DE1569551A1 - Glass fiber reinforced plastic product of high strength and process for its manufacture - Google Patents
Glass fiber reinforced plastic product of high strength and process for its manufactureInfo
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Description
Glasfaserverstärktes Kunststoffprodukt hoher Festigkeit und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf einglasfaserverstärktes Kunststoffprodukt hoher Festigkeit und geht dabei von bekannten Produkten dieser Cettung aus, die weniger als etws 70 Gew.-% Glasfaseranteil @ufweisen. Außerduem bF zieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Produktes0 Bisher gelang es nur darm hohe Festigkeit@werte bei derartigen glasfaserverstärkten Kunststoffprodukten gu erreichen, wenn der Glasfasergehalt mindestens 70 Gew.-% be. trägt. Für die grrtechnisohe Anwendung ist es Jedoch von besonderer Bedeutung, daß sich solche Produkte durch hohe. Glass fiber reinforced plastic product of high strength and process for its manufacture. The invention relates to a glass fiber reinforced plastic product high strength and is based on known products of this chain, the have less than about 70% by weight of glass fiber. In addition to the bF, the Invention of a method for producing such a product has so far been successful There are only high strength values in such glass fiber reinforced plastic products achieve gu if the glass fiber content is at least 70 wt .-% be. wearing. For the most technologically advanced However, it is of particular importance that such products are used height.
Festigkeit und retativ niedrige. Herstellungskosten aus. zeichnen. Der flohstoftpreis solcher Kunststoffprodukte richtet sich in erster Linie nach des Preis der Glasfasern und erst in zweiter Linie nach da Preis des Kunststoffs.Strength and relatively low. Manufacturing costs. to draw. The price of such plastic products is primarily based on the price of glass fibers and only secondarily after the price of plastic.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Herstellungskosten derartiger glasfaserverstärkter Kunstetoffprodukte durch Verminderung des Glasgehaltes herabzusetzen, ohne daß die Festigkeit darunter leidet; die Erhöhung der Festigeit ist eine weitere Aufgabe der Erfindung.The invention is therefore based on the object of the production costs such glass fiber reinforced plastic products by reducing the glass content reduce it without compromising its strength; the increase in strength is another object of the invention.
Die Erfindung besteht darin, daß sich das glssfaserverstärkte Kunststoffprodkt aus etwa 0,33 bis 0,60 Gew.-% Glas, aus etwa 0,08 bis 0,33 Gew.-% Füllstof@b und dem REst herz zusammensetztO Als Füllstoffe dienen solche auf silikatischer Basis und/oder solche auf oxydischer Basis des Aluminiums, Titans und/oder Zirkons.The invention consists in that the glass fiber reinforced plastic product from about 0.33 to 0.60 wt .-% glass, from about 0.08 to 0.33 wt .-% filler @ b and Composed of the real heart O The fillers used are those based on silicate and / or those based on oxide of aluminum, titanium and / or zirconium.
Besonders gunstige Eigenschaften werden dann erreicht, wenn nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung die @@as-und Füllstoffanteile zusammen etwa 2/3 des Gesamtproduktes betragen und der Harzanteil vorzug@weise 1/3 des Gewichtes beträgt. Unter den zu verwend@en Harzen haben sieh be.' sonders Epoxydbarz, Kohlenwasserstoffharz und Polymetincrylbarz als sehr geeignet erwiesen. Die Festigkeit ist dann besonders groß, wenn als Glasfaseranteil Bovingstränge verwendet sind. Die Korngröße der Füllstoff soll mögliohst weniger als 10/u betragan.Particularly favorable properties are achieved when after a further development of the invention, the @@ as and filler components together about 2/3 of the total product and the resin content is preferably 1/3 of the weight. Among the resins to be used see be. ' special epoxy resin, hydrocarbon resin and polymetine acrylic resin proved to be very suitable. The strength is then special large if boving strands are used as the glass fiber component. The grain size of the filler should be less than 10 / u if possible.
Glasfaser mit Epoxydharz zu Schichtstoffen zu vereinen, ist an sich bereits bekannt. Dabei werden Glasfasern mit Silanen vorimprägniert. Die Festigkeit solcher Produkte läßt jedoch schr au wün@chen übrig.Combining glass fiber with epoxy resin to form laminates is essential at already known. Glass fibers are pre-impregnated with silanes. The strength however, such products leave something to be desired.
Die Erfindurg macht sich diesen bekannten Stand der Technik zunutze, indem die bei der Erfindung verwedeten Füll-Stoffe @@@ der Ver@iochung mit dem Harz mit einem Silan-Überzug verseben @erden. Dazu eignet alch besonders gut Vinylsilan. Dadurch wird die Gewähr geboten, daß eine @ehr gute Verbindung zwischen dem Füllstoff und dem Harz zustandekommt.The inventor makes use of this known state of the art, in that the fillers used in the invention are mixed with the resin cover with a silane coating @erden. Vinylsilane is particularly suitable for this. This ensures that there is a very good bond between the filler and the resin comes about.
Durch die Erfindung können mit relativ niedrigen herstellungskosten relstiv hochfeste Kunststoffprodukte, beispielsweine in der Form von Bohren oder Platten, hergestellt werden0 Bei einer Silan-Vorbehandlung eignen sich besonders gut Füllstoffs auf silikatischer Basis, die natürlich oder künstlich gewonnen worden sind. Debei kommt in@besondere gemahloner Quarz infrage Doch sind auch andere Mineralien geeignet, die einen hohen Sio2-Gehalt auf weisen, Es Ist aucb möglich, vinylsilanester in das Harz direkt einzutragen.The invention allows with relatively low manufacturing costs relatively high-strength plastic products, for example in the form of drilling or Plates that are manufactured0 are particularly suitable for a silane pretreatment good silicate-based filler that has been obtained naturally or artificially are. Debei comes in @ special ground quartz in question. But other minerals are also possible suitable, which have a high Sio2 content, It is also possible to use vinylsilane esters to be entered directly into the resin.
Außer @illkatischen Stoffen können noch Stoffe auf Alus miniumbasis. also Aluminiumoxyd oder siliksthaltige Mineralien des Aluminiums, verwendet werden. Hinzu kommen Stoffe, wie Titandioxyd oder Zirkondioxy, oder Stoffe, die solche Verbindungen enthalten.In addition to @illkatischen substances, substances based on aluminum can also be used. So aluminum oxide or silicified minerals of aluminum can be used. To be added Substances such as titanium dioxide or zirconium dioxide, or substances containing such compounds.
Allc Füllstoffe werden insbesondere mit einer Lösung aus einem sclmell flüchtigen Lösungsmittel, z.B. Toluol oder Aetylacetat, gatränkt, wobei diesen organischen Flüssig kei@en insbesondere 0,1 bis 10 Gewichtsteile Vinylsilanestep be@gegeben sind.Allc fillers are in particular with a solution from a sclmell volatile solvents, e.g. toluene or acetylacetate, which are organic Liquid no particularly 0.1 to 10 parts by weight of vinylsilane ester be @ given are.
Für die Verwendung mit Polyesterharzen hat sich das Produkt A 172 der Union Carbid USA bewährt. Für die Epoxyharze das A 1100 derselben Gesellschaft.Product A 172 has been approved for use with polyester resins proven by Union Carbide USA. For the epoxy resins, the A 1100 from the same company.
Auf 100 Gramm der Füllstoffe werden normalerweise 50 Gz des Lösungsgemisches angew end et. Hierbei wird der Füllstoff von einem Rührwerk mit dem Lösungsmittel verrührt und anschließend wird das Lösungsmittel abgedampft.For 100 grams of the fillers there is usually 50 gz of the mixed solution applied. Here, the filler is mixed with the solvent by an agitator stirred and then the solvent is evaporated.
In manchen Fällen, insbesondere wenn die Korngröße der Füllstoffe unter 10 Mikron liegt; hat es sich gezeigt, dem Lösungsmittel bis zu 10% Vinylsilanester beizugeben, damit eine bosonders gute Haftung erreicht wird.In some cases, especially when the grain size of the fillers is below 10 microns; it has been shown that the solvent can contain up to 10% vinyl silane ester to be added so that a particularly good adhesion is achieved.
Weiterhin ist es günstig, dem Lösungsmittel noch bis zu 30% des jeweilig zu verwendenden Harzes hinzuzufügen. Das Losungsmittel muß dann für die Jeweilige Harztype geo eignet sein, Bei Hydroxylgrupenhaltigen Materialien ißt es weiterhin von besonderem Einfluß, wenn dem Lösungsmittel oder dem IErz zusätzlich Isocyanate beigegeben werden Hierbei @@-ben sich bcsonders das feste DESMODUR TT, DESMODUR R in flüssiger Form oder ähnliche Isocyanate der BAYER-Werke, Levarkusen, geeignet.It is also advantageous to add up to 30% of the respective solvent to the solvent add resin to be used. That Solvent must then be suitable for the respective resin type geo, for materials containing hydroxyl groups Eats it furthermore of particular influence when the solvent or the iron ore in addition Isocyanates are added. Here, especially the solid DESMODUR TT, DESMODUR R in liquid form or similar isocyanates from BAYER-Werke, Levarkusen, suitable.
Die in obanangeführter Weise vorbereiteten Füllstoffe werden mit dsm Harz vermischt und dann in der üblichen Technik verarbeitet.The fillers prepared in the above manner are treated with dsm Resin mixed and then processed in the usual technique.
Für die Festigkeit des herzustellenden Werkstoffen ist die exakte Benetzung der Glasfaser mit dem rz vonausschlaggebender Bedeutung. Die besten Werkstoffe werden mit folgendon Verfahren herstellt: 1.) Bei der Herstellung von Rohren läuft der Bovingfaden durch eine Tränkwanne 1, die nur ein Harzge@isch ohne Füllstoff enthält. Anschließend läuft der Boving durch eine Tränkwanne 2 die das Harzgemisch nit den vorbehandelten Füllstoff en enthält Dedurch erfolgt eine hervorragende Durchtränkung des Rovingstranges, der bis zu 60 Einzelfäden enthalten kann, und gleichzeitig wird seine Oberfläche im 2. Tränkbad mit dem Füllstoff in seinem reaktiven Zustand und dem Harz versehen.For the strength of the material to be manufactured, the exact Wetting of the glass fiber with the rz is of decisive importance. The best materials are manufactured with the following process: 1.) In the manufacture of pipes runs the boving thread through a drinking trough 1, which is only a resinous bottle without filler contains. The boving then runs through a soaking tub 2 which contains the resin mixture With the pre-treated fillers it contains excellent impregnation of the roving strand, the can contain up to 60 single threads, and at the same time, its surface becomes reactive with the filler in the 2nd impregnation bath Condition and the resin provided.
27) Bei der herstellung von Platten oder Formkörpern Jeg Licher Art aus Geweben oder Natten werden in einer Tränkwanne zuerst die Matten bzw. Gewebe mit dem vorbereiteten Harzgemisch ohne Füllstoff getränkt und anschließend wird das Gewebe oder die Matte in einem zwei~ ten den Fülistoff und Harz enthaltenden Bad ein zweites Mal mit dem Harzfüllstoffgemisch verschen.27) In the production of panels or moldings of any kind The mats or fabrics are first made from fabrics or mats in a watering tub soaked with the prepared resin mixture without filler and then is the fabric or the mat in a second containing the filler and resin Give away the bath a second time with the resin filler mixture.
Rs ist auch möglich, nach dem Tränken im ersten Bad das Füllstoff gemisch zwischen zwei Bahnen der Gewebe oder Matten. zu streichen.Rs is also possible after soaking the filler in the first bath mix between two lengths of fabric or mats. to delete.
Die Weiterverarbeitung der so vorbereiteten Platten oder Formkörper erfolgt in bekannter Technik.The further processing of the panels or moldings prepared in this way takes place in known technology.
Der besondere Vorteil des Doppeltränkverfahrens liegt darin, daß eine schnellere maschinelle Fertigung tür Bohre, Profile, Platten und Behälter gegeben ist, wobei durch die Vorbereitung des Füllstoffs und die Art des Tränkverfahrens die höchste mechanische Festigkeit bei reduzierte@ Gl@@-fasergehalt gewährleistet lot Während bei einer billigen Fertigung und guten mechanischen Daten immer auf das bisher billigste Harzmaterial, wie Polyesterharze, zurückgegriffen werden mußten ist es nunmehr möglich geworden, durch die Einsparung an Roving-oder sonstigen Glasfadenmaterial auch zwar teure; dafür aber hochwertige Harze zu verwenden. Hierzu gehören besonders die bereits erwähnten Epoxydharze, desgleichen die Kohl enwas s erstoff- und Polymethacrylatharze.The particular advantage of the double impregnation process is that one Faster machine production for drilling, profiles, plates and containers by the preparation of the filler and the type of impregnation process the highest mechanical strength with reduced @ Gl @@ - fiber content guaranteed lot While with cheap manufacturing and good mechanical Data always used the cheapest resin material to date, such as polyester resins It has now become possible by saving on roving or other glass thread material, although expensive; but to use high-quality resins for this. These include the epoxy resins already mentioned, as well as the cabbage enwas hydrogen and polymethacrylate resins.
Dem Techniker stehen durch die Vorbebandlung der speziellen Füllstoffe und das vorzugsweise anzuwendende Verfahren erhebliche Möglichkeiten offene Als weiterer Vorteil wurde gefunden daß Im Wickelverfahren hergestellte Körper, insbesondere Druckkörper, erhöhte Drucke aushalten, weil die vorbehandelten Füllstoffe zwischen den Bovingsträngen oder Glasfäden feste Brücken bil den, die etwaige Poren schließen und mechanisch fester sind als das feste Harz allein.The technician stands by the pre-treatment of the special fillers and the preferred method to be used Another advantage has been found that bodies produced in the winding process, in particular Pressure hulls can withstand increased pressures because the pretreated fillers are in between the boving strands or glass threads form solid bridges that close any pores and are mechanically stronger than the solid resin alone.
Beispielweise wird folgendermaßen verfahren: Beispiel 1 Tränkwanns 1: Epoxydharz "Araldit 533" (CIBA) 40 Gewichtsteile Polyamid "Versamid 125" (Schering) 60 Gewichtsteile N-Aminoäthylpiperazin 4, 4,5 Gewicht steile Das N-Aminoäthylpiperazin (Lieferant: Brenntag, Mühlheim-Ruhr) wird dem Versamid zugesetzt, Mittels dieses Produktes kann die Viskosität eingestellt werden, das Produkt wirkt außerdem als Beschleuniger, Selbstverständlich lassen sich auch andere Beschleungiersysteme und Extender vorwenden, so wie Cardolit 513, Lieferant: Lehmann & Voss, Hamburg Mod-Epox, Lieferant: W. Köhnk, Hamburg DMP 30, Lieferant: O, Krahn, Hamburg.For example, the procedure is as follows: Example 1 Tränkwanns 1: Epoxy resin "Araldit 533" (CIBA) 40 parts by weight of polyamide "Versamid 125" (Schering) 60 parts by weight of N-aminoethylpiperazine 4, 4.5 parts by weight That N-Aminoäthylpiperazin (supplier: Brenntag, Mühlheim-Ruhr) is added to the Versamid, With this product the viscosity can be adjusted, the product works also as an accelerator, of course other acceleration systems can also be used and extenders, such as Cardolit 513, supplier: Lehmann & Voss, Hamburg Mod-Epox, supplier: W. Köhnk, Hamburg DMP 30, supplier: O, Krahn, Hamburg.
Anstelle von Araldit 553 können auch andere Epoxydharze, Wie Epikote 815, 828 der Shell-Chemie Frankfurt oder ähnliche Produkte anderer Firmen verwendet werden.Instead of Araldit 553, other epoxy resins, such as Epikote 815, 828 from Shell-Chemie Frankfurt or similar products from other companies will.
Tränkwanne 2: Komponente A Epoxydharz "Araldit 553" 40 Gewichtsteile Polyamid "Versamid 125" 60 Gewichtsteil@ N-Aminoäthylpiperazin 7,5 Gewichtsteile vinylsilanester A 1100 1 Gewichtsteil Komponente B Quarzmehl 100 Gewichtsteile Toluol 50 Gewichtsteile Vinylsilanester Ä 1100 7,3 Gewichtsteile bie Komponente B wird gut gemischt, das Lösungsmittel abgedunstes und dsnn in die Komponente A des Tränkbedes 2 eingetragen. Nach gutem Rühren wird die endgültige Viskosität durch die chemischen Hilfsmitte@ sowie die Temperatur eLngestellt. @s beim Rohrwickeln der Roving in Tränkwanne 1 schon Harz aufnimmt, wird geprüft, ob das vorgesehene Mischungsverhaltnis, insbesondere 1/3 Harz, 1/3 Glas, 1/3 Füllstoff erreicht ist.Soaking tub 2: Component A epoxy resin "Araldit 553" 40 parts by weight Polyamide "Versamid 125" 60 parts by weight @ N-aminoethylpiperazine 7.5 parts by weight vinylsilane ester A 1100 1 part by weight of component B quartz powder 100 parts by weight of toluene 50 parts by weight of vinylsilane ester 1100 7.3 parts by weight for component B well mixed, the solvent evaporated and thnn in component A of the impregnation bed 2 registered. After good stirring, the final viscosity will be determined by the chemical Auxiliary center @ and the temperature are set. @s when winding pipes If the roving in the soaking tub 1 is already absorbing resin, a check is carried out to determine whether the intended Mixing ratio, in particular 1/3 resin, 1/3 glass, 1/3 filler is reached.
Die endgilltlge Einstellung kann entweder durch Abstreif er zwischen Tränkwanne 1 und Tränkwanne 2 reguliert werden oder durch einen höheren Anteil der Komponente B in Komponente A.The final setting can either be achieved by wiping between Drinking tub 1 and drinking tub 2 are regulated or by a higher proportion of Component B in component A.
Beispiel 2 Bei manchen Harztypen ist es unmöglich, allen Füllstoff in der Tränkwanne 2 unterzubringen. Aus diesem Grund hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Füllstoff mit Harz über mehrere Tränkwannen zu vertellen, wobei auch mit steigendem Füllstoffgehalt gearbeitet werden kann und die letzte Wanne höchstens 20 « der gesamten Füllstoff@enge enthalten soll. Example 2 With some types of resin it is impossible to use all filler to be accommodated in the drinking trough 2. Because of this, it has been found to be beneficial proven to distribute the filler with resin over several soaking tubs, whereby also can be worked with increasing filler content and the last tub at most Should contain 20 «of the entire filler @ close.
Die Verwendung mehrerer Tränkwannen ißt auch deshalb vorteillhaft, weil z.B. die Bovingstränge insbesondere mit mehr als 10 Fäden eine Tränkzeit von mindestens einer Minute benötigen und bei schnell arbeitenden Maschinen die vorgeschriebene Tränkzeit in mehreren Wannen besser eingehalten werden kann.The use of several drinking troughs is also advantageous because because, for example, the boving cords, especially with more than 10 threads, have a soaking time of need at least one minute and the prescribed for fast-working machines Soaking time in several tubs can be adhered to better.
Beispiel 3 In diesem Beispiel wird die Mischung aus Beispiel 1, Tränkwanne 2, alleim für die Benetzung von Matten werwendst, um Platte oder Hohlkörper herzustellen. Durch Erhöhung des reaktiven Verdünners und durch die entsprechende Einstellung der Temperature läßt sich die Viskosität derart gut einrichten, daß cie Matten voll durchtränkt werden und anschließend ka@thärtend c der warmgepreßt weiterzuv erarbeiten sind. in eresem Beispiel kann als äußerste Vereinfachung dienen, daß der Vinylsilanester direkt in das niedrig viskose Epoxydharz-Polyamidgemisch eingetragen wird und das Quarzmehl. ohne Vorbearbeitung verwendet wird. Insgesamt bleiben die mechanischen Festigkeiten niedriger als bei Verwendung eines Doppeltränkverfahrens. Example 3 In this example, the mixture from example 1, drinking trough 2, all of which are used for wetting mats in order to produce panels or hollow bodies. By increasing the reactive thinner and by making the appropriate setting the temperature can adjust the viscosity so well that the mats are full are soaked and then ka @ thärtend c the hot-pressed to work further are. in eresem example that the vinylsilane ester can serve as an extreme simplification is entered directly into the low-viscosity epoxy resin-polyamide mixture and that Quartz flour. is used without preprocessing. Overall, the mechanical ones remain Strengths lower than when using a double soaking process.
Der technische Fortschritt des Verfahrens liegt zweifellos in seiner Einfachheit unter Auswertung aller Erkenntnisse, auf dem kommerziellen und technischen Sektor der GFK-Produkte.The technical progress of the process is undoubtedly in his Simplicity under evaluation of all knowledge, on the commercial and technical GRP products sector.
-Patentansprüche- -Patent claims-
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BHV | Refusal |