DE2304429B2 - Formkoerper aus tetrafluoraethylenmischpolymerisaten - Google Patents
Formkoerper aus tetrafluoraethylenmischpolymerisatenInfo
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Description
496 | >800 Stunden | einige Sekunden |
425 | >800 Stunden | einige Sekunden |
354 | >80e Stunden | 1 bis 2 Stunden |
283 | >800 Stunden | 1 bis 2 Stunden |
f henen Weise orientiert und einem Belastungstest Schmelzviskosität bei 372°C von 1 · 10s bis 1« lO'Poi-ΐ unterworfen, mit der Ausnahme, daß ^ie belasteten sen, vorzugsweise von I · 10* bis 1 * 10· Poisen, auf-
; Fäden nicht erhitzt wurden. Es wurden folgende Er- weisen. Ein Schmelzpunkt von mindestens 299°C ist
j gebnjsse erzielt: for das Copolymere charakteristisch. Die hier er-
" ———,—, :—-——______^_. s wähnten; Schmelzpunkte werden durch differentielle
des Fadens Tettaflupigthyjen/ Tetrafluoräthylen/ l-mg-CopoXvmerprobe und mit niedriger Aufheiz-
lcg/cm* ätherKtopoIymeres») Copolymeres stimmt Der Schmelzpunkt entspricht dem Punkt des
ίο vollständigen Schmelzens auf der DTA-Kurve. Man
kann diesen Punkt in Form des Schnittpunkts der Tangente an die Hochtemperaturseite des Maximums mit der Basislinie der DTA-Kurve bestimmen.
Die Copolymere können gemäß den in den US-
·) Keiner der Fäden dB nach SOOstündifeer Belastung. 15 Patentschriften 3132123, 35 28 954 oder 36 35 926
beschriebenen Copolymerisatfonsverfahren hergestellt
Diese verbesserte Belastbarkeit und Kriechbestän- werden.
digkeit gestatten es, daß die erfindungsgemäßen Fäden Man kann die Copolymere nach herkömmlichen
und anderen orientierten Körper beispielsweise bei Methoden, welche sich für die jeweilige Form des
ihrem Einsatz in Form von Filtergeweben und in ao gewünschten Körpers eignen, zu orientierbaren Kör-Einlagen für die Dunst- bzw. Sprühnebelbeseitigung pern verarbeiten. Die orientierbaren Körper können
unter schärferen Temperatur- und Belastungsbedin- sich durch eine geringe Dicke und groEe Länge ausgungen verwendet werden können, als es bisher mit Zeichnern. Beispiele für solche Körper sind Folien-Fäden aus handelsüblichem Tetrafluoräthylen/Hexa- materialien, wie Bahnen und Bänder, sowie strangfluorpropylen-Copolymerem möglich war. 15 förmige Körper, wie Rohre bzw. Schläuche, Rund-
tionstests eingesetzte Tetrafluoräthylen/Hexafluorpro- Die Körper werden nach herkömmlichen, für die
pylen-Copolymere war eine handelsübliche tTeflon«- jeweilige Körperform anwendbaren Methoden orien-Sorte mit einer spezifischen Schmelzviskosität von tiert. Zum Recken bzw. Verstrecken von Fäden und
8 · 104 Poisen bei 372 0C und einem Schmelzpunkt 30 Bändern aus dem Copolymeren eignen sich beispielsvon etwa 270°C. Der verwendete Tetrafluoräthylen/ weise im Abstand voneinander angeordnete Halte-Perfluorfpropylvinyläther) enthielt 3 Gew.-% Per- oder Zugwalzenpaare, weilche bei ansteigenden Ge-Suoripropylvinyläther) und wiec eine spezifische schwindigkeiten betrieben werden. Zum Recken von
Schmelzviskosität von 27 · 10* Poisen bei 372° C auf. Folien kann eine Spannrahmenvorrichtung verwendet
Im Gegensatz zu diesem niedrigen Comonomergehalt 35 werden. Rohre bzw. Schläuche können radial gegen
betrug der Hexafluorpropylengehalt des Tetrafluor- die Innenwand eines Rohres mit größerem Durchäthylen/Hexafluorpropylen-Copolymeren mehr als das messer ausgedehnt bzw. gereckt werden, wobei man
Vierfache, damit das Copolymere optimale Eigen- aufschrumpfbare Rohre bzw. Schläuche aus dem
schäften aufwies und gleichzeitig im geschmolzenen Copolymeren erhält. In allen Fällen wird die Orien-Zustand verarbeitbar war. Die hier erwähnten spezi- 40 tierung bei einer Temperatur durchgeführt, welche
fischen Schmelzviskositätten werden bei den genannten niedriger ist als der Schmelzpunkt des Copolymeren,
Temperaturen nach der in der US-Patentschrift aus welchem der der Orientierung unterworfene Kör-29 46 763 beschriebenen Methode bei einer Scher- per besteht. Auf diese Weise wird ein bestimmter Ausspannung von 4,5 · 10' dyn/cm* bestimmt. richtungsgrad der Moleküle des Körpers erreicht,
Eine ähnliche Hochtemperaturbelastbarkeit zeigen 45 welcher vor der Orientierung nicht im Körper vororientierte Körper aus Tetrafluoräthylen/Perfluor- handen ist.
(methyl-, äthyl-, butyl- oderjimylvinylätherJ-Copoly- Wenn der Reckvorgang bei erhöhten Tempera-
meren mit einem Gehalt an Äther-Monomerem inner- türen durchgeführt wird, hält man den Körper bis zur
halb des Bereichs von 1 bis 7 Gew.-% sowie Körper ausreichenden Abkühlung im gereckten bzw. vermit innerhalb dieses Bereichs liegenden, jedoch von 50 streckten Zustand, um ihn in orientierter Form eindcn erwähnten 3 Gew.-% verschiedenen Perfluor(pro- zufrieren. Die Abkühlung wird gewöhnlich bis auf
pylvinylä'herJ-Gehalten. Aus Gründen der ther- Raumtemperatur (20 bis 25°C) vorgenommen,
mischen Beständigkeit soll der Alkylrest des Äther- Nach der Entnahme des orientierten Körpers aus
Monomeren eine geradkettig Struktur aufweisen. der Zugvorrichtung erfolgt ein bestimmtes spontanes
Zur Erzielung optimaler Ergebnisse verwendet man 55 Zurückgehen (»Zurückspringen«) des orientierten Körinnerhalb des Bereiches von 1 bis 7 Gew.- % höhere pers gegen seine ursprüngliche Länge. Für denselben
Anteile des die kleineren Alkylreste enthaltenden Reckgrad besitzt das Ausmaß des spontanen Zurück-Äther-Monomeren und geringere Anteile des größere gehens die Tendenz, mit ansteigender Recktemperatur
Alkylreste^ enthaltenden Äther-Monomeren. Der be- abzunehmen. Der Grad des spontanen Zurückgehens
vorzugte Äther-Monomergehalt desCopolymeren be- 60 neigt ferner dazu, mit einer Erhöhung des Reckgrades
trägt 1,5 bis 5Gew.-%. Von den Äther-Monomeren anzusteigen. Es ist für die Vorteile der Orientierung
werden jene bevorzugt, deren Alkylrest 2 bis 4 Kohlen- charakteristisch, daß zu ihrer Erzielung ein Orientiestoffffatome aufweist. Die hier zitierten Monomer- rungsverhältnis von mindestens 1,1:1 erforderlich ist.
gehalte beziehen sich auf diie aus dem Monomeren Bei einigen Anwendungsformen ist es von Vorteil,
durch die Copolymerisation gebildeten Einheiten. Die 65 wenn die erfindungsgemäßen orientierten Körper ein
Copolymerisate besitzen ein hohes Molekulargewicht Orientierungsverhältnis von mindestens 2:1 auf-
und sind im geschmolzenem Zustand verarbeitbar. weisen. Bei richtiger Wahl der Reckbedingungen,
Dies Geht daraus hervor, daß sie eine spezifische d. h. der Temperatur und der Geschwindigkeit, kön-
nen Reckgrade von über 400% und somit hohe Orien- polymerisat, insbesondere bei ansteigender Tempera-
tierungsverbältnisse erzielt weiden. tusr. Die zum Recken dieser Folie benötigte Belastung
Je höher die RecktemperaUic ist, MJQ so höher sind ist höher als jene, die zum Recken der ersteren Folie
der Reckgrad und die Reckgeschwindigkeit, welche erforderlich ist: BeUn neuerlichen Erhitzen der Folien
«ihne Reißen des orüentiertea Köipe.r^ erreicht werden 5 wird diese höhere aufgewendete Kraft zurückgewon-
können. Dieerfindiingsgemäß orientierten Tetrafluor- nen. Diese Eigenschaft ist 'on besonderem Wert für
äthylei^Terfluorialkylvinyläthei'VCepolymere besitzen Anwendungsformen, bei denen ein Gegenstand mit
den Vorteil, daß sie bei wesentßcb. höheren Tempera- einer Einkleidung versehen wird. Die verbesserte
türen und somit mit höheren Geschwindigkeiten als Schrumpfspannung führt dabei zu einer strafferen
fluorpropylen-Copolymeren gereckt werden können. Eine noch stärkere Verbesserung zeigen orientierte
Das vorstehend beschriebene Tetrafluoräthylen/Per- Körper in Fadenform. Es vrardea extradierte, nicht
nuor(propylvinyläther)-Copolymere kann beispiels- orientierte Fäden aus dem zuvor beschriebenen Coweise rasch bei 2400C bis zur Erzielung einer hohen polymerisat in einer typischen Spinnanlage hergestellt.
Dehnung gereckt werden, während ein handelsübliches 15 Der Faden aus dem Hexafluorpropylen enthaltenden
Tetrafluorethylen / Hexafluorpropylen - Copolymer!- Copolymerisat besaß einen Durchmesser von 0,74 mm,
tat eine geringe Reckgeschwindigkeit erfordert, wenn der Faden aus dem das Äther-Monomere enthaltenden
man es bei Temperaturen oberhalb 100 bis 1500C bis Copolymerisat (5,08 cm Meßlänge) einen Durchauf eine hohe Dehnung reckt. messer von 0,71 mm. Jeder dieser Fäden wurde bei
Die erfindungsgemäßen orientierten Körper be- ao 1500C mit Hilfe einer mit einem Ofen ausgerüsteten
sitzen gegenüber handelsüblichem Tetrafluoräthylen/ Zugprüfmaschine um 100% gereckt bzw. verstreckt.
Hexafluorpropylen-Copolymerisaten auch den Vor- Die zum Recken der Fäden benötigte maximale Beteil einer verbesserten Schrumpfspannung. Um dies anspruchung betrug gemäß der an der Maschine abzu veranschaulichen, wurden Folien (Meßlänge = gelesenen Last im Falle des Hexafluorpropylen ent-5,08 cm, Breite = 2,54 cm, Dicke = 0,51 mm) aus as haltenden Copolymerisats 85 kg/cm2 und im Falle des
handelsüblichem Tetrafluoräthylen/Hexafluorpropylen das Äther-Monomere enthaltenden Copolymerisats
Copolymerisut und dem Tetrafluoräthyicn/Perfluor- 134 kg/cm*.
(propylvinylätherVCopolymerisat (3Gew.-% Äther- Die Fäden wurden unter Spannung auf Raum-
schwindigkeit von 5,08 cm/min und bei einer Ofen- 30 um 10% entspannen, wobei man einen lockeren
temperatur von 1300C bis zur Erzielung einer Deh- Faden in den Einspannklemmen der Prüfmaschine
nung von 40% gereckt. Die Folien wurden dann im erhielt. Das Orientierungsverhältnis betrug für jeden
gereckten Zustand auf Raumtemperatur abgekühlt Faden 1,8:1. Nach der Entspannung betrugen der
und anschließend von den Einspannklemmen der Durchmesser des Hexafluorpropylen enthaltenden
verhältnis des Hexafluorpropylen enthaltenden Co- sats etwa 0,508 mm. Zu diesem Zeitpunkt wurde der
polymeren betrug 1,36:1, j&nes des atherhaltigen Co- Ofen geschlossen und so rasch aufheizen gelassen,
polymeren 1,29:1. Die Folien wurden dann neuerlich wie die darin befindliche Heizeinrichtungen es ge-
in die Klemmen der Prüfmaschine innerhalb des dazu- 40 statteten. Die Heizgeschwindigkeit betrug zu Beginn
gehörigen Ofens eingespannt Die Einspannklemmen mehr als 50°C/min und gegen Ende etwa 4°C/min
wurden so eingestellt, daß jeglicher Durchhang in der (bei 22O0C). Während dieses Aufheizens wurden an
gang verwendete Ofen wurde dann neuerlich mit einer gelesen:
Ansteigen der Temperatur wurden für die betreffenden Temperatur Schrumpfspannung (Belastung), g
Folien die folgenden Belastungswerte von der Prüf- Tetrafluoräthylen/ Tetrafluoräthylen/
maschine abgelesen: Hexafluorpropylen- Perfluor(propylvinyl-0C Copolymerisat äther) -Copolymerisat
fiuorathyten/Hexa- fluoräthylen/Perfluor- 120 63,5 145,0
fluorpropyten- (propylvinyläther)- 14η 72 5 149 5
"C Copolymerisat Copolymerisat 1ftn „,', .,»„'.
55 180 90,7 163,0
60 1,14 1,59 200 77,0 154,0
90 3,05 3,54 220 68,0 145,0
110 3,46 4,27
130 3,58 4,52 Zur Veranschaulichung der Schrumpfeigenschaften
150 3,48 4,71 60 der erfindungsgemäßen orientierten Körper wurden
180 2,64 4,04 Folien (5,08 cm Meßlänge, 2,54 cm Breite und 0,51 mm
210 1,84 3,34 Dicke) aus dem vorstehend beschriebenen speziellen
240 0,97 2,44 Tetrafluoräthylen / Perfluor(propylvinyläther) - Copo-
270 0,03 1,41 lymerisats mit Hilfe einer Zugprüfmaschine bei ver-
65 schiedenen Temperaturen unterschiedlichen Reck-
Die obigen Ergebnisse veranschaulichen die höhere graden unterworfen, anschließend auf Raumtempera-Restspannung oder Schrumpfspannung der Folie aus tür abgekühlt und zur Ermöglichung eines Zurückrt Tetrafluoräthylen/PerfluoripropylvuiylätherVCo- Springeeffektes aus der Prüfmaschine entnommen so-
wie danach nochmals auf verschiedene Temperaturen erhitzt, um das Schruinpfverhältnis der Folie (gereckte
Länge nach dem Zurückspringen/geschrumpfte Länge) zu bestimmen. Dabei wurden folgende Ergebnisse
erzielt:
Reck bed i ngu ngen | Reckgrad | Schrumpf verhältnis | 18ΓΓ C | bei |
Temperatur 0C |
40 | 130" C | 1,22:1 | 25O-C |
130 | 100 | 1,19: 1 | 1,48: 1 | 1,22: 1 |
130 | 250 | 1,41 : 1 | 1,54: 1 | 1,52: 1 |
130 | 40 | 1,28:1 | 1,22:1 | 1,94: 1 |
180 | 100 | 1,17:1 | 1,44:1 | 1,23: 1 |
180 | 250 | 1,21: 1 | 1,30:1 | 1 58· 1 |
180 | 1,12:1 | 1,61 : I | ||
Es bedurfte einer erfinderischen Auswahl, aus den zahlreichen bekannten Copolymeren des Tetrafluorälhylens
gerade solche auszuwählen, welche die Zusammensetzung
des Patenlsnspruchs haben, denn neben den Homopolymcren des Telrafiuoräthylens
können die bekannten Copolymeren aus den verschiedensten Monomeren in jeweils sehr verschiedenen
Mengenverhältnissen aufgebaut sein. Ganz unerwartet ist aber die wesentlich verbesserte Belastbarkeit bei
erfindungsgernäßen Folien gegenüber Folien aus Tetrafluoräthylen/Hexafliiorpropylen-Copolymeren,
und unerwartet sind auch die erzielten Schrumpfspannungswerte gegenüber bekannten Copolymeren des Standes
der Technik. Besonders vorteilhaft ist auch hinsichtlich der Herstellung der erfindungsgemäßen orienticrten
Formkörper, daß diese bei wesentlich höheren Temperaturen und mit höheren Geschwindigkeiten
hergestellt werden können als handelsübliche Tetrafluoräthylen/Hexan'it'Orpropylen-Copolymerc.
Man kann die vorgenannte orientierte Folie schlauchartig verformen und die aneinander anliegenden
Kanten dann durch Hitze miteinander verbinden, um ein aufschrumpfbares Rohr- bzw. Schlauchmaterial
zu erzeugen. Dieses Material schrumpft beim Erhitzen radial, wobei es eine Umhüllung für
to einen innen befindlichen Gegenstand bildet. Man kann
das Copolymere auch in Rohr- bzw. Schlauchform extrudieren und das erhaltene Material radial dehnen
biw. iccken, wobei man Rohre bzw. Schläuche erhält,
welche bei späterer Wärmeeinwirkung radial schrumpfen
Claims (1)
- M und' eine spezifische Schmelzviskosität beiPatentanspruch: 372°C tob 1 · 10s bis 1 · 10' Poise aufweist, unddas Orientierungsyerhältnis des gereckten Fonn-; Formkörper in Folien-, Rohr-, Schlauch- oder körpers mindestens 1,1:1 beträgtStrangfonn aus Tetrafluoräthyleninischpolymeri- 5säten* die durch Recken unterhalb dia: Schmelz- Die erfindungsgemäßen Formkörper wessen im Ver-temperaliir des Mischpolymerisats orientiert wor- gleich zu handelsüblichen Tetrafluoräthylen/Hexaden sind, dadurch gekennzeichnet, fluorpropylen-Copolymeren eine unerwartet hohe daß diese Formkörper aus einem Mischpolymer»- Belastbarkeit auf.sat bestehen, das durch Mischpolymerisation von io Um diese zu veranschaulichen, wurden Fäden bzw.Drähte aus Tetrafiuoräthylen/Hexafluorpropylen-Co-A 93 bis 99 Gew.- % Tetrafluorethylen und polymeren» (Durchmesser = 0,74 mm) bzw. aus Tetra-B 1 bis 7 Gew.-% eines Perflocirallcylvinyl- fluoräthyien / Perfluor(propylvinyläther) - Copolyäthiüs bei dem der Alkylrest 1 iis 5 Kohfcn- merem (Durchmesser = 0,71 mm) bei 300C um stoffatome aufweist, hergestellt worden ist, 15 340% (Meßlänge = 5,08 cm) ihrer ursprünglichen wobei aas Mischpolymerisat einem Schmelz- Länge gereckt (verstreckt). Zum Recken wurde eine punkt von wenigstens 2900C und eine spe- Zugprüfmaschine verwendet, welche mit einem Ofen zifische Schmelzviskosität bei 3720C von zum Aufheizen der Fäden auf die Recktemperatur 1 · 10s bis 1 · 107 Poise aufweist, und das ausgerüstet war. Die gereckten Fäden wurden, wäh-Orientierungsverhältnis des gereckten Form- a» rend sie in der gereckten Länge gehalten wurden, auf körpers mindestens 1,1:1 beträgt. Raumtemperatur abgekühlt. Nach ihrer Entnahmeaus der Zugprüfmaschine zeigten die Fäden ein geringfügiges spontanes Zurückgehen, nach welchem dieLänge ihres gereckten Bereiches etwa 300% der uras sprünglichen Länge dieses Bereiches vor dem Reckvorgang betrug. Dies entspricht einem Reck- bzw.Die vorliegende Erfindung betrifft Gegenstände mit Orientierungsverhältnis von etwa 3:1 (Länge des orientierter Struktur aus bestimmten Tetrafluor- orientierten Körpers nach dem spontanen Zurückäthylen/Perfluor(alkylvinyläther)-Copolymeren. gehen/ursprüngliche Länge). Zur Prüfung der Belast-Copolymere aus Tetrafluoräthylen und Hexafluor- 30 barkeit der orientierten Fäden aus dem Tetrafluorpropylen sind in der US-Patentschrift 29 46 763 be- äthylen/Hexafluorpropylen-Copolymeren wurden geschrieben. Diese Copolymerisate, die im geschrjol- trennte Längeneinheiten des Fadens mit stufenweise zenen Zustand verarbeitbar sind,, vereinigen einige erhöhten Gewichten belastet. Die belasteten Fäden der Vorzüge von Polytetrafluorethylen, beispielsweise wurden in einen bei 100°C gehaltenen Heißluftofen die chemische Beständigkeit und guten dielektrischen 35 gegeben. Es wurde die Zeitspanne gemessen, während Eigenschaften, mit dem Vorteil, daß sie sich in ge- welcher der Faden die betreffende Belastung aushielt, schmolzenem Zustand nach herkömmlichen Ver- ohne zu reißen. Es wurden folgende Ergebnisse erfahren, wie durch Strangpressen oder Spritzgießen, zielt:verarbeiten lassen. Das Homopolymere, welches eine _spezifische Schmelzviskosität von oberhalb 1-10* Poi- 40 Belastung des Fadens Zeit bis zum Reißen
sen bei 3800C aufweist, besitzt die letztere günstige kg/cm1
Eigenschaft nicht.Eine der Anwendungsmöglichkeiten dieser Copoly- 495 einige Sekundenmerisate besteht in ihrer Verformung zu orientierten 425 2 MinutenKörpern, wie Folien, aufschrumpfbaren Rohren bzw. 45 354 einige SekundenSchläuchen und Fäden; vgl. die US-Patentschriften 283 5 Minuten
27 76 465, 34 26118, Re 27 028 (Reissue) und35 00 870. Obwohl sirh orientierte Körper aus diesen Die Fäden aus dem Tetrafluoräthylen/Ferfluor-Copolymeren ein breites Anwendungsgebiet erobert (alkylvinyläther)-Copolymeren wurden demselben Be-haben, besteht immer noch ein Interesse an der Ver- 5« lastungstest bei Beanspruchung von 496 und 425 kg/besserung der Belastbarkeit bzw. Tragfähigkeit des cm1 unterworfen. In keinem Falle riß der Faden nachorientierten Körpers bei erhöhten Temperaturen. llOOstündiger Aufenthaltsdauer im heißen Ofen.Copolymere aus Halogen(alkylvinyläthern) und Dieser Vergleich veranschaulicht die ÜberlegenheitTetrafluoräthylen sind aus den US-Patentschriften bezüglich der Belastbarkeit bei erhöhten Tempera-3159 609, 3180 895 und 3132 123 bekannt. 55 türen (z.B. bei 1000C), welche erfindungsgem£ßeGegenstand der Erfindung sind Formkörper in orientierte Körper gegenüber handelsüblichen Tetra-Folien-, Rohr-, Schlauch- oder Stningform aus Tetra- fluoräthylen/Hexafluorpropylen-Copolymeren auiweifluoräthylcnmischpolymerisaten, die durch Recken sen.unterhalb der Schmelztemperatur des Mischpoly- Ein Faden aus demselben Tetrafluoräthylen/P'ermerisats orientiert worden sind, die dadurch gekenn- 60 fluorialkylvinylätherJ-Copolymeren wurde bei 2000C zeichnet sind, daß sie aus einem Mischpolymerisat um 340 % gereckt und demselben Belastungstest unterbestehen, das durch Mischpolymerisation von worfen. Nach 1100 Stunden im heißen Ofen zeigte derFaden ein Kriechen von nur etwa 5%; er besitzt so-A 93 bis 99 Gew.-% Tetrafluoräthylen und mit eine hervorragende Kriechbeständigkeit.B 1 bis 7 Gew.-% eines Perfluoralkylvinyläthers bei 65 Zur Veranschaulichung der verbesserten Belast-dem der Alkylrest 1 bis 5 Kohlenstoffatomc auf- barkeit der erfindungsgemäßen orientierten Körperweist, hergestellt worden ist, wobei das Misch- bei Raumtemperatur wurden Fäden aus den vorge-polymerisat einen Schmelzpunkt von wenigstens nannten Copolymeren in der vorstehend beschrie-
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