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Verfahren zum Herstellen von glasfaserverstärkten Formteilen Glasfaserverstärkte
Formteile oder » Reinforced Plastics « stellen neue Werkstoffe dar, die für verschiedene
technische Anwendungen vielversprechende und oft auch einzigartige Eigenschaften
aufweisen.
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Durch Schrumpfen oder Abrieb werden aber oft Glasfasern an der Oberfläche
solcher Formteile freigelegt. Dies ist nicht nur deswegen unerwünscht, weil die
Oberfläche dadurch in Glätte, Glanz und Aussehen beeinträchtigt wird, sondern weil
an den Stellen, an denen die Glasfasern aus dem Formteil heraustreten, Angriffspunkte
für Erosion und Korrosion entstehen, die die mechanischen Eigenschaften des Körpers
(Biegefähigkeit, Stabilität) nachteilig verändern.
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Um das Heraustreten von Glasfasern aus der Formteiloberfläche zu
unterdrücken, kann man letztere nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2 830
925 oben mit Cellulose-Acetatfasern abdecken.
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Es zeigt sich jedoch, daß auf diese Weise nur ein geringer Oberflächenschutz
erzielt wird.
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Die USA.-Patentschrift 2 875 474 beschreibt ein Verfahren, die zur
Verstärkung des Formteiles dienenden Glasfasern vor ihrer Einarbeitung miteinander
zu vernadeln. Man erhält hierbei zunächst eine ziemlich glatte Oberfläche. Beim
anschließenden Schrumpfen des Formteils, also z. B. des Polyesters, treten jedoch
wieder Glasfasern aus der Oberfläche.
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Eine weitere Schwierigkeit beim Abdecken der Oberflächen glasfaserverstärkter
Kunststoffe besteht darin, daß das Overlay infolge schlechter Benetzung zwischen
Kunststoff und Fasern schlecht auf der Oberfläche haftet.
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Man hat daher bereits vorgeschlagen, diese Overlays mit einem » Harz
« vorzutränken, um auf diese Weise die Verbindung zwischen glasfaserverstärktem
Kunststoff und Overlay zu verbessern. Dabei kann das Overlay mit der polymeren Verbindung
abgebunden werden, aus der der abzudeckende Formteil aufgebaut ist (s.) >Reinforced
Polyesters « in Modern Plastics, 27, vom Oktober 1949, S. 69 bis 76 ; » Laminated
Plastics «, London, 1951, S. 24 bis 29 ; » Fiberglas Reinforced Plastics «, New
York, 1954, S. 23 und 24, und » Glas Reinforced Plastics «, London, 1954, S. 48).
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Bei den bekannten Overlays, soweit sie aus Papier bestehen, war ein
Oberflächenschutz nicht beabsichtigt ; vielmehr waren diese Overlays nur Träger
eines Musters, das auf diese Weise auf die Oberfläche des glasfaserverstärkten Kunststoffes
aufgebracht wurde.
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Es wurde nun ein Verfahren gefunden zum Herstellen von glasfaserverstärkten
Formteilen mit gIatter, witterungsbeständiger Oberfläche durch Auflegen eines mit
ungesättigten Polyestern-die ein Vernetzungsmittel enthalten-getränkten Overlays
auf die noch nicht mit Kunststoff imprägnierte Glasmatte und anschließendem Tränken
dieses Schichtkörpers mit ungesättigten Polyestern, gegebenenfalls unter Druck und
anschließendem Aushärten in der Hitze. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
daß als Overlay ein Vlies aus Polyesterfasern verwendet wird.
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Die folgenden Tabellen sollen den technischen Fortschritt der erfindungsgemäß
hergestellten Formteile zeigen.
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Tabelle I
| Durchschlagspannung in kV |
| Lfd. Bezeich- |
| Anliefe- nach Wärmelagerung bei 150°C |
| Nr. nung |
| rungs- von |
| zustand 1 Woche 2 Wochen 4 Wochen |
| 1 O 32 3 2, 5 |
| 2 OFM 5 29 16 7 11 |
| 3 T 1784 36 40 38 40 |
| 4 20878 A 18 12 in 14 |
| 5 20878 B 37 10 11 14 |
| 6 20878 C 28-14 9 |
| 7 T 1744 28 21 21 12 |
| 8 T 1710 37 27 29 16 |
| 9 T 17532819 28 14 |
| 10 T 1742L 31 I7 22 20 |
Tabelle II
| Wasseraufnahme in mg/cm2 |
| Lfd. Bezeich- |
| Anliefe- nach Wärmelagerung bei 150°C |
| rungs- von |
| zustand 1 Woche 2 Wochen 4 Wochen |
| 1 O 0, 54 1, 05 1, 41 1, 20 |
| 2 OFM 5 0, 61 1, 18 0, 95 1, 32 |
| 3 T 1 ? 84 0, 81 0, 61 0, 54 0, 52 |
| 4 20878 A 0, 63 0, 47 0, 47 0, 41 |
| 5 20878 B 0, 55 0, 51 0, 45 0, 45 |
| 6 20878 C 0, 57 0, 51 0, 50 0, 46 |
| 7 T 1744 0, 56 0, 44 0, 39 0, 48 |
| 8 T 1710 0, 42 0, 45 0, 63 0, 63 |
| 9 T 1753 0, 54 0, 44 0, 46 0, 41 |
| 10 T1742L 0,53 0,44 0, 41 0, 38 |
Tabelle III
| Dielektrischer Verlustfaktor tan # # 104 |
| Lagerung in Tagen bei 20° C und 85% |
| relativer Luftfeuchtigkeit |
| 0 l 4 j 8 25 33 |
| Muster |
| 012/157... 57 62 66 68 73 74 |
| 012/158... 50 60 73 80 92 100 |
| 012/159... 55 59 67 71 82 84 |
| 012/160... 47 48 53 55 57 59 |
| 012/161... 48 50 51 53 56 58 |
Bei der Tabelle I wurde die sogenannte Durchschlagspannung bestimmt.
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Bei ideal abgedeckten Polyesterplatten konnten sich letztere auch
bei längerem Lagern nicht verändern. Zur Durchführung der Versuche wurden die Platten
auf zwei 120 mm voneinander entfernte Schneiden aufgelegt und sie wurden in der
Mitte mit einer zylinderförmigen Elektrode so auf Biegung belastet, daß sich eine
Randdehnung von 0, 29 °/o ergab.
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Es wurden je zwei Platten im Anlieferungszustand und nach verschieden
langer Vorbehandlung bei 150°C unter Normalbedingungen (20°C, 60°/o relative Luftfeuchtigkeit)
in Luft an je zwei Stellen geprüft.
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Die für die Durchschlagspannung ermittelten Einzelwerte streuten
zum Teil sehr stark. Damit die Alterungsanfälligkeit aber besser verfolgt werden
kann, wurde trotz der großen Streuung ein Mittelwert aus je vier Einzelwerten gebildet
und auf die Angabe von Einzelwerten verzichtet. Plattengröße 200-200mm.
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Die in der Tabelle I mit der laufenden Nummer 1 bezeichnete Probe
erhielt überhaupt kein Overlay.
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Hier sank die Durchschlagspannung von 32 auf 2, 5, also um etwa 92°/o
ab. Bei der laufenden Nummer 2 wurde mit einem feintitrigen Glasfaser-Overlay abgedeckt.
Hier betrug der Rückgang der Durchschlagspannung etwa 62°/o.
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Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vliesstoff-Overlays findet praktisch
überhaupt kein Abfall statt ; vielmehr ist sogar gelegentlich eine geringe Erhöhung
zu beobachten.
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Die mit den laufenden Nummern 4 bis 10 bezeichneten Proben sind mit
verschiedenen Papiervliesen
abgedeckt. Im günstigsten Falle bei Nummer 4 betrug dabei
der Rückgang etwa 22%, im ungünstigsten Falle bei Nummer 6 etwa 68 °/o.
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Ein weiteres Maß für die Güte der erfindungsgemäß verwendeten Overlays
ist die sogenannte Wasseraufnahme. Diese wurde bestimmt nach DIN 53 472.
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50 mm große Proben wurden im Anlieferungszustand und nach 1, 2 und
4 Wochen Wärmelagerung bei 150°C 24 Stunden bei 20° C und 65°/o relativer Luftfeuchtigkeit
gelagert. Für jeden Zustand wurde an je zwei Proben die Gewichtszunahme bei anschließender
90stündiger Lagerung in destilliertem Wasser von 20°C gemessen. Die seitlichen Schnittflächen
der Proben waren mit Paraffin abgedichtet.
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Der Mittelwert des Verhältnisses der Gewichtszunahme zu der wasseraufnehmenden
Plattenoberfläche ist als Wasseraufnahme in mg/cm2 angegeben.
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Auch hier ist mit der laufenden Nummer 1 in Tabelle II eine nicht
abgedeckte glasfaserverstärkte Polyesterplatte bezeichnet. Nummer 2 ist eine mit
einer feintitrigen Glasfaserschicht abgedeckte Polyesterplatte. Die Nummern 4 bis
10 entsprechen den gleichen Nummern in Tabelle I.
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Hier zeigt sich also, daß Papiervliese den erfindungsgemäßen Overlay-Vliesen
aus Polypropylenfasern ungefähr gleichgesetzt werden können. Bei der Beurteilung
des Oberflächenschutzes beim längeren Lagern müssen jedoch die Ergebnisse der Tabellen
I, II und III beachtet werden.
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Die in Tabelle III gemessenen Werte wurden unter folgenden Bedingungen
ermittelt : Proben.................... je drei Platten 120-120-4 # 12 # 4 mm Elektrodenform............
Schutzringelektrode nach DIN 53 483 Meßspannung ............... 1 V, Frequenz 800
Hz Prüfklima ................. 20°C, 65% relative Luftfeuchtigkeit Vorbehandlung
der Proben... 14 Tage Wärmelagerung bei 130°C, anschließend verschieden lange Lagerung
bei 20°C und 85°/o relativer Luftfeuchtigkeit Das Muster 012/157 enthält überhaupt
kein Overlay.
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Das Muster 012/158 ist mit einem Glasfaser-Overlay abgedeckt und weist
den größten Verlustfaktor auf.
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Muster 012/159 ist ein Papiervlies, während die beiden letzten Muster
012/160 und 012/161 aus Polyesterfaservliesen bestehen. Es zeigt sich, daß dort
der Verlustfaktor am geringsten ist.