DE69130062T2

DE69130062T2 - Elektrisches isolationsmaterial

Info

Publication number: DE69130062T2
Application number: DE69130062T
Authority: DE
Inventors: Andrea Dunfermline Ky12 7Qp Gellan; William Patrick Jr. Conowingo Md 21918 Mortimer
Original assignee: WL Gore and Associates UK Ltd; WL Gore and Associates Inc
Current assignee: WL Gore and Associates UK Ltd; WL Gore and Associates Inc
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 1999-04-08
Anticipated expiration: 2011-04-27
Also published as: GB9219772D0; EP0521588A3; EP0521588A2; JP3263071B2; EP0526556B1; EP0526556A1; GB2261668A; JPH05509433A; DE69130062D1; ES2122972T3; WO1991017551A1; GB2261668B

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein elektrisch isolierendes Kompositmaterial, welches extrudiert und kalandriert ist, um ein Band zu bilden und speziell, jedoch nicht ausschließlich, zum Isolieren von Draht verwendet wird. Die Erfindung betriffl außerdem ein Verfahren zum Herstellen des Verbund- Bandmaterials und einen isolierten Leiter.

Beschreibung des Standes der Technik

Die Verwendung von Polytetrafluorethylen (PTFE) oder Copolymeren, die aus Tetrafluorethylen (TFE) und Perfluor-(Propylvinylether) (PPVE) gebildet sind, ist zur Isolierung von Draht bekannt. Diese Polymere besitzen gute Wärmebeständigkeit, hohe Beständigkeit gegenüber Lösungsmittelangriff und gute dielektrische Eigenschaften. Diese Attribute sind dort wünschenswert, wo hohe Zuverlässigkeit gefordert wird, beispielsweise auf dem Gebiet der Raumfahrt.
Weitere wünschenswerte Attribute für derartige Einsatzmöglichkeiten beinhalten mechanische Eigenschaften wie zum Beispiel die Abriebfestigkeit und die Widerstandsfähigkeit gegenüber einem Durchschneiden der Isolierung mit scharfen Kanten. Allerdings sind die Eigenschaften der vorgenannten Materialien in dieser Hinsicht schlecht.
In der Vergangenheit wurden Versuche unternommen, die mechanischen Eigenschaften von Polymeren auf TFE-Basis dadurch zu verbessern, daß man Zugschlagstoffe wie Glasperlen, Siliziumoxid-Flocken und dergleichen einbezog. Die mit derartigen Zusammensetzungen erreichten Verbesserun gen sind aber grundsätzlich beschränkt und gingen häufig auf Kosten anderer wünschenswerter Merkmale, beispielsweise führten sie zu einer Verschlechterung der elektrischen oder mechanischen Eigenschaften, beispielsweise der Flexibilität.
In der Vergangenheit wurden auch Versuche unternommen, die mechanischen Eigenschaften von Fluorpolymeren durch Mischen mit anderen Polymeren, die bessere mechanische Eigenschaften besitzen, zu verbessern, so zum Beispiel durch Mischen mit Polyphenylen-Sulfid, Polyphenylenoxid, etc. Allerdings sind diese anderen Polymere im allgemeinen nicht kompatibel mit Fluorpolymeren, so daß es schwierig ist, innige Gemische herzustellen.
Die US 4 128 693 betrifft einen mit einem Fluorkohlenstoff Verbundmaterial beschichteten Draht. Das Material wird direkt auf den Draht aufextrudiert, es wird nicht zu einem Band kalandriert.
Die US 4 454 249 betrifft einen verstärkten Kunststoff, der aus einer Harzmatrix geformt ist, beispielsweise gerecktem PTFE. Das Material soll als Formzusammensetzung verwendet werden und wird nicht zu einem Band extrudiert oder kalandriert.
Die EP 0 138 524 beschreibt eine spezialisierte Zusammensetzung, die bestrahltes PTFE enthält. Die Zusammensetzung wird schmelzextrudiert, um auf einem Leiter eine Isolierschicht zu bilden.
Die EP 0 010 152 offenbart den Einsatz von Gemischen aus PTFE und Copolymer. Das Gemisch wird nicht zu einem Band extrudiert oder kalandriert.
Die US 348 503 betrifft Mischungen aus fluorierten Polymeren. Die Schrift befaßt sich mit Gemischen, die 50 bis 90 Gew.-% eines Copolymers von Tetrafluorethylen und Perfluor (Alkylvinylether) enthalten.
Die GB 2 262 101 betrifft ein Verbund-Flachstückmaterial, zusammengesetzt aus einer porösen Membrane aus expandiertem Polytetrafluorethylen (PTFE) und einem thermoplastischen Copolymer von Tetrafluorethylen und Perfluor(Propylvinylether). Das Komposit enthält mindestens 5 bis 95 Gew.-% des Copolymers, von dem zumindest ein Teil in den Poren der porösen Membrane eingefangen ist.
Zu den Zielen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gehört, zumindest eines der oben angesprochenen Probleme zu mildern.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisch isolierendes Verbundmaterial in Form eines Bandes geschaffen, umfassend ein inniges Zugemisch von 5 bis 40 Gew.-% eines thermoplastischen Copolymers von Tetrafluorethylen und Perfluor(Propylvinylether) und 60 bis 95 Gew.-% Polytetrafluorethylen (PTFE) in Form einer koagulierten Dispersion, wobei das Verbundmaterial zu einem Band extrudiert und kalandriert wurde.
Das erfindungsgemäße Band ist nicht-porös. Vorzugsweise enthält das elektrisch isolierende Verbundmaterial 8 bis 20 Gew.-% des Copolymers und 80 bis 92 Gew.-% PTFE.
Am meisten bevorzugt besitzt das nicht-poröse Material typischerweise eine Dichte von 2,0 bis 2,2 g/cm³.
Um das Verbundmaterial herzustellen, wird das thermoplastische Copolymer von Tetrafluorethylen sowie Perfluor(Propylvinylether) [TFE/PPVE- Copolymer] vorzugsweise in Teilchenform verwendet, und bevorzugt bei einer Teilchengröße im Bereich von 1 bis 180 Mikrometer, insbesondere 20 bis 100 Mikrometer. Die Teilchen können einen großen Bereich von Teilchengrößen abdecken und vorzugsweise Teilchen mit Größen quer über die Bereiche enthalten. Allerdings können auch Teilchen eines kleinen Größen bereichs verwendet werden. Die TFE/PPVE-Copolymerteilchen besitzen vorzugsweise eine im wesentlichen regelmäßige Form, beispielsweise länglich oder kugelförmig.
Die Polytetrafluorethylen-Komponente ist vom koagulierten Dispersionstyp. Wie bekannt ist, läßt sich Polytetrafluorethylen (PTFE) in drei völlig verschiedenen Formen mit unterschiedlichen Eigenschaften herstellen, nämlich PTFE in Granulatform, PTFE als koagulierte Dispersion und als flüssige PTFE-Dispersion. Koaguliertes Dispersions-PTFE wird auch als Feinpulver-PTFE bezeichnet. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das PTFE-Harz in Pulverform eingesetzt werden, oder, alternativ, kann das PTFE-Harz auch aus einer wässrigen Lösung im Beisein von Perfluoralkoxy-TFEfPVE-Copolymer-Pulver oder -Dispersion koaguliert werden. Die Koagulation von PTFE im Beisein einer Dispersion des Copolymers resultiert in einer Ko-Koagulation von PTFE und Copolymer. Das flockige Gemisch kann anschließend dekantiert und getrocknet werden.
Das Verbundmaterial kann zur Herstellung einer Abdeckung für Draht oder ein anderes elektrisch leitendes Substrat verwendet werden, beispielsweise ein Substrat, an welchem das Bonden normalerweise nicht erforderlich ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein isolierter elektrischer Leiter geschaffen, der einen Draht mit einer elektrisch isolierenden Schicht enthält, letztere gebildet aus dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial, welches den Draht umgibt.
Üblicherweise wird das Verbundmaterial in einander überlappenden Windungen um den Draht gewickelt. Die Überlappungsbereiche des Materials werden anschließend miteinander verschmolzen, beispielsweise bei Temperaturen von 350 bis 450ºC (während 0,5 bis 20 Minuten). Die Zeit steht in Beziehung zu der gewählten Temperatur. Niedrigere Temperaturen haben die Neigung, die Beeinträchtigung des Materials zu minimieren. Die Zeit- und Temperaturbedingungen hängen auch ab von dem Aufbau des isolierten Leiters, so zum Beispiel der Dicke der Isolation und der Anzahl von Adern in dem Draht.
Es wurde herausgefunden, daß eine elektrische Drahtisolierung aus gewikkeltem und gesintertem, aus der Zusammensetzung hergestellten Band eine unerwartet bessere Durchschneide-Widerstandsfähigkeit und Abriebbeständigkeit aufweist als äquivalente Drahtisolierungen, die bloß aus Feinpulver- PTFE gebildet wurden.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein isolierter elektrischer Leiter geschaffen, der einen Draht aufweist, der mit mindestens zwei benachbarten Lagen umwickelt ist, von denen eine Lage aus dem nichtporösen Verbundmaterial gemäß der Erfindung gebildet ist, und die zweite Lage aus einem porösen Verbund-Flachmaterial gebildet ist. Das poröse Material wird dabei durch eine poröse Membrane aus expandiertem Polytetrafluorethylen (PTFE) und einem thermoplastischen Copolymer von Tetrafluorethylen und Perfluor(Propylvinylether) gebildet, wobei zumindest ein Teil des thermoplastischen Copolymers in den Poren des porösen Polytetrafluorethylens eingefangen ist.
Grundsätzlich werden die Lagen in Form von Bandwickeln aufgebracht (vorzugsweise gegengewickelt), die um den Draht in einander überlappenden Windungen gewickelt sind. Die Lagen können auch in Längssrichtung mit einem sich in Längsrichtung überlappenden Saum gebildet sein. Vorzugsweise erfolgt das Sintern, nachdem die beiden Bänder aufgebracht sind, so daß die Schichten zu einer integralen Struktur verschmolzen werden. Das Sintern kann unter den zuvor beschriebenen Bedingungen ablaufen.
Die zweite Lage des porösen Verbund-Flachmaterials kann dadurch hergestellt werden, daß man ein thermoplastisches Copolymer aus Tetrafluorethylen und Perfluor(Propylvinylether) mit einer Dispersion aus dem koagulierten Feinpulver-Polytetrafluorethylenharz oder mit einer Dispersion des Feinpulvers mischt und die Feststoffteile zum Koagulieren bringt, um ein Harzgemisch zu erhalten, aus dem Harzgemisch Pellets herstellt, aus den Pellets ein Band herstellt, und das Band reckt, bis ein gewünschtes Maß an Porosität erreicht ist. Vorzugsweise wird das Verbund-Flachmaterial hergestellt aus einem flockigen Gemisch des TFE/PPVE-Copolymers mit PTFE in Teilchenform. Das Gemisch wird zur Pastenextrusion mit einem üblichen für den Einsatz bei der Pastenextrusion bekannten Gleitmittel versetzt und zu Pellets verarbeitet. Die Pellets werden vorzugsweise bei 40 bis 60ºC gealtert und anschließend in eine gewünschte Form, üblicherweise einen Film, pastenextrudiert. Die extrudierte Form wird anschließend gereckt, vorzugsweise im Rahmen einer Reihe von mindestens zwei Reckschritten bei Erwärmung auf einen Wert zwischen 35 und 360ºC, bis ein gewünschtes Maß an Porosität erreicht ist. Die Porosität entsteht durch die Bildung eines Netzwerks aus untereinander verbundenen Knötchen und Fibrillen in der Struktur des gereckten PTFE-Films, wie es ausführlicher in dem US-Patent 3 953 566 beschrieben ist. Die Dichte des porösen Materials beläuft sich üblicherweise auf weniger als 2,0 g/cm³.
Bei den verwendeten Recktemperaturen schmilzt das TFE/PPVE- Copolymer, und abhängig von der vorhandenen Menge kann es in den zustandekommenden Poren oder Knötchen eingefangen werden, kann die Knoten oder Fibrillen bedecken, oder kann sich an der Außenfläche der gebildeten Membrane befinden. Am wahrscheinlichsten ist, daß sich eine Kombination jeder Ausführungsform einstellt, abhängig davon, ob das Copolymer und das PTFE als getrennte Hälfte verbleiben.
Das poröse Verbund-Flachmaterial läßt sich einsetzen als Isolierabdeckung für Drähte und Kabel, insbesondere bei elektrischen Einrichtungen. Es wird angenommen, daß das Vorhandensein des TFE/PPVE-Copolymers das Haftenbleiben der Lagen des Bandwickels aneinander begünstigt. Das Verbund-Flachmaterial läßt sich sintern, entweder vor oder nach dem Wickeln, falls dies erwünscht ist, um das Zusammenhaften und die Festigkeit des Materials an sich zu verbessern. Nachdem das Verbund-Flachmaterial hergestellt ist, kann es auf Wunsch komprimiert werden, um die Dichte des Verbundstoffs zu steigern. Ein solches Komprimieren beeinflußt die erhöhte Matrixfestigkeit, die zudem expandierten, porösen PTFE gehört, nicht si gnifikant. Das Komprimieren verbessert Eigenschaften wie die Durchschlagfestigkeit und die Einschnittfestigkeit.
Das poröse Verbund-Flachmaterial besitzt eine gute Einschnittfestigkeit, Stabilität und Abriebbeständigkeit.
Beispiele für poröse Verbund-Flachmaterialien, die sich für den Einsatz in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung eignen, sind in der vorliegenden Anmeldung und in unserer UK-Patentanmeldung GB 2 262 101 offenbart.
Es wurde herausgefunden, daß - allgemein gesprochen - das nicht-poröse Verbund-Bandmaterial gemäß der Erfindung gute elektrische (insbesondere dielektrische) Eigenschaften aufweist, während das poröse Verbund- Flachmaterial (entweder nach dem Expandieren komprimiert oder nicht) gute mechanische Eigenschaften (insbesondere gute Einschneidbeständigkeit) aufweist. Überraschend ist, daß diese Eigenschaften in dem zweilagig isolierten elektrischen Leiter erhalten bleiben, obwohl eine Sinterung stattfindet, so daß eine Isolierschicht mit sowohl guten mechanischen als auch elektrischen Eigenschaften erhalten wird. Entweder die poröse oder die nicht-poröse Schicht kann dem Draht benachbart sein. Ordnet man die nicht-poröse Schicht gemäß der Erfindung benachbart zu dem Draht an, so erleichtert dies das Abisolieren des Drahts, wenn eine Verbindung hergestellt werden soll. Das Anordnen der nicht-porösen Schicht als oberste Schicht ermöglicht ein besseres Bedrucken (zum Beispiel zur Farbkodierung).
Falls erforderlich, können mehr als zwei Materiallagen verwendet werden, zum Beispiel in der Reihenfolge nicht-porös/porös/nicht-porös, was sowohl gute Abisolier- als auch gute Bedruckungseigenschaften liefert.
Außerdem können eine oder mehrere poröse oder nicht-poröse Lagen des Materials gemäß der Erfindung zusammen mit einer oder mehreren Lagen eines konventionellen expandierten oder nicht-expandierten PTFE-Bands vor dem Sintern gewickelt werden. Speziell kann man die Kombination aus Schichten von nicht-porösem Verbund-Bandmaterial mit üblichem expandierten PTFE verwenden.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Isolieren eines elektrischen Leiters geschaffen, welches aufweist:
Pastenextrudieren eines elektrisch isolierenden Materials, welches gebildet wurde aus einem innigen Gemisch von 5 bis 40 Gew.-% eine teilchenförmigen thermoplastischen Copolymers von Tetrafluorethylen und Perfluor(Propylvinylether); und
60 bis 95 Gew.-% Polytetrafluorethylen in Form einer koagulierten Dispersion; Kalandrieren des Materials und Bilden eines Bandes; Aufbringen des Bandes auf ein elektrisch leitendes Substrat; und Sintern des Materials vor oder nach dem Aufbringen auf das Substrat.
Der Pastenextrusions-Schritt kann durchgeführt werden unter Verwendung üblicher PTFE-Extrusionsmethoden (zum Beispiel unter Zumischung eines flüssigen Trägers wie zum Beispiel eines Kohlenwasserstoffs). Die extrudierte Zusammensetzung hat im allgemeinen einen dünnen Querschnitt, so daß eine wirksame Entfernung des flüssigen Trägers sowie die Ausbildung eines Feststoffs möglich ist, üblicherweise in der Form eines Flachstücks, eines Bandes oder eine Filaments. Der Feststoff wird mechanisch durch Kalandrieren bearbeitet, um seine Form oder Dicke zu ändern, bevor der Stoff auf das Substrat aufgebracht wird.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Isolieren eines elektrischen Leiters geschaffen, welches umfaßt: Umwickeln eines Drahts mit zwei benachbarten Bandschichten aus Verbundmaterial, wobei eine Schicht aus einem nicht-porösen Verbundmaterial gemäß der Erfindung besteht und die zweite Schicht aus einem porösen Verbund- Flachmaterial besteht; wobei das poröse Material gebildet ist aus einer porösen Membran aus expandiertem Polytetrafluorethylen (PTFE) und einem thermoplastischen Copolymer von Tetrafluorethylen und Perfluor(Propylvinylether), wobei mindestens ein Teil des thermoplastischen Co polymers in den Poren des porösen Polytetrafluorethylens gefangen ist, und das Material gesintert wird, um die Schichten zu einer einheitlichen Struktur zu verschmelzen.

BEISPIELE

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Beispielen 1, 2, 6, 7, 8 und 9 - lediglich beispielhaft - beschrieben. Die Beispiele 3 bis 5 beziehen sich auf Verbund-Flachmaterialien, die in unserem UK- Patent GB 2 262 101 beansprucht sind. Die Beispiele sind in die vorliegende Spezifikation zu Anschauungszwecken eingegangen, da die dort beschriebenen Prozesse bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung angewendet werden können.
Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Drahts.

BEISPIEL 1 (nicht-poröses Band)

81 g (9 Gew.-%) des TFE/PPVE-Copolymer-Pulvers mit einer breiten Teilchengrößenverteilung, gesiebt auf eine Teilchengröße im Bereich von 1-150 Mikrometer, wurden 1,81 kg (91 Gew.-%) Hostaflon (eingetragene Marke) 2023 PTFE-Harzpulver zugesetzt und in einem Pascall-Trommelmischer bei 40 UPM 60 Minuten lang gemischt. 620 ml Shellsol (eingetragene Marke) TD-Flüssigkohlenwasserstoff wurden anschließend diesem Pulvergemenge hinzugegeben und weitere 30 Minuten gemischt, um eine Paste zu erhalten.
Die Paste wurde anschließend über Nacht stehengelassen, bevor sie bei 200 psi (14,06 kg/cm²) zu einem Pellet mit 4 Zoll (10,2 cm) Durchmesser komprimiert wurde. Das Pellet wurde dann 24 Stunden bei einer Temperatur von 35 bis 39ºC belassen, bevor eine Extrusion mit einem Standard-PTFE- Stößelextruder bei Raumtemperatur erfolgte.
Das Extrudat mit einer Dicke von 0,035 Zoll (890 Mikrometer) wurde dann auf 0,004 Zoll (101 Mikrometer) in drei Stufen herunter-kalandriert, wozu auf etwa 50ºC erwärmte Walzen verwendet wurden. Das 0,004 Zoll (100 Mikrometer) betragende Band wurde aufgeschlitzt und auf einen gelitzten, versilberten elektrischen Drahtleiter vom Typ 22 AWG (American Wire Gauge) 19 aufgewickelt, bis eine Isolierwandstärke von 0,008 Zoll (200 Mikrometer) erreicht war, und es erfolgte eine Sinterung während 0,5 Minuten in Luft bei 400ºC.
Es wurde eine ähnliche Drahtprobe zum Vergleich hergestellt, bei der ausschließlich das PTFE-Harz verwendet wurde.
Beide Proben wurden auf dynamische Einschneidfestigkeit und Kratz- Abriebbeständigkeit getestet, entsprechend dem Testverfahren nach der BS G 230 (Britische Norm, Gruppe 230). Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben und veranschaulichen die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der PTFE-Drahtisolierung bei Vermischung mit dem TFE/PPVE- Copolymer, verbessert gegenüber denjenigen des Basis-PTFE-Harzes. Tabelle 1
Probe A: 22 AWG, 19-litziger versilberter Kupferleiter mit einer 0,008 Zoll (200 Mikrometer) Wand aus PTFE- und TFE/PPVE- Mischisolierstoff (gemäß Beispiel 1).
Probe B: 22 AWG, 19-litziger versilberter Kupferleiter mit 0,008 Zoll (200 Mikrometer) starken Wand einer PTFE-Isolierung.

BEISPIEL 2 (nicht-poröses Band)

1,2 kg TFE/PPVE-Copolymerpulver mit einer Teilchengröße wurde in 3,75 kg Shellsol (Handelsbezeichnung) TD-Flüssigkohlenwasserstoff dispergiert.
Dies wurde erreicht durch Malen der Suspension in einer Kolloidmühle bis auf etwa 0,002 Zoll (50 Mikrometer ± 12 Mikrometer). Der erhaltene Brei wurde 13,61 kg Hostaflon (Handelsbezeichnung) 2023-PTFE-Harz zugegeben und 7 Minuten lang geschleudert.
Das Pulver/Gleitmittel-Gemisch wurde dann zu einem 4-Zoll-Pellet komprimiert. Aus dem erhaltenen Pellet wurde durch ein ähnliches Verfahren wie oben beim Beispiel 1 ein Band mit einer Stärke von 0,003 Zoll (75 Mikrometer) gebildet.

BEISPIEL 3 (expandiertes Band)

302 g (6,7 Gew.-%) eines Tetrafluorethylen/Perfluor(Propylvinylether)- Copolymerpulvers (PFA-Pulvers) wurden 1,5 Liter Methanol hinzugegeben und mit 20,1 Liter deionisiertem Wasser verdünnt, um eine Dispersion zu erhalten. Diese wurde 30 Sekunden lang in einem mit Prallwänden ausgestatteten 5-Gallonen-Behälter gemischt.
Sodann wurden 6.500 g der wässrigen Lösung, die 1.600 g (12,8 Gew.-%) des als Dispersion vorliegenden Polytetrafluorethylens enthielt, mit der PFA-Pulverdispersion gemischt. Dann wurden 6,4 g Polyethylenimid hinzugegeben, um die Feststoffe aus dem Gemisch zu koagulieren. Nach etwa 20 Sekunden dauerndem Rühren trennten sich die Phasen. Die klare Flüssigkeit wurde abgegossen, die verbliebenen Feststoffe wurden bei 160ºC 24 Stunden lang getrocknet. Die Feststoffe, die in Teilchenform vorlagen, wurden mit Mineralölen (19 Gew.-%) gleitfähig gemacht und unter Vakuum zu Pellets verarbeitet. Die Pellets wurden bei 49ºC etwa 24 Stunden lang gealtert und dann zu einem Band extrudiert. Das Band wurde auf eine Dicke von 16,5 mil kalandriert und dann getrocknet, um das Gleitmittel zu beseitigen.
Das getrocknete Band wurde in drei Stufen gereckt. Beim ersten Reck- Schritt wurde das Band in Längsrichtung um 93% (1,93 zu 1) bei 270ºC und einer Ausgangsrate von 105 Fuß pro Minute (32 m/min) expandiert. In der zweiten Stufe wurde das Band in Längsrichtung mit einer Rate von 20 : 1 bei 290ºC und einer Ausgangsrate von 3,8 Fuß pro Minute (1,16 m/min) expandiert. In der dritten Stufe wurde das Band in Längsrichtung in einem Verhältnis von 2 : 1 bei 325ºC und einer Ausgangsrate von 75 Fuß pro Minute (23 m/min) expandiert.
Das erhaltene poröse Band wurde dann bei 330ºC etwa 6 Sekunden lang einer Wärmebehandlung unterzogen.
Anschließend wurde es auf nahezu vollständige Dichte komprimiert. Die Feststoffdichte betrug 2,0 gm/cm³.

BEISPIEL 4 (expandiertes Band)

Die Prozedur nach Beispiel 3 wurde wiederholt, nur daß bei dem ersten Reck-Schritt das Recken 1,9 zu 1 anstatt 1,93 zu 1 betrug, in dem zweiten Reck-Schritt die Temperatur 300ºC betrug und in der dritten Reck-Stufe die Temperatur 360ºC betrug.
Das Band wurde nicht komprimiert, die erhaltene Dichte betrug 0,7 g/cm³.

BEISPIEL 5 (mechanische Eigenschaften)

Nach dem Verfahren gemäß Beispiel 3 hergestellte expandierte Bänder, die auf nahezu ihre volle Dichte bei einer Dicke von 0,0007 Zoll (18 Mikrometer) komprimiert wurden, wurden geschlitzt und auf einen 19-litzigen versilberten elektrischen Drahtleiter vom Typ 20 AWG aufgewickelt bis zu einer Isolierschicht-Enddicke von 0,003 Zoll (75 Mikrometer) nach dem Sintern.
Der isolierte Draht wurde dann in Luft bei 350ºC 15 Minuten lang wärmebehandelt, um das Isoliermaterial zu schmelzen.
Der erhaltene Draht wurde auf dynamische Durchschneidebeständigkeit gemäß dem Verfahren nach der BS G 230 geprüft.
Die BS G 230 (Britische Norm-Gruppe 230) ist eine Testspezifikation für allgemeine Erfordernisse für elektrische Flugzeugkabel. Die Testergebnisse sind in Tabelle 2 niedergelegt. Tabelle 2

BEISPIEL 6 (mechanische Eigenschaften)

Das nach dem Verfahren gemäß Beispiel 3 hergestellte expandierte Band wurde aufgeschlitzt, und es wurde eine 0,15 mm dicke Schicht (0,1 mm nach dem Sintern) auf einen 19-litzigen vernickelten Kupferleiter (C) vom Typ 20 AWG aufgewickelt (Lage A).
Das nach dem Verfahren gemäß Beispiel 2 hergestellte Band wurde aufgeschlitzt und anschließend wurde eine 0,20 mm dicke Schicht (0,15 mm nach dem Sintern) auf den obigen isolierten Draht gegengewickelt (Lage B) (siehe Fig. 1). Gegenwickeln bedeutet, daß die gewickelten Bänder gegensinnige Spiralen bildeten.
Der erhaltene Verbunddraht wurde anschließend in Luft bei 400ºC 1,5 Minuten lang gesintert. Die Isolierung hatte eine Dicke von 0,25 mm nach dem abschließenden Sintervorgang. Ähnliche isolierte Drähte wurden hergestellt, wobei allerdings nur das gemäß Beispiel 3 oder Beispiel 4 hergestellte Band verwendet wurde.
Zu Vergleichszwecken wurden separate Proben des Leiters mit Standard- PTFE oder mit TFE/PPVE-Mänteln isoliert (Proben 1 bzw. 2).
Der Gesamtdurchmesser sämtlicher Proben wurde auf 1,5 mm gehalten, was zu einer ähnlichen Wandstärker führte, damit man die Proben miteinander vergleichen konnte.
Die mechanischen Eigenschaften bezüglich Kratz-Abrieb und Durchschneidefestigkeit der isolierten Drahtproben wurden gemäß dem Test nach BS G 230 gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben und zeigen die allgemeine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der Verbund- Isoliermaterialien im Vergleich zu den individuellen, homogenen Isolierstoffen. Tabelle 3

Probe 1

19-litziger vernickelter Kupferleiter 20 AWG mit einer 0,25 mm dicken PTFE-Isolierschicht.

Probe 2

19-litziger vernickelter Kupferleiter 20 AWG mit einer 0,25 mm starken TFE/PPVE-Isolierschicht.

Probe 3

19-litziger vernickelter Kupferleiter 20 AWG mit einer 0,25 mm starken Schicht aus gemischtem PTFE- und TFE/PPVE-Isolierstoff (gemäß Beispiel 2).

Probe 4

19-litziger vernickelter Kupferleiter 20 AWG mit einer 0,25 mm starken Wand aus (expandiertem und verdichtetem) PTFE- und TFE/PPVE- Mischisoliermaterial (gemäß Beispiel 3).

Probe 5

19-litziger vernickelter Kupferleiter 20 AWG mit einer 0,25 mm starken Schicht aus Verbundisoliermaterial, bestehend aus 0,1 mm PTFE- und TFE/PPVE-Mischmaterial (gemäß Beispiel 3) und 0,15 mm PTFE- und TFE/PPVE-Mischmaterial (gemäß Beispiel 2), miteinander verschmolzen.

BEISPIEL 7 (elektrisches Betriebsverhalten)

Als die Proben 4 und S. hergestellt nach dem Verfahren gemäß Beispiel 5, einem Hochspannungs-Eintauchtest gemäß BS G 230, Testverfahren 16a, ausgesetzt wurden, wurden folgende Testergebnisse erzielt:
Probe 4 : 3,5 KV
Probe 5: 5 KV
Aus diesen Testergebnissen ist ersichtlich, daß die Probe 5, die die doppelten gegengewickelten Bänder enthielt, hergestellt nach den Verfahren gemäß Beispielen 2 und 3, verbesserte elektrische Eigenschaften hinsichtlich der Spannungsfestigkeits-Kennwerte gegenüber jenen nach Probe 4 auf wies. Folglich ist für das gesamte mechanische und elektrische Betriebsverhalten der doppelte, Gegenwickel-Aufbau der bevorzugte Aufbau.

BEISPIEL 8 (expandierter/nicht-poröser Doppelwickel)

Nach dem Verfahren gemäß Beispiel 3 hergestelltes expandiertes Band wurde geschlitzt und es wurde auf einen 19-litzigen vernickelten Kupferleiter (C) vom Typ 20 AWG (American Wire Gauge) eine 50 Mikrometer dicke (Dicke nach Sinterung) Lage (A) gewickelt.
Ein nach dem Verfahren gemäß Beispiel 2 hergestelltes Band wurde geschlitzt, und es wurde auf den obigen isolierten Draht eine 150 Mikrometer dicke (Dicke nach der Sinterung) Lage (B) in Gegenrichtung aufgewickelt.
Der erhaltene Verbunddraht wurde dann durch Wärmebehandlung in Luft bei 350ºC 20 Minuten lang geschmolzen.
Bei Prüfung unter Zimmertemperatur auf Kratzabrieb und dynamische Einschnittbeständigkeit gemäß den Testverfahren 30 und 26 der BS G 230 erhielt man Zahlenwerte von 113-151 Zyklen bis zum Ausfall (8 Newton Belastung) bzw. 110-130 Newton.

BEISPIEL 9 (nicht-poröser/expandierter Doppelwickel)

Ein nach dem Verfahren gemäß Beispiel 2 hergestelltes Band wurde geschlitzt, und es wurde auf einen 19-litzigen vernickelten Kupferleiter (C) vom Typ 20 AWG (American Wire Gauge) eine 150 Mikrometer dicke (Dicke nach der Sinterung) Lage (A) aufgewickelt.
Ein nach dem Verfahren gemäß Beispiel 3 hergestelltes expandiertes Band wurde geschlitzt, und auf den obigen isolierten Draht wurde eine 50 Mikrometer dicke (Dicke nach Sinterung) Lage (8) gegengewickelt.
Der erhaltene Verbunddraht wurde anschließend durch Wärmebehandlung in Luft während 1,5 Minuten bei 400ºC, gefolgt von einer Behandlung bei 350ºC während 20 Minuten, geschmolzen.
Bei einer Prüfung gemäß Testverfahren 16a, 26 und 30 nach BS G 230 erhielt man die in Tabelle 4 angegebenen Ergebnisse. Tabelle 4

Claims

1. Elektrisch isolierendes Verbundmaterial in Form eines Bandes, umfassend ein inniges Zugemisch von 5 bis 40 Gew.-% eines thermoplastischen Copolymers von Tetrafluorethylen und Perfluor(Propylvinylether) und 60 bis 95 Gew.-% Polytetrafluorethylen (PTFE) als koagulierte Dispersion, wobei das Verbundmaterial zur Bildung des Bandes extrudiert und kalandriert wurde.

2. Material nach Anspruch 1, umfassend 8 bis 20 Gew.-% Copolymer und 80 bis 92 Gew.-% PTFE.

3. Material nach Anspruch 1 oder 2, welches eine Dichte von 2,0 bis 2,2 g/cm³ aufweist.

4. Isolierter elektrischer Leiter, mit einem Draht (C), der eine elektrisch isolierende Schicht (A) in Form eines Bandes gemäß Anspruch 1 auf weist, die den Draht umgibt.

5. Leiter nach Anspruch 4, bei dem das Band gesintert wurde.

6. Isolierter elektrischer Leiter, umfassend einen Draht (C), um den herum mindestens zwei benachbarte Schichten (A, B) gewickelt sind, von denen eine Schicht aus einem nicht-porösen Verbundmaterial gemäß Anspruch 1 gebildet ist, und die zweite Schicht aus einem porösen Verbund-Flachmaterial gebildet ist, wobei das poröse Material hergestellt ist aus einer porösen Membran aus expandiertem Polytetrafluorethylen (PTFE) und einem thermoplastischen Copolymer von Tetrafluorethylen und Perfluor(Propylvinylether), wobei mindestens ein Teil des thermo plastischen Copolymers in den Poren des porösen Polytetrafluorethylens gefangen ist.

7. Isolierter Leiter nach Anspruch 6, bei dem die nicht-poröse Schicht dem Draht benachbart ist und die poröse Schicht über der nicht-porösen Schicht liegt.

8. Isolierter Leiter nach Anspruch 6, bei dem die poröse Schicht dem Draht benachbart ist und die nicht-poröse Schicht über der porösen Schicht liegt.

9. Isolierter Leiter nach Anspruch 6, 7 oder 8, der gesintert wurde, um die Schichten des Verbundmaterials zu verschmelzen.

10. Verfahren zum Isolieren eines elektrischen Leiters, umfassend das Pastenextrudieren eines elektrisch isolierenden Materials, welches gebildet wurde aus einem innigen Gemisch von 5 bis 40 Gew.-% eines teilchenförmigen thermoplastischen Copolymers von Tetrafluorethylen und Perfluor(Propylvinylether) und 60 bis 95 Gew.-% Polytetrafluorethylen in Form einer koagulierten Dispersion; Kalandrieren des Materials und Bilden eines Bandes; Aufbringen des Bandes auf ein elektrisch leitendes Substrat; und Sintern des Materials vor oder nach dem Aufbringen auf das Substrat.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Material bei 350 bis 450ºC während 0,5 bis 20 Minuten gesintert wird.

12. Verfahren zum Isolieren eines elektrischen Leiters, umfassend das Umwicklen eines Drahts mit zwei benachbarten Bandschichten aus Verbundmaterial, wobei eine Schicht aus einem nicht-porösen Verbundmaterial gemäß Anspruch 1 und die zweite Schicht aus einem porösen Verbund-Flachmaterial gebildet ist; wobei das poröse Material gebildet ist aus einer porösen Membran aus expandiertem Polytetrafluorethylen (PTFE) und einem thermoplastischen Copolymer von Tetrafluorethylen

und Perfluor(Propylvinylether), wobei mindestens ein Teil des thermoplastischen Copolymers in den Poren des porösen Polytetrafluorethylens gefangen ist, und das Material gesintert wird, um die Schichten zu einer einheitlichen Struktur zu verschmelzen.