DE19616672A1 - Verwendung eines flächigen Verbundwerkstoffes aus einer Polyolefinmatrix - Google Patents

Verwendung eines flächigen Verbundwerkstoffes aus einer Polyolefinmatrix

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Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines flächigen Vebundwerkstoffes aus einer Polyolefinmatrix und einem Fasergewege als Verstärkungsmate­ rial.
Verbundwerkstoffe aus einer Polypropylenmatrix und Glasfasermatten als Verstärkungsmaterial sind bekannt. Um bei diesen höhere Steifigkeiten zu erzielen, wurde auch schon vorgeschlagen, statt Fasermatten Glasfaserge­ webe zur Verstärkung einzusetzen. Bauteile aus derartigen Verbundwerkstoffen versagen aber, wenn sie hohen Schlagbelastungen ausgesetzt sind.
Es wurde nun gefunden, daß bei einem flächigen Verbundwerkstoff aus ei­ ner Polyolefinmatrix und einem Verstärkungsmaterial, das zumindest teil­ weise aus Polyesterfaser-Gewebe besteht, eine erhöhte Bruchdehnung und Zähigkeit vorliegt.
Als Polyolefine sind Ethylen- und Propylenhomo- und copolymerisate bevor­ zugt. Besonders gut geeignet ist Polypropylen mit einem Schmelzindex MFI zwischen 5 und 500, insbesondere zwischen 50 und 400 [g/10 min] (bei 230°C/2,16 kg), sowie entsprechende Pfropfcopolymerisate, z. B. mit Acryl­ säure oder Maleinsäureanhydrid.
Wenn man als Polyolefinmatrix eine Mischung verwendet aus 99 bis 80 Gew. -% Polypropylen und 1 bis 20 Gew. -% eines mit Maleinsäureanhydrid gepfropften Polypropylens, dann erhält man Verbundwerkstoffe mit beson­ ders guter Festigkeit und Steifigkeit. Dem Polyolefin können bis zu 100 Gew.-% Recyclat von aufgearbeitetem Abfallmaterial mit 20 bis 50 Gew.-% Glasfasern zugesetzt sein, ferner kann es die üblichen Zusatzstoffe wie Stabilisatoren, Füllstoffe und Flammschutzmittel enthalten.
Das Gewebe kann aus üblichen Polyesterfasern bestehen. Besonders hohe Zähigkeits- und Bruchdehnungswerte erhält man aber, wenn man ein Gitter einsetzt, welches Lücken zwischen den Maschen aufweist. Besonders be­ vorzugt ist ein sogenanntes Drehergewebe, bei dem die einzelnen Fasern des Gewebes (entweder in Kett- oder in Schußrichtung oder in beiden Richtungen) verdreht sind. Derartiges Drehergewebe wird z. B. von der Firma C. Cramer + Co. Industriegewebe aus gedrehten Polyesterfasern der Firma AKZO Nobel hergestellt, z. B. aus Trevira 710 dtex 1670 Z 60 und Trevira 710 dtex 2200 Z 100. Das Flächengewicht derartiger Gewebe liegt im Bereich von 250 bis 400 g/m².
Das Verstärkungsmaterial für den Verbundwerkstoff besteht zumindest teil­ weise aus dem Polyesterfaser-Gewebe. Daneben können im Verbundwerk­ stoff noch Schichten üblicher Glasfasermatten angeordnet sein. Das Ge­ wichtsverhältnis Glasfasern zu Polyesterfasern beträgt dabei vorzugsweise 6 : 1 bis 1 : 1, insbesondere 4 : 1 bis 2 : 1. Besonders bevorzugte Schichten­ folgen im Verbundwerkstoff sind:
Die Herstellung des Verbundwerkstoffes kann z. B. dadurch erfolgen, daß man in eine Doppelbandpresse Polyolefin-Schmelzbänder oder -folien, Glasfasermatten und Polyesterfaser-Gewebe zuführt und miteinander ver­ preßt. Die Gewebe werden dabei vorzugsweise als Außenschichten zuge­ führt. Bei den oben skizzierten Schichtenfolgen A bis D wird das Polyolefin jeweils in die Mitte zwischen die beiden gleichartigen Faserschichten einge­ führt.
Es ist aber auch möglich, Glasfasermatten mit Polyesterfasergewebe zu­ sammenzunadeln, und das erhaltene kombinierte Verstärkungsmaterial mit dem Polyolefin zu verpressen. Ein derartiger Schichtenaufbau ist in den Schichtenfolgen C und D skizziert.
Bei der Herstellung der Verbundwerkstoffe sind die Mengenverhältnisse so zu wählen, daß im fertigen Werkstoff der Fasergehalt 20 bis 70, vorzugs­ weise 30 bis 50 Gew. -% beträgt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden in eine Doppelbandpresse gleichzeitig die Verstärkungsmaterialien und Polyolefinschmelze zugeführt und bei Drücken zwischen 1 und 50 bar miteinander verpreßt. Grundsätzlich ist es auch möglich, das Polyolefin in Form von Folien, Pulver, Granulat, sowie als Lösung oder Emulsion mit den Fasermatten zusammenzuführen und gemeinsam oberhalb der Schmelz­ temperatur diskontinuierlich oder kontinuierlich, z. B. auf einem Kalander oder einem Glättwerk, zu verpressen. Das Verpressen muß unter einem so hohen Druck vorgenommen werden, daß nach dem Abkühlen, vorzugsweise auf Raumtemperatur, ein kompaktes, flächiges Halbzeug entsteht.
Diese Halbzeug kann zugeschnitten und nach üblichen Methoden durch Pressen oder Tiefziehen bei Temperaturen oberhalb des Erweichungsbe­ reichs des Thermoplasten zu Formteilen verarbeitet werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine besonders vorteilhafte Verwendungsmöglichkeiten des vorbeschriebenen Halbzeuges aufzuzeigen.
Die erfindungsgemäße Verwendung ergibt sich aus Patentanspruch 1. Die Unteransprüche 2-6 geben besonders geeignete Einzelverwendungen an.
Wird sonach das beschriebene Halbzeug entsprechend umgeformt als, schalldämmende Verkleidung, Unterbodenteil, Reserveradmulde, Sitzschale oder Sitzlehne bei Kraftfahrzeugen eingesetzt, so kommen dessen positive Eigenschaften (erhöhte Bruchdehnung und Zähigkeit) in besonderer Weise zum tragen, da gerade bei diesen Fahrzeug-Funktionselementen stoßartige Belastungen häufig auftreten. Mit dem in erfindungsgemäßer Weise eingesetzten Halbzeug besteht dann nicht die Gefahr, daß solche Fahrzeug-Funktionselemente brechen oder gar splittern.
Beispiel
Auf einer Doppelbandpresse werden Polypropylen-Schmelzefilme (Schmelzindex 150 g/10 min bei 230°C, 2,16 kg) und Verstärkungsmateria­ lien in folgender Schichtenfolge zusammengeführt und bei 190°C und 2 bar miteinander verpreßt:
Polypropylen-Film
Polyestergewebe: 320 g/m²
Glasfasermatte: 600 g/m²
Polypropylen-Film
Glasfasermatte: 600 g/m²
Polyestergewebe: 320 g/m²
Polypropylen-Film.
Die Dicke der erhaltenen Halbzeuge beträgt 0,38 cm. Sie zeigen im Durch­ stoßversuch nach ISO 6603/2 hervorragend gute Zähigkeits- und Bruchdeh­ nungswerte.

Claims (6)

1. Verwendung eines flächigen Verbundwerkstoffes aus einer Polyolefinma­ trix und einem Verstärkungsmaterial, das zumindest teilweise aus Polyesterfaser-Gewebe besteht, als ein hohen, stoßartigen Belastungen ausgesetztes Bauteil in einem Kraftfahrzeug.
2. Verwendung eines flächigen Verbundwerkstoffes nach Anspruch 1 als schalldämmendes Verkleidungsteil in einem Kraftfahrzeug.
3. Verwendung eines flächigen Verbundwerkstoffes nach Anspruch 1 als Unterboden-Verkleidungsteil in einem Kraftfahrzeug.
4. Verwendung eines flächigen Verbundwerkstoffes nach Anspruch 1 als Reserveradmulde in einem Kraftfahrzeug.
5. Verwendung eines flächigen Verbundwerkstoffes nach Anspruch 1 als Sitzschale im Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges.
6. Verwendung eines flächigen Verbundwerkstoffes nach Anspruch 1 als Sitzlehne im Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges.
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