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Verfahren zur Herstellung von ungesinterten Folien und Bändern aus
Polytetrafluoräthylen Ungesinterte Folien aus Polytetrafluoräthylen sind bekannt.
Sie werden zumeist nach dem Pulver-Walz-Verfahren hergestellt, indem man das trockene,
z. B. feingemahlene Pulver auf den Walzenspalt eines waagerecht angeordneten Walzenpaares
aufgibt und zwischen den Walzen zu einem kontinuierlichen Band verdichtet. Da das
Pulver zur Brückenbildung neigt, ist die Verarbeitung des Polytetrafluoräthylens
in diesem Verfahren nicht einfach. Das auf diese Weise erzielte ungesinterte Rohband
oder die ungesinterte Rohfolie verfügt nur über eine ganz geringe Festigkeit, die
es gerade gestattet, die Rohfolie oder das Rohband in einem Durchlaufverfahren zu
sintern, um ihr gebrauchsfähige Festigkeitseigenschaften zu geben. Die nach diesem
Verfahren hergestellten ungesinterten Folien werden, von einigen wenigen Ausnahmen
abges.ehen, wo sie auf Festigkeit nicht beansprucht werden (z. B. als Sinterbeilagen)
praktisch technisch kaum verwendet und sind gleichsam nur ein Zwischenprodukt auf
dem Wege zur Herstellung gesinterter Folien oder Bänder.
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Derartige Zwischenprodukte hat man auch schon unter Zusatz von Silikon
in irgendeiner Form als Plastifizierer oder Binder vorgeschlagen und gelangt dadurch
auf dem Wege über eine feste, später eingedampfte und getrocknete Silikonbeimischung
zu einem trockenen Pulver, das sich dann als voraufbereitetes Pulver verarbeiten
läßt. Man erreicht mit einem derartigen Pulver, daß es sich besser auf Walzwerken
zu Bändern auswalzen läßt als die oben beschriebenen nicht aufbereiteten Pulver.
An dem Charakter der so hergestellten Bänder als Zwischenprodukte auf dem Wege zu
gesinterten Bändern ändert sich dadurch jedoch nichts.
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Es ist auch bekannt, mit Silikon groberes Pulver umzuarbeiten, wobei
man das Endprodukt jedoch nicht als Band, sondern als Fell von den Walzen abzieht,
das dann nach Extraktion und Verdampfen des Binders durch Porosität gekennzeichnet
ist. Mit ungesinterten Folien aus Polytetrafluoräthylen hat dieses vorbekannte Verfahren
jedoch nichts gemein.
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Es sind allerdings auch ungesinterte Folien aus Polytetrafluoräthylen
bekannt, die unter Verwendung eines besonders fein zermahlenen Pulvers und unter
Zuhilfenahme von einem als Weißöl bezeichneten Paraffinöl zunächst über ein empfindliches
und bezüglich der Verformungsgrade sehr genau durchzuführende Strangpreßverfahren
und anschließend über ein bezüglich der Temperatureinstellung sehr genau durchzuführendes
Heißwalzverfahren hergestellt werden. Zu hohe Verformungsgrade in der Strangpresse
führen bei diesem Verfahren zu Rissen im Strang bzw. in der hergestellten Folie
oder zu einem Band mit geringen mechanischen Eigenschaften. Zu hohe Temperaturen
bedingen Versprpdung und beeinträchtigen die elastischen Eigenschaften des hergestellten
ungesinterten Bandes. Den Strangpreßvorgang hält man für unbedingt erforderlich,
um die Orientierung zu erzielen, die den Folien oder Bändem ihre mechanischen Eigenschaften
verleiht. Bei diesem bekannten Verfahren ist es fernerhin von Nachteil, daß das
Praffinöl aus dem Strang bzw. der Folie wieder entfernt werden muß, was durch Lösungsmittel
oder Verdampfen bei entsprechend hohen Temperaturen erfolgt. Die nach dem beschriebenen
umständlichen Verfahren hergestellten ungesinterten Folien haben allerdings sehr
vorteilhafte Eigenschaften, vor allem die, daß sie quer zur Streckrichtung bzw.
Walzrichtung eine Dehnbarkeit von 400 0/o und mehr aufweisen und gleichzeitig, wenn
auch begrenzt, in der Längsrichtung dehnbar sind.
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Diese Folien und Bänder werden wegen ihrer hervorragenden Isolationseigenschaften
im ungesinterten Zustand in Form schmaler Bänder von der Elektroindustrie zum Umwickeln,
d. h. zur Isolation von Drähten und Kabeln, benutzt. Die Festigkeit und gleichzeitig
gute Dehnbarkeit dieses Materials gestattet ein strammes Wickeln. Die umwickelten
Drähte werden im Anschluß daran im allgemeinen bei Temperaturen von 360 bis 3800
C durch einen Durchlaufofen geführt, wo die Wicklung während des Aufsinterns schrumpft
und sich dadurch noch fester an die Drähte anschmiegt, wobei auch die einzelnen
Bandlagen miteinander mehr oder weniger
verschweißen, so daß eine
vollkommen dichte Umhüllung der Kabel oder Bänder erreicht wird.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ungesinterte Folien
und Bänder mit den beschriebenen elastischen Eigenschaften einfacher als bisher
herzustellen und will zugleich die Eigenschaften der Folien oder Bänder selbst-verbessern.
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Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung von ungesinterten
Folien und Bändern aus Polytetrafluoräthylenpulver -mit Zusatz von Silikonkunstharzen.
Sie besteht darin, daß das Polytetrafiuoräthylenpulver mit einer wäßrigen Silikonharzemulsion,
z.B. einer 250/oigen wäßrigen Emulsion, bis zur Bildung einer breiigen Konsistenz,
gegebenenfalls unter Zuführung von destilliertem Wasser, durchmischt und danach
unter häufigem Falten geknetet und unter Formgebung ausgewalzt wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird man die Menge des zugemischten
Silikonkunstharzes so wählen, daß im fertigen, trockenen Produkt etwa 5 bis 20 Gewichtsprozent
als Festanteil enthalten sind. Die Menge des Festanteiles richtet sich danach, wie
möglicherweise die Eigenschaften der hergesteiiten Folie beeinflußt werden sollen.
So läßt sich mit Erhöhung des Festanteils an Silikonkunstharzen die Festigkeit des
hergestellten Bandmaterials oder Folienmaterials wesentlich verbessern. Zugleich
werden auch die elektrischen Eigenschaften vorteilhaft beeinflußt. Das knetende
Mischen der-beiden Komponenten unter Druck kann in beliebigen Pressen, z. B. zwischen
Plattenpressen oder auch mittels Preßwalzen, erfolgen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Auswalzen in kalten
Walzen, wobei die vorgeknetete Formmasse mit ein oder mehreren Stichen ausgewalzt
und das Walzprodukt danach an der Luft, in Trockenöfen, in Durchlauföfen oder auch
auf Trokkenwalzen getrocknet wird. Besonders vorteilhaft ist es, den Walzvorgang
unter einstellbarer Zugeinwirkung auf das auszuwalzende und auf das aufzuwikkelnde
Gut durchzuführen, wodurch sich besondere Vorteile bezüglich des Dehnungsverhaltens
der hergestellten Folien oder Bänder ergeben.
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Die erreichten Vorteile sind vor allem darin zu sehen, daß sich eine
knetgummilederartige, noch feuchte durch Kneten vorplastiflzierte Masse im Walzwerk
im Gegensatz zur Verarbeitung von trokkenem Pulver und auch voraufbereitetem Pulver
in jeder Richtung strecken läßt, d. h. daß man die Walzrichtung beliebig oft vertauschen
kann, so daß man beispielsweise einen quadratischen flachen Rohling nicht nur zu
einem Band, sondern ebensogut zu einer entsprechend dünnen quadratischen Platte
auswalzen kann. Außerdem weist die ungesinterte Folie, die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellt wird, höhere Festigkeit und bessere Dehnungseigenschaften
auf als das nach dem vorbekannten Verfahren hergestellte Gut.
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Die zugesetzte Menge an Silikonkunstharzen wirkt dabei gleichsam
als Schmiermittel für die Verarbeitung beim Kneten und beim Walzen und führt zu
der überraschenden Tatsache, daß der bisher für die sogenannte Orientierung unbedingt
für notwendig erachtete Strangpreßvorgang sich als überflüssig erweist, so daß es
möglich ist, in der -beschriebenen einfachen Weise das Auswalzen der Folien und
Bänder vorzunehmen. Die letztere Tatsache ist von besonderem Vorteil, da es bisher
mit Rücksicht auf
den begrenzten Durchmesser des gepreßten Stranges nur möglich war,
Bänder von begrenzter Breite herzustellen, während nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
beliebig breite Folien mit überraschend guten Eigenschaften ausgewalzt werden können.
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Man kann jedoch auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn kontinuierlich
gearbeitet werden soll, mit einer Strangpresse arbeiten, wobei die Anforderungen
an die Genauigkeit der Einhaltung von Verformungsgraden wesentlich herabgesetzt
und praktisch beliebig gearbeitet werden kann. Darüber hinaus werden die mechanischen
und elektrischen Eigenschaften wesentlich verbessert. Auch die gesamte Pulveraufbereitung
ist vereinfacht, und es besteht die Möglichkeit, zur Herstellung gefärbter Folien
oder Bänder Farbstoffe, wie sie als Zusätze zu Polytetrafluoräthylenpulver an sich
bekannt sind, einzubringen. Außerdem kann durch das Einbringen von Glasfasern oder
Asbestfasern die hergestellte Folie oder das hergestellte Band gleichsam armiert
werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Drähte, wie elektrische Leitungsdrähte,
zwischen zwei Folien gleichsam einzuwalzen. Es wird empfohlen, das Umwickeln von
Kabeln oder Drähten nicht mit der getrockneten, sondern noch mit der nassen oder
feuchten Folie durchzuführen, da diese gerade für den Wickelvorgang besonders vorteilhafte
Eigenschaften bezüglich der Dehnbarkeit und Schmiegsamkeit aufweist und auch durch
die Trocknung eine Verbesserung der Haftwirkung der aufgewickelten Folie erreicht
wird.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles
ausführlicher beschrieben. Zur Aufbereitung einer bestimmten Menge von Polytetrafluoräthylenpulver
wird eine 250/oige wäßrige Silikonharzemulsion zugesetzt, so daß der Anteil an Silikonfestgehalt
in der fertigen Folie z. B. 7,5 Gewichtsprozent beträgt. Wenn die Flüssigkeitsmenge
nicht genügt, um eine einwandfreie Feuchteinmischung zu gewährleisten, so kann der
Emulsion vorher eine entsprechend Menge destilliertes Wasser zugesetzt werden. Es
kann auch mit einem Flüssigkeitsüberschuß gearbeitet werden. Die so vorbereitete
Masse wird leicht durchgeknetet und dann zwischen Platten unter einer Presse zu
einem flachen Fladen verpreßt.
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Dieser flache Fladen wird zweckmäßig völlig zu einer Wickel zusammengerollt
und erneut zwischen den Platten flächig gepreßt, was mehrfach wiederholt werden
kann, bis das für die Weiterverarbeitung auf dem Walzwerk notwendige Maß an Vorplastifizierung
erreicht ist.
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Preßdrücke von 50 kg/cm2, bezogen auf die angepreßte Fladenfläche,
haben sich hierbei als zweckmäßig erwiesen. Der Feuchtigkeitsgehalt der Masse vor
dem Pressen und Kneten soll von vornherein so eingestellt werden, daß bei dem Flachpressen
kein nennenswerter Flüssigkeitsverlust mehr auftritt.
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Der entsprechend beschnittene Fladen oder Streifen, der bereits eine
beachtliche Zugfestigkeit aufweist, kann in dieser Form direkt dem Walzwerk zugeführt
werden und zwischen kalten Walzen in zwei oder mehreren Stichen auf die gewünschte
Stärke ausgewalzt werden. Ohne vorherige Orientierung durch einen Strangpreßvorgang
gelingt es so, den Orientierungseffekt und damit die gewünschte Dehnbarkeit zu erreichen,
insbesondere dann, wenn das vorgewalzte Band während des letzten Walzstiches unter
bestimmtem Zug, d. h. mit Vorspannung, in den
Walzenspalt eingeführt
wird. Der Effekt kann noch verbessert werden, wenn das aus dem Walzenspalt austretende
Band auch noch mit bestimmter Spannung abgezogen und unter Zug aufgewickelt werden
kann. Das fertige Band ist bei Austritt aus den Walzen noch feucht und sieht durchscheinend
glasig aus, hat aber fast seine Endfestigkeit und Enddehnbarkeit erreicht. Es ist
daher möglich, dieses Band in seinem noch nassen Zustand zum Bewickeln von Drähten
zu benutzen, da es schmiegsam und leicht klebend ist und sich besser verarbeiten
läßt als das trockene Band. Das in einem Durchlaufofen oder in der Luft getrocknete
Band ist schneeweiß. Um ein Höchstmaß an Dehnbarkeit zu erzielen, kann es zweckmäßig
sein, das trockene Band noch einmal über seine ganze Länge zu recken, ehe es nach
Wunsch gesintert wird. Das hergestellte Produkt zeichnet sich nicht nur durch seine
mechanischen und elektrischen Eigenschaften, sondern vor allem auch durch seine
Porenfreiheit aus.
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Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von ungesinterten Folien
und Bändern aus Polytetrailuoräthylenpulver mit Zusatz von Silikonkunstharzen, dadurch
gekennzeichnet, daß das Polytetrailuoräthylenpulver mit einer wäßrigen Silikonharzemulsion
bis zur Bildung einer breiigen Konsistenz, gegebenenfalls unter Zufügung von destilliertem
Wasser, durchmischt und danach unter häufigem Falten geknetet und unter Formgebung
ausgewalzt wird.