DE1153526B

DE1153526B - Process for the production of reinforced articles containing polystyrene as a base material

Info

Publication number: DE1153526B
Application number: DEA38704A
Authority: DE
Inventors: Dr Roger Thackston Guthrie
Original assignee: Algemene Kunstzijde Unie NV
Current assignee: Akzo NV
Priority date: 1960-11-02
Filing date: 1961-10-30
Publication date: 1963-08-29

Description

Verfahren zur Herstellung von verstärkten, Polystyrol als Grundmasse enthaltenden Gegenständen Ein Verfahren zur Herstellung von verstärkten, Polystyrol als Grundmasse enthaltenden Gegenständen ist bereits bekannt. Nach diesem Verfahren hergestellte, mit Glasfasern verstärkte Gegenstände, die aus Harzen auf Basis von Polyvinylverbindungen erhalten werden, werden seit langem bei elektronischen Hochfrequenz- und Mikrowellen-Apparaturen verwendet und z. B. in Form von Platten eingesetzt. Als Polyvinylverbindung wird Polystyrol bevorzugt verwendet.Process for the production of reinforced polystyrene as a base material containing articles A method of making reinforced, polystyrene as a matrix containing objects is already known. According to this procedure Manufactured articles reinforced with glass fibers made from resins based on Polyvinyl compounds are obtained, have long been used in high-frequency electronic and microwave equipment is used and z. B. used in the form of plates. Polystyrene is preferably used as the polyvinyl compound.

Für obigen Anwendungszweck weist jedoch ein mit Glasfasern verstärktes Polystyrol unerwünschte Eigenschaften auf. So wird es z. B. heiß, wenn es Radiofrequenzen ausgesetzt wird. Für ein Styrol-Divinylbenzol-Copolymeres trifft dies nur in einem geringeren Ausmaß zu, jedoch hat dieses, auch wenn es mit Glasfasern verstärkt ist, eine sehr geringe Schlagfestigkeit, wobei noch hinzukommt, daß dessen Dielektrizitätskonstante für Hochfrequenzzwecke zu hoch ist. Überdies neigt dieses Mischpolymerisat dazu, sich bei mechanischer Beanspruchung von den Glasfasern loszulösen. Infolge ihrer hydrophilen Natur weisen die Glasfasern ferner eine unerwünscht hohe Feuchtigkeitsaufnahme auf. Aus diesem Grunde wurde schon vorgeschlagen, Glasverstärkungen nicht zu verwenden; dies hat jedoch eine noch weitere Verringerung der Schlagfestigkeit solcher Gegenstände zur Folge. For the above purpose, however, has a reinforced with glass fibers Polystyrene has undesirable properties. So it is z. B. hot when there are radio frequencies is exposed. For a styrene-divinylbenzene copolymer, this applies only to one to a lesser extent, but this has, even if it is reinforced with glass fibers, a very low impact resistance, with an additional factor that its dielectric constant is too high for high frequency purposes. In addition, this copolymer tends to to detach themselves from the glass fibers under mechanical stress. As a result of her Of a hydrophilic nature, the glass fibers also have an undesirably high moisture absorption on. For this reason it has already been proposed not to use glass reinforcements; however, this has an even further decrease in the impact resistance of such articles result.

Zwecks Vermeidung obiger unerwünschter Ei den schaften wurde bereits vorgeschlagen, ein aus Stapelfasern und/oder Fäden aus Polypropylen bestehendes Gewebe in Styrol oder eine Mischung von Styrol und einem Vernetzungsmittel einzubetten und sodann das Styrol oder die Styrolmischung zu einem Harz polymerisieren zu lassen. In order to avoid the above undesirable egg the properties has already been proposed one consisting of staple fibers and / or threads made of polypropylene Embed fabric in styrene or a mixture of styrene and a crosslinking agent and then allowing the styrene or styrene mixture to polymerize into a resin.

Es wurde festgestellt, daß die Adhäsion zwischen Polystyrol bzw. obigen Copolymeren und Polypropylenfasern sehr gut ist. Nach diesem Verfahren erhaltene Gegenstände haben eine hohe Schlagfestigkeit. It was found that the adhesion between polystyrene and above copolymers and polypropylene fibers is very good. Obtained by this procedure Objects have a high impact resistance.

Die Dielektrizitätskonstante eines solchen Materials ist gering.The dielectric constant of such a material is low.

Jedoch weisen nach diesem Verfahren erhaltene Polystyrolprodukte, die mit einem Gewebe aus Stapelfasern und/oder Fäden aus Polypropylen verstärkt sind, einen Nachteil auf. Sie lassen sich nur schwer schleifen oder absanden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Stapelfasern und/oder Fäden aus Polypropylen infolge der beim Schleifen entwickelten Hitze schmelzen. Hierdurch wird die Oberfläche des Schleifwerkzeuges mit geschmolzenem oder erweichtem Polypropylen verstopft bzw. verklebt. Dies gilt auch für die Gegenstände selbst. Außerdem läßt sich das auf der Oberfläche des Gegenstandes befindliche Polypropylen mit anderen Gegenständen, die mit einem Gewebe aus Polypropylenfasern und/oder Fäden verstärkt sind, schwierig vereinen. Polypropylen ist nämlich chemisch so inert, daß zur Verbindung einer Polypropylenob erfläche mit anderen Gegenständen kein zufriedenstellendes Bindemittel erhältlich ist. However, polystyrene products obtained by this process, reinforced with a fabric made of staple fibers and / or threads made of polypropylene are at a disadvantage. They are difficult to grind or sand. this is due to the fact that the staple fibers and / or threads are made of polypropylene melt as a result of the heat developed during grinding. This creates the surface of the grinding tool clogged or blocked with molten or softened polypropylene glued. This also applies to the objects themselves. In addition, can that on the Surface of the object located polypropylene with other objects that are reinforced with a fabric made of polypropylene fibers and / or threads, difficult unite. Polypropylene is so chemically inert that a polypropylene ob A satisfactory binder cannot be obtained with other articles is.

Geniäß der Erfindung ist es möglich, Gegenstände zu erhalten, die aus Polyvinylverbindungen hergestellt und mit einem Gewebe verstärkt sind und die zusätzlich zu den obenerwähnten Vorteilen noch den Vorteil haben, daß sie die Oberfläche der Schleifwerkzeuge bei der Verarbeitung nicht verstopfen. According to the invention, it is possible to obtain objects that made of polyvinyl compounds and reinforced with a fabric and the in addition to the advantages mentioned above, they also have the advantage that they have the surface of the grinding tools do not clog during processing.

Von dem oben als bekannt angegebenen Verfahren ausgehend, nach welchem Fasermaterial in einer Vinylverbindung eingebettet wird, die man sodann zu einem Harz polymerisieren läßt, ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewebe, das aus Stapelfasern und/oder Fäden aus bei über 1000 C schmelzenden Polyolefinen besteht, auf zumindest einer Seite mit einer Matte von willkürlich angeordneten Stapelfasern versehen, das so erhaltene Produkt in Styrol oder eine Mischung von Styrol und einem Vernetzungsmittel eingebettet wird, wonach das Styrol oder die Styrolmischung zu einem Harz polymerisiert wird. On the basis of the method indicated above as known, according to which Fiber material is embedded in a vinyl compound, which one then becomes a Polymerize resin, the invention is characterized in that a fabric, that made of staple fibers and / or threads made of polyolefins that melt at over 1000 ° C consists, on at least one side with a mat of randomly arranged Provided staple fibers, the product thus obtained in styrene or a mixture of Styrene and one Crosslinking agent is embedded, after which the Styrene or the styrene mixture is polymerized to a resin.

Als Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Polyolefine seien erwähnt: Poly-(3 -methyl- 1 -buten), Poly- (4-methyl- 1 -penten), Poly- (4, 4'-dimethyl-1-penten), Poly-(4,4'-dimethyl-1-hexen), Poly-(3-cyclopentyl-l-propen), Polyvinylcyclohexan und Polyäthylen mit einem hohen spezifischen Gewicht. Bevorzugt wird erfindungsgemäß als Polyolefin Polypropylen eingesetzt. Examples of polyolefins that can be used according to the invention are: Poly (3-methyl-1-butene), poly (4-methyl-1-pentene), poly (4, 4'-dimethyl-1-pentene), Poly- (4,4'-dimethyl-1-hexene), poly- (3-cyclopentyl-1-propene), polyvinylcyclohexane and polyethylene with a high specific weight. Is preferred according to the invention used as polyolefin polypropylene.

Die Art der Fasern, die für die Matte aus willkurlich angeordneten Fasern gewählt werden, hängt von der Verwendungsart des mit dem Gewebe verstärkten Gegenstandes aus Polystyrol ab. The type of fibers that make up the mat are randomly arranged Fibers chosen depends on the type of use of the reinforced fabric Object made of polystyrene.

Wenn der mit dem Gewebe verstärkte Gegenstand für elektronische Hochfrequenz- und Mikrowellen-Apparaturen benutzt werden soll, wird z. B. bei Verwendung von Glasfasermatten die Oberfläche, die der Glasfasermatte einverleibt wird, durch Schleifen entfernt, damit das Material während der Verwendung nicht heiß wird. If the object reinforced with the fabric is suitable for high-frequency electronic and microwave equipment is to be used, e.g. B. when using fiberglass mats the surface that is incorporated into the fiberglass mat is removed by grinding, so that the material does not get hot during use.

Wenn der Gegenstand sowohl mit einem Gewebe aus Stapelfasern und/oder Fäden aus bei unter 1000 C schmelzenden Polyolefinen als auch mit einer Matte aus Stapelfasern aus Polyolefinen mit einem über 1000 C gelegenen Schmelzpunkt verstärkt wird, ist es nicht erforderlich, die Matte zur Überwindung des obigen Nachteils abzuschleifen. Wenn jedoch die gewünschten Dimensionen des Gegenstandes die Beseitigung der Oberflächenschiaht, der die Matte einverleibt ist, erforderlich machen, werden die Stapels fasern infolge der Tatsache, daß die Fasern voneinander getrennt vorliegen, während der Verarbeitung abbrechen. Die Fasern werden keinesfalls schmelzen und die Oberflächen der Schleifwerkzeuge auch nicht verstopfen. If the object is made with both a fabric made of staple fibers and / or Threads made of polyolefins that melt at below 1000 C as well as with a mat Reinforced staple fibers made of polyolefins with a melting point above 1000 C. it is not necessary to use the mat to overcome the above disadvantage grind off. However, if the desired dimensions of the object are the elimination the surface layer into which the mat is incorporated will require the staple fibers due to the fact that the fibers are separated from each other, cancel during processing. The fibers will by no means melt and also do not clog the surfaces of the grinding tools.

Vorzugsweise wird eine Matte verwendet, die aus willkürlich angeordneten Polypropylen-Stapellasern besteht. Preferably, a mat is used which is made up of randomly arranged Polypropylene staple lasers.

Als Verbindung, die mit Styrol unter den Polymerisationsbedingtingen Vornetzung bewirken kann, ist chinesisches Holzöl zu nennen. Sehr gute Resultate wurden auch mit Divinylbenzol erzielt. As a compound that occurs with styrene under the conditions of polymerization Chinese wood oil should be mentioned. Very good results were also achieved with divinylbenzene.

In Durchführung des erfindungsgemäßen Verfallrens werden die Gegenstände vorzugsweise so hergestellt, daß das Verstärkungsmittel in eine Form gebracht und darin in einer Flüssigkeit, aus welcher Polystyrol oder ein Mischpolymerisat von Styrol durch Polymerisation erhalten werden kann, eingebettet wird, wonach die Flüssigkeit zu einem festen Polymeren polymerisiert wird. Die Polymerisation wird erreicht, indem die Form, die das Monomere oder das flüssige Vorpolymerisat desselben enthält, eine Zeitlang auf eine unterhalb des Schmelzpunktes des Polystyrols gelegene Temperatur erhitzt wird. In carrying out the expiry according to the invention, the objects preferably made so that the reinforcing agent is brought into a mold and therein in a liquid from which polystyrene or a copolymer of Styrene can be obtained by polymerization, is embedded, after which the liquid is polymerized to a solid polymer. The polymerization is achieved by the form containing the monomer or the liquid prepolymer thereof, for a time to a temperature below the melting point of the polystyrene is heated.

Wenn dem Monomeren oder dem Vorpolymerisat 0,005 bis 0,5 Gewichtsprozent eines freie Radikale bildenden Katalysators zugesetzt werden, wird das Polymerisationsverfahren beschleunigt. Zu solchen Katalysatoren zählen Benzoylperoxid, Isopropylpercarbonat und tert.-Butylperbenzoat. If the monomer or prepolymer is 0.005 to 0.5 percent by weight a free radical forming catalyst is added, the polymerization process accelerated. Such catalysts include benzoyl peroxide, isopropyl percarbonate and tert-butyl perbenzoate.

Es sei darauf hingewiesen, daß die Flüssigkeit, aus der das Polystyrol oder das Mischpolymerisat desselben erhalten wird, eine hinreichend niedrige Vis- kosität aufweisen soll, damit es in das Verstärkungsmaterial eindringen und die Fasern oder Fäden desselben benetzen kann. Dies ist erforderlich, damit das Verstärkungsmaterial und das Polymere fest aneinander gebunden werden. Auch wird auf diese Weise ein Einschluß von Gasblasen verhindert. It should be noted that the liquid that makes up the polystyrene or the copolymer of the same is obtained, a sufficiently low viscosity kosity should have so that it penetrate the reinforcement material and the fibers or Can wet threads of the same. This is necessary for the reinforcement material and the polymer are firmly bonded to each other. Also this way one becomes Prevents inclusion of gas bubbles.

Beispiel Eine Matte, gebildet aus willkürlich angeordneten Polypropylen-Stapelfasern, wurde auf eine Glasplatte gegeben. Auf diese Matte wurde ein Gewebe aus Polypropylengarn aufgebracht. Sodann wurde ein biegsamer Streifen aus weichgemachtem Polyvinylchlorid um die Glasplatte herumgelegt und eine Deckplatte auf diese Anordnung gebracht. Schließlich wurden die Glasplatten zusammengeklemmt. Die Dicke des biegsamen Streifens war etwas größer als die des Verstärkungsmaterials. Der Streifen diente nicht nur dazu, um den Raum zwischen den Glasplatten abzuschließen, sondern auch dazu, um ein Zusammenpressen des Verstärkungsmaterials zwischen den Platten zu verhindern. Example A mat formed from randomly arranged polypropylene staple fibers, was placed on a glass plate. A fabric made of polypropylene yarn was placed on top of this mat upset. A flexible strip of plasticized polyvinyl chloride was then made placed around the glass plate and placed a cover plate on this arrangement. Finally the glass plates were clamped together. The thickness of the flexible strip was slightly larger than that of the reinforcement material. The strip didn't just serve to close off the space between the glass plates, but also to to prevent compression of the reinforcement material between the panels.

Sodann wurde die Form im Vakuum mit einer Flüssigkeit gefällt, die ungefähr 89 Gewichtsprozent Styrol, 11 Gewichtsprozent Divinylbenzol (55°/a wie handelsüblich) und 0,2 Gewichtsprozent Benzoylperoxid enthielt. Nach dem Füllen der Form wurde diese an den Eintritts- und Austrittsstellen mit Kollodium abgeschlossen. Hierauf wurde die Flüssigkeit zu einem festen Kunstharz polymerisiert. Dies wurde erreicht, indem die Form bei einer Temperatur von 600 C 2 Tage, bei 800 C 1 Tag und schließlich noch bei 1100 C 2Tage lang gehalten wurde. Vorzugsweise wird die Polymerisation in der Form so ausgeführt, daß ein Polymeres mit einem hohen Molekulargewicht erhalten wird, das praktisch frei von Monomeren ist. The form was then precipitated in vacuo with a liquid which about 89 percent by weight styrene, 11 percent by weight divinylbenzene (55 ° / a as commercially available) and 0.2 percent by weight benzoyl peroxide. After filling The shape was finished with collodion at the entry and exit points. The liquid was then polymerized to form a solid synthetic resin. That was achieved by keeping the mold at a temperature of 600 C 2 days, at 800 C 1 day and finally was held at 1100 C for 2 days. Preferably the In-mold polymerization is carried out to produce a polymer with a high molecular weight is obtained which is practically free from monomers.

Das erhaltene Produkt hatte eine niedere Dielektrizitätskonstante und eine hohe Schlagfestigkeit. The product obtained had a low dielectric constant and high impact resistance.

Beim Schleifen der Oberfläche des Produktes, welchem die Matte einverleibt war, wurde die Oberfläche des Schleifwerkzeuges nicht verstopft, und es wurden auch keine Anzeichen des Vorhandenseins von gesohmolzenen Polypropylenfasern auf der Oberfläche des Produktes festgestellt.When sanding the surface of the product into which the mat is incorporated was, the surface of the grinding tool was not clogged, and so was no evidence of the presence of fused polypropylene fibers on the Surface of the product noted.

Der erhaltene Schichtstoff wurde auf einer Seite mit einer Matte von Polypropylenfasern versehen. Es können aber auch beide Seiten desselben mit einer Matte aus Polypropylenfasern bedeckt werden. The resulting laminate was covered with a mat on one side provided with polypropylene fibers. However, both sides of the same can also be used a mat made of polypropylene fibers.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the production of reinforced, polystyrene Objects containing as base material, characterized in that a fabric that made of staple fibers and / or threads made of polyolefins that melt at over 100 ° C consists, on at least one side with a mat of randomly arranged Provided staple fibers, the product thus obtained in styrene or a mixture of Styrene and a crosslinking agent is embedded, after which the styrene or the Styrene mixture is polymerized to a resin.

References considered: U.S. Patent No. 2688774.