DE1779905A1

DE1779905A1 - Tetraflouraethylenpolymerrohr

Info

Publication number: DE1779905A1
Application number: DE19631779905
Authority: DE
Inventors: Slade Winton Lloyd
Original assignee: Raybestos Manhattan Inc
Current assignee: Raybestos Manhattan Inc
Priority date: 1962-05-22
Filing date: 1963-05-21
Publication date: 1972-02-17
Also published as: DE1779905B2

Description

Tetrafluoräthylenpolymerrohr Trennanmeldung aus P 14 54 862.0-16 Priorität: 22. Mai 1962 in USA Serial No. 196 598 Die Erfindung betrifft Schläuche oder Rohre aus TetrafluorAthylenpolymer für Fldssigkeiten oder Gase, die beim Fließen durch diese Rohre oder Schläuche eine elektrostatische Ladung entwickelt. Es wurde nämlich festgestellt, daß sich auf der Innenseite von Polytetrafluoräthylenschläuchen, in denen beispielsweise flüssige Kohlenwasserstoffe, wie Flugzeugtreibstoffe, durchgeleitet werden, elektrostatische Ladungen hoher Spannung bilden und zur Zerstörung der Schläuche oder Rohre führen. Offenbar beruht diese Ladungsbildung auf dem hohen spezifischen elektrischen Widerstand von Polytetrafluoräthylen. In bestimmten Fällen kann die Spannung einen solchen Wert erreichen, daß dieser den Durchschlagswert überschreitet, so daß sich die Ladung quer zu der Rohrwand nach außen entlädt und dabei su einer Zerstörung der Rohrwand und zu einem Ausfließen von Gas oder Flüssigkeit führt.
Durch-Um die so gebildeten elektrischen Ladungen ohne/sõhlagen der Rohrwand abzuleiten, hat man bereits in die gesamte Rohrwand pulverförmige, elektrisch leitende Teilchen eingearbeitet, die einen Ladungsausgleich zur Rohraußenfläche hin bewirken. Bei diesen Rohren ist es jedoch nicht möglich, die Ableitung der elektrischen Ladung an vorbestimmten Stellen zu erreichen, da die Ladung auf der gesamten Rohraussentläche auftritt. Außerdem kann auch bei diesen bekannten Rohren ein Durchschlagen und damit eine Zerstörung der Rohrwand nicht völlig ausgeschaltet werden, obwohl das Durchschlagen mit geringerer Intensität erfolgt als bei Rohren ohne darin dispergierte, elektrisch leitende Teilchen.
Aufgabe der Erfindung war es, für den genannten Zweck, d. h. insbesondere zum Durchleiten flüssiger Treibstoffe, Tetrafluoräthylenpolymerrohre zu schaffen, bei denen die auf der Innenseite aufgebauten elektrostatischen Ladungen in Längsrichtung zu den Enden des Rohres hin abgeleitet werden, ohne daß die Gefahr eines Durchschlagens oder eines Ableitens der Ladung zur Rohraußenfläche hin besteht.
Diese Tetrafluoräthylenpolymerrohre nach der Erfindungs, insbesondere sum Durohleiten flüssiger Treibstoffe, mit darin fein verteilten pulverförmigen, inerten, elektrisch leitenden Teilchen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie aus zwei konzentrischen Schichten bestehen, von denen nur die innere die elektrisch leitenden Teilchen enthält, während die äußere frei von elektrisch leitenden Teilchen ist. Zweckmäßig enthält die innere Schicht etwa 0,01 bis 0,5 Gewichts-% der elektrisch leitenden Teilchen, bezogen auf das Gewicht des Tetrafluoräthylenpolymers dieser Schicht.
In der Hauptsache wird als Tetrafluoräthylenpolymer Polytetrafluoräthylen, d. h. Tetrafluoräthylenhomopolymer, verwendet, doch bezieht sich die Erfindung auch auf andere Polymere mit einem Gehalt an Tetrafluoräthylen, z. B. Mischpolymere, die einen hohen Polymerisationsgrad und eine hohe Sintertemperatur besitzen und eine Verarbeitung im Strangpreßverfahren gestatten.
Die elektrisch leitenden pulverförmigen Teilchen, die gegenüber den durch die Rohre zu leitenden Flüssigkeiten oder Gasen inert sein müssen, sind zweckmäßig Rußteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 10 bis 90 m,u. Auf jeden Fall dürfen sich diese Teilchen bei der Sintertemperatur des Tetrafluoräthylenpolymers in der Größenordnung von 3800 C weder chemisch verändern noch zersetzen. Teilchengrößen im Bereich von 10 bis 251u sind besonders bevorzugt. Beispielsweise können Acetylenrußsorten verwendet werden, die hoch leitfähig sind. Besonders zweckmäßig sind aber Rußsorten mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 19/u, wie sie durch eine Aufpralltechnik gebildet werden.
Die Rohre nach der Erfindung können im Strangpreßverfahren mit ringförmigen Mundstücken hergestellt werden. Dabei werden durch zwei konzentrisch ineinander liegende ringförmige Mundstücke zwei unterschiedliche Beschickungsmassen ausgepreßt, von denen die durch das konzentrisch außenliegende Mundstück ausgepreßte Masse eine gewöhnliche Paste aus Tetrafluoräthylenpolymer ist, während die durch das konzentrisch innen liegende ringförmige Mundstück ausgepreßte Masse die elektrisch leitenden Teilchen enthält, so daß man einen Preßling bekommt, der aus zwei konzentrischen Schichten aus Tetrafluoräthylenpolymer besteht, von denen nur die innere die elektrisch leitenden Teilchen enthält.
Der so erhaltene Preßling wird anschließend auf eine Temperatur oberhalb der Sintertemperatur des Polymers erhitzt, und die fertigen Rohre werden zweckmäßig an ihren Enden mit metallischen Anschlüssen zur Erdung der von der inneren Schicht abgeleiteten elektrostatischen Ladungen versehen.
Eine besonders zweckmäßige Verfahrensvariante besteht darin, daß man nur etwa 0,25 bis 30 Gewichts-% der kolloidalen Tetrafluoräthylenpolymerteilchen für die Innenschicht mit dem elektrisch leitenden Material und einem flüchtigen organischenSchmiermittel, wie beispielsweise gesättigten aliphatischen oder zykloaliphatischen Kohlenwasserstoffen, wie n-Octan, n-Nonan, n-Decan, Paraffinöl oder Kohlenwasserstoffgemischen, wie Leuchtöl oder Naphtha, vermischt und getrennt hiervon den Rest der Tetrafluoräthylenpolymerteilchen für die Innenschicht mit einem der oben genannten Schmiermittel vermischt und die beiden Gemische vor dem Strangpressen zu einem gleichförmigen Gemisch vereinigt.
Dabei wird das flüchtige organische Schmiermittel zweckmäßig in einer Menge von etwa 17 bis 21 % des Gesamtgewichtes von Polymer und Schmiermittel verwendet. Bei dieser Verfahrensvariante erhält man Tetrafluoräthylenpolymerrohre, bei denen in der konzentrisch innen liegenden Schicht die elektrisch leitenden Teilchen in Form von Fäden in Längsrichtung der Rohre angeordnet sind, was eine bessere Ableitung der elektrostatischen Ladungen zu den Rohrenden ergibt.
Das folgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel: 2,5 g Ruß mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 19leu wurden in einem 1 1-Behälter mit 25 g Polytetrafluoräthylen handelsüblicher Reinheit für Strangpreßverfahren zusammengewalzt.
Nach 5 Minuten wurde das Walzen unterbrochen, und 6 g weißes Schmieröl wurden zugesetzt, sodann wurde 5 weitere Minuten gewalzt.
Getrennt hiervon wurden in einem 7,5 l-Behälter 229 g weißes Schmieröl mit 975 g Polytetrafluoräthylen ohne Ruß zusammengewalzt. Sodann wurden die beiden Mischungen miteinander vereinigt und weitere 5 Minuten zusammengewalzt.
In einem dritten Ansatz wurden 458 g weißes Schmieröl mit 1950 g Polytetrafluoräthylen für die Außenschicht des Rohres zusammengewalzt.
Nachdem die emiche in verschlossenen Behalten einen Tag aufbewahrt worden aren, wurden sie mittels einer üblichen trangpresse mit zwei konzentrisch angeordneten ringförmigen Mundstücken ausgepreßt, wobei die rußhaltige Polytetrafluoräthylenpaste durch das konzentrisch innen liegende Mundstück und die rußfreie Polytetrafluoräthylenpaste durch das konzentrisch außen liegende Mundstück ausgepreßt wurde. Der so erhaltene zweischichtige, rohrförmige Strangpreßling besaß eine lichte Weite von ungefähr 5,6 mm und eine Wandstärke vonetwa 3 mm, wobei die Dicke der rußhaltigen Innenschicht etwa 1 mm, die Dicke der rußfreien Außenschicht etwa 2 mm betrug. Dieser Preßling wurde in einem Ofen derart erhitzt, daß innerhalb von 2 Stunden eine Temperatur von 3710 C erreicht war, um das weiße Schmieröl zu verflüchtigen, worauf anschließend noch eine halbe Stunde bei 3710 C gesintert wurde. Stücke des gesinterten Rohres von etwa 60 cm Länge wurden unmittelbar nach dem Erhitzen in Wasser von 210 C geworfen, um sie abzuschrecken.
Um die Leitfähigkeit in der Längsrichtung der Rohre zu messen, wurden Proben derselben der Länge nach aufgeschlitzt und zwischen metallischen Endanschlüssen eingeklemmt. DerAbstand zwischen den metallischen Endanschlüssen betrug 57 mm. An die Proben wurde ein Gleichstrom mit Spannaungen zwischen 200 und 1200 Volt angelegt, und der durch jede Probe in Längsrichtung fließende Strom wurde gemessen. Für jede Probe wurden Stromstärke und Spannung auf doppelt logarithmischem Papier aufgetragen. An dem besten geradlinigen Abschnitt mit 675 Volt wurde ein Stromwert abgelesen und als Leitfähigkeit in Mikroampere bei 300 Volt je 25 mm aufgezeichnet. Die mittlere Leitfähigkeit von 10 Proben betrug bei der obigen Bestimmung 320 Mikroampere bei 300 Volt je 25 mm.

Claims

Patentansprüche 1. Tetrafluoräthylenpolymerrohr, insbesondere zum Durchleiten flüssiger Treibstoffe, mit darin fein verteilten pulverförmigen, inerten, elektrisch leitenden Teilchen, dadurchgekennzeichnet, daß es aus zwei konzentrischen Tetrafluoräthylenpolymerschichten besteht, von denen nur die innere die elektrisch leitenden Teilchen enthält, während die äußere frei von solchen Teilchen ist.
2. Tetrafluoräthylenpolymerrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht 0,01 bis 0,5 Gewichts-%, vorzugsweise 0,1 bis 0,25 Gewichts-%, bezogen auf das Gewicht des Tetrafluoräthylenpolymers, der elektrisch leitenden Teilchen enthält.
3. Tetrafluoräthylenpolymerrohr nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht als elektrisch leitende Teilchen Ruß mit einer mittleren Teilchengröße von etwa 10 bis 90 m/u enthält.
4. Tetrafluoräthylenpolymerrohr nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es mdallische Endanschlüsse zur Erdung der von der inneren Schicht abgeleiteten elektrostatischen Ladungen besitzt.