DE1212725B

DE1212725B - Process for the production of unsintered foils and tapes from polytetrafluoroethylene

Info

Publication number: DE1212725B
Application number: DEK35539A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Johann Neumann; Dr Arthur Tambert
Original assignee: Kempchen and Co GmbH
Current assignee: Kempchen and Co GmbH
Priority date: 1958-08-14
Filing date: 1958-08-14
Publication date: 1966-03-17

Description

Verfahren zur Herstellung von ungesinterten Folien und Bändern aus Polytetrafluoräthylen Ungesinterte Folien aus Polytetrafluoräthylen sind bekannt. Sie werden zumeist nach dem Pulver-Walz-Verfahren hergestellt, indem man das trockene, z. B. feingemahlene Pulver auf den Walzenspalt eines waagerecht angeordneten Walzenpaares aufgibt und zwischen den Walzen zu einem kontinuierlichen Band verdichtet. Da das Pulver zur Brückenbildung neigt, ist die Verarbeitung des Polytetrafluoräthylens in diesem Verfahren nicht einfach. Das auf diese Weise erzielte ungesinterte Rohband oder die ungesinterte Rohfolie verfügt nur über eine ganz geringe Festigkeit, die es gerade gestattet, die Rohfolie oder das Rohband in einem Durchlaufverfahren zu sintern, um ihr gebrauchsfähige Festigkeitseigenschaften zu geben. Die nach diesem Verfahren hergestellten ungesinterten Folien werden, von einigen wenigen Ausnahmen abges.ehen, wo sie auf Festigkeit nicht beansprucht werden (z. B. als Sinterbeilagen) praktisch technisch kaum verwendet und sind gleichsam nur ein Zwischenprodukt auf dem Wege zur Herstellung gesinterter Folien oder Bänder.Process for the production of unsintered foils and tapes Polytetrafluoroethylene Unsintered foils made from polytetrafluoroethylene are known. They are mostly manufactured according to the powder-roller process, in which the dry, z. B. finely ground powder on the nip of a horizontally arranged pair of rollers gives up and compacted into a continuous belt between the rollers. Since that Powder tends to form bridges, is the processing of polytetrafluoroethylene not easy in this process. The unsintered raw strip obtained in this way or the unsintered raw film has only a very low level of strength, the it just allows the raw film or the raw strip to be fed in a continuous process sinter to give it usable strength properties. The one after this Process produced unsintered foils are, with a few exceptions apart from where they are not stressed in terms of strength (e.g. as sintered shims) hardly used technically in practice and are only an intermediate product, as it were the way to the production of sintered foils or tapes.

Derartige Zwischenprodukte hat man auch schon unter Zusatz von Silikon in irgendeiner Form als Plastifizierer oder Binder vorgeschlagen und gelangt dadurch auf dem Wege über eine feste, später eingedampfte und getrocknete Silikonbeimischung zu einem trockenen Pulver, das sich dann als voraufbereitetes Pulver verarbeiten läßt. Man erreicht mit einem derartigen Pulver, daß es sich besser auf Walzwerken zu Bändern auswalzen läßt als die oben beschriebenen nicht aufbereiteten Pulver. An dem Charakter der so hergestellten Bänder als Zwischenprodukte auf dem Wege zu gesinterten Bändern ändert sich dadurch jedoch nichts. Intermediate products of this kind are already available with the addition of silicone Suggested in some form as a plasticizer or binder and gets through it by way of a solid, later evaporated and dried silicone admixture into a dry powder that can then be processed as a preprocessed powder leaves. With such a powder, one achieves that it is better on rolling mills can be rolled out into strips than the non-processed powders described above. On the character of the tapes produced in this way as intermediate products on the way to However, this does not change anything for sintered strips.

Es ist auch bekannt, mit Silikon groberes Pulver umzuarbeiten, wobei man das Endprodukt jedoch nicht als Band, sondern als Fell von den Walzen abzieht, das dann nach Extraktion und Verdampfen des Binders durch Porosität gekennzeichnet ist. Mit ungesinterten Folien aus Polytetrafluoräthylen hat dieses vorbekannte Verfahren jedoch nichts gemein. It is also known to work with coarser powder with silicone, whereby the end product is not pulled off the rollers as a tape, but as a skin, which is then characterized by porosity after extraction and evaporation of the binder is. With unsintered foils made of polytetrafluoroethylene, this previously known method but nothing in common.

Es sind allerdings auch ungesinterte Folien aus Polytetrafluoräthylen bekannt, die unter Verwendung eines besonders fein zermahlenen Pulvers und unter Zuhilfenahme von einem als Weißöl bezeichneten Paraffinöl zunächst über ein empfindliches und bezüglich der Verformungsgrade sehr genau durchzuführende Strangpreßverfahren und anschließend über ein bezüglich der Temperatureinstellung sehr genau durchzuführendes Heißwalzverfahren hergestellt werden. Zu hohe Verformungsgrade in der Strangpresse führen bei diesem Verfahren zu Rissen im Strang bzw. in der hergestellten Folie oder zu einem Band mit geringen mechanischen Eigenschaften. Zu hohe Temperaturen bedingen Versprpdung und beeinträchtigen die elastischen Eigenschaften des hergestellten ungesinterten Bandes. Den Strangpreßvorgang hält man für unbedingt erforderlich, um die Orientierung zu erzielen, die den Folien oder Bändem ihre mechanischen Eigenschaften verleiht. Bei diesem bekannten Verfahren ist es fernerhin von Nachteil, daß das Praffinöl aus dem Strang bzw. der Folie wieder entfernt werden muß, was durch Lösungsmittel oder Verdampfen bei entsprechend hohen Temperaturen erfolgt. Die nach dem beschriebenen umständlichen Verfahren hergestellten ungesinterten Folien haben allerdings sehr vorteilhafte Eigenschaften, vor allem die, daß sie quer zur Streckrichtung bzw. Walzrichtung eine Dehnbarkeit von 400 0/o und mehr aufweisen und gleichzeitig, wenn auch begrenzt, in der Längsrichtung dehnbar sind. However, there are also unsintered foils made of polytetrafluoroethylene known that using a particularly finely ground powder and under With the help of a paraffin oil known as white oil, initially over a sensitive one and extrusion processes to be carried out very precisely with regard to the degree of deformation and then via a process that must be carried out very precisely with regard to the temperature setting Hot rolling process are produced. Too high a degree of deformation in the extrusion press in this process lead to cracks in the strand or in the film produced or a tape with poor mechanical properties. Temperatures too high cause embrittlement and impair the elastic properties of the product unsintered strip. The extrusion process is considered to be absolutely necessary, to achieve the orientation that gives the films or tapes their mechanical properties confers. In this known method, it is also a disadvantage that the Praffin oil must be removed from the strand or the film again, which is done by solvents or evaporation takes place at correspondingly high temperatures. The after the described Unsintered foils produced by awkward processes have, however, very advantageous properties, especially the fact that they are transverse to the stretching direction or Roll direction have an extensibility of 400 0 / o and more and at the same time, if also limited, are stretchable in the longitudinal direction.

Diese Folien und Bänder werden wegen ihrer hervorragenden Isolationseigenschaften im ungesinterten Zustand in Form schmaler Bänder von der Elektroindustrie zum Umwickeln, d. h. zur Isolation von Drähten und Kabeln, benutzt. Die Festigkeit und gleichzeitig gute Dehnbarkeit dieses Materials gestattet ein strammes Wickeln. Die umwickelten Drähte werden im Anschluß daran im allgemeinen bei Temperaturen von 360 bis 3800 C durch einen Durchlaufofen geführt, wo die Wicklung während des Aufsinterns schrumpft und sich dadurch noch fester an die Drähte anschmiegt, wobei auch die einzelnen Bandlagen miteinander mehr oder weniger verschweißen, so daß eine vollkommen dichte Umhüllung der Kabel oder Bänder erreicht wird.These foils and tapes are popular because of their excellent insulating properties in the unsintered state in the form of narrow strips from the electrical industry for wrapping, d. H. used to isolate wires and cables. The strength and at the same time good elasticity of this material allows tight winding. The wrapped Wires are then generally at temperatures of 360 to 3800 C passed through a continuous furnace, where the winding shrinks during sintering and thereby hugs the wires even more tightly, with the individual ones as well Band layers with each other more or less weld so that a completely tight sheathing of the cables or tapes is achieved.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ungesinterte Folien und Bänder mit den beschriebenen elastischen Eigenschaften einfacher als bisher herzustellen und will zugleich die Eigenschaften der Folien oder Bänder selbst-verbessern. The invention has the task of producing unsintered films and tapes with the elastic properties described easier than before and wants to improve the properties of the foils or tapes at the same time.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung von ungesinterten Folien und Bändern aus Polytetrafluoräthylenpulver -mit Zusatz von Silikonkunstharzen. Sie besteht darin, daß das Polytetrafiuoräthylenpulver mit einer wäßrigen Silikonharzemulsion, z.B. einer 250/oigen wäßrigen Emulsion, bis zur Bildung einer breiigen Konsistenz, gegebenenfalls unter Zuführung von destilliertem Wasser, durchmischt und danach unter häufigem Falten geknetet und unter Formgebung ausgewalzt wird. The invention thus relates to a method for producing unsintered Foils and tapes made of polytetrafluoroethylene powder with the addition of silicone synthetic resins. It consists in that the Polytetrafiuoräthylenpulver with an aqueous silicone resin emulsion, e.g. a 250% aqueous emulsion, until a pulpy consistency is formed, optionally with the addition of distilled water, mixed and then is kneaded with frequent folding and rolled out while shaping.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird man die Menge des zugemischten Silikonkunstharzes so wählen, daß im fertigen, trockenen Produkt etwa 5 bis 20 Gewichtsprozent als Festanteil enthalten sind. Die Menge des Festanteiles richtet sich danach, wie möglicherweise die Eigenschaften der hergesteiiten Folie beeinflußt werden sollen. So läßt sich mit Erhöhung des Festanteils an Silikonkunstharzen die Festigkeit des hergestellten Bandmaterials oder Folienmaterials wesentlich verbessern. Zugleich werden auch die elektrischen Eigenschaften vorteilhaft beeinflußt. Das knetende Mischen der-beiden Komponenten unter Druck kann in beliebigen Pressen, z. B. zwischen Plattenpressen oder auch mittels Preßwalzen, erfolgen. In the process according to the invention, the amount of the admixed Select silicone resin so that in the finished, dry product about 5 to 20 percent by weight are included as a fixed portion. The amount of the fixed portion depends on how possibly the properties of the film produced are to be influenced. Thus, by increasing the solid content of silicone synthetic resins, the strength of the Manufactured tape material or film material improve significantly. Simultaneously the electrical properties are also favorably influenced. The kneading one Mixing the two components under pressure can be done in any press, e.g. B. between Plate presses or by means of press rollers take place.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Auswalzen in kalten Walzen, wobei die vorgeknetete Formmasse mit ein oder mehreren Stichen ausgewalzt und das Walzprodukt danach an der Luft, in Trockenöfen, in Durchlauföfen oder auch auf Trokkenwalzen getrocknet wird. Besonders vorteilhaft ist es, den Walzvorgang unter einstellbarer Zugeinwirkung auf das auszuwalzende und auf das aufzuwikkelnde Gut durchzuführen, wodurch sich besondere Vorteile bezüglich des Dehnungsverhaltens der hergestellten Folien oder Bänder ergeben. In the method according to the invention, rolling takes place in cold Rolling, whereby the pre-kneaded molding compound is rolled out with one or more passes and then the rolled product in the air, in drying ovens, in continuous ovens or else is dried on drying rollers. It is particularly advantageous to use the rolling process with adjustable tension on the one to be rolled out and on the one to be wound up Good to perform, which has particular advantages in terms of elongation behavior of the films or tapes produced.

Die erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß sich eine knetgummilederartige, noch feuchte durch Kneten vorplastiflzierte Masse im Walzwerk im Gegensatz zur Verarbeitung von trokkenem Pulver und auch voraufbereitetem Pulver in jeder Richtung strecken läßt, d. h. daß man die Walzrichtung beliebig oft vertauschen kann, so daß man beispielsweise einen quadratischen flachen Rohling nicht nur zu einem Band, sondern ebensogut zu einer entsprechend dünnen quadratischen Platte auswalzen kann. Außerdem weist die ungesinterte Folie, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, höhere Festigkeit und bessere Dehnungseigenschaften auf als das nach dem vorbekannten Verfahren hergestellte Gut. The advantages achieved are mainly to be seen in the fact that a Putty-rubber-leather-like, still moist mass preplasticized by kneading in the rolling mill in contrast to the processing of dry powder and also prepared powder stretch in every direction, d. H. that you can swap the rolling direction as often as you like can, so that you can, for example, a square flat blank not only to a band, but just as well to a correspondingly thin square plate can roll out. In addition, the unsintered film, according to the invention Process is produced, higher strength and better elongation properties on than the goods produced by the previously known method.

Die zugesetzte Menge an Silikonkunstharzen wirkt dabei gleichsam als Schmiermittel für die Verarbeitung beim Kneten und beim Walzen und führt zu der überraschenden Tatsache, daß der bisher für die sogenannte Orientierung unbedingt für notwendig erachtete Strangpreßvorgang sich als überflüssig erweist, so daß es möglich ist, in der -beschriebenen einfachen Weise das Auswalzen der Folien und Bänder vorzunehmen. Die letztere Tatsache ist von besonderem Vorteil, da es bisher mit Rücksicht auf den begrenzten Durchmesser des gepreßten Stranges nur möglich war, Bänder von begrenzter Breite herzustellen, während nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beliebig breite Folien mit überraschend guten Eigenschaften ausgewalzt werden können. The added amount of silicone synthetic resins has the same effect as a lubricant for processing in kneading and rolling and leads to the surprising fact that the so far for the so-called orientation unconditional Extrusion process deemed necessary turns out to be superfluous, so that it is possible in the -described simple manner rolling out the foils and To make tapes. The latter fact is of particular benefit since it has been so far with regard to the limited diameter of the extruded strand was only possible, Manufacture ribbons of limited width while using the method of the invention Foils of any width with surprisingly good properties can be rolled out.

Man kann jedoch auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn kontinuierlich gearbeitet werden soll, mit einer Strangpresse arbeiten, wobei die Anforderungen an die Genauigkeit der Einhaltung von Verformungsgraden wesentlich herabgesetzt und praktisch beliebig gearbeitet werden kann. Darüber hinaus werden die mechanischen und elektrischen Eigenschaften wesentlich verbessert. Auch die gesamte Pulveraufbereitung ist vereinfacht, und es besteht die Möglichkeit, zur Herstellung gefärbter Folien oder Bänder Farbstoffe, wie sie als Zusätze zu Polytetrafluoräthylenpulver an sich bekannt sind, einzubringen. Außerdem kann durch das Einbringen von Glasfasern oder Asbestfasern die hergestellte Folie oder das hergestellte Band gleichsam armiert werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Drähte, wie elektrische Leitungsdrähte, zwischen zwei Folien gleichsam einzuwalzen. Es wird empfohlen, das Umwickeln von Kabeln oder Drähten nicht mit der getrockneten, sondern noch mit der nassen oder feuchten Folie durchzuführen, da diese gerade für den Wickelvorgang besonders vorteilhafte Eigenschaften bezüglich der Dehnbarkeit und Schmiegsamkeit aufweist und auch durch die Trocknung eine Verbesserung der Haftwirkung der aufgewickelten Folie erreicht wird.However, one can also use the process according to the invention, if continuously should be worked with an extruder, with the requirements the accuracy of compliance with degrees of deformation is significantly reduced and can be worked practically in any way. In addition, the mechanical and electrical properties are significantly improved. Also the entire powder preparation is simplified and there is the possibility of producing colored foils or ribbons of dyes, such as those used as additives to polytetrafluoroethylene powder per se are known to contribute. In addition, by introducing glass fibers or Asbestos fibers reinforce the film or tape produced, as it were will. In addition, there is the possibility of using wires, such as electrical lead wires, to roll between two foils, as it were. It is recommended that the Cables or wires not with the dry one, but with the wet one or Carry out moist film, as this is particularly advantageous for the winding process Has properties in terms of elasticity and flexibility and also through drying achieves an improvement in the adhesive effect of the wound film will.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles ausführlicher beschrieben. Zur Aufbereitung einer bestimmten Menge von Polytetrafluoräthylenpulver wird eine 250/oige wäßrige Silikonharzemulsion zugesetzt, so daß der Anteil an Silikonfestgehalt in der fertigen Folie z. B. 7,5 Gewichtsprozent beträgt. Wenn die Flüssigkeitsmenge nicht genügt, um eine einwandfreie Feuchteinmischung zu gewährleisten, so kann der Emulsion vorher eine entsprechend Menge destilliertes Wasser zugesetzt werden. Es kann auch mit einem Flüssigkeitsüberschuß gearbeitet werden. Die so vorbereitete Masse wird leicht durchgeknetet und dann zwischen Platten unter einer Presse zu einem flachen Fladen verpreßt. In the following the invention is based on an exemplary embodiment described in more detail. For processing a certain amount of polytetrafluoroethylene powder a 250% aqueous silicone resin emulsion is added, so that the proportion of silicone solids content in the finished film z. B. 7.5 weight percent. When the amount of liquid is not enough to ensure proper moisture mixing, the An appropriate amount of distilled water must be added to the emulsion beforehand. It can also be used with an excess of liquid. The one so prepared Mass is lightly kneaded and then placed between plates under a press pressed into a flat cake.

Dieser flache Fladen wird zweckmäßig völlig zu einer Wickel zusammengerollt und erneut zwischen den Platten flächig gepreßt, was mehrfach wiederholt werden kann, bis das für die Weiterverarbeitung auf dem Walzwerk notwendige Maß an Vorplastifizierung erreicht ist.This flat cake is expediently completely rolled up into a roll and again pressed flat between the plates, which are repeated several times can until the degree of pre-plasticization required for further processing on the rolling mill is reached.

Preßdrücke von 50 kg/cm2, bezogen auf die angepreßte Fladenfläche, haben sich hierbei als zweckmäßig erwiesen. Der Feuchtigkeitsgehalt der Masse vor dem Pressen und Kneten soll von vornherein so eingestellt werden, daß bei dem Flachpressen kein nennenswerter Flüssigkeitsverlust mehr auftritt. Compression pressures of 50 kg / cm2, based on the pressed flat surface, have proven to be useful here. The moisture content of the mass before the pressing and kneading should be set from the outset so that the flat pressing there is no longer any significant loss of fluid.

Der entsprechend beschnittene Fladen oder Streifen, der bereits eine beachtliche Zugfestigkeit aufweist, kann in dieser Form direkt dem Walzwerk zugeführt werden und zwischen kalten Walzen in zwei oder mehreren Stichen auf die gewünschte Stärke ausgewalzt werden. Ohne vorherige Orientierung durch einen Strangpreßvorgang gelingt es so, den Orientierungseffekt und damit die gewünschte Dehnbarkeit zu erreichen, insbesondere dann, wenn das vorgewalzte Band während des letzten Walzstiches unter bestimmtem Zug, d. h. mit Vorspannung, in den Walzenspalt eingeführt wird. Der Effekt kann noch verbessert werden, wenn das aus dem Walzenspalt austretende Band auch noch mit bestimmter Spannung abgezogen und unter Zug aufgewickelt werden kann. Das fertige Band ist bei Austritt aus den Walzen noch feucht und sieht durchscheinend glasig aus, hat aber fast seine Endfestigkeit und Enddehnbarkeit erreicht. Es ist daher möglich, dieses Band in seinem noch nassen Zustand zum Bewickeln von Drähten zu benutzen, da es schmiegsam und leicht klebend ist und sich besser verarbeiten läßt als das trockene Band. Das in einem Durchlaufofen oder in der Luft getrocknete Band ist schneeweiß. Um ein Höchstmaß an Dehnbarkeit zu erzielen, kann es zweckmäßig sein, das trockene Band noch einmal über seine ganze Länge zu recken, ehe es nach Wunsch gesintert wird. Das hergestellte Produkt zeichnet sich nicht nur durch seine mechanischen und elektrischen Eigenschaften, sondern vor allem auch durch seine Porenfreiheit aus.The appropriately trimmed flatbread or strip that already has a has considerable tensile strength, can be fed directly to the rolling mill in this form and between cold rollers in two or more stitches on the desired Starch to be rolled out. Without prior orientation through an extrusion process in this way it is possible to achieve the orientation effect and thus the desired extensibility, especially if the pre-rolled strip under-rolled during the last rolling pass a certain move, d. H. with bias, in the Roll gap introduced will. The effect can be further improved if that emerges from the nip Tape can also be pulled off with a certain tension and wound up under tension can. The finished strip is still damp when it exits the rollers and looks translucent glassy, but has almost reached its final strength and elasticity. It is therefore possible to use this tape in its still wet condition for winding wires to use, because it is pliable and slightly adhesive and can be processed better leaves as the dry band. The one dried in a conveyor oven or in the air Band is snow white. In order to achieve the highest degree of extensibility, it can be expedient be to stretch the dry tape again over its entire length before it Desire is sintered. The manufactured product is not only characterized by its mechanical and electrical properties, but above all by its Freedom from pores.

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von ungesinterten Folien und Bändern aus Polytetrailuoräthylenpulver mit Zusatz von Silikonkunstharzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Polytetrailuoräthylenpulver mit einer wäßrigen Silikonharzemulsion bis zur Bildung einer breiigen Konsistenz, gegebenenfalls unter Zufügung von destilliertem Wasser, durchmischt und danach unter häufigem Falten geknetet und unter Formgebung ausgewalzt wird. Claims: 1. Process for the production of unsintered foils and tapes made of polytetrafluoroethylene powder with the addition of silicone synthetic resins, thereby characterized in that the Polytetrailuoräthylenpulver with an aqueous silicone resin emulsion until a pulpy consistency is formed, if necessary with the addition of distilled Water, mixed and then kneaded with frequent folding and shaping is rolled out.

Claims

2. The method according to claim 1, characterized in that the silicone resin is used in such an amount that the finished dry molded body is about 5 to 20 percent by weight Contains silicone resin as a solid component.

References considered: U.S. Patent No. 2,644 802; British Patent No. 706012.