DE2045571C3

DE2045571C3 - Verfahren zur Herstellung von beschichteten Glasfasern

Info

Publication number: DE2045571C3
Application number: DE19702045571
Authority: DE
Inventors: J H Davis; D D J Nightingale
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1969-09-15
Filing date: 1970-09-15
Publication date: 1973-09-13
Also published as: BE755899A; NL7013537A; FR2061711A1; AU1970370A; DE2045571B2; CA918009A; DE2045571A1; FR2061711B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei der Herstellung von beschichteten Glasfasern. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Glasfasern, die mit thermoplastischen Materialien beschichtet sind und die Verwendung derselben zur Herstellung von mit Glasfasern verstärkten thermoplastischen Materialien. Glasfasern, die mit thermoplastischen Materialien beschichtet sind, werden im allgemeinen dadurch hergestellt, daß man teilchenförmige thermoplastische Materialien mit Glasfasern trommelt, um eine innige Mischung herzustellen. Diese Mischung wird dann zwecks Schmelzen des thermoplastischen Materials erhitzt, so daß es an den Glasfasern haften bleibt. Es ist auch bekannt, endlose Glasrovings und thermoplastisches Material in den Zufülltrichter eines Extruders einzuführen und das Gemisch zu extrudieren, wodurch beschichtete Glasfasern entstehen.

Bei diesem Verfahrer, ist es nötig, die Glasfasern mit einem Kupplungsmittel, welches die Haftung des Glases am thermoplastischen Material verbessert, und auch mit einem schützenden Schlichtematerial zu beschichten. Es wird angenommen, daß diese Kupplungsmittel und Schlichtemittel nötig sind, weil Staub und Schmutz sich auf den Gläsern ansammeln und Feuchtigkeit auf der Oberfläche -ter Glasfasern abgeschieden wird, welche die Haftung der Fasern an

ίο dem thermoplastischen Material verringern. Weiterhin sollen diese Verunreinigungen auf der Oberfläche der Faser diese Fasern abreiben und somit das Aufbringen einer Schutzschlichte nötig machen. Diese Kupplungsmittel und Schlichtemittel sind jedoch

teuer, und es wäre deshalb von Vorteil, wenn sie nicht nötig wären.

Gemäß der Erfindung wird nunmehr ein Verfahren zur Herstellung von mit einer thermoplastischen Masse überzogenen oder beschichteten Glasfasern

durch Extrudieren der Glasfasern und Hindurchführen derselben durch ein Bad aus geschmolzenem thermoplastischem Material vorgeschlagen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Glasfasern sofort nach dem Extrudieren und ohne mit der umgebenden Atmosphäre in Berührung zu kommen, in einen ein trockenes Inertgas enthaltenden, geschlossenen Behälter eingeführt und dort durch das Bad des geschmolzenen thermoplastischen Materials hindurchgeführt werden.

Das inerte Gas sollte trocken sein, da, wie bereits erwähnt, jegliche Feuchtigkeit, die durch die Glasfaser absorbiert wird, eine Verringerung der Haftung zwischen dem Glas und dem thermoplastischen Material ergibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt insofern wirtschaftliche Vorteile als Kupplungsmittel und Schlichtemittel nicht mehr enorderlich sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mehrere einzelne Glasfasern gleichzeitig parallel extrudiert und dann durch das Bad aus geschmolzenem thermoplastischem Material hindurchgeführt. Diese beschichteten Fasern können dann gemeinsam aufgewickelt werden, um einen Strang aus beschichteten Glasfasern herzustellen. Alternativ können die gemeinsam extrudierten Fasern gemeinsam gezogen werden, während sie durch das Bad aus geschmolzenem thermoplastischem Material hindurchgeführt werden, so daß sie aus dem Bad als zusammengesetzter Faserstrang oder als zusammengesetztes Faserbündel austreten, bei dem ein Belag aus thermoplastischem Material um einen Teil der oder um alle einzelnen Fasern und auch um den zusammengesetzten Strang oder das zusammengesetzte Bündel gelegt ist.

Das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren ist besonders brauchbar zum Formen von Gegenständen aus mit Glas verstärkten thermoplastischen Materialien. So kann die kontinuierlich beschichtete Faser, die durch Hindurchführung der extrudierten Faser durch das Bad aus thermoplastischem Material erhalten wird, in kurze Längen geschnitten werden, die dann für den Spritzguß dienen können. Besonders geeignete Spritzgußgranalien können dadurch erhalten werden, daß man einen Strang aus beschichteten Glasfasern schneidet. Alternativ können die beschichteten Fasern dazu verwendet werden, Tafeln aus mit Glas verstärkten thermoplastischen Materialien herzustellen. Diese können da-

durch erhalten werden, daß man mehrere Stücke der beschichteten Faser oder Bündel von beschichteten Fasern parallel zueinander legt und sie einem Druck und einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Materials aussetzt, so daß das thermoplastische Material fließt und eine kontinuierliche Matrix um die Fasern bildet. Diese Tafeln können in einem absatzweisen Verfahren hergestellt werden, wobei dann die Tafeln in zweckmäßiger Weise in einer Preßform angefertigt werden, oder die· Tafein können in einem kontinuierlichen Verfahren in einem Kalander hergestellt werden, indem die Fasern durch eine Reihi; von Druckrollen geführt werden. F.in weiteres Verfahren zur Herstellung von PreßgegenMünden besteht darin, die beschichteten Fasern auf ein laufendes Band abzulegen und anschließend das Band /wischen erhitzten Quetschrollen hindurchzufuhren. Die beschichtete Faser kann geschnitten wer J .η, und die dabei erhaltenen Teilchen können auf das Band gelegt oder kontinuierlich Seite an Seite aus ,tnem hin- und hergehenden kopf abgelegt werden.

liiiendein thermoplastisches Material kann als Fm mmasse beim vorliegenden Verfahren verwendet wei-'.len. Beispiele für geeignete thermoplastische Materialien sind Polymere und Mischpolymere von Viüxlchlorid, Polymere und Mischpolymere von \-()!-jfinen, wie z.B. Äthylen, Propylen, Buten und 4-Methylpenten-l, Polymere und Mischpolymere von Styrol, insbesondere Mischpolymere mit Acrylnilii! und Butadien, Polymere und Mischpolymere von Butadien und Polymere und Mischpolymere von Mi'.hylmethacrylat, Polymere und Mischpolymere vuii Formaldehyd, und Polyamide, wie 7. B. die verschiedenen Nylons. Das thermoplastische Material muß in dem Bad, durch das die Fasern hindurchlaufen, in geschmolzenem Zustand gehalten werden. Das thermoplastische Material wird kontinuierlich aus dem Bad auf den Glasfasern ausgetragen, und aus diesem Grunde wird .es bevorzugt, daß zur Ermöglichung einer kontinuierten Betriebsweise geschmolzenes thermoplastisches Material kontinuicrlicn dem Bad zugeführt wird, um die Menge im Bad weilgehend konstant zu halten. Das Bad sollte natürlich erhitzt werden, um das thermoplastische Material im geschmolzenen Zustand zu halten.

Das geschmolzene thermoplastische Material sollte unter einer inerten Atmosphäre gehalten werden, so daß es nicht oxydier', während es fortlaufend auf L.ncr erhöhten Temperatur gehalten wird. Es wirJ bevorzugt, daß die Atmosphäre aus trockenem Stickstoff besteht und dadurch zugeführt wird, daß das Bad an eine Quelle für trockenen Stickstoff angeschlossen wird, so daß, wenn etwas geschmolzenes thermoplastisches Material aus dem Bad ausgetragen wird, weiterer Stickstoff eingeführt werden kann, und daß in ähnlicher Weise, wenn weitere Zuführungen an thermoplastischem Material in das Bad eingeführt werden, der anwesende Stickstoff verringert wird. Trockenes Argon ist ebenfalls ein geeignetes inertes Gas.

Die Glasfaser sollte durch das Bad aus geschmolzenem thermoplastischem Material unmittelbar oder kurz nach der Extrusion hindurchgeführt werden. Im allgemeinen wird bei der Herstellung von Glasfasern Glas durch eine öffnung extrudiert und das Extrudat zur Herstellung einer Faser gezogen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verläuft d Faser durch das geschmolzene thermoplastisch! .Niaterial, nachdem s;c auf den gewünschten Durchmesser heruntergezogen worden ist. Das Glas sollte nicht der Luft ausgesetzt werden, bevor es durch das geschmolzene thermoplastische Material hindurchgeht, da jeder Luftzutritt zu einer Schmutzansammlung auf der Oberfläche der Faser und/oder zu einer Feuchtigkeits- oder Gasabsorption auf der Oberfläche der Faser führt. Demgemäß schützt die inerte Atmosphäre, die eine Oxydation des geschmolzenen thermoplastischen Materials verhindert, auch die Glasfaser gegen Verunreinigung, und deshalb sollte sie sich von der Oberseite des geschmolzenen thermoplastischen Materials bis zu der öffnung erstrecken, durch die die Glasfaser extrudiert wird.

In zweckmäßiger Weise werden deshalb die beschichteten Glasfasern der vorliegenden Erfindung dadurch hergestellt, d?' man das Glas durch eine Platte mit mehreren Löchern hindurchschickt und hierauf die Fasern durch ein Bad aus geschmolzenem thermoplastischem Material hindurchfühlt, aus dem sie als beschichtete Fasern oder als Stränge oder Bündel von beschichteten Fasern herausgezogen werden, während sie zwischen der Platte und dem thermoplastischen Material in einer inerten Atmosphäre gehalten werden.

Eine bevorzugte Vorrichtung, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann, ist in der Zeichnung dargestellt.

In der dargestellten Vorrichtung wird geschmolzenes Glas 2 in einem Platintopf 1 gehalten. Der Topf wird mit Hilfe eines kreisförmigen Erhitzers4 gehoi/i, welcher Sich Uni uOfi Topf CTStrcCiit, 'JiTl ilO.!'.

Glas auf eine Temperatur über seinen Schmelzpunkt zu halten. Der Boden des Tapfs 1 besteht aus einer Platte, die mit vier Löchern ausgerüstet ist, durch welche das geschmolzene Glas in Faserform hindurchfließt. Das durch die Schmelze extrudierte Glas wird durch die Quetschrollen 8 heruntergezogen und als Glasfaserbündel gesammelt

Die Glasfasern verlaufen vom Topf 1 durch den Polymerbehälter 3, wo sie durch ein Bad aus geschmolzenem Polymer 10 hindurchgehen. Die Menge des geschmolzenen Polymers im Behälter3 wird weitgehend konstant gehalten, indem Polymer mittels eines Extruders 5 in der gleichen Geschwindigkeit eingeführt wird, mit der es vom Behälter als Belag auf die Glasfasern entnommen wild. Eine Leitfläche 6 ist im Polymerbehälter vorgesehen, welches die Glasfasern vom in den Behälter 3 extrudierten Polymer schützt, so daß verhindert wird, daß die Fasern durch die Kraft des Polymerstroms beschädigt werden. Der Behälter 3 wird durch einen kreisförmigen Erhitzer 11 erhitzt, der das Polymer im Behälter im geschmolzenen Zustand hält. Die Glasfasern verlaufen durch das geschmolzene Polymer und verlassen den Polymerbehälter durch eine öffnung, die an seinem unteren Ende vorhanden ist.

Die Glasfasern sind im Raum zwischen dem Boden des Pl&iintopfs 1 und der Oberseite des Polymerbehälters 3 durch eine Asbesthülse 9 umgeben. Die Hülse 9 ist derart befestigt, daß ein leichter Abstand zwischen der Oberseite der Hülse und dem Boden des Topfs besteht. Auf diese Weise kann trockenes inertes Gas, wie z. B. Stickstoff oder Argon, durch das Rohr 7 auf die Oberseite des geschmolzenen Polymers geführt werden, worauf es dann zwischen dem

Topf 1 und der Hülse 9 ausströmt. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Glasfasern zwischen ihrer Herstellung und ihrem Durchgang durch das Polymer der Atmosphäre ausgesetzt werden.

Die Erfindung wird nun an Hand des folgenden Beispiels näher erläutert.

Beispiel

Unter Verwendung der in der beigefügten Zeichnung dargestellten Vorrichtung wurde geschmolzenes Glas im Platintopf auf 1300⁰C gehalten und in Form von vier einzelnen Glasfasern durch die ÖfTnungen am Boden des Topfs mit einer Geschwindigkeit zwischen 30 und 45 m/Min, ausgepreßt. Die Glasfasern wurden mit Hilfe eines Quetschrollenpaars durch ein Bad aus geschmolzenem Polypropylen gezogen, das sich unmittelbar unter dem Topf befand und aul 220 C gehalten wurde, wobei eine Stickstoffatmosphäre zwischen dem Polypropylen und dem Boder des Platintopfs aufrechterhalten wurde. Die austretenden Fasern wurden als zusammengesetzter be schichteter Strang gesammelt, der einzelne bcschich ίο tete Fasern enthielt. Der Strang wurde in kurze Lan gen zerstoßen und ohne Schwierigkeit durch Spritz guß verformt. Die Gußstücke besaßen eine vorzüg liehe mechanische Festigkeit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Masse aus thermoplastischem Material, in die Glasfasern eingebettet sind, indem eine Mehrzahl von Glasfasern extrudiert wird, die dann durch ein Bad d;s geschmolzenen thermoplastischen Materials geleitet werden, worauf das mit dem Belag versehene Fasermaterial einer Wärme- und Druckbehandlung unterworfen wird, so daß das thermoplastische Material fließfähig wird, um die Fasern in die Masse des thermoplastischen Materials einzubetten, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern in frisch hergestelltem Zustand und bevor sie der Luft der umgebenden Atmosphäre ausgesetzt werden, in das geschmolzene thermo;)! istische Material geleitet werden, das sich in einem geschlossenen Behälter befindet, in dem es mit einer Atmosphäre eines trocknen inerten Gases bespült wird, um so eine Oxydation des thermoplastischen Materials zu verhindern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die G'.asfasern nach dem Extrudieren gestreckt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streckung der extrudierten Glasfasern erfolgt, während sie durch das Bad des geschmolzenen thermoplastischen Materials hindurchgeführt werden., aus dem sie in Form eines mit einem Belag versehenen aus Einzelfäden bestehenden Stranges.. uslreten.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Material ständig mit einer solchen Geschwindigkeit wieder aufgefüllt wird, daß die Menge an dem geschmolzenen thermoplastischen Material in dem Bad im wesentlichen konstant bleibt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehr inertes Gas in den geschlossenen Behälter eingeführt wird, wenn das thermoplastische Material aus dem Bad entfernt wird, wobei die Menge an inertem Gas verringert wird, wenn eine weitere Zufuhr des geschmolzenen Materials in das Bad erfolgt.