(57)【要約】    【課題】  正確な形状及び寸法の完成物を得るＰＴＦＥ燒結物製造方法及び該方法で製造したＰＴＦＥ燒結物を提供する。  【解決手段】  ＰＴＦＥ粉末をモールドに注入した後プレスで加圧し、完成品の構成部分になれる圧着成形物を多数形成する部分品圧着成形段階と、該部分品圧着成形段階で得た圧着成形物を燒結炉で燒結及び固化する部分品燒結段階と、該部分品燒結段階で得た燒結部分品を治具により完成品の形状に組立結束する燒結部分品組立段階と、該燒結部分品組立段階で作られた組立体を、治具による加圧を維持して燒結炉に入れ、部分品間の接触面を燒結接合する組立体１次燒結段階と、該組立体１次燒結段階で各部分品が燒結接合及び固化された後、組立体から治具を解体する治具除去段階と、治具の除去された組立体を更に燒結炉で燒結させて表面の治具跡を無くし、部分品間の接触面が燒結接合したか否かを確認する組立体２次燒結段階とを含む。【選択図】  図１
2005324532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＴＦＥ粉末をモールドに注入した後プレスで加圧し、完成品の構成部分になれる形状の圧着成形物を多数形成する部分品圧着成形段階（１１０）と、
前記部分品圧着成形段階（１１０）で得た圧着成形物を燒結炉に入れて燒結及び固化する部分品燒結段階（１２０）と、
前記部分品燒結段階（１２０）で得た燒結部分品を治具によって完成品の形状に組立結束する燒結部分品組立段階（１３０）と、
前記燒結部分品組立段階（１３０）で作られた組立体を、治具による加圧を維持したまま燒結炉に入れ、部分品間の接触面を燒結接合する組立体１次燒結段階（１４０）と、
前記組立体１次燒結段階（１４０）で各部分品が燒結接合及び固化された後、組立体から治具を解体する治具除去段階（１５０）と、
治具の除去された組立体を更に燒結炉に入れて燒結することにより表面の治具跡を無くし、部分品間の接触面が燒結接合したか否かを確認する組立体２次燒結段階（１６０）とを含んでなることを特徴とするポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）燒結物の製造方法。
【請求項２】
前記燒結部分品組立段階（１３０）の前に、燒結部分品を旋盤、ミリング、マシニングセンタなどの工作機械によって一定の形状に加工する燒結部分品加工段階（１２５）をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）燒結物の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の製造方法によって製造されるポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）燒結物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリテトラフルオルエチレン（Polytetrafluoroethylene、以下、ＰＴＦＥという）を素材とした物品の製造方法に関し、さらに詳しくは、単純な形状のＰＴＦＥ燒結物を多数結合して複雑な形状のＰＴＦＥ燒結物を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＴＦＥは、耐熱性や耐薬品性、電気絶縁性、高周波特性、非粘着性、低摩擦係数、難燃性などに非常に優れて様々な用途として使用可能な素材であるが、成形性に劣るという欠点がある。すなわち、ＰＴＦＥは、高融点（溶融点：３２７℃）の結晶性、熱硬化性重合体であって、他のフッ素樹脂であるテトラフルオルエチレン−ヘキサフルオルプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニール（ＰＶＦ）、テトラフルオルエチレン−パーフルオルアルキルビニールエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等とは異なり、流動性、結合性及び稠密性に劣って射出又は押出成形が不可であるという欠点がある。
【０００３】
したがって、ＰＴＦＥを素材として物品を成形する際には、ＰＴＦＥ粉末をモールドに注入した後、プレスによって圧着して一定形状の圧着成形物を作り、これをさらに燒結炉内で燒結して固化させる方法を使用する。ところが、このようなＰＴＦＥ素材の燒結成形では、単純な形状の物品は成形することができるが、複雑な形状の物品を成形することはできないという欠点がある。燒結成形の場合、作られる物品の形状が、プレス圧着によって製造可能な圧着成形物の形状によって決定されるが、これは、粉末成形用プレスモールドのキャビティ形状は、粉末の加圧充填に一定の物理的限界があって複雑な形状に作り難く、粉末の加圧充填が可能な範囲の単純な形状に制限されるためである。したがって、複雑な形状のＰＴＦＥ素材物品を成形する他の方法の開発が要求される。
【０００４】
従来から試みられてきた複雑な形状のＰＴＦＥ素材物品の成形方法としては、次の方法が使用又は紹介されているが、業界では満足できる方法を探していない現状である。
【０００５】
まず、複雑な形状の構成部分になる単純な形状の部分品を燒結成形し、その後これら部分品の接合面を薬品で腐食させてその腐食表面に接着剤を塗布した後接合させるか、部分品の間に、優れた成形性を有する他のフッ素樹脂であるテトラフルオルエチレン−パーフルオルアルキルビニールエーテル共重合体（ＰＦＡ）フィルム又は棒を介入させて加熱圧着し或いは棒を溶かして溶接する方法を使用した。このような接合方法は、一度燒結成形された部分品間には他の媒介なく接合することができないという当業界の通用観念から始めたものである。ところが、他の媒介物を介入させた接合面は、小さい衝撃にも割れやすく、使用中に変形が起こりやすく、耐久性に劣っている。このため、完成品の長期間にわたった使用が不可能である。
【０００６】
上述した媒介物介入接合方式を改善するために案出された方法は、特許文献１（発明の名称：フッ素樹脂成形物の融着方法）及び特許文献２（発明の名称：ポリテトラフルオルエチレンからなる成形物の接着方法）に記載されている。これらの発明はいずれも本願出願人の発明である。
【０００７】
特許文献１の発明は、圧着成形物状態の部分品を完成品の形状に組み合わせた後、圧着成形物の燒結中の膨張体積より小さい空間を有するが、全体的に完成品形状の内部空間を有する治具内に締結し、治具内に備えられたヒータ装置で加熱しながら、圧着成形された部分品自体と圧着成形された部分品間の接触面で同時に燒結が起こるようにして、複雑な形状のＰＴＦＥ燒結物を製造する方法を開示している。特許文献１の発明の請求項には、押出又は射出成形された２つのフッ素樹脂成形物を結合させると記載されているが、これはＰＴＦＥ以外の他のフッ素樹脂に相当する説明であり、ＰＴＦＥの場合は発明の詳細な説明に記載されているように圧着成形物を前述の方法で結合させる。すなわち、特許文献１の発明は、一度燒結成形された部分品間には他の媒介なく接合することができないという当業界の通用観念から外れておらず、圧着成形された部分品を燒結接合している。
【０００８】
特許文献１の発明は、治具の内部空間を完成品の形状に合わせて製作しなければならず、治具の内部にヒーティング装置を備えなければならないので、形状の異なる燒結物を生産する度にヒーティング装置を備えた新しい治具を製作しなければならず、よって、多くのコストと時間がかかるという問題点があった。しかも、治具内にヒーティング装置を備える場合、圧着成形物全体を均一に加熱し難く、ＰＴＦＥ圧着成形物の膨張率が非常に大きいため（線膨張率：７％〜１２％）、正確な形状と寸法を有する完成品を得難いという問題点があった。複雑な形状に完成した燒結物は、工作機械による加工によっても形状及び寸法を補正することが難しい。
【０００９】
特許文献１の発明の問題点を改善するために案出されたものが、特許文献２の特許発明である。特許文献２の発明と特許文献１の発明との差異点は、治具の内部にヒーティング装置を備えることなく、通常の燒結炉を使用した点と、治具として通常の両側圧縮バイスを使用した点と、圧縮成形された部分品間の接合だけでなく、圧縮成形された部分品と燒結成形された部分品間の接合も試みた点にある。しかし、特許文献２の発明も、一度燒結成形された部分品間は圧縮成形された部分品などを媒介させなければ接合することができないという当業界の通用観念から外れていない。
【００１０】
特許文献２の発明のうち、圧縮成形された部分品同士を治具で締結した後燒結する方法は、特許文献１の発明とは治具において異なるが、圧縮成形された部分品の膨張率が非常に大きくて正確な形状及び寸法の完成品を得難いという問題点を依然としてもっている。また、部分品は、組み立てられて燒結接合される前に、工作機械によって一定の形状に更に加工する必要もあるが、圧縮成形された部分品は、組織の結合力が弱くて工作機械に加工することが容易でないという問題点もそのまま持っている。
【００１１】
特許文献２の発明のうち、圧縮成形された部分品と燒結された部分品間の結合においても、圧縮成形された部分品の燒結時、膨張率が、燒結された部品間の再燒結時の膨張率より著しく大きいため、接合面が不均一になってクラックが起こり易く、完成品の形が歪むという問題点がある。
【００１２】
その上、特許文献１の発明及び特許文献２の発明はいずれも、完成品の表面に治具跡を残すという問題点と、接合面において完全な燒結が行われたかを容易に確認できる方法がないという問題点を依然として持っている。
【特許文献１】韓国公告特許公報公告番号特１９９４−０００３１８０号明細書
【特許文献２】韓国登録特許公報登録番号１０−０４２８２６１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、従来の複雑な形状のＰＴＦＥ燒結物成形方法の問題点を解決するためのもので、その目的は、正確な形状及び寸法の完成物を得ることが可能なＰＴＦＥ燒結物製造方法及びその方法で製造したＰＴＦＥ燒結物を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、部分品を工作機械によって多様な形状に加工して複雑な形状の燒結物を製造することが可能なＰＴＦＥ燒結物製造方法及びその方法で製造したＰＴＦＥ燒結物を提供することにある。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、完成品の表面に治具跡を残さないＰＴＦＥ燒結物製造方法及びその方法で製造したＰＴＦＥ燒結物を提供することにある。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、接合面において完全な燒結が行われたか否かを容易に確認することが可能なＰＴＦＥ燒結物製造方法及びその方法で製造したＰＴＦＥ燒結物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明に係るポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）燒結物の製造方法は、ＰＴＦＥ粉末をモールドに注入した後プレスで加圧し、完成品の構成部分になれる簡単な形状の圧着成形物を多数形成する部分品圧着成形段階と、前記部分品圧着成形段階で得た圧着成形物を燒結炉に入れて燒結及び固化する部分品燒結段階と、前記部分品燒結段階で得た燒結部分品を治具によって完成品の形状に組立結束する燒結部分品組立段階と、前記燒結部分品組立段階で作られた組立体を、治具による加圧を維持したまま燒結炉に入れ、部分品間の接触面を燒結接合する組立体１次燒結段階と、前記組立体１次燒結段階で各部分品が燒結接合及び固化された後、組立体から治具を解体する治具除去段階と、治具の除去された組立体を更に燒結炉に入れて燒結することにより表面の治具跡を無くし、部分品間の接触面が燒結接合したか否かを確認する組立体２次燒結段階とを含んでなることを特徴とする。
【００１８】
前記燒結部分品組立段階の前に、燒結部分品を旋盤、ミリング、マシニングセンタなどの工作機械によって一定の形状に加工する燒結部分品加工段階をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、正確な形状及び寸法のＰＴＦＥ燒結物を製造することができるうえ、燒結部分品を工作機械によって様々な形状に加工した後、他の燒結部分品と組み立てて燒結接合することができるので、非常に複雑な形状のＰＴＦＥ燒結物も製造することができるという効果がある。
【００２０】
また、本発明によれば、治具跡が残らないで完全な接合面を有するＰＴＦＥ燒結物を提供することができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明に係るポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）燒結物の製造方法を詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明に係るポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）燒結物の製造方法を段階別に示した工程図、図２は本発明に係るポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）燒結物の製造方法を例示的に説明するために示した完成燒結物の斜視図、図３ａ〜図３ｆは本発明に係る成形物を成形段階別に示した参考図である。
【００２３】
まず、図２、図３ｃ及び図３ｄを参照すると、例示燒結物である完成物１０は、第１部分品１２ｃ、第２部分品１４ｃ、第３部分品１６ｃ、第４部分品１８ｃ及び第５部分品２０ｃの５種の部分品から構成される。前記第１部分品１２ｃは、四角の板状形であって、その中心部に円形の孔が設けられており、第２部分品１４ｃは、六面体の内部に空洞を有し、上面及び右側面の中心部に円形の孔が設けられている。また、第３部分品１６ｃ、第４部分品１８ｃ及び第５部分品２０ｃは直径の異なる２つの円筒を接合しておいた形状である。このように複雑な形状の部分品１２ｃ、１４ｃ、１６ｃ、１８ｃ、２０ｃを結合すると、さらに複雑な形状の完成品１０になる。このように複雑な形状は、プレスモールドによって一回では成形できないことが前述した通りである。したがって、比較的簡単な形状の部分品を成形した後、これらを結合する方法しかない。
【００２４】
図１を参照すると、本発明の特徴は、全ての部分品を一旦燒結成形した後（１２０）、燒結された部分品を治具によって完成品の形状に組み立て（１３０）、その組立体を燒結して（１４０）部分品の接触面で燒結接合が行われるようにする点と、燒結された組立体から治具を除去し（１５０）、組立体を再燒結して（１６０）治具跡を無くし、燒結接合が不完全な接合面において分離が起こるようにして、燒結接合の完全性を確認可能にした点にある。
【００２５】
図１、図３ａ及び図３ｂを示すように、ＰＴＦＥ粉末をモールドに注入した後プレスで加圧し、完成品１０の構成部分になる簡単な形状の圧着成形物１２ａ、１４ａ、１６ａ、１８ａ、２０ａを成形する部分品圧着成形段階（１１０）と、前記部分品圧着成形段階（１１０）で成形された圧着成形物１２ａ、１４ａ、１６ａ、１８ａ、２０ａを燒結炉３０に入れて燒結及び固化する部分品燒結段階（１２０）は、通常のＰＴＦＥ燒結物成形条件に応じて行う。このように燒結された部分品１２ｂ、１４ｂ、１６ｂ、１８ｂ、２０ｂは、その形が単純なので、そのまま組み立てては図２に示した完成品２のような形状の燒結物を作ることができない。したがって、図３ｃに示すように、燒結部分品１２ｂ、１４ｂ、１６ｂ、１８ｂ、２０ｂを旋盤、ミリング、マシニングセンタなどの工作機械によって加工し、完成物１０の構成部分品である第１部分品１２ｃ、第２部分品１４ｃ、第３部分品１６ｃ、第４部分品１８ｃ及び第５部分品２０ｃの５種の部分品に成形しなければならない（１２５）。この過程において完成物１０の形状及び大きさが決定される。本願発明は、組立体の構成部分を成す全ての部分品に対し、燒結成形された部分品のみを用いるので、全ての部分品を組立前に工作機械によって加工することができて、非常に複雑な形状の燒結物も正確な形状及び大きさに作り出すことができる。
【００２６】
図１、図３ｄ及び図３ｅを参照すると、このように燒結成形及び加工された部分品１２ｃ、１４ｃ、１６ｃ、１８ｃ、２０ｃは、完成品１０の形状に組み合わせられ、治具３２によって結束されて燒結部分品組立体になる（１３０）。燒結部分品組立体は、治具３２の加圧を維持したまま燒結炉３に入れてさらに燒結する（１４０）。この際、各燒結部分品は、既に一回燒結されたものであって、再燒結時にはその膨張率が圧着成形物の燒結時より小さいため前記燒結部分品組立体の形状と大きさを殆どそのまま維持しながら、各部分品の接触面で燒結接合が行われる。このようにすることにより、正確な形状及び大きさの燒結物を成形することができる。
【００２７】
組立体を１次燒結した後固結させると、完成品に近接した形状の燒結物を得るが、この燒結物の表面には燒結過程で治具３２の加圧によって発生した跡が残る。それだけでなく、不完全な燒結接合が行われた部分品もそのまま付いている。
【００２８】
図１及び図３ｆを参照すると、本発明は、このような治具跡と不完全な燒結接合部分の脱去を燒結部分品組立体の２次燒結（１６０）によって達成する。このため、組立体の２次燒結時には治具３２を除去した後（１５０）燒結する。治具３２が除去されると、２次燒結過程で燒結物表面の治具跡が平坦化されて無くなり、各部分品をこれ以上治具によって固定及び加圧していないため、不完全に接合されていた部分品は分離される。したがって、組立体２次燒結過程で分離されていない部分品は非常に良好に燒結結合したものと確認することができる。
【００２９】
以上、本発明を添付図面に基づいた一実施例によって説明したが、本発明の保護範囲をこれらの実施例に限定するためのものではなく、本発明の保護範囲は特許請求の範囲に記載の事項によって決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）燒結物の製造方法を段階別に示した工程図である。
【図２】本発明に係るポリテトラフルオルエチレン（ＰＴＦＥ）燒結物の製造方法を例示的に説明するために示した完成燒結物の斜視図である。
【図３ａ】本発明に係る成形物を成形段階別に示した参考図である。
【図３ｂ】本発明に係る成形物を成形段階別に示した参考図である。
【図３ｃ】本発明に係る成形物を成形段階別に示した参考図である。
【図３ｄ】本発明に係る成形物を成形段階別に示した参考図である。
【図３ｅ】本発明に係る成形物を成形段階別に示した参考図である。
【図３ｆ】本発明に係る成形物を成形段階別に示した参考図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０    完成品
１２ａ、１４ａ、１６ａ、１８ａ、２０ａ    部分品圧縮成形物
１２ｂ、１４ｂ、１６ｂ、１８ｂ、２０ｂ    加工前の部分品燒結物
１２ｃ、１４ｃ、１６ｃ、１８ｃ、２０ｃ    加工後の部分品燒結物
３０    燒結炉
３２    治具
【図１】
2005324532.tif 000003
【図２】
2005324532.tif 000004
【図３ａ】
2005324532.tif 000005
【図３ｂ】
2005324532.tif 000006
【図３ｃ】
2005324532.tif 000007
【図３ｄ】
2005324532.tif 000008
【図３ｅ】
2005324532.tif 000009
【図３ｆ】
2005324532.tif 000010