Hochleistungskunststoffe für anspruchsvolle Anwendungen

Fluorpolymere sind langkettige Polymere, bei denen ein großer Teil oder sogar alle enthaltenen Wasserstoffatome in der Regel durch Fluor ersetzt sind. Fluoratome weisen die höchste Elektronegativität auf, was bedeutet, dass die Kohlenstoff-Fluor-Verbindung eine sehr hohe Bindungsenergie besitzt. Aus diesem Grund weisen Fluorpolymere eine extrem hohe Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit auf. Sie verfügen zudem über hervorragende elektrische Isolationseigenschaften, eine ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit, eine gute Kerbschlagzähigkeit, Antihaft-Eigenschaften und sind selbstlöschend.

Typische Anwendungsbereiche für Fluorpolymere sind:

Kfz-Kabel (Sensorkabel / NOX / Lambda)
Hochtemperaturkabel
Hochfrequenzkabel
Chemikalienbeständige Kabel
Miniaturkabel
Flachbandkabel
Heizkabel
Steuerkabel
Verbindungskabel

Fluorpolymere werden in thermoplastisch verarbeitbare (FEP, ETFE, PFA usw.) und nicht thermoplastisch verarbeitbare (PTFE) Kunststoffe unterteilt. Daraus ergeben sich unterschiedliche Verarbeitungsverfahren. Während die thermoplastischen Fluorpolymere mittels Extrudern geschmolzen, anschließend auf den Leiter aufgebracht und abgekühlt werden, lässt sich PTFE aufgrund seines hohen Molekulargewichts nicht schmelzen. Zur Verarbeitung des pulverförmigen PTFE müssen daher verschiedene Press- und Sintertechniken zum Einsatz kommen.

Verarbeitungsmethoden

Pasten-Extrusion

Bei der Pastenextrusion wird das PTFE in einem diskontinuierlichen Verfahren unter hohem Druck auf den Leiter gepresst. Bevor das PTFE im Pastenextruder verwendet werden kann, muss zunächst ein Formteil (ein sogenannter Dummy) hergestellt werden. Zu diesem Zweck wird das PTFE-Pulver zusammen mit einem Gleitmittel vorgemischt, eingefärbt und verdichtet. Diese zylindrischen Formteile werden in den Pastenextruder eingefüllt und auf den Leiter gepresst.

Der Leiter wird anschließend bei sehr hohen Temperaturen gesintert. Bei diesem aus der Keramiktechnik bekannten Sinterprozess sintern die verdichteten Pulverpartikel zu einer homogenen Struktur zusammen.
Herstellung von PTFE-Klebeband

Wie bei der Pastenextrusion muss das PTFE-Pulver für die Bandherstellung zunächst gemischt und ein Formteil hergestellt werden. Der Unterschied besteht darin, dass das PTFE nicht zu einem Zylinder, sondern zu einem vollrunden Stab gepresst wird. Dieser runde Stab wird dann zu einem langen, dicken Faden verarbeitet, der als „Wurm“ bezeichnet wird. Im nächsten Schritt wird der Wurm auf die gewünschte Breite und Dicke kalandriert, um ein Band zu formen.

Die Bänder können in einem weiteren Prozess zum Verbinden verschiedener Kabel und Leitungen verwendet werden. Bevor das PTFE gesintert wird, müssen die Kabel zunächst in einem Vakuumofen „entfettet“ und anschließend bei hohen Temperaturen gesintert werden.
Folien ausdehnen (Hei-Tape)

Zur Herstellung von expandierten Folien (Hei-Tape) wird ebenfalls ungefärbtes PTFE-Pulver zu einem vollrunden Stab gepresst. Dieses wird anschließend mithilfe einer breiten Schlitzdüse zu einem dicken und breiten Band gepresst. Dieses Band wird auf einer Spezialmaschine zu sehr dünnen Bändern gestreckt. Das Strecken erfolgt durch Walzensysteme, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten rotieren – man unterscheidet zwischen monoaxialer und biaxialer Streckung.

Bei der monoaxialen Streckung können Streckgrade von bis zu 1000 % erreicht werden. Diese „gestreckten“ Folien werden teilweise gesintert und als Trennfolien oder Isolierfolien verwendet.