本發(fā)明涉及一種用于螺紋連接的柔性密封材料，該柔性密封材料由特別是呈帶或線的形式的柔性ptfe-單絲或復(fù)絲制成。
這種類型的密封元件，特別是密封帶或密封線，充當(dāng)用于非常多種多樣的連接、用于管連接或用于密封由金屬或塑料制成的螺紋的密封件。為此目的，在螺紋連接完成之前，將聚四氟乙烯線或聚四氟乙烯帶纏繞在要求密封的螺紋螺齒周圍。這些密封元件充當(dāng)先前用于密封管道中的螺紋的大麻的替代物。它們目前以非常多種多樣的形式使用，具體實(shí)例是密封帶和密封線。市場上可獲得的密封帶總是呈定向形式的ptfe單絲，主要在表面上配備有全氟化的潤滑劑，或者需要在表面上施加該類型的潤滑劑。
早在1961年，us3002270a公開提出了使用ptfe(聚四氟乙烯)帶作為在管連接中的陽螺紋與陰螺紋之間的密封夾層。通過以下方式生產(chǎn)該帶，將粉狀ptfe與小比例的油狀增加物混合、擠出并且在壓延輥系統(tǒng)中軋制以給出長的薄帶，并且最后卷起。在該壓延輥系統(tǒng)中或在其下游，以這樣一種方式拉伸該帶，即，使得其密度變成從1.2g/mm3到1.8g/mm3。
已知的是，當(dāng)螺紋連接完成時(shí)，用于隨后調(diào)節(jié)的要求經(jīng)常使得將所述螺紋接頭再次分開并且重新連接是不可避免的。然而，在此必要的是在這個(gè)程序期間、以及還有之后，保證防漏連接。在將全氟化的潤滑劑單獨(dú)施加到該ptfe單絲上的情況下，符合此具體要求用目前在市場上可獲得的ptfe單絲產(chǎn)品可以僅確保至受限制的程度。在其他情況下，始終必要的是在分開螺紋接頭之后，還替換密封元件，以便確保其具有所要求的防漏品質(zhì)。
ep0801254a1(1997年公開的)描述了一種用于零件的材料，這些零件不僅必須充當(dāng)可移動閥零件的滑動件，而且還必須是耐用的，并且還是密封的；因此，典型地這些零件是用于塞閥的軸承襯。該材料是富含添加劑的ptfe。這些添加劑是具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的固體潤滑劑的顆粒，例如滑石粉或石墨。該生產(chǎn)工藝擠出和/或壓延(軋制)材料的混合物以給出帶，將其卷起以給出卷形物，將其以卷形物的形式壓縮，并且最后在約380℃的溫度下將其燒結(jié)持續(xù)數(shù)小時(shí)以給出致密、相對硬的產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有經(jīng)久地良好的低摩擦表面。擠出和/或壓延以對于低摩擦特性理想的方式實(shí)現(xiàn)與所得帶并且最后剛性成品的表面平行的添加劑的層狀晶體的定向。不存在以下意圖，并且當(dāng)然不存在以下建議，呈帶形式的中間產(chǎn)品用于密封目的。
從當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)水平開始，本發(fā)明基于提供用于柔性密封元件的密封材料的目的，該柔性密封元件充當(dāng)在陽螺紋與陰螺紋之間的密封夾層，特別地用于管連接，同時(shí)展示了改進(jìn)的密封特性并且在一定程度上允許隨后調(diào)節(jié)螺紋接頭，而沒有任何產(chǎn)生的對于替換所述元件的要求，這在壓力條件下也適用。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目的，因?yàn)樵撁芊獠牧鲜莗tfe單絲-或復(fù)絲，該單絲或復(fù)絲特別地呈帶或線的形式并且已經(jīng)用高壓添加劑進(jìn)行了改性并且是無定向的。
因?yàn)樵撁芊獠牧蠜]有被燒結(jié)(像ep0801254a1中的密封材料，其在多個(gè)方面中是可比較的)，它保持相對軟的并且相對柔性的，并且具有相對高的摩擦系數(shù)，并且因此不會在密封螺紋接頭的正確組裝期間滑出位置。此外，生產(chǎn)成本是非常低得多的。
因?yàn)樵撁芊獠牧喜皇嵌ㄏ虻?像在前言中提及的ptfe密封帶或密封線)，它比定向的材料更致密、較不多孔的、并且更可變形的，并且具有比定向的材料更軟的塑性特性。良好的塑性可變形性有可能是造成以下事實(shí)的原因：當(dāng)該材料被用作在密封螺紋連接的陽螺紋和陰螺紋零件的組裝和調(diào)節(jié)期間的夾層時(shí)，它提供了良好的潤滑效應(yīng)，使得不存在對于任何附加的物質(zhì)如油的需要。
高壓添加劑采取精細(xì)顆粒粉末的形式，并且被分類成發(fā)揮結(jié)構(gòu)效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)或物理效應(yīng)的物質(zhì)。在最常用的高壓添加劑之中的是二硫化鉬、石墨、磷酸三鈣、焦磷酸鋅、氫氧化鈣、鋁、硫化鋅、氧化鋅和氟化鈣。二氧化鈦同樣可以用作高壓添加劑，具有以下優(yōu)點(diǎn)：它可用于食品工業(yè)中。
雖然ptfe本身具有非常低的摩擦系數(shù)，但它不具有層-晶格結(jié)構(gòu)，并且僅發(fā)揮物理效應(yīng)。因此，用具有層-晶格結(jié)構(gòu)并且還發(fā)揮化學(xué)效應(yīng)的高壓添加劑改性ptfe是對于用作螺紋用的密封線特別有利的。為此目的特別有吸引力的材料是硫化鉬(mos2)、二硫化鎢(ws2)和二氧化鈦(tio2)、其混合物和其他類似的高壓添加劑。
本發(fā)明的密封材料的實(shí)質(zhì)優(yōu)點(diǎn)是，在組裝之后對螺紋接頭進(jìn)行隨后調(diào)節(jié)依然是可能的；這在壓力條件下也適用。特別地，在該密封材料已經(jīng)被纏繞在其上之后已經(jīng)被擰緊的螺紋接頭可以被分開至至少四分之一轉(zhuǎn)的程度而沒有它可能泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。用高壓添加劑改性該無定向的ptfe單絲導(dǎo)致改進(jìn)的抗壓縮變形性。
高壓添加劑的操作模式是基于它們的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，該結(jié)晶結(jié)構(gòu)允許它們發(fā)揮潤滑效應(yīng)而不改變金屬表面。層-晶格晶體通常憑借它們的結(jié)構(gòu)具有一個(gè)平面，其中它們顯著地更易于裂開；因此，薄層像紙的疊層彼此滑過。這種低內(nèi)摩擦對于潤滑特性是重要的。因此，結(jié)果是在增加壓力下，低摩擦膜在金屬表面之間形成并確保移動自由度。
高壓添加劑有利地是該細(xì)絲的按重量計(jì)從0.1％至5.0％。甚至0.1％的高壓添加劑的加入提供了在材料的特性上的顯著改進(jìn)，但是高于5.0％的加入既不是有成本效益的也不是有用的。
本發(fā)明的實(shí)質(zhì)優(yōu)點(diǎn)是，已經(jīng)用高壓添加劑改性的無定向的ptfe膜具有所要求的改進(jìn)的密封特性，并且允許隨后調(diào)節(jié)螺紋接頭至一定程度，而不損害密封裝置；這在壓力條件下也適用。此優(yōu)點(diǎn)本質(zhì)上可歸因于以下事實(shí)：將高壓添加劑引入到該聚合物內(nèi)可以控制ptfe的不利冷流動。同時(shí)，高壓添加劑充當(dāng)干潤滑劑，替代全氟化的潤滑劑的附加施加。該密封元件可以采取任何所希望的形式，但是特別地是通用的密封元件，不論形式如何，特別是具有任何所希望的寬度和厚度的密封帶或密封線。用對于所提及的密封目的生產(chǎn)的ptfe膜或用從所述膜切割的密封帶或密封線的適當(dāng)試驗(yàn)顯示了優(yōu)異的結(jié)果連同非常良好的可加工性，這些膜由已經(jīng)用高壓添加劑改性的無定向的ptfe制成并且沒有全氟化的潤滑劑。所描述的膜以帶和線兩種形式在高達(dá)200巴及以上的壓力下在非常多種多樣的類型的螺紋和材料上進(jìn)行測試。
從1.20g/cm3至1.80g/cm3、特別地從1.50g/cm3至1.70g/cm3的密度的無定向的ptfe膜有利地具有所要求的改進(jìn)的密封特性，以便允許隨后調(diào)節(jié)螺紋接頭至一定程度，而不損害密封裝置。
未改性的聚四氟乙烯具有已知的優(yōu)點(diǎn)如優(yōu)異的耐化學(xué)性、非常低的滑動摩擦系數(shù)、從-200℃至260℃的使用范圍、無吸水性、無硬化等，并且原則上具有對于以提出的無定向形式用作螺紋密封材料的非常良好的適用性。然而，所述材料的相當(dāng)大的缺點(diǎn)是冷流動，這在不將高壓添加劑引入到該ptfe聚合物內(nèi)的情況下僅允許隨后調(diào)節(jié)至最小程度。在此所要求的防漏特性可以確保僅僅至受限制的程度。當(dāng)施加高扭矩時(shí)，這在完成螺紋連接期間是不可避免的，同樣存在密封表面的磨損的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)螺紋連接由不銹鋼制成時(shí)，存在關(guān)于密封表面的磨損的特定風(fēng)險(xiǎn)。
該無定向的ptfe膜通過壓延產(chǎn)生。在生產(chǎn)本發(fā)明的密封裝置期間可能要求的任何潤滑劑在壓延之后的干燥過程期間蒸發(fā)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，借助于壓延工藝制造的膜網(wǎng)在進(jìn)一步加工以給出密封帶或密封線之前不是定向的，并且也不存在潤滑劑的進(jìn)一步施加，現(xiàn)有技術(shù)中、特別地在該膜的定向之后存在潤滑劑的進(jìn)一步施加。單絲表面因此是無潤滑劑的；這在本發(fā)明上下文中的含義是不存在任何單獨(dú)的潤滑劑層的施加。市場上可獲得的常規(guī)的ptfe螺紋密封線或帶總是定向的并附加地提供有潤滑劑。
將高壓添加劑嵌入到ptfe基質(zhì)內(nèi)，例如以干潤滑劑的形式，旨在提供ptfe的冷流動特性的實(shí)質(zhì)性改進(jìn)；這些的最終結(jié)果是允許螺紋接頭的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)；這在壓力條件下也適用。因此，提供了對提供有全氟化的潤滑劑的定向密封帶和線(其中該潤滑劑僅已經(jīng)被施加在表面上)的另一種替代方案。在加工期間將高壓添加劑直接結(jié)合到該ptfe聚合物內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)均勻的分布。對于不允許使用脂肪或油的應(yīng)用，高壓添加劑作為干潤滑劑具有優(yōu)異的適用性，并且因此它們還被批準(zhǔn)用于氧氣管線中的應(yīng)用。相比于將潤滑劑施加到表面上，將提及的添加劑引入到ptfe聚合物內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)是，潤滑特性是永久可獲得的，因?yàn)轭w粒已被確切地嵌入在ptfe基質(zhì)內(nèi)并且不能蒸發(fā)。相比之下，施加到ptfe密封帶和密封線的表面上的潤滑劑可以相對容易地蒸發(fā)。
為了改進(jìn)在要求密封的螺紋周圍纏繞期間的一致性，可能有利的是在膜上穿孔。這意味著例如通過針在該膜或密封帶或密封線上垂直于其縱向方向穿孔。呈槽形式的凸起同樣可以優(yōu)化膜的應(yīng)用或到螺紋螺齒內(nèi)的滲透，并且因此優(yōu)化密封效應(yīng)。在此該槽優(yōu)選地延伸跨越截面并且在單絲方向上定向。