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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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