DE2756630C2

DE2756630C2 - Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus Polytetrafluoräthylen durch Pastenextrusion

Info

Publication number: DE2756630C2
Application number: DE2756630A
Authority: DE
Inventors: Norimasa Settsu Osaka Honda; Ioshiro Settsu Osaka Hoshino; Shin-Ichiro Ibaraki Osaka Kai; Junichi Suita Osaka Sako; Hideo Osaka Tokonaga
Original assignee: Daikin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1976-12-25
Filing date: 1977-12-19
Publication date: 1982-02-11
Also published as: DE2756630A1; JPS5380466A; JPS5735100B2; US4145385A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Gegenstandes, bei dem eine Paste aus Polytetrafluoräthylenpulver mit Extrusionsgleitmittel durch ein Mundstück extrudiert wird, das mit einer dichten Oberflächenschicht extrudierte Formteil nachfolgend durch eine Heizzone hindurchgeführt und hierbei getrocknet und gesintert wird.

Bei der bekannten Pastenextrusion von Polytetrafluoräthylen (das im folgenden kurz als PTFE bezeichnet wird) ist es in der Praxis üblich, das PTFE-Pulver, das im allgemeinen durch Emulsionspolymerisation erhalten worden ist und »Feinpulver« genannt wird, unter Zugabe oder ohne Zugabe von Füllstoffen, wie Kohlenstoff, Glas, Molybdändisulfid usw., mit einem als Extrusionshilfe dienenden flüssigen Gleitmittel oder Entformungsmittel wie beispielsweise Solventnaphtha oder einer anderen Substanz mit niedrigem Siedepunkt auf Erdölbasis, gleichmäßig zu mischen und dann das angefeuchtete Pulver zu extrudieren. Solche bekannten Verfahren sind z. B. in der US-PS 27 52 637 und in der GB-PS 10 30 035 beschrieben. Die Menge des verwendeten Gleitmittels liegt üblicherweise im Bereich von 15 bis 23 Gewichtsprozent der Mischung, wenn kein Füllstoff enthalten ist, obgleich die Menge in Abhängigkeit von der Art des Ausgangspulvers und der Extrudierbedingungen variiert. Wenn jedoch das Ausgangspulver einen Füllstoff enthält, ist es notwendig, die Menge des Gleitmittels zu erhöhen. Es ist z. B. notwendig, bei PTFE-Pulver, das 20 Gew.-% Kohlenstoffpulver enthält, die Menge des Gleitmittels im

Bereich von 25 bis 35 Gew.-% zu wählen.

Bei den bekannten Pastenextrusionsverfahren der eingangs beschriebenen Art weisen die ausgeformten Gegenstände, die nach dem Sintern erhalten werden, häufig Risse oder Blasen an ihren Oberflächen auf. Derartige Oberflächenprobleme sind dabei abhängig von verschiedenen Umständen und treten bei bestimmten Ausgangspulvern, Fonnteilen mit bestimmten Abmessungen und bestimmter Gestalt und bei bestimmten Extrusionsbedingungen bevorzugt auf. Es ist überflüssig zu bemerken, daß ausgeformte Gegenstände mit derartigen Fehlern ihren kommerziellen Wert verlieren und daß es daher äußerst wichtig ist, das Auftreten solcher Fehler überhaupt zu verhindern.

π Die Aufgabe der Erfindung liegt nun darin, ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Gegenstandes aus Polytetrafluorethylen durch Pastenextrusion zu schaffen, mit dem Gegenstände hergestellt werden können, deren Oberfläche glatt ist und keinerlei Riß- oder Blasenbildung aufweist

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei dem die Oberflächenschicht des extrudierten Formteils vor dem Eintritt in die Heizzone aufgebrochen wird, um dadurch die Verflüchtigung oder die Verdampfung des Extrusionsgleitmittels aus dem Formteil zu erleichtern.

Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben.
Zur Erläuterung der Erfindung wird zuerst das bekannte Pastenextrusionsverfahren für PTFE unter Bezugnahme auf die F i g. 1 und 2 beschrieben.

Das PTFE-Pulver wird zuerst in gleichmäßiger Mischung mit einem Gleitmittel unter einem relativ niedrigen Druck von etwa 3 bis 50 kg/cm² in der Weise

r> vorgeformt, wie es in F i g. 1 dargestellt ist. In F i g. 1 bezeichnet 1 einen Vorformling, der aus dem Ausgangspulver gebildet ist, 2 eine Form für das Vorformverfahren, 2' und 2" sind jeweils Innenformen und 3 ist ein Kolben eines Kompressors. Wie in F i g. 2 gezeigt ist,

■40 wird der Vorformling, der wie in F i g. 1 dargestellt hergestellt worden ist dann in einen Zylinder 4 eingesetzt und unter Druck, der von einem Kolben 5 ausgeübt wird, durch ein Mundstück 7 extrudiert, das durch eine Heizvorrichtung 6 auf 30 bis 80⁰C erhitzt ist,

4> um eine ungesinterte extrudierte Masse 8 zu erzeugen. Die Masse bewegt sich nach unten, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, und tritt in einen Ofen 9 ein. Der Ofen 9 enthält eine Trocknungszone 10 mit 100 bis 300° C in seinem oberen Abschnitt und eine Sinterungszone 11 in

ϊο seinem unteren Abschnitt, in dem die Masse unter einer gesteuerten Temperatur, die im allgemeinen von 360 bis 450° C reicht gesintert wird. Obgleich es üblicherweise bevorzugt wird, daß die extrudierte ungesinterte Masse kontinuierlich in den Ofen eingeführt wird, wie es schematisch in F i g. 2 dargestellt ist, müssen die Extrusions- und Sinterverfahrensschritte nicht unbedingt kontinuierlich durchgeführt werden.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Verfahren wird die Masse 8 durch eine auf normaler Temperatur

bo befindliche Zone 12 in die Trocknungszone 10 des Ofens 9 geführt. Beim Durchgang der Masse 8 durch die Zone 12 wird ein einigermaßen großer Anteil des niedrig siedenden Gleitmittels, das in der Masse 8 enthalten ist, durch Verdampfen von ihrere Oberfläche entfernt und

h-j der verbleibende Anteil wird in der Trocknungszone 10 verdampft. Beim Eintritt in die Sinterungszone 11 besteht die Masse im wesentlichen nur noch aus PTFE. In dieser Zone wird sie gesintert, um das nachgearbeite-

te Produkt 13 zu bilden.

Bei diesen bekannten Verfahren weisen nun die ausgeformten Gegenstände nach dem Sintern häufig Risse oder Blasen an ihren Oberflächen auf. Trotzdem wurden bisher keine detaillierten Untersuchungen angestellt, wodurch die Risse und Blasen erzeugt werden. Statt dessen wurden die herkömmlichen Betriebsverfahren hauptsächlich aufgrund mehrjähriger Betriebserfahrungen durchgeführt

Die Anmelderin hat nun intensive Untersuchungen über die Verhinderung der Bildung von Rissen und Blasen auf Gegenständen aus PTFE, die durch Pastenextrusion ausgeformt wurden, durchgeführt Als Ergebnis fand sie, daß derartige extrudierte Massen aus PTFE fibrillierte Oberflächenschichten mit einer spezifisehen Struktur besitzen, die die Verdampfung des flussigen Gleitmittels behindern. Es wurde bestätigt, daß, wenn diese Schicht zerstört oder durch mechaniche oder elektrische Kräfte aufgebrochen vird, dann die Verdampfung des Gleitmittels erleichtert und beschleu- nigt wird, so daß das Auftreten von Rissen oder Blasen an dem Formstück im wesentlichen verhindert werden kann. Es wurde weiterhin gefunden, daß die pasten-ex- trudierte Masse einen Kern, der aus einem feinen Pulver aus PTFE, d. h. dem Ausgangsmaterial, mit einer Größe von etwa 0,05 bis 0,5 μπι in einem gepackten Zustand zusammengesetzt ist und keine merkliche Abweichung in seinem Aussehen von dem Ausgangsmaterial zeigt, und eine sehr dünne fibrillierte Oberflächenschicht enthält, die den Kern dicht bedeckt. Die Struktur der extrudierten Masse ist deutlich aus den F i g. 3 öis 6 ersichtlich, die Fotografien zeigen, die mit einem Abtast-Elektronenmikroskop von Querschnitten von Bruchstücken der Masse in der Nähe ihrer Oberfläche aufgenommen wurden, wobei die Bruchstücke durch J3 Brechen der Masse nach Abkühlen mit flüssigem Stickstoff erhalten worden waren. Fig.3 ist eine mikrofotografische Darstellung eines Bruchstückes in einer lOOOfachen Vergrößerung aus der ersichtlich ist, daß die Masse mit einer dichten fibrillierten Oberflächenschicht mit einer konstanten Dicke bedeckt ist, und die Schicht ist deutlich von dem inneren nichtfibrillierten Pulverkern unterscheidbar. Die F i g. 4 bis 6 zeigen Mikrofotografien, jeweils mit einer lOOOOfachen Vergrößerung von Teilen des in F i g. 3 gezeigten -»5 Abschnitts, und zwar einen Teil der fibrillierten Oberflächenschicht (Fig.4), eine Grenzschicht zwischen der fibrillierten Schicht und der Pulverschicht (Fig.5) und den inneren Pulverkern (Fig.6). Es ist bekannt, daß das Feinpulver PTFE dazu neigt, eine so fibrillierte Faserstruktur zu erhalten, wenn es einer Scherkraft oder scherenden Verformungen unterworfen wird.

Dementsprechend wird angenommen, daß die fibrillierte Oberflächenschicht von der Scherkratt herrührt, v> die auf die Teilchen an der Massenoberfläche durch ihre gleitende Berührung mit der inneren Oberfläche der Form beim Extrudieren ausgeübt wird. Trotzdem ist die Entdeckung, daß solch eine fibrillierte Schicht mit dieser Dichte nur auf der Oberfläche der Masse ausgebildet ist, t>o daß sie so deutlich von dem offensichtlich unveränderten Pulverkern unterschieden werden kann, als überraschend anzusehen.

Die Dicke der fibrillierten Schicht variiert in Abhängigkeit von den Extrusionsbedingungen, liegt b> jedoch generell in einem Bereich, der nur etwa 0,5—20μιτι beträgt. Wenn ein höheres Mischungsverhältnis des flüssigen Gleitmittels zu dem PTFE-Pulver verwendet wird, wird die entstehende fibrillierte Schicht dünner. Die Dicke wächst mit Anwachsen des Extrusionsdruckes. Die Dicke wächst auch mit einem Anwachsen des sogenannten »Reduktionsverhältnisses«, das in Werten des Verhältnisses der inneren Querschnittsfläche des Zylinders 4 des Extruders zu der inneren Querschnittsfläche des Mundstücks 7 (Fig.2) ausgedrückt wird. Diese Bedingungen beeinflussen unabhängig voneinander die Dicke der fibrillierten Oberflächenschicht auf der Masse.

Wie vorstehend bereits erwähnt wurde, ist das Gleitmittel, das mit dem Ausgangs-PTFE-Pulver gemischt wird, eine flüchtige Flüssigkeit und beginnt zu verdampfen, sofort nachdem die Masse das Mundstück 7 des Extruders verlassen hat Ein beträchtlicher Anteil des Gleitmittels, das in der Masse enthalten ist, wird durch Verdampfung von der Oberfläche der Masse entfernt, bevor die Masse die Sinterungszone 11 über die Trocknungszone 10 erreicht. Die Verdampfung findet von der Innenseite der Masse in Richtung auf die Außenseite durch die fibrillierte Schicht statt Wenn die fibrillierte Schicht zu dick ist, kann das Gleitmittel aufgrund der herabgesetzten Permeabilität der Oberflächenschicht nicht zufriedenstellend verdampfen, d. h. die Oberflächenschicht wird eine Gasbarriere. Eine extrudierte Masse, die einen großen Anteil des Gleitmittels enthält, wird beim Eintritt in die Sinterungszone Risse oder lokale Blasenbildung auf ihrer Oberfläche zeigen, die während des Sinterns gebildet werden. Obgleich die Risse oder Blasen dazu neigen, aufzutreten, wenn die fibrillierte Oberflächenschicht der Masse relativ dick ist, kann eine ähnliche Tendenz in vielen anderen Fällen auftreten, z. B. wenn die extrudierte Masse einen großen Durchmesser besitzt und ihre Oberfläche relativ klein zu ihrem Volumen ist, wenn große Mengen Gleitmittel verwendet werden, wie im Falle der Extrusion von füllstoffhaltigem PTFE-Pulver oder wenn ein Füllstoff wie Kohlenstoffpulver mit einer hohen Affinität für Gleitmittel verwendet wird und in Fällen, wenn eine Mehrschichten-Extrusionsmasse durch ein Simultan-Extrusionsverfahren unter Verwendung wenigstens zweier Arten von Ausgangspulvern hergestellt wird, beispielsweise wenn der Kern ein füllstoffhaltiges Pulver und die äußere Schicht ein füllmittelfreies PTFE-Pulver ist. Darüber hinaus neigt die extrudierte Masse, wenn die Pastenextrusion mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt wird, zum Reißen oder Brechen wegen eines plötzlichen Temperaturanstiegs beim Eintritt in die Trocknungszone. Um dies zu vermeiden, wurde die Extrusionsgeschwindigkeit bisher bei dem bekannten Verfahren experimentell bestimmt und unterhalb eines vorherbestimmten geeigneten Wertes gesteuert.

Die vorstehend beschriebenen Probleme, die Risse oder Blasenbildung betreffen, können vollständig und auf einfache Weise durch das erfindungsgemäß verbesserte Extrusionsverfahren gelöst werden, das auf den Versuchsergebnissen beruht, daß Risse oder Blasen in dem ausgeformten Gegenstand durch das Vorhandensein von Gasbarrieren oder fibrillierten Schichten verursacht werden, die auf der Oberfläche der extrudierten Masse ausgebildet sind.

Durch Zerstören oder Aufbrechen der fibrillierten Schicht auf der Roh-PTFE-Massenoberfläche wird nicht nur die Bildung von Rissen oder Blasen auf den Formteilen vollständig verhindert, sondern es werden auch viele Schwierigkeiten und Probleme, die die Pastenextrusion von PTFE begleiten, beseitigt oder gelöst. Das Verfahren nach der Erfindung bietet eine

Anzahl von Vorteilen, einschließlich der Möglichkeit, PTFE-Gegenstände durch Pastenextrusion herzustellen, die größere Durchmesser besitzen, als bisher als möglich angesehen wurde, und die Möglichkeit, mit einer Extrusionsgeschwindigkeit zu arbeiten, die höher als diejenige ist, die bei bekannten Verfahren möglich war. Darüber hinaus löst die vorliegende Erfindung die vorstehend beschriebenen Probleme, die mit der Extrusion eines füllstoffhaltigen PTFE-Kernes verbunden waren, der mit einer relativ hohen Menge an Gleitmittel vor der Extrusion gemischt werden mußte, um die Riß- oder Blasenbildung zu verhindern, wozu sonst aufgrund des Vorhandenseins einer relativ dichten ungefüllten äußeren Schicht aus PTFE die Neigung bestand.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines bekannten Verfahrens zum Herstellen eines rohen Vorformlings,

F i g. 2 eine schematische Darstellung eines bekannten Verfahrens zum Extrudieren eines rohen Vorformlings,

F i g. 3 eine Mikrofotografie (aufgenommen mit einem Abtast-Elektronenmikroskop mit lOOOfacher Vergrößerung) eines Querschnittes eines PTFE-Pulver/ Gleitmittel-Extrudats,

Fig.4 eine Mikrofotografie (aufgenommen mit einem Abtast-Elektronenmikroskop mit lOOOOfacher Vergrößerung) des Querschnittes von Fig.3, die die fibrillierte Oberflächenschicht zeigt,

F i g. 5 eine Mikrofotografie des Querschnittes von Fig. 3 (lOOOOfache Vergrößerung), die den Grenzbereich zwischen der fibrillierten Schicht und dem Pulverkern zeigt,

Fig.6 eine Mikrofotografie des Querschnittes von F i g. 3 (10 OOOfache Vergrößerung), die eine vergrößerte Ansicht des Pulverkernes zeigt,

F i g. 7 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei der eine Bürste verwendet wird, um die fibriilierte Oberflächenschicht des Extrudats aufzubrechen,

F i g. 8 eine vergrößerte Ansicht der Bürste des Ausführungsbeispiels von F i g. 7 im Querschnitt entlang der Linie A-A',

F i g. 9 eine Querschnittsansicht einer Elektrode, die in einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird,

Fig. 10 eine Querschnittsansicht eines rohen Ausgangsvorformlings, wie er in den angegebenen Ausführungsbeispielen verwendet wurde, und

F i g. 11 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, das bei dem Beispiel Nr. 1 verwendet wurde.

Da die fibrillierte Schicht auf der Oberfläche der extrudierten Rohmasse sehr dünn ist und aufgrund des Einschlusses des flüssigen Gleitmittels weich ist, wird die Schicht leicht aufgebrochen. Beispielsweise ist weicher mechanischer Kontakt, wie z. B. mit einer Bürste, bevor die aus dem Mundstück ausgetretene Masse in die Trocknungszone des Heizofens eintritt, ausreichend, um die Oberflächenschicht aufzubrechen oder aufzureißen. Dies wird spezieller in den Fig.7 und 8 dargestellt F i g. 7 ist eine schematische Ansicht, die Abreiben oder Abschleifen und Aufbrechen der Oberfläche mit einer Bürste zeigt In Fig.7 wird das gleitmittelhaltige Ausgangspulver 21 von dem Mundstück 27 in einer Weise extrudiert, die ähnlich der in F i g. 2 dargestellten ist, und die entstehende ungesinterte Masse 28 wird dann mit einer Bürste 22 z. B. aus tierischen Haaren oder !synthetischen Fasern abgerieben. Das Material und die Form der Bürste werden nicht als kritisch angesehen, aber es ist wichtig, daß die Masse 28 im wesentlichen vollständig entlang ihres Umfangs (d. h. vollständig um die Masse herum) mit einer Borste in Kontakt kommt, die etwas härter als die extrudierte Masse ist In Fi g. 7

κι ist mit 23 ein Bürstenhalter bezeichnet. Die Bürste 22 ist vorzugsweise zwischen dem Mundstück 27 und der Trocknungszone 30 des Ofens 29 angeordnet, bevorzugt in einem Bereich, der dicht unterhalb des Mundstückes i!7 und angrenzend an dieses liegt

Durch Berühren der äußeren Oberfläche der extrudierten Masse mit der Bürste 22, wie es in den F i g. 7 und 8 dargestellt ist, wird die fibrillierte Schicht, wie sie in F i g. 3 gezeigt ist, so ausreichend aufgebrochen, daß das Gleitmittel, das in der Masse enthalten ist, schnell durch die Oberflächenschicht hindurch verdampfen kann. Dies kann leicht dadurch erkannt werden, daß, wenn die Oberflächenschicht einer extrudierten Masse oder eines Extrudats aus PTFE allein zusammengesetzt ist (also keinerlei Füllstoffe enthält), dann die Oberfläche der erzeugten Masse sofort nach der Extrusion aufgrund des Vorhandenseins des flüssigen Gleitmittels transparent zu sein scheint, jedoch innerhalb einer äußerst kurzen Zeitdauer milchig weiß in der Farbe wird, die dem PTFE eigen ist, bevor die Masse den Ofen 29 erreicht.

Die ungesinterte Masse 28 wird nachfolgend in der Trocknungszone 30 des Ofens 29 erhitzt woraufhin das verbleibende Gleitmittel schnell von der Massenoberfläche verdampft wird. Da eine Vielfalt von Abriebspu-

J5 ren durch die Bürste in der fibrillierten Schicht der Massenoberfläche gebildet werden, kann der Dampf des Gleitmittels schnell durch die Abriebspuren entweichen. Die schnelle Verdampfung verhindert den Aufbau eines inneren Drucks innerhalb der extrudierten Masse 28 und

■»ο verhindert so das Auftreten von Rissen oder Blasen auf der Massenoberfläche beim Sintern.

Wenn die extrudierte Masse mit der Bürste in Kontakt gebracht wird, entsteht ein Abreiben, und demzufolge wird die Oberfläche geringeren Glanz im Vergleich mit herkömmlichen Extrusionsformteilen besitzen und dazu neigen, ein »vereistes« Aussehen zu besitzen. Wenn auf den Glanz der Formteiloberfläche Wert gelegt wird, ist es wünschenswert, das Abreiben der fibrillierten Oberflächenschicht durch die Bürste oder andere Mittel auf ein nicht reduzierbares Minimum zu steuern. Im allgemeinen ist es ausreichend, die Berührungskraft der Bürste so zu steuern, daß die Abriebspuren oder Risse, die auf der Oberfläche durch die Bürste gebildet werden, kaum sichtbar sind Wenn der Kontaktdruck der Bürste zu groß ist, werden Fibrillen oder feine Fasern aus der fibrillierten Oberflächenschicht der Masse herausgezogen und machen die Oberfläche rauh. Dies kann den kommerziellen Wert des Endproduktes bis zu einem gewissen Maß verringern. Bürsten, die für den Zweck des mechanischen Kontaktes geeignet sind, schließen übliche Malerpinsel, Haarbrüsten zum Malen oder Schreiben, Gaze, gebrochene Papierstücke usw. ein. Außer tierischem Haar sind beispielsweise andere Borstenmaterialien, die für das mechanische Bürsten geeignet sind, chemische Fasern, Metallfasern, Pflanzenfasern usw.
Das Aufbrechen der fibrillierten Oberflächenschicht

kann auch durch elektrische Mittel als eine Alternative oder zusätzlich zu mechanischen Mitteln erreicht werden. Fig.9 zeigt eine Ausführungsform zum Aufbrechen der Oberflächenschicht durch elektrische Mittel. In F i g. 9 wird anstelle der Bürste 22 aus F i g. 7 eine Metallelektrode 33 verwendet, die um die extrudierte Masse 38 herum angeordnet ist und mit einer Vielzahl nach innen weisender nadelartiger Entladungselektroden 32 versehen ist, die die Masse 38 umgeben. Wenn eine hohe Spannung an die Entladungselektroden 32 angelegt wird, die elektrische Entladungen gegen die Massenoberfläche bewirken, werden sehr feine Nadellöcher auf der Oberfläche der Masse 38 gebildet, was zu einem Aufbrechen der fibrillierten Oberfläche führt. In diesem Fall wird das Aussehen der Oberfläche weniger »vereist« als durch die Verwendung einer Bürste 22, aber die elektrische Behandlung besitzt die gleiche Wirkung der Verhinderung von Rissen oder Blasen wie die mechanische Behandlung.

Die vorliegende Erfindung wird nun durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Eine Form für Vorformlinge, wie sie in F i g. 1 gezeigt ist (aber bei der zusätzlich eine zylindrische Form durch die Mitte der Vorformungsform eingefügt ist), wurde verwendet, um einen Vorformling 40 mit einer länglichen zentralen durchgehenden Öffnung 41 herzustellen, wie er in F i g. 10 gezeigt ist. Der Vorformling 40 enthielt ein inneres Material für den Vorformling 42, das völlig mit einem äußeren Material 43 bedeckt war. Das heißt, daß das innere Material oder das innere Formteil in einer getrennten Form gebildet worden war, um den Vorformling 42 herzustellen. Dieser Vorformling wurde dann in der vorstehend beschriebenen Form in einer Weise angeordnet, daß er mit dem Material 43 bedeckt wurde und dem Vorformen durch Druck unterworfen, um den Vorformling 40 herzustellen.

Das innere Material und das äußere Material besaßen die folgenden Zusammensetzungen:

Inneres Material:
PTFE-Feinpulver
Kohlenstoffpulver
Solventnaphtha

Äußeres Material:
PTFE-Feinpulver
Solventnaphtha

80 Gew.-¹
20 Gew

1,26 kg 0,44 kg

2,5 kg
0,5 kg

Der innere Vorformling 42 und der Vorformling 40 besaßen die folgenden Größen und wurden unter Vorformungsdrücken hergestellt, wie sie nachfolgend jeweils angegeben sind.

Größe (mm)

innerer äußerer
Durch- Durchmesser - messer

Vorformungs
druck

(kg/cm²

Innerer 75 112 30

Vorformling (42)

Vorformling (40) 35 129 10

Der Vorformling 40 wurde in einen Zylinder 44 eines Extruders für Pastenextrusion eingebracht, wie es in F i g. 11 dargestellt ist. Ein Mundstück 45, das an dem Extruder angebracht war, besaß einen inneren Durchmesser von 13 mm, und in die Mitte des Extruders und des Mundstücks war ein Dorn mit einem Schaftteil 46 mit einem Durchmesser von 6,5 mm eingesetzt. In einem Abstand von etwa 100 mm unterhalb des Auslasses aus dem Mundstück 45 und die extrudierte Masse 49

ίο umgebend war eine Bürste 47 angeordnet, die durch einen Bürstenhalter 48 gehalten wurde. Die Bürste war aus Hundehaar hergestellt und besaß eine Dicke in Richtung der Extrusion von etwa 30 mm. Der Vorformling 40 wurde bei einem Druck von 90 bar (kg/cm²) (in dem Zylinderabschnitt 44) und mit einer Geschwindigkeit von 200 m/min extrudiert, um ein Extrudat 49 zu erzeugen, das einen inneren Vorformling 42 besaß. Das Mundstück 45 wurde durch eine Heizvorrichtung 50 auf etwa 80° C gehalten. Das Extrudat 49 wurde durch eine Zone mit normaler Temperatur über eine Strecke von etwa 1,2 m geleitet, während es mit der Spitze der Bürste 47 in Berühiung kam, und dann durch den Ofen 9 von F i g. 2 geleitet. Der verwendete Ofen war ein vertikaler Ofen mit einer Gesamtlänge von 5 m. Die obere Hälfte des Ofens (Länge 2,5 m) war eine Trocknungszone 10, in der die Temperatur so gesteuert wurde, daß sie sich nach unten innerhalb eines Bereiches von 110 bis 220° C erhöhte, während die untere Hälfte (Länge 2,5 m) als eine Sinterungszone 11 diente, die auf Temperaturen im Bereich von 340 bis 390° C erhitzt war.

Das gesinterte Produkt, das von dem unteren Abschnitt des Ofens 9 entnommen wurde, besaß eine Oberfläche mit verringertem Glanz, aber es wurden überhaupt keine Risse noch Blasen gefunden. Wenn Abschnitte des Formteils in einem Mikroskop beobachtet wurden, zeigten diese weder Risse noch feine Hohlräume, sondern hatten statt dessen eine dichte gleichmäßige Struktur.

Das Extrudat 49 war leicht transparent (aufgrund des Vorhandenseins des Gleitmittels), wenn es sofort nach der Entnahme aus dem Mundstück 45 beobachtet wurde. Wenn sie jedoch einmal mit der Bürste 47 in Kontakt gebracht worden war, wurde die Oberfläche schnell opak oder milchig (wie es dem PTFE eigen ist) und zeigte ein stärker »vereistes« Aussehen als die herkömmlichen Formen, die nicht mit der Bürste in Kontakt gebracht worden waren.

Wenn das Extrudat 49 nicht mit der Bürste 47 in Kontakt gebracht wurde, wurde gefunden, daß das entstandene gesinterte Formteil eine Anzahl von Rissen und Blasen auf seiner Oberfläche besaß und auch Risse und feine Hohlräume in seinem Inneren hatte.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde unter Verwendung des gleichen Extruders und der gleichen Extrusionsbedingungen wiederholt, um ein Formteil mit dem gleichen Aufbau herzustellen. In diesem Beispiel wurde jedoch eine Metallelektrode 33 von der Art, wie sie in F i g. 9 gezeigt ist, anstelle der Bürste von Beispiel 1 verwendet Die Metallelektrode 33 wurde aus einer Vielzahl sich radial und nach innen erstreckender Entladungselektroden 32 in Form von Stahlnadeln gebildet, von denen jede eine Länge von etwa 10 mm und einen Durchmesser von 03 mm besaß. Die Entladungselektroden 32 waren fest an der Messingelektrode 33 befestigt, und die letztere besaß einen inneren Durchmesser von 50 mm, einen

äußeren Durchmesser von 100 mm und eine Dicke von 20 mm. Die Entladungselektroden 32 ragten von der inneren Wand der zentralen Bohrung der Metallelektrode in Richtung auf ihre Mittelachse, endeten jedoch kurz vor dieser Achse, um einen freien Raum in der Mitte zu belassen, durch die sich das Extrudat hindurch bewegte. Eine Hochspannung von einem Transformator wurde an die Metallelektrode 33 über eine Zuleitung

ίο

angelegt, während das zweite Ende geerdet war. Wenn eine Spannung von etwa 2500V oder mehr an die Entladungselektrode 32 angelegt wurde, wurde gefunden, daß sich weder Risse noch Blasen auf der Oberfläche des Formteils bildeten. Darüber hinaus war der Oberflächenglanz des erhaltenen Formteils nicht verringert, wie sich das in Beispiel 1 gezeigt hatte.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines geformten Gegenstandes, bei dem eine Paste aus Polytetrafluoräthylenpulver mit Extrusionsgleitmittel durch ein Mundstück extrudiert wird, das mit einer dichten Oberflächenschicht extrudierte Formteil nachfolgend durch eine Heizzone hindurchgeführt und hierbei getrocknet und gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht des extrudierten Formteils vor dem Eintritt in die Heizzone aufgebrochen wird, um dadurch die Verflüchtigung oder Verdampfung des Extrusionsgleitmittels aus dem Formteil zu erleichtern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Oberflächenschicht des extrudierten Formteils durch Abreiben oder Abschleifen aufgebrochen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Oberflächenschicht des extrudierten Formteils durch elektrische Entladungen aufgebrochen, aufgerissen oder aufgestochen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abreiben mittels einer Faserbürste durchgeführt wird, die um das Formteil herum angeordnet ist und im wesentlichen mit dem gesamten Umfang des Formteils in Berührung kommt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Entladungen durch eine Vielzahl von Nadelelektroden erzeugt werden, die das Formteil entlang seines Umfanges rundherum umgeben.