DE840073C

DE840073C - Verfahren zum UEberziehen von hitzebestaendigen Traegern mit Polytetrafluoraethylenmaterial

Info

Publication number: DE840073C
Application number: DEP1213A
Authority: DE
Inventors: Philip Francis Sanders; Harry Ross Young
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1949-04-09
Filing date: 1950-04-07
Publication date: 1952-07-10
Also published as: FR1016001A; US2539329A; BE495038A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Polytetrafluoräthylenmaterial und insbesondere auf damit über- zogene oder imprägnierte Träger, insbesondere hitzebeständige Gewebe, sowie das Verfahren zur Her-Stellung. Weiterhin betrifft die Erfindung mit diesem Stoff isolierte elektrische Leiter und deren Herstellungsverfahren.

Polytetrafluoräthylen ist ein verhältnismäßig neues, polymeres, filmbildendes Material, welches verschiedene hervorragende Eigenschaften aufweist, wie die Unloslichkeit gegenüber allen bekannten Lösungsmitteln, Widerstandsfähigkeit gegen sehr hohe Temperaturen, welche dagegen alle anderen bekannten Filmbildner beeinträchtigen, Abnutzungsfestigkeit und hervorragende elektrische Eigenschaften, z. B. hohe dielektrische Festigkeit, hohen Isolationswiderstand und einen außerordentlich niedrigen dielektrischen Verlustfaktor.

Unter dem vorstehend benutzten Ausdruck Polytetrafluoräthylenmaterial wird das Polytetrafluor- ao äthylen selbst oder Mischpolymere von Tetrafhioräthylen mit einer oder mehreren polymerisierbaren organischen Verbindungen mit Äthylendoppelbuv düngen, wie Äthylen, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid und Alkylester der Acryl- und Methacrylsäuren, ver- asstanden. Unter dem weiter benutzten Ausdruck Polytetrafluoräthylenband wird dagegen ein trägerloses Band verstanden, welches daraus hergestellt worden ist.

Zur besseren Verwendung als Überzugsmasse werden zunächst verdünnte wässerige Suspensionen des kolloiden Polytetrafluoräthylens hergestellt und dann durch Elektrodekantation konzentriert. Die konzentrierten wässerigen Suspensionen können mittels zahlreicher bekannter Methoden zur Anbringung von Überzügen bzw. Imprägnierung auf Oberflächen

verwendet werden, wobei die Teilchen an der ,Oberfläche und untereinander bei der Verdampfung des Suspensionsmittels anhaften.

Bei der Herstellung von Überzügen auf Oberflächen 5 oder bei der Imprägnierung von Geweben mit konzentrierten, wässerigen Suspensionen wurde jedoch festgestellt, daß mikroskopische Risse, welche als Risse oder Haarrisse bezeichnet werden, in dem trockenen Überzug vorhanden sind. Je dicker der

ίο Film ist, je größer ist auch die Neigung zur Rißbildung daria. Obwohl es nicht wirtschaftlich ist, könnte ein zusammenhängender, dicker Überzug, welcher beim Trocknen keine Risse bildet, durch Anwendung einer Anzahl sehr dünner Schichten (kleiner als ungefähr 0,018 mm) aufgebaut werden.

Die elektrischen Eigenschaften des Polytetrafluoräthylenmaterials ergeben eine besonders vorteilhafte Verwendung in elektrischen Isolationssystemen, bei welchen gewöhnlich ein imprägniertes Gewebe mit einem Isolierstoff verwendet wird. Die erwähnten Risse, in mit Polytetrafluoräthylenmaterial imprägnierten Geweben haben jedoch ihre Verwendung für diesen Zweck ausgeschlossen.

Gegenstand der Erfindung ist zunächst ein Veras fahren zum Überziehen von Trägern mit einer wässerigen Suspension von Polytetrafluoräthylenmaterial und auch die Herstellung von Filmen aus diesem Material, welche frei von Rissen und Oberflächenschäden sind und verhältnismäßig dicke Nieder-Schlagsschichten aufweisen. Ein weiterer Gegenstand ist die Herstellung von zusammenhängenden Längsstreifen aus Glasgewebe, Asbestgewebe und Metallgewebe (Drahtgewebe), bedeckt oder imprägniert mit Polytetrafluoräthylenmaterial, frei von Rißbildung und Oberflächenschäden und mit guten elektrischen Eigenschaften. Ein anderer Gegenstand betrifft die Herstellung eines isolierten elektrischen Leiters, welcher eine 'wesentlich höhere dielektrische Durchschlagsfestigkeit und einen wesentlich höheren Abscheuerungswiderstand im Vergleich zu bisherigen Isolationssystemen aufweist. Zusätzlich betrifft die Erfindung dann die Herstellung eines isolierten elektrischen Leiters, welcher keine Hohlräume oder Luftblasen in den Isolationsschichten aufweist, und weiterhin auch die Herstellung eines elektrischen Leiters dieser Art, dessen Isolation sich nicht aufwickelt oder ablöst. Femer ist auch Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Isolation elektrischer Leitungen mit Polytetrafluosäthylönband, welcher unter Bildung

eines völlig einheitlichen Überzuges um den Leiter verschmolzen wird. Schließlich umfaßt auch die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von mit Polytetrafluoräthylenmaterial isolierten elektrischen Leitern mit verbesserten physikalischen und elektrischen Eigenschaften unter Verwendung von üblichen Drahtbewicklungseinrichtungen. Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
Die erwähnten Aufgaben werden gemäß der Erfindung gelöst durch Anbringen eines verhältnismäßig dicken Überzuges aus einer wässerigen Suspension von Polytetrafluoräthylenmaterial auf eine Unterlage durch Verdampfen des Suspensionsmittels, durch Walzen oder Friktionskalandern des überzogenen Trägers mit nicht erhitzten oder schwach erhitzten Walzen und Erhitzen des überzogenen Trägers zu mindestens auf die Schmelztemperatur des Polytetrafluoräthylenmaterials. ■ ■

Während der Verdampfungsstufe werden zahlreiche Risse und andere Oberflächenschäden in dem Überzug gebildet. Der Walzvorgang schließt diese Risse, und die Endstufe der Erhitzung auf mindestens die . Schmelztemperatur des Polytetrafluoräthylenmatelials vereinigt die Teilchen und bildet einen festen, zusammenhängenden Film, welcher beim scharfen Biegen oder Kniffen nicht reißt.

Im Hinblick auf den Übergang der festen Phase oder der Schmelztemperatur des Polytetrafluoräthylenmaterials (327⁰ für Polytetrafluoräthylen) war es überraschend und vollkommen unerwartet, daß das Anfüllen der während des Trocknens gebildeten Risse durch Walzen oder Kalandern bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes erreicht werden konnte. Die Teilchen des Polytetrafluoräthylenmaterials, welche wohl ölige Eigenschaft haben, gleiten wahrscheinlich gegeneinander und füllen die Risse beim Rollen aus. Die Risse schließen sich dagegen nicht beim Erhitzen auf die Schmelztemperatur oder höher ohne vorheriges Kalandern oder auch, wenn das Kalandern erst nach dem Erhitzen auf eine solche Temperatur durchgeführt wird. Es ist daher zu erstreben, daß die Kalanderstufe unterhalb von 327° und vorzugsweise bei 315,5° ausgeführt wird.

Die Endstufe des Erhitzen s kann aber auch so lange hinausgeschoben werden, bis der Träger an seiner Verwendungsstelle ist. Zum Beispiel kann ein Glasgewebe durch Kalandern, wie oben erwähnt, fertiggestellt, in Bänder geschnitten und um einen Drahtleiter gewickelt werden, wie noch später erläutert wird. Alsdann wird dieser einer Temperatur unterworfen, welche die Teilchen des Polytetrafluoräthylenmiterials zum Schmelzen bringt.

Bei der Herstellung der neuen isolierten elektrischen Leiter wird ein Draht mit dem oben erwähnten imprägnierten Glasgewebe bewickelt, eine Schutzschicht aus Glasgarn oder eine Lage aus Glaslitze um die Wicklung aus imprägniertem Glasgewebe angebracht und dann der so umwickelte Leiter bis mindestens zur Schmelztemperatur des Polytetrafluoräthylenmaterials erhitzt.

Zur Herstellung der Wicklungen können die gebräuchlichen Bewicklungsvorrichtungen verwendet werden.

Es können auch eine oder mehrere Schichten aus einer Zusammensetzung mit einer Suspension von Polytetrafluoräthylenmaterial auf der äußeren Umwicklung aus Glaslitze vor der Endschmelzstufe angebracht werden.

An Hand der Zeichnung soll der Aufbau solcher Leiter näher erläutert werden:

Fig. ι zeigt vor dem Schmelzen eine Seitenansicht eines elektrischen Leiters a mit einer einzigen Wicklung b aus Polytetrafluoräthylenmaterialband und einer weiteren, c, aus imprägniertem Glasgewebe und einer Glaslitzewicklung d;

Fig. 2 ist ein Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. ι;

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Leiter nach Fig. 2, jedoch mit einem weiteren äußeren Überzug e aus einer Überzugszusammensetzung aus suspendiertem Polytetrafluoräthylenmaterial;

Fig. 4 ist ein Querschnitt entsprechend der Fig. 2 und zeigt eine weitere Ausführung der Erfindung, wonach die Umwicklung mit Polytetrafluoräthylenmaterialband unterlassen ist;

Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsform, wonach das Drahtseilkabel α mit zwei entgegengesetzt gewickelten Bändern b aus Polytetrafluoräthylenmaterial, zwei entgegengesetzten Wicklungen c aus imprägniertem Glasgewebe, einer Schutzschicht d aus Glaslitze und schließlich einem Überzug aus suspendiertem Polytetrafluoräthylenmaterial, und zwar vor der Schmelzung, während in

Fig. 6 ein Querschnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 5 und die Eindringung des Polytetrafluoräthylenmaterials nach der Schmelzung dargestellt sind.

Die folgenden· Beispiele erläutern die Ausführung der Erfindung:

Beispiel ι

Ein quadratisch gewebtes Glasgewebe mit folgenden Daten: Dicke 0,05 mm, Garnart¹) 182-1/2, Fadenzahl²) 23,6x18,4, Gewicht 44,48 g/m² wurde mit drei Tauchüberzügen der nachstehenden Suspension versehen:

Fein verteiltes Polytetrafluor-

äthylen 50 Gewichtsprozent

Oktylphenylpolyglykoläther .. 4
Wasser 46

Nach jedem Tauchvorgang durchlief das überzogene Glasgewebe einen Trockenturm mit einer Lufttemperatur von 149 bis 205⁰. Hierbei verdampft das Wasser, und die Teilchen des Polytetrafluoräthylens werden hierdurch sowohl miteinander als auch mit dem Glasgewebe so ausreichend zum Haften gebracht, daß das überzogene Gewebe auf einer Hülse von 77 mm Durchmesser aufgewunden werden kann, wobei jedoch der Überzug zahlreiche Risse oder Haarrisse erhält. Die drei niedergeschlagenen Schichten ergeben einen trockenen Überzug von 118,4 g/^m2> ^und die durchschnittliche Dicke des dreimal überzogenen Gewebes beträgt 0,114 mm.

Das überzogene Gewebe wird dann während einer Minute auf 282 bis 292⁰ erhitzt, wonach der Überzug reißt, wenn er scharf gefaltet wird und worauf immer noch die Risse vorhanden sind.

Das überzogene Gewebe wurde in fünf Bänder zerschnitten, wovon vier mit den Nummern 1, 2, 3 und 4 durch glatte, erhitzte (135 bis 149⁰) Druckrollen (40 Tonnen Druck auf die 152-cm-Achse) geschickt wurden. Das zweite Stück wurde dann nochmals auf jeder Seite kalandert. Das dritte Stück wurde dann abwechselnd auf einer Seite und zweimal auf der

') Nummer des Einzelstranges = i/g — Zahl der gezwirnten Stränge Zahl der verzvvirnten Einzelzwirne.
'·*) Zahl der Fäden je cm in Kette und Schuß.

anderen Seite kalandert. Das vierte Stück wurde abwechselnd zweimal auf jeder Seite kalandert. Diese vier Streifen des überzogenen Gewebes und zusätzlich das ungewalzte Stück wurden dann 1 Minute einer Lufttemperatur von 370 bis 430° unterworfen, um den Überzug zu schmelzen.

Die nachstehende Tabelle zeigt nun die Wirkung des Walzvorganges in bezug auf die dielektrische Festigkeit des überzogenen Glasgewebes:

	Durchschnitt	Dielektrische Festigkeit	Max.	Durchschnitt von 20
	liche Dicke	(Volt je 0,025 ™^m)		Ablesungen
Zahl	nach Walzen	Min,	380	210
der Walzungen	und Schluß erhitzung		9°5	277
	mm	143	IOIO	354
0 (Kontrolle)	0,109	ISO	1235	572
I	0,084	178	1278	904
2	0,085	185
3	0,082	548
4	0,085

Zur dielektrischen Festigkeitsprüfung wird die A. S. T. M.-Anordnung D-149-44 (Kurzzeitbestimmung) mit 60 Perioden Wechselstrom und einer 6-mm-Messingelektrode in Luft verwendet.

Beispiel 2

Ein quadratisch gewebtes Glasgewebe, entsprechend Beispiel 1, wird in Wasser mit einem geeigneten Netzmittel gekocht, gespült und getrocknet, um jegliche Appretur zu entfernen. Es wird dann in folgende Suspension gebracht:

Fein verteiltes Polytetrafluoräthylen 53,6o Gewichtsprozent

Natriumsalz des Schwefelsäureesters einer Mischung von langkettigen Alkoholen (überwiegend Laurylalkohol) 0,54

Wasser 45.9°

Das überzogene Glasgewebe läßt man durch Gummiquetschfollen zur Entfernung des Überschusses an Überzugsmaterial und dann durch einen Trockner no bei 149 bis 177⁰ zur Verdampfung des Wassers laufen. Die Zwischenräume des Gewebes werden vollständig ausgefüllt, jedoch sind beträchtliche Risse an beiden Teilen des Überzuges vorhanden.

Das überzogene Gewebe wird längs in vier Streifen geschnitten, wovon drei dann zweimal bzw. viermal bzw. sechsmal auf jeder Seite durch einen hydraulischen Kalander laufen. Letzterer arbeitet unter einem Druck von 50 Tonnen und mit einer Geschwin digkeit von 563 m je Stunde. Die obere Rolle der iao Kalanderwalze war aus Stahl und ungefähr auf 143,3° erhitzt. Die untere* Walze bestand aus Preßpappe. Die Glätte der Überzüge steigerte sich nach jedem Durchgang. Nach dem zweiten Durchgang waren die Risse im wesentlichen verschwunden, und nach dem 1*5 vierten Durchgang waren sie vollkommen entfernt.

Alle vier Bänder wurden dann einer Lufttemperatur von ungefähr 399 bis 410° unterworfen, um so den Überzug zusammenzuschmelzen.

Beispiel 3

Ein weiterer Abschnitt von überzogenem Glasgewebe wurde nach Beispiel 2 hergestellt, mit dem Unterschied, daß das Gewebe in die Überzugsmasse zweimal eingetaucht wurde, wobei nach jedem Tauchen getrocknet wurde. Die Zwischenräume des Gewebes waren, entsprechend Beispiel 2, vollkommen ausgefüllt, aber es war auch noch eine beträchtliche Rißbildung in dem Überzug auf beiden Seiten des Gewebes vorhanden. Das Gewebe wurde in vier Streifen geschnitten und entsprechend Beispiel 2 behandelt.

Es ergaben sich für die Streifen nach Beispiel 2 und 3 folgende Daten:

Beispiel 2 Beispiel 3

Streifen A B

Anzahl der Walzungen auf jeder

Enddicke mm 0,0853 0,0762

Zwischenräume ausgefüllt (°/₀) . 100 100

Oberflächenglätte ausr. ausr.

Oberflächenblasen einige einige

Rißbildung schlecht i schwach i

Wasserdurchtritt unter Druck

bei kg/cm² 0 0,49

Beispiel 4

Ein Glasgewebe von folgenden Werten: Dicke 0,0381 mm, Garnart¹) 182-1/10, Einzelfasern 102, Garndurchmesser 0,0363 mm, Fadenzahl²) 44,1 X44,i, Gewicht 23,66 g/m² wurde mit drei Tauchübejzügen der folgenden Suspension versehen:

Fein verteiltes Polytetra-

fluoräthylen 40,0 Gewichtsprozent

Natriumsalz des Schwefelsäureesters einer Mischung von. langkettigen
Alkoholen (überwiegend
Laurylalkohol) 0,4

Wasser 59,6

gut keine

Nach jeder Tauchung durchlief das überzogene Glasgewebe einen Trocken turm, in welchem die Lufttemperatur ungefähr 104,4° betrug. Hierbei verdampfte das Suspensionsmittel, und die Teilchen des Polytetrafluoräthylenmaterials wurden miteinander und an dem Glasgewebe ausreichend zum Haften gebracht, so daß das überzogene Gewebe auf Rollen aufgewickelt werden konnte. Die drei niedergeschlagenen Tauchüberzüge wiesen an nichtflüchtigem Material 104,8 g/m² auf. Während des Trocknens bildeten sich in dem Überzug mikroskopische Risse oder Haarrisse.

Das überzogene Gewebe wurde dann durch eine heiße Zone mit einer Temperatur von ungefähr 282° gehen gelassen und dann zweimal durch Druckwalzen der oben beschriebenen Art, welche auf ungefähr 230⁰ erhitzt waren, und zwar zuerst die eine Seite und dann die andere Seite, geschickt, um den Überzug zu

0,0762
100
gut

keine

o,49

0
0,0990

100

dürftig

einige

sehr

schlecht

B	C
2	4
0,094p	0,0940
100	100
dürftig	gut
einige	keine
schwach
o,35	o,35

6
0,0940

100

gut
keine

0,35

') und -) s. Beispiel i,

glätten, die Risse zu schließen und eine Haftung des Überzuges an dem Glasgewebe zu bewerkstelligen.

Das überzogene Gewebe wurde dann einer Lufttemperatur von ungefähr 399 bis 410⁰ während ι Minute unterworfen, um den Überzug zu verschmelzen.

Das überzogene Gewebe wurde in 12,7 mm breite Streifen geschnitten und zum Bewickeln von elektrischen Leitungen mit den mechanischen Drahtbewicklungseinrichtungen, ohne Strecken und Falten des Bandes, verwendet.

Das polytetrafluoräthylenüberzogene Glasgewebe wurde mittels der A. S. T. M.-Anordnung D-149-44 (Kurzzeitbestimmung) in Luft mit 60 Perioden Wechselstrom auf seine dielektrische Festigkeit geprüft. Es hatte eine Festigkeit von 290 Volt je 0,025 mm Dicke bei Verwendung einer 25,4 mm großen Elektrode und von 388 Volt pro 0,025 mm Dicke bei Verwendung einer 6,5 mm großen Elektrode.

Bei der vorzugsweisen Ausführungsform nach Beispiel ι wird das überzogene Glasgewebe in zwei Stufen vor dem Kalandern zwischen den erhitzten Preßwalzen erhitzt. Die erste Erhitzung erfolgte unmittelbar nach dem Niederschlagen des Überzuges und bei einer verhältnismäßig niederen Temperatur von 149 bis 204°, so daß das Wasser ohne Bildung von Blasen oder feinen Löchern entfernt wurde.

Wenn ein Überzug aus Polytetrafluoräthylenmaterial bis nahe zum Schmelzpunkt erhitzt wird, wird der folgende Überzug die trockene Fläche nicht leicht benetzen und das Auftragen von nichtflüchtigem Material pro Überzug ist viel geringer, als wenn der vorherige Überzug nur bei einer niedrigen Temperatur getrocknet ist. Das zweite Erhitzen bei 282 bis 293° erhöht die mechanische Festigkeit des Überzuges und erleichtert das Aufwickeln auf Rollen vor und während des Walzvorganges ohne Brechen oder

Abstreifen des Überzuges. Dieses zweite Erhitzen muß hoch genug sein, um eine teilweise Vereinigung der polymeren Teilchen zu einem Film von geringer mechanischer Festigkeit zu erzielen, aber jedenfalls unter der Schmelztemperatur, da der folgende Kalandervorgang die Risse nicht schließen wird, wenn der Überzug nahe an seine Schmelztemperaturen erhitzt worden ist.

Die beiden Erhitzungsstufen können ausgeschaltet

ίο werden, indem das ■ Trocknen des Überzuges bei Zimmertemperatur erfolgt, wonach gewalzt und dann auf Schmelztemperatur erhitzt wird.

Die Erfindung ist auch zweckmäßig zum Überziehen oder Imprägnieren von anderen Trägern, wie von nicht gewebten Glasmatten, gewebten und nicht gewebten Asbestgeweben oder Platten, Metallgeweben (Drahtgeweben) und biegsamen und starren Metallblechen, vorausgesetzt, daß der Träger die hohen Temperaturen aushalten kann, welche zum endgültigen Schmelzen des Polytetrafluoräthylenmaterials erforderlich sind. Vorzuziehen wegen ihrer physikalischen und elektrischen Eigenschaften sind Glasgewebe.

Beispiel 5

Ein Leiter von 1,291 mm Dicke, bestehend aus 19 einzelnen silberplatlierten Kupferdrähten von je 0,286 mm Dicke, welcher leicht zur Bildung eines kompakten Bündels verseilt ist, erhält zwei entgegengesetzt gewundene Umwicklungen eines Polytetrafluoräthylenbandes von 0,076 mm Dicke und 12,7 mm Breite unter Verwendung einer üblichen Drahtbewicklungsmaschine. Mit 50% Überlappung bedeckt jede Wicklung den Leiter mit zwei Schichten von 0,1524 mm Polytetrafluoräthylenband, woraus sich eine Gesamtdicke von 0,3048 mm ergibt.

Unter Verwendung der gleichen Maschine unmittelbar nach dem Aufwickeln des Polytetrafluoräthylenbandes erhält der Kern zwei entgegengesetzt gewundene Wicklungen eines nach Beispiel 4 imprägnierten Glasgewebebandes mit einer Überlappung von 5o°/₀. Die Gesamtdicke dieser Umwicklung beträgt 0,3631 mm, so daß sich eine Gesamtdicke der Wicklungen aus Polytetrafluoräthylenband und imprägniertem Glasgewebe von 0,5679 mm ergibt.

Unter Verwendung einer Klöppelmaschine unmittelbar nach dem Aufbringen der Glasgewebeumwicklung wird der Kern in üblicher Weise kontinuierlich mit Glaswolle umklöppelt.

Der umwickelte und umsponnene Draht verläuft dann mit 5,18 m/min durch einen 6,1 m langen, auf 483° erhitzten Ofen und wird dann von einer Aufnahmespule aufgenommen. Hierbei schmilzt die Isolierung zu einem zusammenhängenden Überzug von hoher dielektrischer Durchschlagsfestigkeit und Abnutzungswiderstand, welcher jedoch leicht zur Herstellung elektrischer Verbindungen abgestreift werden kann. Er gleitet aber nicht längs des Leiters und läßt sich weder abreiben noch aufwickeln.

Beispiel 6

Der Gegenstand dieses Beispiels wird entsprechend dem Beispiel 5 mit der Abwandlung hergestellt, daß nach dem Aufwickeln der Glasschnur sechs Überzüge der folgenden Suspension angewandt werden:

Fein verteiltes Polytetrafluoräthylen 20,0 Gewichtsprozent

Natriumsalz des Schwefelsäureesters einer Mischung von langkettigen
Alkoholen (überwiegend
Laurylalkohol) 0,8

Wasser 79,2

Die gesamte Anordnung wird dann entsprechend Beispiel 5 erhitzt.

Vergleichsversuche hinsichtlich der Abschabeababnutzung und der dielektrischen Durchschlagsfestigkeit ergaben folgende Werte:

	Schabe abnutzung (Zahl)	Dielektrische Durchschlags festigkeit (Gesamt-Volt)
Produkt nach Beispiel 6 .. Draht B	1668	14.500 9,000

Draht B ist ein Kabel mit vier Umwicklungen von Polytetrafluoräthylenband (0,076 mm Dicke und 12,7 mm Breite), abwechselnd entgegengesetzt ge wickelt mit 50 ⁹I₀ Überlappung, wobei jede Umwick lung das Kabel mit zwei Schichten (0,1524 mm) von Polytetrafluoräthylenband bedeckt, so daß sich eine Gesamtbanddicke von 0,61 mm ergibt. Der be wickelte Kern erhielt eine kontinuierliche Umspinnung von Glaswolle, dann sechs Überzüge aus einer wässerigen Suspension der oben beschriebenen Art und wurde dann zum Schmelzen des Polytetrafluoräthylens erhitzt.

Wie ersichtlich ist, haben das Produkt nach Beispiel 6 und der Draht B vergleichbare Isolations dicken, obwohl bei Draht B die imprägnierte Glas-Umwicklung nicht verwendet ist.

Die Schabeabnutzungsprüfung wurde mit einer Vorrichtung ausgeführt, welche allgemein als Squirrel Cage bekannt ist. Hierbei wird die Oberfläche des isolierten Leiters wiederholt mittels einer Reihe rechtwinkeliger Metallstreifen mit scharfen Kanten, welche auf einem zylindrischen Gestell angebracht sind, geschabt. Der isolierte Draht wird gegen diese Schabestreifen unter einem Druck von etwa 0,45 kg gehalten. Die Schabestreifen und die zu prüfenden Leiter sind an die entsprechenden Pole einer elektrischen Strom quelle angeschlossen, und die Abschabefestigkeit wird durch die Schwingungszahl (eine Schabung vorwärts · und eine rückwärts um einen Bogen von i8o^e) bestimmt, welche zur Verletzung der Isolation und iao Schließung des elektrischen Kontaktes erforderlich ist.

Die dielektrische Durchschlagsfestigkeit wurde, wie angegeben, nach der A. S. T. M.-Anordnong D-140-44 bestimmt. Ein isolierter Abschnitt des Musters worde in eine wässerige Lösung von Natriumchlorid, 5·/,,, und i»$ eines Netzmittels, 1%, eingetaacht. Das Netzmittel

bestand aus dem Natriumsalz" der Schwefelsäureester einer Mischung von langkettigen Alkoholen, vorwiegend Laurylalkohol. Die Durchschlagsfestigkeit wurde bestimmt durch Verwendung des eingetauchten isolierten ,Leiters als die eine Elektrode, während die andere Elektrode in die Lösung eingeführt wurde. Es wurde dann ein bestimmtes, elektrisches Potential angewendet, bis ein Lichtbogen auftrat.

Diese mit Polytetrafluoräthylen bedeckten Glasgewebe stellen besonders zweckmäßige elektrische Isolationen dar, ganz besonders aber, wenn, wie oben erwähnt, eine hohe Hitzewiderstandsfähigkeit gefordert wird. Sie sind aber auch auf verschiedenen anderen Gebieten zweckmäßig, wie bei der Herstellung von Schutzüberzügen unter Einschluß von feuerfesten Schutzkleidungen und solchen, welche gegen Säure oder andere Chemikalien widerstandsfähig sein sollen.

Die Erfindung wurde mit Bezug auf Kupferdraht erläutert. Sie ist natürlich auch auf andere elektrische Leiter und Halbleiter anwendbar. Die Form des . Drahtes kann im weitesten Umfang veränderlich sein, und zwar von dem feinsten Draht, welcher noch geeignet ist, mit Eolytetrafluoräthylenmaterialband und mit imprägniertem Glasgewebe umwickelt zu werden, bis zu einem Mehrfachlitzenkabel sowie Stäben und Schienen von allen handelsüblichen Formen.

Bei Verwendung eines Mischpolymeres ist ein solches aus Tetrafluoräthylen und Äthylen vorzuziehen und insbesondere eines, welches 60 bis 85% Tetrafluoräthylen und 40 bis 15°/,, Äthylen enthält.

Die Ofentemperatur zum Schmelzen des Polytetra-.fluoräthylenmaterialbandes zu einem kontinuierlichen zusammenhängenden Überzug kann mit der linearen Geschwindigkeit des isolierten Leiters variieren, ebenso in Abhängigkeit von der Ofenlänge, Form und Art des Leiters und besonders von dem verwendeten Polytetrafluoräthylenmaterial. Die absolute Mindesttemperatur zum Schmelzen von Polytetrafluoräthylen beträgt 327,2°, aber ein Schmelzen der Mischpolymere ist abhängig von dem Anteil und dem Schmelzpunkt des vorhandenen Materials und wird etwas niedriger sein. Die Höchsttemperatur, welche verwendet werden kann, wird dadurch bedingt, daß keine ungewünschte Zersetzung eintritt (ungefähr 500⁰ in Abhängigkeit von den angegebenen Veränderlichen). Die Mindesttemperatur, welche erforderlich ist, um einen genügenden Druck zum Verschmelzen des Polytetrafluoräthylenmaterialbandes in einen zusammenhängenden Überzug zu erhalten, ist mindestens der Schmelzpunkt des Polytetrafluoräthylenmaterials und wird davcn abhängig sein, wie fest die Glaslitze gewunden ist, sowie von der Banddicke und von der polymeren Zusammenstellung. Die Anwendung von Hitze auf den umwickelten Leiter ergibt eine Ausdehnung der Tetrafluoräthylenimprägnierung.. Die Ausdehnung ist begrenzt durch die äußere Umwicklung mit Glaslitze, so daß ein zum Verschmelzen erforderlicher Druck erzeugt wird. Eine lose umwickelte Glashülle gestattet mehr Ausdehnungsraum, bevor ein Druck auftritt, während dagegen fest gewickeltes Glas im wesentlichen keine freien Zwischenräume ergibt, so daß sich eine Druckentwicklung schon bei einer schwachen Temperaturerböhuhg zeigt. Daher sollen nach Möglichkeit besonders dichte Glasumhüllungen vermieden werden, um unerwünschte Spannungen in der Isolation auszuschalten. Bei der maschinellen Herstellung von mit Glas umwickeltem Draht kann die Dicke der Glashülle, welche normal für andere Verfahren in Betracht kommt, innerhalb der Arbeitsgrenzen der vorliegenden Erfindung liegen. Gebräuchliche Drahtemaillieröfen und verschiedene andere Vorrichtungen zur Hitzezuführung und zur Überwachung der Temperatur können Anwendung finden.

Die Erfindung umfaßt verschiedene Kombinationen der Isolierung, z. B. Ein- oder Mehrschichtenaufbau aus Polytetrafluoräthylenmaterialband und bzw. oder Ein- oder Mehrschichtenaufbau aus imprägniertem Glasgewebe. Die Lagen können im gleichen oder entgegengesetzten Sinn gewickelt werden, das Band und das imprägnierte Glasgewebe können gewöhnliche Breite haben und können in einem üblichen Winkel oder auch jedem gewünschten aufgewickelt werden, um jeden Grad einer Überlappung zu erzielen. Das imprägnierte Glasgewebeband kann von jeder üblichen Form und Gewebeart sein.

Wenn flüssiges Polytetrafluoräthylenmaterial als Überzugsmasse über der Glaslitze angewendet wird, kann der Gehalt an festen Bestandteilen in einem weiten Bereich veränderlich sein, um die Filmaufbaudicke je Überzug entweder zu erhöhen oder zu erniedrigen, wenngleich der vorteilhafte Bereich zwischen 20 und 70 °/₀ an festen Bestandteilen ist.

Ein elektrisches Isolierungssystem nach der Erfindung ist zusammenhängend, hitzebeständig, verhältnismäßig dünn, mechanisch fest, widerstandsfähig gegen Wasser und Kohle, chemisch inert, unlöslich, biegsam, an dem Leiter haftend und von ausgesprochen hohem Wert der elektrischen Festigkeit und der Abnutzungsbeständigkeit. In der Isolation sind keine Luftblasen oder Hohlräume vorhanden. Es liegt keine Neigung zum Aufwickeln oder zum Trennen der einzelnen Schichten vor. Die Isolierung besitzt auch einen hohen Grad von Durchdrück- oder Durchschneidefestigkeit, wodurch verhindert wird, daß die fest aneinandergedrückten Drähte die Isolation unter Kurzschluß durchschneiden. Die Isolation gleitet auch nicht entlang dem Leiter und ballt sich nicht in bestimmten Teilen; wenn die Isolation zur Herstellung von elektrischen Verbindungen abgestreift wird, ergibt sich eine saubere Metalloberfläche. Es sind dabei keine Fremdstoffe vorhanden, welche wenig wünschenswerte Eigenschaften bieten, wie dies oft bei ähnlichen Wickelisolierungen der Fall ist. Ein Leiter nach der Erfindung kann rauher behandelt, stärker gerollt und unter geringeren Vorsichtsmaßnahmen bei der Herstellung von Windungen verwendet werden, ohne daß eine Gefahr der Verletzung der Isolation zu befürchten ist. In Seilkabeln, welche verschiedene Einzeldrähte oder einzelne Litzen enthalten, wird das polymere Material selbst in die Zwischenräume gedrückt, wodurch die Luft durch ein Material von hohem dielektrischem Wert ersetzt wird und gleichzeitig ein Vergießen oder Einbetten des Kabels in,

seiner Isolation erfolgt. Alles dieses ist nicht bei den üblichen Wickelisolationsverfahren erreichbar.

Mit Glasgewebe und Polytetrafluoräthylenmaterial isolierte Drähte nach vorliegender Erfindung sind besonders geeignet, wenn eine lange Lebensdauer und Widerstandsfähigkeit gegen hohe Hitze, Oxydation, Korrosionsbedingungen, Lösungsmittel, Benzin und Schmiermittel von Bedeutung ist, wie dies z. B. bei hochtemperaturfesten Magnetspulen, Motoren, Generatoren, Transformatoren, Widerstandsöfen, Kabeln, Heizspulen, Schaltern und elektrischen Kontrollgeräten der Fall ist.

Im Rahmen der Erfindung ergeben sich die verschiedensten Anwendungsmöglichkeiten. Die gegebene Aufzählung erfolgt nur beispielsweise, ohne daß hierdurch eine Beschränkung erfolgen soll.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Überziehen von hitzebeständigen Trägern mit Polytetrafluoräthylenmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß eine verhältnismäßig dicke Schicht einer wässerigen Suspension von Polytetrafluoräthylenmaterial aufgebracht, das Suspensionsmittel verdampft, der überzogene Träger zwischen Druckrollen gewalzt und dann der überzogene Träger bis mindestens zur Schmelztemperatur des Polytetrafluoräthylenmaterials erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polytetrafluoräthylenmaterial Polytetrafluorethylen allein verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Glasgewebe als Träger.

4. Verfahren nach Anspruch

1 bis 3, dadurch

gekennzeichnet, daß die Druckrollen bis auf 315,5° erhitzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlußerhitzung bei einer Mindesttemperatur von 327⁰ erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Suspensionsmittel bei 149 bis 205⁰ verdampft, die Polytetrafluoräthylenmaterialteilchen bei 282 bis 293⁰ vereinigt, die Druckrollen auf 135 bis 149° erhitzt und die Einschmelzung bei 370 bis 430⁰ während ι Minute durchführt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischpolymer des Tetrafluoräthylens mit einer anderen polymerisierbaren Verbindung, welche eine Äthylendoppelbindung enthält, verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Mischpolymeres von 60 bis 85 % Tetrafluorethylen und 40 bis 15 °/₀ Äthylen.

9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, insbesondere zur Herstellung von isolierten, elektrischen Leitern, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter mit einer Bewicklung aus imprägniertem und gewalztem Glasgewebe und einer Bewicklung aus Glaslitze versehen wird und daß der so umwickelte Leiter zum Verschmelzen des polymeren Materials in eine zusammenhängende und einheitliche Schutzschicht erhitzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der umhüllte Leiter auf 327 bis 500⁰ erhitzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter zunächst mit einer Wicklung aus Polytetrafluoräthylenband versehen wird.

12. Verfahren nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine flüssige Überzugsmischung aus suspendiertem Polytetrafluoräthylenmaterial auf den mit Glaslitze umwickelten Leiter vor dem Erhitzen aufgebracht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

I 5221 6.