FI74717C - Formkropp innehaollande fluorkolvaetepolymerer, vilka aer bestaendiga i kontinuerlig vaerme. - Google Patents

Description

7471 7

Jatkuvaa lämpöä kestävä, fluorihiilivetypolymeerejä sisältävä muotokappale

Esillä olevan keksinnön kohteena on jatkuvaa läm-5 pöä kestävä, fluorihiilivetypolymeerejä sisältävä muoto-kappale, joka edullisesti on kalvon muodossa ja jolla on tunnettuihin muotokappaleisiin verrattuna paremmat mekaaniset ominaisuudet.

Lisäksi keksinnön kohteena on ko. muotokappaleen 10 käyttö sähköä eristävänä aineena.

Tunnettujen fluorivetypolymeerikalvojen jatkuvan lämmön kestävyydet on usein luokilteltavissa eristysaine-käytössä VDE-lämpöluokkiin B, F tai korkeammalle. Eristys-ainekäytössä, esim. moottorieristyksessä, merkitsevät kui-15 tenkin eniten eristyskohtaan asetettavat lisävaatimukset tietyille mekaanisille ominaisuuksille, kuten läpikerros-tumislujuudelle, saumattavuudelle ja jäykkyydelle, jotka ominaisuudet joko puuttuvat kokonaan näiltä kalvoilta tai niitä esiintyy ko. kalvoilla riittämättömästi.

20 On yleisesti tunnettua, että muovimuotokappalei den monia mekaanisia ominaisuuksia voidaan parantaa, erikoisesti lujuuden ja kovuuden suhteen, kerrostamalla niihin lanka-, kuitu- tai jopa liuskanmuotoisia aineita. Käytännössä tällä toimenpiteellä saavutetaan ei-kolmiulot-25 teisissa valmisteissa, kuten erikoisesti kalvoissa, vain vähäisiä riittämättömiä vaikutuksia. Lisäksi nämä lisäykset ovat yleensä epäorgaanisia luonteeltaan. Ne koostuvat esim. lasista, hiilestä, metallista, boorista, metalliok-sideista, nitrideistä, silikaateista, kuten asbestista 30 tai kiilteestä. Tällainen lisäaine on haitallinen, koska pigmentit kykenevät muokkauksen aikana esiintyvien korkeiden lämpötilojen aikana reagoimaan kemiallisesti fluoripi-toisten polymeerien kanssa, niin että tapahtuu polymeerien hajoamista. Reaktioita voivat sen lisäksi seurata kiivaat 35 lämmön- ja kaasunpurkautumisreaktiot, joten ne muodostavat teknisessä käytännössä huomattavan vaaratekijän. Muuten on tämän tyyppisten lisäaineiden syyksi säännöllisesti luettavissa huonontunut sitkeys, esim. fluorihiilipolymeereis- 2 7471 7 tä muodostettujen muotokappaleiden, erikoisesti kalvojen, pienentynyt jatkokatkeamislujuus.

Tunnettu keino mekaanisten ominaisuuksien parantamiseksi erityisesti kalvoilla, on yhdistäminen toisiin 5 mekaanisesti parempiin kerroksiin, kuten toisiin kalvoihin, kudoksiin, neuloksiin, vuotiin, päällysteisiin tai muihin kerroksiin yhteispuserruksissa. Epäkohtina ovat tällöin epäilemättä huomattavasti korkeammat tekniset tuotantokustannukset samoin kuin suuremmat kulut. Lisäksi tä-10 hän tarkoitukseen on käytettävissä vain suhteellisen harvoja, enimmäkseen aika kalliita aineita, kuten aromaattiset polyimidit, koska kerrosmateriaaleilla tulee olla myös hyvä jatkuvan lämmön kesto. Muuten on fluorihiili-vetypolymeerien äärimmäisen hylkivien ominaisuuksien ta-15 kia vaikeaa saada aikaan lujia ja kestäviä kiinnittymisiä edellä mainittuihin kerroksiin, mikä käytännössä ilmenee häiritsevänä laminaatin kerrosten irtoamisherkkyytenä.

Näin onkin olemassa tarve saada käytettäväksi fluo-rihiilivetypolymeerejä sisältäviä muotokappaleita, eri-20 koisesti kalvoja, joilla on sekä korkea jatkuvan lämmön kestävyys että hyvät mekaaniset ominaisuudet, silmällä pitäen niiden käyttö eristävinä aineina.

Keksinnön mukainen, jatkuvaa lämpöä kestävä, fluo-rihiilivetypolymeeriä sisältävä muotokappale täyttää edel-25 lä esitetyt vaatimukset ja sille on tunnusomaista, että se on muodostettu seoksesta, jossa on ainakin yhtä sulatteessa muokkauskelpoista fluorihiilivetypolymeeriä ja ainakin yhtä lämpöstabiilia termoplastista polymeeriä, jolloin fluorihiilivetypolymeeri muodostaa yhtenäisen tai 30 ainakin suurin piirtein yhtenäisen faasin, ja fluorihiili-vetypolymeerin painosuhde termoplastiseen polymeeriin on 80:20 - 20:80, edullisesti 70:30 - 50:50.

Soveltuvina, sulatteessa muokkauskelpoisina fluo-rihiilivetypolymeereinä tulevat kysymykseen tunnetut 35 fluorisubstituoidut vinyylipolymeerit, esimerkiksi homo-polymeeriset polyvinylideenifluoridi, polyvinyylifluoridi tai vastaavat kopolymeerit, jotka ovat esimerkiksi vinyli- 7471 7 deenifluoridin, vinyylifluoridin, tetrafluorietyleenin, perfluorialkyylivinyylieettereiden jne. johdannaisia tai yhden tai useamman näiden fluoripitoisten monomeerien ko-polymeerejä ja/tai näiden kopolymeerejä fluorittomien ko-5 polymeroitumiskelpoisten monomeerien, kuten etyleenin kanssa.

Edullisia fluorihiilivetypolymeerejä ovat poly-vinylideenifluoridi ja tetrafluorietyleenin kopolymeerit heksafluoripropyleenin tai etyleenin kanssa, myös mitättö-10 mästi kemiallisesti modifioituina muotoina, jolloin tetra-fluorietyleeni-etyleeni-kopolymeerityypit ovat erikoisen soveltuvina edullisia. Fluorihiilivetypolymeerejä, jotka eivät selvästi ole termoplastisia, kuten polytetrafluori-etyleeniä, voi olla läsnä määrissä ja suhteessa, jotka ei-15 vät vaikuta termoplastiseen muokkautuvuuteen ja faasin-muodostukseen.

Soveltuvia termoplastisia lämpöstabiileja polymeerejä on periaatteessa löydettävissä erilaisista poly-meeriluokista, esim. polyestereistä, polykarbonaateista, 20 polyamideista, polyimideistä, polysulfoneista, polyeette-risulfoneista, polyketoneista, polyeetteriketoneista tai polyeettereistä, jolloin edellytetään täydellistä inert-tiyttä, so. käyttöominaisuuksia, jotka eivät huononna po-lymeeriominaisuuksia, kuten suurempaa vedensitomiskykyä.

25 Edullisia termoplastisia polymeerejä ovat lineaariset tyydytetyt aromaattisten dikarboksyylihappojen polyesterit, esimerkiksi polybutyleenitereftalaatti ja erikoisesti poly-etyleenitereftalaatti, samoin kuin aromaattisten dihydrok-siyhdisteiden, erikoisesti bisfenolin A, polykarbonaatit.

30 Painosuhteet, joissa fluorihiilivetypolymeerit ja termoplastiset polymeerit esiintyvät toisiinsa nähden, ovat välillä 80:20 - 20:80, jolloin suhteet välillä noin 70:30 - 50:50 ovat edulliset.

Seosten valmistus myöhempää muotokappaleeksi jät-35 kokäsittelyä varten tapahtuu tavallisten menetelmien mukaan sulatteeksi erityisessä prosessivaiheessa tai suoraan suulakepuristimella samalla kun ryhdytään muotokappaleval-mistukseen, erikoisesti kalvotuotantoon.

4 7471 7

Keksinnön raukaista on, että muotokappaleen valmistus suoritetaan siten, että ainakin fluorihiilivetypoly-meeri muodostaa yhtenäisen tai ainakin suurin piirtein yhtenäisen faasin, mikä voidaan saavuttaa esimerkiksi ai-5 neosien viskositeettivalinnalla.

Muotokappaleen edullinen muoto on kalvo, jolloin kalvot voidaan valmistaa sekä taso- että letkukalvoina. Myös kalvojen yksi- tai kaksisuuntainen venytys on suoritettavissa, mahdollisesti yhdessä lämpöfikseerauksen kansio sa; normaalisti käyttökelpoiset kalvo-ominaisuudet saavutetaan kuitenkin myös ilman venytysmenettelyjä.

Muotokappaleen, erikoisesti kalvon liimaamiseen, laminointiin, painamiseen, pinnoittamiseen, metallointiin jne. voidaan käyttää tavanomaisia esikäsittelyjä, kuten 15 koronakäsittelyä, liekitystä, hapetus-, syövytys-, liuo tin- tai turvotusainekäsittelyä. Yleisesti on kuitenkin todettavissa, että keksinnön mukaisilla tuotteilla on liimat, painovärit ja muut aineet huomioiden jo käsittelemättömänä selvästi paremmat tarttumisominaisuudet kuin perus-20 tana olevista puhtaista fluorihiilivetypolymeereistä valmistetuilla muotokappaleilla.

Lisäaineita, kuten liukastus-, luisto-, paakkuntu-misen estoaineita, stabilisaattoreita, valon tai UV-suoja-aineita, verkkoutusaineita, pehmittimiä, täyteaineita, 25 jauhemaisina kuituina, liuskoina, mikrokuulina tai epä säännöllisinä rakeina, himmentämisaineita, väriaineita, liekinsuoja-aineita, sähköisyyden poistavia aineita, sähkönjohtokykyä parantavia aineita, vahvistusaineita jne. voidaan tarpeen mukaan lisätä seoksiin.

30 Keksinnön mukaiset muotokappaleet ratkaisevat yl lättäen hyvin edullisesti aikaisempiin muotokappaleisiin liittyneet ongelmat. Tasomuodostelmaa voidaan edullisesti käyttää myös muilla käyttöalueilla, esim. kaapeleiden tai litteiden kaapeleiden valmistuksessa, perusmateriaalina 35 painokytkentälevyissä jne. Kun termoplastinen polymeeri eluoidaan, on mahdollista saada huokoisia tuotteita, jotka soveltuvat esimerkiksi erotuksiin, joissa tarvitaan 7471 7 hyvää lämmönkestävyyttä ja/tai kemiallista inerttiyttä.

On kuitenkin myös mahdollista aineosaseosta sulatekehrää-mällä valmistaa lankoja tai kuituja, jotka sitten käsitellään kudoksiksi, neuloksiksi tai vuodiksi ja joita 5 käytetään jatkuvaa lämpöä kestävissä eristeissä.

Esimerkki 1

Tavanomaisen sekoittimen avulla sekoitettiin tetrafluorietyleenin ja etyleenin kopolymeeri, jota on 10 saatavana nimellä Hostaflon® ET (Hoechst Aktiengesell-schaft) (molaarisessa monomeerisuhteessa 1:1 ja hiukan kemiallisesti modifioituna, MFI ^1/300 ^ g/10 min), ja polyetyleeniftalaatti (IV-arvo 0,67, mitattuna fenolitet-rakloorietaani-(3:2)-seoksessa 25°C:ssa) granulaattien 15 muodossa painosuhteessa 8:2, keskenään. Kuivauksen jälkeen tavallisissa olosuhteissa seurasi puserrus 250 m paksuiseksi tasokalvoksi 45. Technikum-pusertimen, leveä-aukkoisen suulakkeen ja jäähdytysvalssin avulla puserti-men lämmitysvyöhykkeen lämpötilassa 290 - 310°C ja puser-20 ruksella noin 15 kg/tunti.

Kalvolla oli kaksifaasinen rakenne, johon kuului yhtenäinen fluorihiilivetypolymeerifaasi. Päinvastoin kuin vastaavasti valmistettu kalvo ilman polyesteri-lisäainetta, oli kalvo saumattavissa, hyvin liukuva ja 25 muovattavissa peiteluistimuovausautomaatilla (tyyppi Sta- tomat) ja sillä oli läpikerrostumislujuus, joka oli 75 -130°C korkeampi kuin vertailukalvon vastaava arvo (ilmaistuna paineen alaisena ja termisesti kuormitettuna muodon-pysyvyyskokeessa normin VDE 0 345 § 26 mukaan). Tarkasta-30 essa jatkuvan lämmön kestävyyttä (määritetty normin VDE 0 304 osa 2 mukaan käyttäen arvosteluperusteina kat-keamisvoimaa ja katkeamisvenymää) voitiin todeta, että lisäaineen suhteellisen suuresta osuudesta ja pienemmästä lämmönkestävyydestä huolimatta tässä kalvossa oli käytän-35 nöllisesti katsoen tuskin minkäänlaista jatkuvan lämmön keston vähenemistä todettavissa verrattuna puhtaasta fluo-rihiilivetypolymeeristä valmistettuun kalvoon. Kalvon jatkokatkeamislujuus oli erinomainen, E-moduli oli noussut 2 7471 7 noin lOOtsta 1200 N/iran :iin. Myöskään sähköominaisuuksis-sa ei ollut todettavissa puutteita verrattuna vertailu-kalvoon. Liimautuvuus kaupallisilla liimoilla, jotka eivät kuulu fluorihiilivetypolymeereille tarkoitettujen 5 erikoistuotteiden joukkoon, oli annettu.

Esimerkki 2

Esimerkki 1 toistettiin sillä poikkeuksella, että seoksen painosuhde oli 6:4 ja käytettiin polyetyleenitere-ftalaattia, jonka molekyylipaino oli korkeampi (IV-arvo 10 0,91). Kalvossa oli yhtenäinen fluorihiilivetypolymeeri- faasi ja sillä oli fluorihiilivetypolymeerikalvon korkea jatkuvan lämmön kestävyys samanaikaisesti vähintään yhtä hyvien mekaanisten ominaisuuksien ohella kuin mitä todettiin esimerkin 1 kalvolla.

15 Esimerkki 3

Yhtä hyvät ominaisuudet kuin esimerkissä 2 oli kalvolla, joka valmistettiin esimerkin 1 mukaisesti niillä muutoksilla, että seoksen painosuhde oli 1:1, fluorihiili-vetypolymeerin sulateviskositeetti (MFI ^1/300^ 20 400 g/10 min, ja polyetyleenitereftalaatilla oli rajavis- siteetti (IV-arvo) 0,86. Kalvolla oli yhtenäinen fluori-hiilivetyfaasi.

Esimerkki 4

Esimerkin 3 toistaminen sillä poikkeuksella, että 25 fluorihiilivetypolymeerillä oli MFI 100 g/10 min, tuotti kalvon, jolla oli fluorihiilivetypolymeerin yhtenäinen faasirakenne ja vastaavat käyttökelpoiset käyttötekniset ominaisuudet kuin esimerkissä 3.

Esimerkki 5 30 Esimerkki 1 toistettiin sillä poikkeuksella, että polyetyleenitereftalaatin asemesta käytettiin 4,4'-di-hydroksidifenyyli-2,2-propaanin (bisfenoli A) polykarbo-naattia, jonka keskimääräinen molekyylipaino oli suuruusluokkaa 50 000 (Makrolon^ , Bayer AG) . kalvon fluorihiili-35 vetypolymeerifaasi oli läpikulkeva. Kalvon mielenkiinnon kohteena olevat käyttöominaisuudet olivat erinomaiset.

7 7471 7

Esimerkki 6

Esimerkki 5 toistettiin sillä poikkeuksella, että sekoitussuhde oli 4:6. Kalvon faasirakenne säilyi muuttumattomana, sen ominaisuusprofiili oli erinomainen.

5 Esimerkki 7

Esimerkki 5 toistettiin, jolloin sekoitussuhde muutettiin 2:8:ksi. Kalvon faasirakenne ja ominaisuuskuva olivat yhtä hyvät kuin esimerkissä 6.

Claims (7)

7471 7

1. Jatkuvaa lämpöä kestävä, fluorihiilivetypolymee-riä sisältävä muotokappale, tunnettu siitä, että 5 se on muodostettu seoksesta, jossa on ainakin yhtä sulatteessa muokkauskelpoista fluorihiilivetypolymeeriä ja ainakin yhtä lämpöstabiilia termoplastista polymeeriä, jolloin fluorihiilivetypolymeeri muodostaa yhtenäisen tai ainakin suurin piirtein yhtenäisen faasin, ja fluorihiili-10 vetypolymeerin painosuhde termoplastiseen polymeeriin on 80:20 - 20:80, edullisesti 70:30 - 50:50.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen muotokappale, tunnettu siitä, että muotokappale on kalvo.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen muotokap-15 pale, tunnettu siitä, että fluorihiilivetypolymee- rifaasi muodostuu polyvinylideenifluoridista tai tetra-fluorietyleenin ja heksafluoripropyleenin tai etyleenin kopolymeeristä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen muoto-20 kappale, tunnettu siitä, että lämpöstabiili termoplastinen polymeeri muodostuu lineaarisesta, tyydytetystä polyesteristä.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen muoto-kappale, tunnettu siitä, että lämpöstabiili ter- 25 moplastinen polymeeri muodostuu polyetyleenitereftalaatis-ta tai aromaattisten dihydroksiyhdisteiden, erikoisesti bisfenolin A, polykarbonaateista.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen muoto-kappale, tunnettu siitä, että se sisältää apuainei- 30 ta, kuten liukastus-, luisto-, paakkuuntumisen esto-, valo-, UV-suoja-, verkkoutus-, liekinesto-, himmentämis-, ja väriaineita, pehmittimiä, täyteaineita, johtokykyä parantavia aineita ja sähköisyyden poistavia aineita.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukaisen muoto-35 kappaleen käyttö, tunnettu siitä, että sitä käytetään sähköä eristävänä materiaalina. Patentkrav „ , _ „ 7471 7