DE1479995B2

DE1479995B2 - Verfahren zur verbesserung der haftung zwischen einer thermo plastischen polymeren materialschicht und einer glasfaser haltigen textilschicht sowie einer glasfaserhaltige textil schicht zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE1479995B2
Application number: DE1963B0074548
Authority: DE
Inventors: John George Coventry Warwickshire Spencer (Grossbritannien)
Original assignee: British Celanese Ltd
Current assignee: Acordis UK Ltd
Priority date: 1962-12-05
Filing date: 1963-12-05
Publication date: 1971-12-16
Also published as: DE1479995A1; NL301392A; DE1479995C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Haftung zwischen einer thermoplastischen, polymeren Materialschicht und einer glasfaserhaltigen Textilschicht, wobei beide Schichten unter Druck und erhöhter Temperatur miteinander verbunden werden, sowie eine glasfaserhaltige Textilschicht. Es gibt Laminate, bei denen eine Schicht eines thermoplastischen, synthetischen, polymeren Materials mit einem Glasfasergewebe verstärkt worden ist, um hierdurch ein Laminat mit geringem Gewicht, hoher Kerbfestigkeit und chemischer Beständigkeit zu erzeugen. Diese Schichtkörper können durch weitere Schichten verstärkt werden, z. B. mit Schichten aus Glasfasern, die in Polyesterharz eingebettet sind. Es ist auch bekannt, Polypropylen als polymeres Material zu verwenden, doch war es schwierig, eine befriedigende Bindung zwischen dem Polypropylen und einem der Verstärkung dienenden Glasfasergewebe zu erreichen.

In der USA.-Patentschrift 2 539 301 ist die Herstellung eines Textillaminats aus einer thermoplastischen Polymerschicht und aus einem Glasfasergewebe beschrieben, das thermoplastische Fasern enthält. Hierbei ist es unwesentlich, ob die thermoplastischen Fasern mit der Polymerschicht verträglich sind, zumal die Flächen des Textils, die mit dem thermoplastischen Film überzogen werden, praktisch vollständig aus Glasfäden gebildet sind. Infolgedessen tritt bei diesem Laminat nicht das Problem auf, wie eine Haftung der thermoplastischen Schicht mit einem Glasfasergewebe erzielt werden kann. Der Zweck der thermoplastischen Fasern in dem bekannten Glasfasergewebe ist lediglich der, daß dem Gewebe ein gewisser Grad an Streckbarkeit verliehen wird. Die thermoplastischen Fasern sind aber nicht an eine andere Schicht gebunden.

In der französischen Patentschrift 1 275 480 ist ein Verfahren zum Herstellen von Röhren aus thermoplastischem Material beschrieben, bei dem Verstärkungseinlagen, z. B. aus Glasfasern, verwendet werden. Die Rohre werden über Ziehdorne gebildet, und nach ihrer Formung werden sie von den Ziehdornen in Längsiichtung abgezogen. Die Verstärkungseinlage wird nur wegen diesen Abziehens benötigt und braucht nur in der Längsrichtung den Zugkräften zu widerstehen. Demnach sind nur die Kettfäden des Textils parallel zur Längsachse des Ziehdorns gelegt, weil nur sie für die Festigkeit der Einlage verantwortlich sind. Die Schußfäden haben keinen Einfluß auf die Festigkeit und dienen lediglich dazu, die Kettfäden während der Formung des Rohrs in ihrer Lage zu halten.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Oberflächenbindung zwischen einer thermoplastischen Schicht und einem Glasfasergewebe unter Ausbildung eines glatten Laminats auszubilden, so daß auf der einen Seite eine chemisch beständige Oberfläche entsteht und auf der anderen Seite eine Oberfläche, auf die weitere Verstärkungsschichten aus harzgebundenen Glasfasern in an sich bekannter Weise aufgebracht werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der glasfaserhaltigen Textilschicht Fasern aus einem thermoplastischen polymeren Material enthalten sind, die mit dem polymeren Material der thermoplastischen Schicht verträglich sind, und daß wenigstens einige dieser Fasern mit der thermoplastischen Schicht verschmolzen werden.

Besonders geeignete thermoplastische Fasern sind solche aus Polypropylen und anderen Polyolefinen, wie Polyäthylen hoher Dichte, Polyäthylen niedriger Dichte, Polypropylen mit einem größeren isotaktischen Anteil, d. h. hochkristallines Polypropylen. Jedoch ist die Erfindung auch anwendbar auf andere thermoplastische synthetische Polymere, die zur Faserbildung bzw. zur Schichten- oder Folienbildung befähigt sind, wie Polyäther, Polycarbonate und Polyaldehyde. Das polymere Material für die Schicht und für die Fasern können die gleichen oder verschiedene miteinander verträgliche Materialien sein, d. h. Materialien, die sich

ίο in befriedigender Weise aneinanderbinden. Es kann ein einziges Polymer oder eine Mischung von Polymeren oder von Mischpolymerisaten verwendet werden.

Das Gewebe bzw. Textil und die Schicht können nach jedem üblichen Verfahren aneinandergebunden werden, vorzugsweise jedoch durch Aufpressen des Gewebes auf die Schichtoberfläche, nachdem letztere durch Erhitzen zum Erweichen gebracht worden ist, und durch anschließendes Kühlen des Laminats. Auch das Gewebe selbst kann erhitzt werden, um zusätzlich die thermoplastischen Fasern zu erweichen oder, an Stelle des Erhitzens der Schicht. Bei einem bevorzugten Verfahren wird das Gewebe auf eine Oberfläche der aus der Presse austretenden Schicht aufgedrückt, solange sie sich noch in erweichtem Zustand befindet, beispielsweise in einem Kalander. Wenn man Hitze anwendet, sollte die Schicht und/oder das Gewebe auf eine Temperatur am oder oberhalb des Erweichungspunkts des Polymers bzw. der Polymere gebracht werden, zumindest solange man Druck aufbringt, jedoch sollte nicht auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts erhitzt werden. Ferner sollten im Gewebe keine heiß gestreckten polymeren Fasern verwendet werden, weil die dabei entstehende innere Spannung die Fasern zerreißen oder das Laminat zerstören könnte.

Das Textil kann gewebt oder gewirkt sein, oder es kann sich einfach um eine nicht gewebte faserartige Masse, eine Art Flies, handeln, wie eine Matte von Fasei schnitzeln. Um das Binden der thermoplastischen Fasern des Gewebes an die Schicht zu erleichtern, ist das Gewebe vorzugsweise so aufgebaut, daß sich der größere Anteil der Glasfasern nahe an einer Oberfläche und der größere Anteil der Polymerfasern nahe an der anderen Oberfläche befindet und letztere Oberfläche an die Schicht gebunden wird. Ein solcher Aufbau kann bei einem gewebten Textil mit Hilfe einer Satingewebestruktur erreicht werden.

Beispielsweise kann man eine Satingewebestruktur verwenden, deren Kette vollständig aus Glasfasern gebildet wird und für deren Schuß sowohl Glas- als auch Polymerfasern verwendet werden. Beispiele für solche Gewebe, die sich für die Zwecke der vorliegenden Erfindung anbieten, sind eine achtschäftige bzw. achtbindige Satinstruktur mit 22 Kettfäden pro Zentimeter aus einem 225-1/3 (Glasfaser-Maßsystem)-Monofil-Glasgarn und 21 Fäden pro Zentimeter von einem der drei folgenden Schußfäden:

1. 3 Fäden eines 150-2/0-Glasgarns, versponnen mit

1.2 Drehungen pro Zentimeter in S-Drehung mit einem monofilen, ungestreckten 250-Denier-Polypropylengarn.

2. 3 Fäden eines 150-2/0-Glasgarns, versponnen mit

1.3 Drehungen pro Zentimeter in S-Drehung mit einem aus 75 Fäden bestehenden multifilen ungestreckten 640-Denier-Polypropylengarn.

3.4 Fäden eines 150-2/0-Glasgarns, versponnen mit 1,3 Drehungen pro Zentimeter in S-Drehung mit einem multifilen, aus 70 Fasern bestehenden, nicht gestreckten 640-Denier-Polypropylengarn.

Diese Garne wurden so ausgewählt, daß sich Garne von gleichem Gewicht wie diejenigen ergaben, die normalerweise auf einer Glasgewebemaschine verarbeitet werden. Sie sind für diesen Zweck nur als Beispiel angegeben worden. Zum Binden an eine Polypropylenschicht wurden die Gewebe nach den im vorhergehenden Abschnitt enthaltenen beispielhaften Angaben erzeugt; sie zeigten im Vergleich zu einem reinen Glasgewebe, das an Polypropylenschichten gebunden war, eine 100°/₀ige Zunahme an Schälfestigkeit, gemessen durch Auseinanderziehen des Laminats bei 180°.

Diese Textilien wurden an eine 0,178 cm dicke, bei 240°C stranggepreßte Polypropylenschicht gebunden, indem man das Textil zusammen mit der Schicht dtirch einen 3-Walzen-Stuhl führte. Das Gewebe und die Schicht liefen zuerst zwischen der oberen und der mittleren Walze durch. Die Temperatur für diese Kalanderwalzen waren folgende:

■ Obere Walze 30 bis 9O⁰C optimal 5O⁰C

Mittlere Walze ... 70 bis 90° C optimal 75⁰C Untere Walze 70 bis 12O⁰C optimal 90⁰C

Die Gesamtdicke der nicht gebundenen Schicht und -des Gewebes war 0,203 cm; der zwischen der oberen und der mittleren Walze eingestellte Spalt war 0,178 cm. Die entstandene Bindung im Laminat hatte eine Schälfestigkeit von etwa 2,6 kg/cm, wenn das Gewebe und die Schicht bei 180° gegeneinander gezogen wurden.

Die Spannung der abkühlenden Schicht zwischen den Haltewalzen der Auspreßvorrichtung und den Kalanderwalzen sollte stets genau überwacht werden, um Verformungen, Verspannungen oder Verwerfungen in der Schicht zu vermeiden.

Bei dickeren Schichten aus polymerem Material kann es erwünscht sein, die frisch stranggepreßte Schicht allein zwischen der oberen und der mittleren Walze durchzuführen und das Gewebe zwischen der mittleren und der unteren Walze zuzuführen. Hierdurch kann man die Schicht in gewissem Umfang sich abkühlen lassen, bevor das Gewebe mit ihr verbunden wird, so daß man hierdurch Restspannungen vermindert.

Die Dicke der verwendeten Schicht hängt von dem beabsichtigten Verwendungszweck für das Laminat ab. Wenn jedoch die Schichten des polymeren Laminats dicker als 3,8 cm sind, so besitzen sie normalerweise genügend Festigkeit und benötigen keine Verstärkung, so daß für den größten Teil aller Anwendungszwecke die verwendeten Schichten eine Dicke von 0,025 bis 3,8 cm aufweisen. Für industrielle Zwecke wird die Dicke normalerweise zwischen 0,10 und 0,95 cm liegen.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schichtkörper können für Bau- bzw. Konstruktionszwecks verwendet werden; sie können eine dekorative Oberfläche auf der Seite der Schicht besitzen, die der Gewebeeinlage abgewandt ist. Die Schichtkörper können auch weiter verstärkt werden, z. B. durch Einarbeiten von mit Glasfaserschichten verstärktem Harz auf die Textilseite des Laminats. In diesem Fall, bei dem das oben erwähnte Gewebe den größeren Teil der Glasbestandteile nahe der einen Oberfläche und den größeren Teil der polymeren Bestandteile nahe der anderen Oberfläche hat, ergibt sich ein weiterer Vorteil, weil die von der Schicht entfernte Oberfläche den größeren Teil der Glasfasern enthält und sich deshalb leichter mit der darauffolgenden, mit Glasfaserschichten verstärkten Harzschicht bindet. Solche Schichten können nach den üblichen Verfahren aufgebaut werden, die zur Herstellung von Schichtkörpern auf der Basis von mit Glasfasern verstärkten Harzen angewendet werden mit der Einschränkung,

ίο daß sich das betreffende Verfahren auf die bereits vorhandene Polymer-Glaslaminatstruktur nicht schädlich auswirken darf.

Die Zeichnung erläutert an Hand eines typischen Beispiels das bevorzugte Herstellungsverfahren für die oben beschriebenen Laminate. Eine frisch ausgepreßte Schicht 1 aus Polypropylen wird zusammen mit einer Textilbahn 2, die nach Satinart gewebt ist und eine Kette aus Glasfasergarnen und einen Schuß aus Garnen besitzt, die Glas- und Polypropylenfasern enthalten, zwischen der oberen und der mittleren Walze -3, 4, des 3-Walzen-Stuhls 5, dann die mittlere Walze 4 und zwischen ihr und der unteren Walze 6 sowie zwischen ■ einem Aufnahmewalzenpaar 7 hindurchgeführt.' Letz-, teres steuert die Spannung, mit der das Laminat und das Gewebe 8 von der unteren Walze 6 abgezogen werden. Das Gewebe wird der Schicht so zugeführt, daß dessen Oberfläche a, welche einen größeren Anteil der Polypropylenfasern enthält, in Berührung mit der Schicht kommt, und die Oberfläche b, die von der Schicht abgewandt ist, den größeren Teil der Glasfasern enthält.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung der Haftung zwischen einer thermoplastischen, polymeren Materialschicht und einer glasfaserhaltigen Textilschicht, wobei beide Schichten unter Druck und erhöhter Temperatur miteinander verbunden werden, d adurch gekennzeichnet, daß in der glasfaserhaltigen Textilschicht Fasern aus einem thermoplastischen, polymeren Material enthalten sind, die mit dem polymeren Material der thermoplsatischen Schicht verträglich sind, und daß wenigstens einige dieser Fasern mit' der thermoplastischen Schicht verschmolzen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man für die thermoplastische polymere Schicht und die thermoplastischen Fasern das gleiche Material verwendet.

3. Glasfasei haltige Textilschicht zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich der größere Teil der Glasfasern nahe der einen Oberfläche und der größere Teil der thermoplastischen Fasern nahe jener anderen Oberfläche befinden, die mit der thermoplastischen Schicht verbunden wird.

4. Glasfaserhaltige Textilschicht nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein Gewebe, dessen Kette vollständig aus Glasfasern und dessen Schuß aus Glasfasern und thermoplastischen Polymerfasern besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen