DE1269989B - Verfestigte Faserstoffvliese als Verstaerkungseinlage fuer Verbundmaterialien - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES W7TW> PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

D 04h

Deutsche Kl.: 8 h-7

P 12 69 989.7-26
23. Mai 1962
12. Juni 1968

Handelsübliche Polyesterharze, insbesondere ungesättigte Polyesterharze, werden gewöhnlich als Binderharze für Faservliese verwendet, die zur Verstärkung von Kunstharzkörpern eingesetzt werden. Die ungesättigten Polyesterharze werden gewöhnlich durch Umsetzung einer ungesättigten zweibasischen Säure und eines zweiwertigen Alkohols unter Bildung eines Harzes hergestellt. Durch Variation der beiden Harzkomponenten kann eine Vielzahl von Polyesterharzen mit einem breiten Spektrum an Eigenschaften erhalten werden. Die Eigenschaften der Polyesterharze können ferner dadurch verändert werden, daß man zusätzlich zu den ungesättigten zweibasischen Säuren und zweiwertigen Alkoholen bei der Herstellung andere Materialien mitverwendet. Beispielsweise kann man einen Teil der ungesättigten Säure durch gesättigte zweibasische Säuren ersetzen, oder ein mehrwertiger Alkohol mit mehr als zwei Hydroxylgruppen kann an Stelle eines Teils des zweiwertigen Alkohols verwendet werden, falls ein starreres Harz erwünscht ist.

Die gewöhnlich als Binderharze der Fasereinlage verwendeten Polyester haben unterschiedliche Lösegeschwindigkeiten in den im allgemeinen zur Herstellung von Verbundmaterialien verwendeten Vinylmonomeren. Von den zahlreichen Vinylmonomeren, die in der Kunstharzgrundmasse zugegen sein können, wird Styrol im allgemeinen wegen seiner leichten Erhältlichkeit und seiner Wirtschaftlichkeit verwendet.

Polyesterharze mit verhältnismäßig hohen Lösegeschwindigkeiten in Vinylmonomeren werden hauptsächlich in Niederdruckverfahren als Binderharze verwendet. Bei Niederdruckverfahren besteht nur eine schwache Tendenz für das durch das Polyesterharz gebundene Material, wie z. B. Baumwolle, Glas- und Hanffasern, Gewebe usw., verschoben zu werden, und deshalb darf das Bindematerial sich schnell in der Vinylmonomerkomponente der Kunstharzgrundmasse lösen, denn es ist nicht notwendig, daß das Polyesterharz das gebundene Material in einer festen Stellung hält. Diese Polyesterharze werden daher bei Niederdruckverfahren bevorzugt, da sie Fasermatten ergeben, die flexibler sind und bessere Formeigenschaften aufweisen als mit langsam lösliehen Polyestern erhaltene Produkte.

Bei Verfahren mit hohem Druck besteht jedoch eine große Neigung des durch das Polyesterharz gebundenen Materials, sich zu verschieben. Bei dieser Verfahrensart ist es daher von Bedeutung, daß das Binderharz das Fasermaterial fest an seinem Platz hält, und deshalb soll das Binderharz eine verhältnis-Verfestigte Faserstoffvliese als
Verstärkungseinlage für Verbundmaterialien

Anmelder:

Atlas Chemical Industries, Inc.,

Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. W. Beil, A. Hoeppener und Dr. H. J. Wolff, Rechtsanwälte,

6230 Frankfurt-Höchst, Adelonstr. 58

Als Erfinder benannt:
John Wesley LeMaistre, Claymont, DeL;
Ernest Cardot Ford jun.,
Wilmington, Del. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 26. Mai 1961 (112 798) --

mäßig geringe Lösungsgeschwindigkeit in der Vinylmonomerenkomponente der Kunstharz-Grundsubstanz aufweisen.

Es ist daher wünschenswert, Polyesterharze mit einstellbarer Lösegeschwindigkeit in polymerisierbaren Vinylmonomeren aufzufinden.

Es wurde nun gefunden, daß ein Bindematerial aus dem Reaktionsprodukt einer ungesättigten Dicarbonsäure, 1,4-3,6-Dianhydrosorbit, bekannt unter dem Namen Isosorbide und im folgenden auch so bezeichnet, und einem anderen zweiwertigen Alkohol, wobei das genannte Dianhydrosorbit in einer Menge von etwa 10 bis etwa 80 Molprozent, bezogen auf die Gesamtmenge an zweiwertigen Alkoholen, zugegen ist, die gestellten Forderungen erfüllt. Gegenstand vorliegender Erfindung ist daher die Verwendung von mit Polyesterharz verfestigten Faserstoffvliesen als Verstärkungseinlage für Verbundmaterialien, die aus einer Vinylmonomeren enthaltenden Kunstharzgrundsubstanz bestehen, wobei das zur Verfestigung der Einlage eingesetzte spezielle Polyesterharz durch Umsetzen einer ungesättigten Dicarbonsäure, 1,4-3,6-Dianhydrosorbit und einem anderen, zweiwertigen Alkohol entstanden ist, wobei das 1,4-3,6-Dianhydrosorbit in Mengen von 10 bis 80 Molprozent,

809 559/311

Claims (1)

1. bezogen auf die Gesamtmenge der zweiwertigen Al- soll, wurde aus dem Dihydroxyäthyläther von Bisphekohole, vorliegt. ' nol A, 1,4-3,6-Dianhydrosorbit und Maleinsäure-

   Beispiele von ungesättigten Dicarbonsäuren, die anhydrid im Molverhältnis von 1:0,5:1,5 dadurch zur Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten hergestellt, daß man die Reaktionsteilnehmer in üb-Polyester verwendet werden können, sind Malein-, 5 licher Weise zusammen erhitzte bis zu einer endgül-Fumar-, Itacon-, Chlormalein-, Mesacon- und eis- tigen Säurezahl von 35 unter Entfernung des ent-3,6-Endomethylen-tetrahydrophthalsäure. Die Eigen- stehenden Wassers. Der Erweichungspunkt des Harschaften der Polyester können dadurch variiert wer- zes betrug 88° C (bestimmt nach der Kugel- und den, daß gesättigte. Dicarbonsäuren an Stelle eines Ring-Methode). Es ließ sich aus einer heißen Schmelze Teils der ungesättigten Dicarbonsäuren verwendet io gut zu Fasern ziehen und war bei Zimmertemperatur worden sind. genügend spröde, um pulverisiert werden zu können.

   Als zweiwertiger Alkohol wird allgemein ein GIy- Die mit diesen Polyestern gebundenen Fasermatten

   col verwendet, obwohl jeder beliebige zweiwertige werden dann als Verstärkungsmittel für Harzzusam-Alkohol, der nicht Isosorbide ist," vorliegen kann. mensetzungen eingesetzt.

   Einige typische zweiwertige Alkohole, die vorliegen 15 Um das Harz auf seine Eigenschaft als Bindemittel können, sind Äthylen-, Diäthylen-, Propylen- und Di- für Glasfasermatten bewerten zu können, wurde folpropylenglycole, Polyoxyäthylenbisphenole, 1,2-Pro- gender Versuch durchgeführt:^v
   pandiol, 2,3- und 1,3-Butandiole. Ferner können Ein niedriger Kastenrahmen mit entfernbarerperfo-¹

   andere Verbindungen mit mehr als zwei Hydroxyl- rierter Stahlplatte von einem Ausmaß von 35 · 35 cm gruppen pro Molekül, wie z. B. Glycerin, in dem so als Basis wurde über einen Saugkasten angebracht. Reaktionsgemisch zugegen sein, insbesondere, falls ' Unter Sog wurden etwa 15 g übliche verstärkende ein höher verzweigter oder vernetzter Polyester er- Glasfasern (etwa 5 cm lang) auf die Platte gestreut wünscht ist. -.. : ■ und anschließend-Wasser sehr dünn darüber ver-

   Im Polyester können andere Verbindungen zugegen sprüht. Danach wurde 1 g des Harzes, vermählen auf sein, z. B. Füllstoffe, Pigmente oder Farbstoffe. as eine Teilchengröße, die ein Sieb mit 210 Maschen je

   Zur Herstellung des mit dem Polyesterharz ver- Quadratzentimeter passiert, gleichmäßig über die Fafestigten Faserstoffvlieses kann das Harz z. B. in serschicht verteilt. Dies wurde wiederholt, bis vier Form von Pulver auf eine Fasermatte aufgestäubt Schichten von je 15 g Glasfasern, bedeckt mit je Ig werden. Das Harz kann auch auf einer Fasermatte des pulverisierten Harzes, vorlagen. Eine zweite perdadurch abgelagert werden, daß man eine Emulsion 30 forierte Stahlplatte wurde darübergelegt, die Anord- oder Suspension, die pulverisiertes Harz enthält, nung aus dem Rahmen entfernt und bei 200⁰G durch die Matte führt. Polyesterharze in Form von 20 Minuten in einem Ofen gehalten, um das Harz teil-Fasern können mit den Fasern, die gebunden werden weise zu schmelzen, so daß es die Fasern miteinansollen, gemischt werden, und verschiedene andere der verbindet.

   Verfahren können angewendet werden, um Fasern 35 Die Produkte der erfindungsgemäßen Verwendung mit dem Polyesterharzbindematerial in Kontakt zu der genannten Polyester, d. h. die erfindungsgemäbringen. Die Verfestigung erfolgt dann durch Erhit- ßen Verstärkungsmittel, besitzen eine ausgezeichnete zen und anschließendes Abkühlen. Das so erhaltene "Resistenz gegen Auflösung durch Vinylmonomeren, verfestigte Faserstoffvlies wird dann als Verstärkungs- 'wie Styrol. Man ließ die Matten auf Raumtemperatur einlage in den Verbundmaterialien eingesetzt. Die 40 abkühlen, bevor sie dem Styroltest unterworfen wur-Herstellung der Verbundkörper kann z.B. durch 'den. Diese Glasfasermatten wurden dann in Styrol-Gießen und Wärmehärten erfolgen. lösungen gegeben, und die Zeitspanne, während der

   Beispiele für erfindungsgemäß geeignete Kunst- die in Styrol vorliegenden Matten einem Gewicht von "harzgrundsubstanzen sind Styrol, Vinyltoluöl, a-Me- 100 g standhielten, wurde als Maß für die Lösethylstyrol und Gemische derselben; 45 geschwindigkeit des Harzes in Styrol gewertet. Ein

   Beim Arbeiten mit Harzbindemitteln stellt sich Styrol-Test-Wert von mehr als 6 Minuten zeigt eine auch das Problem.des Harzverlustes, wenn das als relative Unlöslichkeit in Styrol an.
   Bindemittel verwendete Polyesterharz in Form von Nach Abkühlung der Matten wurden also etwa

   Pulver verwendet wird. Es wurde gefunden, daß beim 10 · 12,5 cm große Stücke der Matte auf ihre Lose-Einsatz der Polyesterharze in Form von Fasern der 50 geschwindigkeit in Styrol untersucht, indem man sie ■Harzverlust wesentlich geringer ist. in Styrol von 25° C hängte, wobei an ihrem unteren

   . Infolge faserbildender Eigenschaften können Poly- Ende ein 100-g-Gewicht angebracht war. Es dauerte ester bekanntlich zu Fasern gezogen werden und zu- 22 Minuten, bis die mit dem Polyester gebundene sammen mit den Fasern, die gebunden werden sollen, Matte durch das Lösungsmittel so erweicht worden wie z. B. Glas- oder Textilfasern, auf eine Walze auf- 55 war, daß sie das 100-g-Gewicht nicht mehr trug,
   ■gebracht werden, das Fasergemisch zu kleinen Stük- Andere Proben der Matte (etwa 7,5 · 12,5 cm groß)

   ken zerhackt werden, die aus dem Fasergemisch be- wurden auf ihre Zugfestigkeit geprüft. Dazu wurden "stehenden Stücke zu einer Matte verarbeitet und die sie zwischen die Klemmen einer Vorrichtung zur Er-Fasermatte dann erhitzt werden, um in einem ver- 'mittlung der Zugfestigkeit nach Tinius-Olsen gehältnismäßig einfachen kontinuierlichen Verfahren 60 spannt. Dann wurde die Matte weggezogen. Die Zugdie Bindung zu erzielen. Ein anderes Verfahren zur 'festigkeit wurde in kg/cm der Klemmenlänge ausge-Herstellung der Matten besteht darin, daß man drückt. Sie betrug danach durchschnittlich 3,16 kg/cm. Stücke der Polyesterharzfasern in einem gesonderten , ,

   Verfahren herstellt und dann die Polyesterharzfaser- . . Patentanspruch

   stücke mit Stücken der Fasern mischt, die gebunden 65 ' Verwendung von mit einem speziellen PoIy-

   • werden sollen.. esterharz verfestigten Faserstoffvliesen als Ver-

   Ein für die Zwecke der Erfindung geeigneter Poly- Stärkungseinlage für Verbundmaterialien, die aus

   ester, dessen Herstellung hier nicht geschützt werden einer Vinylmonomeren enthaltenden Kunstharz-

   5 6

   Grundsubstanz bestehen, wobei das zur Verfesti- von 10 bis 80 Molprozent, bezogen auf die Ge-

   gung der Einlage eingesetzte spezielle Polyester- samtmenge der zweiwertigen Alkohole, vorliegt.

   harz durch Umsetzen einer ungesättigten Dicar-

   bonsäure, 1,4-3,6-Dianhydrosorbit und einem In Betracht gezogene Druckschriften:

   anderen, zweiwertigen Alkohol entstanden ist, 5 Hagen, »Glasverstärkte Kunststoffe«, 2. Auflage,

   wobei das 1,4-3,6-Dianhydrosorbit in Mengen Berlin, 1961, S. 308.

   809 559/311 S. 68 © Bundesdruckerei Berlin