DE10394262B4

DE10394262B4 - Process for producing a polytetrafluoroethylene filament

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Publication number: DE10394262B4
Application number: DE10394262.9T
Authority: DE
Inventors: José Antonio Almeida Neto
Original assignee: Manegro Administracao e Participacoes Ltda
Current assignee: Manegro Administracao e Participacoes Ltda
Priority date: 2003-06-24
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2014-07-10
Anticipated expiration: 2023-06-25
Also published as: WO2004113050A1; BRPI0318374B8; BR0318374B1; DE10394262T5; US20080272327A1; AU2003236737A1; BR0318374A

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines PTFE-Filaments eines Typs, das Stufen zum Extrudieren und nachfolgenden Verstrecken, Erhitzen und Schneiden von PTFE umfasst, gekennzeichnet durch die folgenden Stufen vor Durchführung der Extrusionsstufe: – Bereitstellen eines zylindrischen Behälters, der starre Seitenwände aufweist; – Einführen einer Platte in den zylindrischen Behälter, um den Behälter axial in zwei gleiche Hälften aufzuteilen; – Beschicken einer ersten Mischung, die PTFE und einen Füllstoff enthält, und einer zweiten Mischung, die PTFE enthält, jeweils in eine der beiden Hälften des Behälters, Seite an Seite liegend und ausgerichtet auf die Seitenwände; – Entfernen der Platte, so dass ein Teil der ersten Mischung mit einem Teil der zweiten Mischung in Kontakt kommen kann, so dass sie Seite an Seite liegend nebeneinander angeordnet und auf die Seitenwände des Behälters ausgerichtet sind; und – Zusammenpressen der ersten Mischung und der zweiten Mischung in einer Richtung parallel zu den Seitenwänden zur Bildung eines Rohlings (Billets), in dem die erste Mischung und die zweite Mischung unterschiedliche Reibungskoeffizienten aufweisen.A method for producing a PTFE filament of a type comprising steps for extruding and then drawing, heating and cutting PTFE, characterized by the following steps prior to performing the extrusion step: - providing a cylindrical container having rigid side walls; Inserting a plate into the cylindrical container to axially divide the container into two equal halves; Charging a first mixture containing PTFE and a filler and a second mixture containing PTFE each into one of the two halves of the container, side by side and aligned with the side walls; Removing the plate so that part of the first mixture can come into contact with part of the second mixture so that they are arranged side by side and are aligned with the side walls of the container; and compressing the first mixture and the second mixture in a direction parallel to the side walls to form a billet in which the first mixture and the second mixture have different coefficients of friction.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Polytetrafluorethylen-Filaments (nachstehend abgekürzt als ”PTFE-Filament” bezeichnet).The present invention relates to a process for producing a polytetrafluoroethylene filament (hereinafter abbreviated to "PTFE filament").

Seit der Entwicklung des Materials in dem US-Patent Nr. 3 953 566 (Gore) werden flexible Fasern, die aus expandiertem PTFE hergestellt sind, für verschiedene Zwecke eingesetzt, beispielsweise für Textilien (Gewebe), als Nähfaden und als Zahnseide. Diese Fasern werden in großem Umfang verwendet wegen der sehr guten physikalischen Eigenschaften des PTFE-Harzes, und weil sie außerdem chemisch inert sind, ausgezeichnete Hochtemperatur- und Tieftemperatur-Eigenschaften, eine hohe Beständigkeit gegen ultraviolette Strahlung und eine hohe Gleitfähigkeit aufweisen. In den US-Patenten 3 953 566 und 3 962 153 sind Verfahren zur Herstellung von hochporösen Materialien aus PTFE beschrieben, die zu Produkten mit einer sehr hohen Festigkeit führen. In diesen Patenten ist angegeben, wie aus diesem Polymer hergestellte Stränge (Spinnfäden) durch Anwendung von Pastenformgebungsverfahren hergestellt werden, bei denen das Polymer in eine Paste überführt und zu einem Strang (Spinnfäden) geformt wird, der dann durch Verstrecken in einer oder in mehreren Richtungen unter bestimmten Bedingungen expandiert wird, so dass er viel poröser und fester wird. Dieses Expansions-Phänomen, das von einer Zunahme der Festigkeit begleitet ist, tritt bei bestimmten bevorzugten PTFE-Harzen und innerhalb bevorzugter Verstreckungsraten-Bereiche und bevorzugter Temperaturbereiche auf. Daher werden die meisten der Produkt erhalten, wenn die Expansion (Dehnung) bei hohen Temperaturen, vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 35 bis 327°C, durchgeführt wird.Since the development of the material in the U.S. Patent No. 3,953,566 (Gore) are flexible fibers made of expanded PTFE, used for various purposes, such as textiles (fabric), as sewing thread and as dental floss. These fibers are widely used because of the very good physical properties of the PTFE resin, and because they are also chemically inert, have excellent high temperature and low temperature properties, high resistance to ultraviolet radiation, and high lubricity. In the U.S. Patents 3,953,566 and 3,962,153 There are described methods of producing highly porous PTFE materials which result in very high strength products. These patents teach how to prepare strands (filaments) made from this polymer by the use of paste forming processes in which the polymer is made into a paste and formed into a strand (filaments) which is then stretched in one or more directions is expanded under certain conditions, so that it becomes much more porous and solid. This expansion phenomenon, accompanied by an increase in strength, occurs in certain preferred PTFE resins and within preferred stretch rate ranges and more preferred temperature ranges. Therefore, most of the product is obtained when expansion (elongation) is carried out at high temperatures, preferably within the range of 35 to 327 ° C.

Außerdem wurde gefunden, dass einige Harze viel besser geeignet sind für das Expansionsverfahren (Dehnungsverfahren) als andere, da sie über einen breiteren Verstreckungsraten- und Temperatur-Bereich verarbeitet werden können. Die primäre Vorbedingung für ein geeignetes Harz ist ein sehr hoher Grad der Kristallinität, vorzugsweise in dem Bereich von 98% oder darüber.In addition, it has been found that some resins are much more suitable for expansion (strain) than others because they can be processed over a broader range of rates and temperatures. The primary prerequisite for a suitable resin is a very high degree of crystallinity, preferably in the range of 98% or above.

Die poröse Mikrostruktur des expandierten Materials wird beeinflusst durch die Temperatur und die Rate, mit der es expandiert wird. Die Struktur besteht aus Knoten, die durch sehr kleine Fibrillen miteinander verbunden sind. Im Falle einer uniaxialen Expansion werden die Knoten länglich, wobei die längere Achse eines Knotens senkrecht zur Expansionsrichtung ausgerichtet ist. Die Fasern, welche die Knoten miteinander verbinden, sind parallel zur Expansionsrichtung ausgerichtet. Die Größe der Knoten kann variieren in Abhängigkeit von den Bedingungen, die bei der Expansion angewendet werden. Produkte, die bei hohen Temperaturen und hohen Expansionsraten expandiert worden sind, weisen eine homogenere Struktur auf, d. h. sie weisen kleinere und dichter beieinander liegende Knoten auf und diese Knoten sind mit einer größeren Anzahl von Fibrillen miteinander verbunden. Es wurde auch gefunden, dass diese Produkte eine viel höhere Festigkeit aufweisen. Der Expansionsprozess führt zu einem enormen Anstieg der Zugfestigkeit der PTFE-Fasern und zu einem Anstieg der Porosität.The porous microstructure of the expanded material is affected by the temperature and rate at which it is expanded. The structure consists of nodes that are interconnected by very small fibrils. In the case of uniaxial expansion, the nodes become elongated, with the longer axis of a knot oriented perpendicular to the direction of expansion. The fibers connecting the nodes are aligned parallel to the direction of expansion. The size of the nodes may vary depending on the conditions used in the expansion. Products that have been expanded at high temperatures and high expansion rates have a more homogeneous structure, i. H. they have smaller and more dense nodes and these nodes are interconnected with a larger number of fibrils. It has also been found that these products have a much higher strength. The expansion process leads to a tremendous increase in the tensile strength of PTFE fibers and an increase in porosity.

Wenn die expandierten Produkte auf eine Temperatur oberhalb des niedrigsten Kristall-Schmelzpunktes von PTFE erhitzt werden, beginnen Störungen in der geometrischen Ordnung der Kristallite aufzutreten und die Kristallinität nimmt ab, wodurch der Gehalt des Polymers an amorphem Material, in der Regel bis zu 10% oder mehr, zunimmt. Diese amorphen Regionen innerhalb der kristallinen Struktur scheinen die Gleitfähigkeit entlang der Kristallachse des Kristallits stark zu hemmen und Fibrillen und Kristallite zu blockieren (zu verschränken), so dass sie unter Spannung gegen Gleiten (Verschiebung) beständig sind. Daher kann die Wärmebehandlung als ein amorphes Blockierungsverfahren angesehen werden. Ein wichtiger Aspekt der amorphen Blockierung besteht darin, dass eine Zunahme des Gehaltes an amorphem Material auftritt, unabhängig von der Kristallinität des Harzes am Beginn. Wenn das Material auf eine Temperatur über 327°C erhitzt wird, tritt ein überraschender Anstieg der Festigkeit auf.When the expanded products are heated to a temperature above the lowest crystal melting point of PTFE, perturbations in the geometric order of the crystallites begin to occur and the crystallinity decreases, thereby increasing the polymer's content of amorphous material, typically up to 10% or so more, increases. These amorphous regions within the crystalline structure appear to strongly inhibit slipperiness along the crystal axis of the crystallite and to block (entangle) fibrils and crystallites so that they are resistant to sliding (displacement) under tension. Therefore, the heat treatment can be regarded as an amorphous blocking process. An important aspect of amorphous blocking is that an increase in the content of amorphous material occurs, regardless of the crystallinity of the resin at the beginning. When the material is heated to a temperature above 327 ° C, a surprising increase in strength occurs.

Der Anstieg der Festigkeit der Polymermatrix ist abhängig von der Festigkeit des extrudierten Materials vor der Expansion, dem Grad der Kristallinität des Polymers, der Rate und Temperatur, bei der die Expansion durchgeführt wird, und der amorphen Blockierung (Verschränkung). Wenn alle diese Faktoren ausgenutzt werden, um die Festigkeit des Materials zu maximieren, werden Zugfestigkeiten von 703 kg/cm² (10000 psi) und darüber erhalten bei einer Porosität von 90% oder höher. Im Gegensatz dazu beträgt die maximale Zugfestigkeit von konventionellem extrudiertem oder geformtem PTFE nach dem Sintern im Allgemeinen etwa 211 kg/cm² (3000 psi), und bei einem konventionellen extrudierten und kalandrierten PTFE-Band, das zentriert worden ist, beträgt das Maximum etwa 359 kg/cm² (5100 psi).The increase in the strength of the polymer matrix is dependent on the strength of the extruded material prior to expansion, the degree of crystallinity of the polymer, the rate and temperature at which the expansion is performed, and the amorphous blockage (entanglement). When all these factors are exploited to maximize the strength of the material, tensile strengths of 703 kg / cm ² (10,000 psi) and above are obtained with a porosity of 90% or higher. In contrast, the maximum tensile strength of conventional extruded or molded PTFE after sintering is generally about 211 kg / cm ² (3000 psi), and for a conventional extruded and calendered PTFE tape that has been centered, the maximum is about 359 kg / cm ² (5100 psi).

Nach dem Stand der Technik wird Zahnseide, wie z. B. in den US-Patenten Nr. 3 830 246 , 3 897 795 , 4 215 478 und 4 033 365 beschrieben, aus einem synthetischen oder natürlichen Material hergestellt. PTFE wird darin nicht genannt. According to the prior art floss, such as. Tie U.S. Pat. Nos. 3,830,246 . 3,897,795 . 4 215 478 and 4 033 365 described, made of a synthetic or natural material. PTFE is not mentioned therein.

Diese Patente zeigen, dass die Behandlung mit Zahnseide ein extrem wichtiger Vorgang für die richtige Zahnhygiene ist. Die unzureichende Akzeptanz durch den Verbraucher trotz der häufig wiederholten Anweisungen durch Zahnärzte, Zahnseide zu benutzen, rührt möglicherweise von dem Umstand her, dass die Zahnseiden des Standes der Technik häufig ein Zahnfleischbluten hervorrufen und im Allgemeinen unangenehm oder schwierig in ihrem Gebrauch sind. Diese Bedingungen resultieren möglicherweise in erster Linie aus dem relativ hohen Reibungskoeffizienten (COF) dieser Zahnseiden.These patents show that flossing is an extremely important process for proper dental hygiene. Inadequate consumer acceptance, despite frequent instructions from dentists to use flossing, may be due to the fact that the prior art flosses often cause bleeding gums and are generally uncomfortable or difficult to use. These conditions may result primarily from the relatively high coefficient of friction (COF) of these dental flosses.

Da die Zahnseiden des Standes der Technik derart hohe Reibungskoeffizienten aufweisen, müssen die Verbraucher somit eine beträchtliche Kraft aufwenden, um sie zwischen den Zähnen oder so genannten ”Kontaktpunkten” hindurchzuziehen. Unglücklicherweise weiß der Verbraucher nicht, wann die Zahnseide tatsächlich zwischen den Kontaktpunkten hindurchgleitet. Wenn dies plötzlich auftritt, hat der Verbraucher nicht genügend Zeit, um die von ihm angewendete hohe Kraft zu verringern. Dies scheint zu bewirken, dass die Zahnseiden in das Zahnfleisch hineingezogen werden, Schnitte hervorrufen, die manchmal stark bluten. Daher haben viele der derzeit auf dem Markt befindlichen Zahnseiden eine begrenzte Akzeptanz durch den Verbraucher gefunden. Der Mangel an Akzeptanz durch den Verbraucher bei einzelnen Zahnseiden auf dem Markt ist teilweise auf die Eigenschaft der Zahnseide zurückzuführen, eine Zahnfleischblutung hervorzurufen. Außerdem wird die Zahnseide im Allgemeinen als schwierig und unangenehm in der Handhabung angesehen. Die Unzufriedenheit des Verbrauchers mit einigen Zahnseiden wird durch den verhältnismäßig hohen Reibungskoeffizienten hervorgerufen.Thus, because the flosses of the prior art have such high coefficients of friction, consumers must expend considerable force to pull them between the teeth or so-called "points of contact". Unfortunately, the consumer does not know when the floss actually slides between the contact points. If this happens suddenly, the consumer does not have enough time to reduce the high power he is using. This seems to cause the flosses to be pulled into the gum, causing cuts that sometimes bleed heavily. Therefore, many of the flosses currently on the market have found limited consumer acceptance. The lack of consumer acceptance of individual dental flosses in the market is due in part to the property of flossing to cause bleeding in the gums. In addition, dental floss is generally considered difficult and uncomfortable to handle. The dissatisfaction of the consumer with some flossing is caused by the relatively high coefficient of friction.

Um dieses Problem zu lösen, wurde von verschiedenen Quellen ein neuer Typ einer Zahnseide, hergestellt aus PTFE, verfügbar gemacht. Dieser Typ von Zahnseide weist bestimmte vorteilhafte Eigenschaften auf, wie z. B. eine hohe Gleitfähigkeit und eine niedrigere Durchscheuerungsrate als die konventionellen Zahnseiden. In einigen Patenten werden solche Produkte angestrebt, beispielsweise in den US-Patenten Nr. 5 033 488 und 5 209 251 (beide Curtis et al.) und in dem US-Patent Nr. 5 220 932 (Blass).To solve this problem, a new type of dental floss made of PTFE has been made available from various sources. This type of dental floss has certain advantageous properties, such as. As a high lubricity and a lower Durchscheuerungsrate than the conventional dental flosses. In some patents, such products are sought, for example in the U.S. Patent Nos. 5,033,488 and 5,209,251 (both Curtis et al.) and in the U.S. Patent No. 5,220,932 (Pale).

In den Curtis-Patenten ( US-Patenten Nr. 5 033 488 und 5 209 251 ) ist die Verwendung von hochfestem expandiertem PTFE beschrieben, das mit einem Material beschichtet ist, um den PTFE-Reibungskoeffizienten für die Verwendung als Zahnseide zu erhöhen.In the Curtis patents ( U.S. Patent Nos. 5,033,488 and 5,209,251 ) describes the use of high strength expanded PTFE coated with a material to increase the PTFE coefficient of friction for use as dental floss.

In dem Blass-Patent ( US-Patent Nr. 5 220 932 ) ist die Verwendung eines uniaxial verstreckten nicht-porösen PTFE mit einer verhältnismäßig niedrigen Zugfestigkeit beschrieben, die mit Wachs beschichtet ist, um den PTFE-Reibungskoeffizienten zu erhöhen für die Verwendung als Zahnseide.In the pale patent ( U.S. Patent No. 5,220,932 ) describes the use of a uniaxially stretched non-porous PTFE having a relatively low tensile strength coated with wax to increase the PTFE coefficient of friction for use as a dental floss.

Expandiertes PTFE hat einen eher niedrigen Reibungskoeffizienten (von unter 0,08), verglichen mit einem Reibungskoeffizienten von etwa 0,2 bei den handelsüblichen Zahnseiden des Standes der Technik. Die Erfinder haben in dem US-Patent Nr. 5 033 488 gezeigt, dass mikrokristallines Wachs (MCW) an expandiertem PTFE haftet und überraschenderweise einen Reibungskoeffizienten ergibt, der ausreichend hoch ist, um es dem Verbraucher zu ermöglichen, die Zahnseide und Bänder sicher zu ergreifen, der jedoch nicht so hoch ist wie bei dem Stand der Technik. Dieser Reibungskoeffizient liegt zwischen dem sehr niedrigen Reibungskoeffizienten von expandiertem PTFE (unter 0,08) und dem Reibungskoeffizienten der im Handel erhältlichen Zahnseiden von beispielsweise etwa 0,08 und 0,15.Expanded PTFE has a rather low coefficient of friction (less than 0.08) compared to a coefficient of friction of about 0.2 in the prior art commercial flosses. The inventors have in the U.S. Patent No. 5,033,488 microcrystalline wax (MCW) has been shown to adhere to expanded PTFE and surprisingly give a coefficient of friction sufficiently high to allow the consumer to safely grasp the floss and tapes, but not as high as in the prior art , This coefficient of friction is between the very low coefficient of friction of expanded PTFE (below 0.08) and the coefficient of friction of commercially available dental flosses of, for example, about 0.08 and 0.15.

In anderen Patenten, beispielsweise in den US-Patenten Nr. 5 657 779 und 5 806 539 , ist ein Verfahren zur Herstellung von PTFE-Zahnseide beschrieben, das umfasst das Führen eines ungesinterten PTFE-Bandes über eine erhitzte Oberfläche im Gleitkontakt damit, während an das Band eine Spannung angelegt wird, wobei die Temperatur der erhitzten Oberfläche, die Transportgeschwindigkeit des Bandes und die angelegte Spannung so sind, dass das PTFE-Band, wenn seine Temperatur durch den Kontakt mit der erhitzten Oberfläche ansteigt, in Längsrichtung verstreckt wird. Die dabei gebildete Zahnseide umfasst ein PTFE-Band, das einander gegenüberliegende Oberflächen aufweist, an denen die jeweiligen physikalischen Zustände des PTFE-Materials verschieden sind, wobei der Reibungskoeffizient einer dieser Unterschiede ist. Die einander gegenüberliegenden Oberflächen dieser Zahnseide weisen unterschiedliche Sinterungsgrade auf.In other patents, for example in the U.S. Patent No. 5,657,779 and 5,806,539 US-A-5,611,631 discloses a method of making PTFE floss which comprises sliding a non-sintered PTFE tape over a heated surface in sliding contact therewith while applying tension to the tape, the temperature of the heated surface, the transport speed of the tape and the applied stress is such that, as its temperature increases due to contact with the heated surface, the PTFE tape is stretched longitudinally. The dental floss formed thereby comprises a PTFE tape having opposing surfaces on which the respective physical states of the PTFE material are different, the coefficient of friction being one of these differences. The opposing surfaces of this dental floss have different degrees of sintering.

In dem US-Patent Nr. 5 698 300 (Lenzing) ist ein Film beschrieben, der aus zwei oder mehr PTFE-Schichten besteht, die sich in Bezug auf ihre Schrumpfungseigenschaften voneinander unterscheiden, wodurch eine Bikomponentenfaser erhalten wird, die durch Erhitzen auf eine Temperatur von über 200°C in Stapelfaserkräusel umgewandelt werden kann. Dieses US-Patent bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines Bikomponentenfilms aus zwei Typen von PTFE. Der resultierende Film schrumpft in unterschiedlichem Ausmaß unter dem Einfluss der Wärme und unterscheidet sich in Bezug auf seine Heißluft-Schrumpfung um mindestens 1%. Jeder PTFE-Typ wird in einem Zylinder geformt und eine Hälfte wird mit der anderen Hälfte aus dem anderen PTFE-Typ vereinigt und dann extrudiert, kalandriert, getrocknet, gesintert und zu Stapelfasern geschnitten.By doing U.S. Patent No. 5,698,300 (Lenzing) describes a film consisting of two or more PTFE layers which differ from each other in shrinkage properties, thereby obtaining a bicomponent fiber obtained by heating to a temperature of over 200 ° C in Staple fiber crimp can be converted. This US patent further relates to a method of making a bicomponent film of two types of PTFE. The resulting film shrinks to varying degrees under the influence of heat and differs by at least 1% in its hot air shrinkage. Each type of PTFE is molded in one cylinder and one half is combined with the other half of the other PTFE type and then extruded, calendered, dried, sintered and cut into staple fibers.

In dem US-Patent Nr. 5 804 290 (Lenzing) ist eine Zahnseide beschrieben, die PTFE und einen Schlämmkreide-Füllstoff enthält und das Zahnfleisch besser schont als die Zahnseide gemäß Stand der Technik. Durch Einstellung der Menge an weiß färben Schlämmkreide kann die Reibungskinetik der Zahnseide modifiziert werden. Versuche haben gezeigt, dass eine Zahnseide, die 0,1 bis 15 Gew.-% Schlämmkreide enthält, besonders gut geeignet ist.By doing U.S. Patent No. 5,804,290 (Lenzing) describes a dental floss that contains PTFE and a whiting filler and protects the gums better than the dental floss of the prior art. By adjusting the amount of whitening whiting, the friction kinetics of the floss can be modified. Experiments have shown that a dental floss containing 0.1 to 15 wt .-% whiting is particularly well suited.

In dem US-Patent Nr. 6 220 256 ist ebenfalls eine Zahnseide beschrieben, die aus PTFE und einem Füllstoff hergestellt ist, wobei dieser Füllstoff abgerauchtes Siliciumdioxid ist. Die Zahnseide kann eine Vielzahl von PTFE-Schichten aufweisen, wobei mindestens eine der Schichten darin angeordnetes abgerauchtes Siliciumdioxid enthält. Vorzugsweise weist das Filament eine innere Schicht und zwei äußere Schichten auf, wobei das abgerauchte Siliciumdioxid in mindestens einer der beiden äußeren Schichten angeordnet ist. Die Schichten werden getrennt hergestellt und dann aufeinanderlaminiert durch Anwendung irgendeines konventionellen Laminierungsverfahrens, beispielsweise durch gemeinsames Kalandrieren unter Verwendung von sich drehenden Walzen. Die nach diesem Dokument erhaltene Zahnseide weist eine erhöhte Oberflächenreibung auf.By doing U.S. Patent No. 6,220,256 Also, there is described a dental floss made of PTFE and a filler, this filler being fumed silica. The dental floss may have a plurality of PTFE layers, with at least one of the layers containing fumed silica disposed therein. Preferably, the filament has an inner layer and two outer layers with the fumed silica disposed in at least one of the two outer layers. The layers are made separately and then laminated together using any conventional lamination process, for example, by co-calendering using rotating rolls. The dental floss obtained according to this document has an increased surface friction.

Die DE/ EP 0 572 320 T1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Bandes aus PTFE, das aus mehreren Schichten besteht. Bei dem Verfahren wird in einen Teil eines zylindrischen Behälters zunächst eine erste Mischung eingeführt und verdichtet. Nach der Verdichtung der ersten Mischung wird in einem zweiten Schritt eine zweite Mischung in den verbleibenden Hohlraum des Behälters eingefüllt, und danach werden beide Mischungen nochmals verdichtet.The de/ EP 0 572 320 T1 describes a method of making a tape of PTFE consisting of several layers. In the method, a first mixture is first introduced into a part of a cylindrical container and compacted. After the first mixture has been compressed, a second mixture is introduced into the remaining cavity of the container in a second step, after which both mixtures are compacted again.

Die AT 399 507 B beschreibt einen Bikomponentenformkörper aus PTFE und ein Verfahren zu dessen Herstellung.The AT 399 507 B describes a bicomponent molded article of PTFE and a method for its preparation.

Die DE 695 14 378 T2 beschreibt einen länglichen Gegenstand aus PTFE und ein Verfahren zu dessen Herstellung.The DE 695 14 378 T2 describes an elongate article of PTFE and a method for its production.

Im Hinblick auf die vorstehenden Ausführungen besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur Herstellung einer expandierten zweifarbigen Bikomponenten-PTFE-Zahnseide zur Verfügung zu stellen, bei der jede Seite unterschiedliche Reibungskoeffizienten aufweist.In view of the foregoing, it is an object of the present invention to provide a process for producing an expanded bicomponent bi-component PTFE dental floss wherein each side has different coefficients of friction.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnseide zur Verfügung zu stellen, die es den Verbrauchern erlaubt, die Seite auszuwählen, die sie verwenden wollen.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a dental floss that allows consumers to select the page they wish to use.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Zahnseide mit Seiten unterschiedlicher Farbe bereitzustellen, welche die Identifizierung der Seite ermöglicht, die gleitfähiger oder weniger gleitfähig ist.Another object of the present invention is to provide a method of producing a floss having different color sides, which allows identification of the side which is more lubricious or less lubricious.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Filaments mit Seiten bereitzustellen, die unterschiedliche Reibungskoeffizienten aufweisen für andere Verwendungszwecke als für die Zahnseide.Another object of the present invention is to provide a method of producing a filament having sides having different coefficients of friction for purposes other than flossing.

Daher wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung eines PTFE-Filaments des Typs, das Extrusions- und sich daran anschließende Verstreckungs-, Erhitzungs- und Schneide-Stufen umfasst, bereitgestellt.Therefore, according to the present invention, there is provided a process for producing a PTFE filament of the type comprising extrusion and subsequent drawing, heating and cutting steps.

Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Stufen vor Durchführung der Extrusionsstufe:

– Bereitstellen eines zylindrischen Behälters, der starre Seitenwände aufweist;
– Einführen einer Platte in den zylindrischen Behälter, um den Behälter axial in zwei gleiche Hälften aufzuteilen;
– Beschicken einer ersten Mischung, die PTFE und einen Füllstoff enthält, und einer zweiten Mischung, die PTFE enthält, jeweils in eine der beiden Hälften des Behälters, Seite an Seite liegend und ausgerichtet auf die Seitenwände;
– Entfernen der Platte, so dass ein Teil der ersten Mischung mit einem Teil der zweiten Mischung in Kontakt kommen kann, so dass sie Seite an Seite liegend nebeneinander angeordnet und auf die Seitenwände des Behälters ausgerichtet sind; und
– Zusammenpressen der ersten Mischung und der zweiten Mischung in einer Richtung parallel zu den Seitenwänden zur Bildung eines Rohlings (Billets), in dem die erste Mischung und die zweite Mischung unterschiedliche Reibungskoeffizienten aufweisen.

The process according to the invention comprises the following stages before carrying out the extrusion stage:

- Providing a cylindrical container having rigid side walls;
- inserting a plate into the cylindrical container to divide the container axially into two equal halves;
- feeding a first mixture containing PTFE and a filler and a second mixture containing PTFE, each in one of the two halves of the container, lying side by side and aligned with the side walls;
Removing the plate so that a portion of the first mixture may come into contact with a portion of the second mixture so as to be juxtaposed side by side and aligned with the side walls of the container; and
Compressing the first mixture and the second mixture in a direction parallel to the side walls to form a billet in which the first mixture and the second mixture have different coefficients of friction.

Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, dass in der Stufe des Beschickens die erste Mischung ein Pigment enthält und die zweite Mischung ein anderes Pigment enthält.In the present invention, it is preferable that in the charging step, the first mixture contains a pigment and the second mixture contains another pigment.

Nach diesen Stufen wird der Rohling, das die erste Mischung und zweite Mischung enthält, extrudiert zur Bildung eines Stranges, der anschließend verstreckt, erhitzt, gewalzt und geschnitten wird durch Anwendung bekannter Verfahren des Standes der Technik zur Bildung eines PTFE-Filaments.After these steps, the blank containing the first mixture and second mixture is extruded to form a strand, which is subsequently drawn, heated, rolled and cut using known prior art methods to form a PTFE filament.

Der Füllstoff hat die Aufgabe, jeder Seite des PTFE-Filaments einen unterschiedlichen Reibungskoeffizienten zu verleihen. Daher liegt der Reibungskoeffizient auf der Seite mit dem Füllstoff vorzugsweise in dem Bereich von 0,08 bis 0,20 und auf der Seite ohne den Füllstoff bei weniger als 0,08. Der Füllstoff kann aus Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Glimmer und/oder Calciumcarbonat, neben anderen Komponenten, bestehen.The filler has the task of giving each side of the PTFE filament a different coefficient of friction. Therefore, the coefficient of friction on the side with the filler is preferably in the range of 0.08 to 0.20 and on the side without the filler less than 0.08. The filler may consist of silica, alumina, mica and / or calcium carbonate, among other components.

Obgleich bei einer bevorzugten Ausführungsform die zweite Mischung einen solchen Füllstoff nicht enthält, kann bei anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die erste Mischung einen ersten Füllstoff enthalten und die zweite Mischung kann einen zweiten Füllstoff enthalten, vorausgesetzt, dass der gebildete Rohling die erste Mischung und die zweite Mischung mit unterschiedlichen Reibungskoeffizienten umfasst.Although in a preferred embodiment the second mixture does not contain such a filler, in other embodiments of the present invention the first mixture may contain a first filler and the second mixture may contain a second filler, provided that the formed blank has the first mixture and the second Mixture with different coefficients of friction comprises.

Außerdem können, anders als bei dem Stand der Technik, die erste Mischung und die zweite Mischung auch die gleichen Schrumpfungseigenschaften aufweisen, da die oben genannte Differenz in Bezug auf den Reibungskoeffizienten zwischen den Mischungen durch den Füllstoff erzielt wird.In addition, unlike the prior art, the first mixture and the second mixture may also have the same shrinkage properties because the above-mentioned difference in the coefficient of friction between the mixtures is achieved by the filler.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können unterschiedliche Pigmente aus organischen und anorganischen Materialien den Mischungen zugemischt werden, so dass jede Mischung eine andere Farbe aufweisen kann.In one embodiment of the process according to the invention, different pigments of organic and inorganic materials can be added to the mixtures so that each mixture can have a different color.

Das erhaltene PTFE-Filament umfasst eine Seite mit einem Füllstoff und eine andere Seite ohne einen Füllstoff, so dass diese Seiten unterschiedliche Reibungskoeffizienten aufweisen, wobei vorzugsweise die Seite mit Füllstoff einen höheren Reibungskoeffizienten hat als die andere Seite. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Filament außerdem auf jeder Seite eine andere Farbe auf.The obtained PTFE filament comprises one side with a filler and another side without a filler, so that these sides have different coefficients of friction, and preferably the side with filler has a higher coefficient of friction than the other side. In a preferred embodiment, the filament also has a different color on each side.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Platte, die in einen Zylinder einer Vorform-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird; 1 shows a perspective view of a plate which is inserted into a cylinder of a preforming device according to an embodiment of the present invention;

2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Zylinders, der die Platte gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform enthält; 2 shows a perspective view of the cylinder, the plate according to the in 1 illustrated embodiment includes;

3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Zylinders, der die Platte und die Mischungen A und B gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform enthält; 3 shows a perspective view of the cylinder, the plate and the mixtures A and B according to the in 1 illustrated embodiment includes;

4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Platte, die aus dem Zylinder gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform entfernt worden ist; 4 shows a perspective view of the plate, which consists of the cylinder according to the in 1 has been removed embodiment shown;

5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines nach dem Zusammenpressen der Mischungen A und B in dem Zylinder gebildeten Rohlings gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform; 5 shows a perspective view of a blank formed after compression of the mixtures A and B in the cylinder according to the in 1 illustrated embodiment;

6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Stranges, der gebildet worden ist, nachdem der Rohling gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform extrudiert worden ist; und 6 shows a perspective view of a strand that has been formed after the blank according to the in 1 has been extruded embodiment shown; and

7 zeigt eine perspektivische Ansicht eines PTFE-Filaments gemäß der in 1 dargestellten Ausführungsform. 7 shows a perspective view of a PTFE filament according to the in 1 illustrated embodiment.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Tests und Beispiele näher beschrieben.The invention will be further described below with reference to tests and examples.

Stufen des Verfahrens:Steps of the procedure:

(a) Mischen/Pastenbildung – Extrusion/Bandbildung(a) Mixing / Pasting - Extrusion / Banding

Zwei Mischungen A und B werden auf die folgende Weise hergestellt:

A) Ein feines PTFE-Harzpulver wird mit Siliciumdioxid- oder Aluminiumoxid-Füllstoff vorgemischt und dann wird ein flüssiges Gleitmittel zugegeben, bis ein homogenes Gemisch (ein Compound) gebildet worden ist.
B) Ein feines PTFE-Harzpulver wird mit einem flüssigen Gleitmittel gemischt, bis ein homogenes Gemisch (ein Compound) gebildet worden ist. Die erste und die zweite Mischung haben vorzugsweise die gleichen Schrumpfungseigenschaften und außerdem wird einer oder beiden Mischungen ein Pigment zugesetzt zur Identifizierung der Zusammensetzungen.

Two mixtures A and B are prepared in the following manner:

A) A fine PTFE resin powder is premixed with silica or alumina filler and then a liquid lubricant is added until a homogeneous mixture (compound) has been formed.
B) A fine PTFE resin powder is mixed with a liquid lubricant until a homogeneous mixture (a compound) has been formed. The first and second blends preferably have the same shrinkage properties and, in addition, a pigment is added to one or both blends to identify the compositions.

Das in diesen Mischungen verwendete Gleitmittelvolumen sollte ausreichend sein, um die Primärteilchen des PTFE-Harzes gleitfähig zu machen, um so die Möglichkeit der Scherung der Teilchen vor dem Extrudieren zu minimieren. Der Mengenanteil liegt in dem Bereich von 17 bis 29%. In den Mischungen kann die Füllstoffmenge variieren von 0 bis 25% und die Pigmentmenge liegt in dem Bereich von 0 bis 10%. Diese Mischungen werden vorzugsweise 20 bis 30 min lang verarbeitet.The lubricant volume used in these blends should be sufficient to lubricate the primary particles of the PTFE resin so as to minimize the possibility of shear of the particles prior to extrusion. The proportion is in the range of 17 to 29%. In the blends, the amount of filler may vary from 0 to 25% and the amount of pigment is in the range of 0 to 10%. These mixtures are preferably processed for 20 to 30 minutes.

Neben Siliciumdioxid und Aluminiumoxid können auch andere Arten von Füllstoff in dem Gemisch (Compound) verwendet werden und die Pigmente können organisch oder anorganisch sein.In addition to silica and alumina, other types of filler may also be used in the compound and the pigments may be organic or inorganic.

Wie in den 1 bis 5 dargestellt, wird ein Zylinder einer Vorform-Vorrichtung 1 entlang seiner Länge vorher axial aufgeteilt in zwei Hälften mittels einer Platte 2 und dann wird die Mischung A in eine Hälfte und die Mischung B in die andere Hälfte eingeführt. Nach dem Beschicken des Zylinders mit den verschiedenen Gemischen (Compounds) wird die Platte 2, welche den Zylinder in zwei gleiche Teile unterteilt, herausgenommen und das Material wird vorgeformt. Als Folge davon wird ein zweifarbiger Bikomponenten-Rohling 5 gebildet, wobei eine Hälfte die Mischung A umfasst und die andere Hälfte die Mischung B umfasst, und außerdem tritt eine ausgezeichnete Haftung an der Grenzfläche zwischen den Mischungen auf.As in the 1 to 5 1, a cylinder becomes a preform device 1 along its length previously divided axially into two halves by means of a plate 2 and then the mixture A is introduced in one half and the mixture B in the other half. After loading the cylinder with the various mixtures (compounds) becomes the plate 2 , which divides the cylinder into two equal parts, taken out and the material is preformed. As a result, a two-color bicomponent blank is created 5 with one half comprising mixture A and the other half comprising mixture B, and in addition, excellent adhesion occurs at the interface between the mixtures.

Nach diesen Stufen wird der Rohling 5, welcher die Mischungen A und B aufweist, zu einem Strang 6 extrudiert, wie in der 6 dargestellt, der anschließend ausgewalzt, verstreckt, erhitzt und geschnitten wird durch Anwendung bekannter Verfahren zur Bildung des erfindungsgemäßen PTFE-Filaments (7) auf die nachfolgend beschriebene Weise.After these stages, the blank becomes 5 , which comprises the mixtures A and B, into a strand 6 extruded, as in the 6 which is subsequently rolled, drawn, heated and cut by using known methods for forming the PTFE filament of the invention ( 7 ) in the manner described below.

In dem Extrusionsverfahren kann ein Reduktionsverhältnis von etwa 10:1 bis 1000:1 angewendet werden (d. h. Reduktionsverhältnis = Querschnittsfläche des Extrusionszylinders dividiert durch Querschnittsfläche der Extrusionsdüse). Für die meisten Anwendungen ist ein Reduktionsverhältnis von 25:1 bis 200:1 bevorzugt.In the extrusion process, a reduction ratio of about 10: 1 to 1000: 1 can be used (i.e., reduction ratio = cross-sectional area of the extrusion cylinder divided by sectional area of the extrusion die). For most applications, a reduction ratio of 25: 1 to 200: 1 is preferred.

Der Strang wird in der nächsten Stufe durch Kalanderwalzen gepresst, um ein Band mit einer Dicke in dem Bereich von 50 bis 1000 μm zu bilden. Bei diesem Verfahren sollte vorsichtig darauf geachtet werden, dass der Strang zwischen den Walzen in der Weise durchläuft, dass die imaginäre Trennungslinie zwischen den beiden Materialhälften parallel zu dem Walzenspalt verläuft. Dann wird ein zweifarbiges Bikomponenten-Band hergestellt, bei dem eine Seite aus PTFE und Füllstoff besteht und die andere Seite aus reinem PTFE besteht. Diese Seiten können unterschiedliche Farben haben. Das beim Kalandrieren erhaltene Band, das auf einer Seite eine Farbe und auf der anderen Seite eine andere Farbe hat, wird durch einen Trocknungsofen hindurchgeführt, um das flüssige Gleitmittel zu entfernen. Die Trocknungstemperatur liegt in dem Bereich von 100 bis 300°C.The strand is pressed by calender rolls in the next step to form a ribbon having a thickness in the range of 50 to 1000 μm. Care should be taken in this process that the strand passes between the rolls in such a way that the imaginary dividing line between the two halves of the material runs parallel to the nip. Then, a two-color bicomponent tape is made in which one side is made of PTFE and filler and the other side is made of pure PTFE. These pages can have different colors. The tape obtained in calendering, having one color on one side and another on the other, is passed through a drying oven to remove the liquid lubricant. The drying temperature is in the range of 100 to 300 ° C.

(b) Verstreckung und Wärmebehandlung (b) drawing and heat treatment

Es wurde gefunden, dass ein solches Verbundmaterial-Band (Composit-Band) expandiert werden kann durch Verstrecken in mindestens einer Richtung auf etwa das 1,1- bis 100-fache seiner ursprünglichen Länge (wobei eine Verstreckung auf etwa das 2- bis 50-fache bevorzugt ist). Das Verstrecken wird durchgeführt, indem man das trockene Composit-Band durch Spannungswalzen zwischen den zwei Einheiten von Ziehwalzen hindurchführt, die mit einem Verstreckungsverhältnis – d. h. einem Verhältnis zwischen der Eintrittsgeschwindigkeit und der Austrittsgeschwindigkeit – von 1,1 bis 100 und bei einer Verstreckungstemperatur in dem Bereich von 150 bis 300°C arbeiten. Das expandierte PTFE-Composit-Band kann gegebenenfalls in Längsrichtung weiter expandiert werden, wenn dies erwünscht ist. Das Heizelement in dem Expansionsverfahren kann ein Ofen, ein Heißluftstrom, Wasserdampf oder eine Heizeinrichtung mit einer Flüssigkeit mit einem hohen Siedepunkt, eine erhitzte Platte oder ein erhitzter Zylinder sein.It has been found that such a composite tape can be expanded by stretching in at least one direction to about 1.1 to 100 times its original length (with a stretch of about 2 to 50 times the original length). is preferred). The stretching is carried out by passing the dry composite tape through tensioning rollers between the two units of drawing rolls, which are stretched at a stretch ratio - i. H. a ratio between the entrance velocity and the exit velocity - from 1.1 to 100 and at a drawing temperature in the range of 150 to 300 ° C. The expanded PTFE composite tape may optionally be further expanded longitudinally, if desired. The heating element in the expansion process may be an oven, a hot air stream, steam or a heater having a high boiling point liquid, a heated plate or a heated cylinder.

Nach dem Verstecken wird das Composit-Band auf eine Aufwickeleinrichtung aufgewickelt.After hiding, the composite tape is wound on a take-up device.

Das Band kann zu Filamenten geformt werden durch Schlitzen des expandierten Composit-Bandes auf eine vorgegebene Breite (zwischen 0,5 und 10 mm), durch Einführen desselben in die Schneideeinheit, wodurch die einzelnen PTFE-Filamente zugeschnitten und voneinander getrennt werden.The ribbon can be formed into filaments by slitting the expanded composite ribbon to a predetermined width (between 0.5 and 10 mm) by inserting it into the cutting unit, thereby cutting and separating the individual PTFE filaments.

Nach dem Schneiden können die expandierten Composit-PTFE-Filamente, deren eine Seite aus PTFE und Füllstoff besteht (und eine Farbe hat) und deren andere Seite aus reinem PTFE besteht (und eine andere Farbe hat), dann weiter verstreckt werden. Das Composit-Filament wird erneut mit einem Verstreckungsverhältnis in dem Bereich von 1,1 bis 20 (vorzugsweise von 1,2 bis 8,0) bei einer hohen Temperatur (zwischen 300 und 450°C) verstreckt, um die Faser einer amorphen Blockierungsstufe zu unterziehen. Die verstreckten Filamente werden in der Auffwickeleinheit einzeln aufgewickelt.After cutting, the expanded composite PTFE filaments, one side of which consists of PTFE and filler (and one color) and the other side of which is pure PTFE (and of a different color), can then be further drawn. The composite filament is again stretched at a draw ratio in the range of 1.1 to 20 (preferably 1.2 to 8.0) at a high temperature (between 300 and 450 ° C) to add the fiber to an amorphous blocking step undergo. The drawn filaments are wound individually in the take-up unit.

Das bei Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens erhaltene expandierte PTFE-Filament ist in der 7 mit der Bezugsziffer 7 dargestellt und weist zwei Seiten mit unterschiedlichen Eigenschaften, hauptsächlich in Bezug auf ihren Reibungskoeffizienten auf, der unter Anwendung des nachstehend beschrieben Verfahrens bestimmt wird. Auf der Seite A enthält das Filament PTFE und einen Füllstoff (mit einer Farbe) und auf der Seite B enthält es reines PTFE (mit einer anderen Farbe).The expanded PTFE filament obtained by carrying out the above-described process is disclosed in U.S.P. 7 with the reference number 7 and has two sides with different properties, mainly with respect to their coefficient of friction, which is determined using the method described below. On side A the filament contains PTFE and one filler (one color) and on side B it contains pure PTFE (of a different color).

Die Endcharakteristika der Zahnseide umfassen: eine Breite von etwa 0,5 bis 3,0 mm; eine Dicke von etwa 20 bis 400 μm; ein Gewichts/Längen-Verhältnis von etwa 400 bis 2000 dtex; eine Dichte von etwa 0,7 bis 2,2 g/cm³; eine Zugfestigkeit in dem Bereich von 100 bis 1100 MPa und eine Zähigkeit in dem Bereich von 2,0 bis 6,0 cN/dtex. Die Reibungskoeffizienten auf beiden Seiten sind verschieden und liegen auf der Seite mit dem Füllstoff in dem Bereich von 0,08 bis 0,20 und auf der Seite ohne den Füllstoff bei weniger als 0,08.The end characteristics of the dental floss include: a width of about 0.5 to 3.0 mm; a thickness of about 20 to 400 microns; a weight to length ratio of about 400 to 2000 dtex; a density of about 0.7 to 2.2 g / cm ³ ; a tensile strength in the range of 100 to 1100 MPa and a toughness in the range of 2.0 to 6.0 cN / dtex. The coefficients of friction on both sides are different and are on the side with the filler in the range of 0.08 to 0.20 and on the side without the filler at less than 0.08.

Jede dieser Eigenschaften wird auf die nachstehend beschriebene Weise bestimmt: die Länge, die Breite und die Dicke werden unter Verwendung von Greifzirkeln bestimmt; die Dichte wird bestimmt durch Dividieren des gemessenen Gewichtes der Probe durch das errechnete Volumen der Probe; das Volumen wird errechnet durch Multiplizieren von gemessener Länge, Breite und Dicke der Probe.Each of these properties is determined in the following manner: the length, width and thickness are determined using calipers; the density is determined by dividing the measured weight of the sample by the calculated volume of the sample; the volume is calculated by multiplying the measured length, width and thickness of the sample.

Die Volumen-Zugfestigkeit der Fasern wird bestimmt unter Verwendung einer Zugfestigkeitstesteinrichtung, beispielsweise einer INSTRON-Testeinrichtung, unter Anwendung der folgenden Bedingungen: die Messlänge beträgt 250 mm und die Kreuzkopfgeschwindigkeit der Zugfestigkeitstesteinrichtung beträgt 250 mm/min.The volume tensile strength of the fibers is determined using a tensile tester such as an INSTRON tester using the following conditions: the gauge length is 250mm and the crosshead speed of the tensile tester is 250mm / min.

Die Zähigkeit wird errechnet durch Dividieren der maximalen Kraft, die in der Zugfestigkeitstesteinrichtung erhalten wird, durch sein genormtes Gewicht pro Einheitslänge (tex (g/1000 m) oder dtex (g/10000 m) oder Denier (g/90000 m)).Toughness is calculated by dividing the maximum force obtained in the tensile tester by its standard weight per unit length (tex (g / 1000 m) or dtex (g / 10000 m) or denier (g / 90000 m)).

Der Reibungskoeffizient ist eine dimensionslose Zahl, welche die Kraft darstellt, die erforderlich ist, um einen Gegenstand über eine Oberfläche zu bewegen. Dieses Testverfahren gibt ein Maß für die kinetische Reibung zwischen der Faser und den Feststoffoberflächen mit einem konstanten Radius in dem Kontaktbereich. Im Allgemeinen ist der Wert für den Reibungskoeffizienten umso größer, je schwieriger es ist, den Gegenstand gegenüber der Oberfläche zu bewegen, und somit tritt eine größere Reibungskraft auf. Verschiedene Eigenschaften der Zahnseide können aus den Reibungskoeffizient-Versuchen abgeleitet werden, wie z. B. die Leichtigkeit des interproximalen Zugangs und die Sanftheit der Zahnseide gegenüber dem Zahnfleischgewebe.The coefficient of friction is a dimensionless number representing the force required to move an article over a surface. This test method gives a measure of the kinetic friction between the fiber and the solid surfaces with a constant radius in the contact area. In general, the more difficult it is to move the article with respect to the surface, the greater the value of the friction coefficient, and thus a larger frictional force occurs. Various properties of the floss can be deduced from the coefficient of friction experiments, such. For example, the ease of interproximal access and the softness of the dental floss over the gum tissue.

Eine Vorrichtung, die zur Bestimmung des Reibungskoeffizienten erforderlich ist, ist eine Instron-Reibungsmessapparatur mit sich drehenden Dornen und einem Gewicht von 100 g. One device required to determine the coefficient of friction is an Instron friction measuring apparatus with rotating mandrels weighing 100g.

Verfahren:Method:

Vorherige Einstellung des Instron-Gerätes mit den folgenden Parametern:
Kreuzkopfgewicht – 5 kg
Kreuzkopfgeschwindigkeit – 190 mm/min
Messlänge – 110 mm
Referenzgewicht – 100 g
Umhüllungswinkel – 240 = 4,189 rad
Rekorder-Geschwindigkeit – 5 cm/min

(1) Messung bei 5 Stücken Zahnseide mit einer Länge von jeweils 110 mm,
(2) Befestigung eines Zahnseide-Stranges an dem oberen Kreuzkopf, Durchhängenlassen desselben zwischen den Dornen, ohne sie zu berühren,
(3) Anordnen eines Gewichts von 100 g an dem anderen Ende der Probe,
(4) Messung der durch den Rekorder aufgezeichneten Kraft, die resultiert aus dem Gewicht und der Zahnseideprobe. Wenn die Zahnseide und das Gewicht durch die Instron-Einheit erhöht werden, bleibt dieser Wert konstant. Dieser Wert ist dann das Ruhegewicht;
(5) Messung des Reibungskoeffizienten, Aufwickeln der Zahnseideprobe auf zwei Dorne,
(6) Sicherstellung, dass die Zahnseide nicht verdrallt und sehr gleichmäßig ist,
(7) Einstellung des Diagramm-Rekorders auf Null und Start des Rekorders,
(8) Start der sich drehenden Dorne,
(9) Drücken des Startknopfes, um das Anheben der Zahnseide über die sich drehenden Dorne zu starten,
(10) Ansteigenlassen der Zahnseide durch die Instron-Einheit bis auf etwa 7,62 cm (3 inches) ab dem Gewicht von 100 g,
(11) Auswahl von 10 Peaks aus dem Diagramm-Rekorder und Bildung eines Durchschnittswerts aus diesen Daten,
(12) Durchführung der nachfolgenden Berechnung mit dem Durchschnittswert dieser Daten: Reibungskoeffizient = (1/0)·In (T2/T1) worin bedeuten: Reibungskoeffizient = Reibungskoeffizient, 0 = Umhüllungswinkel im Radius T2 = Spannung, während das System über Dorne gezogen wird T1 = Spannung in der Zahnseideprobe + Ruhegewicht
(13) viermaliges Wiederholen der Stufen Stufen 5–12, wobei jeweils eine neue Zahnseideprobe verwendet wird.

Previous setting of the Instron device with the following parameters:
Crosshead weight - 5 kg
Crosshead speed - 190 mm / min
Measuring length - 110 mm
Reference weight - 100 g
Wrap angle - 240 = 4.189 rad
Recorder speed - 5 cm / min

(1) Measurement of 5 pieces of floss each 110 mm in length
(2) attaching a floss strand to the upper crosshead, allowing it to sag between the thorns without touching it,
(3) placing a weight of 100 g at the other end of the sample,
(4) Measurement of the force recorded by the recorder resulting from the weight and the floss sample. When the floss and weight are increased by the Instron unit, this value remains constant. This value is then the resting weight;
(5) Measurement of the coefficient of friction, winding the dental floss sample on two mandrels,
(6) ensuring that the floss is not twisted and very even,
(7) setting the chart recorder to zero and starting the recorder,
(8) start the spinning mandrels,
(9) pressing the start button to start raising the floss over the rotating mandrels,
(10) allowing the floss to rise through the Instron unit to about 7,62 cm (3 inches) from the weight of 100 g,
(11) selecting 10 peaks from the chart recorder and taking an average of these data,
(12) Perform the following calculation with the average value of these data: Coefficient of friction = (1/0) · In (T2 / T1) where: coefficient of friction = coefficient of friction, 0 = envelope angle in radius T2 = voltage while drawing the system over mandrels T1 = tension in the floss sample + resting weight
(13) Repeat steps four times, steps 5-12, each time using a new floss sample.

Nachstehend werden einige wenige Beispiele beschrieben auf der Basis der unter unterschiedlichen Bedingungen durchgeführten Tests.Hereinafter, a few examples will be described based on the tests conducted under different conditions.

Beispiel 1example 1

Eine zweifarbige Bikomponenten-Zahnseide wird wie nachstehend beschrieben hergestellt:
Zwei Mischungen A und B werden auf die folgende Weise hergestellt:

A) Ein feines PTFE-Harz-Pulver wird mit einem Quarz-Siliciumdioxid-Füllstoff vorgemischt und dann wird ein flüssiges Gleitmittel zugegeben, bis ein homogenes Gemisch (Compound) gebildet worden ist.
B) Ein feines PTFE-Harz-Pulver wird mit einem organischen Pigment vorgemischt und dann wird ein flüssiges Gleitmittel zugegeben, bis ein homogenes Gemisch (ein Compound) gebildet worden ist.

A bi-color bicomponent floss is prepared as described below:
Two mixtures A and B are prepared in the following manner:

A) A fine PTFE resin powder is premixed with a silica fumed silica filler and then a liquid lubricant is added until a homogeneous compound has been formed.
B) A fine PTFE resin powder is premixed with an organic pigment and then a liquid lubricant is added until a homogeneous mixture (a compound) has been formed.

Diese Mischungen werden vorzugsweise 20 bis 30 min lang behandelt und sollten die gleiche Druckextrusion aufweisen. Der Mengenanteil des Gleitmittels in diesen Mischungen liegt in dem Bereich von 17 bis 29%. In der Mischung A beträgt die Menge des Quarz-Siliciumdioxids 4,7% und in der Mischung B beträgt die Menge des Pigments 0,5%.These mixtures are preferably treated for 20 to 30 minutes and should have the same pressure extrusion. The proportion of the lubricant in these mixtures is in the range of 17 to 29%. In the mixture A, the amount of quartz silica is 4.7%, and in the mixture B, the amount of the pigment is 0.5%.

Der Zylinder einer Vorform-Vorrichtung 1 wird mit der Mischung A in einer Hälfte beschickt und die Mischung B wird in eine andere Hälfte eingeführt (3). Nach dem Beschicken des Zylinders 1 mit den unterschiedlichen Gemischen (Compounds) wird die Platte 2, welche den Zylinder in zwei gleiche Hälften unterteilt, entfernt und das Material wird vorgeformt (4). Anschließend wird ein zweifarbiger Bikomponenten-Rohling 5 gebildet, wobei eine Hälfte die Mischung A umfasst und die andere Hälfte die Mischung B umfasst (5).The cylinder of a preform device 1 is charged with the mixture A in one half and the mixture B is introduced into another half ( 3 ). After loading the cylinder 1 with the different mixtures (compounds) becomes the plate 2 , which divides the cylinder into two equal halves, removed and the material is preformed ( 4 ). Subsequently, a two-tone bicomponent blank 5 one half comprising mixture A and the other half comprising mixture B ( 5 ).

Nach diesen Stufen wird dieser Rohling extrudiert zur Bildung eines Stranges 6 (6), der anschließend ausgewalzt, verstreckt, erhitzt und zugeschnitten wird unter Anwendung bekannter Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen PTFE-Filaments wie nachstehend beschrieben. After these stages, this blank is extruded to form a strand 6 ( 6 ), which is then rolled, drawn, heated and cut to size using known methods of making the PTFE filament of the present invention as described below.

Es wird Reduktionsverhältnis von 148:1 angewendet. Das zweifarbige Bikomponenten-Band, das beim Kalanderwalzen erhalten wird, ist auf einer Seite weiß (PTFE-Quarz-Siliciumdioxid) und auf der anderen Seiten gefärbt (PTFE-Pigment) bei einer Dicke von 400 μm. Dieses Band wird durch einen Ofen mit einer Temperatur von 220°C hindurchgeführt, um das Gleitmittel zu entfernen. Das trockene Band wird uniaxial in der Längsrichtung auf das 8,0-fache seiner ursprünglichen Länge verstreckt, indem man das trockene Band durch Spannungswalzen zwischen den beiden Einheiten von Zug-Walzen hindurchfährt, die mit einem Verstreckungsverhältnis von 8,0 und bei einer Verstreckungstemperatur von 265°C arbeiten.It is applied reduction ratio of 148: 1. The bi-color bicomponent tape obtained in calendering is white on one side (PTFE-silica fumed silica) and colored on the other side (PTFE pigment) at a thickness of 400 μm. This tape is passed through an oven at a temperature of 220 ° C to remove the lubricant. The dry tape is uniaxially stretched in the longitudinal direction to 8.0 times its original length by passing the dry tape through tensioning rollers between the two units of pull rolls running at a draw ratio of 8.0 and at a draw temperature of 265 ° C work.

Das expandierte Band wird auf eine Breite von 3,0 mm geschlitzt, indem man es zwischen einer Gruppe von im Abstand voneinander angeordneten Klingen hindurchfährt. Die geschlitzten Stränge werden uniaxial in der Längsrichtung über heißen Platten bei einer Temperatur von 400°C und in einem Verhältnis von 4,0 weiter verstreckt zur Bildung einer zweifarbigen Bikomponenten-Zahnseide.The expanded tape is slit to a width of 3.0 mm by passing it between a group of spaced blades. The slit strands are further uniaxially stretched longitudinally over hot plates at a temperature of 400 ° C and in a ratio of 4.0 to form a bi-color bicomponent floss.

An der expandierten zweifarbigen Bikomponenten-PTFE-Zahnseide werden die folgenden Messungen vorgenommen: Filament Nr.: 850 dtex Zugfestigkeit: 420 MPa Zähigkeit: 3,3 g/dtex Reibungskoeffizient (weiße Seite): 0,08 Reibungskoeffizient (gefärbte Seite): 0,06 The following measurements are made on the expanded bicomponent bi-component PTFE floss: Filament No .: 850 dtex Tensile strenght: 420 MPa Toughness: 3.3 g / dtex Coefficient of friction (white side): 0.08 Coefficient of friction (colored side): 0.06

Beispiel 2Example 2

Eine Bikomponenten-Zahnseide wird wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt. Der Unterschied liegt in der Zusammensetzung der Mischungen. Der Mengenanteil des Quarz-Siliciumdioxids in der weißen Seite beträgt 12,3%.A bicomponent floss is prepared as described in Example 1. The difference lies in the composition of the mixtures. The proportion of quartz silica in the white side is 12.3%.

An der expandierten zweifarbigen Bikomponenten-PTFE-Zahnseide werden die folgenden Messungen durchgeführt: Filament-Nr.: 870 dtex Zugfestigkeit: 340 MPa Zähigkeit: 2,8 g/dtex Reibungskoeffizient (weiße Seite): 0,10 Reibungskoeffizient (gefärbte Seite): 0,06 The following measurements are made on the expanded bicomponent bi-component PTFE floss: Filament No .: 870 dtex Tensile strenght: 340 MPa Toughness: 2.8 g / dtex Coefficient of friction (white side): 0.10 Coefficient of friction (colored side): 0.06

Beispiel 3Example 3

Wie in Beispiel 1 beschrieben wird eine Bikomponenten-Zahnseide hergestellt. In diesem Fall handelt es sich bei dem verwendeten Füllstoff-Typ um präzipitiertes Siliciumdioxid (weiße Seite) in einem Mengenanteil von 8,2%.As described in Example 1, a bicomponent floss is produced. In this case, the filler type used is precipitated silica (white side) in an amount of 8.2%.

An der expandierten zweifarbigen Bikomponenten-PTFE-Zahnseide werden die folgenden Messungen durchgeführt: Filament-Nr.: 860 dtex Zugfestigkeit: 400 MPa Zähigkeit: 3,1 g/dtex Reibungskoeffizient (weiße Seite): 0,10 Reibungskoeffizient (gefärbte Seite): 0,06 The following measurements are made on the expanded bicomponent bi-component PTFE floss: Filament No .: 860 dtex Tensile strenght: 400 MPa Toughness: 3.1 g / dtex Coefficient of friction (white side): 0.10 Coefficient of friction (colored side): 0.06

Beispiel 4Example 4

Wie in Beispiel 1 beschrieben wird eine weitere Bikomponenten-Zahnseide hergestellt. Als Füllstoff wird Aluminiumoxid in einem Mengenanteil von 12% verwendet.As described in Example 1, another bicomponent dental floss is produced. The filler used is alumina in a proportion of 12%.

An der expandierten zweifarbigen Bikomponenten-PTFE-Zahnseide werden die folgenden Messungen vorgenommen: Filament-Nr.: 870 dtex Zugfestigkeit: 350 MPa Zähigkeit: 2,8 g/dtex Reibungskoeffizient (weiße Seite): 0,09 Reibungskoeffizient (gefärbte Seite): 0,06 The following measurements are made on the expanded bicomponent bi-component PTFE floss: Filament No .: 870 dtex Tensile strenght: 350 MPa Toughness: 2.8 g / dtex Coefficient of friction (white side): 0.09 Coefficient of friction (colored side): 0.06

Claims

Process for the preparation of a PTFE filament of a type comprising steps for extruding and subsequently stretching, heating and cutting PTFE, characterized by the following steps before carrying out the extrusion step: - Providing a cylindrical container having rigid side walls; - inserting a plate into the cylindrical container to divide the container axially into two equal halves; - feeding a first mixture containing PTFE and a filler and a second mixture containing PTFE, each in one of the two halves of the container, lying side by side and aligned with the side walls; Removing the plate so that a portion of the first mixture may come into contact with a portion of the second mixture so as to be juxtaposed side by side and aligned with the side walls of the container; and Compressing the first mixture and the second mixture in a direction parallel to the side walls to form a billet in which the first mixture and the second mixture have different coefficients of friction.

A method according to claim 1, characterized in that in the charging step the first mixture contains a pigment and the second mixture contains another pigment.