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Verfahren zur Agglomerierung von Polytetrafluor-
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äthylenpulver Zusammenfassung Nein zerteiltes PolytetrafluoräthylenformpuRver
mit oder @hne Füllstoff wird in Gegenwart eines im wesentlichen aus Wasser und einer
hydrophoben organischen Flüssigkeit bestehenden Mediums im Verhältnis von 0,5 bis
1 1 pro 1 kg des Harzes zum Zwecke der Agglomerierung mit hoher Geschviniigkeit
gerührt oder bewegt. Der Ausdruck hydrophobe organische Flüssigkeit" bezeichnet
ef ne organische FlüsSigkeit, welche bei der Temperatur der Agglomerierbehandlung
zu weniger als 15 X in Wasser löslich ist. Pas volumetri.
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sche Verhältnis der organischen Flüssigkeit zu Wasser liegt im Bereich
von 2 bis 1/2.
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Das agglomerierte Produkt wird nach kurzer Behandlung erhalten. Es
hat eine schmale Teilchenerößenverteilung, ein hohes Schüttgewicht und gute Fließeigenschaften.
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Oie Erfindung betrifft ain Verfahren zur Agglomerierung von fein zerteiltem
Polytetrafluoräthylenformpulver mit jeder ohne Füllstoff. Insbesondere betrifft
de Erfindung ein neues Verfahren zur Agglomerierung von fein gemahlenem Polytetrafluoräthylenformpulver
mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger els 100 µ. Hierzu wird das
Pulver mit hoher Geschwindigkeit bewegt, wobei man ein Medium zusetzt, welches Wasser
und eine hydrophobe organische Flüssigkeit umfaßt. Hierdurch kann die Agglomarierung
gesteuert werden und eine übermäßige Agglomerierung wird verhindert. Man erhält
ein agglomeriertes Pulper von Polytetrafluoräthylen mit einer schmalen Teilchengrößenverteilung
in kurzer Zeit.
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es wurde bereits vorgeschlagen, zur Verbesserung der Verqrbeitbarkeit
eines Formpulvers von Tetrafluoräthylen 'im folgenden als PTFE bezeichnet) fein
gemahlenes Pulver zu agglomerieren. Das agglomerierte PTFE hat ausgezeichnete Pulverfließeigenschaften,
ein großes Schüttgewicht und ausgezeichnete Charakteristika der daraus he-stellbaren
Formkörper. Es ist vorteilhafterweise für automatische wormverfahren geeignet. Es
wurden verschiedene Verfahren zur Agglomerierung von PTFE-Pulver bekannt, s. B.
ein Verfahren zur Agglomerierung durch Bewegung einer Aufschlämmung in Wasser (US-PS
3 766 133 und 3 366 615), sowie ein Verfahren zur Agglomerierung durch Benetzung
mit einer orgar.ischen Flüssigkeit (US-PS 3 265 679 und GB-PS 1 100 388) sowie ein
Verfahren zur Agglomerierung durch Bewegung einer Aufschlämmung in einem Gemisch
von Wasser und einer organischen Flüssigkeit (US-PS 3 527 857 und GB-PS 1 100 388).
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Ein Verfahren zur Agglomerierung eines mit Füllstoff versetzten PTFE-Pulvers
wurde ebenfa'ls vorgesclagen.
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Hierzu wird das PTFE-Pulver in Wasser bewegt eder gerühr (US-PS 3
766 133) oder mit einer organischen Flüssigkeit benetzt (GB-PS 1 100 388).
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Diese herkömmlichen Verfahren zur Agglomerierung von PTFk-Pulver haben
die folgenden Nachteile. Bei dem Verfahren zur Agglomerierung durch Benetzung mit
einer organischen Flüssigkeit kann eine übermäßige Agglomerierung nicht leicht verhindert
werden und das gewünschte agglomerierte PTFE wird in geringerer Menge erhalten.
Ferner ist dieses Verfahren nachteilig bei der Herstellung von agglomeriertem PTFE
mit schmaler Teilchengrößenverteilung und relativ feinen Teilchen. Wenn agglomeriertes
PTFE mit einem Füllstoffgehalt hergestellt werden soll, so ist eine Nachbehandlung
erforderlich, z. B. ein Taumelprozeß zur Verbesserung der Fließfähigkeit des Pulvers.
Im Falle der Agglomerierung durch Bewegung einer Aufschlämmung in Wasser ist eine
übermäßige Energie zur Bewegung während längerer Zeit erforderlich und es ist schwierig,
ein agglomeriertes PTFE mit relativ gerin-,er Teilchengröße zu erhalten. Es ist
gewöhnlich schwierig, einen Füllstoff enthaltendes PTFE durch Bewegen einer Aufschlämmung
in Wasser zu agglomerieren.
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Im Falle der Agglomerierung durch Bewegung einer Aufschlämmung in
einem Gemisch von Wasser und einer organischen Flüssigkeit (US-PS 3 527 857 und
GB-PS 1 100 388) ist eine zu große Menge des Gemisches aus Wasser und der organischen
Flüssigkeit, bezogen auf das PTFE-Pulver, erforderlich, so jaß die erforderliche
Energiemenge für die Bewegung der Aufschlämmung sehr groß ist. Außerdem ist in diesem
Falle die Steuerung der Teilchengrößenverteilung schwierig.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Agglomerierung
von Polytetrafluoräthylenpulver zu schaffen, welches agglomeriertes Polytetrafluoräthylen
mit schmalere Teilchengrößenverteilung liefert und nicht zu übermäßiger Agglomerierung
führt. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Agglomerierung von
Polytetrafluoräthylenpulver zu schaffen, welches bei geringem Energieverbrauch in
kurzer Zeit zu dem gewünschten Produkt führt. Ferner ,st es Aufgabe der Erfindung,
ein Verfahren zur Agglomerierung
von Polytetrfluoräthylenpulver
zu schaffen, welches zu einem agglomerierten Polytetrafluoräthylenpulver mit ausgezeichneter
Pulverfließfähigkeit und hohem Schüttgewicht führt. Schließlich ist es Aufgabe der
Erfindung, ein Veriahren zur Agglomerierung von Füllstoff enthaltendem Polytetrafluoräthylen
zu schaffen.
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Dic vorliegende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man
fein gemahlenes Polytetrafluoräthylenformpulver litt einer durchschnittlichen Teilchengröße
von weniger as 100 µ in Gegenwart eines im wesentlichen aus Wasser und einer hydrophoben
organischen Flüssigkeit im Volumenverhältnis der organischen Flüssigkeit zum Wasser
von 2 -- 1/2 bestehenden Mediums im Verhältnis von 0,5 bis 1 1 des Mediums pro 1
kg des Pulvers mit hoher Geschwindigkeit bewegt.
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Ss ist wichtig, ein Medium zu verwenden, welches im wesentlichen aus
Wasser und einer hydrophoben organischen Flüs igkeit besteht, welche bei der Temperatur
der Agglomeratio sbehandlung eine Löslichkeit in Wasser von bis zu 15 Gew. -.% oder
weniger als 15 Gew.-% aufweist. Wenn man nur die hydrophobe organische Flüssigkeit
verwendet, so kann eine übermäßige Agglomerierung nicht leicht verhindert werden
und das gewünschte agglomerierte PTFE wird in geringerer Menge erhalten. Wenn die
spezifische Menge Wasser zugesetzt wird, kann die übermäßige Agglomerierung wirksam
verhind.'rt werden und man erhält agglomeriertes PTFE mit einer schmalen Teilchengrößenverteilung
und mit einem hohen Anteil des gewünschten agglomerierten PTFE. Das erfindungsgemäße
Ver.-fahren eignet sich insbesondere gut zur Herstellung von agglomeriertem PTFE
mit relativ kleiner Teilchengröße von z. B. weniger als 2000 µ und insbesondere
von 100 bis 600 u (durchsebnittliche Teilchengröße).
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Es ist wich ig, ein volumetrisches Verhältnis der hydroFhoben organischen
Flüssigkeit zum Wasser von 2 bis 1/2 zu wählen.
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Wenn die Wassermenge zu gering ist, so ist der Anti des gewünschten
agglomerierten PTFE durch übermäßige Agglomeration herabgesetzt oder die Teilchengrößenverteilung
des agglomerierten PTFE ist zu breit oder die Pulverfließfähigkeit ist herabgesetzt.
Wenn die Wassermenge zu gro ist, so erfordert die Bewegung der Flüssigkeit eine
übermäßige Energie und die Steuerung der Teilchengrößenverteilung bereitet Schwierigkeiten.
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Es ist ferner wichtig, das Medium aus Wasser und der hyrophoben organischen
Flüssigkeit in einer Menge einzusetzen, welche geringer ist als die Menge des pulverigen
Materials und insbesondere in einem Verhältnis von 0,5 bis 1 1 und vorzugsweise
0,6 bis 0,8 des Mediums pro 1 kg des pulverigen Materials. Wenn die Menge des Mediums
zu gering ist, so ist der Agglomeriereffekt herabgesetzt und die Pulverfließfähigkeit
des agglomerierten Produkts ist gering und das Schüttgewicht ist nicht genügend
hoch. Wenn die Menge des Mediums zu groß ist, so werden agglomerierte Teilch I mit
einem Durchmesser von mehr als 2000 P gebildet und das Schüttgewicht ist herabgesetzt.
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Erfindungsgemäß wird ein Medium mit dem genannten spezitischen Verhältnis
eingesetzt und mit hoher Geschwindigke 8 bewegt, wobei die Peripheriegeschwindigkeit
des Rührerb'atts mehr als 5 m/sec und vorzugsweise etwa 10 bis 30 m/sec beträgt.
Wenn die Rührgeschwindigkeit zu gering ist, kormt es zu übermäßiger Agglomerierung
oder die Pulverfließfähigkeit des agglomerierten Produktes ist herabgesetzt.
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Wenn die Rührgeschwindigkeit zu hoch ist, so benötigt man eine übermäßige
Energie für die Bewegung des Mediums oder der Effekt der Agglomerierung wird durch
die während des Rührens entwickelte Wärme herabgesetzt. Die speziellen Rührverfahren
und Rühreinrichtungen für die Bewegung mit hoher Geschwindigkeit sind nicht kritisch.
Man kann
Hochgeschwindigkeitskneteinrichtungen für die Bewegung
rit einer spezifischen hohen Geschwindigkeit verwenden oder Henschel-Mischer, Homo-Mischer,
V-Mischer oder W-Mischew mit einem Rührblatt. Unter dem Gesichtspunkt der Betrietseigenschaften
und der Verarbeitungscharakteristika ist ein Henschel-Mischer bevorzugt. Die Menge
des in das Gemaß gefüllten Pulvers wird unter praktischen Verarbeitungsgtsichtspunkten
gewählt. Zum Beispiel füllt man in einen 30 1 Henschel-Mischer eine Pulvermenge
von weniger als 5 kg, während man in einen 75 1 Henschel-Mischer eine Pulver menge
von weniger als 15 kg einfüllt. Auch die anderen Eedingungen der Agglomeration sind
nicht kritisch. Eine Agglomerationsdauer von etwa 3 sec bis 3 min ist ausrei@@end.
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Die Temperatur liegt vorzugsweise unterhalb etwa 40 OC t id speziell
bei etwa 10 bis 30 °C. Das feingemahlene PTFE-Formpulver wird gewöhnlich hergestellt
durch Mahlen eines PTFE-Formpulvers mit einer Mühle. z. B. einer Hammermühle mit
Schneidblättern, einer Euftmühle oder dgl. Es ist bevorzugt, ein PTFE-Formpulver
mit einem durchschnittlichtn Teilchendurchmesser von weniger als 100 u und vorzugswe@se
etwa 20 bis 50 P zu verwenden und insbesondere ein Formpulver mit einer spezifischen
Oberfläche von weniger al@ 6 m2/g. Der Ausdruck "Polytetrafluoräthylen" (PTFE) umf
3t auch modifiziertes Polytetrafluoräthylen, welches mit einer geringen Menge Hexafluoropropylen,
Trifluorochlor äthylen, Perfluorovinyläther oder dgl. modifiziert ist.
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Wenn gefülltes PTFE nach deri erfindungsgemäßen Verfahrei agglomeriert
werden soll, so kommen als Füllstoffe Kohlenstoff-Fasern, Graphitpulver Kohlenstoff-Graphit-Pulver.
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Koksmehl in Frage, sowie modifizierte Glasfasern, Asbestfasern, Bronze-
oder Metalloxid, welche hydrophobisiert wurden.
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PTFE mit einem Füllstoffgehalt von weniger als 70 Gew.-'s und vorzugsweise
10 bis 50 Gew.-% kann agglomeriert werden.
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Ein Pigment oder ein Stabilisator mit hydrophoben Eigenschaften kann
zugesetzt werden. Die vorteilhaften Effekte des erfindungsgemäßen Verfahrens können
z. B. auch bei der Agglomerierung von gefärbtem PTFE mit 1 bis 0,1 Gew.-F eines
anorganischen Pigments erhalten werden. Hierzu wird Chromoxid oder Cadmiumoxid mit
einer Dispersion des PTFE behandelt, wodurch hydrophobe Eigenschaften eingestellt
werden. Ferner können die vorteilhaften Effekte des erfindungsgemäßen Verfahrens
z. B. mit gefärbtem PTFE erhalten werden, welches 0,01 bis 2 Gew.-% Ruß enthält.
Nach dem e-findungsgemäßen Verfahren kann man auch PTFE mit einem Gehalt an hydrophoben
Glasfasern, welche mit Polyphenylenstlfid modifiziert wurden, erfolgreich agglomerieren.
Der Füllstoff kann modifiziert werden, um hydrophobe Eigenschaften einzustellen.
Diese Modifizierung kann nach den Verharren der US-Patentanmeldung Nr. 693 684 und
der japan -srhen ungeprüften Patentanmeldung Nr. 130450/1976 erfolge^.
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Drs erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft auch zur Agglomeration
von PTFE-Pulver mit einem Gehalt an Kohlensoff-Fasern relativ großer Länge (z. B.
60 bis 500 P und speziell 100 bis 200 ) als Füllstoff verwendet werden.
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Erfindungsgemäß kann ein agglomeriertes Produkt mit gleichförmig verteiltem
Füllstoff erhalten werden, wobei eine A-trennung des Füllstoffs oder eine übermäßige
Agglomedrieru@g verhindert werden kann, auch wenn man als Füllstoff Kohlemstoff-Fasern
mit einer erheblichen Länge verwendet. Der Kohlenstoff-Faser-Füllstoff wird in einem
Verhältnis von 1 bis 40 Gew.-Teilen und vorzugsweise j bis 20 Gew.-Teilen pro 100
Gew.-Teile PTFE zugesetzt. Man kann agglomeriertes PTFE mit Kohlenstoff-Faser-Gehalt
erhalten. Dabei hat das PTFE-Pulver einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser
von weniger als 100 µ und die Kohlenstoff-Fasern haben einen durchschnittlichen
Durchmesser von 5 bis 20 t.
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Das Aspektverhältnis (Länge/Durchmesser) beträgt 5 bis 50 und die
agglomerierten Teilchen haben einen durchschnittlichen Durchmesser von 100 bis 2000
µ. Der Sciüttwinkel
beträgt weniger als 450 und das Schüttgewicht
beträgt mehr als 0,5 g/ml. Die Zugefestigkeit des gesinterten Erzeugnisses (200
mm/min) kann mehr als 100 2 betragen. Das agglomerierte PTFE mit Kohlenstoff-Faser-Gehalt,
welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, hat einen durchschnittlichen
Durchmesser von 100 bis 2000 und insbesondere 300 bis 6001u und einen Schüttwinkel
von weniger als 450 und insbesondere weniger al ; 400 und ein Schüttgewicht von
mehr als 0,5 g/ml und vorzugsweise etwa 0,55 bis 0,65 g/ml. Aus dem agglomerierten
PTFE mit Kohlenstoff-Faser-Gehalt kann man ein gesintertes Erzeugnis mit einer Zugefestigkeit
von mehr als 100 kg/cm2 erhalten.
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Die Zugfestigkeit wird folgendermaßen ermittelt. Etwa 40 g des agglomerierten
Erzeugnisses werden in eine Form 2 gefüllt und unter einem Druck von 700 kg/cm gepreßt,
wobei man eine Platte mit den Abmessungen 100 mm x 100 mm x etwa 3 mm erhält. Diese
wird in einem elektrischen Ofen bei 370 OC während 3 h gesintert. Der Zugfestigkeitstest
(Hantel Nr. 3) wird gemäß JIS K 6891 durchgeführt. Hierzu wird ein Tensilon-Zugefestigkeits-Meßgerät
mit einer Geschwindigkeit von 200 mm/min eingesetzt und die Zugbelastung und der
Abstand werden auf einem Aufzeichnungspapier aufgezeichnet. Nach Durchführung des
Tests wird die maximale Zuglast in der anfänglichen Deformationszone (Spannung von
etwa 50 %) durch die Querschnittsfläche des parallelen Bereichs der Testprobe (Hantel-Gestalt)
dividiert. Hierbei erhält man die Zugefestigkeit.
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Wenn man agglomeriertes PTFE mit der spezifischen Kohlenstoff-Faser
als Füllstoff verwendet, so erhält man ein gesintertes Erzeugnis mit ausgezeichneter
Zugfestigkeit 2 von mehr als 100 kg/cm2 und insbesondere etwa 150 bis 180 kg/cm2.
Wenn man andererseits reines agglomeriertes PTFE einsetzt, so beträgt die Zugfestigkeit
etwa 85 kg/cm2.
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Wenn man agglomeriertes PRFE mit 15 Gew.-% Graphitpulve verwendet,
so beträgt die Zugfestigkeit etwa 80 kg/cm2.
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Im Falle eines agglomerierten PTFE mit 20 Gew.-% Glasfasern einer
durchschnittlichen Länge vcn 100 bis 200 r beträgt die Zugfestigkeit etwa 70 kg/cma.
Wenn das agglomerierte PTFE mit einem Kohlenstoff-Faser-Gehalt zu einem Lager geformt
wird, so ist der PV-Wert äußerst hoch. Er beträgt z. B.
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mehr als 10 kg/cm2 m/s und in einigen Fällen etwa 30 kg/cm2.m/s.
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Wenn demgegenüber reines agglomeriertes PTFE verwendet wird, so beträgt
der PV-Wert weniger als 1 kg/cm2.m/s. Im Falle eines agglomerierten PTFE mit 20
Gew.-% Glasfasern erhält nan einen Wert von weniger als 10 kg/cm2.m/s. Im Falle
eines agglomerierten PTFE mit 15 Gew.-% Graphitpulver erhält man einen Wert von
weniger als 5 kg/cm2 m/s.
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Man kann verschiedenste hydrophobe organische Flüssigkeiten bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren zur Benetzung des PTFE verwenden. Es ist bevorzugt,
eine hydrophobe organische Flüssigkeit mit einer Oberflächenspannung von weniger
al, 45 Dyn/cm und speziell weniger als 35 Dyn/cm bei 23 °C fir die Benetzung des
PTFE einzusetzen. Der Siedepunkt der organischen Flüssigkeit wird unter dem Gesicntspunkt
der Durchführbarkeit des Agglomerationsverfahren.s und der leichten Entfernbarkeit
durch Trocknung gewällt. Es ist evorzugt. eine organische Flüssigkeit mit einem
Siedepunkt von etwa 40 bis 200 °C und speziell etwa 60 sis 150 °C zu wählen. Die
hydrophobe organische Flüssigkeit ist in Wasser schwach löslich oder in Wasser unlöslich.
Dabei können weniger als 15 Gew.-% der organischen Flüssigkeit bei der Temperatur
der Agglomeration im Wasser gelöst werden.
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Geeignete hydrophobe organische Flüssigkeiten umfassen aliphatische
Kohlenwasserstoffe, alicyclische Kohlenwasserstoffe und aromatische Kohlenwasserstoffe,
wie Benzol, Cyclohexan, Toluol, Xylol; Ester, wie Butylacetat und Amylacetat; öhere
Alkohole, wie Butanol, Hexanol; Äther; Halogenkohlenwasserstoffe, wie Tetrachlorkohlenstoff,
Perchloräthylen,
Chloroform, Trichloräthylen, Chrlobenzol, Trifluortrichloräthan, Anilin oder dgl.
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Es ist bevorzugt, aliphatische Kohlenwasserstoffe und Halogenkohlenwasserstoffe,
wie Perchloräthylen, einzusetzen.
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Das agglomerierte Produkt mit schmaler Teilchengrößenverteilung kann
leicht durch Agglomerierung erhalten werden.
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Das Medium aus Wasser und der hydrophoben organischen Flüssigkeit
werden gewöhnlich bei der Trocknungsstufe usw. abgetrennt, wobei man das agglomerierte
Produkt erhält. Die Trocknung kann durch Erhitzen erfolgen, und zwar bei der Agglomerierung
während der Hochgeschwindigkeitsbewegung. Die Bewegung mit hoher Geschwindigkeit
wird jedoch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nur während kurzer Zeit durchgeführt,
so daß es bevorzugt ist, das Medium aus Wasser und der hydrophoben organischen Flüssigkeit
nach der Agglomeration abzutrennen. Die Trocknung kann auch im Vakuum vorgenommen
werden. Vorzugsweise wird die Trocknung im Taumelbetrieb durchgeführt. Die Temperatur
und die Zeitdauer bis zur Entfernung des Wassers und der hydrophoben organischen
Flüssigkeit, werden jeweils ausgewählt und betragen etwa 150 bis 300 OC bzw. etwa
4 bis 6 h. Somit kann man vorteilhafterweise agglomeriertes PTFE mit einem durchschnittlichen
Teilchendurchmesser vcn 100 bis 2000 po und speziell 300 bis 600u erhalten.
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Die Pulverfließfähigkeit ist ausgezeichnet und der Schüttwinkel beträgt
weniger als 45 ° und speziell weniger als 40 Die Menge der großen Teilchen mit einem
Durchmesser von mehr als 2000 u kann leicht gesteuert werden und beträgt weniger
als 10 Gew.-% und vorzugsweise weniger als 5 Gew.-%.
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In der Teilchengrößenverteilung beträgt der Anteil an Teilchen mit
einem Durchmesser von 100 bis 400 P mehr als 90 % bei einem durchschnittlichen Durchmesser
von 300 (Gewichtssummenverteilung von 50 %). Der Anteil der Teilchen
mit
einem Durchmesser von 400 bis 800 P beträgt mehr als 80 % bei einem durchschnittlichen
Durchmesser von 600 u.
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Das Schüttgewicht beträgt gewöhnlich mehr als 0,6 g/ml und vorzugsweise
etwa 0,7 bis 0,9 g/ml im Falle des reinen PTFE. Im Falle eines mit Füllstoff versetzten
PTFE oder eines PTFE eines anderen Typs hängt das Schüttgewicht von der Art und
der Menge des Füllstoffs ab. Zum Beispiel ist ein Schüttgewicht von 0,6 g/ml bevorzugt
im Falle eines agglomerierten PTFE mit einem Gehalt von 10 Gew.-% Kohlenstoff-Fasern.
Im Falle eines agglomerierten PTFE mit einem Gehalt von 20 Gew.-% Glas-Fasern, welche
mit einem Harz modifiziert wurden, beträgt das Schüttgewicht vorzugsweise 0,7 g/ml.
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Das nicht getrocknete agglomerierte PTFE kann mit einem Schwingsieb
gesiebt werden, um die großen Teilchen mit einem Durchmesser von mehr als 2000 P
abzutrennen. Durch Zusatz von Wasser zu der hydrophoben organischen Flüssigkeit
kann der Siebvorgang wesentlich verbessert werden. Wenn die Schwingtaumelbehandlung
auf dem Sieb oder auf der Platte unterhalb des Siebs gleichzeitig durchgeführt wird,
so kann der Effekt der Agglomerierung wesertlich verbessert werden. Es ist möglich,
die gesiebten agglomerierten Teilchen einer Nachagglomerierung zu unterwerfen. Hierzu
verwendet man einen Granulator vom Plattentyp oder einen Granulator vom V-Typ für
eine langsame Taumelbewegung zur Verbesserung des Schüttgewichts. Andererseits ist
es möglich, agglomerierte Teilchen mit einem kleinen Durchmesser von z. B. weniger
als 150Xu zu erhalten. Hierzu werden die primären agglomerierten Teilchen pulverisiert,
indem man sie unter Hochgeschwindigkeitsbewegung in einer Hammermühle durch ein
Sieb treten läßt und danach einer Hochgeschwindigkeitsbewegung in Gegenwart von
Wasser unterwirft.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
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Beispiel 1 In einem 30 l-Henschel-Mischer mischt man 3 kg eines fein
gemahlenen Polytetrafluoräthylenformpulvers (PTFE) mit einem durchschnittlichen
Teilchendurchmesser von 25 P mit 1 1 Perchloräthylen und 2 1 Wasser unter Bewegung
mit hoher Geschwindigkeit. Die Rührblätter bestehen aus einer Kombination von geraden
Blättern und S-förmigen Blättern.
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Die Behandlung erfolgt bei 23 °C bei einer Peripheriegeschwindigkeit
von 20 m/sec während 30 sec. Nach der Agglomerierung wird das Wasser mit einem Sieb
(200 Maschen/2,5 cm) entfernt und das Agglomerat wird in einem Ofen bei 200 OC während
4 h getrocknet, um das Wasser und das Peichloräthylen vollständig zu entfernen.
Das erhaltene agglomerierte Produkt zeigt ein Schüttgewicht von 0,75 g/cm und einen
durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 300/dz sowie einen Schüttwinkel von 350.
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Beispiel 2 Chromoxid wird mit einer Emulsion von PTFE (durchschnittlicher
Durchmesser 0,2 ) behandelt und gesintert. Dabei erhält man Chromoxid, welches mit
10 % PTFE beschichtet ist. Ii dem Henschel-Mischer gemäß Beispiel 1 mischt man 3
kg des Polytetrafluoräthylenformpulvers gemäß Beispiel 1 mit 30 g des mit 10 % PTFE
beschichteten und gesinterten Chiomoxids bei einer Peripheriegeschwindigkeit von
60 m/sec während 3 min. Nach der Durchmischung gibt man 1,2 1 Ispar G und 1,8 1
Wasser gleichzeitig zu dem Gemisch, worauf die Mischung während 1 min mit einer
Peripheriegeschwindigkeit von 15 m/sec bewegt wird. Nach der Agglomerierung wird
das Wasser mit einem Sieb (200 Maschen/2,5 cm) entfernt und das Agglomerat wird
gesiebt, wobei man ein oberes Sieb mit 10 Maschen/2,5 cm und ein unteres Sieb mit
200 Maschen/ 2,5 cm in einer Vibrationssiebmaschine vom Sato-Typ verwendet, um die
groben Teilchen mit dem Sieb mit 10 Maschen/2,5 cm zu entfernen und um das Wasser
zu entfernen. Vor dem Sieben bzw. nach dem Sieben beträgt das Schüttgewicht
0,72
bzw. 0,78 g/cm-,(gemessen nach der Trocknung). Die Menge der Grobteilchen auf dem
Sieb von 10 Maschen/2,5 cm beträgt 5 Gew.-%. Nach der Schwingsiebstufe wird das
Agglomerat im Vakuum getrocknet, wobei mehr als 99 X des Isopar G entfernt werden.
Das Agglomerat wird sodann weiterhin in einem elektrischen Ofen bei 300 OC während
4 h getrocknet.
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Das erhaltene agglomerierte Produkt hat ein Schüttgewicht von 0,80
g/cm3 und einen Schüttwinkel von 320 und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser
von 600 u.
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Beispiel 3 In einen 75 l-Henschel-Mischer gibt man 10 kg Polytetrailoräthylenformpulver
gemäß Beispiel 1 und vermischt dieses gleichförmig mit 2,5 kg Glasfasern (Durchmesser
10po; Länge 40 u), welche mit 2 % Polyalkylensulfidharz beschichtet wurden und gesintert
wurden. Sodann gibt man 4,5 1 Perchloräthylen und 9 1 Wasser zu dem Gemisch. Die
Mischung wird sodann mit einer Peripheriegeschwindigkeit von 10 m/sec während 30
sec und danach mit einer Peripheriegeschwindig eit von 4 m/sec während 3 min bewegt.
Die Schüttgewichte des Agglomerats nach der Bewegung während 30 sec mit 10 m/sec
bzw. nach 3 min mit 4 m/sec betragen 0,68 g/cm3 bzw.
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0,72 g/cm2. Die Agglomerate werden gemäß Beispiel 1 vom Wasser abgetrennt
und in einem elektrischen Ofen getrocknet.
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Nach der Trocknung werden die groben Teilchen mit Hilfe eines Siebs
mit 20 Maschen/2,5 cm abgetrennt. Das erhaltene agglomerierte Produkt hat ein Schüttgewicht
von 0,73 g/cm3 und einen Schüttwinkel von 36 ° sowie einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser
von 400 u. Der Anteil der Teilchen welche durch ein Sieb mit 20 Maschen/2,5 cm hindurchgehen,
beträgt 90 %.
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Beispiel 4 In einen 75 l-Henschel-Mischer gibt man 10 kg Polytetrafl.or
äthylenformpulver gemäß Beispiel 1 und vermischt dieses
gleichförmig
mit 10 g Ruß mit einer Peripheriegeschwindigkeit von 60 m/sec während 3 min. In
dem Henschel-Mischer setzt man ferner dem Gemisch gleichzeitig 3,3 1 Isopar G und
6,6 1 Wasser zu, worauf die Mischung mit einer peripheriegeschwinwährend 1 min.1
digkeit von 30 m/sec/bewegt wird. Nach der Agglomerierurg wird das Wasser entfernt
und ein Teil des Agglomerats wird mit einer Hammermühle, welche mit einem 3 mm-Sieb
ausgerüstet ist, bei einer Peripheriegeschwindigkeit von 30 m/sec pulverisiert.
Die durch das Sieb hindurchgehenden Teilchen werden mit 6 1 Wasser in einem Henschel-Mischer
bei einer Peripherie-Geschwindigkeit von 10 m/sec während 3 min bewegt. Das erhaltene
Agglomerat wird gemäß Beispiel 2 getrocknet. Das Agglomerat hat vor der Behandlung
mit der Hammermühle einen durchschnittlichen Teilchendurchmesse von 300 u und nach
der Behandlung mit der Hammermühle einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser
von 150 .
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Beispiel 5 In einen 30 l-Henschel-Mischer gibt man 3 kg Polytetrafluoräthylenformpulver
und 1 kg Kohlenstoff-Fasern (13 fJ Durchmesser und 15 P Länge). Diese Komponenten
werden gleichförmig durchmischt und mit 1,8 1 Benzol und 1 1 Wasser versetzt. Sodann
wird das Gemisch mit einer Peripheriegeschwindigkeit von 10 m/sec während 60 sec
bewegt. Das Agglomerat wird gemäß Beispiel 2 getrocknet und die großen Teilchen
werden mit einem Sieb mit 10 Maschen/2,5 cm entfernt. Das agglomerierte Produkt
hat ein Schüttgewicht von 0,58 g/cm3, einen Schüttwinkel von 38 ° und einen durchschnittlichen
Teilchendurchmesser von 800 po.
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Vergleichsbeispiel 1 Das Verfahren des Beispiels 1 wird wiederholt,
wobei man jedoch 1,2 1 Perchloräthylen und 0,2 1 Wasser zusetzt.
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Man erhält ein agglomeriert«; Produkt. Der Anteil der groben Teilchen
beträgt jedoch e wa 40 cd wn @ der Schütz winkel des agglomerierten Produkts beträgt
400.
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Vergleichsbeispiel 2 Das Verfahren des Beispiels 1 wird wiederhoßt,
wobei ma, jedoch 2,2 l Perchloräthylen und 0,9 1 Wasser zusetzt.
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Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des agglomeri rten Produkts
beträgt mehr als 1000 r und die Menge der grobn Teilchen beträgt etwa 30 %.
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Vergleichsbeispiel 3 Das Verfahren des Beispiels 5 wird d wiederholt,
wobei majedoch 0,8 l Benzol und 2 1 Wasser zusetzt. Das agglome@ierte Produkt hat
ein Schüttgewicht vor 0,50 g/cm3 und einen Schüttwinkel von 400.
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Beispiel 6 In einem 30 1 Henschel-Mischer mischt man 9('O g Polytet
afluoräthylerformpulver glei@hför@ig mit 100 g Kohlensto f-Fasern (100 µ Länge)
und 450 ml Isopar G unc 400 ml Was er werden hinzugegeben und das Gemisch wird mi
einer Peri@heriegeschwindigkeit von 10 m/se während 30 sec bewegt. Nac dem Agglome
ieren wird das mit Isopar G und Wasser bene zte Agglomerat mit einer Schwingsiebmaschine
vom Sato-Typ von den groben Teilchen mit einem Teilchendurchmesser von mehr als
2000 P befreit und ferner mit einem Sieb von 200 Maschen/2,5 cm vom Wasser befreit.
Das erhaltene Agglomerat wird im Vakuum getrocknet, wobei 99 % des Isopar G entfernt
werden und dann wiid das Produkt in einem elektrischen Ofen bei 300 °C getrocknet.
Das erhaltene Agglomerat hat ein Schüttgewicht von 0,62 g/cm3, einen Schüttwinke
von 360 und einen durchschn;ttlichen Teilchendurchmesse@ von 600 µ (Summenverteilung
von 50 %).
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Durch Pressen des agglomerierten Produkts unter einem Druck von 700
kg/cm2 und Sintern bei 370 OC während 2 h wird eine Platte von 100 mm x 100 mm x
2 mm hergestellt.
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Daraus wird die Testprobe von Hantel-Form Nr. 3 hergestellt.
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Das Produkt zeigt eine Zugfestigkeit von 200 kg/cm und eine Dehnung
von 250 %. Die Menge der groben Teilchen mit einem Durchmesser von mehr als 2000
je beträgt 10 %.
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Beispiel 7 Das Verfahren des Beispiels 6 wird wiederholt, wobei man
jedoch 480 ml Perchloräthylen und 250 ml Wasser zu einem Gemisch von 850 g Polytetrafluoräthylenformpulver
und 150 g Kohlenstoff-Fasern (Länge 200 ) gibt. Man erhält ein agglomeriertes Produkt.
Dieses hat ein Schüttgewicht von 0,56 g/cm3, einen Schüttwinkel von 38 ° und einen
durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 800 . Die Menge der groben Teilchen mit
einem Durchmesser von mehr als 2000 lu beträgt 20 %. Das Formerzeugnis hat eine
Zugfestig-2 keit von 150 kg/cm und eine Dehnung von 30 %.
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Beispiel 8 Man arbeitet nach dem Verfahren des Beispiels 6, wobei
man jedoch 350 ml Perchloräthylen und 700 ml Wasser zu einem Gemisch von 800 g Polytetrafluoräthylenformpulver
und 200 g Kohlenstoff-Fasern (Länge 60 µ) (in einer Kugelmühle pulverisiert) gibt.
Das erhaltene agglomerierte 3 Produkt hat ein Schüttgewicht von 0,55 g/cm , einen
Schüttwinkel von 36 ° und einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 300 r.
Die Menge der groben Teilchen mit einem Durchmesser von mehr als 2000 lu beträgt
weniger als 1 %. Das Formerzeugnis hat eine Zugfestigkeit von 3 180 kg/cm3 und eine
Dehnung von 50 %.
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Beispiel 9 Man arbeitet nach dem Verfahren des Beispiels 6, wobei
n ein jedoch e-ne 500 ml Isopar'H und 300 ml Wasser einem Gem. sch von 950 g Polytetrafluoräthylen
und 50 g Kohlenstoff-Fasern (Länge 500 µ) gibt. Das erhaltene @gglomerierte Produkt
bat ein Schüttgewicht von 0,60 g/c@3 einen Schüttwinkel von 38 ° und einen durchschnittlichen
Teilchendurchmesser von 1000 Vergleichsbeispiel 4 Man arbeitet nach dem erfahren
des Beispiels 6, wobei man jedoch 100 ml Wasse- einsetzt. Die Menge der groben teilchen
mit einem Durchmesser von mehr als 2000µ µ beträ t 0 % Vergleichsbeispiel 5 Man
arbeitet nach dem Verfahren des Beispiels 6, wobei ran jedoch 1300 ml Wasser einsetzt.
Es wird zunächst ein gglomeriertes Produkt hergestellt und daraus ein Form-@rzeugnis.
Das Formerzeugnis hat eine Zugfestigkeit von 150 kg/cm2 und eine Dehnung von 30
%. Während der Agglom-rieung trennt sich eine relativ große Menge der Kohlenstof
lasern ab.
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Vergleichsbeispiel 6 Man arbeitet nach dem Verfahren des Beispiels
6, wobei man jedoch kein Wasser einsetzt Die Menge der groben teilchen beträgt etwas
50 %. Die groben Teilchen werden mit einem Sieb abge@rennt. Das Agglomerat wird
dann ferr r mit einer Agglomeriermaschine vom Plattentyp behandelt, um die Pulverfließfähigkeit
zu verbessern. Das dabei erh 1-ene agglomerierte Produkt weist jedoch einen großen
Anteil an Kohlenstoff-Faser-Material auf
Vergleichsbeispiel 7 Man
arbeitet nach dem Verfahren des Beispiels 6, wobei man anstelle der Kohlenstoff-Fasern
von 1OOr Länge Kohlenstoff-Fasern von 1 mm Länge einsetzt. Das agglomerierte Produkt
ist voluminös und zeigt eine geringe Pulverfließfähigkeit.
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Beispiele 10 bis 18 Polytetrafluoräthylenformpulver (durchschnittlicher
Durchmesser: 40 u) wird mit Kohlenstoff-Fasern (10 lu Durchmesser) vermischt. Die
durchschnittliche Länge und die Menge der Kohlenstoff-Fasern sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
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Tabelle 1 Pulver Nr. Länge der Kohlen- Aspektverhältnis Menge der
Kohstoff-Fasern (P) lenstoff-Fasern(Gew.-%) A 50 5 10 B 80 8 10 C 120 12 10 D 200
20 10 E 500 50 10 Diese Pulver werden mit einer Peripheriegeschwindigkeit von 30
m/sec während 1,5 min in einem Henschel-Mischer vermischt. Die Agglomerierung des
Pulvergemisches wird unter den Bedingungen der Tabelle 2 durchgeführt, wobei man
das Medium aus der organischen Flüssigkeit und dem Wasser zusetzt und das Gemisch
bewegt. In jedem Falle werden 1 kg des Pulvergemisches agglomeriert und das Agglomerat
wird während 1 h bei 300 OC im Ofen getrocknet.
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Man verwendet einen 30 1 Henschel-Mischer mit Rührblättern, welche
mit einer Peripheriegeschwindigkeit von 10 min/sec gedreht werden.
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Die charakteristischen Eigenschaften des agglomerierten Produktes
aus Polytetrafluoräthylen und Kohlenstoff-Fasern und des daraus erhaltenen Formerzeugnisses
sind in Tabelle 3 zusammengestellt. In den Beispielen 15, 16 und 17 wurden die Füllstoffe
F, G und H gemäß Tabelle 2 verwendet.
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Tabelle 2 Pulver Nr. Typ des Füll- Abmessungen d. Menge des stoffs
Füllstoff Fullstoffs F Graphitpulver 60 pi 15 % G Glasfasern Durchm. 10 µ 20 % Länge
100 lu H Glasfasern Durchm. 10 u Länge 200 u 20 %
Tabelle 3 Beispiel
Pulver Nr. Agglomerierbedingungen Eigenschaften des Zugfeagglomerierten Produktes
stigkeit O.G. Medium (kg/cm2) Wasser Pulvergem. Schütt- Durch- Schütt-(l/kg) gewicht
messer winkel (u) (°) 10 A 1/1 0,75 0,60 400 38 100 11 B 1/1 0,80 0,58 500 36 140
12 C 1/1 0,82 0,56 600 38 160 13 D 1/1 0,86 0,55 800 36 170 14 E 1/1 0,90 0,50 1000
38 150 15 F 1/1 0,80 0,60 600 36 80 16 G 1/0 0,40 0,70 600 36 60 17 H 1/0 0,50 0,60
2000 40 70 18 C 1/3 1,50 0,48 1000 38 90 Bemerkung: O.G.: aliphatischer Kohlenwasserstoff
mit einem Siedepunkt von mehr als 150 °C (Isopar).
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Beispiele 19 bis 24 Es werden jeweils agglomerierte Produkte aus Pulvermischungen
von Polytetrafluoräthylen und Kohlenstoff-Fasern (Länge 120 in einem Verhältnis
von 5 Gew.- (Bsp. 19), 15 Gew.-% (Bsp.20) und 20 Gew.-% (Bsp. 21), 1 Gew.-% (Bsp.
23) und 40 Gew.-% (Bsp. 24) und ohne Füllstoff (Bsp. 22) hergestellt.
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Die charakteristischen Eigenschaften der erhaltenen agglomerierten
Produkte und der daraus erhaltenen Formkörper sind in Tabelle 4 zusammengestellt.
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Tabelle 4 Beispiel Agglomerierbedingungen Eigenschaften des Zugfeagglomerierten
Produktes stigk.
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O.G. Medium agglomerierten Produktes stigk.
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Wasser Pulvergem. Schütt- Durch- Schütt- (kg/cm2) (l/kg) gewicht messer
Winkel (µ) (°) 19 1/1 0,80 0,65 600 36 100 20 1/0,8 0,80 0,55 600 38 170 21 1/0,6
0,80 0,50 600 38 170 22 1/1 0,80 0,70 600 36 80 23 1/1 0.80 0.65 600 36 85 24 1/1
0.80 0.45 600 40 80