DE1719329B2 - Herstellung von glasfaserverstaerkten, lichtdurchlaessigen polyester-formkoerpern durch bestrahlung - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß man Formmassen, die ungesättigte Polyester und daran anpolymerisierbare Monomere enthalten, durch Bestrahlung polymerisieren bzw. härten kann, wenn man vorher in diese Formmassen Verbindungen eingearbeitet hat, die als Sensibilisatoren für die photochemische Polymerisation (Photoinitiatoren) wirksam sind.

Es ist weiterhin aus vielen Veröffentlichungen bekannt, daß die Wirkung der Sensibilisatoren überaus substratspezifisch ist. Da außerdem bekannt ist, daß für die Aushärtung die wirksamsten Strahlen Wellenlängen zwischen etwa 250 und etwa 450 nm haben, d. h. in das Gebiet der UV-Strahlen fallen, und Glas diese Strahlen absorbiert, war anzunehmen, daß bei der Herstellung von Formköirpern auf Polyesterbasis, die einen beträchtlichen Anteil an Glasfasern, z. B. in Form von Glasmatten, enthalten, ein solch erheblicher Anteil der von der Strahlenquelle ausgesendeten Strahlen von dem Glas absorbiert werden würde,, daß - wenn überhaupt - eine Durchhärtung eines solchen glasfasergefüllten Laminats einen viel zu großen Zeitaufwand erfordern würde, um technisch verwertbar zu sein.

Erfindungsgemäß wurde jedoch überraschenderweise gefunden, daß selbst sehr starke Laminate mit einem außerordentlich hohen Flächengewicht an Glasfasern durch eine energietechnisch gesehen verhältnismäßig kleine Strahlungsquelle sehr schnell ausgehärtet werden können. Es wurde sogar gefunden, daß gemäß der Erfindung Lichtplatten und -bahnen mit den handelsüblichen transparenten Einfärbungen gefertigt werden können, wobei die Aushärtungszeit ebenfalls sehr kurz ist.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Herstellen von lichtdurchlässigen Formkörpern auf Polyesterbasis durch Aushärten mit UV-Strahlen von Formmassen, die ungesättigte Polyester, an diese anpolymerisierbare monomere Verbindungen, Photoinitiatoren und gegebenenfalls Peroxide enthalten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Formmassen aushärtet, die Glasfasern enthalten.

Gemäß delr Erfindung werden Formmassen eingesetzt, die im allgemeinen 10 bis 50 Gew.%, vorzugsweise 20 bis 30 Gew.%, insbesondere 25 Gew.% Glasfasern enthalten.

Als Photoinitiatoren für das Verfahren gemäß der Erfindung verwendet man die auf diesem Gebiet üblichen Photoinitiatoren, beispielsweise O-Alkyl-Xanthogensäureester, die in ^-Stellung zum S-Atom durch eine Doppelbindung aktiviert sind, Benzoin mit einigen Derivaten, bestimmte Halogenverbindungen, beispielsweise Chlormethylnaphthalin, Halogencarbonylverbindungen, Halogenfettsäuren, Sulfonylchloride, Aroylperoxide und aromatische Disulfide. Die aromatischen Disulfide, die als Photoinitiatoren bevorzugt werden, werden durch die allgemeine Formel

Ar₁-S-S-Ar₂

ίο veranschaulicht, worin die Reste Ar₁ und Ar₂ aromatische Reste bedeuten. Beispiele für solche aromatischen Disulfide sind Diphenyldisulfid, 4,4'Dimethyl-diphenyldisulfiid, 2,2',5,5'-Tetramethyldiphenyldisulfid, 2,2',4,4'-Tetramethyl-dJphenyldisulfid,

3,3',4,4'-Tetramethyl-diphenyldisulfid, 4,4'-Ditert.butyl-diphenyldisulfid, 2,2',6,6^I-Tetramethyl-4,4'-di-tert.butyi-diphenyldisulfid, 4,4'-Dichlor-diphenyldisulfiid, 2,2',4,4',5,5^>-Hexachlordiphenyldisulfid, 4,4'-Dimethoxydipheny]disuJfid, α,α'-Dinaph-

thyldisulfid und /S./S'-Dinaphthyldisulfid.

Die Mengen, in welchen man die vorstehend genannten Photoinitiatoren einsetzt, bewegen sich ebenfalls in den üblichen Bereichen. Die aromatischen Disulfide werden vorzugsweise in Mengen von etwa

as 0,1 bis etwa 5% eingesetzt.

Darüber hinaus ist zu erwähnen, daß beispielsweise die Disulfide allein oder gemischt, gegebenenfalls auch in Mischung mit Katalysatoren anderer Art, zum Beispiel Peroxiden, verwendet werden können. Bei

Mitverwendung von Peroxiden können auch die üblichen Beschleuniger, z. B. Kobalt- oder Vanadiinverbindungen, angewandt werden.

Unter ungesättigten Polyestern im Sinne der Erfindung sind alle üblichen Polykondensationsprodukte

mit α, ^-ungesättigten Dicarbonsäuren zu verstehen. Als anpolymerisierbare Monomere sind die in der Polyestertechnik üblichen ungesättigten anpolymerisierbaren Verbindungen zu verstehen.

Ein Gemisch, das ungesättigte Polyester und anpo-

lymerisierbare" Monomere enthält, wird im Rahmen der Beschreibung auch als Polyesterharz bezeichnet. Als UV-Lichtquellen kommen neben Sonnenlicht vorzugsweise Quecksilber-, Wolfram- und Xenonlampen in Betracht.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können beispielsweise großflächige, lichtdurchlässige Gebilde aus mit Glasfasern verstärkten Polyesterharzen hergestellt werden, z. B. in Form von planen oder gewellten Bahnen, Lichtkuppeln, Lichtbändern, Fertigteilen,;:. B. Überdachungen und andere Baumaterialien. Derartige Gebilde wurden bis heute hergestellt, indem man zunächst die Polyesterharze mit dem Härter oder mit einem Gemisch aus Härter und Beschleuniger vermischte, und dann die als Verstärkung dienenden Glasfasern mit diesem Harzgemisch tränkte. Im Anschluß daran wurde die so getränkte Matte zwischen zwei Trennfolien appliziert, dann das Laminat luftfrei gewalzt und das so erhaltene Laminat schließlich verformt, ausgehärtet und von den Trennfolien befreit. Zur Aushärtung waren selbst bei Anwesenheit von Beschleunigern relativ hohe Härtungstemperaturen oder längere Härtungszeiten notwendig. Diese hohen Temperaturen wirken sich beispielsweise nachteilig bei solchen Deckfolien aus, die immer wieder bei dem Verfahren eingesetzt werden müssen. Die Häufigkeit des Folieneinsatzes war damit begrenzt. Zwar konnte man bei den bisherigen Verfahren auch bei niedrigeren Temperaturen arbeiten, was jedoch

das Herstellungsverfahren unwirtschaftlich gestaltete. Im Gegensatz zu diesen bisher bekannten Verfahren wird die kurze Härtungszeit gemäß der Erfindung nicht durch Anwendung hoher Temperaturen bewirkt. Man kann also die infolge des exotherm verlaufenden Härtungsprozesses auftretende Wärmemenge sehr leicht abführen, so daß die herzustellenden Gebilde bei tiefen Temperaturen, z. B. Raumtemperaturen, aushärten. Dadurch erreicht man gegenüber der Heißhärtung beispielsweise eine erhebliche Steigerung der Einsatzhäufigkeit der Trennfolien.

Ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß die Härtungsreaktion abbricht, sobald die Strahlungsquelle ausgeschaltet wird und beim Wiedereinschalten zu Ende geführt werden kann. Das war nach den bisherigen Verfahren zur Herstellung von glasfaserverstärkten Polyesterharzformkörpern unter wirtschaftlichen Bedingungen nicht möglich. Dieses Unterbrechen des Härtungsverlaufes ist für die innerbetriebliche Bevorratung von Bedeutung. Darüber hinaus kann man aber durch diese Unterbrechung irgendwelche im Laminat auftretende Fehler, z. B. Lufteinläufe, beheben, ohne daß die Gefahr besteht, daß während der Ausmerzung der Fehler die Härtung weiter fortschreitet.

Wie bereits angedeutet, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch mit den bisher üblichen Verfahren kombiniert werden. Gibt man zu dem Polyesterharz, z. B. Härter und Beschleuniger und Photinitiator, so kann man zum Beispiel mit Strahlen vorhärten und die Nachhärtung durch Nachtempern erzielen. Vorteilhaft ist eine solche Kombination bei deir Fertigung sehr großer Teile oder auch bei solchen Gebilden, die ohne Trennfolien im Handauflegeverfahren oder nach dem Faserspritzverfahren gefertigt werden.

Ein weiterer Vorteil, den das erfindungsgemäße Verfahren bietet, ist darin zu sehen, daß man mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand Gebilde aus glasfaserverstärkten Polyesterharzen mit Feinschichten versehen kann. Feinschichten sind glasfaserfreie ausgehärtete Polyesterharzschichten, die auf den äußeren Flächen der Gebilde aufgebracht werden.

Im Gegensatz zu Lacken, die auf die fertigen Gegenstände aufgetragen werden und allgemein nur infolge der Adhäsion haften, werden Feinschichten vor der Herstellung des eigentlichen Gebildes angefertigt und angehärtet. Bei der Verwendung von Trennfolien z. B. werden diese Feinschichten auf die Innenseiten der Folie aufgebracht und angehärtet. Anschließend

ίο wird die harzgetränkte Matte des herzustellenden Gebildes in enge Berührung mit der angehärteten Feinschicht gebracht, so daß bei dessen Aushärtung die Feinschicht unlösbar mit dem eigentlichen Laminat verbunden wird. Bei Feinschichten ist der Grad der

»5 Anhärtungvon außerordentlicher Bedeutung: eine zu schwach angehärtete Feinschicht quillt in Berührung mit dem Laminierharz an, eine zu stark ausgehärtete Feinschicht ergibt keinen dauerhaften Verbund. Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Anhärtungsgrad der Feinschicht besser verfolgt werden. Ferner tritt bei kontinuierlicher Arbeitsweise infolge Betriebsunterbrechung keinerlei Überhärtung auf.

₂j Beispiel

Ein ungesättigter Polyester, hergestellt durch Kondensieren von 152 Gew.-Teilen Maleinsäureanhydrid, 141 Gew.-Teilen Phthalsäureanhydrid und 195 Gew.-Teilen Propandiol-1,2, wird mit 0,045 Gew.-Teilen Hydrochinon versetzt und 65%ig in Styrol gelöst. 1000 Gew.-Teile des so erhaltenen Gemischs werden zunächst mit 40 g Styrol und 2,8 Diphenyldisulfid vermischt. Mit der so erhaltenen Mischung wird 1 m² einer auf einer Trennfolie liegenden Glasfaser-

matte von einem Flächengewicht von 400 g/m² gleichmäßig getränkt und die Luft mittels einer Rolle ausgewalzt. Das so erhaltene Laminat wird mit einer 700-W-Quecksilber-UV-Lampe in einem Abstand von 25 cm bestrahlt. Nach Aushärtung erhält man eine harte, farblose Platte.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Hers dien von lichtdurchlässigen Formkörpern durch Aushärten mit UV-Strahlen von Formmassen, die ungesättigte Polyester, an diese anpolymerisierbare monomere Verbindungen, Photoinitiatoren und gegebenenfalls Peroxide enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man Formmassen aushärtet, die zusätzlich Glasfasern enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Formmassen aushärtet, die 20 bis 30 Gew.% Glasfasern enthalten.