DE2149693A1

DE2149693A1 - Verfahren zur Herstellung von gefuellten Polytetrafluoraethylenmassen

Info

Publication number: DE2149693A1
Application number: DE19712149693
Authority: DE
Inventors: Morgans David Evan Bryan
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1970-10-05
Filing date: 1971-10-05
Publication date: 1972-04-06
Also published as: AU3358171A; FR2110953A5; GB1365874A; US3772249A

Description

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Imperial Chemical Industries Limited, London, Grossbritannien

Verfahren zur Herstellung von gefüllten Polytetrafluoräthylenmassen

Die Kpfindung betrifft gefüllte Polytetrafluoräthylenmassen sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher

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Hassen» In dieser Baschraltmng vdrü äth^len als PLPu¹I baseichnet, wobei diese Bezeichnung Folj/mere des i*o traf luoräthj lens aovrie CopoljBiere dea Tetrafluoräthylens mit untergeordneten Mengen anderer Monomere -umfasst.

Hassen aus PTFJL in Mischung mit einem oder mehreren Füllstoffen sind als gefüllte PKTÄ-Massen oder einfach als gefülltes PTi¹I bekannt und sind für die Herstellung von Lagern brauchbar. Bei einem Verfahren zur Herstellung von gefüllten PTFl-Masssn zu diesem Zweck wirct eine Dispersion des PI¹Fl durch Ausflockung auf eintm Metallfüllstoff niedergeschlagen. Das koagulierte PTFÄ und der Füllstoff setzen sich am Boden des Gefässes ab, in dem die Dispersion vorgelegt wurde, und man muss dann das Eoagulum von der obernstehenden Flüssigkeit abtrennen. Wenn dieses Verfahren im verhältnismässig grossen Masstab durchgeführt wird, ergeben sich Schwierigkeiten wegen der verhältnismässig grossen Menge an Dispersion, die zur Herstellung einer gegebenen Menge an gefülltem Polymer verwendet werden muss. Es wäre deshalb wünschenswert, wenn man die bei Verwendung eines Kischgefässes einer bestimmten Grosse zu erzielende Menge an gefüllter Masse erhöhen könnte.

In der britischen Patentschrift 917 223 ist ein Ver-

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raliren zur Herstellung einer gefüllten FEFl-Masse "beschrieben» ■ nach dem die Füllstoffe rait einer Dispersion des PTl⁷A gemischt werden und das PTFl anscliliessend koaguliert wird. Die Füllstoffe sollen in trockener Pulverform zu einer Dispersion des PTFl in Wasser zugegeben Verflen, und es soll ein feinverteiltes ungesintertes PTFl-Abfallmaterial wenn vorhanden auch hinzugegeben werden. Dabei wird die Anwendung des ungesinterten PTFl-Abfalliaaterials in den Beispielen nicht erwähnt. Vermutlich lässt £ich das übliche ungesinterte Abfallmaterial in der PTFl-Dispersion nicht gut dispergieren und eignet sich deshalb nicht für ein Verfahren, bei dem PTFl und ein Füllstoff zusammen ausgeflockt werden· Es wurde aber gefunden, dass man durch Zugabe eines Gemisches aus einem Füllstoff und einem PTFl in Form eines Schmierpulvers, wie weiter unten definiert, (d.h. einem gesinterten Material) zu einer PTFl-Dispersion und Eoaguliening der lispersion Massen erhalten kann, in deneh der Füllstoff und das PTFlßchmierpulver in dem PTFl aus der Dispersion gut verteilt sind, und für ein gegebenes Volumen an Gemisch auch den durch Koagulierung erhaltenen Feststoffgehalt erhohen kann.

Gemäss der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer gefüllten PTFl-Masse vorgeschlagen, das darin besteht, dass man zu einer wässerigen

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Dispersion des PTFl einen oder mehrere Füllstoffe in Pulverform sowie ein PTFl-Schmierpulver der weiter unten angegebenen Art zugibt und. anschliessend die Eoagulierung der wässerigen Dispersion des PTFl vornimmt, wobei die Menge des PTFl-Schmierpulvers 5 bis 400 Gew% des PTFl der wässerigen Dispersion beträgt. Vorzugsweise stellt man ein Gemisch aus dem oder den pulverförmigen Füllstoffen und dem PTFJUSchmierpulver vor der Zugabe zur Dispersion her. Diese Komponenten können trocken gemischt oder aber in Suspension gemischt und dann der Dispersion zugegeben werden«.

Erfindungsgemäss wird auch eine gefüllte FTFl-Masse geschaffen, die aus einem oder ir.shreren Füllstoffen in Pulverform, einem PTFl-Sehmierpulver der weiter unten angegebenen Art sowie damit koagulierten PTF21-Teilchen der kolloidalen Grosse besteht.

Unter dem Begriff PTFl-ßchmierpulver soll ein PTFA-Pulver mit einer mittleren Teilchengrösse unter 20 yum (optisch gemessen) verstanden werden, das in der Weise hergestellt wurde, dass ein hocfeinolekulares PTFl abgebaut und zerkleinert wurde, bis seine Schmelzviscositat bei 38O°C weniger als 10⁶ P beträgt. Das zur Herstellung des trockenen Schmierpulvers angewandte hochmolekulare PTFl kann ein PTFl-Granulat oder ein aus einer Dispersion ausgeflocktes PTFl sein, und der

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Abbau des Έ'Μΐ kann thermisch o; er durch Bestrahlung erfolgen. Als Beispiel für ein handelsübliches trockenes Sclimlerpulver kann man FLUOEf L 169, vertrieben von der Firma Imperial Chemical Industries Limited, erwähnen. FLUOH 1 169 hat eine Schmelaviscosität bei 380⁰G in der Grösaenordnung von 4- χ 1(K P und eine mittlere Teilchengröße in der Grössenordnung von 5/um. PLUON ist ein eingetragenes Warenzeichen.

Als Beispiele für brauchbare Füllstoffe kann man Metallpulver, wie z,B. Pulver aus Kupfer, Blei oder Bronze sowie Oxyden solcher Metalle; Graphit; Koksmehl; Glasfasern; Mol/bdändisulfid; und organische Füllstoffe wie Polyimide erwähnen. Die verwendete Füllstoffmenge hängt natürlich vom Ämfendungsa^eck der SMasse ab« Noraialerweine liegt die Gesamtffllstoffmenge zwischen 5 und 40 Vo.".% der Hasse»

Die Menge d«s trockenen Scromierjjulvers kann sich zwischen 5 und 400 Gew% des PTFiL der wässerigen Dispersion bewegen. Insbesondere beträgt die Menge des trockenen Schmierpulvex's voizugsweise 100 bis 550 Gew% de« PTIl der wässerigen Dispersion. Ist die Menge des trockenen Schmierpulvers darüber, d.h. über 400 Ge\i% des PTFl der wässerigen Dispersion, so können sich Produkte ergeben, in denen das trockene Schmierpulvttr in der Masse schlecht verteilt ist.

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Der Feststofigshalt der wäiiseri^an Dispersion des PTIFiL beträgt vorzugsweise 10 bit 40 Sew%. Dispersionen höherer Konzentrationen, 3»B, FLUOH GPi₁ sind meistens zu stark stabilisiert, um die Ausflockung ohne weiteres au gestattend Bevorzugt sind PTll-Dispersionen, wie sie aus dem Autoklaven anfallen, gegebenenfalls mit Zugabe einer geringen Menge eines nichtionisehen oberflächenaktiven Mittels zur Stabilisierung der Dispersion, um diese lager- und transportbeständig zn machen· Besonders geeignete Dispersionen sind solche, die - bezogen auf das Gewicht des PfI⁵A der Dispersion - weniger als 1 Gew% eines niehtionisehen oberflächenaktiven Mittels wie z„B* pclyoxäthyliertss p-Octylphenol aus 9 bis 10 Mol Ithylenoxyd an 1 KtL p-Öetylphenol enthalten·

Es ist in einigen Fällen vorteilhaft, wenn der Masae eine geringe Menge eines organischen, flüssigen Hetzmittels» wie z.B. ein Kohler·.wasserstoff wie Toluol, p-Xylol, !Tetralin, DecalLn oder ein Alkohol, wie in der britischen Patentschrift 837 '198 beschrieben, zugegeben wird, um die Verteilung dss Füllstoffs und des trockenen Schmierpulvers in der wässerigen Dispersion zu verbessern. Die Menge des organischen, flüssigen Ketzmittels liegt vors igsweise zwischen 1 und 10 Gew% bezogen auf die w£,iserige Dispersion.

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Die Ausflockung kann durch. Zugaoe einer kleinen Menge eines Elektrolyten, z.B. siner wässerigen Losung von Alusiniumnitrat, bew:lrkt werden. Zur Ausflockung genügt es in einige'ι 3?ällen, wenn die Mischung bewegt wird·

Die Erfindung ist im folgenden inhand von Ausföhrungsbeispielen näher erläutert, wobiii alle angegebenen Prozente auf das Gewicht bezogen sind.

Beispiel 1

450 ml einer wässerigen PTPl-Diipersion, die 90 g FEFÄ enthieltfoi, wurae.a zusamme, ι mit 1 ml eines oberflächenaktiven Mittels best ihend aus einer 10%-igen Losung eines polyoxäth;rlierten p-Octylphenols aus 9 bis 10 Mol Äthylorqrd an 1 Mol p-Octylphenol und 24 ml Toluol in einen Becher eingebracht. Dann wurden 90 g eines trockene:·! Schmierpulvers (PIiJON L 169) und anschliessend 120 g Bronzepulver unter Bahren hinfeugegeben. Das 'lemisch koagulierte ohne Zugabe eines Elektrolyten. Das obenstehende Wasser wurde abgegossen und das Koagulum getrocknet. Somit erhielt man eine Masse ver^haltnismässig guter Qualität, obwohl die Verteilung der Bronze im PTFÄ zu wünschen übrig liess.

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Beispiel 2

Es wurde wie bei Beispiel 1 gearbeitet, mit der Abweichung, dass die 90 g PLUON L 169 und die 120 g Bronze zunächst miteinander vermengt und dann dem Gemisch, aus der wasserigen PT3?l~Dispersion,dem nicht ionischen oberflächenaktiven Hi^:;tel und dem Toluol zugesetzt wurden. Zur Ausflockung wurden 2 g nitrat als wässerige Losung hinzugegeben. Die Verteilung des Füllstoffs im Gemisch war gut. Das nach Entfernung des Wassers erhaltene Gemisch war zusammenhängend aber nicht klebrig und war äusserst geeignet für die Herstellung von Lagern.

Beispiel 3

Es wurde wie bei Beispiel 2 gearbeitet, mit der Abweichung, dass 180 g FLIIOH L 16^ und 180 g Bronzepulver verwendet wurden· Die Eigenschaften des erhaltenen Gemisches waren denen gemäss Beispiel 2 sehr ähnlich.

Beispiel 4

Es wurde wie bei Beispiel 3 gearbeitet, mit der Abweichung!, dass anstelle von 1BO g FLUON L 169 360 g FLUON L 169 und anstelle von 240 g Bronzepulver 300 g Bronzepulver verwendet wurden. Nach der Zugabe dieses Gemisches zu der wässerigen PTFÄ-Dispersion wurde die Ausflockung lediglich durch Rühren herbei-

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geführt, ohne dass die Zugabe von erforderlich war· Das Produkt war ähnlich den Produkten gemass Beispielen 2 und 3·

Beispiel 5

45O al einer wasserigen PTFl-Bispersion, die 90 g PTFX enthielten, «urden zusammen mit 1 ml einer 10bigen Lösung eines polyoxäthylierten p-Octylphenols aus 9 bis 10 Mol Ithylenoxyd an 1 Mol p-Octylphenol und 24 ial Toluol in einen Becher eingebracht· Es wurden 90 g FLTJOS" L 169 un& 10Og Bleipulver zu einem trockenen Gemisch -vermengt, das dann der Dispersion zugegeben wurde· Zur Ausflockung wurde eine Aluminiumnitratlosung zugesetzt* Der gebildete Niederschlag hatte nach Entfernung des Wassers eine gute Farbe und eine bröcklige Beschaffenheit, die für die Herstellung von Lagern gut geeignet ist.

Beispiel 6

Es wurde wie bei Beispiel 5 gearbeitet, mit der Abweichung, dass bei Verwendung derselben Mengen an PTFl-Dispersion, oberflächenaktivem Mittel und Toluol die Mengen an FLUOEr L 169 und Bleipulver jeweils verdoppelt wurden· Die so erhaltene gefüllte Masse war dunkelfarbig und hatte eine feste Konsistenz ausgezeichneter Qualität.

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Beispiel 7

Es wurde wie bei Beispiel 5 gearbeitet, mit der Abweichung, dass die Mengen an 5¹LIJOH L 169 und Bleipulver in diesem Falle jeweils vervierfacht wurden., Sie Verteilung des Gemisches in 4er Dispersion war etwas schwierig. Jedoch erhielt iian ein gutes, dunkelfarbiges Material. Nach 72 Stunden trat stellenweise eine Verdunkelung ein, was möglicherweise auf Bleiaussonderung zurückzuführen ist.

Beispiel 8

Es wurde wie bei Beispiel 2 gearbeitet, alt der Abweichung, dass anstelle des Broüiepulvers 12Og Gl:unmerpulver verwendet wurden· Der Gliiiaer liess sich leichter mit dem ILTJOH L 169 mjLsehen. Die Aussonderungszeit des Niederschlags nach der Ausflockung war jedoch länger« Hach Entfernung des Wassers hatt<» die fla&sie eine gute Struktur.

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Claims

Patentansprüche

Verfahren zur Herstellung einer gefüllten HDFJL-Masse, dadurch gekennzeichnet, dass man zu einer wasserigen Dispersion des FIFA eine|i oder mcshrere !Füllstoffe :Ln Pulverform sowie ein PTFl-ßchmierpulirer bestehend aus einem PiEPÄ-Pulver mit einer mittleren Teilchengrösiie unter 20/am (optisch gemessen), clas in der Weise hergestellt wurde, dass ein hochmol€ikulares PÜFÄ abgebaut und zerkleinert wurde, bis »eine Schmelzviscosität bei 38O°C weniger als 10⁶ P beträgt, zugibt.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bzw. die Füllstoffe vor der Zugabe zur wässerigen FEFÄ-Dispersion mit dem PiEIÄ-Schmierpulver trocken gemischt werden.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoff ein Metallpulver verwendet wird.

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des trockenen FüFi-Bchmierpulvers 100 bis 350 Gew% bezogen auf das PTFl der wässerigen Dispersion beträgt.

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5« Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wässerige PTFl-Dispersion einen Feststoffgehelt von 10 "bis 40 Getf& hat·

6. Gefüllte PTFl-Masse, dadurch gekonnzeichnet, dass

sie aus einem oder mehreren pulverformigen !Füllstoffen, einem PTFJUSchmierpulver bestehend aus einem PTFl-Pulver mit einer mittleren Teilchengrösse unter 20 yum

(optisch gemessen), das in der Weise hergestellt wurde, dass ein hochmolekulares PTPl abgebaut und zerkleinert wurde» bis seine Schmelzviscosität bei 380°C weniger als 10⁶ P betragt, sowie damit koagulierten PTFl-* Teilchen der kolloidalen Grosse besteht.

7. Masse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Füllstoff ein oder mehrere Ketallpulver enthält.

8. Hasse nach Anspruch 6 oder 7« dadurch gekennzeichnet, dass die Menge am Füllstoff zwischen 3 und 40 Vol% bezogen auf die Hasse liegt.

9· Hasse nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des trockenen PTFl-Schmierpulvers zwischen 3 und 400 Geu% bezogen auf das koagulierte kolloidale PTFl liegt.

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