DE2111674A1 - Verfahren zur Herstellung einer mittels metallischer Formstanzen in schwierig kontourierte Teile verformbaren faserverstaerkten Bahn bzw.Platte - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer mittels metallischer Formstanzen in schwierig kontourierte Teile verformbaren faserverstaerkten Bahn bzw.Platte

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DE2111674A1
DE2111674A1 DE19712111674 DE2111674A DE2111674A1 DE 2111674 A1 DE2111674 A1 DE 2111674A1 DE 19712111674 DE19712111674 DE 19712111674 DE 2111674 A DE2111674 A DE 2111674A DE 2111674 A1 DE2111674 A1 DE 2111674A1
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Loudin Jun Loy Leonard
Martin Jay Richard
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Borg Warner Corp
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    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
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Description

ZUSTELLUNGSANSCHRIFT: HAMBURG 30 · NEUE RJVALL ti
TEL. 3β 71 28 UND 36 41 15
TBLEOR. .N-EfJEI)APATENT HAMBURO
_ΛΛ „.,,,.,. Λ MÜNCHEN 13· MOZARtSTR. 23
200 South Michigan Avenue
TEL. 3 38 OS 80
Chicago» Illinois 6O6O4/USA teleoh. negedapatent München
Hamburg, den 10. März 1971
Verfahren zur Herstellung einer mittels metallischer
Formstanzen in schwierig kontourierte Teile verformbaren faserverstärkten Bahn bzw. Platte
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mittels metallischer Formstanzen in schwierig kontourierte Teile verformbaren faserverstärkten Bahn bzw. Platte,
wobei die Verformung auf einer üblichen Papiermaschine,
z» B. einem Langsieb, vorgenommen wird.
Es ist bereits eine große Anzahl von Verfahren zur Herstellung von Platten oder Bahnen auf üblichen Papiermaschinen bekannt. Bei vielen dieser Verfahren wurde der elektrischen Ladung
der einzelnen Bestandteile, die zur Bahnbildung eingesetzt wurden, sowie dem Typ, dem sie angehören, Rechnung getragen, um gute Verteilung und Bahnbildung zu gewährleisten. Es
wurde auch berücksichtigt, daß die Gesamtmenge harzartiger und gummiartiger Materialien miteinander verträglich sein
und in einem wässrigen Medium suspendierbar sein muß··
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Obwohl es möglich rar, Gummi- und Harzpartikel auf Pasern aus einer wässrigen Aufschlämmung abzuscheiden, bestanden Schwierigkeiten bei der Herstellung von thermoplastischen faserigen Zusanunense fczungeii aus wässrigen Auf sclilänimungen. Eine der größten Schwierigkeiten resultierte daraus, daß die Gummi- und Harz-Partikel während der Enfcwässerungsstui'e auf der Papiermaschine ausgewaschen und vom wässrigen Medium weggeführt wurden.
Ein bekanntes Verfahren zur Abscheidung von Gummipartikeln auf Fasern ist in der USA-Patentschrift 2 375 -'f5 beschrieben. Abänderungen dieses Verfahrens sind den USA-Patentschriften 2 868 6^1 und 2 786 759 zu entnehmen. Eine weitere bekannte Methode bestand darin, daQ ein filmbildender Latex einer Aufschlämmung von Fasern und pulverförmigem Harz zugegeben wurde. Der filmbildende Latex war erforderlich, um eine gute Entwässerungsgeschwindigkeit und gute Retention des pulverförmigen Harzes zu erreichen.
Die Schwierigkeiten, eine geeignete Verteilung hoher Konzentrationen, z, B. über 20 yb, von Gummi- und Ha,rz-Material sowie eine gleichmäßige Abscheidung dieser Materialien auf den Fasern zu bewirken, erforderte eine Vielzahl von Netierungen an den bekannten Verfahren zur Herstellung von Platten auf einer Papiermaschine. Die meisten bekannten Verfahren waren auch nicht wirtschaftlich genug; wenn zu
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viel Gummi- und Ilarzmaterial bei der- Herstellung der Platten verlorenging, wurden die Verfahren für industrielle Ausübung nicht tragbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend dargelegten Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren zur Ilerstellimg verformbarer Bahnen und Platten zu schaffen, wobei eine wesentliche Menge thermoplastischen Materials aus wässriger Aufschlämmung auf Pasern auf der Papiermaschine abgeschieden verden sollen. Mit nur geringen Änderungen an den bekannten Verfahren solJ es möglich sein, Dine große Menge thermoplastischen Materials dor wässrigen Fasoraufschlämmung zuzufügen, um Faserplatten oder verformbare Bahnen herzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer mittels metallischer Formstanzen in schwierig kontourierte Teile verformbaren faserverstärkten Bahn bzw. Platte, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zu Fasern, von denen mindestens 5° Gew.-^o positiv geladene sind, Wasser zugegeben und 3 Minuten lang gerührt wird, um die Fasern zu benetzen und im Wasser aufzuschlämmen, der Faseraufschlämmung ein Latex eines Thermoplasts zugegeben wird, so daß eine Latex-Faser-Aufschlämmung eines Feststoffgehaltes von 10 bis kO Gew.-^o resultiert, das Gemisch so lange gerührt wird, bis der Latex koaguliert, die Aufschlämmung mit Wasser zu einem
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Peststoffgehalt von 1 bis 2 Gew.-^ verdünnt und dann eine Faserbahn bzw. Platte gebildet wird.
Die erfindungsgemäß erhaltenen faserverstärkten Platten oder Bahnen haben Eigenschaften, die es möglich machen, sie in Formstanzen aus Metall in schwierig kontourierte Teile zu verformen.
Die normalerweise eingesetzten Fasern sind positiv geladen, wie z, B, Chrysotil-Asbest, eine Vielzahl von Glasfasern und Lederfasern, Bis zu $0 'p cl-öt Paserkomponente kann negativ geladen sein (z. B. Zellulose) oder keine Ladung tragen, solarge jO fo oder mehr der Fasern positiv geladen sind.
Das Verfahren nacli der- 2r#ii_-. ^g- „or, do^virt, daß die Entwässerungsgeschwindigkeit der Latex-Faser-Aufschlämmung außerordentlich hoch ist und eine wesentliche Verbesserung gegenüber den bekannten Verfahren hinsichtlich der Abscheidung thermoplastischen Materials auf den Fasern aus der wässrigen Aufschlämmung erreicht wird. Die Harzreten-.ion auf der Faser kann 98 $ betragen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise 20 bis 70 Gew.-^ Harzmaterialien und entsprechend 80 bis 30 Gew.-^ Fasern eingesetzt. Die erhaltene Bahn kann also aus 70 Gew»-$ Thermoplast und 30 Gew.-^ Fasern bestehen.
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_ 5 —
Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung von faserhaltigen Produkten wurden Alaun oder andere Additive zur Koagulation des Latex zugegeben. Erfindungsgemäß kann eine so große Menge wie 70 f° Feststoff eines nicht-fumbildenden Ilarzlatex ohne Verwendung von Alaun oder anderer Koagulierungsmittel abgeschieden werden.
Das Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung von verformbaren Bahnen oder Platten ist zweistufig. In der ersten Stufe wird eine Paseraufschlämmung mit relativ hohem Feststoffanteil hergestellt, d.h. einem Feststoffanteil von 20 'ji oder darüber, abhängig von der Art der Fasern, die verwendet wird. Nachdem die Fasern mit der wässrigen Lösung kurze Zeit vermischt worden sind (z. B. bis zu 3 Minuten), um die Fasern zu benetzen, wird ein Ilarzlatex zugesetzt und 2 bis 10 Minuten gemischt. Die Latex-Faser-Auf schlämmung hat einen Feststoffgehalt von etwa 10 bis kO Gew.-^o, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung. Danach wird die Aufschlämmung auf einen Feststoffgehalt von 1/2 bis 2 c/o verdünnt. Aus dieser verdünnten Aufschlämmung wird die Faser-Bahn oder -Platte auf einer üblichen Papiermaschine, z. B. einem Langsieb oder einer Zylindermaschine, gebildet,
film-Die Erfindung ermöglicht es,* einen/bildenden Latex su
eliminieren und eine gute Entwässerungsgeschwindigkeit zu erzielen. Es kann ein steifer Latex (rigid latex) eingesetzt werden, um hohe Entwässerungsgeschwindigkeit und gute
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Retention zu erreichen; mit pulverförmigen Harzen ist das n:Lchfc möglich, nur mit einem Latex. Der Latex hat auch den Vorteil sehr kleiner Partikelgröße (etwa 3000 A.) , was die ausgezeichnete Dispergierung ermöglicht. Außerdem besteht ein beachtlicher wirtschaftlicher Vorteil darin, daß die Trocknungsstufe bei der Herstellung eines pulverförmigen Harzes bei einem Latex wegfällt.
Als thermoplastische Materialien, die für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung eingesetzt werden können, sind die nachstehend aufgeführten geeignet, doch ist die Erfindung nicht auf die hler gebrachten Beispiele beschenkt: ABS-Pfropfpolymerisate, Polyacrylsäureester, Polymethacrylsäureester, Styrol-Acrylnitril-Copolymerisate, Polyacrylnitril, Polyvinylchlorid, Polystyrol, modifiziertes Polystyrol (rubber modified polystyrene) und andere nach der Emulsionspolymerisation erhaltene Thermoplaste. Ein ABS-Pfropfpolymerisat ist ein solches, das durch Polymerisieren von mindestens einem Monomeren, z. B. einem monovinylaromatischen Kohlenwasserstoff, in Gegenwart einer polymeren Hauptkette, wie Polybutadien oder einem Bufcadien-Styrol-Copolymerisat, erhalten wird. Die ABS-Pfropfpolymerisate, die wohl am bekanntesten sind, werden durch Polymerisieren eines monovinylaromatischen Kohlenwasserstoffes, wie Styrol, und einem Nitrilmonomeren, wie Acrylnitril, substituiertes Acrylnitril oder einem Acrylsäureester oder Methacrylsäureester in
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Gegenwart einer polymeren Hauptkette, die ein Butadien-HomopoljTiierisat oder -Copolymerisat ist» erhalten.
Die Fasern, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden, sind normalerweise positiv geladene, wie Ghrysotil-Asbest, jedoch können auch andere positiv geladene Fasern in gleicher Weise eingesetzt werden. Die positive Ladung auf den Fasern löst die Koagulation und das Absetzen des Latex auf der Faser aus. Die Art, in der der Latex koaguliert, gibt die hohe Harzretention und und die ausgezeichnete Entwässerung der Paser-Latex-Zusammensetzung. Die Entwässerungsgescliiiindigkeit wurde nach dein Canadian Freeness-Test bestimmt. Ein typisches Baispiel für die Canadian Freeness-lferte zum Vergleich des eT£'zn&imgä-jn::i&n,en Verfahrens mit den bekannten Verfahren ist wie folgti
Zusanuaensetzun^ Canadian Freeness (ml)*
Faser 150 -
Faser + Harzlatex
(bekanntes Verfahren) 60 - 200
Faser + Harzlatex (
(verfahren nach der Erfindung) 500 - 700
^Canadian Freeness wird nach der TAPPI-Test-Methode T-227-M-58 bestimmt.
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Die nach dem erfindungsgeinäßen Verfahren erhaltenen .Bahnen bzw. Platten haben eine Dicke zwischen 0,25** mm und 2,5^· cm, abhängig von den Herstellungsbedingungen· Die typische Dicke zur Herstellung eines durch Formstanzen geformten Teiles beträgt etwa 3»175 mm nach dem Formen. Die Platte oder die Schichtetoffplatte wird dann auf 177 bis 260 °C erhitzt und zwischen einer aus Matrize und Patrize bestehenden Metallform, die auf 38 bis I50 0C vorgeheizt ist, geformt. Während des Formens wird das Teil einem Druck von etwa "JOkg/cm 10 bis 20 Sekunden ausgesetzt, bevor es aus der Form herausgenommen wird. Daher sind Zeiten für den Gesamtzyklus von 20 bis 30 Sekunden möglich.
Nachstehend werden Beispiele 1 bis 11 von Harz-Faser-Bahnen bzw. -Platten gebracht, die mit verschieden harten Harzen und zwei verschiedenen im Handel erhältlichen Chrysotil-Asbest-Fasern hergestellt wurden. Die Herstellung wurde, wie vorstehend beschrieben, vorgenommen. Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der geformten Platten sind in der Tabelle aufgeführt. Die Zusammensetzungen sind in Trockengewicht angegeben*
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1 2 3 Tab • 60 eil e 7 8 9 10 11
BEISPIEL 40 50 60 4 5 6
ZUSAMMENSETZUNG IN
GE¥ICHTSTEILEN		 4o 50 60 50 60 50 60
Asbestfasera Nr. 1 60 50 40 60
Asbestfasern Nr. 2 952
S tyrο1-Acrylnitril
(70/30)-Copolymeri-
s at		 50 40
_^ ABS-Pfropfpolymerisat
Q 20 Gew.-^ Polybutadien
to =30 Gew. -$> Acrylnitril
cx> =50 Gew.-# Styrol		 14,8 40 40 50
0 Polyvinylchlorid 9,79 40 50
P0 Polystyrol IO78 1113 1379 1,38 485 399 766 791 455
CD
cn Polymethyl-methacrlyat		 1568 1624 1932 1102 819 717 1120 1085 938
Zu^estigkeit, kg/cm 10,6 12,5 1176 10,2 7,3 10,9 9,3 9,4
Biegefestigkeit, kg/cm 114,78 13,6 16,32 1533 7,72 5,44 5,49 4,89 8,70
2 -4
Biegemodul, kg/cm x10		 1,38 1,50 1,62 12,51 12,8 1,50 1,62 1,70
Kerbschlagzähigkeit nach
Izod, cm kg/cm		 113 1,50 15,77 • 79
Spezo Gewicht g/cm 1,62
Hitzeverformungs
temperatur 2 C bei
18,5 kg/cm

Claims (6)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zur Herstellung einer mittels metallischer Formstanzen in schwierig kontdurierte Teile verformbaren faserverstärkten Bahn bzw. Platte, dadurch gekennzeichnet, daß zu Fasern, von denen mindestens 50 Gew.-fo positiv geladene sind, Wasser zugegeben und 3 Minuten lang gerührt wird, um die Fasern zu benetzen und in Wasser aufzuschlämmen, der Faseraufschlämmung ein Latex eines Thermoplaste zugegeben wird, so daß eine Latex-Faser-Auf schlämmung eines Feststoffgehaltes von 10 bis 4θ Gew.-^ resultiert, das Gemisch so lange gerührt wird, bis der Latex koaguliert, die Aufschlämmung mit Wasser zu einem Feststoffgehalt von 1 bis 2 Gew.-^ verdünnt und dann eine Faser-Bahn bzw. -Platte gebildet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Latex aus irgendeinem der nachstehend aufgeführten Thermoplaste hergestellt wird: Acrylnitril-Butadien-Styrol-Pfropfpolymerisate, Polyacrylsäureester, Polymethacrylsäureester, Styrol-Acrylnitril-Copolymerisate,
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    . Polyvinylchlorid, Polystyrol und modifiziertes Polystyrol (rubbery modified polystyrene).
  3. 3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als positiv geladene Pasern Chrysotil-Asbest, Leder-Fasern oder Glasfasern eingesetzt werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern, die eingesetzt werden, zu 100 5° positiv geladene sind.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser-Latex-Aufschlämmung 2 bis 10 Minuten lang zum Koagulieren des Latex vermischt wird.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn- bzw. Plattenbildung aus der Aufschlämmung auf einer Papiermaschine vorgenommen wird·
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