DE1544624A1

DE1544624A1 - Polytetrafluoraethylen-Granalien

Info

Publication number: DE1544624A1
Application number: DE19651544624
Authority: DE
Inventors: Miller William Albert
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1964-09-16
Filing date: 1965-09-14
Publication date: 1970-11-05
Also published as: SE315386B; NL6511969A; CH461095A; GB1076067A; ES317449A1; IL24316A; BE669621A; US3366615A

Description

PR. ILSE lU/CH

, PATENTAJ %'W ALT M.-N-i-.-CN 5

REICHE! ,BACHSTR. 51 1 R Λ Δ fi 9 A

TELift3851 I 04 H D ^H

Dr. Expl. [

Folio 2973

Allied Chemical Corporation. New Yortc 6, N.Y.j OSA Polytetraf luoräthylen-Oranalien

Die Ii>findung betrifft Polytetrafluoräthylengranalien und θ ie Varfahren zu ihrer Herstellung,

iälspi^tul^-i^ ü'l® fÜP die IferatoilUR®

BAD OBiGlNAL

Die Verwendung von derart fein dispersem Polytetrafluoräthylen für die Herstellung bestimmter Gegenstände» dl· optimale mechanische Eigenschaften aufweisen sollen, wie sie beispielsweise In der Elektrotechnik oder für militärische Verwendungen erforderlich sind» brachte daher beträchtliche Schwierigkeiten mit sich. Für die Herstellung bestimmter Gegenstände musste man also entweder ein freifliessendes grobes Polytetrafluoräthylengranulat verwenden und dafür die verhältnismässig schlechten mechanischen Eigenschaften der daraus hergestellten Gegenstände in Kauf nehmen, oder ein fein disperses und daher schlecht verarbeitbaree Material verwenden, wenn die Gegenstände gute mechanische Eigenschaften aufweisen sollten.

Aufgabe der Erfindung ist daher ein "Allzweck"-Polytetra~ fluoräthylen-Gramilat, das zur Herstellung von ö stünden ßiit guten mechanischen Eigenschaften i kmm» ahne dass seine Verarbeitung besondera

l&sizltm bietst.. Die Granalien geniäss der Bri'l haben die hlerfti? srfoMerl ionen Eigensehiiften und e m:-.uMA iuib gy^isifa« Br-iek su cliehten fm%m\ Prsssliiigari» ■:U*' ρνΣ<Ι;:ΐ:,1ΰΰ& 1:φ1β® Ifohli^;liois a-urw©isan und zu U'iif*n-üii *m-2 :s:hv (/:;.^li.i.iiiii:t3sigen Pollen v-s

SAD

Gegenstand der Erfindung 1st ein Verfahren zur Herstellung von Polytetrafluoräthylen-Granalien mit einer mittleren Korngrusse (wet-sieve) In dem Bereich von etwa 200 bis 800 μ, das dadurch gekennzeichnet 1st, dass fein disperse Polytetrafluoräthylenteilohen mit einer mittleren Komgrösse (wet-sieve) unter 100 μ und vorzugsweise von nloht mehr als ttwa 50 μ in einem hei einer Temperatur über etwa 4o X gehaltenen wässrigen Medium gerührt werden, bis eine Agglomerierung der Teilchen zu Oranalien erfolgt* und die Granalien dann von dem wässrigen Medium abgetrennt werden.

Die Polytetrafluor&thylen-Oranallen gentäss der Erfindung haben eine mittlere Korngrösse (wet-sieve) In dem Bereich von etwa 200 bis 800 μ» eine Schüttdichte von wenigstens etwa 500 g/l, eine Fliesszelt von weniger als 200 Sekunden, erfordern zur Verformung einen Druck von nicht über etwa 140 kg/om und kunnen zu Formkurperfi mit einer Zug-

festigkeit von wenigstens etwa 253 kg/om , einer Durchschlagsfestigkeit von wenigstens etwa 1200 V/0,0254 mm und einer Dehnung von wenigstens etwa 300 % gesintert werden.

Das in dem Verfahren der Erfindung als Ausgangsmaterial

009845/1692 BAD

verwendete fein disperse Polytetrafluorethylen kann hergestellt werden, Indem man grobe Polytetrafluoräthylcn-Uranalien auf die gewünschte Korngrösse zerkleinert. Grobe P^lytetrafluorStbylen-Oranulate werden erhalten, wenn nun Tetrafluoräthylen In einem wässrigen Medium, das einen freie Radikale bildenden Katalysator enthält, polymerisiert Ln solohes grobes Oranulat besteht aus Te Hohen mit einer (lesamtoberflache von 1 bis 4 η /g, bestirnt durch SMokstnff absorption.

Die Ausgangsteilehen sind vorsugswelse poröse nicht-fasrige Teilchen mit einer mittleren KorngrOsse (wet-sieve) von nicht Über etwa 50 μ. Sie kttanen durch Zerkleinern grober 0ranallen in einer Luftmühle (air mill) erhalten werden, wie in der Patentanmeldung derselben Anmelderin (US Serial number 321 353) beschrieben.

Bei der Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird die Temperatur des wässrigen Mediums vorzugsweise in dem Bereich von etwa 40 bis 80 ^C gehalten, und das Verhältnis von Polymerisat zu wässrigem Medium wird vorzugsweise in dem Bereich von etwa 0,045 bis 3*63 kg/3,8 1 gehalten.

Beim RUhran agglomerieren die Teilchen leicht zu glatten,

09845/1692

Granalien mit einer mittleren Korngrösse von etwa 200 bis 800 μ (wet-sieve). Die Agglomerierung erfolgt in den ersten wenigen Minuten des Rührens bei gleichzeitiger Verbesserung der Schüttdichte und der Fliessfähigkeit des Granulats ohne Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der aus den Polymerisat hergestellten Gegenstände. Di« für die Agglomerierung erforderliche Zeit beträgt im allgemeinen weniger als eine Stunde und vorzugsweise weniger als 1/2 Stunde. Durch weiteres Rühren werden die mechanischen Eigenschaften nicht messbar weiter verbessert. Nach der Agglomerierung wird das Granulat entwässert und getrocknet.

Die freifliessenden Granulate der Erfindung haben eine Schuttdichte von vorzugsweise etwa 52J5 bis 650 g/l und eine Fliesszeit von vorzugsweise weniger als 120 Sekunden. Die Fliesszelt wird umso geringer, je grosser die Granalien werden, Ausserdem liegt die Biegefestigkeit der unger.interb en Presslinge in der Grössenordnung von etwa 46 bis 63 kg/cm .

Die aus den bevorzugten porösen, nicht-fasrigen, feindispersen Teilchen hergestellten Granulate haben ausser den ofcen genannten Eigenschaften auch eine Oberfläche von

SAD ORIGINAL 009845/1692

etwa 1,6 bis 2,2 ro /g und ein Verhältnis wet -sieve/sub- sieve von etwa 28 bit 50 (600 μ Material). Die grosso Oberfläche trügt zu der Festigkeit der ungesinterten Presslinge bei« und das hohe Verhältnis wet-sleve/sub-sieve, das die hoohporSse Struktur kennzeichnet, erleichtert die Verformung.

Die Orösee der Granalien des Produkte« ergibt sich aus den folgenden Faktoren:

a) Konzentration des Polymerisate in den wässrigen Medium beim Rühren

b) Temperatur des wässrigen Mediums, o) Art des Rührens.

Je höher die Konsentration an Polymerisat in de« wässrigen Medium bein Rühren 1st, desto grosser werden die Oranalien, was auf eine Konzentrierung der Teilchen während der Agglomerierung zurückzuführen ist.

Die Temperatur des wässrigen Mediums (nomalerweise Wasser) hat einen beträchtlichen Einfluss auf die OrBsee der gebildeten Granalien. Mit zunehmender Temperatur werden die Agglomerate grosser, und das Rühren muss nit erhöhtem Ernergleeinsat« erfolgen, um einer zu starken Agglomerierung entgegenzuwirken· Daher können zwar Temperaturen von 100 H5 oder darüber angewandt werden, jedoch muss dann so viel Energie eingesetzt werden, dass das Verfahren unwlrtschaft-

OFHGiNAL

009848/1692

lloh wird. Der Neigung zu einer zu starken Agglomerierung kann natürlich auch durch eine Senkung der Konzentration an den Polymerisat in dem wässrigen Medium entgegengewirkt werden·

Von wesentlichem Einfluss auf die Korngrösse der Oranalieh ist die Art des Rührens. Je höher der Energie ei ns at ζ je Volumeinheit 1st, desto kleiner werden die Granalien. Der Energleelneats kann entweder duroh Verändern der RUhrgesohwindigkelt oder duroh Verändern der Poim des Rührwerks verändert werden. Beispielsweise können swei sohlffs-8ohraubenartige Rührer und eine offene Turbine, die in einem mit Prallblechen ausgestatteten Tank an einer Welle montiert sind« verwendet werden. Die Rührer sind so angeordnet, dass sie das fliessende Polymerisat nach unten und In den zentralen Wirbel ziehen. Der zur Bildung von Granalien mit der gewünschten QrQsse erforderliche Energieeinsatz liegt in dem Bereich von etwa 0,01 bis 0,2 Pferdestärken (0,01014 bis 0,2028 metrischen PS) je 3,8 1 Flüssigkeit, d.h« wässriges Medium, Alternativ kann das Verfahren der Erfindung entweder mit einem geneigten Rührer oder einem Exzenterrührer in einem Tank ohne Prallbleche durchgeführt werden.

BAD ORIGINAL

009845/15 9 2

Durch wahlweise Nodlf izierung von eines oder mehreren dieser Faktoren kann die Qrösse der Granalien so gesteuert werden» dass Agglomerate von im Mittel beispielsweise 200,>00, 400 oder 600 μ gebildet Werden« je nachdem, wie das Verfahrensprodukt beschaffen sein soll· Granulate aus Tellohen Bit einer Bittleren Korngrusse von beispielsweise 300 μ kennen sieh jedoch nine loht lieh der Tellchengröseenvertellung der einzelnen Granallen wesentlich voneinander unterscheiden. Typisohe Produkte des Verfahrens der Erfindung sind Granulate mit einer Teilohengrössenvertellung in dem Bereich von etwa 0,3 bis 0,8, bestimmt durch die weiter unten beschriebene Siebanalyse.

In den Verfahren der Erfindung werden vermutlich die fein dispersen Teilchen durch die RUhrwirkung zu glelohmässigen Agglomeraten zusammengeführt. Durch diese RUhrwirkung in. Kombination mit der Wirkung des wannen Wassere wird die Oberfläche der Agglomerate geglättet, so dass einzelne Granalien mit glatter Oberfläche.gebildet werden.

Es wurde auch versucht, freitliessende Polytetrafluoräthylen-Granulate nach anderen Verfahren herzustellen. Alle diese Verfahren erwiesen sich jedoch als dem der Erfindung unterlegen. Eines dieser Verfahren bestand darin, das

durch ein geneigtes rotierenden

■ Π ^f< fj ' ^F: / 1 G

Rohr, dessen Temperatur in dem Bereich von 250 bis 3i>< > ⁰C gehalten wurde, zu führen. Dabei bildeten sich leicht Granulate, die jedoch aus Granalien von unregelmässigor Form bestanden und schlecht verarbeitet werden konnten. Ausserdem konnte die Orösse der Granalien schlecht gesteuert werden, und die Schüttdichte des Granulate war gering» Ein weiteres Verfahren bestand In der Verwendung eines Wirbelbettes, um die Teilchen des Ausgangsmaterials zu agglomerieren. Dabei wurde heisse Luft mit einer Temperatur von 150 bis 350 *C durch ein Bett aus dem fein dispersen Polymerisat geleitet, um dieses aufzuwirbeln. Die durch dieses Verfahren erzielte Agglomerierung konnte jedoch nicht so gesteuert werden, dass Granalien mit der gewünschten Grosse erhalten wurden, und die Schüttdichte des Granulats war gering. Ausserdem ersehwerte die Agglo~ mer ie rung und die Haftung von Teilchen an der Gefässorand die Aufrechterhaltung des wirbelnden Zustande.

Durch Sintern von Polytetrafluoräthylen-Granalien gemiss der Erfindung erhaltene Gegenstände haben eine Zugfescigkeit von wenigstens etwa 253 kg/om und vorzugsweise

wenigstens etwa 274 kg/om . Ihre Durchschlagsfestigkeit beträgt wenigstens etwa 1200V/0,0254 mm und vorzugsweise wenigstens etwa 1300 V/0,0254 mm und ihre Dehnung wenig-F/öö-in ν .,να 500 und vorzugsweise wenigstens etwa 325 f». Die

ΓΜΠ ■:-.-. /I E 3? BADOHG^L

sich Granalien laesen/unter Anwendung eines Drucke von nicht

Über etwa 140 lcg/om² zu dichten festen Presslingen, di<5 praktisch frei von Hohlräumen sind, verformen.

Die aus porösen, nicht-fasrigen, fein dispersen Teilchen hergestellten Oranalien bee it «en besonder· hervorragende Eigenschaften. Ausser den oben genannten haben diese Oranalien die Eigenschaft, dass sie beim Sintern leicht und unter sehr geringfügiger DineiuiionsMnderung koaleszieren. Der anieotropisohe Expansionsfaktor ist nioht grosser als etwa 1,13 und beträgt vorzugsweise 1,09 bis 1,13, woraus hervorgeht, dass die Granalien nioht-fasrig sind. Ausserdem hat das Polymerisat eine Oberf läohenrauhigkelt von nicht «ehr als etwa 17 8 χ 1O~* ob bei etwa 2*6 kg/om², d.h. die Oberfläche des Polymerisats ist ausserordentlich glatt und gleiobaÄssig.

Die freiflieseenden Granulate der Erfindung können ext rudert, presaverforrat, zu Folien verfornt und in automatischen VerfonnungBBasehinen verarbeitet werden. Trotz ihrer guten Verarbeitbarkelt und Fliessfähigkeit haben sie alle Eigenschaften eines fein dispersen Polymerisate.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Granulate der Erfindunr 1st die Unabhängigkeit der meohanlsahen Eigenschafkon daraus hergestelltor üβgenstände von der Oröase dar

ο ο q ο h ς / ie') ι

Oranalien« während die Mechanischen Slgensohaften von aus anderen Granulaten hergestellten Gegenständen weitgehend daron abhängen« wie weit die TeilohengrOsse verringert wurde·

Die hler verwendeten Bezeichnungen sind wie folgt au verstehen!

Die "wet-sieve ei ze" ist die mittlere Grosse der Oranalien« best lent nach der "wet-ei β ve "-Analyse geaäss A8TN 1*57-56T unter Verwendung der US Standard Sieve Series Mr. 18« 20« 25« 35« *Q, 50, 60« 70« 80« 100 und 325. Die Mittlere KorngrSase der Granalien wird ermittelt, wie in der Testbesohreibung angegeben.

Die "sub-sieve-size" ist ein Mass für die Oberfläche. Ihr Wert entspricht den theoretischen Duroheesser eines Teilchens alt der Bittleren XorngrGsse unter der Annahme« dass die Teilchen nicht-poröse Kugeln sind. Je kleiner dieser Wert 1st« desto grosser ist die Oberfläche. Die Methode der Bestimmung der "sub-sieve-size" 1st bekannt und ermöglicht eine rasche Bestimmung der relativen Teilchengrösse. Erwünscht ist eine geringe KorngrSsse bei g^sser Oberfläche, da die Koalesssns der Teilchen helm Sintern umso gleichmässigs:* ist« je gstißser die Oberfläche

Ο 0 9 !H ^;v ;' 1 ?· I ? ^ßAD

let. Der erhaltene Wert bezieht sich auf Durchmesser von Teilchen mit der berechneten spezifischen Oberfläche, bestimmt durch die Luftpermeabilität unter Verwendung von beispielsweise dem "Subsieve Sizer" der Fisher Scientific Company. Die Luftpermeabillt&temessung besteht darin« dass Luft aufwärts durch eine Schicht aus den Tellohen geleitet wird. Je grosser die Oberfläche der Teilchen 1st« desto grosser 1st der dem Luftdurchtritt entgegengesetzte Widerstand. Der Widerstand wird gemessen und alt der Oberfläche in Beziehung gesezt« die ihrerseits mit der Teilengrösee in Beziehung gesetzt wird»

Das "Verhältnis wet-sieve/sub-sleve" 1st ein Mass für die Porosität des Polymerisats. Je höher das Verhältnis ist, desto poröser ist das Polymerisat und desto leichter kann es verfomt werden»

Dl« "Schüttdichte" wird geaäss ASTN D 1457 bestimmt. Polymerisate mit hoher Schüttdichte sind leioher verarbeltbar als solche mit geringer Schüttdichte und ermöglichen dl« Verwendung verhältnismässig kurzer, leichter Formen für die Herstellung verhältnismäeeig grosser Presslinge.

009845/1692

Die "Flieszelt" 1st ein Mass für öle Leichtigkeit, mit der dee Polymerisat in eine Vorrichtung eingeführt oder überführt werden kann. Der Test simuliert Bedingungen, wie sie bei der Verarbeitung eines Polymerisats« beispielsweise bei der Beschickung eines Kolbenextruder« oder einer automatischen Pressformmaschine auftreten. Dazu gehören Vibratorbesohiokung, Sieben und Ausbringen durch Verengungen.

Die zur Durchführung dieser Prüfung verwendet· Maschine besteht aus eine« Syntron Vibrator Modell Sf und eine« Regelwiderstand Modell BC-Ol der Syntron Company, modifiziert wie besehrieben. Diese Apparatur wird so verwendet» dass das Polymerisat längs einer horizontalen Ebene mittels Vlbrationen« die mit 60 Zyklen/Sekunde erfolgen« zugeführt wird. Die Amplitude der Vibration wird durch Variieren des den Vibrator betreibenden Stroms mittels des Widerstands geregelt. Die Strotnetärke wird so geregelt« dass ein· Verschiebung von 0,102 ca erzeugt wird.

Die Beschickungsvorrichtung weist einen Trog von 15,24 cm Breite und 45,1 cm Länge, der ein Metallblech von 9,5 ob Länge und 15*24 cm Breite 3,8 cm ttber seine» Boden aufweist» auf« Von dem Metallblech läuft über 17,8 cm der Länge der Beschickungsvorrichtung ein Drahtnetz (8 mesh woven wire screen). 24,8 em voa der Abgabekante des Blechs

Q09S4S/ma

wird die Wand des Trogs von einem V-förmigen Tor aus Blech durohschnitten, so dass aw Winkel zwischen diesem

Tor und de» Trog 120° bet lägt. Am Boden der Kitte des Tors befindet sich ein· trapezförmige Öffnung, durch die ! das Polymerisat flieset. Die öffnung misst unten 1,75 o», ί an den Seiten 1*67 ob und oben, senkrecht zur Flieas- : riohtung des Polymerisat«, 0,635 cn.

j Zur Messung der Fliesefähigkeit werden 2OQ g Granalien auf

; das obere Blech der Beschickungsvorrichtung aufgebracht. Di· irUfung erfolgt bei etwa 21 *C und etwa 75 % relativer Feuchtigkeit. Wenn der Vibrator eingeschaltet wird, bewegt sioh das Polymerisat vorwärts, fällt durch das Sieb und bewegt sich weiter längs des Trogs. Das Sieb dient zum Aufbrechen etwa anwesender grösserer Klumpen. Durch die Kombination des Tors mit der trapezolden öffnung wird der Fluss des Polymerisats beschränkt. Das hat Brückenbildung und Ansammlung des Polymerisate hinter den Tor zur Folg·· Bin schlecht messendes Material bildet unter der Einwirkung der Vlbration rasch Brücken und hört entweder auf su fHessen oder flieset nur sehr schwer durch das Tor« ^v

Gemessen wird dl· Zeit, dl· erforderlich ist, damit das Polymerisat von de« oberen Blech durch das den Fliessweg

009845/1692

begrenzende Tor flieset. Fliesszeiten fiber 200 Sekunden werden als negatives Fliessen bezeichnet. Die Prüfung wird mindestens fünfmal wiederholt, damit ein Mittelwert erhalten wird.

Die "Biegefestigkeit des ungesinterten Gegenstands" wird bestimmt als dl« Beanspruchung, die erforderlich ist« tan ein ungesintertes Prüfstück In der Toni einer Stange zu zerbrechen. Unter eines Druck von 422 kg/o« werden Presslinge von 1,27 χ 1,2? χ 12,7 ob his sn einen Hohraumgehalt gleich null vorgeformt und bis worn Brechen beansprucht« d.h. die Mitte der Stange wird zunehmend belastet, bis die Stange bricht. Die Biegaf«*tlsk<git 1st dl« Belastung beim Bruch in kg/o»². Je grosser dl· Biegefestigkeit 1st« desto geringer ist die Gefahr» dass grOssere Pollen und vorgeformt« Gegenstände brechen, wenn si· aus der Form entnommen werden.

Di« "Durohechlagftfeatigkeit" wird gesBss ASRt D 149 bestimmt. Die hler angegebenen Prüfwerte wurden sn 0,231 en-Prüfstücken eraittelt.

Die "Zugfestigkeit" wurde geaäss ASSlI D 638 und D 1457 ewiittölt.

009845/1692 öad origjmal

Die "Dehnung" wurde gemäss ASTM D"638 und D 1457 bestimmt,

Der "zum Vorformen erforderliehe Druck" ist der Druck, der zur Herstellung eines vorgeformten Gegenstands, der nach dem Sintern weniger als 0,1# Hohlräume aufweist, erforderlich Ist. Der Hohlrauagehalt 1st ein Hase für die in dem gesinterten Formkörper eingeschlossene restliche Luft. Er wird nach der folgenden Gleichung bestimmt:

% Hohlraumgehalt ■-- -

Inherent spez. Gew. - gesessenes spez. Gew.

inherent spezifisches Gewicht

χ 100

Die "Oberflächenrauhigkeit wird in μ angegeben. Sie kann mittels eines "Brush Surf indicators" der Brush instrument Division der Clevita Corporation bestimmt werden. Dabei wird ein Diamantgriffel Über die Oberfläche des vorgepressten und gesinterten Körpers geführt, etwa in der gleichen Weise wie ein Tonabnehmer durch die Rillen einer Schallplatte geführt wird. Die Unregelmässigketten werden verstärkt, so dass si« auf einem dem Gerät zugeordneten Messinstrument abgelesen werden können. Der angegebene Wert ist ein Mittelwert Über die Oberfläche des Prüfstücks· Je niedriger der Wert ist, desto besser ist

009845/1692

die Oberflächengüte und desto besser ist die Qualität des aus dem Polymerisat gefertigen Gegenstands. Diese Eigenschaft ist von besonderer Bedeutung bei der Herstellung von Gegenständen, die dort verwendet werden, wo eine mögliohst geringe Reibung erforderlich ist.

Der "anisotropische Expansionsfaktor" ist ein Hass für die Diniensionsänderung beim Sintern» Er wird wie folgt bestimmt: 4 1/10 g Granulat werden in eine quadratische 1,27 om-Form eingewogen und zwischen Metallstempeln verpresst. Der Druck wird innerhalb einer Minute auf I4o kg/cm erhöht, zwei Hinuten auf diesem Wert gehalten und dann entfernt. Der etwa kubische Pressling wird 30 Hinuten stehen gelassen. Länge» Breite und Höhe des Presslings, d.h. die X-, Y- und Z-Aehse, wobei die Z-Aohse die Richtung dee angewandten Drucks ist, werden gemessen« Der Pressling wird 30 Hinuten bei 380 -0,5 <C gesintert, an der Luft auf Zimmertemperatur abkühlen gelassen und erneut gemessen» Der anisotropisohe Expansionsfaktor ist der Wert von Z_geeintert/Z_g#prtMt dlvidi.rt durch

^gesintert ^{+ Y}geslntert

gepresst gepresst worin X₉ Y und Z die Aehsenabsohnltt· sind. Die Dimensionen

009848/1692 bad

eines aus faerigen Teilchen hergestellten Formkörpers ändern sich beim Sintern beträchtlich, während diejenigen aus nicht-fas ri gern Material sich sehr wenig ändern, d,h, ein soloher Formkörper eine niedrigere anisotropische Expansion hat.

In den Zeichnungen sind die Figuren 1 und 2 photographische Wiedergaben von Querschnitten durch elE gesintertes, nlohtkomprimlertes Polymerisat aus @£n@ai üblichen groben Granulat bzw. aus den freifliessenden, sehr festen Granalien der Erfindung in etwa 115-facher ¥ grösserung. Diese Photograph!en zeigen den Unterschied In der Makrostruktur der Granalien. Das übliche Polymerisat lässt die Anwesenheit grosser Hohlräume und einen laminaren Querschnitt erkennen. Das geaiäss der Erfindung erhaltene Polymerisat dagegen zeigt eine dichte, gleiohmässige Struktur ohne grosse Hohlräume oder eine laminare Struktur.

Die Figuren 3 und k sind |>hotographleohe Wiedergaben von Querschnitts« von mit 70 kg/cm verpresst en und dann gesinterten Polymerisaten aus üblichen groben Granulaten und aus Granulaten gomäes der Erfindung, die durch Zerschneiden der Polymerisate erhalt an wurden, in etwa l60«lfacher Ver^^äiäerung· Bas aus d#»g üblichen Granulat erhaltene Polpesslßat lässt öle Anwesenheit grosser, unregel-

00984S/1692 ^ßAD original

Die Prüfung Ton Bruchflächen eines aus einem bekannten groben Granulat und eines aus dem Granulat der Erfindung hergestellten Presslings zeigt beträchtliche Unterschiede. BIe Bruchflächen wurden erhalten, indem man das betreffende Granulat unter niedriges Ifcuok verpresste, in flüssigem Stickstoff absohreokte und dann über einer scharfen Kante zerbrach· Sie Bruohfläohe des ame dem bekannten Granulat hergestellten Presslinge, nicht aber diejenige dee aus dem Granulat der Erfindung hergestellten Presslings, lieoe die Seilchenstruktur erkennen« BIe Teilchenstruktur des aus dem bekannten Granulat hergestellt.en Presslings verhindert das äueammensintera *u einem Material hoher festigkeit«

Die Herstellung und die hervorragenden Eigenschaften der Polytetrafluoräthylen-Granulate der Erfindung.werden durch die folgenden Beispiele veranschaulicht.

Beispiel 1

In einigen Ansäte en wurden poröse« nioht-fasrige, fein disperse Polytetrafluoräthyl ent e Hohen mit einer mittleren KorngröBse unter 30/u (hergestellt durch Zerkleinern eines groben Granulats in einer Luftmünle, wie in der

f ■

Patentanmeldung der gleichen Anmelderin

0098ASZ₁692 _BADOWaiNAL

(US Serial number 321 353) beschrieben) in Wasser von 60-80°0 in einem mit Prallblechen ausgestatteten Sank gerührt. Dae Rührwerk bestand aus zwei schiffeschraubenartig ausgebildeten Rührem, die, in einigen Ansätzen zusammen mit einer offenen Turbine, auf einer vertikalen Welle montiert waren. Die Teilchen agglomerierte» zu einem freifliessenden Polytetrafluoräthylen-Granulat. Das Granulat wurde entwässert und getrocknet. Die erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt :

009845/1692

- . Eigenschaften

Wasser- Verhält- PS/ der Granalien

tenpe- nis Poly- 3,8 1 mittl. Schutt·

An« ratur merisat/ Zeit lltts- Seil- dichte

satz ®0 Wasser, Min· TTpm sig- chen- g/l kg/3,8 1 , keit grösse

Eigenschaften von aus den Granulaten hergestellten Gegenständen

achlagsfestigic.
T/0,0254

750

750 0,05

500 0,01

750 0,01

zug-Festigkeit ₂ kg/cm-

274 274 281 316 274

274 274

mi

Dehnung, anisötrö- i» pisoher

Expansionsfaktor

370

385

.415

360 365

1,10 1,10

1,09

ο * «υ; offenem turbine

In der oben beschriebenen Veise wurden weitere Ansätze durchgeführt. Die Oberfläche der erhaltenen Granalien variierte zwischen 1,6 und 2,2 m /g, das Verhältnis wet-sieve/sub-sieve swischen etwa 28 und 50 (600/U Material), die Biegefestigkeit nicht gesinterter PresB-linge zwisehen etwa 46 und 63 Jsg/sBi uM tu Verflachenrauhigkeit bei etv/a 246 kg/cm zwischen 102 und 178 χ 10"⁶CHU

Beispiel 2

Um den Einfluss des Bnergieeinaataea auf die Grosse der Granalien zu ermitteln, wurden Ansätze in dem in Beispiel 1 beschriebenen, mit Prallblechen ausgestatteten Sank durchgeführt. Die Bedingungen waren:

Hührer: zwei Schiffsechraubenrührer und

eine offene !Turbine

Wassertemperatur 6O°0

Verhältnis Polymerisat/

Wassers 0,15 kg/3,8 X

Zeit: 15 Minuten

s?! atz wurde durch Verändern 4er Gröechwindig-

keit der HÜSirer variiert., Wie aus des. in der folgenden Sabeile zusa fingest eil äen Werten ereiehtliclt ist, nansi

0Ö8B4S/18S2 ßAD original

die Grrösee der Granalien mit steigendem Energieeineats ab. Die mechanischen Eigenschaften, mit Ausnahme der Schüttdichte und der Yerarbeitbarkeit, änderten sioh jedoch nicht merklich.

009845/1692 öad original.

Aneata

O	1	■ ' » ,'
O		(700 tli«^
(D 00	2
αν		0,03
""*		(600 TJj^n)
σ>		*ι'.', ■ ' . 'V'**
co	3
M		0,018-
		(500 ΈΏ&)

^Eigeneottaften der Granalien

270

375

520

527 <200

mittl. Gröee· Verteilung«- Schutt- Plieasder Granalien funktion dichte, zeit,

/1 ■: Sek.

0,60

0,56

0,55

572

592

■Eigenschaften von aus

den Granalien hergestellten

Gegenständen

Zugfestigkeit ₂ kg/cm 256,5 263,5 267

Dehnung

322 332 336

•Ρ* 1

Beispiel 3

Proben eines üblichen groben Polytetrafluoräthylen-Granulats und des freiflieseenden Granulats der Erfindung wurden unter verschiedenen Drücken verpresst. Gemessen wurde der Hohlraumgehalt nach den Sintern· Die Ergebnisse waren:

Pressdruck	Hohlrauswehalt S	3,2
kg/cm*		0,75
35	übliches grobes zveifiiessenaes ~ Granulat Granulat der. Erfindung	< 0,1
70	12,7	< 0,1
140	5,2	< 0,1
281	1,2
422	0,1
< 0,1

Dieses Beispiel sseigt, dass das freiflieaeende Granulat

der Erfindung sur Heratellung eines Presslings, der' nach dem Sintern einen Hohlraungehalt Ton weniger ala 0

hat, einen Druck von nicht über 140 kg/ca erfordert, |

während zum Yerpressen eines üblichen groben Granulats, j

wenn der gleiche Bohlrauagehalt ersielt werden SoIl₉

ein Druck von 281 bis 422 kg/o»² erforderlich ist·

009848/iS92 bad

In der folgenden Tabelle sind die Eigenschaften von Prüfatücken auB üblichem groben Granulat, fein dispersem Polymerisat und einem Granulat der Erfindung zusammengestellt s

^: Polymerisat

Übliche·
)"bee

nlttl, feilehen« grösee»

■/*■.

** fein disperses cn Granulat

Eigenschaft en der granulate

Einfluss' der Sen-

Vertellunga- Schutt- üftleesfunktion dichte, seit, g/l sek.

< 0,40 gröase auf
die Eigehßohaf-ten

Querechitte duroh daa

feeinterte olynterisat

<C 60 verbeeserte Hohlräume, Bigenöchaften Struktur

325 neg.

hohlräu«-

frei

Hachteile

der

Massen

schlechte mechanische Eigenschaften

schlechte 7er arljeitbarkeit

en ■■.·.; -Λα» ttrelflleeeen&e« 550 κ» öranulat

300

0,60 0,55 <60 kein Binfluee " tOO " '»'

keine

Verarbeitung sei gens chaf ten

■·	O	Polymerisat	Zur Erzielung	„	3ruchflächen	durch Ab	Zugfestig	<197.	Durch
	O		eines Hohl		Ton Press	schneiden	keit ₂		schlag s—
	CD OO		raums ehalts		lingen	erhaltene	kg/cm		festig
	■Ρ-		<sO, 1$ erfor	nicht über etwa 140		Querschnitte		>253	keit
	5/1	Übliches	derlicher 2						V/0,0254 mm
	CD	grobes	Druck,kg/cm		offensicht		Hohlräume vor
co	Granulat	280-420		liche Teil-	handen		,/1000
to		nicht über	chenatruktur		CVJ Λ
	Pein disper ses Granu-	etwa 140
	ia™		JO» V JL XXQ JL ÖJL JL * chenstruktur	keine sicht baren Hohl		>.12OO
			•wahrnehmbar	räume .

	FreifIies
sendes	ti	ti	">1200
Granulat

<300

>300

Ci

"> cn

CO

Claims

Patentansprüche

1« Polytetrafluoräthylen-Granalien, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine mittlere Korngrösse (wet~sieve) in dem Bereich von etwa 200 bis 800/M₁ eine Schüttdichte von wenigstens etv/a 500 g/l und eine 3?liesszeit von weniger als 200 Sekunden haben, zur Vorformung einen Druck von nicht mehr als etxva 140 kg/cm erfordern und zu 3?orm~ körpern mit einer Zugfestigkeit von wenigstens etwa 253 kg/cm , einer Durchschlagsfestigkeit von wenigstens etwa 1200 V/0,0254 mm und einer Dehnung von wenigstens etwa 300 $ gesintert werden können,
2. Polytetrafluoräthylen-Granalien nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie porös und nicht-fasrig sind und mit einem anisotropischen Expansionefaktor von nicht über etwa 1,13 zu einem Formkörper mit einer Qberflächenrauhigkeit von nicht über etwa 178 χ 10 cm bsi etwa 246 kg/cm gesintert werden können.
3. Verfahren zur Herstellung von Polytetrafluoräthylen-Granalien mit einer mittleren Korngrösse (wei»-sieve) in dem Bereich von etwa 200 bis 800yu, dadurch gekennzeichnet, dass fein disperses Polytetrafluorethylen mit

009845/!692 bad o»q.nal

einer mittleren Karagrösse (vjet-sieve) unter 100/u und vorzugsv/eise von etwa 50/U oder darunter in einem "bei einer Keaperatur über etwa 4O⁰C gehaltenen wässrigen Medium gerührt wird, bis die Seuchen zu Granalien agglomerieren, und das so gebildete Granulat dann von den wässrigen Medium abgetrennt wird.
4# Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet ₉ daf das fein disperse Polymerisat aus porösen, nicht-feurigen Seilchen₅ die durch Serkleine^n eines groben Granulate in einer Luftmtthle erhalten sin/?- besteht.
5» Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch dass das wäserige Medium bei einer

•7OH etwa 40 bis 8O°o gehalten wird.
6 _β Verfahren nach einem der Ansprüche 3-5 ₉ dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von fein dispersem Polymerisat zu. wässrigam Medium äet etwa 0,045 bis 3*63 3,8 1 gefehltea wird»
7. Vei'falires aach einem der Ansprüche 3-6» dadurch gs-

lmet} äass der Energieeinsatz in dem Bareich ττοη 0_s01 Ms 0_t2 Sferdeatätten {0-0^014 bis 0*2028 metriseli6&. ?$} ^3 3_?8 1

ORIGINAL

1 ^M .

Leerseite