AT401154B

AT401154B - Verfahren und vorrichtung für die kontinuierliche herstellung von mit glasfasern oder -strängen verstärkten folien aus thermoplastischen polymeren

Info

Publication number: AT401154B
Application number: AT235183A
Authority: AT
Inventors: Gian Luigi Semeghini; Roberto Ferrari; Vittorino Rizzotto; Alberto Omacini; Carlo Rossi
Original assignee: Vitrofil Spa; Montepolimeri Spa
Priority date: 1983-06-27
Filing date: 1983-06-27
Publication date: 1996-07-25
Also published as: ATA235183A

Description


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   Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von glasfaserverstärkten Folien aus thermoplastischem Polymer, bei welchem Verfahren auf eine aus   Glasfasermaterial gebildete Matte,   welche auf einem laufenden Förderband liegt, von oben ein pulverförmiges thermoplastisches Polymermaterial auffallen gelassen wird, wonach die Matte und das auf dieser befindliche Polymermaterial im Durchlauf erwärmt und die Matte mit dem Polymermaterial im Durchlauf unter Verminderung der ursprünglichen Dicke zusammengepresst und danach im Durchlauf durch Kühlen unter Druck verfestigt wird. 



   Weiters bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von mit Glasfasermaterial verstärkten thermoplastischen Polymerfolien. welche Vorrichtung ein Förderband und mehrere über diesem Förderband in dessen Laufnchtung aufeinanderfolgend angeordnete Dosiervorrichtungen zur Aufgabe von thermoplastischem Polymermaterial auf das Förderband bzw. auf auf dem Förderband liegendes Fasermaterial sowie weiter nachfolgend eine Pressvorrichtung zum Verpressen des auf diesem Förderband vorwärtswandernden Gebildes aus Fasermaterial und Polymermaterial im Durchlauf bei erhöhter Temperatur aufweist. 



   Es ist zur Herstellung von bogenförmigen oder bahnförmigen glasfaserverstärkten Folien aus thermoplastischem Polymer, welche für eine darauffolgende thermische Verformung durch Hitze und Druck zu verschiedenartigen Endprodukten geeignet sind, bekannt, Glasfasern, welche gewöhnlich mit Schlichtmitteln vorbehandelt sind, zu   patten- oder bahnförmigen,   manchmal genadelten, Matten zu verarbeiten, und diese fertigen Matten mit einem thermoplastischen Polymer zu vereinen. Es sind beispielsweise In den US-PSen   3644 909,   3 713 962, 3 850 723 und in den DE-PSen 2   948 235   und 2 312 816 Techniken beschrieben, bei denen ein thermoplastisches Polymer zwischen zwei Mattenlagen im Form einer Schmelze eingebracht wird, wonach das so erhaltene Gebilde in kontinuierlichen und diskontinuierlichen Flachpressen verpresst wird.

   Die Materialzufuhr wird dann unterbrochen und das Material zwischen den   Pressplatten   der Flachpresse verpresst, welche Pressplatten geeignet   gekühlt   werden, damit sich das thermoplastische Polymer in Form der gewünschten Folie verfestigen kann. Der mit den Pressplatten der Flachpresse ausgeübte Druck Ist derart, dass das Eindnngen des geschmolzenen Polymers in die Matte gewährleistet ist. 



   Die Herstellung von Matten und von Fliessstoffen an sich, welche als Verstärkungsmaterial für Polymerfolien verwendbar sind, Ist auch in der US 2 961 361 A, In der AT 296 211 B und In der FR   2 288   173 A beschrieben. 



   Aus der CH 515 108 A ist eine Technik zur Herstellung glasfaserverstärkter Folien aus thermoplastschem Polymer bekannt, bel der fertige Faserbahnen In ein aufgeschüttetes pulverförmiges Kunststoffmatenal eingebettet werden und diese Schichtung auf einem Förderband liegend erhitzt, komprimiert und   schliesslich abgekühlt   wird. In der DE 2 948 235 A ist ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren zur 
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 erhalten durch Nadelbindung der Fasern, einer kontinuierlichen Presse mittels Förderbändern zugeführt werden ; zwischen die   belden Mattenlagen wird   ein thermoplastischen Polymermatenal extrudiert, wobei die obere bzw. untere Fläche der Matte vorzugsweise mit einem Film des besagten extrudierten Polymers überzogen sind.

   Das aus Film, geschmolzenem Polymer und Matte bestehende Gebilde wird dann einer kontinuierlich arbeitenden Presse zugeführt, in deren erstem Teil das   Matenal   einem Druck von 0, 1 bis 20 bar unterworfen wird, wodurch die Luft entfernt wird und das Polymer   gleichmässig   durch die Glasfasern verteilt wird. Hierauf wird das Material dem zweiten Teil der Presse zugeführt, welcher mit dem gleichen Druck Wie der erste Teil der Presse arbeitet, jedoch bei einer niedrigeren Temperatur, so dass sich das Polymer in Form einer Folie bzw. eines Bogens verfestigt. Durch die Verwendung von nadelgebundenen Matten erhöhen sich die Gesamtkosten beträchtlich, und es entstehen Probleme hinsichtlich der Umweltbelastung infolge des Absplitterns von Teilen der Glasfasern beim Nadeln. 



   Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Verfahren der eingangs erwähnten Art und eine zu dessen Durchführung geeignete Vorrichtung zu schaffen, bei dem bzw. der die oberwähnten Nachteile bekannter Techniken vermieden sind. 



   Das erfindungsgemässe Verfahren eingangs erwähnter Art ist dadurch gekennzeichnet, dass die Matte unmittelbar vor dem Aufbringen des pulverförmigen Polymermaterials aus einer Anzahl von Glasfasersträngen oder Glasfasern mit einer Nummer von 10 bis 220 tex gebildet wird, indem in an sich bekannter Weise diese Glasfaserstränge oder Glasfasern auf die Oberfläche eines bewegten Förderbandes abgelegt werden, wobei die lineare Zufuhrgeschwindigkeit der Glasfaserstränge bzw.

   Glasfasern grösser ist als die Bewe-   gungsgeschwindigkelt   des Förderbandes, dass die hatte auf eine Temperatur vorgewärmt wird, welche unter der Schmelztemperatur des Polymers oder des niedrigstschmelzenden einer Anzahl von Polymeren liegt, das bzw. die Im zur Herstellung der Folie im darauffolgenden Verfahrensschritt auf die hatte   aufzuhängen-   den Polymermaterial enthalten ist bzw. sind, dass nach dem Aufbnngen eines ersten Teiles der Polymermatenalmenge auf die Matte diese Matte mit dem   Polymermatenal   unter Verminderung der ursprünglichen Dicke komprimiert wird, dass nach einem darauffolgenden Auffallenlassen eines zweiten Teiles der Polymer- 

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 bewegt und auf dem eine Matte 3 entsteht ;

   weiterhin sind bei dieser Vorrichtung zu den Walzen 5,8
Gegenrollen 6 und 9 vorgesehen, und weiter gegebenenfalls eine Walze 15 zur Kompression der Matte 3.
Auf das Förderband 13 folgt ein endloses, über Zugwalzen 17,18 laufendes Förderband   29,   hergestellt aus hitzefestem Material, einem Heizelement 19, Walzendosiervorrichtungen 20,22 und 24 für das gepulverte
Polymermatenal, ein Heizelement 23, eine Unterdruckeinrichtung 14, eine Druckwalze 21 für die Kompres- sion des Gebildes aus Glasfasersträngen und Polymermatenal, eine kontinuierlich arbeitende Presse 30 und
Spulen 1. 



   Hilfselemente für die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung sind weiterhin statische Aufladungen eliminierende Stangen, eine Vorrichtung 7 zur Einstellung der Vorspannung, wodurch die Glasfaserspan- nung konstant gehalten werden kann, Aufsteckgatter 26, die den Bereich der von den Spulen ablaufenden
Faserstränge begrenzen, Streckrollen 25 und Bürsten oder Abstreifklingen 10 zur Reinigung der Walzenoberflächen, und schliesslich ein Motor 16 zum Antrieb des Förderbandes. 



   Die folgenden Beispiele sollen den Gegenstand der vorliegenden Erfindung erläutern, ohne dass diese jedoch hierauf beschränkt sein sollen. Bei diesen Beispielen wurden die verwendeten Glasfasern zunächst mit einem   üblichen   Schlichtmittel auf Basis von Polyvinylacetat in Silanverbindungen nach bekannten Techniken behandelt. 



   Beispiel 1 : Unter Verwendung einer Vorrichtung mit drei Zufuhreinrichtungen für das Polypropylenpulver, ähnlich wie in der Figur gezeigt. auf welche Bezug genommen wird, wurden   Polypropylenfolien,   verstärkt mit 40% Glasfasern, mit einer Dicke von 1, 5 mm und einer Breite von 0, 65 m unter folgenden Bedingungen hergestellt. 



   Von 40 Spulen 1 wurde eine gleiche Zahl von Glasfasersträngen 2 mit Nummer 105 tex einem System zugeführt, welches aus Walzen 5 und 8, Gegenwalze 6 und 9 und   einer Spannvorrichtung   7 bestand, und zwar unter Spannung von etwa 1, 5 kg. Die Walzen 8 hatten einen Durchmesser von 80 cm, und die Achse hatte einen Abstand von 100 cm von der Bandoberfläche. Infolge Nachlassen der Spannung vor dem Abfall von den Walzen 8 teilte sich jeder Strang in Fasern   2'mit   einer Nummer von 26 tex, wovon jede aus Elementarfasern mit 11, 5 um Durchmesser bestand, welche auf das Förderband   13,   welches sich In Richtung der Faserzufuhr bewegte, abgelegt wurden und so eine Matte von 16 cm Dicke bildeten. Die Zufuhrgeschwindigkeit der Fasern auf das Band 13 betrug 330 m/min, die Bewegungsgeschwindigkeit des Bandes 3 m/min.

   Das Förderband 13 bestand aus PVC. Die so gebildete Matte wurde durch Walzen 15 zu einer Dicke von etwa 8 cm komprimiert und dann auf ein Stahlband 29 übergeführt, welches sich in der gleichen Richtung und mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt wie das Band 13. Die Matte wurde auf eine Temperatur vorgeheizt, welche innerhalb der Dicke von 130 bis   135. C schwankte ; hlezu   wurde eine Infrarot-Strahlenquelle 19 verwendet ; dann wurde durch eine erste Dosiervorrichtung 20 eine Menge an gepulvertem Polypropylen (mit einem Schmelzindex von 12 und einer Schmelztemperatur von   180.

   C,   mit Teilchengrössen im Bereich von 70 bis 900 Maschen/cm2) in einem Anteil von 25% des Gesamtpolypropylengehaltes zugesetzt ; dann wurde die Matte unter die Druckwalze 21 geführt, wodurch ihre Dicke auf etwa 5 cm reduziert wurde, und dann unter die zweite Dosiervorrichtung   22,   wo sie 40% des Gesamtpolypropylens in Pulverform aufnahm. Hierauf wurde sie unter die Infrarot-Strahlenquelle 23 geführt, wo sie auf eine Temperatur gebracht wurde, bei welcher das Polymer zu schmelzen begann (über   170.

   C),   anschliessend unter die   dntte   Dosiervorrichtung   24,   wo sie die restlichen 35% des Gesamtpolypropylengehaltes erhielt, und schliesslich zur kontinuierlich arbeitenden Presse   30,   die mit einem Druck von 2 bar arbeitete, wo sie während   0, 87 min Im Schmelzgebiet   bei einer Temperatur von   210. C verblieb.   Sie wurde anschliessend auf eine Temperatur von 35 bis   40. C In   der   Kühlzone   der Presse gekühlt, welche mit Wasser von   12. C     gekühlt   wurde. 



   Es wurde so eine flache Polypropylenfolie bzw. ein flacher Polypropylenbogen erhalten, frei von Querschrumpfung und mit homogener Verteilung der kontinuierlichen Glasfasern   bzw. -stränge.   



   Die Zufuhr an Glasfasern bzw. Polypropylen betrug   1, 39 kg/min   bzw.   2, 09   kg/min während des gesamten Verfahrens. Die Dichte der Folie betrug 1190   kg/m3,   entsprechend 98% des theoretischen Wertes (1220 kg/m3). 



   Beispiel 2 : Das Verfahren wurde wie in Beispiel 1 beschrieben durchgeführt, es betrug jedoch die Zufuhrgeschwindigkeit der Glasfasern 202 m/min, die Geschwindigkeit des Förderbandes   0, 70 m/min,   und es wurden 30 Spulen eingesetzt ; die Erhitzungstemperatur der Matte bei den Infrarot-Strahlenquellen 19 und 23 betrugen 130 bis   135. C   bzw.   220. C.   



   Weiterhin betrug die Polypropylenzufuhr bei der ersten, zweiten und dritten   Dosiervomchtung   20%, 50% bzw. 30% und die Polypropylenzufuhr betrug 0, 64 kg/min bzw.   0, 95 kg/mln.   Schliesslich wurde die kontinuierliche Presse unter folgenden Arbeitsbedingungen betrieben : einem Druck von 5 bar, einer Temperatur und einer   Verweilzelt   der Matte im Schmelzgebiet der Presse von 240 C bzw. 3, 7 min und einer Temperatur der harten Folie im kalten Gebiet der Presse von 35   C.   

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   Die erhaltene Folie hatte eine Dicke von 3 mm, eine Breite von 0, 65 m und enthielt 40%-Masse homogen verteilte Glasfasern. Die Dichte der Folie betrug 1180   kg/m3   (theoretischer Wert = 1220   kg/m3).   



  Beispiel 3 : Das Verfahren wurde gemäss Beispiel 1 durchgeführt, wobei die Bedingungen jedoch wie folgt modifiziert wurden : 
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<tb> 
<tb> - <SEP> Anzahl <SEP> der <SEP> Spulen <SEP> : <SEP> 8 <SEP> 
<tb> - <SEP> Strangnummer <SEP> : <SEP> 300 <SEP> tex
<tb> - <SEP> Nummer <SEP> der <SEP> auf <SEP> das <SEP> Band <SEP> fallenden <SEP> Fäden <SEP> : <SEP> 10 <SEP> tex
<tb> - <SEP> Laufgeschwindigkeit <SEP> des <SEP> Bandes <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 7 <SEP> m/mln <SEP> 
<tb> - <SEP> Zufuhrgeschwindigkeit <SEP> der <SEP> Glasfasern <SEP> : <SEP> 212 <SEP> m/min
<tb> - <SEP> thermoplastisches <SEP> Polymer <SEP> in <SEP> Form <SEP> eines <SEP> Pulvers <SEP> : <SEP> Nylon <SEP> 6 <SEP> (Molmasse <SEP> 18. <SEP> 000) <SEP> mit <SEP> einer
<tb> Schmelztemperatur <SEP> von <SEP> etwa <SEP> 210. <SEP> C. <SEP> 
<tb> 
 



  - Granulometrie des Polymerpulvers im Bereich von 34 bis 900 Maschen/m2. 



  - Temperatur der Matte bei der Infrarotquelle 19 (in Bewegungsrichtung vor der ersten   Dostervorrich-   tung) im Bereich von 140 bis   160. C.   



  - Temperatur der Matte bei der Infrarotquelle 23 (in Bewegungsrichtung vor der dritten   Doslervorrich-   tung) etwa   255. C.   
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<tb> 
<tb> 



  - <SEP> Zufuhr <SEP> von <SEP> Nylon <SEP> 6-Pulver <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 74 <SEP> kg/min.
<tb> 



  - <SEP> Mengenverteilung <SEP> des <SEP> Polymers <SEP> bei <SEP> der <SEP> : <SEP> 25%, <SEP> 40% <SEP> bzw. <SEP> 35%.
<tb> ersten, <SEP> zweiten <SEP> und <SEP> dritten <SEP> Dosiervorrichtung
<tb> - <SEP> Temperatur <SEP> der <SEP> Matte <SEP> im <SEP> : <SEP> 265'C. <SEP> 
<tb> 



  Pressschmelzgebiet
<tb> - <SEP> Verweilzeit <SEP> der <SEP> Matte <SEP> im <SEP> Schmelzgebiet <SEP> : <SEP> 3, <SEP> 7 <SEP> min. <SEP> 
<tb> 



  - <SEP> Arbeitsdruck <SEP> der <SEP> kontinuierlichen <SEP> Presse <SEP> : <SEP> 6 <SEP> bar.
<tb> 



  - <SEP> Temperatur <SEP> der <SEP> Folie <SEP> beim <SEP> Verlassen <SEP> der <SEP> : <SEP> 35. <SEP> C. <SEP> 
<tb> 



  Kühlzone <SEP> der <SEP> kontinuierlichen <SEP> Presse
<tb> 
 
Die erhaltene Folie hatte eine Dicke von 2 mm, eine Breite von 0, 65 m und enthielt 40% homogen verteilte Glasfasern. Die Dichte der Folie betrug 1452 kg/m3 (theroretische Dichte = 1465   kg/m3).   

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Claims

Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung von glasfaserverstärkten Folien aus thermoplastischem Polymer, bei wei- chem Verfahren auf eine aus Glasfasermaterial gebildete Matte, welche auf einem laufenden Förder- band liegt, von oben ein pulverförmiges thermoplastisches Polymermaterial auffallen gelassen wird, wonach die Matte und das auf dieser befindliche Polymermaterial im Durchlauf erwärmt und die Matte mit dem Polymermaterial im Durchlauf unter Verminderung der ursprünglichen Dicke zusammenge- presst und danach im Durchlauf durch Kühlen unter Druck verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte unmittelbar vor dem Aufbringen des pulverförmigen Polymermaterials aus einer Anzahl von Glasfasersträngen oder Glasfasern mit einer Nummer von 10 bis 220 tex gebildet wird,

indem in an sich bekannter Weise diese Glasfaserstränge oder Glasfasern (2) auf die Oberfläche eines bewegten Förderbandes (13) abgelegt werden, wobei die lineare Zufuhrgeschwindigkeit der Glasfaserstränge bzw. Glasfasern grösser ist als die Bewegungsgeschwindigkeit des Förderbandes, dass die hatte (3) auf eine Temperatur vorgewärmt wird, welche unter der Schmelztemperatur des Polymers oder des niedngstschmelzenden einer Anzahl von Polymeren liegt, das bzw. die im zur Herstellung der Folie im darauffolgenden Verfahrensschritt auf die Matte aufzubringenden Polymermaterial enthalten ist bzw.

sind, dass nach dem Aufbringen eines ersten Teiles der Polymermaterialmenge auf die Matte diese Matte mit dem Polymermaterial unter Verminderung der ursprünglichen Dicke komprimiert wird, dass nach einem darauffolgenden Auffallenlassen eines zweiten Teiles der Polymermaterialmenge die hatte mit dem Polymermaterial auf eine Temperatur erwärmt wird, welche der Erweichungstemperatur des im Polymermaterial enthaltenen Polymers bzw. des darin enthaltenen Polymers mit der höchsten Erwei- chungstemperatur gleich Ist oder über dieser liegt, und dass nach einem hierauf folgenden Auffallenlas- sen eines dntten Teiles der Polymermaterialmenge das aus der Matte und dem Polymermatenal entstandene Gebilde bei einer mindestens 50 *C über der Schmeiztemperatur des im Polymermatenal <Desc/Clms Page number 6> enthaltenen Polymers bzw.

des dann enthaltenen Polymers mit der höchsten Schmelztemperatur liegenden Temperatur im Durchlauf komprimiert bzw. verpresst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablagerung der Stränge oder Fasern auf die Oberfläche des Förderbandes (13) aus einer Höhe von mindestens 10 cm durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorwärmtemperatur der Matte nicht die Erweichungstemperatur des im darauffolgenden Aufbringschritt verwendeten Polymers übersteigt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch den auf das Aufbringen des ersten Teiles der Poiymermatenatmenge folgenden Kompressionsschritt die Mattendik- ke auf Werte von 3/7 bis 1/5 der Mattendicke vor der Kompression reduziert wird.
5. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von mit Glasfasermaterial verstärkten thermoplastischen Polymerfohen, welche Vorrichtung ein Förderband und mehrere über diesem Förderband in dessen Laufrichtung aufeinanderfolgend angeordnete Dosiervorrichtungen zur Aufgabe von thermoplastischem Polymermaterial auf das Förderband bzw.

auf auf dem Förderband liegendes Fasermaterial sowie weiter nachfolgend eine Pressvorrichtung zum Verpressen des auf diesem Förderband vorwärtswan- dernden Gebildes aus Fasermaterial und Polymermaterial im Durchlauf bei erhöhter Temperatur aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung in an sich bekannter Weise eine oder mehrere Zufuhrvorrichtungen für Glasfaserstränge oder Glasfasern aufweist, welche dieselben einem unter diesen Zufuhrvorrichtungen angeordneten Förderband zuleiten, und dass die Vorrichtung weiter ein Heizelement (19) zum Erwärmen der Glasfaserstränge oder Glasfasern, sowie eine Presswalze (21)

zum Komprimieren des aus den auf dieses Förderband abgelegten Glasfasersträngen oder Glasfasern bestehenden Gebildes und mindestens ein weiteres Heizelement zum Erwärmen des unter den Doslervorrichtungen wandernden Glasfasergebildes aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrvorrichtungen aus Walzen (5, 6 und 8) bestehen, die in bezug auf die Oberfläche des Förderbandes (13) so angeordnet sind, dass die Fallhöhe der Stränge oder Fasern von den Walzen auf das Band (13) mindestens 10 cm ist.