DE3140755A1

DE3140755A1 - Vorrichtung zum extrudieren eines fibrillierten vorproduktes

Info

Publication number: DE3140755A1
Application number: DE19813140755
Authority: DE
Inventors: Raymond James Dr. 5704 Egliswil Palmer
Original assignee: Klinger AG
Current assignee: Klinger AG
Priority date: 1980-10-31
Filing date: 1981-10-14
Publication date: 1982-05-27
Also published as: AT368904B; GB2086305B; ATA537180A; GB2086305A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Extrudieren eines fibrillierten Vorproduktes aus PTFE, bei der in einem ersten Abschnitt das PTFE-Material unter Längsreckung (Längsverformung) zu einem stabartigen Strang umgeformt wird, worauf in einem anschließenden Abschnitt diesem Strang unter Querreckung die Form eines bandartigen Stranges erteilt wird.

Im PTFE entstehen bei einer derartigen Umformung unter den auftretenden Scherkräften Fibrillen oder Fasern, die entsprechend den vorgenommenen Verformungsschritten im wesentlichen zum Teil in Längsrichtung und zum Teil in Querrichtung verlaufen. Wenn ein solcher Strang nach Entfernung des überlicherweise während des Extrudierens vorhandenen Schmiermittels verstreckt und anschließend gesintert wird, entsteht ein poröses PTFE-Produkt, das wegen seiner Porosität für Filterzwecke und auch wegen der damit verbundenen leichten Verformbarkeit für Dichtungszwecke Verwendung findet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, bei der die Fibrillen enger vernetzt sind und damit bei vergleichsweise gleich großer Streckung feinere Poren ergeben, was insbesondere für Filterzwecke vielfach von Vorteil ist.

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Es wurde nun gefunden, daß dies erreicht wird, wenn bei Vorrichtungen der oben beschriebenen Art als Endabschnitt eine konisch allseitig zulaufende Verengung mit einer Neigung der Verengungswände gegen die Achse von 5 bis 20°, vorzugsweise 10 bis 15°, vorgesehen ist, wobei die Verkleinerung des Austrittsquerschnitts im Vergleich zum Eintrittsquerschnitt mindestens 20 % beträgt. Die bei einer derartigen Verkleinerung des Strangquerschnitts auftretende Widerstandskomponente ist dabei infolge der angegebenen Neigung der allseitig zueinanderlaufenden Wände der Verengung derart schräg zur Durchlaufrichtung der Vorrichtung ausgerichtet, daß keine zusätzliche Orientierung in Längs- und Querrichtung erfolgt, sondern als Schrägkraft im Sinne einer engeren Vernetzung auf die bestehenden Fibrillen einwirkt. Es sei erwähnt, daß bei manchen Vorrichtungen zum Extrudieren eines fibrillierten Vorproduktes, z.B. nach der DE-AS 15 04 291, nach der Umformung in den beiden Abschnitten ein Teil der PTFE-Teilchen nicht in Fibrillen umgeformt wird. Nach dieser Auslegeschrift ist dies beim anschließenden Verarbeiten zu nicht verstreckten und daher nicht porösen Formkörpern von Vorteil. Wenn man aber darauf abzielt, Material mit möglichst feinen Poren zu schaffen, sind solche nicht fibrillierten PTFE-Teilchen eher von Nachteil, weil sie insbesondere durch Größe und gegenseitigen Abstand einen Einfluß auf die Porengröße des verstreckten Produktes haben. Der erfindungsgemäße ausgebildete Endabschnitt in Form einer konisch zulaufenden Verengung zur Verkleinerung des Strangquerschnittes bewirkt nicht nur die oben geschilderte zusätzliche Vernetzung der bestehenden Quer- und Längsfibrillen, sondern bildet aus den gegebenenfalls vorhandenen PTFE-Teilchen zusätzlich Fibrillen, so daß.je nach Ausbildung der konischen Verengung auch diese PTFE-Teilchen völlig zum Verschwinden gebracht werden können.

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Es ergibt sich dann nach dem Verstrecken ein gleichmäßig poröses Endprodukt mit eng vernetzten Fibrillen, wobei die Porengröße relativ zu den bekannten porösen Produkten stark verkleinert ist.

Es kann insbesondere in Abhängigkeit von der Dimensionierung der erfindungsgemäßen Extrudiervorrichtung vorkommen, daß das aus der konischen Verengung austretende Vorprodukt eine faserige Oberfläche und/oder einen größeren Querschnitt aufweist als der Austrittsquerschnitt der Verengung selbst. Um dies zu vermeiden, kann der Endabschnitt so ausgebildet werden, daß die konische Verengung stufenlos in eine Stabilisierungsstrecke mit konstantem Querschnitt übergeht, deren Länge das Fünfbis Zwanzigfache der größten Diagonale des Querschnitts beträgt.

Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels näher erläutert:

Es wird dabei von einer Vorrichtung ausgegangen, bei der ein Gemisch aus PTFE und einem Schmiermittel in einem Zylinder von 60 mm Durchmesser komprimiert und in einem ersten Abschnitt unter Längsreckung von ungefähr 800 % zu einem stabartigen Strang mit einem Querschnitt von 3,6 cm² umgeformt wird. In einem zweiten Abschnitt der Vorrichtung wird dann dieser Strang mit einer Querreckung von etwa 600 % zu einem Band von 4,5 cm² Querschnitt umgeformt. Da im vorliegenden Fall als Endprodukt wieder ein stabartiger Strang kreisrunden Querschnitts hergestellt werden soll, schließt ein Vorrichtungsabschnitt an, bei dem das Band in seiner Breite vermindert und in seiner Dicke laufend vergrößert wird, bis SiC₁I eine runde Austrittsöffnung mit 15 mm Durchmesser ergibt.

Bei der Verwendung eines zum Extrudieren vorbehandelten Gemisches aus PTFE (Fluor CD 123) und 25 Gewichtsteilen Schmiermittel (Shellsol E) wird aus der Vorrichtung der austretende Strang von etwa 15 mm Durchmesser zur Entfernung des Schmiermittels für etwa 25 Minuiten bei 140° C behandelt. Nach Aufheizung des Stranges auf 200° C wird der Strang zwischen zwei in einem Abstand von 3,25 im angeordneten Streckrollen mit einer Streckgeschwindigkeit von 8,66 % pro Sekunde um 600 % gestreckt. Nach dem anschließenden Sintervorgang ergibt sich ein poröser Strang; dieser weist unveränderte FTFE-Teilchen auf, die durch Fibrillen miteinander verbunden sind. Die von den Fibrillon und den unveränderten PTFE-Telichen begrenzten Hohlräume ergeben also Poren, die in der Länge dem Abstand der unveränderten PTFE-Teilchen und in der Breite den Abständen benachbarter Fibrillen entsprechen. Diese Poren haben dann eine Längserstreckung von etwa 35 μπι und eine Quererstreckung von 2 bis 4 um.

Schaltet man der oben beschriebenen Vorrichtung einen Konus nach, der bei einem Neigungswinkel von 10° gegen die Durchlaufachse geneigt ist und eine Länge von 7 mm hat, so ergibt sich ein austretender Strang, der durch den Konus von 15 mm auf einen Durchmesser von etwa 12,5 mm reduziert wurde. Der Strangquerschnitt wurde somit um etwa 30 % verkleinert. Nach der oben beschriebenen gleichen Verarbeitung ergibt sich ein Material, das keine unveränderten PTFE-Teilchen aufweist, sondern ein - in einer Ebene betrachtet - netzartiges Gefüge aufweist, wobei die Poren eine Längserstreckung zwischen 0,1 und 5 mn und eine Quererstreckung von 0,001 und 0,05 um aufweisen.

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Der erfindungsgemäß vorgesehene Konus hat somit bei unverändertem spezifischen Gewicht eine wesentliche Verkleinerung der Porengröße ergeben.

Claims

Ansprüche

1) Vorrichtung zum Extrudieren eines fibrillierten Vorproduktes für einen durch Streckung herstellbaren porösen Strang aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) mit einem ersten, das PTFE-Material unter Längsreckung zu einem stabartigen Strang umformenden Abschnitt und einem zweiten, diesen

Strang unter Querreckung zu einem bandartigen Strang umformenden Abschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß als Endabschnitt eine konisch allseitig zulaufende Verengung mit einer Neigung der Verengungswände gegen die Achse von
5 bis 20°, vorzugsweise 10 bis 15°, vorgesehen ist, wobei die Verkleinerung des Austrittsquerschnittes im Vergleich zum Eintrittsquerschnitt mindestens 20 % beträgt.

2) Extrudiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt anschließend an die konische Verengung stufenlos in eine Stabilisierungsstrecke konstanten Querschnitts übergeht, deren Länge das Fünf- bis
Zwanzigfache der größten Querschnittsdiagonale beträgt.