DE1494927B2

DE1494927B2 - Verfahren zur Herstellung von ultrafein vermahlenem Polytetrafluoräthylen

Info

Publication number: DE1494927B2
Application number: DE1494927A
Authority: DE
Inventors: William Albert Flemington N.J. Miller (V.St.A.)
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1963-11-04
Filing date: 1964-10-30
Publication date: 1974-10-24
Also published as: BE655204A; ES305635A1; GB1017749A; NL6412782A; CH501019A; IL22387A; US3640984A; DE1494927A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ultrafein vermahlenem Polytetrafluoräthylenpulver, bei dem man Polytetrafluoräthylenteilchen mit einer Größe über 100 μ der Zerkleinerungswirkung von Gasstrahlen hoher Geschwindigkeit aussetzt und aus dem gemahlenen Gemisch die Teilchen mit einer Größe von weniger als 50 μ abtrennt und gegebenenfalls die nicht abgetrennten Teilchen erneut einer Zerkleinerung und Klassierung unterwirft.

Ultrafeines fasriges nichtporöses Polytetrafluoräthylen ist beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift 1106 486 bekannt und ist für die Herstellung dünner Folien verwendet worden. Jedoch ist die anisotrope Expansion des bekannten ultrafeinen Materials derart, daß beim Sintern eine starke Schrumpfung erfolgt, was wiederum Fehlstellen bei der Herstellung von Präzisionsteilen verursacht. Außerdem ist die Vorformfestigkeit für viele Zwecke zu gering, so daß es bei der Überführung der Vorform aus der Preßform in den Sinterofen zur Bildung von Rissen und Sprüngen kommen kann, die Vorform bei ihrer Entnahme aus der Form leicht zerbricht, zu viel aufzuarbeitender Abfall anfällt und der Sinterkörper zerbrechlich ist. Zur Herstellung von Präzisionsteilen sind schon zwei Sätze von Formen verwendet worden, um die mit diesem Material erzielbaren Ergebnisse zu verbessern. Diese Maßnahme hat sich jedoch als nicht zufriedenstellend und unwirtschaftlich erwiesen.

In der erwähnten deutschen Auslegeschrift 1 106 486 ist eine Anzahl Verfahren zur Herstellung von ultrafeinem Polytetrafluoräthylenpulver, bei denen körniges Polytetrafiuoräthylenpulver verschiedenen Zerkleinerungsmethoden unterworfen wird, beschrieben. Beispielsweise wird das Ausgangspulver der Zerkleinerungswirkung von Gasstrahlen hoher Geschwindigkeit in einem Mahlwerk der Bauart Micronizer unterworfen. In einer solchen Vorrichtung prallen die Teilchen des Pulvers häufig auf die Wand, was einen starken Abrieb verursacht, und außerdem erfolgen in einer solchen Vorrichtung Zerkleinerung und Klassierung gleichzeitig in der gleichen Kammer. Das in dieser Weise erhaltene ultrafeine Polytetrafluoräthylenpulver ergibt Vorformlinge geringer Festigkeit.

Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung eines ultrafein vermahlenen Polytetrafluoräthylens, mit dem Vorformlinge hoher Festigkeit herstellbar sind.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß man die Teilchen nahezu ausschließlich zerkleinert, indem man sie bei einer Temperatur unter 93⁰C gegeneinanderprallen läßt und die zerkleinerten

ίο Teilchen von ihrer Klassierung aus der Zerkleinerungszone herausführt.

Vorzugsweise erfolgt die Zerkleinerung bei einer Temperatur von —18 bis +60⁰C.
Das Produkt des Verfahrens gemäß der Erfindung kann unter niedrigem Druck zu einer festen, dichten Vorform mit sehr geringem Hohlraumgehalt verpreßt werden. Um eine Vorform mit weniger als 0,1 % Hohlraumgehalt zu erhalten, sind nur Drücke von 70 bis 140 kg/cm² erforderlich. Die überlegene Biegefestigkeit im ungesinterten Zustand, die ein Maß für die Festigkeit der Vorform ist, läßt das Produkt ideal für die Herstellung ausgedehnter dünner Folien erscheinen. Durch Sintern der vorgepreßten Formkörper fließen die Teilchen unter nur geringer Dimensionsänderung zu einer dichten einheitlichen Masse zusammen. Die geringe Schrumpfung weist auf die Übereinstimmung der physikalischen Eigenschaften in allen drei Dimensionen hin. Demgegenüber war die Verwendbarkeit des bekannten ultrafeinen fasrigen Polytetrafluoräthylens wegen der starken Schrumpfung beim Sintern sehr beschränkt, was die Verwendung von zwei Sätzen von Formen für die Herstellung von Präzisionsteilen erforderlich machte. Bei Verwendung des Produktes des Verfahrens gemäß der Erfindung ist das nicht erforderlieh. Außerdem ist die Oberfläche der Formkörper bei Verwendung des bekannten fasrigen Polytetrafluoräthylens selbst bei Anwendung von Drücken über 210 kg/cm² rauh, und die Formkörper müssen heiß geprägt oder kalibriert werden, damit die Ober-

+0 flächenrauhigkeit auf weniger als 2,54 · 10~⁴ cm gesenkt wird. Wenn dagegen das Pulver des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendet wird, haben die Formstücke auch bei Anwendung niedriger Drücke einen Oberflächenglanz. Bei Anwendung eines Druckes von 35 kg/cm² wird ohne Heißkalibrieren eine Oberflächenrauhigkeit von nicht über 2,1 · 10~⁴ cm erreicht. Bei Anwendung der gleichen Bedingungen wird mit dem üblichen, fasrigen, ultrafeinen Polytetrafluoräthylen dagegen eine Oberflächenrauhigkeit von 2,54 bis 6,35 · 10~⁴ cm erreicht. Die gleichmäßig glatte Oberfläche der Formkörper aus dem Pulver des Verfahrens gemäß der Erfindung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine nichtklebrige Oberfläche geringer Reibung erwünscht ist.

Das Material des Verfahrens gemäß der Erfindung kann leicht unter niedrigem Druck zu einer dichten gleichmäßigen Folie verformt werden, wobei diese gute Gleichförmigkeit darauf zurückzuführen ist, daß das Material unter Druck auch ohne die Anwendung von Wärme sich etwas bewegt oder »fließt«, so daß sich keine Unregelmäßigkeiten in der Folie ausbilden können. Diese Eigenschaft wird dadurch bewertet, daß man die Fähigkeit eines zunächst unter einem Druck von 28 kg/cm² vorgeformten Prüfstückes, sich bei Erhöhung des Druckes auf 140 kg/cm² horizontal in eine Vertiefung zu bewegen oder zu fließen, mißt. Die mittlere Ausdehnung des Polytetrafluoräthylens nach der Erfindung beträgt 2,01 mm, gemessen nach dem

Sintern der Probe. Dieser Wert ist um etwa 34 % größer als derjenige, der an einem Prüfstück aus dem bekannten ultrafeinen fasrigen Polytetrafluoräthylen bestimmt wurde.

Das nach dem Verfahren gemäß der Erfindung erhaltene ultrafeine Polytetrafluoräthylen besteht aus porösen nichtfasrigen Teilchen mit abgerundeten Konturen. Es hat eine geringe anisotrope Expansion, d. h. einen niedrigen Schrumpfungswert;,eine hohe Schüttdichte, eine hohe Vorformfestigkeit, eine überlegene Oberflächenglätte nach dem Sintern und einen erhöhten Formfluß. Außerdem ist die Zerbrechlichkeit großer dünner Folien vermindert, wodurch das Problem der Aufarbeitung von durch Zerbrechen des vorgeformten Materials bei der Entnahme aus der Form entstehendem Abfall weitgehend gelöst ist. Die Formen können gleichmäßiger mit dem Material gefüllt werden als bei Verwendung des bekannten ultrafeinen fasrigen Polytetrafluoräthylens, und die Teilchen agglomerieren nicht. Außerdem überdeckt die Teilchengrößenverteilung, bestimmt als die Verteilungsfunktion, einen engeren Bereich als bei einem in anderer Weise vermahlenen Material, und Zugfestigkeit, Streckgrenze, prozentuale Dehnung und Kompressionsverhältnis sind ausgezeichnet.

Die erwünschten Bereiche für die Werte der Eigenschaften des erfindungsgemäßen Polytetrafluoräthylens sind: Naßsieb teilchengröße: 5 bis 50 μ, vorzugsweise 15 bis 30 μ; Verteilungsfunktion: 0,20 bis 0,40; Subsiebgröße: 2,5 bis 5,0 μ, vorzugsweise 2,5 bis 4,0 μ; Verhältnis Naßsiebgröße/Subsiebgröße: 2,0 bis 1,0; Biegefestigkeit im ungesinterten Zustand: 60 bis 77 kg/cm²; Zugfestigkeit: 280 bis 380 kg/cm²; prozentuale Dehnung: 300 bis 450, vorzugsweise 350 bis 450; Kompressionsverhältnis: 4,5 bis 6,0; anisotroper Expansionsfaktor: 1,08 bis 1,13; dielektrische Festigkeit: 47 bis 64 kV/mm, vorzugsweise 55 bis 64 kV/mm; und Oberflächenrauhigkeit: 1 bis 2,1 · 10~⁴ cm bei 35 kg/cm² und 3,8 bis 8,1 · 10~⁵ cm bei 140 kg/cm². Für den prozentualen Hohlraumgehalt existiert keine untere Grenze, da dieser bei Anwendung der üblichen Technik nicht wahrnehmbar ist.

Die oben verwendeten Ausdrücke sind wie folgt zu verstehen:

»Naßsiebteilchengröße«:

Die Größe des Teilchens wird unter Anwendung der Naßsiebanalyse bestimmt, und die Naßsiebgröße wird als der gemessene Teilchendurchmesser (d_ns) angegeben. Die verwendeten Siebe sind die United States Standard Siebe 230, 270, 325 und 400 Maschen. Auch 30- und 20^-Siebe, die keine ASTM-Siebe, sondern nach einem photographischen Verfahren hergestellte Mikromaschensiebe sind, wurden verwendet. Die Sieböffnungen dieser Siebe sind 62, 53, 44, 37, 30 und 20 μ. Ein 20-Maschen-Sieb wird über eines der Siebe mit kleineren Sieböffnungen gestellt. Eine 5-g-Probe des Pulvers wird in das 20-Maschen-Sieb eingebracht und sorgfältig auf das untere Sieb gewaschen, indem man es etwa 30 Sekunden lang mit Perchloräthylen mit einer Geschwindigkeit von etwa 3 l/min unter Verwendung einer Brause besprüht. Die Brause wird in Flucht mit der oberen Kante des 20-Maschen-Siebes gehalten und kreisförmig bewegt, wobei dafür gesorgt wird, daß etwaige Aggregate aufgelöst und Material von den Seiten des oberen Siebes fortgewaschen wird. Dann wird das obere Sieb entfernt, und das untere Sieb wird in der gleichen Weise etwa 4 Minuten besprüht. Schließlich wird das untere Sieb bis zur Gewichtskonstanz luftgetrocknet, und das Gewicht des darauf befindlichen trockenen Pulvers wird bestimmt. Diese Maßnahmen werden mit einer frischen 5-g-Probe Pulver auf jedem der übrigen kleinmaschigen Siebe wiederholt. Das Gewicht des auf jedem befindlichen Pulvers wird mit 20 multipliziert, um die prozentualen Mengen zu errechnen, die dann auf Logarithmenpapier in Abhängigkeit von der Größe der

ίο Sieböffnungen aufgetragen werden. Durch die erhaltenen Punkte wird die beste Gerade gezogen, und die den prozentualen Mengen 50 (d_5a) und 84 (i/₈₄) entsprechenden Teilchengrößen werden abgelesen. Aus diesen Teilchengrößen wird die d_ns berechnet nach der Gleichung:

löge dns = löge (Z₅₀ — 0,5 log ~

Dieser i/»_s-Wert entspricht also einem gemessenen Durchmesser des mittleren Teilchens unter der Annahme, daß alle Teilchen kugelig sind.

»Subsiebgröße«:

Dies ist ein Maß für die Oberfläche und entspricht dem theoretischen Durchmesser des mittleren Teilchens unter der Annahme, daß die Teilchen nichtporöse Kügelchen sind. Je niedriger die Zahl, desto größer die Oberfläche. Die Methode der Bestimmung der Subsiebgröße gestattet es, auf bequeme und schnelle Weise die relative Teilchengröße zu ermitteln. Erwünscht sind kleine Teilchen mit insgesamt großer Oberfläche, da das Zusammenfließen der Teilchen beim Sintern um so gleichmäßiger ist, je größer die Oberfläche ist. Der Teilchendurchmesser, der sich aus der spezifischen Oberfläche errechnet, wird bestimmt nach der Luftdurchlässigkeitsmethode. Die Luftdurchlässigkeitsmethode besteht darin, daß man Luft aufwärts durch eine Schicht von Teilchen strömen läßt. Je größer die Oberfläche der Teilchen ist, desto größer ist der Luftwiderstand. Der Widerstand wird gemessen. Aus dem Widerstand wird die Oberfläche und aus der Oberfläche die Teilchengröße berechnet.

»Verhältnis Naßsieb/Subsieb«:

Dieses Verhältnis ist ein Maß für die Abweichung des mittleren Teilchens von der Kugelform. Je niedriger das Verhältnis ist, desto kugeliger ist das Teilchen und desto besser die Einheitlichkeit, was zur Erzielung optimaler Eigenschaften wesentlich ist.

»Oberflächenrauhigkeit«:

Diese ist ein Maß für die Oberflächenunregelmäßigkeiten, ausgedrückt in cm. Sie kann bestimmt werden, indem ein Diamantfühler in weitgehend gleicher Weise, wie eine Diamantnadel durch die Rillen einer tongetreuen Grammophonplatte geführt wird, über die Oberfläche der Probe geführt wird. Die Unregelmäßigkeiten werden verstärkt, so daß sie auf einem an dem Instrument angebrachten Meßgerät gut ablesbar werden. Der Wert ist ein über die Oberfläche gemittelter Wert in cm.

g »Biegefestigkeit im ungesinterten Zustand«:

Dieser Wert wird als die zum Brechen eines ungesinterten stabförmigen Probestückes erforderliche Beanspruchung gemessen. Um die Biegefestigkeit zu be-

5 6

stimmen, werden Probestücke von beispielsweise Materials ändern sich beim Sintern beträchtlich,

1,27 X 1,27 χ 12,7 cm unter einem Druck von 420 kg/ während diejenigen bei Verwendung eines nicht-

cm² bis zum Hohlraumgehalt null verformt und mit fasrigen Materials sich nur sehr wenig ändern. Folglich

gesteuerter Geschwindigkeit bis zum Brechen belastet, hat ein nichtfasriges Material eine geringe anisotrope

d. h., die Belastung der Mitte der Stange wird erhöht, 5 Expansion.

bis die Stange bricht. Die Biegefestigkeit wird in »Verteilungsfunktion«:

k|:/cm² am Bruchpunkt angegeben.

Diese ist ein Maß für die Teilchengrößenverteilung.

»Anisotrope Expansion«: Mathematisch ist sie ein Kennwert für die mittlere

Diese ist ein Maß für die Dimensionsänderungen io Teilchengröße. Die Funktion ist definiert als
beim Sintern und wird wie folgt bestimmt: 4,1 g Pulver

werden in rechteckige Formen von (1,27 cm²) einge- yp __ "so ~ "84

wogen und zwischen Metallstempeln komprimiert. J₅₀

Der Druck wird innerhalb 1 Minute auf 140 kg/cm²

erhöht, weitere 2 Minuten auf diesem Wert gehalten 15 worin d₅₀ die Teilchengröße bei 50% Siebzurückhal-

und dann aufgehoben. Das vorgeformte, in etwa tung bei logarithmischer Auftragung und cf_M die

würfelige Stück wird 30 Minuten stehengelassen. Teilchengröße bei 84 % Siebzurückhaltung ist. Der

Breite, Tiefe und Höhe des Stückes (d. h. die χ-, γ- Wert dieser Funktion variiert zwischen 0 und 1. Je

und z-Achse, wobei die z-Achse die Richtung des kleiner der Wert, desto geringer die Streuung. Teilchen

Druckes bei der Verformung angibt) werden gemessen. 20 einheitlicher Größe haben die Verteilungsfunktion 0.

Dann werden die vorgeformten Stücke 30 Minuten Je geringer die Streuung, desto einheitlicher sind die

bei 380 ± 0,5° C gebacken, um sie zu sintern, an Luft physikalischen Eigenschaften. Es wurde gefunden, daß

auf Zimmertemperatur abkühlen gelassen und erneut schon geringe Unterschiede einen sehr starken Einfluß

gemessen. Der anisotrope Expansionsfaktor ist der auf die Eigenschaften haben.

Wert z_slz_v, dividiert durch 35

' »% Hohlraumgehalt«:

Xs +Ys Dieser Wert ist ein Maß für die restliche einge-

_Xv _j_ γ_ν schlossene Luft nach der Vorformung des Pulvers,

typischerweise bei 175 kg/cm², und anschließender

worin χ, γ und ζ die Achsenabschnitte sind und die 30 Sinterung. Er ist eine Funktion von Partikelgröße und Indices ν und s »vorgeformt« und »gesintert« bedeuten. Verformungsdruck und wird nach der folgenden Die Abmessungen bei Verwendung eines fasrigen Gleichung bestimmt:

,_,.,, , , inherentes spez. Gew. — gemessenes spez. Gew.

% Hohlraumgehalt = - · 100

inherentes spez. Gew.

»Formenausdehnung«: ^Ό?* Verfahren der Erfindung kann durchgeführt

werden, indem man technisches granuläres Polytetra-

Diese ist ein Maß für den Formfluß und wird wie im 40 fluoräthylen mit einer Teilchengröße über 100 μ in Beispiel 4 beschrieben bestimmt. Der Formfluß ist die eine Luftmühle der Bauart »Jet-O-Mizer« einbringt. Fähigkeit des Pulvers, sich in einer Richtung senkrecht Eine solche Luftmühle hat die Form eines hohlen langzu dem angewandten Druck zu bewegen oder zu gestreckten Toroids und ermöglicht es, eine hochfließen. Dieser Fluß unterstützt die Vermeidung von gradige Kollosion zwischen den Teilchen zu bewirken. Fehlstellen. 45 Die Mühle steht senkrecht, so daß sich das eine ge-

»Dielektrische Festigkeit«: wölbte Ende oben und das andere unten befindet,

wahrend die Längsseiten, die praktisch parallel sind,

Dieser Wert wird unter Verwendung der Methode senkrecht stehen. Das Ausgangspolytetrafluoräthylen gemäß ASTM Test D 149 bestimmt. Die Prüfungen wird durch einen Venturibeschicker in das untere geerfolgten an 0,38-mm-Prüfstücken. 5° wölbte Ende der Mühle, das die Mahlkammer bildet,

eingefüllt. Ein fließfähiges Mahlmedium, wie Luft oder »Kompressionsverhaltms«: _{dn inertes QaS) be}i_Sp_ieisweise Stickstoff, Argon oder

Dieser Wert ist ein Maß für die Schüttdichte. Er gibt ein Fluorkohlenstoff, wird unter hohem Druck durch

die zur Erzielung eines verformten Endproduktes von Düsen in dieses Ende der Mühle eingeleitet, um ein

2,54 cm erforderliche Tiefe der Füllung an. Je geringer 55 Vermählen der Teilchen durch Zusammenstöße der

die Tiefe der Füllung, desto kürzer und leichter dürfen Teilchen untereinander zu bewirken,

die für die Herstellung ausgedehnter Formkörper ver- Die Temperatur wird vorzugsweise in dem Bereich

wendeten Formen sein. von —18 bis +6O⁰C gehalten und soll nicht über 93°C

. . ansteigen. Wenn die Temperatur von etwa 93° G über-

»Zugtestigkeit«: _{6o sc}h_ritten wird, wird ein fasriges Material mit hoher

Dieser Wert wird nach ASTM Test D 638 bestimmt anisotroper Expansion gebildet. Durch Anwendung

und in kg/cm² angegeben. von Temperaturen unter Zimmertemperatur und Vorkühlen des Polytetrafluoräthylens wird die Wirkung

»btreckgrenze«: _des Vermahlens zufolge der erhöhten Sprödigkeit des

Dieser Wert wird nach der gleichen Prüf methode wie 65 Kunststoffes verbessert.

die Zugfestigkeit bestimmt, und zwar wird diejenige Durch den Eintritt des Mahlmediums in die Mühle

Zugbelastung bestimmt, bei der das Material sich dehnt sich dieses aus und verursacht, daß die Teilchen

nicht mehr elastisch rückverformt. des Polytetrafluoräthylens wiederholt aneinander-

7 8

stoßen, wodurch es zu einer raschen Verminderung tenen Teilchen nur um 4 bis 6 μ vermindert. Teilchen der Teilchengröße kommt, und zwar wird die Teilchen- mit einer Größe von mehr als 1500 μ in die Luftmühle größe nahezu ausschließlich durch diese Zusammen- einzuführen, ist nicht zweckmäßig, und vorzugsweise stoße, nicht aber durch die Einwirkung von Scher- wird die Teilchengröße des zugeführten Materials in kräften, die die Erzeugung fasriger Teilchen und eine 5 dem Bereich von 100 bis 1000 μ gehalten. Gröberes Abnützung der Wand der Mühle zur Folge hätten, Material kann zunächst in einer Hammermühle zervermindert. Der Querschnitt der Mahlkammer kann kleinert werden. Druck und Volumen des Mahlmeals ein umgekehrtes Trapezoid beschrieben werden. drums sind ein Maß für die der Mühle zugeführte Alternativ kann der Querschnitt kreisförmig sein; Energie. Eine Erhöhung der Energie ergibt eine jedoch ist die Mahlwirkung dann etwas schlech- 10 stärkere Einwirkung auf die Teilchen mit entsprechenter. der Abnahme der Teilchengröße. Eine Änderung

Das Material wird von der Mahlkammer durch dieser Variablen bewirkt eine Änderung der Geeinen »Kamin«, der einer der geraden, langgestreckten schwindigkeit, mit der das Mahlmedium durch die Teile der Luftmühle ist, nach oben in den oberen ge- Düsen strömt. Die Düsengeschwindigkeit, die sich wölbten Abschnitt befördert, wo die Klassierung er- 15 als am wirksamsten erwiesen hat, liegt in dem Bereich folgt. Wenn der Strom des Mahlmediums mit dem von 275 bis 395 m/sec und beträgt vorzugsweise darin suspendierten Material in die Klassierzone ein- 335 m/sec. Bei Anwendung einer Geschwindigkeit in tritt, werden die kleinen Teilchen bis zu 50 μ Naßsieb- diesem Bereich und einer Zufuhrgeschwindigkeit von größe entfernt, und die größeren Teilchen werden 3,5 bis 4,5 kg/h an Teilchen von 600 μ in die Luftmühle durch die Zentrifugalkraft an die Außenseite ge- ao wird ein Produkt mit einer Naßsiebgröße von 15 bis schleudert und bleiben in der Mühle, in der sie durch 30 μ erhalten.

einen weiteren Kamin, der das langgestreckte Gegen- Beschickungsgeschwindigkeit, Luftdruck und Luftstück des ersten Kamins ist und praktisch parallel zu volumen können, nachdem an dem Produkt des ersten diesem verläuft, in die Mahlkammer zurückgeführt. Ansatzes die Teilchengrößen des Polytetraüuoräthy-Die von der Klassierzone entfernten ultrafeinen Teil- 25 lens bestimmt sind, leicht so eingestellt werden, daß chen bilden das fertige Produkt. Eine solche Luft- die gewünschte Teilchengröße erzielt wird. Diese mühle hat den großen Vorteil, daß Mahlen und Variablen sind nicht kritisch und werden der Größe Klassieren in getrennten Zonen erfolgen. Das Ver- der Luftmühle angepaßt. Beispielsweise werden für mahlen erfolgt an den Einlaßdüsen für das Mahl- einen »Jet-O-Mizer« mit einer Beschickungskapazität medium, wo der Strahl des mit hoher Geschwindigkeit 30 von 0,110 bis 6,8 kg/h 555 bis 710 l/min Luft unter eintretenden Mahlmediums den Teilchen eine starke einem Druck von 1,7 bis 7,7 kg/cm², für einen »Jet-Beschleunigung verleiht und dadurch Zusammenstöße O-Mizer« mit einer Kapazität von 0,454 bis 45 kg/h zwischen den Teilchen, durch die ihre Größe vermin- 1980 bis 2831 l/min unter einem Druck von 1,7 bis dert wird, bewirkt. Beinahe die ganze Teilchengrößen- 7,7 kg/h und für einen »Jet-O-Mizer« mit einer Beverminderung, d.h. wenigstens 90% und im allge- 35 schickungskapazität von 45 bis 770 kg/h 11330 bis meinen mehr als 94%, wird durch Zusammenstöße . 22 650 l/min Luft unter einem Druck von 1,7 bis zwischen den Teilchen bewirkt, und nur zu einem sehr 7,7 kg/cm² verwendet.

geringen Anteil erfolgt eine Teilchengrößenverminde- Das in einem »Jet-O-Mizer« erzeugte ultrafeine rung durch Reibung mit der Wand der Mühle, wie Polytetrafluoräthylen wurde mit ultrafeinem Polytetrasich aus der sehr langsamen Abnützung der Aus- 40 fluoräthylen, das durch Anwendung von drei Hammerkleidung der Mühle, selbst wenn Materialien, die an mühlen erzeugt wurde, verglichen. Für den Vergleich, sich starken Abrieb verursachen, verwendet werden, dessen Ergebnisse in Tabelle I zusammengefaßt sind, ergibt. Fein vermahlenes und teilweise vermahlenes wurde handelsübliches 600^-Polytetrafluoräthylenver-Material wird von der Mahlkammer durch das Mahl- wendet.

medium in den Kamin und aus diesem in die Klassier- 45 Außerdem wurde das ultrafeine Polytetrafluor-

zone, die einen kreisförmigen Querschnitt besitzt, be- äthylen mit einem in einer Luftumlaufmühle erzeugten

fördert. Das teilweise vermahlene Material wird durch ultrafeinen Polytetrafluoräthylen verglichen. In jeder

die Zentrifugalkraft an die Wand der Zone geschleu- Mühle wurden drei verschiedene Ansätze von handels-

dert und in die Mahlkammer zurückgeführt. Diese üblichem 600^-Polytetrafluoräthylen verwendet. Die

Klassierung ermöglicht nicht nur die Abtrennung der 50 Vergleichswerte sind in Tabelle II zusammengestellt.

Feinteilchen, sondern auch ein ungehindertes Zu- Die Werte beider Tabellen wurden wie oben be-

sammenprallen der in der Mühle verbleibenden, teil- schrieben ermittelt.

weise vermahlenen Teilchen. Das Endprodukt kann Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele

mittels eines Zyklons und eines Sacksammlers von näher erläutert:

dem Luftstrom abgetrennt werden. 55

Beschickungsgeschwindigkeit, Beschickungsgröße, Beispiel 1
Luftdruck und Luftvolumen werden so gewählt, daß

die gewünschte mittlere Teilchengröße, d. h. bis zu Technisches Polytetrafluoräthylen mit einer Teil-50 μ Naßsiebgröße, erzielt wird. Je feinteiliger das zu- chengröße von 600 μ wurde in einer Menge von 3,5 bis geführte Material, je geringer dessen Zufuhrgeschwin- 60 4,5 kg/h in einem »Jet-O-Mizer« vermählen. Luft wurde digkeit, je höher der Druck oder das Volumen des in einer Menge von 2550 l/min unter einem Druck von Mahlmediums sind, desto feinere Teilchen werden er- 7 kg/cm² und mit einer Temperatur von 21°C zugehalten. So wird z. B. bei einer Erhöhung der Zufuhrge- leitet. Die Naßsiebgröße des Produktes betrug 14,5 μ. schwindigkeit von 3,5 auf 5,5 kg/h die mittlere Teil- Die Biegefestigkeit wurde zu 75,46 kg/cm² und die chengröße von 20 auf 30 μ erhöht. Der Einfluß der 65 anisotrope Expansion zu 1,11 bestimmt. Die Prüfung Beschickungsteilchengröße ist nicht so stark. Durch des Materials unter einem Mikroskop mit 200facher Senkung der Größe der zugeführten Teilchen von 600 Vergrößerung ergab, daß es aus nichtfasrigen porösen auf 400 μ wird die Größe der als Endprodukt erhal- Teilchen mit abgerundeten Konturen bestand.

	9	1	494 927	Aniso trope Expan sion	10	Formkörpers Ausdehnung mm	Zugfestigkeit und/oder dielektrische Festigkeit
				1,08 bis 1,13		2 (Mittel)	310 bis 331 kg/cm² 48,43 bis 57,86 kV/mm
	Nachteile des Verfahrens		Tabelle I	1,15 bis 1,17	Oberfläche des Rauhigkeit 35 kg/cm^ä		268 kg/cm²
MUhIe	keine	Partikel größe μ	Biege festigkeit ungesintert kg/cm^a	1,16	1,1 bis 2,1 · 10-⁴ cm		246 kg/cm²
»Jet-O-Mizer«, langgestr. toroid- förmige Luft mühle	hohe Energie erf., starke Wärmeent- wickl., geringe Prod.-geschw.	5 bis 50 nichtfasrig	60 bis 77	1,16 bis 1,28		1,38 (Mittel)	246 bis 294 kg/cm² 51 bis 64 kV/mm
Hammermühle für hohe Ge schwindigkeit mit Sieb zur Steuerung der Partikelgröße	starke Wärme- entw., Kühl mittel erf.	5 bis 125 fasrig	schlecht, da Par tikel groß
Luftgespülte Hammermühle mit Innen klassierung	starke Wärme- entw.	>30 fasrig			2,54bis6,35· 10-⁴ cm
Luftgespülte Hammermühle mit Innen klassierung	>30 fasrig	41 bis 50

Tabelle II

(D

Mühle »Jet-O-Mizer« | Luftumlaufmühle

Ansatz Nr. (2) I (3) I (1) I (2) I (3)

Teilchengröße, μ Naßsieb .

Verteilungsfunktion

Fischer Subsieb, μ

Verhältnis Naßsieb/Subsieb

Spez. Gewicht

Zugfestigkeit, kg/cm²

Streckgrenze, kg/cm²

% Dehnung

Oberflächenrauhigkeit

bei 140 kg/cm²

Anisotrope Expansion ....
Kompressionsverhältnis ...

16 0,39 3,21 5,0 2,168

331

147

390

8,1 · ΙΟ-⁵

1,11 6,2 11,2 0,38 2,85 3,93 2,167

310

122

350

6,9 · 10-⁵ 1,13 6,5

14,3 0,37 3,24 4,4 2,166

330

116

430

7,9 · 10-⁵ 1,12 6,0

30

0,43

5,6

5,4

2,151 273 147 330

1,1 · 10-⁴ 1,09 5,5

20,7 0,41 3,81 5,4 2,163

234

108

330

9,4 ■ 10-⁵ 1,10 5,5

20,7 0,42 4,58 4,5 2,162

280

122

350

9,4 · 10-⁵ 1,10 6,0

Beispiel 2

Ein anderes Polytetrafluoräthylen mit einer Teilchengröße von 600 μ, das im folgenden als »A« bezeichnet wird, und das 600^-Polytetrafluoräthylen von Beispiel 1, das im folgenden als »B« bezeichnet wird, wurden jedes für sich in einem »Jet-O-Mizer« vermählen. Luft wurde in einer Menge von 19 000 l/min unter einem Druck von 6,3 kg/cm² und mit einer Temperatur von 21⁰C verwendet. Die Beschickungsmenge beider Materialien betrug 68 kg/h. Die Eigenschaften dieser vermahlenen Materialien sind unten mit denen von handelsüblichem ultrafeinem fasrigem Polytetrafluoräthylen, das im folgenden als »C« bezeichnet wird, verglichen:

6o

Physikalische Eigen schaften	»A«	»Β«	»c«
Naßsiebgröße Biegefestigkeit kg/cm² unge sintert Anisotrope Expan sion Dielektrische Festig keit, kV/mm	26,8 μ 60 1,13 57,9	21,9 μ 63,1 1,12 56,7	37 μ 45,2 (Mittel) 1,16 bi 1,28 51,2 b 63,9

Beispiel 3

Drei Proben von jedem der Materialien »A« und »B« von Beispiel 2 wurden in einer Luftumlaufmühle vermählen. Die Messung der Biegefestigkeit ergab einen Höchstwert, der unter dem mit der langgestreckten Toroid-Luftmühle erzielten niedrigsten Wert lag. Die Ergebnisse waren:

Biegefestigkeit, kg/cm^a

50.4 42,0
48,0 48,0

51.5 48,9

Die höchste Biegefestigkeit, die mit dem in der Luftumlaufmühle vermahlenen Material erzielt wurde, betrug 51,5 kg/cm², während die niedrigste Biegefestigkeit, die mit dem in der langgestreckten Toroid-Luftmühle vermahlenen Material erzielt wurde, 60 kg/cm² betrug.

Sieben Proben des Materials »C« wurden auf Biegefestigkeit bewertet. Die Werte lagen in dem Bereich von 41,0 bis 50,8 kg/cm², im Mittel 45,2 kg/cm². Die höchste Biegefestigkeit war beträchtlich geringer als die niedrigste Biegefestigkeit, die mit dem in dem langgestreckten Toroid vermahlenen Material erzielt wurde.

Beispiel 4

In diesem Beispiel wurde das unter Verwendung von Material »B« und Anwendung des Verfahrens von Beispiel 1 erhaltene Produkt verwendet. 4-g-Proben wurden unter einem Druck von 28 kg/cm² in einer anisotropen Form vorgeformt. Die Prüfstücke wurden aus der Form entfernt, und eine Platte mit einer Vertiefung wurde eingebracht. Dann wurden die Prüfstücke wieder in die Form gelegt. Der Druck wurde auf 140 kg/ cm² erhöht und 3 Minuten auf diesem Wert gehalten. Dann wurden die Prüfstücke entnommen und gesintert, und die Formausdehnung wurde gemessen.

Ausdehnung, nun

Probe 1 1,7

Probe 2 2,4

Probe 3 2,0

Beispiel 5

Das im Beispiel 4 verwendete Material wurde unter einem Druck von 35 kg/cm² zu dünnen Folien verpreßt. Die Folien wurden gesintert, und die Oberflächenglätte wurde gemessen.

as Probe 1 1,2 · 10~⁴ cm

Probe 2 1,9 · 10~⁴ cm

Probe 3 2,1 · 10~⁴ cm

Probe 4 1,1 · 10-* cm

Mittel 1,6 ■ 10-* cm

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von ultrafein vermahlenem Polytetrafluoräthylenpulver, bei dem man Polytetrafluoräthylenteilchen mit einer Größe über 100 μ der Zerkleinerungswirkung von Gasstrahlen hoher Geschwindigkeit aussetzt und aus dem gemahlenen Gemisch Teilchen mit einer Größe von weniger als 50 μ abtrennt und gegebenenfalls die nicht abgetrennten Teilchen erneut einer Zerkleinerung und Klassierung unterwirft, dadurch gekennzeichnet, daß man die Teilchen nahezu ausschließlich zerkleinert, indem man sie bei einer Temperatur unter 93 ⁰C gegeneinanderprallen läßt und die zerkleinerten Teilchen vor ihrer Klassierung aus der Zerkleinerungszone herausführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zerkleinerung bei einer Temperatur von —18 bis +60⁰C vornimmt.