DE1529954C3 - Verfahren zum Erzeugen eines formbeständigen ungesinterten Vorformlings aus Fluorkohlenstoffpolymeren - Google Patents

Description

wendbar, und es erfordert auch die Einhaltung gewisser unerwünschter Bedingungen.

Die vorbekannten Verfahren haben "die kommerzielle Anwendung von solchen Fluorkohlenstoffpolymeren beschränkt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, Gegenstände aus mit Füllstoffen versehenen Fluorkohlenstoffpolymeren unter Vermeidung der Nachteile der vorbekannten Verfahren wirtschaftlich herzustellen, unter zufriedenstellender Einarbeitung der Füllstoffe, ohne Beeinträchtigung der physikalischen Eigenschaften des fertigen Gegenstandes, unter Wiedergewinnung von Abfällen, unter Erreichung von Homogenität und großer Festigkeit und unter Zulässigkeit von Füllstoffanteilen von 50 bis herauf zu 90 Volumprozent.

Die vorstehend nur kurz umrissene Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus einem Brei von festen Teilchen von wenigstens einem Fluorkohlenstoffpolymer in der benetzenden, aber die festen Teile nicht angreifenden Flüssigkeit und von 0 bis 95%, basierend auf dem Gesamtvolumen der Festbestandteile im Brei, festen Teilchen wenigstens eines in faseriger Form vorhandenen Füllstoffes, eine trokkene biegsame Matte erzeugt wird, die bei einer Temperatur unterhalb der Schmelzübergangstemperatur des Fluorkohlenstoffpolymers in die gewünschte Gestalt des Vorformlings geformt wird, die zu einem mit dieser Vorform identischen Gegenstand frei sinterbar ist.

Gemäß einer-Weiterbildung der Erfindung wird die Formung des Vorformlings ohne Kalandrieren durchgeführt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird an Hand von Ausfühmngsbeispielen näher erläutert.

Zunächst "seien noch kurz einige zum Vergleich mit der Erfindung in Betracht kommende Vorveröffentlichungen behandelt.

Das in der USA.-Patentschrift 3 060 517 angegebene Verfahren unterscheidet sich von dem erfindungsgemäßen Verfahren in zwei für den Erfolg unerläßlichen Merkmalen:

1. Bei der Patentschrift enthalten die Festbestandteile keine Fasern, die die Form zusammenhalten und Vorverformung aus einer Matte ermöglichen.

2. Bei der Patentschrift wird der Brei in eine Form gegossen und erzeugt sofort die Vorform, während erfindungsgemäß zunächst eine Matte erzeugt und dieser in einem weiteren Arbeitsgang die Gestalt der Vorform gegeben wird.

Das Verfahren der französischen Patentschrift 1 386 360 unterscheidet sich grundlegend vom Anmeldungsgegenstand dadurch, daß überhaupt keine Flüssigkeit verwendet wird, so daß kein Brei gebildet und keine Flüssigkeit entzogen wird.

Verwendbar sind irgendwelche sinterbaren Fluorkohlenstoffpolymere, wie die hochmolekularen Polymere und Mischpolymere von Tetrafluoräthylen, Trifluorchloräthylen, Hexafluorpropylen und Vinylidenfluorid. Besonders ist die Verwendung von Polytetrafluoräthylen, Trifluorchloräthylen, Mischpolymere von Tetrafluoräthylen und Polyäthylen-Propylen-Mischpolymer hier vorgesehen. Auch können selbstverständlich Mischungen ,von zwei oder mehr solchen Polymeren verwendet werden.

Meistens sollten die zur Bildung des homogenen, für das Verfahren verwendeten Breies benutzten Fluorkohlenstoltpolymere in feinverteilter kleinteiliger Form und vorzugsweise, obgleich nicht notwendigerweise (wie nachstehend dargelegt) in Form von Fasern vorliegen. Im Sinne dieser Beschreibung soll der Ausdruck »Faser« ein festes Teilchen beschreiben, dessen Länge beachtlich den Durchmesser übersteigt. Obgleich die Größe der Teilchen in weitem

ίο Maße unterschiedlich sein kann und irgendwelche der. im Handel zur Verfügung stehenden Fluorkohlenstoffpolymere verwendet werden können, so ist es doch zweckmäßig, daß die Teilchen einen Durchmesser von nicht mehr als 1000 Mikrometer und vor,-zugsweise weniger als 20 Mikrometer aufweisen. Besonders gute Ergebnisse können, soweit es sich um die endgültigen geformten Produkte handelt, erzielt werden durch die Verwendung eines körnigen PoIytetrafluoräthylens.

Irgendein feinteiliger Füllstoff kann verwendet werden, der reaktionsträge in dem Sinne ist, daß er das mit ihm vermischte Fluorkohlenstoffpolymer nicht nachteiligbeeinflußt. Nichtfaserige Füllstoffe sollten eine durchschnittliche Teilchengröße von weniger als 50 Mikrometer und vorzugsweise weniger als 30 Mikrometer aufweisen, während faserige feinteilige Füllstoffe ein Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis zeigen sollten, das vorzugsweise größer als 1000 zu 1 und allgemein nicht kleiner als 100 zu 1 ist. Geeignete Füllstoffe und Füllstoffkombinationen umfassen anorganische Materialien in faseriger und nichtfaseriger Form, wie z. B. sowohl kristalline und nichtkristalline Kohlenstoffasern; Kohlenstoff und Graphit; Mineralfüllstoffe wie Asbest; Siliziumoxidfüllstoffe wie Diatomeenerde; Quarz, sowohl faserig als auch pulverisiert; gemahlenes Siliziumdioxid wie Glasfaserstrang und -flocke; Mineralsiliziumdioxid wie Glimmer, Ton, Talk; Aluminiumsilikatfasern; Metalloxide wie Tonerde, Saphir- und Einkristallfäden (»sapphire whiskers«) und Titandioxid, Aluminiumoxid-Einkristallfäden (»whiskers«) und Pulver, Cadmiumoxid, faseriges Kaliumtitanat, Calciumcarbonat, Natriumbicarbohat, Natriumtetraborat (Borax); Nitride wie Siliziumnitrid, Bornitridfasern und -pulver. Aluminiumnitrid; Borfasern; Molybdänsulfid; Metallfasern und -pulver aus Kupfer, Aluminium, Bronze, Blei, Nickel, Chrom, Titan, nichtrostenden Stahl, Zirkonium, Wolfram, Siliziumkarbid, Zinksulfid und Cadmiumsulfid; polymere Fasern wie »TFE« und »FEP«; Fluorkohlenstoff-Flocken-, -Fasern oder -Stränge; Acrylfasern. Andere geeignete Füllstoffe und Füllstoffkombinationen bieten sich leicht den Fachleuten an.

Während ein Teil der Füllstoffe, die bei der Durchführung der Erfindung verwendet werden, irgend eine geometrische Gestalt haben können, so muß doch ein Teil des Füllstoffes in faseriger Form vorliegen, um die gewünschten hochfesten, formbeständigen Gegenstände mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erzielen.

Obgleich die Größe der verwendeten Füllstoffe in weitem Ausmaße verschieden sein kann, so wird doch ein durchschnittlicher Durchmesser von nicht mehr als ungefähr 1000 Mikrometer und vorzugsweise weniger als ungefähr 20 Mikrometer vorgezogen. Die Füllstoffe können irgendwelche reaktionsträge feinteilige Materialien irgendeiner Größe oder Gestalt umfassen, die in der Lage sind, einen homogenen Brei mit dem Fluorkohlenstoffpolymer in der

verwendeten reaktionsträgen organischen Flüssigkeit zu ergeben.

Irgendeine organische Flüssigkeit oder Flüssigkeitsmischung, die reaktionsträge in dem Sinne ist, daß sie das Füllmaterial und das darin verteilte Fluor-■kohlenstoiTpolymer nicht nachteilig beeinflußt, kann verwendet werden, um den erfindungsgemäß verwendeten homogenen Brei zu ergeben, vorausgesetzt, daß die Flüssigkeit in der Lage ist, das verwendete Fluor-

ßem Ausmaß durch die Teilchengröße der Anfangsteilchen bestimmt. (Körniges handelsübliches Harz hat durchschnittliche Teilchendurchmesser, die im Bereich von 100 bis 700 oder von 10 bis 600 Mikrometer 5 liegen; und koagulierte Dispersionsharze haben eine durchschnittliche Teilchengröße im Bereich von 200 bis 700 Miktrometer.) Größere koagulierte Dispersionsteilchen können durch kontrollierte Koagulation von Dispersionsharz, wie es in der Literatur beschriekohlenstoüpolymer zu benetzen, und daß es flüchtig io ben ist, erzeugt werden.

ist, ohne einen Rückstand nach Sinterung der Vor- DieTeilchen werden gefasert durch den stromlinienform zurückzulassen. Die Flüssigkeit sollte die Fähig- förmigen Scherfluß im Mischer. Hitze über 6O⁰C erkeit haben, auch den Füllstoff zu benetzen, und sie weicht das Harz beträchtlich und erleichtert die Versollte vorzugsweise eine ziemlich niedrige Flüchtig- längerung der Teilchen in Faserform. Der Erweikcit bei der Temperatur, bei der der homogene Brei 15 chungsefTekt wird in dem Maße erhöht, in dem die geformt wird, aufweisen. Die bevorzugten organi- Temperatur in dem Mischmaterial erhöht wird bis sehen Flüssigkeiten sind die, die eine Oberflächen- herauf zur Schmelzübergangstemperatur des verwenspannung von weniger als etwa 70 und' vorzugsweise deten Fluorkohlenstoffharz. Durch Kontrolle der von weniger als 20 Dyn pro cm- bei ungefähr 60° C Scherung und der Temperatur kann die Erzeugung besitzen. Spezifische Beispiele von bevorzugten, zur 20 der gewünschten Faserung kontrolliert werden. Durchführung der Erfindung brauchbaren organi- Wasser, das allgemein bisher verwendete Verfah-

schcn Flüssigkeiten oder Lösungsmitteln sind Petro- rensmedium, wurde als nicht wünschenswert erkannt, leum. Naphthalin, Aceton, Benzin, Äthylalkohol, In dieser Hinsicht sollte daher der Brei nur eine Äthyläther, Isopentan, Isopropylalkohol, Methyl- Flüssigkeitsphase enthalten, d. h. die organische äther, Methylenchlorid, n-Octan, n-Propylalkohol, 25 Phase, die —■ wie oben angegeben — aus einer Mi-Toluol und p-Xylon. · schung von zwei oder mehreren organischen Flüssig-

Der homogene Brei, der das feste feinteilige Mate- keiten bestehen kann. Jedoch können kleinere Menrial in dem reaktionsträgen organischen Lösungmittel gen von Wasser, z.B. die an der Oberfläche der enthält, kann erhalten werden durch Bewegen, wie Festbestandteile anhaftende Menge oder die in der durch Rühren der Festbestandteil-Flüssigkeits- 30 organischen Flüssigkeit unter Gleichgewichtsbedinmischung in irgendeinem geeigneten Mischapparat gungen bei der Behandlungstemperatur aufgelöste während einer vollständige Dispersion der Festbestandteile in der Flüssigkeitsphase gewährleistenden Zeitdauer. Die verwendete Menge organischer
•Flüssigkeit kann in großem Ausmaß variieren, aber 35
im allgemeinen bildet sie'einen größeren Teil der
Festbestandteil-Flüssigkeitsmischung. Falls die Festbestandteile lange Stapelfasern od. dgl. aufweisen,
werden ziemlich große Mengen von Flüssigkeit benötigt, und in solchen Fällen kann das Verhältnis von 40 fes besteht, wobei die Fasern miteinander verschlun-Festbestandteilen zur Flüssigkeit sich einem Wert so gen sind. Der feste Gegenstand oder die Matte, die niedrig Wie 0,02 oder weniger, bezogen auf das Ge- so erhalten wird, zeichnet sich durch eine äußerst samtvolumen der Mischung, nähern. Allgemein gleichmäßige Verteilung Von Polymer und Füllstoff gestattet eine Mischung, die durch ein Flüssig- aus und ist biegsam, d. h., sie besitzt genügend physikeit-zu-Festbestandteil-Volumenverhältnis von we- 45 kaiische Festigkeit, um ohne Gefahr des Brechens nigstens etwa 5 und vorzugsweise etwa 50 gekenn- oder des Auseinanderfallens hantiert werden zu ' zeichnet ist, eine gute Verteilung der Festbestand- können. . .

teile und demgemäß die Herstellung eines homoge- Das Entfernen nahezu aller Flüssigkeit aus dem

nen Breies. ' :..." ' . . homogenen Brei, um eine trockene, biegsame Matte

Die Temperatur und die Scherzustände der Ver- 50 zu bilden, kann bequemerweise erreicht werden durch fahrerisümgebung können verändert werden,' um die Verteilung des Breies über eine Oberfläche, z. B. eine faserige Natur der polymeren, feinteiligen Fluorkoh- Filtrierpapierbahh, die selektiv durchlässig für die lenstoffkomponente zu verbessern. Es wurde in die- verwendete Flüssigkeit, aber undurchlässig für die sem Zusammenhang ermittelt, daß hohe Mischungs- Festbestandteile im Brei ist. Ein wesentlicher Teil temperaturen (über etwa 6O⁰C) und niedrige Sehe- 55 der Flüssigkeit kann'so durch Schwerkraft entfernt rung (eine Rührspitzengeschwindigkeit von weniger werden, insbesondere - unter Anwendung eines als 15,24 m/sec) lange grobe Fasern erzeugen, wäh- Vakuums auf der Oberfläche, die der gegenüberliegt, rend hohe Temperaturen und hohe Scherung (eine auf der der Brei abgelagert ist. In dieser Weise Rührspitzengeschwindigkeit in der Größenordnung können bis zu 9O°/o der Flüssigkeit entfernt werden, von 30,5 bis 61 m'see) feine Fasern mit kleinen 60 Alternativ kann der homogene Brei einer geeigneten Durchmessern erzeugen. Es ist ferner beobachtet " Zentrifuge zugeleitet und es können durch Zentrifugieren die Flüssigkeit entfernt und die Matte gebildet werden. Solch ein' Verfahren ist besonders nützlich bei der Herstellung von zylindrischen oder 65 rohrförmigen Erzeugnissen.

Nach Entfernung von im wesentlichen der gesamten Flüssigkeit kann die entstandene Matte, die noch genügend Festigkeit zum Handhaben enthält, weiter

Menge, zugelassen werden, so daß das Mischen nicht unter absolut wasserfreien Bedingungen durchgeführt zu werden braucht.

Nach Zubereitung des homogenen Breies muß alle darin enthaltene Flüssigkeit entfernt werden zur Erzeugung einer Matte in Gestalt eines im allgemeinen flachen Gegenstandes, der aus vielen Strängen und Fasern desFluorkohlenstoffpolymers oder desFüllstof-

worden, daß die sich ergebenden FluorkohlenstoffpolymCrfasern ein viel größeres Länge-zu-Durchfnesser-Verhältnis aufweisen, als eis gewöhnlich angetroffen wird. ;■■ ■ . Wenn die Fluorkohlenstoffpolymerteilchen während der Behandlung gefasert werden sollen, wird das Durchmesser-zu-I.iinge-Verhältnis der Faser in gro-

getrocknet werden, ζ. B. in einem Luftumlaufofen, der Gute Resultate können erzielt werden durch Verwenauf einer . genügend hohen Temperatur in der dung einer Zwischenplatte aus irgendeinem im Han-Größenordnung von 100 bis 200° C gehalten wird, del erhältlichen Organopolysiloxan-Elastomers, der um die letzten Spuren der organischen Flüssigkeit zu gute Formablösungseigenschaften hat. verdampfen. 5 Bei der Formung der Vorform soll vorzugsweise Die Dicke der endgültigen trockenen biegsamen die Matte die Formungstemperatur vor Aufbringung Matte kann variiert werden durch die Menge homo- des gewünschten Druckes in der Form annehmen, genen Breies, der auf der flüssigkeitsdurchlässigen Hierfür läßt man z. B. eine kurze Zeit verstreichen, Oberfläche abgelagert wird. nachdem der Mattenzuschnitt in die Form eingelegt Manchmal ist es wünschenswert, insbesondere io wurde. Die Aufenthaltszeit hängt von der Größe der wenn lange Stapelfasern in der Größenordnung von zu formenden Matte, von der Formungstemperatür, 3,18 bis 6,35 mm Länge verwendet werden, dünne der Art des verwendeten FluorkohlenstofEpolymers Matten zuzubereiten, die nachträglich bis zur ge- und der Menge und der Type des verwendeten Füllwünschten Dichte aufgeschichtet werden. Durch diese stoffes ab. Für verhältnismäßig dünne Teile ergab Technik ist es auch möglich, verschiedene Schichten 15 sich eine Vorwärmzeit von ungefähr 1 Minute als zu verwenden, die verschiedenen Funktionen im fer- ausreichend.

tigen Gegenstand dienen. So könnte z. B. die Mittel- . Die Zeitdauer, während der die Matte dem ge-

lage in einer dreischichtigen Struktur zur Verstär- wünschten Druck in der Form ausgesetzt wird, kann

kung benutzt werden, während eine äußere Lage für auch in weiten Grenzen verschieden sein. Es hat sich

hohe thermische'Leitfähigkeit und die andere äußere 20 eine normalerweise kurze Zeit in der Größenordnung

Lage für hohen chemischen Widerstand oder spezi- von etwa 1 Minute als ausreichend erwiesen für ver-

fische Reibungseigenschaften verwendet wird. hältnismäßig dünne Gegenstände. Eine längere

Die getrocknete, biegsame Matte, die eine homo- Druckzeit ist unnötig und, wirtschaftlich gesehen,

gene, gegenseitige Dispersion von Fluo'rkohlenstoff- unerwünscht. Die Zeit der Druckanwendung kann

polymer und feinteiligem Füllmaterial aufweist, kann 25 daher einfach als die Minimalzeit beschrieben wer-

dann als Ausgangsmaterial benutzt werden, von dem den, die notwendig ist, um genügende Verdichtung

die gewünschte Gestalt des endgültigen Gegenstandes des Gegenstandes zu erreichen, und sie kann leicht

zugeschnitten wird. So wird z. B. im Falle der Her- durch einfache wohlbekannte Prüfverfahren ermittelt

stellung einer Kupplungsscheibe, eine Matte von Dicke werden.

■ erzeugt, und ein Ring mit einem inneren Durchmesser 30 Wie schon bemerkt, muß die Temperatur, bei der von ungefähr 15 cm und einem äußeren Durchmesser das Verdichten der Matte zwecks Erzeugung einer von ungefähr 20 cm wird aus dieser Matte ausgeschnit- formbeständigen Vorform durchgeführt wird, unterten. Der sich ergebende Ring wird in eine Form ge- halb der Schmelzübergangstemperatur des besondelegt, die ein Prägewerkzeug enthält, das die Konturen ren, zur Bildung der Matte verwendeten Fluorkohlenaufweist, die in die endgültige Kupplungsscheibe ein- 35 Stoffpolymers oder der Polymermischungen liegen, geformt werden sollen. Der Ring wird danach zu- Die trockene, biegsame Matte wird vorzugsweise sammengepreßt bei einer Temperatur, die unterhalb ohne jegliche vorhergehende Ausweitung der Abmesder Sintertemperatur des besonderen verwendeten - sungen der Vorform geformt. Obgleich die.Matte Fluorkohlenstoffpolymers (unter etwa 300⁰C im etwas ausgeweitet werden kann, d. h. in der Größen-Falle von Polytetrafluorethylen) liegt, und mit einem 40 Ordnung von 10 % oder weniger, sollte die Matte keimäßigen Druck, d.h. in der Größenordnung von nem Streckvorgang wie z.B. Kalandrieren vor dem 140,6 kg/cm². Der Druck kann selbstverständlich je zur Herstellung der formbeständigen Vorform fühnach der gewünschten Dicke des Endproduktes ver- renden Formungsschritt unterworfen werden. In dieändert werden, z.B. bis ungefähr 211 kg/cm². Ob- ser Hinsicht kann das Verfahren in seiner bevorzuggleich Drücke in der Größenordnung von 351,5 kg/ 45 ten Ausbildung als »kalanderlos« in dem Sinne nicht cm² oder höher verwendet werden können, sind sie nur bezeichnet werden, daß einachsiges oder zweiweder erforderlich noch besonders wünschenswert: achsiges Strecken nicht nur unnötig ist, sondern auch

Ein besonders gut definiertes Rillen-oder Kontur- vermieden werden soll. . muster kann dadurch erzielt'werden, daß in der Ein besonderer Vorteil des Verfahrens liegt Form eine verhältnismäßig dünne — in der Größen- 50 darin, daß das formbeständige Vorformen durch Ordnung von 0,0254 bis 0,127 cm Dicke — defor- Mittel erfolgt, die eine vollkommene Wiedermierbare Zwischenplatte benutzt wird, die sich durch gewinnung von während der Schneid- und Formthermische Stabilität bei der verwendeten Formungs- vorgänge anfallendem Abfallmaterial ermöglichen, temperatur auszeichnet und im wesentlichen diesel- So kann die Vorform selbst gewünschtenfalls der ben Umfangsabmessungen wie der zu formende Teil 55 Wiederverarbeitung unterworfen werden, da kein der Matte hat. Beim Zusammendrücken verteilt die Sintern des Fluorkohlenstoffpolymers stattgefunden deformierbare Zwischenplatte den Druck gleich- hat. Somit ist das Verfahren sowohl in verfahrensmäßig über die gesamte Oberfläche des Musters und technischer als auch wirtschaftlicher Hinsicht sehr zwingt die Vorform, sich den Konturen des direkt vorteilhaft.

auf die Oberfläche der Vorform einwirkenden 60 Das endgültige Sintern der formbeständigen Vor-Prägewerkzeuges anzupassen. Obgleich die Ver- form kann in irgendeiner bequemen Weise durchgewendung der Zwischenplatte zur Herstellung der führt werden, wie z.B. durch Einbringen der Vorformbeständigen Vorform nicht notwendig ist, forrri in einen Heißluftzirkulations- oder Infrarotwird sie doch bevorzugt, da eine scharfe Markierung ofen, der auf einer Temperatur oberhalb der Sinterdes gerillten Musters und gute Toleranzen erreicht 65 temperatur des zur Bildung der Matte verwendeten werden können. Geeignete Zwischenplatten können Fluorkohlenstoffpolymers gehalten wird. Während aus Silizium und Fluor-Elastomeren hergestellt -die Vorform frei'gesintert werden kann, wodurch die werden sowie auch aus Metallen wie Blei und Zink. Verwendung von kostspieligen Formemriehtiingen

während des Sinterungsschrittes vermieden wird, ist es selbstverständlich möglich, auch eingeschlossene Vorformen zu sintern, obgleich sich kein Vorteil aus solch einem Schritt ergibt. Die besondere, während des Sinterungsvorganges verwendete Temperatur hängt von dem besonderen verwendeten Fluorkohlenstoffpolymer ab. Die Zeit, während der die Vorform der Sintertemperatur ausgesetzt wird, hängt natürlich von der Masse des Gegenstandes, der Menge und der Natur des Füllstoffes und anderen, die Geschwindigkeit der Hitzeübertragung beeinflussenden Faktoren ab.

Falls sperrige, schwere .Vorformen zu sintern sind, können Behandlungszeiten von einer Stunde oder mehr erforderlich sein, um vollkommenes und gleichmäßiges Sintern durch den gesamten Gegenstand zu erzielen. Sollte es sich um dünnere Teile handeln, so wird oft eine Zeit von weniger als einer Stunde genügen. Die genaue Dauer, während der die Vorform der Sinterumgebung ausgesetzt wird, kann leicht-von Fachleuten auf dem Sinterungsgebiet bestimmt werden.

In den nachfolgenden Beispielen sind alle Teile und Prozentsätze auf das Volumen bezogen, außer wenn anderweitig angegeben.

Beispiel 1

30 Gewichtsteile von feinteiligen Glasfädchen mit Durchmessern in der Größenordnung von 3 bis 5 Mikrometer und Stapellängen von ungefähr 6,35 mm werden in einMischgef äß eingebracht zusammen mit 70Gewichtsprozent von einem körnigen gefaserten PoIytetrafluoräthylen, das eine durchschnittliche Sieb-Teilchengröße von ungefähr 35 Mikrometer hat. Petroleum wird da'nn dem Gefäß in einer Menge zugeführt, die ausreicht,*um eine Mischung von 25 Teilen Petroleum zu einem Teil der Festbestandteile Glasfasern und Fluofkohlenstoffpolymer) zu ergeben. Die Bestandteile werden während etwa einer Minute gemischt mit einem Rührer, der eine Spitzengeschwindigkeit von ungefähr 30,5 m/sec bei einer Temperatur von 30° C hat, um einen Brei homogener Dispersion der Festbestandteile in der Flüssigkeit zu erzeugen. Die verwendete Flüssigkeit benetzt sowohl das Fluorkohlenstoffpolymer als auch die Glasfüllbestandteile.

Der so erhaltene homogene Brei wird in eine Filterpapierform (30,5 X 30,5 cm) gegossen. ' Ein Vakuum von 50,8 bis 63,5 cm Quecksilbersäule wird auf die Form ausgeübt, und die Festbestandteile lagern sich an der flüssigkeitsdurchlässigen Oberfläche der Form ab, die alle Festbestandteile zurückhält. Nach ungefähr 15 Sekunden enthält das gebildete Blatt weniger als ungefähr 35 Volumprozent Petroleum, ist biegsam und hat ausreichende Festigkeit, um aus der Form entfernt zu werden. Die so erhaltene Tafel oder Matte wird in einen Luftumlaufofen gebracht, der auf einer Temperatur zwischen 100 und 200° C gehalten wird, um die letzten Spuren von Petroleum zu verflüchtigen.

Nachdem die biegsame Platte geringer Dichte vollkommen getrocknet ist, wird aus ihr ein Ring von ungefähr 15 cm innerem Durchmesser und 20 cm äußerem Durchmesser mittels eines Werkzeuges ausgeschnitten. Der so zubereitete Ring wird in eine auf 204 bis 260° C erhitzte Form gebacht, die als Boden ein auf gleicher Temperatur gehaltenes Prägewerkzeug aufweist. Eine Silikonkautschuk-Zwischenplatte von 0,0635 cm Dicke und mit denselben äußeren und inneren Durchmessern wie der Ring wird auf die Oberseite des Ringes gelegt. Die heiße Form wird geschlossen und unter Berührungsdruck während ungefähr einer Minute gehalten. Ein Druck von 141 kg/cm² wird dann aufgebracht und für eine Minute aufrechterhalten. Die Form wird geöffnet und die Zwischenplatte entfernt. Die Form wird wiederum geschlossen und auf Berührungsdruck während 15 Sekunden gehalten, gefolgt von der Aufbringung von 141 kg/cm² Druck während 15 Sekunden. Dieser letzte Schritt dient dazu, die erhabenen Teile auf der dem Prägewerkzeug gegenüberliegenden Seite der Matte abzuflachen, aber er beläßt ein Rillenmuster in der von dem Prägewerkzeug geformten Kupplungsfläche. Der Gegenstand wird von der Form entfernt, in einem Luftumlaufofen bei 382° C während 30 Minuten frei gesintert, dann aus dem Ofen entfernt und bei Raumtemperatur abgekühlt. Die durchschnittliche Zugfestigkeit des so geschaffenen Kupplungsbelages ist 141 kg/cm² und die durchschnittliche Dehnung 150%.

Beispiel 2

30 Gewichtsprozent Faserglas (Stapellänge 0,794 mm) wird trocken mit 70 Gewichtsprozent Tetrafluoräthylen und körnigem Formharz gemischt.

Das Harz wird in eine 7,62 X 17,78 cm große Positivdruckform gegossen und sorgfältig geebnet. Ein Vorformungsdruck von 141 kg/cm² wird bei einer Umgebungstemperatur von etwa 24° C aufgebracht. Das 0,762 mm dicke Blatt, das äußerst brüchig ist, wird aus der Form entfernt und in einem Luftzirkulationsofen bei 382° C während 30 Minuten gesintert und danri aus dem Ofen entfernt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Die durchschnittliche endgültige Zugfestigkeit des Blattes ist 56,2 kg/cm², und die endgültige Dehnung ist 20%.

Das obige Verfahren wird wiederholt mit Ausnahme, daß ein Vorformungsdruck von 351,5 kg/cm² angewendet wird. Die an dem frei gesinterten 0,762 mm dicken Blatt bestimmten Eigenschaften zeigen eine Enddehnungsfestigkeit von 84,4 kg/cm² und eine endgültige Dehnung von 40%.

Beispiel 3

So Dieselbe prozentuale Mischung wie beim Beispiel 2 wird einer zylindrischen Form zugeführt, die einen durch engpassende Pfropfen zentrierten Kern enthält. Die gefüllte Form wird mit einem Druck von 703 kg/cm² bei Raumtemperatur von 24° C geschlossen. Das komprimierte Material in der Form wird während Sinterung bei 382° C für 2 Stunden unter Druck gehalten. Die Form wird während der Abkühlung unter Druck gehalten. Der geschmolzene Rohling wird aus der Form genommen, und der Kern wird entfernt und durch einen engpassenden gerändelten Kern ersetzt. Der Rohling wird dann in einer Drehbank durch den Kern gehalten, und das glasgefüllte Blatt wird von dem Werkstück abgeschält mit einer Dicke von 0,76 mm. Die endgültige Dehnungsfestigkeit ist. 155 kg/cm² und die endgültige Dehnung 120%. Das in dem Fluorkohlenstoffharz eingebettete Glas stumpft das Schäl- oder Spaltmesser ab und erfordert häufiges Anschärfen

und erzeugt Rippen und Rinnen in der Spaltfläche des Blattes.

Beispiel 4

Das Verfahren des Beispiels 2 wird wiederholt mit Ausnahme, daß das Blatt bei 382° C und einem Druck von 351,5 kg/cm² während 30 Minuten gesintert und dann auf Raumtemperatur unter Druck durch in den Druckplatten zirkulierendes Kühlwasser abgekühlt wird. Zusätzlich enthält nur die obere Platte der Form eine erhabene Halbrundprägung (Radius 0,794 mm und 0,51mm) über seine Fläche. Das geformte und geprägte Blatt kann nur schwer von der Form entfernt werden und neigt dazu, während des Hantierens zu brechen. Das geformte Teil hat kein homogenes Aussehen. Die Zugeigenschaften variieren in weitem Maße, und das Teil hat wenig Verwendbarkeit. Die Tiefe der geformten Rinnen variiert in weitem Maße, und das Blatt variiert beträchtlich in der Dicke.

Beispiel 5

Die Mischung wurde behandelt, wie im Beispiel 1 beschrieben, und zu einer getrockneten, biegsamen Matte geringer Dichte gebracht. Ringe mit ungefähren inneren und äußeren Durchmessern der Formungsform wurden aus der Matte mit einem Werkzeug geschnitten und auf ungefähr das Gewicht des fertigen Ringes 8,5 kg geschichtet.

Die Vorformungsform wurde auf 288" C erhitzt. Die geschnittenen Ringe wurden in das heiße Fprminnere gebracht und vor Aufbringung des Druckes auf Formtemperatur von 288^C C erhitzt. Die Form wurde geschlossen, und der Druck wurde auf 211 kg/cm² erhöht. Nach einer Minute wurde der Druck entlastet und das vorgeformte Teil aus dem Forminneren entfernt. Die Vorform wurde bei 362° C während 20 Minuten gesintert und dann aus dem Ofen entfernt und luftgekühlt. Der fertiggestellte Ring hatte ausgezeichnete Qualität und gab genau die Gestalt und die Umrisse der Form wieder.

Beispiel 6

Das Verfahren und die Form des Beispiels 5 wurden verwendet, um die Verwendung von gehacktem Faserglas (Stapellänge 6,35 mm) als Füllmaterial zu demonstrieren. Die ausgezeichnete Qualität und hohe Festigkeit des sich ergebenden Gegenstandes demonstrierte, daß lange Stapelfasern leicht verwendet werden können, um gefüllte Fluorkohlenstoffpolymergegenstände mit verwickelter Gestalt zu erzeugen.

Beispiel 7

Das Verfahren und die Form des Beispiels 5 wurden verwendet, um die Verwendung von Asbestfasern als Füllstoff zu demonstrieren. Die geformten Teile hatten ausgezeichnete Qualität ähnlich denen, die aus den Materialien der Beispiele 1, 5 und 6 geformt wurden.

Zusätzlich findet die Erfindung Anwendung bei der

so Herstellung von sowohl gesinterten als ungesinterten Fluorkohlenstofi'polymergegenständen, die einen hohen Grad von Porosität aufweisen. Solche porösen Gegenstände können zubereitet' werden durch Einschluß von bis zu 90% eines feinteiligen Materials, in dem homogenen Brei das unlöslich in der organischen, zur Bildung des Breies verwendeten Flüssigkeit ist, das aber löslich ist in einer Flüssigkeit, in der das Fluorkohlenstorfpolymer und der Füllstoff unlöslich sind. Solch feinteiliges Material kann dann entfernt werden, entweder von der ungesinterten Form, im Falle ein poröser ungesinterter Teil gewünscht wird, oder von dem gesinterten Gegenstand, falls ein poröser gesinterter Gegenstand erwünscht ist, durch einfache Behandlung des Teiles mit der Flüssigkeit, in dem das feinteilige Material löslich ist, in dem aber das Fluorkohlenstoffpolymer und der Füller unlöslich sind. Beispiele von geeigneten Materialien, die in dieser Eigenschaft verwendet werden können, sind wasserunlösliche Salze,

40' wie Natriumchlorid, Kaliumchlorid; Metalle wie Kupfer, Blei, Eisen, die in wäßrigen Säurelösungen löslich sind.

Claims (8)

1 2 Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Patentansprüche: Brei ein feinteiliges, in der organischen Flüssigkeit unlösliches Material zugesetzt wird, das ther-

1. Verfahren zum Erzeugen eines formbestän- mische Stabilität bei Temperaturen in der Grödigen ungesinterten Vorformlings aus einem 5 ßenordnung der Schmelzübergangstemperatur des homogenen Brei von feinteiligen Festbestand- Fluorkohlenstoffharzes aufweist und aus dem teilen aus Fluorkohlenstoffpolymeren in einer Vorformling nach dem Sintern auswaschbar ist. flüchtigen organischen, Fluorkohlenstoffpolymere benetzenden Flüssigkeit, die aus dem Brei

im wesentlichen wieder entfernt wird, dadurch io

gekennzeichnet, daß aus einem Brei von .
festen Teilchen von wenigstens einem Fluorkohlenstoffpolymer in der benetzenden, aber die

festen Teile nicht angreifenden Flüssigkeit und Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum

von 0 bis 95%, basierend auf dem Gesamtvoiu- 15 Erzeugen eines formbeständigen ungesinterten Vor-

men der Festbestandteile im Brei, festen Teilchen formlings aus einem homogenen Brei von feinteiligen

wenigstens eines in faseriger Form vorhandenen Festbestandteilen aus Fluorkohlenstoffpolymeren in

Füllstoffes eine trockene biegsame Matte erzeugt einer flüchtigen organischen, Fluorkohlenstoffpoly-

wird, die bei einer Temperatur unterhalb der mere benetzenden Flüssigkeit, die aus dem Brei im

Schmelzübergangstemperatur des Fluorkohlen- 20 wesentlichen wieder entfernt wird.

Stoffpolymers in die gewünschte Gestalt des Vor- Der Zweck der Erfindung ist die Erzeugung eines

formlings geformt wird, die zu einem mit dieser formbeständigen ungesinterten Vorformlings aus

Vorform identischen Gegenstand frei sinterbar ist.. einem homogenen Brei von feinteiligen Festbestand-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- teilen aus Fluorkohlenstoffpolymeren in einer flüchkennzeichnet,daß die Formung des Vorformlings 35 tigen organischen, Fluorkohlenstoffpolymere beohne Kalandrieren durchgeführt wird. netzenden Flüssigkeit, die aus dem Brei im wesent-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekenn- liehen wieder entfernt wird.

zeichnet durch Rühren einer Mischung, die eine Wegen ihrer ausgezeichneten chemischen und phygrößere Menge der Flüssigkeit und eine kleinere sikalischen Eigenschaften haben Fluorkohlenstoff-Menge der feinteiligen Festbestandteile enthält, 30 polymere und insbesondere Polytetrafluoräthylen zwecks Erzeugung des homogenen Breies und vielfältige Anwendungen gewonnen. Hierbei ist es Entfernen von im wesentlichen aller Flüssigkeit oft notwendig, die Eigenschaften des Fluorkohlenaus dem Brei zur Schaffung der trockenen, bieg- Stoffpolymers durch Füllstoffe zu modifizieren, z. B. samen Matte. ■ um die Festigkeit oder andere physikalische Eigen-

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, da- 35 schäften des Gegenstandes zu beeinflussen. Hierbei durch gekennzeichnet, daß die Formung wenig- ist es, infolge der Natur von Fluorkohlenstoffpolystens eines Teiles der trockenen,- biegsamen Matte meren, schwierig und kostspielig, den Füllstoff homozur Bildung einer formbeständigen ungesinterten gen zu verteilen, besonders wenn es sich um dünne Vorform bei einem Druck von ungefähr 14,1 bis Querschnitte und hohe Füllstoffanteile handelt. Hat ungefähr 211 kg/cm² durchgeführt wird. 40 der Gegenstand ein kompliziertes Muster, wie z. B.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden eine gerillte Oberfläche, so wurde das Problem sogar Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die noch schwieriger. Nach bestem diesseitigen Wissen ist Formung wenigstens eines Teiles der trockenen kein Verfahren bekanntgeworden für die direkte Forbiegsamen Matte zu der gewünschten Gestalt in mung von dünnen Gegenständen aus Fluorkohleneiner Form durchgeführt wird, die eine defor- 45 Stoffpolymeren mit bei hohen Füllstoffanteilen eingemierbare, sich durch thermische Stabilität bei der formten Konturen.

angewendeten Formungstemperatur auszeich- Bei vorbekannten Verfahren werden Mischungen

nende Zwischenplatte aufweist, um eine form- aus Polymeren und Füllstoffen unter Druck in einer

beständige Vorform zu erzeugen. . erhitzten Form gesintert. Nach dem Sintern wird die

6. Verfahren nach einem der vorangehenden 50 Gestalt des Gegenstandes durch sogenanntes Prägen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor verändert. Solche Gegenstände werden überbean-Entfernung der Flüssigkeit der homogene Brei spracht, neigen zu Brüchen und haben keine Formauf einer flüssigkeitsdurchlässigen Fläche abge- Stabilität bei höheren Temperaturen. Bei Erhitzung lagert wird. neigen solche geprägten Gegenstände dazu, in die

7. Verfahren nach einem der vorangehenden 55 Gestalt zurückzukehren, die sie vor dem Prägen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem hatten. Wenn der endgültige Gegenstand dünnwandig Brei bis zu 90 Prozent, basierend auf dem Gesamt- ist, so erfordern die vorbekannten Verfahren, daß er volumen der Festbestandteile in dem Brei, ein auf Form zugeschnitten ist und nach dem Sintern feinteiliges Material zugesetzt wird, das unlöslich maschinenbearbeitet wird. Dies führte zu erheblichen in der organischen Flüssigkeit, aber löslich in 60 Verlusten, da nach dem Sintern entferntes Material einer Flüssigkeit ist, in welch letzterer das Fluor- nicht vollwertig verwendet werden kann,
kohlenstoffharz und der Füllstoff unlöslich sind, Ein sehr verwickeltes Verfahren des biaxialen Ka- und daß mittels eines zusätzlichen Schrittes das landrierens, Laminierens und Formens unter Verfeinteilige Material aus der formbeständigen un- Wendung von speziellen Fluorkohlenstoffharztypen gesinterten Vorform ausgewaschen wird, um 65 wurde auch vorgeschlagen. Dieses Verfahren ist jeeinen porösen, ungesinterten Fluorkohlenstoff- doch kostspielig, nicht leicht auf die Herstellung von harzgegenstand zu erzeugen. breiten Blättern auf einer kontinuierlichen Blattbasis

8. Verfahren nach einem der vorangehenden ' wegen der erforderlichen Kalandrierungsschritte an-