DE2756644C2

DE2756644C2 - Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus porösem Polytetrafluoräthylen

Info

Publication number: DE2756644C2
Application number: DE19772756644
Authority: DE
Inventors: Jack Gerald Gibbs; Arthur Trevor Welyn Garden City Hertfordshire Voaden
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1976-12-20
Filing date: 1977-12-19
Publication date: 1982-08-12
Also published as: JPS5378269A; IT1114693B; FR2374153A1; FR2374153B1; DE2756644A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus porösem PTFE (Polytetrafluoräthylen) gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

PTFE ist ein wegen seines inerten Verhaltens und seiner Beständigkeit gegenüber relativ hohen Temperaturen bis 260⁰C für viele Anwendungszwecke geeignetes Polymeres. PTFE wird unter anderem auch als Filtermaterial eingesetzt und muß für diesen Anwendungszweck porös sein.

Aus der DE-AS 17 69 315 sind PTFE"-Schaumkörper bekannt, die durch Verschäumen einer PTFE-Dispersion und anschließendes Sintern hergestellt werden. Die aus der DE-AS 17 69 315 bekannten PTFE-Schaumkörper können aufgrund des Vorhandenseins von offenen Poren mit vielen anderen Materialien verklebt werden, während PTFE-Formkörper sonst aufgrund der Eigenschaft, daß PTFE nichtliaftend ist, einer besonderen Behandlung unterzogen, beispielsweise oberflächlich geätzt, werden müssen, bevor sie verklebt werden können.

Aus der DE-AS 11 15 441 ist bekannt, daß man den Porositätsgrad eines PTFE-Hohlkörpers durch die Wahl der Korngröße des Ausgangsmaterials und durch Änderung des Zusammenpreßdrucks variieren kann. Aus der DE-AS 11 15 441 kann entnommen werden, daß man zur Erzielung eines gewünschten Porositätsgrades einen selbsttragenden Formkörper formen muß, wobei ein unter hohem Druck stehendes Druckmittel angewendet wird, und den Formkörper anschließend sintert. Demnach sind bei dem aus der DE-AS 11 15 441 bekannten Verfahren ein besonderes Druckmittel oder eine besondere Druckvorrichtung erforderlich.

Aus der DE-AS 11 99 972 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zum Zusammenpressen des PTFE-Pulvers vor dem Sintern ein Druck von 0,1 bis 9,8 bar angewandt ' wird. Auch bei diesem Verfahren wird vor. dem Sintern mittels einer besonderen Preßvorrichtung ein selbsttragender Formling hergestellt, der anschließend gesintert wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus porösem PTFE gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur Verfügung zu stellen, bei dem weder ein besonderes

ίο Druckmittel noch eine besondere Druck- oder Preßvorrichtung erforderlich ist

Diese Aufgabe wird durch das im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst Überraschenderweise können nach dem erfindungs gemäßen Verfahren PTFE-Formkörper mit guter Porosität erhalten werden, ohne daß während des Sinterns auf das PTFE ein wesentlicher Druck ausgeübt wird, während die bekannten Verfahren immer mit der Anwendung von hohen Drücken verbunden sind.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, porösen PTFE-Formkörper können aufgrund ihrer Porosität mit verschiedenen Materialien verklebt werden, wofür Klebstoffe mit hoher Haftfestigkeit beispielsweise heiß und kalt aushärtende Klebstoffe wie

Epoxidklebstoffe, besonders geeignet sind.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Sintertemperatur vorzugsweise zwischen 360° und 400° C.

Im erfindungsgemäßen Verfahren wird als teilchenförn.iges PTFE, vorzugsweise ein vorgesintertes PTFE eingesetzt Vorgesintertes PTFE wird hergestellt indem man zunächst Tetrafluoräthylen in Gegenwart von Wasser und in Abwesenheit eines Emulgiermittels polymerisiert Die Polymerisation führt zu granuliertem PTFE in der wäßrigen Phase. Die wäßrige Phase wird von dem granuliertem PTFE abgetrennt, und das PTFE wird gemahlen, gesintert und nach dem Sintern wieder gemahlen. Das nach diesem Verfahren hergestellte, vorgesinterte PTFE kann von den meisten PTFE-Herstellern ohne weiteres bezogen werden. Der Gelier- punkt des vorgesinterten PTFE Siegt im allgemeinen bei etwa 327° C. Das PTFE kann auch üblicherweise verwendete Zusatzstoffe wie Pigmente und Füllstoffe enthalten, z. B. bis zu 50 Volumen-%, vorzugsweise zwischen 5 Volumen-% und 30 Volumen-% derbekann ten Füllstoffe. Zu den üblicherweise eingesetzten

Füllstoffen zählen z. B. Metallpulver, Glas, Kohlenstoff

und feste Schmiermittel wie Molybdändisulfid oder Graphit

Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht

so in einem Verfahren zur Herstellung eines porösen Bandes, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einen porösen Zylinder herstellt und danach von dem Zylinder das poröse Band in an sich bekannter Weise, z. B. unter

Anwendung einer Drehbank, spiralig abschält.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert

F i g. 1 zeigt eine Form, die bei der Durchführung des Verfahrens verwendet werden kann.

F i g. 2 veranschaulicht die Herstellung eines porösen Bandes durch spiraliges Abschälen von einem nach dem Verfahren hergestellten Zylinder aus porösem PTFE.

Das Verfahren wird (Fig. 1) innerhalb einer Form durchgeführt die eine rohrförmige Wand 10 mit dem Innendurchmesser 75 mm hat und mittels eines Endstücks 11 verschlossen ist. Die Form ist mit einem in der Mitte befindlichen Kern 12 mit einem Durchmesser von 30 mm ausgestattet, und der ringförmige Raum

zwischen der Wand 10 und dem Kern 12 wurde bis zu einer Höhe von 200 mm mit vorgesintertem, teilchenförmigen PTFE 13 gefüllt Die Form wird mittels eines Deckels 14 verschlossen, der 600 g wiegt. Das innerhalb der Form befindliche PTFE steht nur umer dem durch den Deckel verursachten Druck und ist in einem freifließenden Zustand, so daß es notwendig ist, das PTFE während des Sinterns innerhalb der Form zu halten. Das Sintern wird durchgeführt, indem die Form zusammen mit ihrem Inhalt in einen auf 3B0°C gehaltenen Ofen gesetzt wird- Nach 3 h wird die Form aus dem Ofen herausgenommen und bei Raumtemperatur abgekühlt Durch Entnahme des Inhaltes aus der Form erhält man einen Zylinder aus porösem PTFE. Dieser Zylinder wird zwecks Herstellung eines porösen Bandes abgeschält wie es F i g. 2 zeigt.

Die Form wird über eine Zeitdauer in einem Ofen belassen, die dazu ausreicht daß alle Anteile des in der Form enthaltenen PTFE ihre Geliertemperatur erreichen oder überschreiten. Diese Zeitdauer hängt selbstverständlich von der Größe der Form ab, da kleine Formen das thermische Gleichgewicht schneller erreichen als große Formen. Jm allgemeinen reicht für Formen, bei denen eine der Dimensionen kleiner als 25 mm ist eine Zeit von 1 h oder 2 h aus. Nach dem Sintern wird die Form vorzugsweise bei Raumtemperatur abgekühlt Wie ersichtlich ist, ist der vorstehend beschriebene, bevorzugte Erhitzungs- und Abkühlungszyklus mit einem relativ schnellen Temperaturanstieg und einem relativ schnellen Abfall der Temperatur verbunden. Anscheinend führen diese relativ schnellen Temperaturänderungen zu einem Formkörper, der eine etwas höhere Porosität hai als Formkörper, die, wie üblich, unter Anwendung allmählicher Temperaturänderungen erhalten werden.

Durch den Hohlraum, der sich durch die Mitte des Zylinders 20 erstreckt, wird die Welle 21 einer Drehbank geführt, und der Zylinder 20 wird so auf der Welle 21 befestigt, daß er sich relativ zu der Welle nicht verdrehen kann. Der Zylinder wird gegen ein Schneidewerkzeug 22 gedreht, das in Richtung zur Mitte vorrückt während sich der Zylinder dreht Auf diese Weise wird von dem Zylinder ein poröses Band 23 spiralig in R^htung auf die Drehachse abgeschält.

Der poröse Zylinder, dessen Herstellung unter Bezugnahme auf F i g. 1 beschrieben wurde, und das poröse Band, dessen Herstellung unter Bezugnahme auf Fi g. 2 beschrieben wurde, sind beide zur Verwendung als Filtermaterial geeignet

Bei dem unter Bezugnahme auf F i g. 1 beschriebenen Verfahren wird auf das teilchenförmige PTFE vor dem Sintern nur der Druck des Deckels ausgeübt Überraschenderweise führt in diesem Falle das Sintern zu einem zusammenhängenden, porösen Formkörper, der fest genug ist, urr. eine mechanische Bearbeitung, z. B. das Abschälen auf einer Drehbank, zu überstehen. Der auf diese Weise durch Sintern hergestellte Formkörper hat einen Porositätsgrad, der zur Ausbildung von Klebverbindungen ausgezeichnet geeignet ist und die Verwendung des Formkörpers als Filtermateria! und zur Absorption von Fluiden, wie flüssigen Schmiermitteln, ermöglicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus porösem PTFE in einer Form durch Sintern von teilchenförmigen! PTFE bei einer Temperatur zwischen dem Gelierpunkt des PTFE und einer wesentlich darüberliegenden Temperatur über eine Zeitdauer, die dazu ausreicht, daß die Teilchen aneinander haften, und anschließendes Abkühlen des gesinterten Formkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß man das teilchenförmige PTFE mit einer nicht selbsttragenden Packungsdichte in eine Form bringt und dann in der Form bei einer Temperatur zwischen dem Gelierpunkt des PTFE und 475° C sintert, wobei auf das PTFE weder vor noch während dem Sintern ein wesentlicher Druck ausgeübt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß. die Sintertemperatur zwischen 360° und 400° C liegt

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als teilchenförmiges PTFE ein vorgesintertes PTFE einsetzt

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung eines porösen Bandes, dadurch gekennzeichnet, daß man einen porösen Zylinder herstellt und danach von dem Zylinder das poröse Band in an sich bekannter Weise spiralig abschält