Die Erfindung betrifft einen monoaxial verstreckten Formkörper aus Polytetrafluorethylen (PTFE), der als Folie, Bändchen, Garn oder Faser ausgebildet sein kann, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

PTFE ist aufgrund seiner thermischen Stabilität und seiner chemischen Inertheit ein geschätzter Werkstoff. Aus der AT-B 370.674 sind monoaxial verstreckte Folien aus gesintertem PTFE bekannt, deren Festigkeit in Verstreckungsrichtung Werte zwischen 50 N/mm ² und 140 N/mm ² aufweist. Diese Folien werden hergestellt, indem PTFE-Pulver zunächst zu einem zylindrischen Formkörper verpreßt wird. Anschließend wird der Formkörper gesintert, worauf Folien abgeschält, auf Temperaturen von mindestens 327 ^β C erhitzt und verstreckt werden. _.

Die GB-A - 2 025 835 beschreibt die Herstellung poröser PTFE-Formkörper nach dem Pastenextrusionsverfahren, wobei eine pastenförmige Masse, welche im wesentlichen PTFE-Pulver und ein Gleitmittel (Kohlenwasserstoff) enthält, durch Düsen gepreßt wird, worauf das Gleitmittel durch Trocknen entfernt wird. Danach wird der Formkörper über den Kristallitschmelzpunkt des PTFE (327 ^β C) erhitzt und während des Erhitzens verstreckt.

Die AT-B 391.473 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines monoaxial verstreckten Formkörpers aus PTFE, bei welchem eine pastenförmige PTFE-Masse kontinuierlich zu einem Formung verarbeitet wird, welcher über eine Mehrzahl von Rollen bzw. Walzen geführt, erhitzt und verstreckt wird, wobei vor Aufbringen des Streckzuges der Formling auf eine Temperatur zwischen 327 und 450°C erhitzt und dabei gesintert wird. Dieses Verfahren gestattet die Herstellung eines monoaxial verstreckten Formkörpers aus PTFE mit Festigkeitswerten in

Verstreckungsrichtung von mindestens 22 cN/tex (500 N/mm ² ).

Es ist bekannt, daß PTFE-Multifilamentgarne, die nach dem Matrix-Spinnverfahren der US-A - 2,893,105 und der US-A - 2,933,154 und solche nach dem Spalt-Schäl-Verfahren der AT-B - 340.561 hergestellt wurden, zur Herstellung von Flechtschnüren für Stopfbüchsenpackungen verwendet werden können. Weiters ist in der AT-B - 347.003 beschrieben, wie derartige Garne zur Verbesserung der Gleiteigenschaften mit PTFE und Graphit beschichtet werden.

Es ist außerdem bekannt, daß mit Hilfe der Pastenextrusion hergestellte, orientierte, aber nicht gesinterte Folienbändchen mit PTFE-Dispersion imprägniert und mit Silikon- oder Paraffinölen geölt zur Herstellung von Stopfbüchsenpackungen verwendet werden. Derartige Folienbändchen sind auch mit Graphitfüllung im Handel.

Alle diese mit Graphit gefüllten Produkte haben den Nachteil, daß die Graphitfüllung, die zur Erhöhung der Gleiteigenschaften vorgesehen ist, von schwarzer Farbe sind, wodurch diese Produkte in gewissen Bereichen der Industrie nicht eingesetzt werden können. Dazu kommt noch, daß diese Produkte eine hohen Fließneigung zeigen (Kaltfluß), was naturgemäß den Verschleiß fördert. Nachteilig ist weiters, daß die mit Graphit gefüllten monoaxialen Formkörper nur Festigkeiten von weniger als 10 cN/tex aufweisen.

Die vorliegende Erfindung möchte diese Nachteile beseitigen, den Einsatzbereich des Werkstoffes PTFE erweitern und einen monoaxial verstreckten Formkörper aus PTFE zur Verfügung stellen, welcher von heller Farbe ist und eine höhere Festigkeit und geringere Kaltflußneigung besitzt, als ein mit Graphit gefüllter PTFE-Formkörper. Weiters soll der PTFE-Formkörper mit verschiedenen Gleiteigenschaften hergestellt werden können.

Der er indungsgemäße, monoaxial verstreckte Formkörper aus Polytetrafluorethylen ist dadurch gekennzeichnet, daß er als Füllmittel Talk und/oder Glimmer und/oder ein hochtemperatur¬ beständiges Polyimid und/oder Schlämmkreide enthält und eine Festigkeit von mindestens 10 cN/tex, vorzugsweise über 16 cN/tex, aufweist. Als hochtemperaturbeständige Polyimide eignen sich insbesondere jene, die in der EP-A - 0 119 185 und in der US-A - 3,985,934 genannt sind.

Es ist überraschend gelungen, im Wege der Pastenextrusion PTFE-Pulver mit den genannten Füllmitteln zu vermischen und z.B. zu Folien zu verarbeiten, diese zu sintern und anschließend zu verstrecken, wobei trotz der Anwesenheit des Füllmittels sehr hohe Festigkeiten erhalten werden. Liegen die Festigkeiten z.B. eines ungefüllten PTFE-Garnes (hergestellt nach AT-B 370.674) bei 5 bis 15 cN/tex, so hat ein erfindungsgemäß hergestelltes und gefülltes Garn Festigkeiten bis zu 25 cN/tex. Im erfindungsgemäßen Formkörper kann das Füllmittel bis zu 40 Massen, im Formkörper vorgesehen sein. Mit der Reißfestigkeit sinkt gleichzeitig die Reißdehnung und erhöht sich die Kriechfestigkeit, die bei der Verwendung der Garne als Dichtungen für Stopfbüchsen eine wichtige Größe darstellt.

Der erfindungsgemäße Formkörper kann das Füllmittel bis zu 40 Massen% enthalten, ohne daß die angegebene Mindestfestigkeit von 10 cN/tex unterschritten wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Formkörpers ist dadurch gekennzeichnet, daß als Füllmittel Talk und/oder Glimmer und/oder ein hochtemperaturbeständiges Polyimid zwischen 20 und 30 Massen% vorgesehen ist. Ein derartiger Formkörper besitzt gute Gleiteigenschaften. Messungen, die in Anlehnung nach DIN 53 375 vorgenommen wurden, erbrachten bei Garnen aus reinem PTFE Reibwerte (μ ) von ca. 150 (110-200), bei graphitgefüllten Garnen lagen die Werte zwischen 50 und 100 und bei erfindungsgemäßen, mit Talk gefüllten Garnen zwischen 30 und 70.

Besitzt der erfindungsgemäße Formkörper vorteilhaft weiters eine Dehnung von maximal 30%, so eignet er sich z.B. ausgezeichnet in Pumpen als Material zum Abdichten der Welle (im Stopfbuchsengehäuse) . Bis heute werden in hohem Maße PTFE-Formkörper mit Graphitfüllung für diesen Zweck verwendet. Wie oben bereits erwähnt, weisen diese bekannten Formkörper eine unzureichende Kriechfestigkeit und einen hohen Verschleiß auf, wodurch Abrieb, der im Falle einer Graphitfüllung von schwarzer Farbe ist, aus dem Stopfbuchsengehäuse austritt und z.B. eine helle Flüssigkeit, gegen die abgedichtet werden soll, unerwünschterweise verfärben und verunreinigen kann. Alle diese Nachteile weist diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Foπnkörpers nicht auf.

Wird der erfindungsgemäße Formkörper als Garn ausgebildet, so kann er vorteilhaft zur Herstellung von Flechtdichtungen verwendet werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Formkörpers ist dadurch gekennzeichnet, daß als Füllstoff Schlämmkreide mit mindestens 5 Massen! vorgesehen ist. Es hat sich gezeigt, daß Schlämmkreide die Gleitreibung μ auf mindestens 200 erhöht, sodaß sich ein derartiges Material für alle jene Verwendungszwecke gut eignet, bei denen es auf hohe Gleitreibung ankommt.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Formkörpers ist dadurch gekennzeichnet, daß als Füllmittel ausschließlich Schlämmkreide vorgesehen ist und daß er als Zahnseide ausgebildet ist. Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße Zahnseide bei Verwendung das Zahnfleisch mehr schont, als dies bei den Zahnseiden des Standes Technik der Fall ist. Über den Gehalt an Schlämmkreide kann die Gleitreibung der Zahnseide beeinflußt werden. Untersuchungen haben ergeben, daß sich Zahnseiden mit Schlämmkreidegehalten zwischen 0,1 und 15 Massen% besonders gut eignen.

Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Formkörpers, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß a) pulverförmiges Polytetrafluorethylen mit Talk und/oder Glimmer und/oder einem hochtemperaturbeständigen Polyimid und/oder Schlämmkreide und einem Kohlenwasserstoff vermischt wird, b) das erhaltene Gemisch zu einem Vor-Formkörper geformt und vom Kohlenwasserstoff befreit wird, c) der vom Kohlenwasserstoff befreite Vor-Formkörper gesintert und anschließend im gesinterten Zustand verstreckt wird.

Der Füllstoff wird zweckmäßigerweise in einer Menge eingesetzt, daß im fertiggestellten hergestellten Formkörper 40 Massen% nicht überschritten werden.

Der Vor-Formkörper wird zur Sinterung am besten auf eine Temperatur von mindestens 327°C, vorzugsweise zwischen 380 und 400°C, erhitzt.

Um die genannten Festigkeiten im erfindungsgemäßen Formkörper zu erreichen, wird der gesinterte Vor-Formkörper am besten im Verhältnis zwischen 1 : 5 und 1 : 20, vorzugsweise zwischen 1 : 5 und 1 : 15 verstreckt.

Eine besonders zweckmäßige Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß der Vor-Formkörper eine Folie ist, die nach Sinterung und Verstreckung zu Bändchen geschnitten wird und diese Bändchen zweckmäßigerweise mittels einer Nadelwalze noch fibrilliert werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beispiele noch näher beschrieben. Die Herstellung des erfindungsgemäßen Formkörpers wird dabei auf der in der AT-B - 391.473 beschriebenen Sinter- und Streckanlage vorgenommen.

Beispiel 1

100 Gewichtsteile des im Handel erhältlichen PTFE-Pulvers Hostafion TF 2029 der Firma Höchst AG werden mit 25 Teilen Talk (Naintsch A-30) und 30 Teilen eines für die Pastenextrusion üblichen Gleitmittels (Kohlenwasserstoff mit einem Siedebereich von 186-214°C) gemischt und zu zylindrischen Formkörpern verpreßt. Diese zylindrischen Formkörper werden anschließend zu einem Strang verpreßt, weiter zu einer Folie ausgewalzt und durch Trocknen vom Gleitmittel befreit. Die getrocknete Folie wird weiter bei einer Temperatur von 385"C gesintert und anschließend im Verhältnis 1:7 verstreckt. Es wird eine überraschend weiche Folie (30-38 Shore D) mit guten Gleiteigenschaften und einer Festigkeit von 21,3 cN/tex bei 6,5% Dehnung erhalten.

Beispiel 2

70 Teile PTFE-Pulver der Type Hostafion TF 2029 werden mit 30 Teilen Talk A-30 und 30 Teilen Gleitmittel gemischt und auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 beschrieben zur Folie ausgewalzt, getrocknet, gesintert und verstreckt. Die Festig¬ keit beträgt 19,5 cN/tex bei 5,5% Dehnung.

Beispiel 3

Eine wie in Beispiel 1 beschriebene Mischung wird auf die gleiche Weise zu einer Folie verarbeitet, diese aber bei 395°C gesintert und danach im Verhältnis 1:8,5 verstreckt. Die Festigkeit beträgt 24,5 cN/tex bei 5% Dehnung. Danach wird die Folie fibrilliert und mit 22% Paraffinöl getränkt.

Das Endprodukt ist ein quasi Multifila entgarn, das direkt zu Flechtschnüren verarbeitet werden kann. Das Paraffinöl dient dabei als EinlaufSchmiermittel.

Beispiel 4

100 Teile PTFE-Pulver der Type Algoflon DF 200 (Hersteller: Ausimont S.p.A.) werden mit 47 Teilen Talk A-60 und 30 Teilen Gleitmittel gemischt und zur Folie verarbeitet. Diese Folie wird bei 390 ^β C gesintert und im Verhältnis 1:6 verstreckt. Die Festigkeit der erhaltenen Folie beträgt 16 cN/tex bei einer Dehnung von 8%.

Beispiel 5

Eine wie in Beispiel 4 beschriebene Mischung wird in der gleichen Art zu einer Folie verarbeitet, diese jedoch bei 395°C gesintert und im Verhältnis 1:7 verstreckt. Die Festigkeit beträgt 17,5 cN/tex bei 5% Dehnung. Weiters wird die Folie nach der Verstreckung fibrilliert und mit 20% Paraffinöl getränkt.

Beispiel 6

75 Teile PTFE-Pulver der Type Hostafion TF 2029 werden mit 25 Teilen Glimmer und 27 Teilen Gleitmittel gemischt und in der gleichen Art wie in Beispiel 1 beschrieben zu einer Folie verarbeitet und verstreckt. Die Festigkeit betrag 16,5 cN/tex bei 8,5% Dehnung.

Beispiel 7

100 Teile PTFE-Pulver der Type Algoflon DF 200 werden mit 10 Teilen Schlämmkreide und 25 Teilen Gleitmittel gemischt und zu einer Folie verarbeitet. Diese Folie wird bei 390 ^β C gesintert und im Verhältnis 1:13,5 verstreckt und zu Bändchen geschnitten. Diese Festigkeit der erhaltenen Bändchen beträgt 26 cN/tex bei einer Dehnung von 4,5%. Bei diesem Produkt wird durch die Inkorporierung von Schlämmkreide die Gleitreibung vergrößert. Das Produkt kann als Zahnseide verwendet werden.