со смазкой а таблетируется в форме, находящейся на прессе. Таблетка поступает в ци­линдр пресса, на котором производится формование труб, стержней и нанесение фторопластовой оболочки на металличе­ские жилы для изготовления кабелей. Полученный профиль по­дают далее в печь для спекания.

Изделия из эмульсионного политетрафторэтилена обычно также получают экструзией. С этой целью предварительно под­готавливают пасты из порошка полимера с жидкими углеводо­родами. Полученную пасту затем продавливают через головку экструдера При изготовлении труб полученный экструдат пе­ред спеканием подвергают сушке.

Разновидностью фторопласта-4 является фторопласт-4Д, ко­торый имеет более низкую молекулярную массу. Для облегче­ния переработки з изделия фторопласта-4Д применяют компо­зиции. содержащие смазку — бензин или 6%-й раствор поди - мэобутм. чепа в нем. Из фторопласта-4Д изготавливают кабель иую оболочку, трубы и другие профильные изделия, которые подвергают спеканию при температуре выше 300°С с последу­ющим быстрым охлаждением.

Фторопласт-4 нашел применение для изоляции проводов и кабелей, работающих при низких и высоких температурах, а также в условиях агрессивных сред. Из него изготавливают трубы, прокладки, вентили, сильфоны для нужд химической промышленности, а-также различные детали машин и прибо­ров. Низкий коэффициент трепня позволяет использовать фто роплает-4 для изготовления подшипников.