NL8700379A - Werkwijze voor het vervaardigen van vormlichamen. - Google Patents

Description

Ν034306 I

Werkwijze voor het vervaardigen van vormlichamen.

Beschrijving

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van poreuze langwerpige vormlichamen, in het bijzonder banden, folies, massieve of holle profielen, van fluorpolymeren, zoals 5 polytetrafluoroethyleen, waarbij het poedervormige polymeer dat niet in gesmolten toestand verwerkt kan worden, alleen dan wel als gemengd polymeer, met behulp van een smeer- of glijmiddel verdicht wordt en gevormd wordt tot een vormlichaam (extruderen van een pasta), vervolgens het smeer- of glijmiddel wordt verwijderd, het vormlichaam wordt gerekt 10 en het polymeer wordt gesinterd.

Voor het vervaardigen van poreuze vormlichamen uit een tetrafluor-polymeer is reeds bekend (DE-C-2.417.901), het door het extruderen van een pasta vervaardigde vormlichaam na het verwijderen van het glijmiddel met een snelheid van meer dan 2000¾ per seconde te rekken of te 15 strekken, waarbij het vormlichaam in de richting van het strekken met meer dan het 50-voudige van de lengte van het ongestrekte voorwerp wordt gerekt. De mate van strekking of de rek van het vormlichaam moet geschieden in een temperatuurgebied tussen 35° en 327°C met als doel de treksterkte te verhogen terwijl tegelijk de dichtheid wordt verminderd. 20 Om dit te bereiken is aangenomen dat de reksnelheid in kombinatie met een bepaald temperatuurgebied beslissend is.

Afgezien van het feit dat de bekende werkwijze door de hoge rek-waarden per seconde problemen meebrengt in vervaardigingstechnisch opzicht, zijn de toepassingsmogelijkheden van de volgens de bekende werk-25 wijze vervaardigde vormlichamen beperkt. Zo zijn bijvoorbeeld banden of folies die onderworpen zijn geweest aan een reksnelheid van meer dan 2000¾ per seconde, minder geschikt om gebruikt te worden bij een gelaagde opbouw voor soepele elektrische kabels of leidingen, dan gewikkelde schei dings- of glijfolies. De daartoe geschikte banden of folies 30 moeten meegevend zijn om de bewegingen van de kabel of de leiding te volgen, doch ze mogen echter ook de flexibiliteit van de kabel of de leiding in opgewikkelde toestand niet merkbaar nadelig beïnvloeden, respectievelijk aanleiding geven tot zogenaamde kreukels wanneer de kabel of de leiding met kleine buigstralen wordt gelegd.

35 Meegevende banden zijn reeds voor het speciale doel van het afdichten van schroefverbindingen en dergelijke bekend (DE-A-2.028.393). Deze banden of ook folies bestaan uit polymerisaten Van tetrafluoro-ethyleen, zijn ongesinterd en in langsrichting gestrekt of uitgezet,

870037S

2 —ï teneinde kleine hoeveelheden polymeermateriaal voldoende te doen zijn, zonder dat de afdichtcapaciteit van de bekende band nadelig wordt beïnvloed. Voor elektrische doeleinden zijn deze banden minder geschikt, onder andere bezitten zij ook niet de treksterkte die nodig is 5 voor het opwikkelen van een band zonder bandvervorming op bijvoorbeeld een kabel of een leiding, een uit een bundel pijpen bestaande kabel of een pijpleiding.

Uitgaande van deze stand van de techniek is het doel van de uitvinding een mogelijkheid te verschaffen om met eenvoudige vervaardi-10 gingsmiddelen poreuze vormlichamen te vervaardigen, waardoor verdere voordelige toepassingsgebieden mogelijk worden voor het fluorpolymeer.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat de vormlichamen tijdens een continue doorgang in een eerste stap door drogen ontdaan worden van het smeer- of glijmiddel en een in een aansluitende 15 tweede stap in een tenminste tot de kristal!iet-smelttemperatuur van het betreffende polymeer oplopend temperatuurgebied gerekt wordt en het polymeer tegelijk met het rekken van het vormlichaam wordt gesinterd.

De uitvinding berust op het inzicht dat ook bij lagere strek- of rek-verhoudingen hoge treksterkten bij vormlichamen op basis van fluorpoly-20 meren kunnen worden bereikt, indien de processen van het rekken, respectievelijk strekken van het vormlichaam en het sinteren van het polymeermateriaal praktisch tegelijkertijd optreden. Daardoor wordt ook de mogelijkheid verschaft om het vormlichaam, bijvoorbeeld een band of een folie, door de mechanische behandeling tijdens het sinteren in de door-25 gangsrichting van het vormlichaam of dwars ten opzichte daarvan verschillende eigenschappen te verschaffen.

In deze samenhang is het bijzonder voordelig wanneer volgens de uitvinding tijdens het sinteren het vormlichaam in de trekrichting gerekt of gestrekt wordt. Aldus vervaardigde folies of banden zijn bij-30 voorbeeld in het bijzonder geschikt voor het omwikkelen van soepele in langsrichting gerekte waren, zoals elektrische kabels en leidingen, aangezien zij zich zonder problemen tegen het daaronder liggende orgaan aanvlijen en vanwege de verhoogde stabiliteit in dwarsrichting de soepelheid van het eindprodukt slechts onmerkbaar verstoren, zo dat al het 35 geval is. Beschadigingen tengevolge van uitstekende bandkanten of kreukels worden vermeden.

Indien, anders dan bij dit toepassingsvoorbeeld, de dwarsstabili-teit van de band belangrijk is en de treksterkte in asrichting van het vormlichaam niet van overwegend belang is, dan kan het voordelig zijn 40 om bijvoorbeeld een band van fluorpolymeren tijdens het verwarmen tot 8700379 - 'i 3 boven de kristallietsmelttemperatuur van dit materiaal dwars ten opzichte van de aftrekrichting te rekken respectievelijk zelfs volgens een andere uitvoering van de uitvinding een biaxiale rek of strekking, dat wil zeggen in asrichting en dwars daarop, uit te voeren. Volgens de 5 uitvinding is het zo op eenvoudige wijze mogelijk om ook bij lagere rek- of strekverhoudingen mechanisch en elektrisch kwalitatief hoogwaardige vormlichamen te verschaffen, die volledig voldoen aan de eisen die gesteld worden in de meest verschillende toepassingsgebieden.

In tegenstelling tot bekende maatregels van het verwarmen voor het 10 verminderen van de spanningen (DE-A-2.028.393) bij temperaturen lager dan 342°C, dus in elk geval onder het smeltpunt van het ongesinterde polymeermateriaal, is voor de uitvinding een sinterbehandeling noodzakelijk.. Verder zal volgens de uitvinding derhalve het temperatuurgebied boven 342°C liggen, bij voorkeur tussen 380° en 1000°C.

15 Het drogen van het door extruderen van een pasta vervaardigde vormlichaam geschiedt volgens de uitvinding doorlopend en in elk geval gescheiden van de aansluitende stap van het rekken en tegelijkertijd sinteren. Het drogen geschiedt volgens de uitvinding op temperaturen tussen 150°C en 320°C, bij voorkeur tussen 200° en 300°C. Daardoor 20 wordt een voldoend grote afstand tot het punt van zelfontbranding van de tegenwoordig gebruikelijke glij- of smeermiddelen verzekerd, dat tussen 35Q° en 400°C ligt.

In het bijzonder wanneer het vormlichaam volgens de uitvinding een band- of folieachtig produkt is, wordt verder volgens de uitvinding het 25 vormlichaam in de aftrekrichting tot 2000%, bij voorkeur tussen 100 en 1000% gerekt. Daardoor wordt bijvoorbeeld een goede bandkwaliteit verkregen, die voor de toepassing bij soepele langgerekte waren in het bijzonder geschikt is. Dergelijke banden of folies bezitten in gestrekte en gesinterde toestand een soortelijk gewicht van 0,2 tot 1,3 g/cm^.

30 Overeenkomstige rekverhoudingen gelden natuurlijk ook voor de mechanische behandeling van het vormlichaam tijdens het sinteren dwars ten opzichte van de as- of doargangsrichting, wanneer de vereiste eigenschappen van het produkt dit noodzakelijk maken.

Zoals reeds uiteengezet is het voor bepaalde produkten, zoals soe-35 pele langgerekte waren, belangrijk dat in het geval van het omwikkelen met een bandmateri aal, voor welk doel dan ook, steeds de band of de folie in asrichting en dwars ten opzichte daarvan niet dezelfde sterkte-eigenschappen bezitten. Aangezien de verhouding van de treksterkten in de rekrichting van de band of de folie en dwars ten opzichte daarvan 40 volgens de uitvinding bijvoorbeeld 10-50 : 1 kan bedragen, zijn deze 870 0 37 9 5 4 banden of folies voor het speciale toepassingsdoel en dergelijke gevallen superieur aan alle bekende uitvoeringen. Onder "bekende uitvoeringen" moeten in dit verband niet slechts de bekende gerekte folies op basis van fluorpolymeren worden verstaan, doch ook andere toegepaste 5 banden en foliën op polymeerbasis. Zo worden in de elektronische industrie reeds lang voor de meest verschillende doeleinden, bijvoorbeeld als diëlektricum, folies in handvorm op basis van lineaire polyesters toegepast, zoals deze onder de handelsnaam "Hostaphan" algemeen bekend zijn. Deze folies dienen echter ook bijvoorbeeld in de kabel- of 1 ei -10 dingstechniek voor het scheiden van aparte lagen, of het nu gaat om de doorgang van vluchtige bestanddelen (weekmakers) te verhinderen, dan wel om het mechanisch verschuiven van de aparte lagen van de kabel- of Teidingconstructie ten opzichte van elkaar te verzekeren, wanneer bij het op- en afwikkelen van de kabel of de leiding de daarop inwerkende 15 trek- en drukkrachten daartoe aanleiding kunnen geven. Nadeel van deze bekende folies is de lage mate van meegevendheid bij het opwikkelen alsmede de negatieve beïnvloeding van de soepelheid van de bijvoorbeeld met een dergelijke folie omwikkelde kabel vanwege de verhoudingsgewijze hoge stijfheid van het foliemateriaal.

20 Speciaal voor de toepassing als glijfolie in bijzonder soepele langgerekte waren is het volgens een verdere uitvoering van de uitvinding voordelig gebleken, wanneer de band of de folie geperforeerd is.

Zo kunnen bijvoorbeeld door middel van een messenwals in langsrichting verlopende en zich op afstand van elkaar bevindend aangebrachte sleuven 25 in de band of de folie worden aangebracht, waarbij ook meerdere van dergelijke rijen sleuven naast elkaar kunnen verlopen. Bij hoge wisselende buigbelastingen bijvoorbeeld kan de met een of meerdere lagen opgewikkelde band of de folie scheuren tot aparte elementen, waarbij de soepelheid van de waren blijft bestaan, en de werking van de band of de 30 folie als glijmiddel bewaard blijft.

Langgestrekte soepele waren, die uit meerdere lagen opgebouwd zijn, die van elkaar gescheiden doch ten opzichte van elkaar, bijvoorbeeld bij het buigen, zonder problemen moeten kunnen worden verschoven, kunnen de reeds genoemde kabels en leidingen zijn, die voor de energie-35 overdracht of gegevensoverdracht dienen. Dit kunnen echter ook zogenaamde pijpbundelkabels zijn, die voor de overdracht van meet- of re-gelwaarden op pneumatische of hydraulische wijze dienen en uit tot een bundel samengestelde aparte pijpjes zijn vervaardigd. Tot de toepassingsgebieden van de uitvinding behoren ook pijpleidingen of slangen 40 die bijvoorbeeld voor het transport van vloeibare of gasvormige media 870 0379 «** '> 5 worden toegepast, waarbij hier niet slechts banden of foliën worden toegepast, doch ook bijvoorbeeld een of meerdere van de genoemde pijpjes als poreus vormstuk kan zijn uitgevoerd. Dergelijke poreuze pijpjes die ook apart kunnen zijn aangebracht, worden voor het bewaken van bij-5 voorbeeld vluchtige gassen als zogenaamde snuffelleidingen toegepast.

Voor de toepassing bij elektrische kabels of leidingen kunnen de banden of folies volgens de uitvinding de glij- of scheidingslaag vormen, de isolering kan uit deze banden of folies bestaan, doch ook het dijs,,electricum van bijvoorbeeld een coaxiale hoogfrequent kabel kan uit 10 de gerekte en tegelijkertijd gesinterde poreuze folies of banden volgens de uitvinding zijn vervaardigd. Het hoge luchtgehalte in het poreuze materiaal, samen met de hoge langssterkte en in verhouding daartoe lage dwarssterkte, voldoet bijzonder goed aan de op dit gebied gestelde eisen.

15 Voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding is een inrichting doelmatig gebleken die uit een in doorgangsrichting van het door extruderen van een pasta gevormde vormlichaam aangebracht droogin-richting, waarvan de temperatuur regelbaar is, alsmede een aansluitende, ruimtelijk hiervan gescheiden doorgangs-verwarmingsoven met een aan 20 de uitgang geplaatste opwikkel inrichting met een in vergelijking met aan de ingang aangebrachte geleidings- en/of aandrijvingsrollen een verhoogd toerental bestaat. De bewuste scheiding van het drogen van het vormlichaam in een eerste stap en het tezamen uitvoeren van hét rekken en praktisch tegelijk sinteren in een tweede stap, doch beide bij de 25 doorgang van het vormlichaam, leidt tot een rationele en betrouwbare vervaardiging.

De uitvinding zal aan de hand van het in de figuur afgeheelde uitvoert ngsvoorbeeld verder worden toegelicht.

Een door het extruderen van een pasta vervaardigd vormlichaam in 30: de gedaante van de band 1 van polytetrafluoroethyleen wordt van een voorraadspoel 2 afgewikkeld en via de omleiding 3 toegevoerd aan de droogoven 4. Tijdens de doorgang door deze droogoven, die bijvoorbeeld een temperatuur van ongeveer 280°C bezit, wordt de band 1 ontdaan van de voor het extruderen van de pasta noodzakelijke smeer- of glijmidde-35 len. De nu gedroogde nog ongerekte en ongesinterde band 1 loopt aansluitend in de sinteroven 5, waarbij de oventemperatuur bijvoorbeeld 430°C bedraagt. De aan de uitgang van de sinteroven 5 aangebrachte ge-leidingsrol 6 kan aangedreven worden en wel zo dat het toerental hoger is dan het toerental van de omleiding 3. Daardoor wordt het in de sin-40 teroven 5 bij de doorgang op de sintertemperatuur gebrachte band lge- 8700379 #· 6 rekt. De praktisch tegelijkertijd gerekte en gesinterde band wordt aansluitend als poreus vormlichaam via de omleidingsrol 7 op de voorraad-trommel of -spoel 8 gewikkeld.

Uitgangsmateriaal voor de op de voorraadspoel 2 gewikkelde band 1 5 is een polymeerpoeder, dat met bekende smeermiddelen wordt gemengd en onder druk allereerst tot een halffabrikaat wordt verdicht. Dit halffabrikaat wordt dan op bekende wijze in een zuigerstrengpers in het onderhavige voorbeeld allereerst tot een rond koord geëxtrudeerd dat aansluitend tot een band wordt uitgewalst.

10 Indien de reduktieverhouding bijvoorbeeld 40 : 1 bedraagt (halffa brikaat : rond koord) en na het uitwalsen tot de band de rekverhouding 1 : 5 bedraagt, dan kunnen voor de volgens de uitvinding vervaardigde poreuze gesinterde en gerekte band treksterkten worden bereikt die in langsrichting 360 kp/cm^ en in de dwarsrichting 30 kp/cm^ bedragen.

15 Indien bij overigens gelijke werkvoorwaarden een reduktieverhou ding van 50 : 1 wordt gekozen, dan kunnen treksterkten worden bereikt die voor de langsrichting 280 kp/cm^ en voor de dwarsrichting 20 kp/cm^ bedragen. Van wezenlijk belang is in elk geval dat de treksterkten in langsrichting van de band, doch ook elk ander profiel, telkens een 20 veelvoud bedragen van de treksterkten in dwarsrichting. Een zo vervaardigd vormlichaam wordt derhalve, naast door de hoge temperatuurbesten-digheid en de ongevoeligheid ten opzichte van agressieve media, vooral gekenmerkt door een goed buiggedrag.

In afwijking daarvan is het natuurlijk ook mogelijk om de vorm-25 lichamen, zoals een band of een folie, verder volgens de uitvinding tegelijk met het sinteren van het polymeermateriaal dwars ten opzichte van de aftrekrichting te onderwerpen aan rekken of strekken. Daartoe zijn inrichtingen geschikt met in doorgangsrichting meelopende trekele-menten, die aangrijpen op de zijden van de band of folie en bij het uit 30 elkaar lopen in de gewenste eindstand binnen de sinteroven 5 de vereiste mate van rekken of strekken bij het tegelijkertijd verhogen van de folietemperatuur tot boven de kristallietsmelttemperatuur van het foil emateriaal bewerkstelligen.

In andere gevallen echter, zoals op het gebied van industriële 35 filters of op het gebied van de chirurgie, is het bijvoorbeeld in tegenstelling tot de kabel techniek vaak niet belangrijk om verschillende treksterkten in langs- of dwarsrichting van het vormlichaam te bereiken.

In dit geval kan volgens de uitvinding zo worden te werk gegaan 40 dat, zoals in de figuur is afgebeeld, de gedroogde nog ongerekte en on- 870 0 37 9 4 7 gesinterde band 1 in de sinteroven 5 loopt en daar op dé sintertempera-tuur wordt gebracht, waarbij de oventemperatuur bijvoorbeeld 500°C bedraagt. Tijdens het sinteren treedt wederom door middel van de gel ei-dingsrol 6 en de omleiding 3 vanwege het verschillende toerental van 5 deze elementen het rekken of strekken in asrichting op, bijvoorbeeld met een rekverhouding tussen 200 en 600¾. Tegelijkertijd grijpen echter, zoals niet afgebeeld, doch bijvoorbeeld uit EP-B-0.075,306 bekend is, trekelementen op beide zijden van de band aan, die bijvoorbeeld door middel van geschikte gel eidingsrails tijdens de doorgang van de 10 band met een rechte hoek ten opzichte van de doorgangsrichting uit elkaar bewogen worden en derhalve het rekken van de band ook in deze richting bewerkstelligen. Daardoor wordt een biaxiaal gerekte en tijdens het rekken gesinterde band met in beide richtingen hoge treksterkten verkregen. De met de uitvinding bereikbare treksterkten voor een in 15 een of beide richtingen gestrekt of gerekt vormlichaam komen voor het overige overeen met die welke bij bekende werkwijzen door middel van zeer hoge rek- of strekgraden kunnen worden bereikt.

8700379

Claims (14)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van poreuze langgerekte vorm-lichamen, in het bijzonder banden, folies, massieve of holle profielen, 5 van fluorpolymeren, zoals polytetrafluorethyleen, waarbij het poedervormig polymeer dat niet uit de smelt kan worden verwerkt, alleen of als gemengd polymeer, met behulp van een smeer- of glijmiddel verdicht en tot een vormlichaam wordt gevormd (extrusie van pasta), aansluitend het smeer- of glijmiddel wordt verwijderd, het vormlichaam wordt gerekt 10 en het polymeer wordt gesinterd met het kenmerk dat het vormlichaam tijdens een continue doorgang in een eerste stap door het drogen van het smeer- of glijmiddel ontdaan wordt en in een aansluitende tweede stap in een tenminste tot de kristallietsmelttemperatuur van het betreffende polymeer oplopend temperatuurgebied gerekt wordt en het poly- 15 meer tegelijk met het rekken van het vormlichaam gesinterd wordt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het vormlichaam in aftrekrichting wordt gerekt.

3. Werkwijze volgens-conclusie 1 met het kenmerk, dat het vormlichaam dwars ten opzichte van de aftrekrichting wordt gerekt.

4. Werkwijze volgens conclusie 1 met het kenmerk dat het vorm lichaam achtereenvolgens of tegelijkertijd in asrichting en dwars ten opzichte daarvan gerekt wordt, waarbij in elk geval het rekken in een temperatuurgebied geschiedt dat boven de kristallietsmelttemperatuur van het voor het vormlichaam toegepaste polymeer ligt.

5. Werkwijze volgens conclusie 1 of een van de volgende met het kenmerk dat het temperatuurgebied boven 342°C ligt, bij voorkeur tussen 380° en 1000°C.

6. Werkwijze volgens conclusie 1 of volgende met het kenmerk dat het drogen van het vormlichaam in de eerste stap bij temperaturen tus- 30 sen 150° en 320°C, bij voorkeur tussen 200° en 300°C geschiedt.

7. Werkwijze volgens conclusie 1 of volgende met het kenmerk dat het vormlichaam in de trekrichting tot 2000%, bij voorkeur tussen 100 en 1000% wordt gerekt.

8. Band of folie die volgens de werkwijze van conclusie 1 of een 35 van de volgende vervaardigd is met het kenmerk dat het soortelijk ge wicht van de band of de folie in gerekte en gesinterde toestand 0,2 tot 1,3 g/cm3 bedraagt.

9. Band of folie volgens conclusie 8 met het kenmerk dat de verhouding van de treksterkten in rekrichting van de band of de folie en 40 dwars ten opzichte daarvan 10-50 : 1 bedraagt. 8700379 ·*-

10. Band of folie volgens conclusie 8 of 9 gekenmerkt door een perforatie.

11. Toepassing van een band of een folie volgens conclusie 9 of 10 bij de gelaagde opbouw van langgerekte waren, zoals elektrische kabels 5 en leidingen, pijpleidingen of kabels bestaande uit bundels pijpen.

12. Langgerekte waren in de gedaante van een elektrische kabel of een elektrische leiding volgens conclusie 11 met het kenmerk dat de isolatie van de kabel of de leiding uit de gerekte en tegelijkertijd gesinterde band of de folie bestaat.

13. Langgerekte waren in de gedaante van een elektrische kabel of leiding met een of meerdere in de gelaagde opbouw aangebracht glij- of scheidingsfolies volgens conclusie 11 met het kenmerk dat de glij- of scheidingsfolie uit de gerekte en tegelijkertijd gesinterde band of de folie bestaat. 15' 13. Langgerekte waren in de gedaante van een elektrische kabel of een leiding met een of meerdere in de gelaagde opbouw aangebrachte glij- of scheidingsfolies volgens conclusie 11 met het kenmerk dat‘de glij- of scheidingsfolie uit de gerekte en tegelijkertijd -gesinterde band of de folie bestaat.

14. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens conclu sie 1 of een van de volgende gekenmerkt door een in de doorgangsrich-ting van het door het extruderen van een pasta gevormd vormlichaam aangebrachte drooginrichting met regelbare temperatuur alsmede een aansluitende daarvan in de ruimte gescheiden doorgangsverwarmingsoven met 25' een aan de uitgang aangebrachte opwikkel inrichting met een ten opzichte van de aan de ingang aangebrachte geleidings- en/of aandrijfrol verhoogd toerental en/of aan beide zijden van het vormlichaam aangebrachte alsmede in doorgangsrichting daarmee meebewegende en in het gebied van de doorgangsverwarmingsoven uit elkaar beweegbare klem- respectievelijk 30 trekelementen. 8700379 '