<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung von mit alkalihaltigen Glas- oder Mineralfasern ver- stärkten Kunststoffen
Es ist bekannt, die verschiedensten Kunstharze, besonders Phenol-, Melamin-, Harnstoff- oder ungesättigte Polyesterharze mit Glasfasern oder auch mit Fasern aus Mineralien zu verstärken und auf diese Weise Gegenstände von hoher Festigkeit und Elastizität herzustellen.
Zur Herstellung derartiger mit Fasern aus Glas oder Mineralien verstärkten Kunststoffen war es bisher üblich, alkalifreie Gläser einzusetzen, um die Glasfaser und den Kunststoff vor eventuell aus dem Glas tretendem Alkali zu schützen. Als alkalifreie Gläser in dieser Beziehung gelten solche Glaszusammensetzungen, die als Summe den Prozentgehalt von Na20 und K2JO'Von 5% nicht übersteigen wie z. B. das amerikanische E. -Glas.
Glasfasern solcher Zusammensetzung erfuhren eine zusätzliche Behandlung durch Aufbringung von Zwischenschichten, die die Aufgabe haben, die Affinität Glasfaser-Kunststoff zu erhöhen. Solche Zwischenschichten wurden bisher beispielsweise durch Einwirkung von VinyltrichJorsilan oder von Dichlorchrompolymethacrylat auf die Fasern gebildet. Diese und andere bekannte Verfahren haben aber verschiedene Nachteile. So ist z. B. in manchen Fällen die Herstellung der be- nötigten Verbindungen schwierig, in anderen Fäl- len bilden sich aus den verwendeten Chemikalien korrodierende flüchtige Stoffe. Vor allem aber entfalten die bisher angewandten Zwischenschichten nur dann eine genügende Wirksamkeit, wenn die verwendeten Glas-oder Mineralfasern aus besonders alkaliarmen Material bestehen.
Nur derartige alkaliarme Fasern zeigten nach Aufbringen einer
Zwischenschicht eine genügend feste Bindung an den Kunststoff, und nur unter Verwendung sol- cher Fasern gelang es, wasserbeständige Verbund- körper herzustellen.
Es wurde nun gefunden, dass man bei der Her- stellung von derartigen mit Fasern aus Glas oder
Mineralien verstärkten Kunststoffen auch Fasern
EMI1.1
wenn man auf die Fasern vor der Verarbeitung mit den Kunststoffen Epoxydgruppen enthaltende, härtbare Verbindungen, gegebenenfalls gemeinsam mit Härtungsmitteln aufbringt.
Nach diesem Verfahren behandelte alkalihaltige Glas- oder Mineralfasern können nun auch z. B. für glasfaserverstärkte Kunststoffe herangezogen werden, ohne dass befürchtet werden muss, dass Alkali aus der Glasoberfläche austreten kann.
Der Austritt wird dadurch verhindert, dass die aufgebrachte Epoxydharz-Zwischenschicht die Glasfaser überzieht und Ausscheidungen verhindert.
Nachdem schon seit 10 Jahren glasfaserverstärkte Kunststoffe hergestellt werden und in dieser Zeit nur alkali. freie Glasfasern aus oben genannten Gründen eingesetzt werden konnten, bedeutet es einen grossen Fortschritt nunmehr auch alkalihaltige Glas oder Mineralfasern einsetzen zu können. Der Fortschritt'besteht vor allem in einem wesentlich billigeren Preis der alkalihaltigen ge-
EMI1.2
nen neue Anwendungsgebiete, die dem glasfaserverstärkten Kunststoff bisher aus preislichen Gründen verschlossen waren neu hinzugewonnen werden.
Die Epoxydgruppen enthaltenden, härtbaren Verbindungen, welche für das erimdungsgemässe Verfahren verwendet werden, sind bekannte Stoffe und können nach einfachen Methoden hergestellt werden. Verbindungen dieser Art sind z. B. die Umsetzungsprodukte von Epoxyhalogeniden, insbesondere Epichlorhydrin, mit ein- oder mehrwertigen Phenolen oder Thiophenolen oder mit deren Schmelzbaren Aldehydkondensationsprodukte, ferner mit ein-oder mehrwertigen Alkoholen oder Thioalkoholen. Weiterhin kommen für das erfin- dungsoemässé Verfahren die Umsetzungsprodukte von Epichlorhydrin und andern Epihalogenhydri- nen mit Verbindungen in Frage, welche eine oder
EMI1.3
<Desc/Clms Page number 2>
geeignet sind, können aber auch nach andern Methoden, z.
B. durch die Umsetzung von Glycid und seinen Derivaten mit den Chloriden ein-oder mehrbasischer organischer Säuren oder durch Abspaltung von Halogenwasserstoff aus Halogenhydrinen oder durch Einwirkung von Persäuren auf Verbindungen mit einer oder mehreren Doppelbindungen, z. B. Butadien, Vinylcyclohexen oderTer- pene, ferner auf ungesättigte Carbonsäuren, Alkohole oder Ester, z. B. ungesättigte Fette, dargestellt werden.
Auch durch Polymerisation von ungesättigten Epoxyverbindungen, z. B. Allylglycidäther, lassen sich geeignete Stoffe erhalten. Schliesslich sind auch 1, 3-Epoxyde, wie sie sich durch Halogenwasserstoff- Abspaltung aus Pentaerythrit-halogenhydrinen darstellen lassen, für das erfindungsgemässe Verfahren geeignet.
Die Epoxydgruppe kann auch erst im Verlaufe des Beschichtungsprozesses oder nach dem Aufbringen der betreffenden Ausgangssubstanz auf die Faser nach irgendeiner der bekannten Methoden gebildet werden.
Besonders gute Ergebnisse werden mit harzartigen Epoxypolyestern von höherem Molekulargewicht erzielt, welche in bekannter Weise durch
Umsetzung der Alkalisalze von vorzugsweise aromatischen Dicarbonsäuren, z. B. Phthalsäure, mit Epichlorhydrin erhalten werden.
Die genannten Epoxydverbindungen können als solche oder in Form von Lösungen in geeigneten organischen Lösungsmitteln, z. B. Chlorkohlenwasserstoffen, Ketonen, Estern oder Athern, oder in Form wässeriger Emulsionen, gegebenenfalls unter Zusatz von Emulgatoren, in bekannterweise, z. B. durch Tauchen, Besprühen oder Beschichten, auf die Fasern aufgebracht werden. Als besonders
EMI2.1
Die Mengen, in denen die härtbaren Epoxydverbindungen auf die Faser aufgebracht werden, können in weiten Grenzen schwanken. Um einen technisch brauchbaren Effekt zu erzielen, sind im allgemeinen Mengen von mindestens 0, 1 Gew.-%, bezogen auf die Fasergewichte, notwendig. Die obere Grenze der aufzubringenden Menge ist in der Regel lediglich durch wirtschaftliche Gesichts-
EMI2.2
daEs wurde gefunden, dass die Glasoberfläche auch ohne den Zusatz von Härtern befähigt ist, die reaktionsfähigen Epoxydverbindungen zu binden.
Dieser Vorgang wird durch Temperaturerhöhun- gen beträchtlich beschleunigt. Im allgemeinen ist es jedoch zweckmässig, den Epoxydgruppen ent-
EMI2.3
zen. Die Menge an Härtungsmitteln beträgt hiebei zweckmässig etwa 10-30%, bezogen auf die Epoxydverbindung. In Form von verdünnten, z. B. etwa 1-10% igen Lösungen oder Emulsionen, wie sie vorzugsweise zur Anwendung gelangen, sind derartige Gemische von Epoxydverbindungen und Härtern sehr lange gebrauchsfähig. Die eigentliche Härtung tritt in der Regel auf der Faser nach Verdunsten des Lösungsmittels ein und kann durch Erwärmen beschleunigt werden. Es ist nicht notwendig, dass die Härtung vor Aufbringen des Kunststoffes abgeschlossen ist.
In manchen Fällen erzielt man besonders günstige Ergebnisse, wenn man die Härtung erst nach dem Aufbringen des Kunststoffes durchführt.
Grundsätzlich sind alle bekannten Härter für
EMI2.4
VerfahrenHärtungsmittel sind in grosser Zahl beschrieben worden, weil für diesen Zweck praktisch alle Stoffe geeignet sind, welche aktive Wasserstoffatome enthalten. Für das erfindungsgemässe Verfahren werden als Härter organische Amine, und zwar insbesondere Di- und Polyamine, sowie alkalische anorganische Stoffe, ferner mehrbasische organische Säuren oder deren Anhydride, bevor-
EMI2.5
ist es möglich, die Härtung bei beliebigen Temperaturen zwischen-10 und -300 , zur Schonung der Glasfaser vorzugsweise bei Temperaturen zwischen Raumtemperatur und 1500, durchzuführen.
Es ist weiterhin möglich, bei dem ernndungsge- mässen Verfahren bekannte Haftmittel, wie sie ein-
EMI2.6
Mittel, z. B. Vinyltrichlorsilan oder Dichlorchrompolymethacrylat, können vor, während oder nach der Behandlung mit den Epoxydgruppen enthaltenden Verbindungen auf die Fasern aufgebracht werden.
Die erfindungsgemässen Zwischenschichten können auf die Fasern in jedem beliebigen Stadium der Verarbeitung aufgebracht werden. Es spielt dabei keine Rolle, ob die Fasern als Stapel oder kontinuierliche Einzelfaser in Form von Strängen, Bändern, Matten, Vliesen, Gespinsten, Geweben od. dgl. vorliegen.
Aus den nach dem neuen Verfahren mit einem #finish" aus Epoxydgruppen enthaltenden härt- baren Verbindungen versehenen Fasern lassen sich Verbundkörper mit beliebigen Kunststoffen, wie man sie auch bisher für diesen Zweck venvendet hat, herstellen.
Die nach dem neuen Verfahren hergestellten, mit alkalihaltigen Glas- oder Mineralfasern ver- stärkten l (unststoffkörper zeichnen sich bei dyna-
EMI2.7
ist besonders auch darin zu erblicken, dass nunmehr bei der Herstellung von glasfaserverstärkten Kunststoffen von dem viel billigerem, alkalihalti-
EMI2.8