DE102004061767A1 - Thermoplastic composite material, useful to prepare molded part, comprises a thermoplastic polymer as matrix - Google Patents

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Abstract

Thermoplastic composite material (A) comprises a thermoplastic polymer as matrix, which is strengthened with polyvinyl alcohol fibers. Independent claims are also included for: (1) a molded part from (A); and (2) the preparations of (A).

Description

Die Erfindung betrifft einen thermoplastischen Verbundwerkstoff, der aus einem thermoplastischen Polymer als Matrix sowie ggf. einem Haftvermittler und weiteren Zusatzkomponenten besteht, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Ebenso betrifft die Erfindung ein aus dem Verbundwerkstoff hergestelltes Formteil sowie die Verwendung von Polyvinylalkohol-Fasern zur Verstärkung von thermoplastischen Polymeren. Der erfindungsgemäße thermoplastische Verbundwerkstoff zeichnet sich durch hohe Festigkeiten und hohe Schlagzähigkeiten, eine geringe Verfärbung, eine vergleichsweise geringe Dichte sowie geringe Abrasivität bei der Verarbeitung aus.The The invention relates to a thermoplastic composite material, the from a thermoplastic polymer as a matrix and optionally one Adhesive and other additional components consists, as well as a Process for its preparation. Likewise, the invention relates to a made of the composite molding and the use of polyvinyl alcohol fibers to reinforce thermoplastic Polymers. The thermoplastic according to the invention Composite is characterized by high strength and high impact strength, a slight discoloration, a comparatively low density and low abrasiveness in the Processing off.

Die Verwendung organischer polymerer Fasern, insbesondere cellulosischer oder lignocellulosischer Fasern als Verstärkungskomponente in polymeren Matrices stellt eine Alternative zur Glasfaserverstärkung dar, die verbreitet Anwendung findet. Ein Beispiel hierfür ist aus der WO 02/10272 bekannt, die derartige Verstärkungsfasern in thermoplastischen Matrices beschreibt. Insbesondere in der Automobilindustrie werden z.B. Hanffaser-verstärkte Bauteile für Türverkleidungen und ähnliche wenig Last tragende Strukturen im Automobil-Innenraum verwendet ( DE 100 52 693 ). Trotz erheblicher Fortschritte in den letzten Jahren reichen die Eigenschaften der durch Naturfasern verstärkten Polymere nicht an die durch Glasfaser verstärkten Polymere heran. Insbesondere in der Schlagzähigkeit gibt es erhebliche Defizite.The use of organic polymeric fibers, particularly cellulosic or lignocellulosic fibers, as a reinforcing component in polymeric matrices is an alternative to glass fiber reinforcement, which is widely used. An example of this is known from WO 02/10272 which describes such reinforcing fibers in thermoplastic matrices. In particular, in the automotive industry, for example, hemp fiber-reinforced components for door panels and similar low-load-bearing structures used in the automotive interior ( DE 100 52 693 ). Despite significant advances in recent years, the properties of the natural fiber reinforced polymers do not match the glass fiber reinforced polymers. In particular, in the impact resistance, there are significant deficits.

Unter Beibehaltung der Vorteile cellulosischer Fasern gegenüber Glasfasern, wie geringe Dichte (1,5 vs. 2,5 g/cm3), geringe Abrasivität an den Verarbeitungsmaschinen und gute Recyclingfähigkeit und Entsorgbarkeit werden in jüngster Zeit auch cellulosische Spinnfasern als Verstärkungskomponente, vorwiegend in thermoplastischen Matrices, verwendet (Weigel, Ganster, Fink, Gassan, Uhilein: Kunststoffe 92, 2002, S. 95–97). Der hohe Gleichgewichts-Wassergehalt der Cellulosefasern von ca. 11 % erfordert jedoch einen energie- und somit kostenintensiven Trockenschritt bei allen Verarbeitungsmethoden. Darüber hinaus tritt eine Braunfärbung des Werkstoffs durch die thermische Belastung bei der Verarbeitung ein.While retaining the advantages of cellulosic fibers over glass fibers, such as low density (1.5 vs. 2.5 g / cm 3 ), low abrasion on the processing machines and good recyclability and disposability recently cellulose staple fibers as reinforcing component, mainly in thermoplastic Matrices used (Weigel, Ganster, Fink, Gassan, Uhilein: Kunststoffe 92, 2002, p. 95-97). The high equilibrium water content of the cellulose fibers of about 11%, however, requires an energy and thus costly drying step in all processing methods. In addition, a browning of the material occurs due to the thermal stress during processing.

Die Verwendung von Polyesterfasern als Verstärkungskomponente in Polypropylen wird in DE 199 34 377 beschrieben. Die erreichten Festigkeiten bleiben jedoch, sogar bei einem Fasereinsatz von 40 Masse-% unter 30 MPa, einem Wert, der eher für unverstärktes PP typisch ist.The use of polyester fibers as a reinforcing component in polypropylene is described in DE 199 34 377 described. However, the strengths achieved remain, even with a fiber use of 40% by mass below 30 MPa, a value which is more typical for unreinforced PP.

Ausgehend hiervon war es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verstärkten Verbundwerkstoff bereitzustellen, der eine hohe Festigkeit und Schlagzähigkeit aufweist, bei dem aber gleichzeitig auch eine geringe Verfärbung auftritt.outgoing It was an object of the present invention to provide a reinforced composite material, which has a high strength and impact resistance, but in which at the same time a slight discoloration occurs.

Diese Aufgabe wird durch den thermoplastischen Verbundwerkstoff mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch die Verfahren zu dessen Herstellung gemäß den Merkmalen der Ansprüche 18 und 24 gelöst. Die weiteren abhängigen Ansprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen auf.These Task is accomplished by the thermoplastic composite with the Features of claim 1 and by the method for its preparation according to the characteristics the claims 18 and 24 solved. The other dependent claims show advantageous developments.

Erfindungsgemäß wird ein thermoplastischer Verbundwerkstoff bereitgestellt, der ein thermoplastisches Polymer als Matrix enthält, die mit Polyvinylalkohol-Fasern verstärkt ist.According to the invention is a provided thermoplastic composite, which is a thermoplastic Contains polymer as a matrix, those with polyvinyl alcohol fibers reinforced is.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile konnten durch diesen erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff überraschend überwunden werden. Der Gleichgewichts-Wassergehalt der PVA-Fasern beträgt 5 %, sodass nur ein gegenüber dem Stand der Technik um mehr als die Hälfte geringerer Trockenaufwand erforderlich ist. Eine Braunfärbung von aus dem Werkstoff geformten Formteilen kann nicht beobachtet werden. Hinsichtlich der Festigkeit werden Werte von 70 MPa bei 25 Masse-% Faseranteil erreicht. Die Schlagzähigkeiten sind drastisch verbessert und es kommt beim Charpy-Versuch, flachkant, ohne Kerbe wie bei Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer-Blends zu keinem Bruch. Der Kerbschlagwert nach Charpy erreicht 27 kJ/m2 und liegt damit im Bereich typischer Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer-Blends. Aufgrund der geringeren Dichte der Polyvinylalkohol-Fasern von 1,3 g/cm3 werden sogar gegenüber mit Cellulose-Spinnfaser verstärkten Compounds mit einer Faserdichte von 1,5 g/cm3 Gewichtsvorteile erzielt.The known from the prior art disadvantages could be overcome by this composite material according to the invention surprisingly. The equilibrium water content of the PVA fibers is 5%, so that only one compared to the prior art by more than half lower drying costs is required. A brown coloration of formed from the material molded parts can not be observed. In terms of strength, values of 70 MPa at 25% by mass fiber content are achieved. The impact strengths are drastically improved and there is no breakage in the Charpy test, flat, with no notch, as in polycarbonate / acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer blends. The Charpy impact value reaches 27 kJ / m 2 , which is within the range of typical polycarbonate / acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer blends. Due to the lower density of the polyvinyl alcohol fibers of 1.3 g / cm 3 , even compared to cellulose-spun fiber reinforced compounds with a fiber density of 1.5 g / cm 3 weight advantages are achieved.

Vorzugsweise wird als thermoplastisches Polymer ein Polymer gewählt, das unterhalb einer Massetemperatur von 240 °C thermoplastisch verarbeitbar, insbesondere extrudierbar ist. Das thermoplastische Polymer ist dabei besonders bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homo- und Copolymeren von Polypropylen, Polyethylen, Polyamid 11, Polyamid 12, Polyamid 6, Polystyrol und dessen schlagzähen Modifikationen, Polymilchsäure, weichgemachtem Polyvinylchlorid sowie thermoplastischen Elastomeren, Mischungen und Modifikationen hiervon.Preferably, a polymer is selected as the thermoplastic polymer, which is melt processable below a melt temperature of 240 ° C, in particular extrudable. The thermoplastic butt In this case, lymer is particularly preferably selected from the group consisting of homopolymers and copolymers of polypropylene, polyethylene, polyamide 11, polyamide 12, polyamide 6, polystyrene and its impact-modified, polylactic acid, plasticized polyvinyl chloride and thermoplastic elastomers, mixtures and modifications thereof.

Der Anteil der Polyvinylalkohol-Fasern im thermoplastischen Verbundwerkstoff beträgt bevorzugt von 5 bis 55 Gew.-%, besonders bevorzugt von 10 bis 35 Gew.-%.Of the Proportion of polyvinyl alcohol fibers in the thermoplastic composite is preferably from 5 to 55 wt .-%, particularly preferably from 10 to 35 Wt .-%.

Die Polyvinylalkohol-Fasern besitzen dabei vorzugsweise eine Festigkeit von mindestens 30 cN/tex, besonders bevorzugt von mindestens 50 cN/tex. Der Titer der Polyvinylalkohol-Fasern liegt bevorzugt im Bereich von 0,5 dtex bis 8 dtex und besonders bevorzugt im Bereich von 0,8 bis 2,8 dtex.The Polyvinyl alcohol fibers preferably have a strength of at least 30 cN / tex, more preferably of at least 50 cN / tex. The titer of the polyvinyl alcohol fibers is preferably in the Range from 0.5 dtex to 8 dtex and more preferably in the range from 0.8 to 2.8 dtex.

Vorzugsweise besitzen die den thermoplastischen Verbundwerkstoff verstärkenden Polyvinylalkohol-Fasern eine Länge zwischen 0,3 mm bis 10 mm.Preferably have the thermoplastic composite material reinforcing Polyvinyl alcohol fibers a length between 0.3 mm to 10 mm.

Eine bevorzugte Variante sieht vor, dass der Verbundwerkstoff zusätzlich einen Haftvermittler zur Kopplung bzw. Bindung der Polyvinylalkohol-Fasern an die Matrix aus dem thermoplastischen Polymer enthält. Als Haftvermittler sind zum Einen mit Maleinsäureanhydrid gepfropfte oder copolymerisierte Polypropylene bevorzugt. Ebenso sind Haftvermittler bevorzugt, die auf Stearinsäure und/oder Acrylsäure basieren.A preferred variant provides that the composite material additionally Adhesive for coupling or bonding the polyvinyl alcohol fibers to the matrix of the thermoplastic polymer. When Adhesion promoters are, on the one hand, grafted with maleic anhydride or copolymerized polypropylenes are preferred. Likewise, there are bonding agents preferred, based on stearic acid and / or acrylic acid based.

Neben den bisher aufgezählten Komponenten kann der thermoplastische Verbundwerkstoff vorzugsweise weitere Zuschlagstoffe enthalten. Hierzu zählen beispielsweise Füllstoffe. Unter den Füllstoffen sind dabei insbesondere Talkum, Kreide, Wollastonit und Glaskugeln bevorzugt. Die Füllstoffe sind vorzugsweise in einer Menge von 5 Gew.-% bis 45 Gew.-% enthalten. Weiterhin kann der thermoplastische Verbundwerkstoff zusätzliche Additive enthalten, die bevorzugt ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus UV-Stabilisatoren, Farbstoffen, Nukleierungsmitteln, Antioxidantien, Antistatika und Radikalfängern.Next the previously enumerated Components, the thermoplastic composite material preferably contain additional aggregates. These include, for example, fillers. Among the fillers are in particular talc, chalk, wollastonite and glass beads prefers. The fillers are preferably contained in an amount of 5 wt .-% to 45 wt .-%. Furthermore, the thermoplastic composite material may be additional Contain additives which are preferably selected from the group consisting from UV stabilizers, dyes, nucleating agents, antioxidants, Antistatic agents and radical scavengers.

Unabhängig davon, dass die wesentliche Verstärkungsfunktion im erfindungsgemäßen thermoplastischen Verbundwerkstoff auf die Polyvinylalkohol-Fasern zurückzuführen ist, bleibt es unbenommen, dass der Verbundwerkstoff zusätzliche Verstärkungsfasern, insbesondere Glasfasern, cellulosische Spinnfasern und/oder cellulosische Naturfasern enthält.Independently of, that the essential amplification function in the thermoplastic according to the invention Composite is due to the polyvinyl alcohol fibers, it remains undone that the composite material is additional Reinforcing fibers, in particular glass fibers, cellulosic staple fibers and / or cellulosic Contains natural fibers.

Erfindungsgemäß wird ebenso ein Formteil aus dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen thermoplastischen Verbundwerkstoff bereitgestellt.According to the invention as well a molded part of the thermoplastic described above according to the invention Composite provided.

Die Einarbeitung der PVA-Fasern zur Herstellung des erfindungsgemäßen Werkstoffs stößt auf Probleme, die im Vergleich zur Glasfaserverstärkung deutlich werden. Die Schwierigkeit besteht hier, ganz anders als bei Glasfasern, in der Einbringung ausreichender Fasermengen, d.h. zwischen 10 bis 50 Masse-%, in die Polymerschmelze. Während bei den bruchempfindlichen Glasfasern eine schonende Einbringung von Nöten ist, werden die zäheren PVA-Fasern nur ungenügend durch die Knet- und Mischelemente in den Verarbeitungsmaschinen zerkleinert. Ein Direkteinzug am Anfang der Extrusionsstrecke stößt deshalb auf erhebliche Schwierigkeiten. Ein vorheriges Zerteilen der Fasern oder die Verwendung von Stapelfasern wird andererseits durch die geringe Schüttdichte des Fasermaterials problematisch.The Incorporation of the PVA fibers for the production of the material according to the invention encounters problems which become clear in comparison to the glass fiber reinforcement. The Difficulty exists here, unlike glass fibers, in the Introduction of sufficient amounts of fiber, i. between 10 and 50% by mass, into the polymer melt. While a gentle introduction in the case of fragile glass fibers is necessary, become the tougher PVA fibers insufficient through the kneading and mixing elements in the processing machines crushed. A direct collection at the beginning of the extrusion line therefore encounters to considerable difficulties. A prior cutting of the fibers or the use of staple fibers on the other hand by the low bulk density the fiber material problematic.

Zur Lösung dieser verfahrenstechnischen Probleme werden erfindungsgemäß zwei Varianten von Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen thermoplastischen Verbundwerkstoffs bereitgestellt.to solution These procedural problems according to the invention are two variants of methods of making the thermoplastic composite of the present invention provided.

Die erste Variante besteht in einem zweistufigen Pultrusionsverfahren, das eine optimale Dispergierung der Fasern in der Matrix gewährleistet und hochgradig homogene Compounds liefert. Im ersten Schritt werden die PVA-Endlosfasern mit der im Extruder aufgeschmolzenen Mischung von Polymermatrix und Haftvermittler (MAPP) mit Hilfe einer speziell entwickelten Düse ummantelt. Nach der Abkühlung des entstehenden Stranges im Wasserbad wird dieser auf einem Laborgranulator zu Pellets von 3 mm bis 6 mm Länge einstellbar geschnitten und das erhaltene Granulat getrocknet. In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt die Homogenisierung des Compounds auf einem gleichlaufenden Zweischnekenextruder, der mit geeigneten Misch- und Knetelementen versehen ist. Nach Granulierung und Trocknung entsteht so das spritzgussfähige Granulat.The first variant consists of a two-stage pultrusion process, which ensures optimal dispersion of the fibers in the matrix and delivers highly homogeneous compounds. In the first step will be the PVA continuous fibers with the melted in the extruder mixture of polymer matrix and adhesion promoter (MAPP) with the help of a special developed nozzle jacketed. After cooling of the resulting strand in a water bath, this is done on a laboratory granulator to pellets of 3 mm to 6 mm in length cut adjustable and dried the resulting granules. In a second process step, the homogenization of the Compounds on a co-rotating twin-screw extruder with suitable mixing and kneading elements is provided. After granulation Drying produces the injection-moldable granules.

In der zweiten Variante werden geeignet kompaktisierte Schnittfasern, d.h. Pellets, direkt einem Mischextruder, der mit Matrixpolymer und Haftvermittler beschickt wird, zudosiert. Eine Untervariante dieser zweiten Herstellungsvariante besteht darin, geeignet kompaktisierte Schnittfasern derart herzustellen, dass die PVA-Endlosfasern in einem kontinuierlichen Prozess durch ein oder mehrere Bäder, die die Lösung einer Schlichte enthalten, gezogen und so die Fasern vollständig benetzt werden. Es erweist sich als günstig, mehrere Faserstränge in Abhängigkeit von deren Titer simultan zu tränken, um später Faser-Pellets mit gut zu verarbeitenden Querdimensionen zu bekommen. Weiterhin erweist es sich als günstig, einen Drall auf den Faserstrang bzw. den Mehrfach-Strang aufzubringen, um einen näherungsweise sphärischen Querschnitt zu erhalten. Nach der Tränkung werden die Stränge, die verdrillt sein können, getrocknet und mit einem geeigneten Werkzeug auf die gewünschte Länge geschnitten.In the second variant suitably compacted cut fibers, ie pellets, are added directly to a mixing extruder which is charged with matrix polymer and adhesion promoter. A sub-variant of this second production variant is to produce suitably compacted cut fibers such that the PVA continuous fibers in a continuous process by one or more baths, the solution of a Contain sizing, pulled and so the fibers are completely wetted. It proves to be beneficial to simultaneously impregnate several fiber strands as a function of their titre, in order to later get fiber pellets with well-to-process transverse dimensions. Furthermore, it proves to be beneficial to apply a twist on the fiber strand or the multiple strand to obtain an approximately spherical cross-section. After impregnation, the strands, which may be twisted, are dried and cut to the desired length with a suitable tool.

Der erfindungsgemäße Werkstoff kann durch Verfahren wie Spritzguss, Extrusion, Thermoformen und Pressen verarbeitet werden. Eine weitere Anpassung des Werkstoffs an die jeweilige Anwendung kann durch Modifikation in der Rezeptur, wie Zugabe von Nukleierungsmitteln, Antioxidantien, Antistatika, UV-Absorber, Radikalfänger und Farbstoffe erfolgen. Weiterhin kann das Eigenschaftsbild durch Zugabe von Füllstoffen, wie Talkum, Kreide Wollastonit, Glaskugeln, usw. oder durch Zugabe von anderen Arten von Verstärkungsfasern, wie Glasfasern, cellulosischen Spinnfasern, cellulosischen Naturfasern usw. beeinflusst werden. Die Zugabe von Füllstoffen dient der Erhöhung der Steifigkeit und, u. U. Verringerung des Preises, wobei mit Einbußen in der Schlagzähigkeit zu rechnen ist. Die Zugabe von anderen Verstärkungsfasern als PVA-Fasern verschiebt das Eigenschaftsbild in einer generell nicht vorhersehbaren Weise.Of the material according to the invention can by processes such as injection molding, extrusion, thermoforming and pressing are processed. Another adaptation of the material to the respective application may be due to modification in the recipe, such as Addition of nucleating agents, antioxidants, antistatic agents, UV absorbers, radical scavengers and Dyes are made. Furthermore, the property pattern by addition of fillers, like talc, chalk wollastonite, glass beads, etc. or by adding of other types of reinforcing fibers, such as Glass fibers, cellulosic staple fibers, cellulosic natural fibers etc. are influenced. The addition of fillers serves to increase the Stiffness and, u. U. Reducing the price, with losses in the impact strength is to be expected. The addition of reinforcing fibers other than PVA fibers shifts the property image in a generally unpredictable way Wise.

Erfindungsgemäß wird ebenso die Verwendung von Polyvinylalkohol-Fasern zur Verstärkung von thermoplastischen Polymeren beliebigen Typus bereitgestellt.According to the invention as well the use of polyvinyl alcohol fibers to reinforce provided thermoplastic polymers of any type.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Werkstoffs werden in den folgenden Beispielen näher erläutert.The inventive method and the properties of the material according to the invention are in the following examples explained.

Beispiel 1example 1

10 Stränge des PVA-Fasermaterials Kuralon 5501 der Fa. Kuraray, Japan (1000 Einzelfilamente pro Strang, Einzelfasertiter 2 dtex) werden mit einer aufgeschmolzenen Mischung aus Polypropylen (Stamylan P 412MN40 der Fa. Sabic) und 3 Masse-% Haftvermittler (Fusabond MD353D der Fa. DSM) in einer Weise ummantelt, dass der Masseanteil der Fasern 25% beträgt. Zum Aufschmelzen der Mischung und Ummanteln wird ein Zweischneckenextruder der Fa. Berstorff (ZE 25), der mit einer speziellen Ummantelungsdüse ausgerüstet ist, verwendet. Der entstehende Strang wird in einem Wasserbad abgekühlt und anschließend mit einem Granulator (CSG 171/2, Dr. Collin GmbH) zu Pellets der Länge 4 mm geschnitten. Anschließend erfolgt eine sechsstündige Trocknung des Granulats bei 80 °C In einem zweiten Schritt wird das Granulat dem selben Extruder zugeführt und über geeignete Misch- und Knetelemente homogenisiert, abgezogen, gekühlt, auf 4 mm granuliert und 2 Stunden bei 80 °C getrocknet. Anschließend wird das Granulat zu Normprüfkörpern (ISO 527) mittels einer Spritzgussmaschine (Allrounder 270 M500-90 der Fa. Arburg) verarbeitet. Ausgewählte mechanische Eigenschaften des so hergestellten Werkstoffs (PVA-PP) mit 25% Fasergehalt sind in Tabelle 1 im Vergleich zu Kurzglasfaser verstärktem PP mit 30 Masse-% Fasergehalt und einem PC/ABS-Blend an gegeben. Tabelle 1

Figure 00090001

  • 1Piolen G30CA63, eigene Messungen
  • 2Bayblend T85, Herstellerangaben
10 strands of the PVA fiber material Kuralon 5501 from Kuraray, Japan (1000 individual filaments per strand, single fiber titer 2 dtex) are mixed with a melted mixture of polypropylene (Stamylan P 412MN40 from Sabic) and 3% by mass of adhesion promoter (Fusabond MD353D the DSM) in such a way that the mass fraction of the fibers is 25%. To melt the mixture and sheathing a twin-screw extruder from. Berstorff (ZE 25), which is equipped with a special sheathing, is used. The resulting strand is cooled in a water bath and then cut into pellets of length 4 mm using a granulator (CSG 171/2, Dr. Collin GmbH). The granules are then dried at 80 ° C. for six hours. In a second step, the granules are fed to the same extruder and homogenized, extracted, cooled, granulated to 4 mm and dried at 80 ° C. for 2 hours using suitable mixing and kneading elements. The granules are then processed into standard test specimens (ISO 527) by means of an injection molding machine (Allrounder 270 M500-90 from Arburg). Selected mechanical properties of the thus produced material (PVA-PP) with 25% fiber content are given in Table 1 compared to short glass fiber reinforced PP with 30% by mass fiber content and a PC / ABS blend on. Table 1
Figure 00090001
  • 1 piolen G30CA63, own measurements
  • 2 Bayblend T85, manufacturer's information

Beispiel 2Example 2

10 Stränge des PVA-Fasermaterials Kuralon 5501 der Fa. Kuraray, Japan werden durch eine Lösung mit 6 Masse% Hydroxypropylstärke (HPS, Emcol H7 der Fa. Emslandstärke) geleitet, zusammengeführt und ein Drall von 20 Drehungen pro Meter aufgegeben. Der Mehrfach-Strang wird auf eine Spule gewickelt und anschließend bei einer Temperatur von 80 °C für 2 Stunden in einem herkömmlichen Trockenschrank getrocknet. Der getrocknete Mehrfach-Strang, deren Durchmesser 2 mm beträgt, wird mit einer Schere zu Pellets mit 4 mm bis 10 mm Länge geschnitten. Bei größeren Mengen können kommerzielle Schneidwerke (z.B. der Fa. Wofangel) eingesetzt werden. Zur Verarbeitung der Pellets werden diese in eine separate Dosiervorrichtung (K-Tron K-CV-KT20) gegeben und mit dem Polypropylengranulat (Stamylan P 412MN40 der Fa. Sabic) und dem Haftvermittler (Fusabond MD353D der Fa. DSM) zusammen dem Mischextruder (ZE 25 der Fa. Berstorff) zugeführt, so dass ein 25 Masse-% Faseranteil realisiert wird. Nach Abkühlung entstehen faserverstärkte Polypropylen-Pellets, die nach Trocknung (4h, 110 °C, Trockenschrank) zu Normprüfkörpern (ISO 527) mittels einer Spritzgussmaschine (Allrounder 270 M500-90 der Fa. Arburg) verarbeitet werden. Ausgewählte mechanische Eigenschaften des so hergestellten Werkstoffs (PVA-PP-b) mit 25% Fasergehalt sind in Tabelle 2 angegeben. Gegenüber Beispiel 1 werden etwas geringere Werte gefunden.10 strands of the PVA fiber material Kuralon 5501 from Kuraray, Japan through a solution with 6% by weight of hydroxypropyl starch (HPS, Emcol H7 Fa. Emslandstärke) directed, merged and given a spin of 20 turns per meter. The multiple strand is wound on a spool and then at a temperature of 80 ° C for 2 hours in a conventional Drying oven dried. The dried multi-strand, whose Diameter is 2 mm, is cut with scissors into pellets of 4 mm to 10 mm in length. For larger quantities can commercial reapers (e.g., the company Wofangel) are used. To process the pellets, they are placed in a separate dosing device (K-Tron K-CV-KT20) and mixed with the polypropylene granules (Stamylan P 412MN40 of the company Sabic) and the adhesion promoter (Fusabond MD353D of the DSM) together with the compounding extruder (ZE 25 from Berstorff), see above that a 25% by mass fiber content is realized. After cooling, arise fiber reinforced polypropylene pellets, after drying (4h, 110 ° C, Drying cabinet) to standard test specimens (ISO 527) by means of an injection molding machine (Allrounder 270 M500-90 der Fa. Arburg) are processed. Selected mechanical properties of the material thus produced (PVA-PP-b) with 25% fiber content in Table 2. Across from Example 1, slightly lower values are found.

Tabelle 2

Figure 00100001
Table 2
Figure 00100001

Claims (25)

Thermoplastischer Verbundwerkstoff enthaltend ein thermoplastisches Polymer als Matrix, die mit Polyvinylalkohol-Fasern verstärkt ist.Containing thermoplastic composite material a thermoplastic polymer as a matrix containing polyvinyl alcohol fibers reinforced is. Thermoplastischer Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer unter einer Massetemperatur von 240 °C thermoplastisch verarbeitbar ist.Thermoplastic composite according to claim 1, characterized in that the polymer is below a melt temperature from 240 ° C is thermoplastically processable. Thermoplastischer Verbundwerkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer unter einer Massetemperatur von 240 °C thermoplastisch extrudierbar ist.Thermoplastic composite according to claim 2, characterized in that the polymer is below a melt temperature from 240 ° C is thermoplastic extrudable. Thermoplastischer Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Homo- und Copolymeren von Polypropylen, Polyethylen, Polyamid 11, Polyamid 12, Polyamid 6, Polystyrol und dessen schlagzähen Modifikationen, Polymilchsäure, weichgemachtes Polyvinylchlorid, thermoplastischen Elastomeren, Mischungen und Modifikatio nen hiervon.Thermoplastic composite material according to one of previous claims, characterized in that the polymer is selected from the group consisting from homopolymers and copolymers of polypropylene, polyethylene, polyamide 11, polyamide 12, polyamide 6, polystyrene and its impact resistant modifications, polylactic acid, plasticized polyvinyl chloride, thermoplastic elastomers, Mixtures and Modifikatio nen thereof. Thermoplastischer Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Polyvinylalkohol-Fasern im Bereich von 5 und 55 Gew.-%, insbesondere von 10 und 35 Gew.-% liegt.Thermoplastic composite material according to one of previous claims, characterized in that the proportion of polyvinyl alcohol fibers in the range of 5 and 55% by weight, in particular of 10 and 35% by weight lies. Thermoplastischer Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyvinylalkohol-Fasern eine Festigkeit von mindestens 30 cN/tex, insbesondere von mindestens 50 cN/tex aufweisen.Thermoplastic composite material according to one of previous claims, characterized in that the polyvinyl alcohol fibers have a strength of at least 30 cN / tex, in particular of at least 50 cN / tex exhibit. Thermoplastischer Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyvinylalkohol-Fasern einen Titer im Bereich von 0,5 dtex bis 8 dtex, insbesondere von 0,8 bis 2,8 dtex aufweisen.Thermoplastic composite material according to one of previous claims, characterized in that the polyvinyl alcohol fibers have a titer in the range of 0.5 dtex to 8 dtex, in particular from 0.8 to 2.8 have dtex. Thermoplastischer Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polyvinylalkohol-Fasern im thermoplastischen Werkstoff eine Länge zwischen 0,3 mm bis 10 mm besitzen.Thermoplastic composite material according to one of previous claims, characterized in that the polyvinyl alcohol fibers in the thermoplastic Material a length between 0.3 mm to 10 mm. Thermoplastischer Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundwerkstoff zusätzlich einen Haftvermittler zur Kopplung der Polyvinylalkohol-Fasern an die Matrix enthält.Thermoplastic composite material according to one of the preceding claims, characterized gekenn records that the composite additionally contains a bonding agent for coupling the polyvinyl alcohol fibers to the matrix. Thermoplastischer Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler ein mit Maleinsäureanhydrid gepfropftes oder copolymerisiertes Polypropylen ist.Thermoplastic composite material according to one of previous claims, characterized in that the primer with a maleic anhydride grafted or copolymerized polypropylene. Thermoplastischer Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Haftvermittler auf einer Stearinsäure und/oder einer Acrylsäure basiert.Thermoplastic composite material according to one of previous claims, characterized in that the adhesion promoter on a stearic acid and / or an acrylic acid based. Thermoplastischer Verbundwerkstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundwerkstoff weitere Zuschlagstoffe enthält.Thermoplastic composite material according to one of previous claims, characterized in that the composite further additives contains. Thermoplastischer Verbundwerkstoff nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundstoff einen Füllstoff, insbesondere Talkum, Kreide, Wollastonit und Glaskugeln enthält.Thermoplastic composite material after the previous one Claim characterized in that the composite is a filler, especially talc, chalk, wollastonite and glass beads. Thermoplastischer Verbundwerkstoff nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundstoff einen Füllstoff in einer Menge von 5 Gew.-% bis 45 Gew.-% enthält.Thermoplastic composite material after the previous one Claim, characterized in that the composite is a filler in an amount of 5 wt .-% to 45 wt .-%. Thermoplastischer Verbundwerkstoff nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbundstoff Additive ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus UV-Stabilisatoren, Farbstoffen, Nukleierungsmitteln, Antioxidantien, Antistatika und Radikalfängern enthält.Thermoplastic composite according to claim 12, characterized in that the composite additives selected from the group consisting of UV stabilizers, dyes, nucleating agents, antioxidants, Antistatic agents and radical scavengers contains. Thermoplastischer Verbundwerkstoff nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche Verstärkungsfasern, insbesondere Glasfasern, cellulosische Spinnfasern und/oder cellulosische Naturfasern enthalten sind.Thermoplastic composite according to claim 12, characterized in that additional reinforcing fibers, in particular glass fibers, cellulosic staple fibers and / or cellulosic Natural fibers are included. Formteil aus dem thermoplastischen Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 16.Molded part made of the thermoplastic composite material according to one of the claims 1 to 16. Verfahren zur Herstellung des thermoplastischen Verbundwerkstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem a) Polyvinylalkohol-Endlosfasern mit aufgeschmolzenem thermoplastischem Polymer ummantelt werden, b) die ummantelten Fasern zu Pellets geschnitten und gegebenenfalls getrocknet werden, c) die Pellets mit dem thermoplastischen Polymer homogenisiert werden.Process for the preparation of the thermoplastic A composite according to any one of claims 1 to 16, wherein a) Polyvinyl alcohol continuous fibers with molten thermoplastic Polymer are sheathed,  b) the coated fibers into pellets are cut and optionally dried,  c) the pellets be homogenized with the thermoplastic polymer. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polymer zusammen mit einem Haftvermittler aufgeschmolzen wird.Method according to claim 18, characterized that the thermoplastic polymer together with a coupling agent is melted. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) die Aufschmelzung in einem Extruder erfolgt.Method according to one of claims 18 or 19, characterized that in step a) the melting takes place in an extruder. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) die ummantelten Fasern zu Pellets mit einer Länge von 0,3 mm bis 10 mm, insbesondere von 3 mm bis 6 mm geschnitten werden.Method according to one of claims 18 to 20, characterized in step b), the coated fibers are pellets of length 0.3 mm to 10 mm, in particular from 3 mm to 6 mm. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Homogenisierung in einem Extruder, insbesondere in einem Zweischneckenextruder erfolgt.Method according to one of Claims 18 to 21, characterized that the homogenization in an extruder, in particular in a twin-screw extruder he follows. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluß an Schritt c) eine Granulierung und Trocknung erfolgt.Method according to one of claims 18 to 22, characterized that following on Step c) granulation and drying takes place. Verfahren zur Herstellung des thermoplastischen Verbundwerkstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem a) die Polyvinylalkohol-Fasern zu Pellets kompaktisiert werden, b) die Pellets dem thermoplastischen Polymer und gegebenenfalls den weiteren Zuschlagstoffen und Additiven beim Aufschmelzen im Extruder zugesetzt werden.Process for the preparation of the thermoplastic A composite according to any one of claims 1 to 16, wherein a) the polyvinyl alcohol fibers are compacted into pellets, b) the pellets the thermoplastic polymer and optionally the further additives and additives during melting in the extruder be added. Verwendung von Polyvinylalkohol-Fasern zur Verstärkung von thermoplastischen Polymeren.Use of polyvinyl alcohol fibers to reinforce thermoplastic polymers.
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