DE19959415A1 - Verfahren zur Vorbindung von Fasermaterialien - Google Patents

Verfahren zur Vorbindung von Fasermaterialien

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbindung von Fasermaterialien mittels einer pulverförmigen Bindemittel-Zusammensetzung. Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung des vorgebundenen Fasermaterials für die Herstellung von Kunststoff-Formteilen aus faserverstärkten, ungesättigten Polyesterharzen oder Epoxidharzen mittels Auslegen des vorgebundenen Fasermaterials, Tränken des Fasermaterials mit dem ungesättigten Polyesterharz oder Epoxidharz und Ausformen des Formteils.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbindung von Faser­ materialien mittels einer pulverförmigen Bindemittel-Zusammen­ setzung. Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung des vor­ gebundenen Fasermaterials für die Herstellung von Kunststoff- Formteilen aus faserverstärkten, ungesättigten Polyesterharzen oder Epoxidharzen mittels Auslegen des vorgebundenen Faserma­ terials, Tränken des Fasermaterials mit dem ungesättigten Po­ lyesterharz oder Epoxidharz und Ausformen des Formteils.
Die Herstellung hochfester, flächiger Kunststoffteile, wie beispielsweise Automobilkarosserieteile, Bootsschalen, Flug­ zeugrümpfe, erfolgt bekanntlich häufig aus sogenannten unge­ sättigten Polyesterharzen (UP-Harzen), die mittels Glas-, Ara­ mid- oder Kohlenstoff-Fasern mechanisch verstärkt werden. Die Fasern werden dabei in Form von Geweben, Gelegen oder vorge­ bundenen Fasermatten (= Vliesstoffe) eingesetzt. Beim Her­ stellprozeß werden die textilen Gebilde in die Formwerkzeuge drapiert und mit dem Reaktionsharz durchtränkt, wobei der in der Fasermatte vorhandene Vorbinder durch das im UP-Harz vor­ handene Styrol angelöst oder aufgelöst wird. Infolgedessen verlieren die Matten ihre Eigensteifigkeit und lassen sich besser an die Werkzeugkonturen anpassen, wobei gleichzeitig das Durchtränken der Fasermatten mit dem Harz beschleunigt wird.
Bei dem genannten Herstellprozeß wurden bislang thermoplasti­ sche Polyesterpulver, insbesondere Polyesterpulver auf Basis von Bisphenol-A, als Vorbinder für die Fasermatten eingesetzt. Die Bisphenol-A-Polyester-Pulver werden dazu auf ein zuvor ab­ gelegtes Glasvlies aufgestreut und bei der anschließenden Ofenfahrt aufgeschmolzen, so daß die Glasfasern an deren Kreu­ zungspunkten durch das geschmolzene Polymerpulver gebunden werden. Die derartig vorgebundenen Glasmatten werden dann zur Verstärkung von UP-Harzen verwendet. Nachteilig bei diesen Vorbindern ist allerdings deren, für bestimmte Anwendungen, unzureichende Löslichkeitskinetik in monomerem Styrol.
Ein weiterer wichtiger Anwendungsbereich für Polymerpulver ist die Vorbindung von textilen Flächengebilden zum Zweck der Formgebung von Fasermatten bevor Injektionsharz appliziert wird, beispielsweise zum Preforming vor einem RTM-Prozeß (= Resin Transfer Molding). Hier kommt es vor allem darauf an, das Ausfransen der konfektionierten Fasermatte zu minimieren, die Formstabilität einer gegebenenfalls vorgeformten Faser­ matte zu gewährleisten, und Unverträglichkeiten zwischen Pre­ formbinder und Injektionsharz zu vermeiden.
Die AU-A 36659/89 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von vorgebundenen Fasermaterialien bei dem Glasfasern mit zwei un­ terschiedlichen Längen mit einer Dreifach-Kombination als Bin­ demittel gebunden werden, welche styrollösliches Polyesterpul­ ver, Polystyrolpulver und Polyvinylacetat-Dispersion enthält.
In der DE-A 26 04 544 werden styrollösliche Bindemittel als un­ geeignete Bindemittel zur Verfestigung von Fasermaterialien beschrieben, welche mit einer Thermoplastschmelze weiterverar­ beitet werden. Für diese Anwendung wird die Verwendung von Hy­ droxylguppen oder Carboxylgruppen enthaltenden Polyacrylaten empfohlen, welche mittels Lösemittel- oder Substanzpolymerisa­ tion hergestellt werden. Von Emulsionspolymerisaten wird ex­ plizit abgeraten, da die darin enthaltenen oberflächenaktiven Substanzen den Binder verunreinigen und zu unerwünschten Ne­ beneffekten wie Verfärbung oder thermischem Abbau führen kön­ nen.
Aus der EP-A 894888 sind Textilbinder auf der Basis von car­ boxylfunktionellen Polymerisaten, welche in Kombination mit Epoxid- oder Isocyanat-Vernetzer eingesetzt werden, bekannt. Auf Verfahren zur Herstellung von vorgebundenen, styrollösli­ chen Faserformteilen wird nicht eingegangen.
Es bestand die Aufgabe, einen pulverförmigen Vorbinder zur Verfügung zu stellen, der sich in einem styrolhaltigen UP-Harz möglichst rasch löst, aber sich auch zur Vorbindung in Prozes­ sen eignet, bei denen vor allem die Verträglichkeit des Vor­ binders mit dem Polyesterharz im Vordergrund steht.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Vorbindung von Fasermaterialien, wobei eine pulverförmigen Bindemittel-Zusammensetzung enthaltend
  • a) ein pulverförmiges Mischpolymerisat, erhältlich durch Emul­ sionspolymerisation und anschließender Trocknung, von einem oder mehreren Monomeren aus der Gruppe umfassend Vinylester, Acrylsäureester, Methacrylsäureester, Vinylaromaten und Vinylchlorid und von 0.01 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Ge­ samtgewicht des Mischpolymerisats, von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten, carboxylgruppenhaltigen Monomeren, wobei das Mischpolymerisat eine Glastemperatur Tg oder einen Schmelzpunkt von größer 35°C, und gegebenenfalls
  • b) mindestens eine pulverförmige Verbindung, welche mindestens zwei reaktive Gruppen aufweist, die mit den unter a) genannten Carboxylgruppen reagieren können, und einen Schmelzpunkt von 35°C bis 150°C aufweist,
mit dem Fasermaterial vermischt und ausgebreitet wird, oder das pulverförmige Bindemittel auf das ausgebreitete Fasermate­ rial aufgestreut wird, und anschließend das Fasermaterial mit­ tels Temperaturerhöhung auf 50°C bis 250°C gebunden wird.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der vorgebundenen Fasermaterialien zur Herstellung von Kunst­ stoff-Formteilen aus faserverstärkten, ungesättigten Poly­ esterharzen mittels Auslegen des vorgebundenen Fasermaterials, Tränken des Fasermaterials mit dem ungesättigten Polyesterharz und Ausformen des Formteils.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des vorgebundenen Fasermaterials zur Herstellung von vorgeformten Flächengebilden ("preforming") und der Verwendung dieser vor­ geformten Fasermaterialien zur Herstellung von faserverstärk­ ten Kunststoffformteilen aus Reaktionsharzen wie beispielswei­ se Epoxidharzen.
Geeignete Mischpolymerisate sind solche auf der Basis von ei­ nem oder mehreren Monomeren aus der Gruppe umfassend Vinyl­ ester von unverzweigten oder verzweigten Alkylcarbonsäuren mit 1 bis 15 C-Atomen, Methacrylsäureester und Acrylsäureester von Alkoholen mit 1 bis 10 C-Atomen, Vinylaromaten wie Styrol und Vinylchlorid. Bevorzugte Vinylester sind Vinylacetat, Vinyl­ propionat, Vinylbutyrat, Vinyl-2-ethylhexanoat, Vinyllaurat, 1-Methylvinylacetat, Vinylpivalat und Vinylester von alpha-verzweigten Monocarbonsäuren mit 5 bis 11 C-Atomen, bei­ spielsweise VeoVa5 oder VeoVa9. Bevorzugte Methacrylsäureester oder Acrylsäureester sind Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Propylacrylat, Propylmethacry­ lat, n-Butylacrylat, n-Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat.
Wesentlich ist, daß die Zusammensetzung des Mischpolymerisats so gewählt wird, daß eine Glastemperatur Tg oder ein Schmelz­ punkt von größer 35°C, vorzugsweise von 55°C bis 150°C resul­ tiert. Die Glasübergangstemperatur Tg und der Schmelzpunkt der Polymerisate kann in bekannter Weise mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC) ermittelt werden. Die Tg kann auch mittels der Fox-Gleichung näherungsweise vorausberechnet wer­ den. Nach Fox T. G., Bull. Am. Physics Soc. 1, 3, page 123 (1956) gilt: 1/Tg = x1/Tg1 + x2/Tg2 + . . . + xn/Tgn, wobei xn für den Massebruch (Gew.-%/100) des Monomers n steht, und Tgn die Glasübergangstemperatur in Grad Kelvin des Homopolymers des Monomer n ist. Tg-Werte für Homopolymerisate sind in Poly­ mer Handbook 2nd Edition, J. Wiley & Sons, New York (1975) aufgeführt.
Bevorzugt sind Vinylester-Mischpolymerisate, Styrol-Misch­ polymerisate und Acrylsäureester-Mischpolymerisate. Besonders bevorzugte Mischpolymerisate sind Vinylacetat/Ethylen-Misch­ polymerisate, Vinylacetat/Vinylchlorid-, Vinylacetat/VeoVa5-, Vinylacetat/VeoVa9-Mischpolymerisate, welche jeweils 0.01 bis 25 Gew.-% der genannten carboxylgruppenhaltigen Monomereinhei­ ten enthalten, und deren Zusammensetzung so gewählt wird, daß die obengenannten Glastemperaturen Tg bzw. Schmelzpunkte re­ sultieren. Besonders bevorzugt sind auch Methylmethacrylat/Butylacrylat- und Styrol/Butylacrylat-Mischpolymerisate, wel­ che jeweils 0.01 bis 25 Gew.-% der genannten carboxylgruppen­ haltigen Monomereinheiten enthalten, und deren Zusammensetzung so gewählt wird, daß die obengenannten Glastemperaturen Tg bzw. Schmelzpunkte resultieren.
Geeignete ethylenisch ungesättigte, carboxylgruppenhaltige Mo­ nomere sind ethylenisch ungesättigte Mono- oder Dicarbonsäuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Ita­ consäure. Vorzugsweise beträgt der Gehalt an carboxylgruppen­ haltigen Comonomereinheiten 0.01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Mischpolymerisats.
Gegebenenfalls können die Mischpolymerisate 0.01 bis 10.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Mischpolymerisats, noch Hilfsmonomere aus der Gruppe der ethylenisch ungesättig­ ten Carbonsäureamide, vorzugsweise Acrylamid, aus der Gruppe der ethylenisch ungesättigten Sulfonsäuren bzw. deren Salze, vorzugsweise Vinylsulfonsäure, aus der Gruppe der mehrfach ethylenisch ungesättigten Comonomeren, beispielsweise Divinyl­ adipat, Diallylmaleat, Allylmethacrylat oder Triallylcyanurat und/oder aus der Gruppe der N-Methylol(meth)acrylamide sowie deren Ether wie Isobutoxy- oder n-Butoxyether enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die Mischpolyme­ risate jeweils 0.01 bis 2 Gew.-% Acrylsäure und/oder Acryla­ mid.
Die Herstellung der Mischpolymerisate erfolgt in an sich be­ kannter Weise nach dem Emulsionspolymerisationsverfahren in Gegenwart von Emulgator, wie beispielsweise in der WO-A 94/20661 beschrieben, deren diesbezügliche Offenbarung Teil der vorliegenden Anmeldung sein soll. Zur Herstellung der Pul­ ver wird die dadurch erhältliche Polymerdispersion getrocknet. Die Trocknung kann mittels Sprühtrocknung, Walzentrocknung, Gefriertrocknung oder durch Koagulation der Dispersion und an­ schließender Wirbelschichttrocknung erfolgen. Bevorzugt werden die Sprühtrocknung und die Walzentrocknung. Bevorzugt erfolgt die Herstellung des Mischpolymerisats und dessen Trocknung oh­ ne Zusatz von Schutzkolloid.
Als Vernetzer geeignet sind pulverförmige Verbindungen, welche zwei oder mehr reaktive Gruppen enthalten, die mit Carbonsäu­ regruppen eine kovalente Bindung eingehen, mit einem Schmelz­ punkt von 40°C bis 150°C. Geeignet sind Epoxide, Isocyanate, Primide, Organohalogenverbindungen, Aziridine, Carbodiimide, Oxazoline, Alkohole, Amine, Aminosilane, Aminoformaldehyde. Bevorzugt werden Verbindungen, welche zwei oder mehr reaktive Gruppen aus der Gruppe der Epoxide, Isocyanate oder Primide enthalten.
Beispiele für geeignete Epoxidvernetzer sind solche vom Bisphenol-A-Typ, das heißt Kondensationsprodukte von Bisphe­ nol-A und Epichlorhydrin oder Methylepichlorhydrin. Derartige Epoxidvernetzer sind im Handel, beispielsweise unter den Han­ delsnamen Epicote oder Eurepox, erhältlich. Geeignete Diisocy­ anate sind ebenfalls gängige Handelsprodukte, beispielsweise m-Tetramethylxylen-Diisocyanat (TMXDI), Methylendiphenyl-Diisocyanat (MDI). Der Gehalt an Vernetzer beträgt im allge­ meinen von 0.1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise von 4 bis 12 Gew.-%, bezogen auf das pulverförmige Mischpolymerisat.
Üblicherweise werden Kombinationen aus dem Mischpolymerisat a) und dem Vernetzer b) eingesetzt. Dies gilt vor allem für An­ wendungen in den hohe mechanische Festigkeit gefordert wird. In Anwendungen dagegen, wo die Styrollöslichkeit im Vorder­ grund steht kann auch ohne Vernetzerzusatz gearbeitet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die pulverförmige Bindemittel-Zusammensetzung noch einen Vernetzungskatalysator auf der Basis von organischen Verbindungen, welche quarternäre Gruppen von Elementen der 5. Hauptgruppe des PSE enthalten. Bevorzugt sind pulverförmige Katalysatoren, welche sich von Triphenylphosphonium-Halogeniden oder quarternären Ammonium­ verbindungen ableiten. Beispiele hierfür sind Methyl-, Ethyl-, Propyl-, Butyl-Triphenylphosphonium-Bromid bzw. die entspre­ chenden Iodide und Chloride. Geeignet sind auch Triphenylphos­ phonium-Halogenide mit substituiertem Alkylrest wie 2-Carboxy­ ethyl-, 3-Bromopropyl- oder Formylmethyl-Triphenylphosphonium­ bromid. Geeignete quarternäre Ammoniumverbindungen sind Tetra­ butylammonium-, Benzyltrimethylammonium-, Methyltributylammo­ nium-Salze. Die genannten Verbindungen sind im Handel erhält­ lich und werden vorzugsweise in Mengen von 0.1 bis 5 Gew.-%, be­ zogen auf das pulverförmige Mischpolymerisat, eingesetzt.
In Anwendungen, in denen es auf die Schmelzflußcharakteristik ankommt, haben sich als Polymerisate a) solche bewährt, welche ein Molekulargewicht Mw von 60 000 bis 300 000 aufweisen. Das Mo­ lekulargewicht kann dabei in dem Fachmann bekannter Art und Weise mittels Reglern, wie Dodecylmercaptan, während der Poly­ merisation eingestellt werden.
Die Herstellung der pulverförmigen Bindemittel-Zusammensetzung erfolgt durch Vermischen der pulverförmigen Komponenten in den angegebenen Mischungsverhältnissen. Hierzu können die bekann­ ten Vorrichtungen zur Mischung von Pulvern eingesetzt werden.
Als Fasermaterial sind alle Fasern geeignet, die üblicherweise zur Verstärkung von faserverstärkten Kunststoffen herangezogen werden. Dazu zählen insbesondere Glasfasern, Polyamidfasern und Kohlenstoff-Fasern. Bei den Polyamidfasern werden Aramid­ fasern bevorzugt. Die Fasermaterialien können als Einzelfila­ mente oder als Garne, sogenannte Rovings, oder als Vliese, Ge­ wirre oder Gelege eingesetzt werden. Die Fasern können sowohl jeweils für sich als auch in Form von Kombinationen unterein­ ander eingesetzt werden, beispielsweise in Form von Mischgar­ nen oder Mischgeweben.
Zur Faserbindung wird die Pulverzusammensetzung im allgemeinen in einer Menge von 1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 4 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 3 bis 8 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Fasergewicht eingesetzt.
Zur Herstellung der Formteile oder Flächengebilde kann dabei so vorgegangen werden, daß die Fasermaterialien mit der Pul­ verzusammensetzung vermischt werden und das Gemisch aus Faser und Pulver vor der Verfestigung mittels der üblichen Verfahren der Nonwoven-Technologie, beispielsweise mittels einer Luftle­ ge-, Naßlege-, Direktspinn- oder Krempelvorrichtung, ausgelegt wird. Gegebenenfalls kann die Faser/Pulver-Mischung kardiert werden. Anschließend wird mittels Temperaturerhöhung, vorzugs­ weise auf 130°C bis 250°C, gegebenenfalls unter Anwendung von Druck und/oder Heißdampf das Fasermaterial gebunden.
Es kann auch so vorgegangen werden, daß vor der Verfestigung die Fasern flächenhaft ausgebreitet werden, wobei die Faser- Pulver-Mischung gegebenenfalls noch kardiert werden kann, oder ein Faser-Gelege, -Gewebe oder -Vlies ausgelegt wird. An­ schließend wird die Pulvermischung in das ausgelegte Faserma­ terial eingestreut; dabei werden Pulverstreuer, Walzenauf­ tragssysteme und elektrostatische Sprühverfahren bevorzugt. Anschließend wird mittels Temperaturerhöhung, gegebenenfalls mittels Infrarotstrahlungsquelle oder Mikrowelle, vorzugsweise auf 130°C bis 250°C, gegebenenfalls unter Anwendung von Druck und/oder Heißdampf, das Fasermaterial gebunden.
Die dadurch erhältlichen, vorgebundenen Fasermaterialien eig­ nen sich als Halbzeug zur Herstellung von faserverstärkten Kunststoffen, welches sich insbesondere durch eine gute und rasche Löslichkeit in Styrol auszeichnet. Bei dieser Anwendung wird zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen aus faserver­ stärkten, ungesättigten Polyesterharzen das vorgebundene Fa­ sermaterial ausgelegt, anschließend mit dem ungesättigten Po­ lyesterharz getränkt und schließlich das Formteil ausgeformt.
Ein weiterer bevorzugter Anwendungsbereich ist die Verfesti­ gung von Glas-, Aramid- oder Kohlenstoff-Fasermatten in Form von Gelegen oder Geweben, Mischgelegen oder Mischgeweben mit­ tels der Pulverzusammensetzung, wobei analog der obigen Ver­ fahrensbeschreibung gearbeitet werden kann. Die damit erhält­ lichen, vorgebundenen Fasermaterialien werden beispielsweise zur Herstellung von faserverstärkten, epoxidgebundenen RTM- Formteilen (RTM = Resin Transfer Molding) oder SMC-Formteilen (SMC = Sheet Molding Composites) eingesetzt. Zur Herstellung von vorgeformten Flächengebilden ("preforming") kann das vor­ gebundene Fasermaterial in einem geeigneten Formwerkzeug, ge­ gebenenfalls unter Anwendung von erhöhter Temperatur und Druck geformt werden.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel 1 Herstellung eines carbonsäuregruppenhaltigen Polymerpulvers
In einem Reaktor mit 3 Liter Volumen wurden 838.8 g deioni­ siertes Wasser und 6.7 g Natriumlaurylsulfat vorgelegt und un­ ter Stickstoff und Rühren auf 80°C aufgeheizt. Bei dieser Tem­ peratur wurde die Initiatorlösung (6.7 g Kaliumperoxodisulfat und 218.4 g Wasser) in den Reaktor gegeben und aus separaten Behältern wurden innerhalb von 4 Stunden folgende Zusammenset­ zungen in den Reaktor zudosiert:
Monomerdosierung 1 mit 67.3 g Methacrylsäure, 403.7 g Butyl­ acrylat, 861.3 g Styrol und 6.7 g Dodecylmercaptan.
Monomerdosierung 2 mit 67.3 g Wasser, 44.9 g Acrylamid (30%).
Initiatordosierung mit 217.6 g Wasser und 6.7 g Kaliumperoxo­ disulfat.
Nach den Dosierungen wurde ca. 2 Stunden bei 80°C nachpolyme­ risiert. Nach dem Abkühlen und dem Einstellen des pH-Wertes auf 8 mittels Ammoniak wurde die Dispersion sprühgetrocknet. Die Glastemperatur dieses Produktes lag bei 59°C.
Beispiel 2 Herstellung eines carbonsäuregruppenhaltigen Polymerpulvers
In einem Reaktor mit 3 Liter Volumen wurden 855 g deionisier­ tes Wasser und 6.7 g Natriumlaurylsulfat vorgelegt und unter Stickstoff und Rühren auf 80°C aufgeheizt. Bei dieser Tempera­ tur wurde die Initiatorlösung (6.7 g Kaliumperoxodisulfat und 217.4 g Wasser) in den Reaktor gegeben und aus separaten Be­ hältern wurden innerhalb von 4 Stunden folgende Zusammenset­ zungen in den Reaktor zudosiert:
Monomerdosierung 1 mit 67.2 g Methacrylsäure, 403.4 g Butyl­ acrylat, 860.5 g Styrol, 6.7 g Dodecylmercaptan.
Monomerdosierung 2 mit 67.3 g Wasser und 28.0 g N-Methylol­ acrylamid (48%).
Initiatordosierung mit 217.4 g Wasser und 6.6 g Kaliumperoxo­ disulfat.
Nach den Dosierungen wurde ca. 2 Stunden bei 80°C nachpoly­ merisiert. Nach dem Abkühlen und dem Einstellen des pH-Wertes auf 8 mittels Ammoniak wurde die Dispersion sprühgetrocknet. Die Glastemperatur dieses Produktes lag bei 59°C.
Beispiel 3 Herstellung der Pulvermischung
98 g des carbonsäuregruppenhaltigen Polymerpulvers aus Bei­ spiel 1 wurde in einem Pulvermischer mit 2 g einer pulverför­ migen, multifunktionellen Epoxidverbindung vermischt.
Beispiel 4 Herstellung der Pulvermischung
98 g des carbonsäuregruppenhaltigen Polymerpulvers aus Bei­ spiel 2 wurde in einem Pulvermischer mit 2 g einer pulverför­ migen, multifunktionellen Epoxidverbindung vermischt.
Vergleichsbeispiel 5
Ein kommerzielles Polyesterpulver auf Basis eines ungesättig­ ten Esters.
Vergleichsbeispiel 6
Ein kommerzielles Polyesterpulver auf Basis eines Bisphenol-A-Fumarats.
Vergleichsbeispiel 7
Ein kommerzielles Polyesterpulver auf Basis eines ungesättig­ ten Bisphenol-Polyesters.
Herstellung einer Glasfasermatte
Zur Herstellung einer Glasfasermatte wurden Glasrovings stati­ stisch auf einer Trägerplatte ausgebreitet und jeweils gleich­ mäßig mit einem Pulver aus den Beispielen bzw. Vergleichsbei­ spielen bestreut. Der Pulverauftrag betrug jeweils 5 Gew.-%, bezogen auf das Fasergewicht. Zur Verfestigung wurde die Trä­ gerplatte mit dem Faser/Pulver-Gemisch für 3 Minuten auf 210°C erhitzt, wobei das Pulver schmolz, die Fasern durchtränkte und an den Kreuzungspunkten miteinander verband. Die damit erhal­ tenen Fasermatten zeigten keine Verfärbung.
Anwendungstechnische Prüfungen Styrollöslichkeit
Zur Prüfung der Styrollöslichkeit wurden die Fasermatten auf einen Prüfkörper der Größe 10 × 15 cm zurechtgeschnitten, mit einem 100 g Gewicht behängt und vertikal in monomeres Styrol getaucht. Die Styrollöslichkeit wurde charakterisiert durch die Zeitspanne (in Sekunden) vom Zeitpunkt des Eintauchens bis zum Abreißen der Fasermatte.
Die Ergebnisse der anwendungstechnischen Prüfung sind in Ta­ belle 1 zusammengefaßt.
Tabelle 1
Vorbinder
Styrollöslichkeit [s]
Beispiel 1 8
Beispiel 2 12
Beispiel 3 13
Beispiel 4 14
Vergleichsbeispiel 5 130
Vergleichsbeispiel 6 31
Vergleichsbeispiel 7 34
Die Tabelle zeigt, daß bei erfindungsgemäßem Vorgehen deutlich bessere Styrollöslichkeit erhalten wird als mit herkömmlichen Vorbindern.
Verarbeitung nach dem RTM-Verfahren
Es wurde ein Kohlefasergelege ausgelegt, geerdet und das Pul­ ver aus Beispiel 1 mittels elektrostatischem Sprühauftrag in einer Menge von 5 Gew.-%, bezogen auf Fasergewicht, aufge­ bracht. In einer anschließenden Ofenfahrt bei 150°C/20 sec wurde die Matte vorverfestigt. Anschließend wurde die vorver­ festigte Matte in einem Preßwerkzeug in eine halbkugelförmige Form gebracht.
Dieser Versuch wurde mit dem Pulver aus Beispiel 3 wiederholt, wobei anstelle von einem Kohlefasergelege ein Glasfasergewebe eingesetzt worden ist.
Die vorgebundenen und vorgeformten Gelege bzw. Gewebe waren formstabil und ließen sich problemlos ohne Formverlust in ein entsprechend geformtes Injektionswerkzeug überführen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Vorbindung von Fasermaterialien, wobei eine pulverförmigen Bindemittel-Zusammensetzung enthaltend
  • a) ein pulverförmiges Mischpolymerisat, erhältlich durch Emulsionspolymerisation und anschließende Trocknung, von einem oder mehreren Monomeren aus der Gruppe umfassend Vinylester, Acrylsäureester, Methacrylsäureester, Vinyla­ romaten und Vinylchlorid und von 0.01 bis 25 Gew.-%, bezo­ gen auf das Gesamtgewicht des Mischpolymerisats, von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten, carboxylgruppen­ haltigen Monomeren, wobei das Mischpolymerisat eine Gla­ stemperatur Tg oder einen Schmelzpunkt von größer 35°C und gegebenenfalls
  • b) mindestens eine pulverförmige Verbindung, welche minde­ stens zwei reaktive Gruppen aufweist, die mit den unter a) genannten Carboxylgruppen reagieren können, und einen Schmelzpunkt von 35°C bis 150°C aufweist,
mit dem Fasermaterial vermischt und ausgebreitet wird, oder das pulverförmige Bindemittel auf das ausgebreitete Fasermaterial aufgestreut wird, und anschließend das Fa­ sermaterial mittels Temperaturerhöhung auf 50°C bis 250°C gebunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Mischpolymerisat Vinylacetat-Ethylen, Vinylacetat-Vinyl­ chlorid-, Vinylacetat-VeoVa5-, Vinylacetat-VeoVa9-, Methyl­ methacrylat-Butylacrylat-, Styrol/Butylacrylat-Mischpoly­ merisate, welche jeweils 0.01 bis 25 Gew.-% carboxylgrup­ penhaltige Monomereinheiten enthalten, eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als ethylenisch ungesättigte, carboxylgruppenhaltige Monomere ein oder mehrere Monomere aus der Gruppe Acryl­ säure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäu­ re copolymerisiert werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als pulverförmige Verbindung, welche zwei oder mehr reaktive Gruppen enthalten, ein oder mehrere aus der Grup­ pe umfassend Epoxide, Isocyanate, Primide, Organohalogen­ verbindungen, Aziridine, Carbodiimide, Oxazoline, Alkoho­ le, Amine, Aminosilane, Aminoformaldehyde, eingesetzt wer­ den.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Fasermaterial Glasfasern, Polyamidfasern oder Koh­ lenstoff-Fasern eingesetzt werden.
6. Vorgebundene Fasermaterialien erhältlich mit einem Verfah­ ren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5.
7. Verwendung der vorgebundenen Fasermaterialien gemäß An­ spruch 6 zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen aus fa­ serverstärkten, ungesättigten Polyesterharzen mittels Aus­ legen des vorgebundenen Fasermaterials, Tränken des Faser­ materials mit dem ungesättigten Polyesterharz und Ausfor­ men des Formteils.
8. Verwendung der vorgebundenen Fasermaterialien gemäß An­ spruch 6 zur Herstellung von Kunststoff-Formteilen aus fa­ serverstärkten, Epoxidharzen mittels Auslegen des vorge­ bundenen und gegebenenfalls auch vorgeformten Fasermateri­ als, Tränken des Fasermaterials mit dem Epoxidharz und Ausformen des Formteils.
9. Verwendung der vorgebundenen Fasermaterialien gemäß An­ spruch 6, wobei das vorgebundene Fasermaterial in einem geeigneten Formwerkzeug, gegebenenfalls unter Anwendung von Temperatur und Druck geformt wird und nach Tränken mit einem Epoxidharz zu einem Kunststoff-Formteil verarbeitet wird.
10. Verwendung der vorgebundenen Fasermaterialien gemäß An­ spruch 6 zur Herstellung von RTM-Formteilen.
11. Verwendung der vorgebundenen Fasermaterialien gemäß An­ spruch 6 zur Herstellung von SMC-Formteilen.
12. Formteile erhältlich gemäß der Verwendung nach Anspruch 6 bis 11.
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