DE1504463B2

DE1504463B2 - Verwendung eines faserverstaerkten polyesterlaminats

Info

Publication number: DE1504463B2
Application number: DE19641504463
Authority: DE
Inventors: Gustav Forberg Horst Cremers Toni 1000 Berlin Krone
Original assignee: Krone Kg, 1000 Berlin
Priority date: 1964-06-01
Filing date: 1964-06-01
Publication date: 1971-03-25
Also published as: DK118308B; FR1436323A; GB1053191A; BE664209A; DE1504463A1; NL6506526A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung , aber einerseits die Herstellung der Laminate sehr eines faserverstärkten Polyesterlaminats aus hart- umständlich, andererseits dürften die großen Unterbarem Polyesterharz, in das zur Verstärkung zumindest schiede in den Zugfestigkeiten und Dehnungen der ein Faservlies oder eine Fasermatte aus Polyesterfasern Glas- und Polyesterfasern keine auch nur annähernd hoher Zugfestigkeit eingebettet ist, deren Fasern mit 5 proportionale Verteilung der Beanspruchungen auf dem härtbaren Polyesterharz in fließfähigem Zustand beide Faserarten möglich machen. Über die Ergebnisse getränkt durch Aushärten des Harzes fest in diesem von Versuchen dieser Art wurde auch nichts bekannt, gebunden sind, für stoßgefährdete Behälter und Ge- Die schon genannten hochfesten Polyesterfasern häuse, Autokarosserieteile und Bootskörper. haben Zugfestigkeitswerte von etwa 56 bis 88 kg/mm².

Von den bekannten faserverstärkten Polyester- io Diese Polyesterfasern verhalten sich bekanntlich bei laminaten haben sich vor allem die glasfaserverstärkten Zugbeanspruchungen weitgehend vollelastisch, erst in weitem Maße durchgesetzt, weil die Glasfasern — die kurz unterhalb der Zugfestigkeitsgrenze bei einer in Form eines Gewebes, einer Matte oder eines Faser- Dehnung von etwa 6 % setzt ohne wesentlichen Zugvlieses (oft nur als Oberflächenschutz) angewendet kraftzuwachs eine relativ geringe Reckung ein, die werden — die Zug- und Biegefestigkeit der durch sie 15 schnell zum Bruch führt.

verstärkten Laminate beträchtlich erhöhen. Für die Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Ausnutzung der hohen, etwa 150 kp/mm² erreichenden eine gezielte Verwendung eines an sich nicht erZugfestigkeit dünner Glasseidenfasern ist ein gutes finderischen Laminats, das Formänderungsvermögen Haften dieser Fasern in der sie umgebenden Kunst- von stoßgefährdeten Bauteilen zu verbessern.
harz-Einbettungsmasse wesentlich; aus diesem Grunde 20 Bei der Verwendung faserverstärkter Kunststoffwerden die Glasfasern vor der Tränkung mit dem laminate oder -platten für stoßgefährdete Behälter und Kunstharz, dem beispielsweise gemahlene Kreide als Gehäuse, Teile von Autokarosserien und für Boots-Füllstoff zugesetzt ist, an ihrer Oberfläche mit einer körper ist aber eine höhere Schlagzähigkeit und eine besonderen Haftvermittler-Deckschicht versehen. gewisse Verformbarkeit unter dem Einfluß von Stoß-

Die Biegefestigkeit einer glasfaserverstärkten Poly- 25 oder Biegebeanspruchungen erwünscht, wie sie die

esterharzplatte, die etwa 35 Gewichtsprozent Glas- vorwiegend bisher für diese Zwecke verwendeten

seidenfasern in Form einer Matte enthält, beträgt Metallbleche aufweisen.

beispielsweise etwa 15 kp/mm²; die Bruchdehnung Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung

liegt jedoch nur etwa in der Größenordnung von 2%· eines faserverstärkten Polyesterlaminats aus härt-

Die Schlagzähigkeit ist dementsprechend gering, nach 30 barem Polyesterharz, in das zur Verstärkung zu-

DIN 53 453 ergibt sich ein Wert von etwa 50 kpcm/cm². mindest ein Faservlies oder eine Fasermatte aus

Glasfaserverstärkte Kunstharze wurden auch schon Polyesterfasern hoher Zugfestigkeit eingebettet ist,

für Autokarosserien und ähnliche Teile verwendet. deren Fasern mit dem härtbaren Polyesterharz in

Es ist auch bereits bekannt, daß man Polyester- fließfähigem Zustand getränkt und durch Aushärten laminate mit Faservliesen oder -matten aus Polyester- 35 des Harzes fest in diesem gebunden sind, für stoßfasern verstärken kann, die etwa nur ein Viertel der gefährdete Behälter und Gehäuse, Autokarosserieteile Zugfestigkeit, aber eine etwa zehnfache höhere Bruch- und Bootskörper.

dehnung als Glasfasern aufweisen, ohne besondere Das Laminat als solches ist nicht Gegenstand der

Oberflächenbehandlung mit dem artverwandten, sie Erfindung.

wahrscheinlich oberflächlich anlösenden Einbettungs- 40 Es war daher nicht zu erwarten, daß die Verharz eine feste Bindung eingehen und dem Laminat wendung derartiger hochfester Polyesterfasern aneine erheblich größere prozentuale Bruchdehnung ^; gesichts der starken Schrumpfung des Einbettungsverleihen, dies aber auf Kosten der Biegefestigkeit, harzes bei der Härtung eine wesentliche Verbesserung die sich stark verringert. Es lassen sich sogar bei Ver- gegenüber Glasfasern ergeben würde, deren Bruchwendung geeigneter Polyesterharzmischungen, deren 45 dehnung zwar nur 3 bis 4 % beträgt, deren Zugfestig-Bruchdehnung nach dem Erhärten groß bleibt, keit aber doppelt so hoch wie die der Polyesterfasern Polyesterlaminate mit Polyesterfaserverstärkung her- hoher Zugfestigkeit ist. Trotz solcher Bedenken durchstellen, die bei den genormten Biegeversuchen über- geführte Versuche haben jedoch den Beweis erbracht, haupt nicht brechen. daß die erfindungsgemäße Verwendung solcher PoIy-

Db bisher erreichbaren Biegefestigkeiten der mit 50 esterfasern zur Verstärkung von Polyesterlaminaten Polyesterharzen armierten Laminate liegen jedoch eine nicht voraussehbare Verbesserung der technischen weit unter den entsprechenden Werten für glasfaser- Eigenschaften der Laminate ergibt und sie für die verstärkte Laminate, und die erzielbaren Formsteifig- Verwendung für stoßgefährdete Behälter und Gehäuse, keiten sind relativ gering. Derartige Laminate sind Autokarosserieteile und Bootskörper geeignet macht, offenbar in der Praxis — trotz ihrer wesentlich höheren 55 wobei selbstverständlich nur solche härtbaren PolyDehnbarkeit und geringeren Bruchempfindlichkeit esterharze für die Laminate in Frage kommen, die — den glasfaserverstärkten Laminaten höherer Festig- nachgiebiger als die eingebetteten hochfesten PoIykeit und Formsteifigkeit wirtschaftlich unterlegen. esterfasern sind und nicht brechen.

Weiter ist es bekannt, Laminate aus Kunstharzen Der wesentliche technische Vorteil der erfindungs- und hochfesten Polyesterfasern zu erzeugen; aus der 60 gemäßen Verwendung der mit hochfesten Polyesterzugehörigen Angabe, daß die Harze brechen, bevor fasern verstärkten Polyesterlaminate gegenüber glasdie hochfesten Polyesterfasern zum Tragen kommen, faserverstärkten Laminaten liegt in der unerwartet ■ergbit sich jedoch, daß es sich bei den Harzen nicht hohen Schlagzähigkeit und einer großen Formum Polyesterharze handelt. änderungsarbeit, die das Material aufnimmt, ehe ein

Um zu günstigen technischen Eigenschaften zu 65 Bruch eintritt; gegenüber Laminaten, die mit normalen

kommen, wurde auch bereits vorgeschlagen, Poly- Polyesterfasern verstärkt sind, ergibt sich nicht nur

esterfaservliese mit Glasseidenmaterialien und ent- eine an sich wohl voraussehbare Steigerung der

sprechenden Harzen zu kombinieren; dadurch wird Festigkeitswerte und der Formsteifigkeit bei gleichen

-aseranteilen; die erfindungsgemäß verwendeten Laninate haben noch eine weitere, überraschende Eigenxhaft, die vor allem bei ihrer Verwendung für Kaosserieteile, Boote od. dgl., sehr vorteilhaft ist.

Es hat sich gezeigt, daß selbst relativ dünnwandige hatten mit einer Stärke von wenigen Millimetern, lie durch Druck, Schlag oder Stoß eingebeult werden, ;hne dabei zu brechen, allein durch Erwärmen der /erformungsstelle auf eine Temperatur von etwa 110 jis 130°C von selbst wieder weitgehend in ihre ur-,prüngliche Form zurückgehen. Es ist nicht erforderlich, .ine solche Beule mit Kraftanwendung herauszu-Irücken. Dies bedeutet insbesondere für aus solchen .aminaten erfindungsgemäß hergestellte Auto- -carosserieteile eine wesentliche Vereinfachung der Reparaturen von Verbeulungen auch an Stellen, welche /on der Rückseite nicht oder nur ungenügend zugänglich sind. Das Beseitigen solcher Beulen kann mit ;iner beliebigen Wärmequelle, wie einem Gasbrenner, ;iner Lötlampe, od. dgl. vorgenommen werden, mit ierman die beispielsweise mit Asbestgewebe abgedeckte /erbeulung allmählich auf die »Rückverformungsemperatur« erwärmt.

Diese überraschende Erscheinung läßt sich vielleicht dadurch erklären, daß die Polyesterfasern hoher Zugfestigkeit, die bereits während ihrer Herstellung /orgereckt und deshalb als »hochfest« bezeichnet //erden, die durch eine kalte Verformung des Laminats nfolge eines Druckes oder Stoßes bedingten inneren Zugspannungen beibehalten und diese Zugspannungen iann bei einer Erwärmung des Laminats auf die Erweichungstemperatur« des Einbettungsmaterials iie eingetretene Verformung zumindest sehr weitgehend wieder rückgängig machen, indem sie das ^bettungsmaterial, das sich zunächst »bleibend« erformt hat, in die ursprüngliche Form »zurückgehen«.

In der Zeichnung sind die Ergebnisse von Biegungs-/ersuchen zum Vergleich in zwei graphischen Schaujildern einander gegenübergestellt.

F i g. 1 zeigt das Verhalten eines Prüfstabes aus ilasfaserverstärktem Polyesterharz mit 35% Glaseidematten-Verstärkung ;

F i g. 2 zeigt demgegenüber das Verhalten eines entsprechenden Prüfstabes mit Verstärkung durch '.5'Vo Polyestervliesmatten.

In beiden Schaubildern ist in der Ordinate die iiegungsbeanspruchung σ β in kp/cm² und in der \bszisse die Dehnung und außerdem die Zeit aufgetragen.

Der glasfaserverstärkte Prüfstab hat eine Biegeestigkeit von 1500 kg/cm², er bricht ohne vorherige »lastische Verformung (F i g. 1).

Der dem erfindungsgemäß zu verwendenden Matrial entsprechende, mit dehnbaren Polyesterfasern loher Zugfestigkeit verstärkte Prüfstab zeigt demgegenüber ein ganz anderes Verhalten; der Elastiziätsmodul des Stabmaterials ist kleiner; die Dehnung nimmt nur bis zu einer Biegebeanspruchung von etwa 600 kp/cm² proportional mit der Biegungsbeanspruchung zu. Dann setzt eine plastische Verformung unter starker Dehnung ein, bis bei einer Biegungsbeanspruchung von etwa 1200 kp/cm² der Bruch erfolgt.

Die von dem Prüfstab aufgenommene Formänderungsarbeit ist ein Vielfaches derjenigen Formänderungsarbeit, die der glasfaserverstärkte Prüfstab bis zum Bruch aufnehmen kann. In dieser Beziehung entspricht das Verhalten des erfindungsgemäßen Materials dem von zähen Metallblechen, wie sie für den Karosseriebau, den Bootsbau und ähnliche Zwecke verwendet werden.

Bei Schlagzähigkeits-Versuchen nach DIN 53453 ergibt sich für das erfindungsgemäß zu verwendende Kunstharzlaminat mit 25% Kunstfasermattenanteil ein Wert von etwa 200 kpcm/cm², also mehr als das Vierfache des entsprechenden Wertes für glasfaserverstärktes Kunststofflaminat.

Die Martens-Festigkeit von erfindungsgemäß zu verwendenden Kunststoff-Laminaten aus härtbaren Polyesterharzen, die mit Matten oder Vliesen aus Polyesterfasern verstärkt sind, liegt im vorliegenden Fall bei etwa 87° C, während für das verwendete gehärtete Polyesterharz selbst die Martens-Festigkeit bei etwa 90°C liegt; die Wärmestandfestigkeit nimmt also nur sehr wenig ab, so daß die erfindungsgemäß zu verwendenden Kunstharzlaminate überall dort eingesetzt werden können, wo man bisher glasfaserverstärkte Laminate verwendet hat. Dabei wird die Gefahr von Brüchen infolge von Stoß- oder Schlagbeanspruchungen ganz wesentlich verringert, weil das neu zu verwendende Material bei derartigen Beanspruchungen vor seinem Bruch hohe Arbeitsbeträge durch Formänderung aufnimmt, es ehe bricht; die dabei auftretenden Verformungen lassen sich leicht wieder rückgängig machen, wenn man das Material nach Erwärmen über seinen Erweichungspunkt in die ursprüngliche Form zurückdrückt. In gewissen Grenzen ist dies auch im kalten Zustand möglich.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäß zu verwendenden Materials liegt darin, daß sein spezifisches Gewicht etwa 1,2 kg/dm³ beträgt, während das spezifische Gewicht von Glasfaser-Polyester bei etwa 1,8 liegt.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung eines faserverstärkten Polyesterlaminats aus härtbarem Polyesterharz, in das zur Verstärkung zumindest ein Faservlies oder eine Fasermatte aus Polyesterfasern hoher Zugfestigkeit eingebettet ist, deren Fasern mit dem härtbaren Polyesterharz in fließfähigem Zustand getränkt und durch Aushärten des Harzes fest in diesem gebunden sind, für stoßgefährdete Behälter und Gehäuse, Autokarosserieteile und Bootskörper.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen