Способ изготовления тонкослойного композиционного материала на основе фторопласта-4

 

Использование: изготовление композиционных материалов на основе фторопласта-4. Сущность изобретения: при достижении температуры плавления кристаллитов фторопласта до спекания производят однократное перемещение фторопластовой пленки относительно фторопластового материала. В качестве последнего используют ткань. Перемещение производят на расстояние не менее одного диаметра нити ткани. 1 табл.

Изобретение относится к области технологии изготовления композиционных материалов на основе фторопласта-4. Получение материала можно использовать в качестве антифрикционных, антиадгезионных, химически и биологически стойких покрытий различного назначения.

Известен способ изготовления тонкослойных композиционных материалов на основе фторопласта-4 в виде покрытий, у которых на поверхности создают слой с высокими адгезионными характеристиками [1] Однако у покрытий данного класса имеет место наличие свободных объемов в междуволоконном пространстве. При контакте с химически активными реагентами покрытия являются недолговечными из-за разрушения связующего.

Известен способ создания на лицевой поверхности тканого материала монолитного слоя полимера, например фторопласта-4. Такое соединение возможно получить сваркой вибротрением [2] Однако приведенный способ имеет значительную трудоемкость, которая состоит в большой продолжительности нагрева, так как фторопласт-4 имеет самую низкую теплопроводность и высокую температуру плавления кристаллитов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления тонкослойного композиционного материала, при котором фторопластовую пленку накладывают на фторопластовый материал, уплотняют и совместно спекают [3] Получаемый материал обладает адгезионной прочностью соединения из-за наличия диффузионных барьеров, которые весьма трудно удалить.

Техническим результатом изобретения является увеличение адгезионной прочности соединения свариваемых материалов. Это достигается тем, что в способе изготовления тонкослойного компонентного материала, при котором фторопластовую пленку накладывают на фторопластовый материал, уплотняют и совместно спекают; согласно изобретению при достижении температуры плавления кристаллитов фторопласта до спекания производят однократное перемещение фторопластовой пленки относительно фторопластового материала, причем в качестве последнего используют ткань, а перемещение производят на расстояние не менее одного диаметра нити ткани.

В результате приведенного действия при сварке происходит дополнительное разрушение диффузионных барьеров, как на поверхности фторопластовой пленки, так и на поверхности фторопластовых нитей лицевого слоя ткани. Происходит увеличение фактической поверхности контакта свариваемых материалов, а вместе с этим адгезионной прочности соединения.

Пример Обезжиренную и просушенную заготовку из синтетической, фторопластовой, ткани размером 70х140 мм совмещают лицевой стороной с обезжиренной и просушенной фторопластовой пленкой (ГОСТ 1250882), размер которой равен 99х220 мм. Размер пленки необходим для осуществления захвата пленки и ее дальнейшего перемещения относительно неподвижной ткани. Для изготовления композиционного тонкослойного материала использовали фторопластовую ткань (ТУ 6-06-9-77-89).

Собранный пакет размещают в прессформе, уплотняют усилием не более 0,5 МПа, фиксируют его. Собранный пакет вместе с прессформой размещают в нагревательное устройство и производят нагрев. При достижении температуры начала плавления кристаллитов фторопласта-4, то есть 327^oС, производят однократное перемещение фторопластовой пленки относительно неподвижной фторопластовой ткани на расстояние не менее одного диаметра нити фторопласта-4, из которых состоит лицевой слой.

Для отработки рациональных режимов изготовления тонкослойного композиционного материала на основе фторопласта-4 изменяли температуру начала перемещения фторопластовой пленки, расстояние, усилие предварительного уплотнения пленки и тканого материала. Критериальными оценками качества изготовленного материала служили адгезионная прочность при расслаивании тканого материала и прочность при нормальном отрыве. Адгезионную прочность при расслаивании измеряли на образцах в виде полосок шириной 20 ± 0,1 мм и длиной 140 ± 0,1 мм и скорости нагружения 0,0013 м/с. Адгезионную прочность при нормальном отрыве определяли на металлических грибках, выполненных из сплава АМг-6 диаметром 35 мм. Скорость нагружения при данных испытаниях равнялась 0,0013 м/с.

Для сравнения эффективности предлагаемого решения при тех же режимах производили испытания материалов, изготовленных по способу-прототипу. Результаты испытаний приведены в таблице.

Проведенные испытания показывают, что наиболее рациональными режимами изготовления тонкослойных композиционных материалов являются следующие: температура, при которой необходимо производить перемещение фторопластовой пленки, равна интервалу начала плавления кристаллитов полимера, то есть +327^oC и выше; перемещение осуществляют однократное на расстояние не менее одного диаметранити, из которой выполнен лицевой слой тканого материала; усилие уплотнения не должно превышать значения 0,5 МПа. При названных режимах прочность при расслаивании увеличивается в 1,19 1,31 раза, а прочность при нормальном отрыве в 1,36 1,73 раза по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Способ изготовления тонкослойного композиционного материала на основе фторопласта-4, при котором фторопластовую пленку накладывают на фторопластовый материал, уплотняют и совместно спекают, отличающийся тем, что при достижении температуры плавления кристаллитов фторопласта до спекания производят однократное перемещение фторопластовой пленки относительно фторопластового материала, причем в качестве последнего используют ткань, а перемещение производят на расстоянии не менее одного диаметра нити ткани.

РИСУНКИ

Рисунок 1