DE1769950C3 - Process for the continuous production of profiles from thermosetting synthetic resin - Google Patents

Process for the continuous production of profiles from thermosetting synthetic resin

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Profilen aus wärmehärtbarem Kunstharz auf einer Presse mit Formwerkzeug, bei dem man ein Gemisch aus dem mit Härter versehenen Kunstharz mit Füllmitteln unter Kühlung des Pressenzylinders und Heizen des Formwerkzeuges extrudiert.The invention relates to a method for the continuous production of profiles from thermosetting Synthetic resin on a press with a molding tool, in which a mixture of the hardener is applied Synthetic resin with fillers is extruded with cooling of the press cylinder and heating of the molding tool.

Es sind verschiedene Wege bekanntgeworden, wie man zu Profilen aus faserverstärkten Duroplasten gelangen kann. So besteh', die Möglichkeit, zunächst Preßmassen herzustellen, d. hM man vermischt z. B. in einem Knetwerk kurzgeschnittene Stapelfasern mit dem noch ungehärteten Harz und den üblichen Zusätzen wie Härter, Füllmitte!, Pigmenten usw.; der dabei entstehende sogenannte Premix wird dann in Pressen bei erhöhter Temperatur zu dem gewünschten Profil geformt. Man kann auch Fasermatten mit dem Harz und den entsprechenden Zusätzen tränken oder imprägnieren und dann unter Druck und unter Einwirkung von Wärme in einer Form das Preßteil aushärten lassen.Various ways have become known how to get profiles made of fiber-reinforced thermosetting plastics. So there is the possibility of first producing molding compounds, d. h M one mixes z. B. short-cut staple fibers in a kneader with the still uncured resin and the usual additives such as hardener, filler !, pigments, etc .; the resulting so-called premix is then shaped into the desired profile in presses at elevated temperature. It is also possible to soak or impregnate fiber mats with the resin and the corresponding additives and then let the pressed part cure under pressure and under the action of heat in a mold.

Es sind auch Verfahren bekanntgeworden, bei denen man auf einem Kern, wie z. B. einem Dorn, zunächst mit harzgetränkten Garnen einen Wickelkörper herstellt und das Harz dann aushärten läßt. Eine weitere Möglichkeit ist das sogenannte Faserspritzverfahren, bei dem man die Form mit Hilfe einer Mehrkomponentenpistole beschickt, die gleichzeitig Harz mit Zusätzen und Fasern beispielsweise Glasfasern spritzt.There are also methods known in which one on a core, such as. B. a mandrel, initially with resin-impregnated yarn produces a bobbin and then lets the resin cure. Another One possibility is the so-called fiber spray process, in which the shape is created with the help of a multi-component gun charged, which simultaneously injects resin with additives and fibers, for example glass fibers.

Diese bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß ihre Ausführung umständlich und zeitraubend ist. So erfolgt die Herstellung von Profilen nach dem sogenannten Premix-Verfahren in mehreren Stufen. Bei dem Faserspritzverfahren werden Formen benötigt, die gereinigt und instandgehalten werden müssen, was mit einem erheblichen Arbeitsaufwand verbunden ist. Darüber hinaus sind solche Formen auch nicht beliebig oft einsetzbar.However, these known methods have the disadvantage that their implementation is cumbersome and time-consuming is. The so-called premix process is used to manufacture profiles in several ways Stages. The fiber spray process requires molds that are cleaned and maintained must, which is associated with a considerable amount of work. In addition, such shapes are also cannot be used as often as required.

Es ist zwar aus der DF.-PS 5 57 268 und der DE-PS 5 86 056 das eingangs dargelegte Verfahren zur Herstellung von Preßstücken aus härtbaren Kunststoffen bekannt. Der Fachmann kann diesen Patentschriften jedoch keine Anregung entnehmen, wie mit einem derartigen Verfahren Profile aus faserverstärkten Duroplasten herstellbar sind.Although it is from DF.-PS 5 57 268 and DE-PS 5 86 056, the method set out above for Production of pressed pieces from curable plastics is known. Those skilled in the art can refer to these patents however, there is no suggestion of how fiber-reinforced profiles can be used with such a method Duroplasts can be produced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren zur Herstellung von Profilen aus faserverstärktem wärmehärtbarem Kunstharz zur Verfügung zu stellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs dargelegten Verfahren dadurch gelöst, daß das Gemisch 20 bis 40 Gew.-% synthetische Fasern einer Schnittlänge von 5 bis 50 mm und als Kunstharz 25 bis 50Gew.-% ungesättigtes Polyester enthält.The invention is based on the object of a continuously operating process for production of profiles made of fiber-reinforced thermosetting synthetic resin available. The task will be solved according to the invention in the method set out at the outset, that the mixture 20 to 40 wt .-% synthetic fibers with a cut length of 5 to 50 mm and, as synthetic resin, 25 to 50% by weight of unsaturated Contains polyester.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gegenüber den bisherigen Verfahren durch eine besonders einfache Handhabung aus. Es fallen wie z. B. bei den bisher üblichen Preßverfahrsn außerhalb der Form keine Materialverluste durch Gratbildung an. Da kontinuierlich gearbeitet wird, muß nicht, wie dies bei diskontinuierlicher Arbeitsweise der Fall ist, die Form häufig gereinigt werden. Das Verfahren ist besonders für die Herstellung von hinterschnittenen Profilen geeignet.The method according to the invention is distinguished from the previous method by a particularly easy to use. It fall like B. in the previously common Preßverfahrsn outside the Shape no material loss due to burr formation. Since work is carried out continuously, it does not have to be, as is the case with discontinuous operation is the case, the form be cleaned frequently. The process is particularly suitable for the production of undercut profiles suitable.

Profile, welche nach den erfindungsgemäikn Verfahren hergestellt werden, weisen vorzügliche mechanische Eigenschaften auf. Da die Verstärkungsfasern in der Masse gleichmäßig vei teilt sind und sie bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise nicht in eine bevorzugte Richtung orientiert werden, sind die mechanischen Eigenschaften des Profils in allen Richtungen praktisch gleich, so daß die Formkörper ohne weiteres größere Beanspruchungen aus verschiedenen Richtungen gewachsen sind.Profiles, which according to the inventive method produced have excellent mechanical properties. Since the reinforcing fibers in the Mass are evenly divided and they are not in a preferred mode of operation according to the invention Directional orientation are the mechanical properties of the profile in all directions practically the same, so that the moldings can easily be subjected to greater stresses from different directions have grown.

Die Oberfläche der auf diese Art und Weise hergestellten Gegenstände ist besonders glatt und zeichnet sich durch ein gefälliges Aussehen ausThe surface of the objects produced in this way is particularly smooth and is characterized by a pleasing appearance

Im Rahmen der Erfindung können Fasern, welche aus den üblichen synthetischen hochpolymeren Stoffen wie Polyester, Polyamid, Polyacrylnitril usw. erhalten werden, zum Einsatz gelangen. Besonders geeignet sind die Fasern aus Kondensationsprodukten wie Polyamid 66 und Polyestern, wobei Polyäthylenterephthalat hervorzuheben ist. Die Fasern können aus Homoplymeren, Mischpolymeren oder auch aus Polymergemischer; hergestellt sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, Fasergemischt zu verwenden. Es können Fasern genommen werden, deren Einzeltiter Werten entsprich*, wie sie für textile Produkte üblich sind. Dazu gehören vor allem die Titer von etwa 3 bis 22 dtex.In the context of the invention, fibers, which are made of the usual synthetic high polymer materials such as Polyester, polyamide, polyacrylonitrile, etc. are obtained, are used. Are particularly suitable the fibers made from condensation products such as polyamide 66 and polyesters, with polyethylene terephthalate is to be emphasized. The fibers can be made from homopolymers, Mixed polymers or from polymer blends; be made. Of course it is also possible Use mixed fibers. Fibers can be used whose individual titre values correspond to *, as is usual for textile products. These include, above all, the titre of around 3 to 22 dtex.

Die zum Einsatz gelangenden Fasern sollten eine Schnittlänge von etwa 5—50 mm aufweisen, am günstigsten erweisen sich Schnittlängen von etwa 10 bis 20 mm. Der Gehalt an Fasern liegt je nach Verwendungszweck des erfindungsgemäß hergestellten Profils bei 20 bis 40 Gewichtsprozent. Besonders vorteilhaft sind Gemische, in denen der Faserantei'.bei 25—35 Gewichtsprozent liegt.The fibers used should have a cut length of about 5–50 mm, am Cut lengths of around 10 to prove to be the most favorable 20 mm. The fiber content depends on the intended use of the profile produced according to the invention at 20 to 40 percent by weight. Mixtures in which the fiber content is 25-35 percent by weight are particularly advantageous lies.

Als Duroplaste können die aus der Literatur bekannten härtbaren ungesättigten Polyesterharze verwendet werden. Polyesterharze sind seit längerem bekannt und sind im Handel erhältlich. Bei der Herstellung dieser Stoffe geht man von mehrbasischen, ungesättigten Carbonsäuren wie Maleinsäure gegebenenfalls in Mischung mit gesättigten Carbonsäuren wie z. B. Bernsteinsäure aus und stellt durch Umsetzung mit ungesättigten einwertigen Alkoholen wie Allylalkohol ochr Glykolen wie Äthylenglykol ein lineares Kondensationsprodukt her, das dann unter Verwendung von ungesättigten Verbindungen wie z. B. Styrol gehärtet, d. h. vernetzt wird. Zur Förderung der Vernetzung werden dem Gemisch Katalysatoren wie Peroxide sowie Beschleuniger wie z. B. Kobaltverbindungen zugesetzt.The curable unsaturated polyester resins known from the literature can be used as thermosetting plastics be used. Polyester resins have been known for a long time and are commercially available. In the Polybasic, unsaturated carboxylic acids such as maleic acid may be used to produce these substances in a mixture with saturated carboxylic acids such as. B. succinic acid and provides by reacting with unsaturated monohydric alcohols such as allyl alcohol or glycols such as ethylene glycol are a linear condensation product forth, which then using unsaturated compounds such as. B. cured styrene, d. H. is networked. Catalysts such as peroxides are added to the mixture to promote crosslinking and accelerators such as B. added cobalt compounds.

Neben den synthetischen Fasern und dem Kunstharz einschließlich der Katiilvsatorzusammensetzune enthältBesides the synthetic fibers and the synthetic resin including the Katiilvsatorverbindune contains

die Mischung, welche zu Profilen verarbeitet werden soll, Füllmittel wie Kreide, Kaolin, Dolomit o.a. und Gleitmittel wie Zinkstearat oder auch Calciumstearat sowie Thixotropiemittel. Thixotropiemittel sind Substanzen, welche bei der Verarbeitung bestimmter Massen den Fließwiderstand herabsetzen. Für ungesättigte Polyesterharze hat sich dafür z. B. Siliciumdioxid als sehr geeignet erwiesen. Selbstverständlich können in der Mischung weitere Bestandteile wie Farbstoffe, Pigmente und andere mehr vorhanden sein. Sehr geeignet erweisen sich Mischungen, die etwa 30 % Fasern, 40 % Kunstharz, 20 % Füllmittel sowie 10 % Härtungs-. Gleit- und Thiotropiemittel enthalten.the mixture that is to be processed into profiles, fillers such as chalk, kaolin, dolomite, etc. Lubricants such as zinc stearate or calcium stearate as well as thixotropic agents. Thixotropic agents are substances that are used in the processing of certain Masses reduce the flow resistance. For unsaturated polyester resins, z. B. silica proved to be very suitable. Of course, other ingredients such as dyes, Pigments and other more be present. Mixtures that contain around 30% fibers, 40% synthetic resin, 20% filler and 10% hardening agent. Contain lubricants and thiotropy agents.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst das ungehärtete Harz mit den Füllstoffen und den übrigen Zusatzmitteln vermengt. Sodann wird der Faserkurzschnitt hinzugegeben und innig vermischt. Es ist zweckmäßig, sich dabei eines Knetwerkes zu bedienen. Die Mischung wird sodann bei etwa 10 bis 200C zur Reifung mindestens 2—3 Tage gelagert, die Masse kann dann extrudiert werden.To carry out the method according to the invention, the uncured resin is first mixed with the fillers and the other additives. The short fiber is then added and mixed thoroughly. It is advisable to use a kneading machine. The mixture is then stored at about 10 to 20 ° C. for maturation for at least 2-3 days, and the mass can then be extruded.

Dazu verwendet man einen Extruder, bei dem der Zylinder gekühlt wird, als Kühlmittel eignet sich Wasser, das eine Temperatur von etwa 200C oder darunter haben sollte. Die Kühlung soll ein vorzeitiges Anhärten des Materials im Zylinder unterbinden. Es wird so vermieden, daß die Schnecke blockiert wird und beim Durchgang der Masse durch das Werkzeug Schwierigkeiten auftreten. Das an den Zylinder der Schneckenpresse angeschlossene Werkzeug ist mit Heizelementen versehen.For this purpose, an extruder is used in which the cylinder is cooled; water, which should have a temperature of about 20 ° C. or below, is suitable as a coolant. The purpose of the cooling is to prevent premature hardening of the material in the cylinder. It is thus avoided that the screw is blocked and difficulties arise in the passage of the mass through the tool. The tool connected to the cylinder of the screw press is provided with heating elements.

Im Werkzeug herrscht eine erhöhte Temperatur, so daß die Aushärtung dort vonstatten geht. Vorzugsweise wird hier eine Temperatur von 125— HO"C angewandt.There is an increased temperature in the tool, so that hardening takes place there. Preferably a temperature of 125 - HO "C is used here.

Die Länge des Werkzeuges-und die Austrittsgeschwindigkeit müssen aufeinander abgestimmt sein, damit im Werkzeug eine ausreichende Härtung stattfindet So wird bei einer Austrittsgeschwindigkeit von 5,5 cm/min und Aushärtungszeiten von etwa 5 min ein Werkzeug von etwa 30 cm Länge benötigt, bei höheren Austrittsgeschwindigkeiten ist eine entsprechend größere Länge erforderlich.The length of the tool and the exit speed must be coordinated so that sufficient hardening takes place in the tool becomes a tool with an exit speed of 5.5 cm / min and curing times of about 5 min 30 cm in length is required, at higher exit speeds a correspondingly greater length is required necessary.

Die Härtezeit kann bis zu einem gewissen Maß durch die Auswahl des Härtemittels und durch die Temperatur im Werkzeug gesteuert werden.The hardening time can be determined to a certain extent by the selection of the hardening agent and by the temperature can be controlled in the tool.

Die Erfindung wird im folgenden durch ein Beispiel näher erläutert:The invention is explained in more detail below by means of an example:

Beispielexample

2000 Gewichtsteile eines ungesättigten Polyesterharzes, 1390 Gewichtsteile Polyesterfasern einer Schnittlänge von 20 mm, 40 Gewichtsteile eines Härters auf Peroxidbasis, 1000 Gewichtsteile Kreide, 160 Gewichtsteile Farbpigmente, 24 Gewichtsteile eines Thixotropiemittcls sowie 200 Gewichtsteile eines Gleitmittels werden in einem Kneter innig vermischt Das dabei entstehende Gemisch wird mindestens 2 Tage bei 200C reifen gelassen und dann auf einen Extruder mit Wasser gekühltem Zylinder und auf 1400C geheiztem Werkzeug kontinuierlich zu einem Flachstzb mit den Ausmaßen 6 mm χ 25 mm verarbeitet Der Formkörper hatte eine besonders glatte Oberfläche, wies keine Gratbildung auf, so daß eine Nachbearbeitung nicht mehr notwendig war und dadurch ein Materialverlust nicht auftrat. Das Profil ließ sich auf Grund seiner guten mechanischen Eigenschaften als Konstruktionselement verwerten.2000 parts by weight of an unsaturated polyester resin, 1390 parts by weight of polyester fibers with a cut length of 20 mm, 40 parts by weight of a peroxide-based hardener, 1000 parts by weight of chalk, 160 parts by weight of color pigments, 24 parts by weight of a thixotropic agent and 200 parts by weight of a lubricant are intimately mixed in a kneader at least 2 days at 20 0 C., and then heated in an extruder with water cooled cylinder and at 140 0 C mature tool continuously to a Flachstzb having dimensions of 6 mm χ 25 mm processed the shaped body had a particularly smooth surface, no burrs had , so that post-processing was no longer necessary and there was no loss of material. The profile could be used as a construction element due to its good mechanical properties.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Profilen aus wärmehärtbarem Kunstharz auf einer Presse mit Formwerkzeug, bei dem man ein Gemisch aus dem mit Härter versehenen Kunstharz mit Füllmitteln unter Kühlung des Pressenzylinders und Heizen des Formwerkzeuges extrudiert, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch 20 bis 40 Gew.-% synthetische Fasern einer Schnittlänge von 5 bis 50 mm und als Kunstharz 25 bis 50 Gew.-% ungesättigtes Polyester enthält.1. Process for the continuous production of profiles from thermosetting synthetic resin on a Press with a molding tool in which a mixture of the synthetic resin provided with hardener is used extruded with fillers while cooling the press cylinder and heating the molding tool, thereby characterized in that the mixture contains 20 to 40% by weight synthetic fibers of a cut length from 5 to 50 mm and as synthetic resin contains 25 to 50% by weight of unsaturated polyester. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Polyester bestehen.2. The method according to claim 1, characterized in that that the fibers are made of polyester. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- izeichnet, daß die Fasern aus Polyethylenterephthalat bestehen.3. The method according to claim 2, characterized in that that the fibers are made of polyethylene terephthalate.
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