Molding method for PTFE by mould pressing

PTFEの結晶化融点は327℃ですが、樹脂は380℃以上にならないと溶融状態にならず、溶融粘度は1010Pa・Sにもなります。また、PTFEは耐溶剤性に優れています。したがって、溶融加工法も溶解加工法もできず、通常、その製品の製造は金属やセラミックのような加工、つまりサンプル、最初に粉末圧縮、次に焼結と機械加工、または押出成形、アイソタクティックプレスによるもののみ可能です。成型、コーティング成型、カレンダー成型等の加工が可能です。

1. 成形

成形は現在 PTFE の最も広く使用されている成形方法です。成形技術一定の成形材料（粉末、顆粒、繊維状材料など）を金型に入れ、一定の温度、圧力で成形する方法です。成形ポリマーは分子量によって制限されず、ほぼすべてのプラスチックを成形できます。成形の主な特徴は次のとおりです。低コスト、シンプルな設備、低投資で、加工プラスチックの分子量による制限を受けません。欠点としては、生産効率が低く、労働集約度が高く、製品の品質が不安定であることが挙げられます。PTFEは分子量が高く、流動性が非常に悪いです。他の加工方法が成熟していない時代、PTFE製品は世界中で主に成形加工で加工されています。

成形は具体的なプロセスの違いにより、(1) プレス – 焼結プレス法 (自由焼結法とも呼ばれます)、(2) 焼結 – プレス法、(3) プレス成形品の急速加熱の 5 つの方法に分類できます。方法；(5) プレス同時焼結法。

2. ハイドロフォーム法

均等化法、等圧法、またはゴム成形法とも呼ばれる油圧法は、PTFE 樹脂をバッグと金型壁の間に均等に加え、その後バッグを液体 (一般的に使用される水) に加えます。ゴム袋を金型壁に押し込んで拡張し、樹脂を圧縮して予備成形品とする方法です。この方法は、大容量のスリーブ、底部貯蔵タンク、半球シェル、塔柱、大型スラブなどの製造に使用できるほか、ティー、エルボ、プロファイルなどの PTFE 複合構造の複雑な製品の製造にも使用できます。油圧成形の主な利点は、装置と金型の構造がシンプルであることです。一般的なウォーターポンプが高トン数のプレスの代わりに使用され、製品は均一かつ高密度に圧縮されます。その結果、大型部品、複雑な形状、シンプルなライニング構造が製造されます。。

3. プッシュ成形

プッシュ圧力はペースト押出成形とも呼ばれ、分散樹脂と有機添加剤（トルエン、石油エーテル、溶剤油、樹脂重量比 1/5）を 20 ～ 30 メッシュのふるいでペースト状に混合し、厚肉の円筒状ブランクにプレプレスします。をプッシュプレス機のバレルに入れ、プランカープッシュ成形で加熱します。360〜380℃の温度で乾燥および焼結した後、冷却後に強くて丈夫な押圧管および棒製品が得られます。押し込み・プレス品はロッド径16mm以下、パイプ肉厚3mm以下に限ります。

4. スパイラル押出成形

PTFEパウダーのスクリュー押出機は、他の熱可塑性プラスチックで使用される押出機とは異なります。一般的な熱可塑性プラスチックの押出成形は、スクリューの回転によって材料を押し出し、同時に材料を圧縮、せん断、混合することによって行われます。材料は、せん断力による発熱や材料シリンダーの外部加熱によっても溶融します。しかし、PTFE押出機のスクリューは搬送と押しの役割しか果たさないため、材料は両頭ネジで同じピッチと深さの単軸押出機のヘッドを通過し、マウスモールドに入り、焼結と冷却を行い、継続的な目的を達成するために逆圧装置によって提供される圧力で成形します。PTFE を単軸押出機で加工するのは難しい場合が多いです。PTFE パウダーは摩擦係数が低いため、供給プロセス中に滑りが発生し、スクリューの搬送能力が大幅に低下します。また、摩擦熱により粉体がスクリューやバレルに付着し、供給が困難になり不安定になる場合があります。

近年では、この特殊な性質の材料の加工にも二軸スクリューが適用されています。その供給原理は単軸スクリュー押出機とは異なり、積極的な輸送機能を備えており、スクリュー内でのUHMWPE粉末の滑りの問題を克服し、スクリューの供給能力を大幅に向上させることができます。二重反転二軸押出機は、同方向二軸押出機に比べて混合・均質化効果が優れていますが、分離力が大きいため、スクリューの隙間でのせん断作用が大きくなり、材料が過熱してしまいます。、押出機の分子量は約40％低下する可能性があります。ギャップが大きく、スクリューが噛み合っていない場合、材料は高温の金属にくっつきます。しかし、二軸押出機と同じ回転数を使用すれば、そのような問題はありません。押出機内での材料のせん断作用により、必要な熱量をすべてプラスの熱源から可塑化するため、精密な制御が可能となり、押出工程での材料の熱劣化を最小限に抑えながら、同時に材料の熱劣化を最小限に抑えることができます。ノーズ内での材料の流れを正常かつ安定に維持するには、ノーズ部のサイズをスクリュー搬送材料の体積に合わせて設計する必要があります。スクリューの速度は速くなく、通常は 1 分間に約 10 回転です。材料が金属表面に突然付着するのを避けるために、押出温度を厳密に制御する必要があります。

5. プランジャー押出成形

プランジャー押出加工プラスチック、プラスチック加工は比較的古い方法であり、この材料の出現以来、人々はこの方法を使用してプラスチックを加工し始めました。PTFE はプランジャー押出機で定量樹脂を注入型に押し込み、プランジャーを往復運動させて予備成形品に押し込むことによって加工されます。したがって、口金型内を行ったり来たりして、多段階の予備成形品を形成します。PTFE 樹脂間の摩擦、PTFE 樹脂と金型壁の間の摩擦、および金型内での焼結中の予備成形品の体積膨張により、予備成形品は加圧下で焼結および冷却されて連続した全体になります。この方法の利点は、成形時にせん断が起こらないこと、相対分子量の低下が少ないこと、製品品質が良好であること、相対分子量に制限されないことなどです。しかし、押出工程では原料と加熱部の接触面積が小さいため、加熱効率が低く、押出速度に限界が生じます。

6. その他の処理方法。

PTFEは射出成形、カレンダー成形、コーティング成形、二次成形などの加工も可能です。