DE102009020448A1 - Highly rigid injection molded part as well as methods for producing a highly rigid injection-molded part - Google Patents

Highly rigid injection molded part as well as methods for producing a highly rigid injection-molded part

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DE102009020448A1
DE102009020448A1 DE200910020448 DE102009020448A DE102009020448A1 DE 102009020448 A1 DE102009020448 A1 DE 102009020448A1 DE 200910020448 DE200910020448 DE 200910020448 DE 102009020448 A DE102009020448 A DE 102009020448A DE 102009020448 A1 DE102009020448 A1 DE 102009020448A1
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DE
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DE200910020448
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Stefan Eibl
Steven Schmidt
Michael Schöbel
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Rehau AG and Co
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    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0005Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor using fibre reinforcements
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS
    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/12Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres, bristles

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hochsteifes Spritzgussteil. The invention relates to a highly rigid injection molded part. Erfindungsgemäß enthält dieses Spritzgussteil einen duroplastischen Kunststoff als Basiswerkstoff und Verstärkungsfasern zur Erhöhung der mechanischen Stabilität, wobei der Basiswerkstoff aus Phenolharz und/oder Epoxidharz besteht und wobei der Gewichtsanteil der Verstärkungsfasern bezogen auf das gesamte Spritzgussteil mindestens 30% beträgt. According to the invention this injection molded part contains a thermosetting resin as base material and reinforcing fibers to increase the mechanical stability, the base material made of phenol resin and / or epoxy resin and wherein the weight fraction of the reinforcing fibers relative to the entire molded part is at least 30%. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von hochsteifen Spritzgussteilen sowie deren Verwendung. The invention further provides a process for the preparation of highly rigid injection molded parts as well as their use.

Description

  • [0001]
    Die Erfindung betrifft ein hochsteifes Spritzgussteil enthaltend einen Kunststoff als Basiswerkstoff sowie Verstärkungsfasern zur Erhöhung der mechanischen Stabilität. The invention relates to a highly rigid injection-molded part comprising a plastic as a base material and reinforcing fibers to increase the mechanical stability.
  • [0002]
    Auf Basis von Thermoplasten (z. B. PPS, PA) sind Kohlenstofffaser-Compounds mit Füllgraden unter 30 Gewichts-% Kohlenstofffasern bekannt. On the basis of thermoplastics (eg. As PPS, PA) are carbon fiber compounds with degrees of filling less than 30% by weight of carbon fibers are known. Höhere Faseranteile führen oft zu ungenügender Benetzung der Fasern und schlechter Dispergierung. Higher fiber content often lead to inadequate wetting of the fibers and poor dispersion. Somit sind für Strukturbauteile angestrebte Füllgrade von mehr als 50% kaum zu realisieren. Thus, desired filling levels of more than 50% are hardly feasible for structural components. Die Viskosität von Thermolasten ist sehr hoch und nimmt mit zunehmendem Faseranteil weiter zu. The viscosity of thermal loads is very high and continues to increase with increasing fiber content. Die somit geringe Fließfähigkeit insbesondere bei hohen Faseranteilen führt zu Einschränkungen in der Verarbeitung und Bauteilauslegung. The thus low flowability, especially at high fiber content leads to limitations in processing and component design. Darüber hinaus führt der Spritzguss mit konventionellen Schnecken zum Abbau der Faserlänge durch Scherung. In addition, the injection molding with conventional screw leads to the degradation of the fiber length by shearing.
  • [0003]
    Vor dem beschriebenen Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hochsteifes Spritzgussteil anzugeben, welches eine sehr hohe mechanische Belastbarkeit aufweist und sich gleichzeitig durch eine hohe Wärmeformbeständigkeit auszeichnet. Against the described background of the invention has the object to provide a highly rigid injection-molded part, which has a very high mechanical strength and at the same time is characterized by a high heat resistance.
  • [0004]
    Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein hochsteifes Spritzgussteil enthaltend According to the invention the object is achieved by a highly rigid injection-molded part comprising
    • – einen duroplastischen Kunststoff als Basiswerkstoff und - a thermosetting plastic as a base material and
    • – Verstärkungsfasern zur Erhöhung der mechanischen Stabilität, - reinforcing fibers to increase the mechanical stability,
  • [0005]
    wobei der Basiswerkstoff aus Phenolharz und/oder Epoxidharz besteht und wobei der Gewichtsanteil der Verstärkungsfasern bezogen auf das gesamte Spritzgussteil mindestens 30% beträgt. wherein the base material made of phenol resin and / or epoxy resin and wherein the weight fraction of the reinforcing fibers relative to the entire molded part is at least 30%.
  • [0006]
    Durch das erfindungsgemäße Spritzgussteil können in vielen Fällen Metallteile substituiert werden. The inventive injection molding metal parts can be substituted in many cases. Im Gegensatz zu Thermoplasten können beim Einsatz des duroplastischen Basismaterials sehr hohe Füllgrade erzielt werden. Unlike thermoplastics very high filler levels can be achieved with the use of the thermosetting base material. Phenolharze bzw. Epoxidharze sind ferner kostengünstige Rohstoffe. Phenolic resins and epoxy resins are also cost-effective raw materials. Die erfindungsgemäßen Spritzgussteile zeichnen sich durch einen sehr hohen E-Modul und eine hohe Zug- und Biegefestigkeit aufgrund der Vernetzung und gleichzeitig durch eine hohe Wärmeformbeständigkeit aus, sodass sie für den Einsatz als Strukturbauteile hervorragend geeignet sind. The molded parts according to the invention are characterized by a very high modulus of elasticity and high tensile and flexural strength due to the networking and simultaneously a high heat distortion resistance, making them ideal for use as structural components.
  • [0007]
    Hierbei bewirken kovalente Bindungskräfte zwischen den Polymerketten des Basiswerkstoffs und zwischen den Verstärkungsfasern und dem Basiswerkstoff und zwischen den Verstärkungsfasern eine hohe Energieaufnahme, die in Form eines Energiedissipationprozesses im Spritzgussteil aufgezehrt werden kann. Here, covalent binding forces between the polymer chains of the base material and between the reinforcing fibers and the base material and between the reinforcing fibers provide a high energy absorption, which can be consumed in the form of a Energiedissipationprozesses in the injection molded part.
  • [0008]
    Aufgrund des geringen Gewichtes weisen sie gegenüber üblichen Metallkomponenten gute Leichtbaueigenschaften auf. The low weight they have over conventional metal components to good lightweight properties. Die hohe Flammwidrigkeit der Phenol- bzw. Epoxidharze erlaubt auch den Einsatz in Anwendungen, an die brandschutztechnische Anforderungen gestellt werden. The high flame resistance of the phenolic or epoxy resins allows the use in applications that must comply with the fire protection requirements. Über einen Pyrolyseprozess gekoppelt mit Infiltrieren von Silicium können ferner Si-SiC-Keramiken zugänglich gemacht werden, die bezüglich Steifigkeit und Temperaturbeständigkeit nochmals eine Steigerung ermöglichen. A pyrolysis coupled with infiltration of silicon Si-SiC ceramics can be made accessible to further facilitate the relative stiffness and temperature resistance again an increase. Aufgrund der gegenüber Thermoplasten niedrigeren Viskosität von Duroplastharzen können Verstärkungsfasern hier leichter infiltriert werden und es sind wesentlich höhere Faseranteile im Bauteil realisierbar. Due to the opposite thermoplastics lower viscosity of thermosetting resins reinforcing fibers can be easily infiltrated here and there are much higher fiber content in the component realized.
  • [0009]
    Vorzugsweise beträgt der Gewichtsanteil der Verstärkungsfasern mindestens 50%, besonders bevorzugt mindestens 60%. Preferably, the weight fraction of the reinforcing fibers at least 50%, more preferably at least 60%. Zweckmäßigerweise beträgt der Gewichtsanteil der Verstärkungsfasern ferner maximal 80%, vorzugsweise maximal 70%. Advantageously, the weight fraction of the reinforcing fibers is further than 80%, preferably at most 70%.
  • [0010]
    Die Verstärkungsfasern können beispielsweise aus Kohlenstofffasern und/oder Glasfasern bestehen. The reinforcing fibers may for example consist of carbon fibers and / or glass fibers. Neben beispielsweise Multifilament-Kohlenstofffasern (Pech bzw. PANOX ® , eine preoxidierte Polyacrylonitrilfaser mit über 60 Gewichts-% Kohlenstoffanteil) können insbesondere auch Kohlenstoffnanofasern verwendet werden. In addition, for example, multi-filament carbon fibers (pitch or PANOX ®, a preoxidierte polyacrylonitrile fiber with more than 60% by weight carbon content) in particular, the carbon nanofibers can be used. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Verstärkungsfasern daher zumindest teilweise aus Nanofasern, insbesondere Kohlenstoffnanofasern mit einem maximalen Durchmesser von 700 nm und einer Faserlänge von mindestens 10 μm. In an expedient embodiment of the invention, the reinforcing fibers therefore consist at least partially of nano fibers, particularly carbon nanofibers having a maximum diameter of 700 nm and a fiber length of at least 10 microns. Insbesondere Kohlenstoffnanofasern, welche aus polymeren Nanofasern hervorgegangen sind (sog. Bikomponentenfasern, hergestellt durch Spinnbonding, Elektrospinnverfahren oder Zentrifugalspinnverfahren), sind für diesen Einsatz geeignet. In particular, carbon nanofibers, which are derived from polymeric nanofibers (so-called. Bicomponent fibers produced by Spinnbonding, centrifugal spinning or electrospinning process) are suitable for this use.
  • [0011]
    Durch möglichst lange Fasern mit einem Durchmesser < 700 nm, vorzugsweise Kohlenstoffnanofasern, kann bevorzugt durch das vorteilhafte Oberflächen-Volumenverhältnis und damit verbunden die große Oberfläche eine maximale Anbindung der Verstärkungsfaser zur Matrix erfolgen. As long as possible by fibers having a diameter <700 nm, preferably carbon nanofibers may, preferably, the large surface area effected by the advantageous surface to volume ratio and connected to a maximum connection of the reinforcing fiber to the matrix. Die Nanofasern liegen nahezu als Endlosfaser-Wirrstruktur vor. The nanofibers are almost in front of an endless non-woven fiber structure. Durch die Reaktion von Faser-Faser und Faser-Matrix wird diese Wirrstruktur in ihren Bewegungsfreiheitsgraden eingeschränkt bzw. fixiert. By the reaction of fiber-fiber and fiber-matrix, these random structure is restricted in its degrees of freedom and fixed. Die starken kovalenten Bindungskräfte ermöglichen so eine dreidimensionale Energiedissipation, so dass die Festigkeiten des Spritzgussteils weiter gesteigert werden können. The strong covalent bonding forces thus enable a three-dimensional energy dissipation, so that the strength of the injection molded part can be further increased.
  • [0012]
    Es können aber auch andere Fasern eingesetzt werden. but it can also be used with other fibers.
  • [0013]
    Als Fasern können weiterhin auch Keramikfasern oder Metallfasern, insbesondere aus Bor, Aluminium oder Silicium, oder Whiskers (nadelförmige Einkristalle von wenigen Mikrometern Durchmesser und bis zu mehreren hundert Mikrometern Länge) eingesetzt werden. As fibers can be used furthermore also ceramic fibers or metal fibers, in particular boron, aluminum or silicon, or whisker (needle-shaped crystals of a few microns in diameter and up to several hundred micrometers in length).
  • [0014]
    Weiterhin können nanoskalige Metalloxidfasern/Nanokeramikwhisker, umfassend Titandioxidfasern, TiO 2 (Rutil- und/oder Anatas- und/oder Brookit-Modifikation), und/oder Zirkoniumdioxidfasern, ZrO 2 (monoklines alpha-ZrO 2 und/oder tetragonales beta-ZrO 2 und/oder kubisches gamma-ZrO 2 ), und/oder Dialuminumtrioxidfasern, Al 2 O 3 (hexagonales alpha-Al 2 O 3 und/oder gamma-Al 2 O 3 mit kubisch dichtester Packung), und/oder nanoskalige Mischoxidfasern, umfassend Al 2 O 3 und/oder TiO 2 und/oder ZrO 2 und/oder Y 2 O 3 und/oder B 2 O 3 und/oder SiO 2 und/oder FeO und/oder Fe 2 O 3 und/oder Na 2 O und/oder CaO und/oder MgO und/oder K 2 O oder Mischungen oder Mischzusammensetzungen der Vorstehenden vorteilhaft das hochsteife Spritzgussteil verstärken. Furthermore, nanoscale metal oxide / Nanokeramikwhisker comprising titanium dioxide fibers, TiO 2 (rutile and / or anatase and / or brookite modification), and / or zirconia fiber, ZrO2 (monoclinic alpha-ZrO 2 and / or tetragonal beta-ZrO 2 and / or cubic gamma-ZrO 2), and / or Dialuminumtrioxidfasern, Al 2 O 3 (hexagonal alpha-Al 2 O 3 and / or gamma-Al 2 O 3 having a cubic closest packing), and / or nanoscale Mischoxidfasern comprising Al 2 O 3 and / or TiO 2 and / or ZrO 2 and / or Y 2 O 3 and / or B 2 O 3 and / or SiO 2 and / or FeO and / or Fe 2 O 3 and / or Na 2 O and / or CaO and / or MgO and / or K 2 O or mixtures or mixed compositions of the foregoing, advantageously amplify the highly rigid injection molded part.
  • [0015]
    Ebenso können Fasern aus Siliciumcarbid oder Siliciumnitrid oder Bornitrid oder Titancarbid verwendet werden, um das Spritzgussteil zu verstärken. Likewise, fibers of silicon carbide or silicon nitride or boron nitride, or titanium carbide may be used to amplify the injection molded part.
  • [0016]
    Weiterhin kann es vorteilhaft sein, Basaltfasern einzusetzen. Furthermore, it may be advantageous to use basalt fibers.
  • [0017]
    Von Vorteil kann auch der Einsatz von synthetischen Verstärkungsfasern sein, diese umfassen beispielsweise Aramid-, Polyamid- und Polyesterfasern, weiterhin auch Polyacrylnitril- oder preoxidierte Polyacrylnitril- oder Polyimidfasern. Advantageous, the use of synthetic reinforcing fibers may be, these include, for example, aramid, polyamide and polyester fibers, furthermore also polyacrylonitrile or polyacrylonitrile or preoxidierte polyimide.
  • [0018]
    Schließlich können auch Naturfasern als Verstärkungsfasern eingesetzt werden. Finally, natural fibers can be used as reinforcing fibers. Hierbei sind Pflanzenfasern besonders bevorzugt. Here plant fibers are particularly preferred. Diese können ausgewählt sein aus Baumwolle, Kapok, Pappelflaum, Bambus, Brennnessel, Hanf, Jute, Leinen, Ramie, Sisal, Manila-Hartfaser, Kokos, Cellulose, Miscanthus und Holz. These can be selected from cotton, kapok, Pappelflaum, bamboo, nettle, hemp, jute, linen, ramie, sisal, manila hard fiber, coconut fiber, cellulose, Miscanthus and wood.
  • [0019]
    Insbesondere kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass „lange” Verstärkungsfasern (Kohle, Glas) und „kurze” Nanofasern, die synergistisch das Spritzgussteil verstärken, enthalten sind. In particular, can advantageously be provided that includes "long" reinforcing fibers (carbon, glass), and "short" nanofibers which synergistically enhance the injection-molded part.
  • [0020]
    Weiterhin kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Vorteil sein, wenn Kohle- und/oder Glasfasern mit wenigstens einer der vorgenannten weiteren Fasern zusammen enthalten sind. It may also be within the scope of the present invention advantageous if carbon and / or glass fibers with at least one of the aforementioned other fibers are contained together. Hierdurch kann eine besonders günstige Verstärkung des Spritzgussteils bewirkt werden. This can cause a particularly favorable gain of the injection molded part.
  • [0021]
    Die Länge der Verstärkungsfasern beträgt vorzugsweise mindestens 5 mm, besonders bevorzugt mindestens 10 bzw. mindestens 20 mm. The length of the reinforcing fibers is preferably at least 5 mm, more preferably at least 10 or at least 20 mm. Ferner sind die Verstärkungsfasern vorzugsweise im Wesentlichen in Richtung der im Spritzgussteil während des Betriebes/Einsatzes wirkenden Kräfte angeordnet. Further, the reinforcing fibers are preferably arranged substantially in the direction of the force acting in the injection molded part during use / insert forces. Hierdurch können die Verstärkungsfasern optimal zur Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit des Spritzgussteiles beitragen. In this way, the reinforcing fibers can optimally contribute to increasing the mechanical strength of the molded part.
  • [0022]
    Vorzugsweise sind die Verstärkungsfasern oberflächenbehandelt. Preferably, the reinforcing fibers are surface-treated. Die Oberflächenbehandlung kann z. The surface treatment such can. B. durch PVD (physikalische Gasphasenabscheidung), CVD (chemische Gasphasenabscheidung), Oxidationsbehandlung und/oder Sizings, typischerweise Epoxid- oder modifizierte Epoxidharze, erfolgen. For example, by PVD (physical vapor deposition), CVD (chemical vapor deposition), oxidation treatment and / or sizing, typically epoxy or modified epoxy done. Die Oberflächenbehandlung der Fasern ist insbesondere zweckmäßig, um eine Beschichtung der Fasern mit dem Basiswerkstoff bereits vor der Spritzgussverarbeitung zu ermöglichen. The surface treatment of the fibers is particularly useful to allow a coating of the fibers with the base material before the injection molding. Eine derartige Beschichtung der Verstärkungsfasern vor dem reaktiven Spritzgussverfahren optimiert die Einbindung bzw. Dispergierung der Faser im Basiswerkstoff und reduziert den Faserabbau während der Verarbeitung. Such coating of the reinforcing fibers prior to reactive injection molding process optimized integration or dispersion of the fiber in the base material and reduces fiber degradation during processing. Mit Hilfe der genannten Oberflächenbehandlung der Verstärkungsfasern kann beispielsweise über angebundene Präpolymere eine Art Weiterpolymerisation/Vernetzung stattfinden und können damit die einzelnen Verstärkungsfasern unmittelbar an der Polymermatrix verankert werden, wodurch die die mechanischen Eigenschaften verbessert werden. By means of said surface treatment of the reinforcing fibers a kind of further polymerization / crosslinking can take place, for example, about connected prepolymers and can so that the individual reinforcing fibers are anchored directly to the polymer matrix, whereby the mechanical properties are improved. Mit vorbeschichteten Verstärkungsfasern hergestellte Spritzgussteile zeichnen sich daher durch eine besonders hohe Steifigkeit aus. Therefore, injection-molded parts made with pre-coated reinforcing fibers are characterized by a particularly high stiffness.
  • [0023]
    Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann der Basiswerkstoff zur Gewichtsreduzierung Mikro-Glashohlkugeln enthalten. According to a particular embodiment of the invention, the base material may include weight reduction micro-hollow glass balls. Diese Mikro-Glashohlkugeln weisen vorzugsweise einen Durchmesser von 10 bis 30 μm, vorzugsweise 15 bis 25 μm auf. This micro-hollow glass spheres preferably have a diameter of 10 to 30 microns, preferably 15 to 25 microns. Diese sind zweckmäßigerweise im Wesentlichen gleichmäßig im Basiswerkstoff verteilt und können aufgrund ihrer geringen Größe zu einer deutlichen Gewichtseinsparung führen, ohne dass die mechanischen Eigenschaften des Spritzgussteils hierdurch beeinträchtigt werden. These are distributed appropriately substantially uniformly in the base material and can lead to significant weight savings, without the mechanical properties of the molded part the detriment due to their small size.
  • [0024]
    Vorzugsweise ist das Phenolharz als Kondensationsprodukt von Phenol- und/oder Phenolderivaten mit Formaldehyd ausgebildet. Preferably, the phenolic resin is formed as a condensation product of phenol and / or phenol derivatives with formaldehyde. Als Phenolderivate kommen insbesondere substituierte Phenole, insbesondere Alkyl substituierte Phenole, wie z. As phenol derivatives are in particular substituted phenols, in particular alkyl substituted phenols such. B. Kresole, Xylenole und andere Alkylphenole, wie z. As cresols, xylenols and other alkylphenols such. B. p-tert.-Butylphenol, Octylphenol und Nonylphenol, aber auch Arylphenole, wie z. , P-tert-butyl phenol, octyl phenol and nonylphenol, but also arylphenols such. B. Phenylphenole, Naphtole und 2-wertige Phenole, wie z. B. phenyl phenols, naphthols and 2-valent phenols such. B. Resorcin und Bisphenol-A, in Betracht. As resorcinol and bisphenol A, into consideration. Bevorzugtes Ausgangsprodukt sind hoch-ortho-substituierte Novolake, die aufgrund ihrer Struktur besonders reaktiv sind, aber keine Selbstkondensation zeigen. The preferred starting product are high-ortho-substituted novolacs which are particularly reactive because of their structure, but show no self condensation. Als Vernetzer kommen insbesondere Formaldehydspender, wie z. Useful crosslinkers especially formaldehyde donors such. B. Hexamethylentetramin, Trioxan oder Paraformaldehyd in Frage. B. hexamethylenetetramine, trioxane or paraformaldehyde in question. Weitere Additive können Vernetzungshilfsmittel, Katalysatoren, Gleitmittel, Trennmittel, Flammschutzmittel und/oder Stabilisatoren sein. Further additives may be crosslinking agents, catalysts, lubricants, release agents, flameproofing agents and / or stabilizers.
  • [0025]
    Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das Phenolharz und/oder Epoxidharz als Mischung oder Co-Kondensationprodukt mit mindestens einem weiteren Duroplastharz vor. According to a preferred embodiment of the invention the phenolic resin and / or epoxy resin is present as a mixture or co-condensation product with at least one other thermosetting resin. So können beispielsweise Benzoxazine, Cyanatester, Phenol-Epoxid-Harze oder Melaminharze zum Einsatz kommen. For example, benzoxazines, cyanate ester, phenolic epoxy resins or melamine resins can be used.
  • [0026]
    Ebenso von Vorteil ist die Verwendung von reaktiven Verbindungen wie Silazanen, insbesondere Polysilazanen, Polysilanen, Polycarbosilanen, Polycarbosilazanen, Polysilylcarbodiimiden, Polysilasilazanen und Bor-Stickstoffverbindungen, wie beispielsweise 2,4,6-Tris(methylamino)borazin oder Poly[B-(methylamino)borazin]. Also of advantage is the use of reactive compounds such as silazanes, polysilazanes in particular, polysilanes, polycarbosilanes, polycarbosilazanes, Polysilylcarbodiimiden, Polysilasilazanen and boron-nitrogen compounds, for example 2,4,6-tris (methylamino) borazine or poly [B- (methylamino) borazine].
  • [0027]
    Diese Verbindungen sind thermisch spalt- und vernetzbar. These compounds are thermally gaps and cross-linkable. Über Hydrosilylierungs-, Dehydrokopplungs- und Transaminierungsreaktionen sowie Reaktionen an der Vinylgruppe können Vernetzungsreaktionen/Oberflächenreaktionen sowohl katalysiert als auch initiiert werden. About hydrosilylation, Dehydrokopplungs- and transamination reactions and reactions on the vinyl group crosslinking reactions / surface reactions can be catalyzed both and initiated. Die resultierenden Spaltprodukte sind zudem funktionelle Ankergruppen zur Anbindung an die Verstärkungsfaser. The resulting cleavage products are also anchoring functional groups for binding to the gain fiber.
  • [0028]
    In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind zusätzlich Substanzen enthalten, die bei der Adsorption niedermolekularer Verbindungen unter Freisetzung von Energie reagieren. In a further preferred embodiment, the substances are additionally included, which react in the adsorption of low molecular weight compounds with release of energy. Diese Substanzen können die Elemente Silizium (Si), Magnesium (Mg), Aluminium (Al), Calcium (Ca), Sauerstoff (O), Zink (Zn), Phosphor (P) enthalten und sind beispielsweise Zeolithe oder gebrannter Kalk oder Tonminerale. These substances can the elements silicon (Si), magnesium (Mg), aluminum (Al), calcium (Ca), oxygen (O), zinc (Zn), phosphorus (P) contain and are for example zeolites or burnt lime or clay minerals.
  • [0029]
    Sie können in Mengen von 0,001 bis 1 Gewichts-% eingesetzt werden. They can be used in quantities of 0.001 to 1% by weight. Die freiwerdende Adsorptionswärme kann genutzt werden, um lokal kinetisch kontrolliert die Vernetzungsreaktion zu beschleunigen. The released heat of adsorption can be used to locally kinetically controlled the crosslinking reaction to accelerate.
  • [0030]
    Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines hochsteifen Spritzgussteils nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei als Basiswerkstoff ein duroplastischer Kunststoff aus Phenolharz und/oder Epoxidharz eingesetzt wird und wobei das Spritzgussteil durch Verstärkungsfasern mit einem Gewichtsanteil von mindestens 30% – bezogen auf das gesamte Spritzgussteil – verstärkt wird. The invention further provides a process for producing a highly rigid injection-molded part according to one of claims 1 to 10, wherein a thermosetting resin of phenolic resin and / or epoxy resin is used as a base material, and wherein the injection-molded part by reinforcing fibers with a weight fraction of at least 30% - based on the entire injection molding - is reinforced. Wie bereits erläutert, können die Verstärkungsfasern bereits vor der reaktiven Spritzgussverarbeitung mit einem Teil des Basiswerkstoffes beschichtet werden. As previously discussed, the reinforcing fibers may be coated with a part of the base material prior to reactive injection molding. Die Verstärkungsfasern tragen zur Beschleunigung des Aushärtvorganges an der Oberfläche des bereits partiell ausgehärteten Matrixpolymers bei. The reinforcing fibers contribute to accelerate the curing process on the surface of the already partially cured matrix polymer. Bei der Herstellung der Spritzgussteile wird vorzugsweise eine Kolbenhubtechnologie eingesetzt. In the production of injection-molded parts a Kolbenhubtechnologie is preferably used. Die reaktive Masse wird in die Kavität gepresst, wobei die Scherung der Masse, beispielsweise durch Schnecken, möglichst gering gehalten wird, um die Verstärkungsfasern weitgehend unbeschädigt zu erhalten. The reactive mass is pressed into the cavity, wherein the shear of the mass is held for example by screws, as low as possible in order to obtain the reinforcing fibers largely undamaged. Auf diese Weise kann das Spritzgusswerkzeug mit längeren Fasern, beispielsweise Endlosfasern, aber auch mit Geweben bzw. Geflechten aus Verstärkungsfasern gefüllt werden. In this way, the injection mold can be filled from reinforcing fibers having long fibers, such as continuous fibers, but also with tissues or braids. Ferner ist hierüber eine Orientierung der Fasern möglich. Further, here an orientation of the fibers is possible.
  • [0031]
    Aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften hinsichtlich Steifigkeit, E-Modul, Bruchfestigkeit, Gewicht und insbesondere auch Brandverhalten werden die erfindungsgemäßen hochsteifen Spritzgussteile beispielsweise als Flugzeugbauteil, insbesondere Innenraumbauteil (z. B. als Gepäckfach-Trennwand, sog. „partition wall”) oder als tragendes Flugzeugbauteil, oder alternativ als Maschinenbauteil, insbesondere als Roboterbauteil, eingesetzt. Due to their excellent properties in terms of rigidity, modulus of elasticity, breaking strength, weight and especially to fire highly rigid injection molded parts according to the invention, for example, as aircraft component, in particular interior component (z. B. the luggage compartment partition, so-called. "Partition wall") or as a supporting aircraft component or, alternatively, used as a mechanical part, in particular as a robot assembly. Weitere Anwendungen ergeben sich im Fahrzeugbau für Automobile, auch den Caravanbau umfassend, Luftfahrzeuge, Schiffe und Schienenfahrzeuge. Other applications are found in the automotive industry for automobiles, and the caravan comprehensive, aircraft, ships and rail vehicles. Anwendungen erschließen sich allgemein für tragende und kraftaufnehmende und -übertragende Bauteile, die als „Strukturbauteile” bzw. „Konstruktionsbauteile” bezeichnet werden. Applications open generally for structural and force-and -transmitting components, which are called "Structural" or "structural components".
  • [0032]
    Anwendungen können die Spritzgussteile auch im Möbelbau, für die Herstellung von Sportgeräten, in der Medizintechnik, der Landwirtschaft, in der Installationstechnik und beim Behälterbau, sowie beim Industrieregalbau finden. Applications can find the injection molded parts in furniture, for the manufacture of sports equipment, medical, agriculture, installation technology and the tank, and when Industrieregalbau.
  • [0033]
    Schließlich können die erfindungsgemäßen hochsteifen Spritzgussteile auch für den Bau von Fenstern, Türen, Fassaden, Böden, Decken und Wänden im Gebäudebau und darüber hinaus auch im Hoch- und Tiefbau eingesetzt werden. Finally, highly rigid injection molded parts according to the invention can also be used for the construction of windows, doors, facades, floors, ceilings and walls in building construction and in addition also in civil engineering. Auch der Verkehrswegebau und der Konstruktionsbau beispielsweise Brücken betreffend, kann von dieser Erfindung vorteilhaft profitieren. Also, the transportation infrastructure and the structure construction such as bridges on can advantageously benefit from this invention.
  • [0034]
    Weitere Anwendungen der erfindungsgemäßen Lehre sind hierdurch selbstverständlich nicht ausgeschlossen. Further applications of the theory of the invention are thus of course not excluded.

Claims (13)

  1. Hochsteifes Spritzgussteil enthaltend – einen duroplastischen Kunststoff als Basiswerkstoff und – Verstärkungsfasern zur Erhöhung der mechanischen Stabilität, wobei der Basiswerkstoff aus Phenolharz und/oder Epoxidharz besteht und wobei der Gewichtsanteil der Verstärkungsfasern bezogen auf das gesamte Spritzgussteil mindestens 30% beträgt. Highly rigid injection-molded part comprising - a thermoset plastic as a base material and - reinforcing fibers to increase the mechanical stability, the base material made of phenol resin and / or epoxy resin and wherein the weight fraction of the reinforcing fibers relative to the entire molded part is at least 30%.
  2. Spritzgussteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil der Verstärkungsfasern mindestens 50%, vorzugsweise mindestens 60% beträgt. Injection-molded part according to claim 1, characterized in that the weight proportion of the reinforcing fibers at least 50%, preferably at least 60%.
  3. Spritzgussteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil der Verstärkungsfasern maximal 80%, vorzugsweise maximal 70% beträgt. Injection-molded part according to claim 1 or 2, characterized in that the weight proportion of the reinforcing fibers at most 80%, preferably at most 70%.
  4. Spritzgussteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern aus Kohlenstofffasern und/oder Glasfasern bestehen. Injection-molded part according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reinforcing fibers of carbon fibers and / or glass fibers.
  5. Spritzgussteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern zumindest teilweise aus Nanofasern mit einem maximalen Durchmesser von kleiner 700 nm bestehen. Injection-molded part according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reinforcing fibers at least partially composed of nanofibers having a maximum diameter of less than 700 nm.
  6. Spritzgussteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Verstärkungsfasern mindestens 5 mm, vorzugsweise mindestens 10 mm, beträgt. Injection-molded part according to one of claims 1 to 5, characterized in that the length of the reinforcing fibers at least 5 mm, preferably at least 10 mm, is.
  7. Spritzgussteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern oberflächenbehandelt sind. Injection-molded part according to one of claims 1 to 6, characterized in that the reinforcing fibers are surface-treated.
  8. Spritzgussteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Basiswerkstoff zur Gewichtsreduzierung Mikro-Glashohlkugeln enthält. Injection-molded part according to one of claims 1 to 7, characterized in that the base material for weight reduction micro-hollow glass balls contains.
  9. Spritzgussteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Phenolharz als Kondensationsprodukt von Phenol und/oder Phenolderivaten mit Formaldehyd ausgebildet ist. Injection-molded part according to one of claims 1 to 8, characterized in that the phenolic resin is formed as a condensation product of phenol and / or phenol derivatives with formaldehyde.
  10. Spritzgussteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Phenolharz und/oder Epoxidharz als Mischung oder Co-Kondensationsprodukt mit mindestens einem weiteren Duroplastharz vorliegt. Injection-molded part according to one of claims 1 to 9, characterized in that the phenolic resin and / or epoxy resin is present as a mixture or co-condensation product with at least one other thermosetting resin.
  11. Verfahren zur Herstellung eines hochsteifen Spritzgussteils nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei als Basiswerkstoff ein duroplastischer Kunststoff aus Phenolharz und/oder Epoxidharz eingesetzt wird und wobei das Spritzgussteil durch Verstärkungsfasern mit einem Gewichtsanteil von mindestens 30% – bezogen auf das gesamte Spritzgussteil – verstärkt wird. A method for producing a highly rigid injection-molded part according to one of claims 1 to 10, wherein a thermosetting resin of phenolic resin and / or epoxy resin is used as a base material, and wherein the injection-molded part by reinforcing fibers with a weight fraction of at least 30% - is strengthened - the overall injection-molded part based ,
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsfasern bereits vor der Spritzgussverarbeitung mit einem Teil des Basiswerkstoffes beschichtet werden. A method according to claim 11, characterized in that the reinforcing fibers are coated with a part of the base material prior to the injection molding processing.
  13. Verwendung eines hochfesten Spritzgussteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als Flugzeugbauteil, insbesondere Innenraumbauteil oder tragendes Bauteil, oder als Maschinenbauteil, insbesondere Roboterbauteil, oder im Fahrzeugbau für Automobile, auch den Caravanbau umfassend, Luftfahrzeuge, Schiffe und Schienenfahrzeuge, oder für tragende und kraftaufnehmende und -übertragende Bauteile, die als „Strukturbauteile” bzw. „Konstruktionsbauteile” bezeichnet werden, oder im Möbelbau, für die Herstellung von Sportgeräten, in der Medizintechnik, der Landwirtschaft, in der Installationstechnik und beim Behälterbau, sowie beim Industrieregalbau, oder beim Bau von Fenstern, Türen, Fassaden, Böden, Decken und Wänden im Gebäudebau, sowie im Hoch- und Tiefbau, oder beim Verkehrswegebau und Konstruktionsbau, beispielsweise Brücken betreffend. Use of a high-strength injection molded part according to one of claims 1 to 10 as an aircraft component, in particular interior component or structural component or as a mechanical part, in particular robot assembly, or in vehicle construction for automobiles, even the caravan comprising, aircraft, ships and rail vehicles, or for load-bearing and force-absorbing and -transmitting components which are referred to as "structural members" or "structural components", or in furniture, for the manufacture of sports equipment, in medical technology, agriculture, in the installation technology and in container construction, and when Industrieregalbau, or in the construction of windows , doors, facades, floors, ceilings and walls in building construction and civil engineering, or in transportation infrastructure and structure construction, such as bridges on.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012111606A1 (en) * 2012-11-29 2014-04-10 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft cylinder housing
DE102015209324A1 (en) 2015-05-21 2016-11-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Planet carrier of fiber reinforced plastic

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2012688A1 (en) * 1968-09-19 1972-02-17 Bolidt Mij Tot Exploitatie Van
DE4233406A1 (en) * 1992-10-05 1994-04-07 Fichtel & Sachs Ag Clutch disc with a plastic hub
DE69124554T2 (en) * 1990-07-31 1997-06-26 Sumitomo Rubber Ind A process for producing an impact resistant article of fiber reinforced resin
DE19921712A1 (en) * 1999-05-12 2000-11-23 Ticona Gmbh Plastic housing having a reduced delay
WO2004004939A1 (en) * 2002-07-04 2004-01-15 Klaus Katzfuss Locking device
DE112005001222B4 (en) * 2004-05-31 2009-07-16 AISAN KOGYO K.K., Obu-shi A method for manufacturing a throttle body and throttle body

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2166208A1 (en) * 1970-12-28 1973-08-09 Usm Corp Moulding reinforced plastics - with controlled temp extruder to prevent premature curing
US4340562A (en) * 1980-01-18 1982-07-20 Union Carbide Corporation Process for producing a molded article
US5275776A (en) * 1989-08-21 1994-01-04 Sumitomo Chemical Company, Limited Method for producing molded article of fiber-reinforced thermoplastic resin
GB9321259D0 (en) * 1993-10-14 1993-12-01 Ciba Geigy Ag Moulded products
EP1328737B1 (en) * 2000-09-29 2007-04-11 Menzolit Fibron GmbH Method for producing ceramic brake disks from bmc
WO2008141201A1 (en) * 2007-05-10 2008-11-20 Fish Christopher N Composite materials

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2012688A1 (en) * 1968-09-19 1972-02-17 Bolidt Mij Tot Exploitatie Van
DE69124554T2 (en) * 1990-07-31 1997-06-26 Sumitomo Rubber Ind A process for producing an impact resistant article of fiber reinforced resin
DE4233406A1 (en) * 1992-10-05 1994-04-07 Fichtel & Sachs Ag Clutch disc with a plastic hub
DE19921712A1 (en) * 1999-05-12 2000-11-23 Ticona Gmbh Plastic housing having a reduced delay
WO2004004939A1 (en) * 2002-07-04 2004-01-15 Klaus Katzfuss Locking device
DE112005001222B4 (en) * 2004-05-31 2009-07-16 AISAN KOGYO K.K., Obu-shi A method for manufacturing a throttle body and throttle body

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DOMININGHAUS,H.:Füllstoffe für Kunstoffe.In:GAK 5/1973,S.294-298 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012111606A1 (en) * 2012-11-29 2014-04-10 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft cylinder housing
US8893535B2 (en) 2012-11-29 2014-11-25 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Cylinder housing
DE102015209324A1 (en) 2015-05-21 2016-11-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Planet carrier of fiber reinforced plastic

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