DE2113714A1

DE2113714A1 - Verstaerkungsmaterial fuer faserverstaerkte Kunstharze

Info

Publication number: DE2113714A1
Application number: DE19712113714
Authority: DE
Inventors: Ackley Richard Harold
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1970-03-25
Filing date: 1971-03-22
Publication date: 1972-01-27
Also published as: BE764608A; FR2083560B1; IL36380A0; ZA711828B; GB1353477A; JPS5754304B1; US3713962A; FR2083560A1; NL7103794A; AU2680871A

Description

HELWT _iiiaiii_

²⁷" "' 19. März 1971

Gzy/Ha.

INDUSTRIES, INC., Pittsburgh, Pennsylvania 15222, U.S.A.

Verstärkungsmaterial für faserverstärkte Kunstharze

Die Erfindung betrifft mattenförmiges Verstärkungsmaterial für Gegenstände aus faserverstärkten Kunststoffen und das Herstellen solcher Gegenstände.

Bisher gab es zahlreiche Schwierigkeiten beim Gießen oder Formen von Gegenständen aus Kunststoffen, die ein faserförmiges Verstärkungsmaterial enthalten. Diese Gegenstände müssen nicht nur verhältnismäßig billig herzustellen sein, sondern sollen auch ein gutes Aussehen haben und diejenigen Eigenschaften aufweisen, die durch ihren Verwendungszweck gegeben sind. Diese Schwierigkeiten bestanden im einzelnen unter anderem in der wirtschaftlichen Herstellung solcher Gegenstände und darin, daß sie verschiedene Eigenschaften haben sollen, wie eine sehr glatte Oberfläche, einen geregelten gleichförmigen Gehalt an Fasern, eine gleichmäßige Verteilung der Fasern, eine gute Festigkeit und gleichmäßige und beständige Formen. Die Erfindung entspricht diesen Forderungen durch eine einzigartige Kombination von Fasermatten und Kunstharzen, so daß beliebige dieser oben genannten Eigenschaften oder Kombinationen dieser Eigenschaften verhältnismäßig einfach und billig erhalten werden können.

109885/1625

21137U

Die Zeiohnurigen erläutern beispielsweise einige Ausführungsformen der Erfindung.

Figur 1 ist ein schematisch.es Fließbild des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie zeigt verschiedene Kombinationen von erfindungsgemäßen Verfahrensschritten.

Die Figuren 2 bis 8 sind typische Querschnitte durch verschiedene erfindungsgemäße Gegenstände, die erfindungsgemäß hergestellt werden können.

Im nachstehenden wird die Verwendung von Glasfasern beschrieben. Es ist aber klar, daß die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist, und daß verschiedene andere natürliche oder synthetische Fasern ebenfalls erfindungsgemäß angewendet werden können.

Die Erfindung beruht u.a. auf der Erkenntnis, daß Gegenstände aus faserverstärkten Kunstharzen mit einer sehr glatten Oberfläche hergestellt werden können, wenn diese an der Oberfläche eine Matte enthalten, die aus nicht zu Strängen verarbeitenden Glasfasern besteht, welche gegeneinander frei beweglich sind. Diese Matte kann aus Stapelfasern oder aus kontinuierlichen Fäden bestehen. Wesentlich ist es nur, daß die Fasern gegeneinander frei beweglich sind. Zum Erhalten der besten Eigenschaften ist es ferner wünschenswert, daß die oberste !fette so gleichmäßig wie möglich ist, so daß ;}edes einzelne Teil dieser Matte während des Formens sich praktisch ebenso verhall; wie alle anderen Teile der Matte.

1 09885/ 1 625

21137U

Die Figur 1 zeigt ein "bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von Matten aus nicht zu Strängen verarbeiteten Glasfasern. Im oberen Teil der Figur sieht man eine Quelle 1o für Glasfasern. Diese können als Büschel, als aufgewickelte Packungen oder sonstwie verwendet werden. Die Fasern gelangen zu einer Vorrichtung 12 zum Verteilen der Fasern und zur Herstellung der Matte, z.B. zu einem Garnett-Öffner, der mit einer Vorrichtung zum Verdichten der Fasern oder Matten verbunden ist. Es entsteht hierbei eine gleichförmige Matte aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern, die sich frei gegeneinander bewegen können. Vor der Herstellung der Matte können noch verschiedene zusätzliche Verfahrensschritte eingeschaltet werden. Man kann beispielsweise mittels der Vorrichtung 14 den Fasern eine dauernde Kräuselung geben; eine solche Vorrichtung ist beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr. 3 136 11 ο beschrieben. Das Fasermaterial kann auch durch Ausziehen in der Flamme zu Fasern oder Stapelfasern von geringem Durchmesser verarbeitet werden? eine solche Vorrichtung 16 zur Herstellung von Stapelfasern ist beispielsweise in der USA-Patentschrift 2 489 243 beschrieben. Man kann auch die Fäden zu Stapelfasern der gewünschten Länge zerhacken, wobei man eine übliche, an sich bekannte Vorrichtung 18 zum Zerhacken verwenden kann. Im allgemeinen können alle gewünschten Verfahrensmaßnahmen verwendet werden, durch welche die Bildung einer gleichmäßigen Matte aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern ermöglicht wird, die gegeneinander frei beweglich sind. Hierbei ist es belanglos, ob diese Verfahrensmaßnahmen vor, während oder nach der Bildung der Matte angewendet werden.

109885/1625

21137U

Nach der Bildung der Matte aus gleichmäßig verteilten nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern oder Fäden ist es zweckmäßig, der Matte eine genügende Festigkeit zu geben, um sie nachher weiter verarbeiten oder handhaben zu können. Hierfür ist es sehr angebracht, die Matte auf einem üblichen Nadel-Webstuhl 2o mit Hakennadeln zu nadeln. Darauf kann die Matte zu einer Rolle 22 für den späteren Gebrauch aufgewunden werden, bei 24 auf die gewünschte Länge geschnitten werden oder direkt weiter verarbeitet werden.

Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung verwendet man zur Herstellung von Gegenständen aus faserverstärkten Kunstharzen Matten aus zu Strängen verarbeiteten Glasfasern, die gegeneinander frei beweglich sind. Wenn die herzustellenden Gegenstände eine glatte Oberfläche haben sollen, wenn die Fasern in ihnen gleichmäßig verteilt sein sollen, wenn die Gegenstände eine gute Festigkeit und Formbeständigkeit haben sollen, so ist ee vorteilhaft, eine Matte aus zu Strängen verarbeiteten Fae#ra in Kombination mit einer Matte aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern als Verstärkungsmaterial zu verwenden. Beide Matten sind dadureh gekennzeichnet, daß ihre Faserbestandteile frei gegeneinander beweglich sind. Die erwähnte Kombination trägt wesentlich dazu bei, die gewünschten Eigenschaften des Endproduktes zu erreichen. In beiden Bestandteilen des Verstärkungsmaterials können die Faserbestandteile sich gegeneinander bewegen und sich gleichmäßig während des Flusses des Kunstharzes beim Formen oder Ausstanzen verteilen.

In Gegenständen aus faserverstärkten Kunstharzen wird, die Festigkeit durch den Einschluß eines die Belastungen aufnehmenden, τ«»- stärkenden Materials erzielt. Bisher hat man zur Herstellung von Gegenständen verhältnismäßig hoher Festigkeit als Verstärkungs-

109885/1625

21137U

material größere Farbenbündel mit 25 "bis 12 ooo Fäden je Bündel verwendet, wobei diese Faserbündel verwebt oder zu einer Matte verarbeitet waren. Bei Verwendung einer Matte aus Strängen arbeitete man in der Regel ein in der Wärme erhärtendes Bindemittel ein und härtete dieses aus, bevor man die Matte mit dem Kunstharz tränkte und das Ganze in die gewünschte Form brachte. Das Bindemittel dient dazu, die Struktur der Matte soweit zu erhalten, daß man sie vor oder während des Formens handhaben konnte.

Demgegenüber ist erfindungsgemäß die Verwendung eines in der Wärme erhärtenden Bindemittels in der Regel unerwünscht. Ein solcher Zusatz wirkt in vielen Fällen sohädigend bei der Verwendung der Matte als Verstärkungsmaterial in Kunstharzen. Insbesondere dann, wenn die Matte gleichmäßig zu den Außenkanten des hergestellten Gegenstandes fließen oder sich bewegen soll, verhindert die Gegenwart eines in der Wärme erhärteten Bindemittel a eine Bewegung der Stränge der Matte. Die als Endprodukt erhaltenen Formkörper hatten an ihren Außenkanten einen sehr hohen Gehalt an Kunstharz. Die so erhaltenen Gegenstände hatten eine verhältnismäßig ipringa Festigkeit und eine geringe Formbeständigkeit, weil sie in den Außenteilen weniger von den als Verstärkungsmaterial dienenden Strängen enthielten, als in den übrigen Teilen. Wenn man aber das in der Wärme erhärtende Bindemittel wegließ, so entstanden Schwierigkeiten bei der Handhabung der Matte, und die Stränge waren nicht gleichmäßig in dem Endprodukt verteilt, nachdem sie mit dem Harz getränkt und dann geformt waren.

Die Erfindung beruht u.a. auf der Erkenntnis, daß ausgezeichnete aus Strängen bestehende Matten erfindungsgemäß verwendet werden

109885/1625

21T37U

können, wenn man zunächst eine aus Strängen bestehende Matte ohne Verwendung einea Bindemittels herstellt und diese dann nadelt. Daduroh erhält die Matte die genügende Festigkeit für die folgende Handhabung, ohne daß die freie Beweglichkeit der Stränge gegeneinander beeinträchtigt wird. Es wurde insbesondere gefunden, daß eine Matte aus gedrallten Strängen, wie sie beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr. 3 292 o13 beschrieben ist, ein ausgezeichnetes Verstärkungsmaterial bildet, wenn man sie ohne Verwendung eines Bindemittels formt und dann nadelt. Eine solche Matte hat in allen Richtungen ihrer Ebene eine ausgezeichnete Zugfestigkeit, und verleiht diese auch dem Gegenstande, der sie als Verstärkung enthält. Wenn man eine Verstärkung verwendet, die aus einer derartigen Matte aus zu Strängen verarbeiteten Fasern und einer Matte der oben beschriebenen Art aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern besteht, wobei in jeder Fasermatte die Faserbestandteile frei gegeneinander beweglich sind, so erhäli!fSit dem Kunstharz und nach dem Formen einen Gegenstand mit einem sehr gleichmäßigen Gehalt- an Fasern, einer gleichmäßigen Faserverteilung,~ einer hohen Festigkeit, einer hohen Formbeständigkeit und wenigstens einer sehr glatten Oberfläche.

Im unteren Seil der Figur 1 ist ein bevorzugtes Verfahren zur erfindungsgemäßen Herstellung von Matten aus zu Strängen verarbeiteten Fasern beschrieben. Aus einer Quelle 26 für Glasfasern, z.B. einem Büschel von Glasfasern, zieht man diese heraus und verarbeitet sie zu einem fortlaufenden Strang. Man kann auch einen fertigen Strang von einer aufgewundenen Packung abziehen. Aus diesen Strängen wird auf einer Vorrichtung 27 zum Verdichten eine Matte hergestellt, in welcher die Stränge frei gegeneinander beweglich sind. Auch hierbei können weitere zusätzliche Verfith— rensmaßnahmen durchgeführt werden, bevor oder während die Stränge

109885/1625

21137U

zu einer Matte verarbeitet werden. Man kann beispieleweise in einer Vorrichtung 28 die Stränge zu Stücken der gewünschten Stapellänge zerhacken. Vorzugsweise läßt man aber den Strang in seiner fortlaufenden Form und bildet aus ihm eine gedrallte zusammenhängende Matte. Auch hierbei sind alle Verfahrensmaßnahmen zulässig, welche die Herstellung einer gleichförmigen Matte aus Strängen ermöglichen, die frei gegeneinander beweglich sind. Es ist hierbei belanglos, ob diese Verfahrensmaßnahmen vor, während oder nach der Bildung der Matte durchgeführt werden.

Wie schon oben ausgeführt wurde, ist es zweckmäßig, der Matte aus den gleichmäßig verteilten Fasersträngen solche Festigkeit zu geben, daß die gleichmäßige Verteilung der Faserstränge bei der nachfolgenden Verarbeitung oder Handhabung nicht leidet. Hierfür ist es vorteilhaft, die Matte in einem üblichen Nadel-Webstuhl 3o mit hakenförmigen Nadeln zu nadeln. Darauf wickelt man die Matte entweder zu einer Rolle 32 für späteren Gebraucii auf, oder aber man schneidet in der Vorrichtung 34 auf die gewünschte Länge, oder aber man verarbeitet sie gleich weiter.

Verschiedene Koabinationen aus Matten von nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern und aus Matten von zu Strängen verarbeiteten Fasern können zusammen mit Kunstharz zur Herstellung der gewünschten Gegenstände verarbeitet werden. Die Figur 2 zeigt ein#n typischen Querschnitt eines erfindungagemäß hergestellten Produktes. Als Oberfläche aient eine Matte 36 aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern und als Verstärkung eine Matte i>8 aus zu Strängen verarbeiteten Fasern, die mit einem Kunstharz 4o getränkt sind. Bei dieser Ausführungsform, ebenso wie bei den weiter unten beschriebenen Ausführungsformen sollen die Fasern in der Matte 36 und die .Stränge in der Matte 38 frei gegeneinander beweglich

109885/1625

sein, solange das Kunstharz 4o sich in einem fließfähigen Zustande "befindet, Für gewisse Anwendungszwecke ist es aber auch nicht wesentlich, daß alle die oben erwähnten Eigenschaften erreicht werden. In diesem Falle braucht auch nur eine der Matten so beschaffen zu sein, daß die Faserbestandteile frei gegeneinander beweglich sind. Wenn man Gegenstände mit einer glatten Oberfläche herstellen will, so iet es beim erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich, daß innerhalb der Matte 36 aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern diese gegeneinander frei beweglich sind. Wenn es aber wichtig ist, daß die hergestellten Gegenstände eine hohe Festigkeit haben, und daß die Fasern in ihnen gleichmäßig verteilt sind, so ist es von Bedeutung, daß auch die Faserstränge in der Matte 38 frei gegeneinander beweglich sind· Demnach sind also je nach dem gewünschten Verwendungszweck verschiedene Kombinationen der beschriebenen Matten aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern und/oder von Matten aus zu Strängen verarbeiteten Fasern möglich. Als Kunstharz verwendet man vorzugsweise einen thermoplastischen Stoff. Es können aber auch mit Vorteil in der Wärme härtende Kunstharze verwendet werden.

Die Figuren 3 bis 8 zeigen verschiedene Anordnungen von erfindungsgemäßen Kombinationen der Matten. Nach der Figur 3 befindet sich eine Matte 38 aus zu Strängen verarbeiteten Fasern zwischen zwei Matten 36 aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern. Die Fig. 4 zeigt eine abwechselnde Anordnung von Matten 36 aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern mit Matten 38 aus zu Strängen verarbeiteten Fasern. Auf der einen Seite dient eine Matte 36 aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern zur Erzielung einer glatten Oberfläche, während die innere Schicht mit einer Matte 38 aus zu Strängen verarbeiteten Fasern dazu dient, den Fasergehalt des Gegenstandes zu regeln. Die Figuren 5 und 6 zeigen

109885/1625

21137H

Gegenstände, bei denen eine glatte Oberfläche nicht von besonderer Bedeutung ist. Die Matte 36 aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern befindet sich zwischen zwei oder mehreren Matten 38 aus zu Strängen verarbeiteten Fasern, welche den Fasergehalt des Gegenstandes regeln sollen. Die Figuren 7 und 8 zeigen Gegenstände mit Matten 36 aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern, die dem Gegenstande eine glatte Oberfläche geben sollen. Die Matte 38 aus gedrallten zu Strängen verarbeiteten Fasern gibt dem Gegenstand eine erhöhte Festigkeit, ohne daß die Auß< kanten zu viel Harz enthalten.

Auf der rechten Seite der Figur 1 1st ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der Gegenstände unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verstärkungsmaterials dargestellt. Man legt hierbei eine oder mehrere Schichten 42 aus den Matten 36 und/oder aus den Matten 38 übereinander. Hierbei können auch eine oder mehrere Schichten aus Matten eingelegt werden, in denen die Stränge chemisch miteinander verbunden sind. Solche Schichten von Matten aus chemisch miteinander verbundenen Strängen können in besonderen nicht abgebildeten Vorrichtungen hergestellt werden. Man kann sie auch so herstellen, daß man ein Bindemittel, vorzugsweise ein thermoplastisches Bindemittel, bei 31 anstelle des Nadel-Webstuhles 3o zusetzt. Die Matten 36 und/oder die Matten 38 in den Schichten 42 können genadelt oder nicht genadelt sein. Wenn man genadelte Matten verwenden will, so nadelt man sie entweder einzeln in den Vorrichtungen 2o und 3o oder zusammen in dem Nadel-Webstuhl 39, bevor man sie bei 41 auf die gewünschte Länge schneidet oder bevor man sie zu den Schichten 42 aufeinanderlegt. In jedem Falle soll das Verstärkungsmaterial wenigstens eine Matte 36 und/oder 38 enthalten. Die so gebildete Mattenstruktur wird dann mit Kunstharz getränkt. Man gibt das

109885/ 1625

-1ο-

Kunstharz beispielsweise bei 44 zu. Darauf wird bei 46 gepreßt und erhärtet, so daß ein flaches Endprodukt entsteht. Wenn man ein in der Wärme härtendes Kunstharz verwendet, so braucht man es in halb ausgehärtetem Zustande oder in der B-Stufe. Darauf kann das flache Material bei 48 zu der gewünschten Länge geschnitten werden, oder man schneidet bei 5o auf die gewünschte Größe für das Stanzen zu. Beim anschließenden mechanischen Stanzen, gegebenenfalls unter Anwendung von Wärme und Druck in einer Presse 54, entsteht der gewünschte Formkörper. Bei Verwendung eines thermoplastischen Harzes ist es wirtschaftlich zweckmäßig, die geschnittenen Stücke bei 52 vorzuwärmen, z.B. durch infrarote Bestrahlung, bevor man sie in die Preßform einbringt, um dadurch die Formzeit herabzusetzen.

Das mechanische Ausstanzen von faserverstärkten Gegenständen aus thermoplastischem Kunstharz ist eine neue und verhältnismäßig wenig entwickelte Technik. Die Erfindung hat wesentlich dazu beigetragen, die Entwicklung auf diesem Gebiete zu fördern. Gegenstände aus thermoplastischem Kunstharz, die mit dem erfindungsgemäßen Material verstärkt sind, lassen sich in dünner Form wirtschaftlich zu flachen Gegenständen ausstanzen, die eine sehr glatte Oberfläche, einen geregelten Gehalt an Fasern, eine gleichmäßige Faserverteilung, eine hohe Festigkeit und eine gute Formbeständigkeit haben. Um das mechanische Ausstanzen zu ermöglichen und die oben erwähnten Vorteile zu erreichen, ist es wichtig, daß die Faserbestandteil· frei gegeneinander beweglich sind und sich während des Flusses des Kunstharzes beim Stanzen schnell und gleichmäßig verteilen.

109885/1825

21137U

Das mechanische Ausstanzen geschieht so, daß man ein flaches Stück aus einem faserverstärkten thermoplastischen Harz so hoch erhitzt, daß dae thermoplastische Harz weich oder fließbar wird, daß man dann die Stücke in eine kalte Form von etwa 15 "bis 4o°C aus zwei aufeinanderpassenden Teilen einbringt, die Form schnell schließt, die "beiden Teile so stark zusammendrückt, daß sie sich fast "berühren, wobei das eingesetzte Stück fließt und die Höhlung ausfüllt, daß man dann die Teile der Form solange in dieser Stellung hält, bis das eingebrachte Material abgekühlt ist, worauf man dann die Presse öffnet und den gestanzten Gegenstand heraus-

nimmt. Der verwendete Preßdruck liegt bei etwa 2o bis 14o kg/cm oder darüber. Bei diesem Druck kann man beim wiederholten Ausstanzen einen Zyklus von etwa 1o bis 60 Sekunden aufrechterhalten. Das macht das mechanische Ausstanzen in vielen Fällen vorteilhafte; als das Arbeiten in geheizten Formen.

Beispiel

Zur Herstellung von flachen mit Glasfasern verstärkten Gebilden aus thermoplastxschen Kunststoffen wurden die nachstehend beschriebenen Matten aus Glasfasern verwendet:

(A) Aus nicht zu Strängen verarbeiteten Glasfäden wurde ein gekräuseltes Vorgespinst hergestellt, wie es in der USA-Patentschrift Nr. 3 136 Ho beschrieben ist. Dieses Vorgespinst wurde zerhackt, gekrempelt und geläppt und dann zu einer Matte verarbeitet. Die Matte enthielt keine Schlichte und kein chemisches

ρ Bindemittel und hatte ein Gewicht von 17o g je m .

(B) Eine Matte nach (A) wurde so genadelt, daß je cm 22 Durchstiche gemacht wurden.

10 98 85/1625

21137U

(G) Stränge von 12,5 cm "Länge, die aus etwa 5o Einzelfäden bestanden, wobei jeder Einzelfaden einen Durchmesser von 12 bis 13 Mikron hatte, wurden verwendet. Während der Bildung der Stränge wurde eine Schlichte aufgebracht, die als Bindemittel Polyvinylacetat, ein Schmiermittel, als Kupplungsmittel Vinyltriacetoxysilan und ein Aminosilan nach der USA-Patentschrift Nr. 3 168 389, und als Härtungsmittel eine Verbindung von

»Melamin und Formaldehyd enthielt. Die Matte hatte ein Gewicht ρ
von 51 g je m .

(D) Eine Matte nach (0) wurde so genadelt, daß je cm 22 Durchstiche stattfanden.

(E) Eine Matte aus gehackten Strängen nach (C) erhielt einen Zusatz von 1o Gewichtsprozent Acrylharz als Bindemittel.

(F) Eine Matte nach (A) wurde zusammen mit einer Matte nach (0)

2
genadelt, wobei je cm 22 Durchstiche durchgeführt wurden.

Matten nach (A) bis (F) wurden mit Schichten aus einem thermo- W plastischen Kunstharz gestapelt. Die Schichten aus Kunstharz hatten eine Dicke von o,5 mm und bestanden aus Polypropylen, wenn nichts anderes vermerkt ist. Verschiedene Schichten von Matten und Kunstharz wurden abwechselnd aufeinandergeschichtet und dann unter Anwendung von Wärme und Druck miteinander vereinigt. Die Matten und die Schichten des Kunstharzes wurden bei etwa Raumtemperatur in die Form «iner Presse gebracht. Man schloß die Preßform dann unter Druck. Die Temperatur der Preßform und der Druck wurden dann soweit erhöht, daß eine vollständige Durchtränkung erreicht wurde. Unter Aufrechterhaltung des erhöhten Druckes ließ man auf etwa 37,5⁰C oder darunter abkühlen, worauf der flache Formkörper aus der Preßform herausgenommen wurde.

109885/1625

21137H

Nachstehend sind die Ergebnisse einiger Versuche mit verschiedenen Schichten beschrieben. Zuerst ist immer die oberste Schicht erwähnt, zuletzt die unterste Schicht in der Preßform.

Anordnung I

Kunstharzschicht Matte D

Kunstharzschicht Matte D
Kunstharzschicht

Anordnung II

Kuns tharζ s chi cht Matte D

Kunstharzschicht Matte D

Kunstharζschicht Matte D

Matte B ·

Kunstharzschicht

Anordnung III

Kunstharzsohicht Matte D

Kunstharzschicht Matte D

Kunstharzsohicht Matte P mit dem Teil aua nicht zu Strängen verarbeiteten Pasern nach unten Kunatharzschicht

109885/1625

21137U

-H-

Anordnung IV

Kunatharzachicht Matte D

Kunstharzaohicht Matte E

Kuna tharζ s chioht Matte D
ψ . Kunstharzschicht

Anordnung V

Kuna tharzschieht Matte i¹ mit dem Teil aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern nach oben Kunatharzaohicht Matte E

Kunstharzschicht Matte E

Kunatharzschicht

^ Anordnung VI Kunstharzschicht Matte B
Matte D

Kunatharzaohicht Matte E

Kunatharzachioht Matte E
Kunstharzschicht

109885/1625

Anordnung VII Kunstharzschicht aus Styrol-Acrylnitril Matte D Kunstharzschicht aus Styrol-Acrylnitril Matte D Kunstharzschicht aus Styrol-Acrylnitril Matte D Kunstharzschicht aus Styrol-Acrylnitril

Anordnung VIII

Kunstharzschicht Matte B Matte E 1,5 Kunstharzschiohten Matte E Kunstharzschicht Matte E 1,5 Kunstharzschichten

Anordnung IX

Kunstharzschicht Matte B Matte D Kuns tharζ schicht Matte D Kunstharzschicht Matte D Kunstharzschicht

109885/1625

Die so hergestellten Muster wurden auf ihre Festigkeit und den Festigkeitsmodul nach ASTM D 79o-49 geprüft. Es wurden ferner die Glätte der Oberfläche und die Durchtränkung geprüft. Hierbei wurden die nachstehenden Ergebnisse erhalten.

	Festigkeit kg/cm	Festigkeitsmodul χ 10 kg/cm	nicht gemessen
Anordnung I	192o	o,o62	. nicht gemessen
Anordnung II	195o	o,o59	nicht gemessen
Anordnung ΙΊΙ	I8I0	o,o54
Anordnung IV	I9I0	o,o62
Anordnung V	I8I0	o,o57
Anordnung YI	I8I0	o,o57
Anordnung TII
Anordnung VIII
Anordnung IX

Glätte der Oberfläche - die Muster I bis IX haben eine besonders

glatte Oberfläche, wenn oben eine Matte B oder eine Matte F angeordnet ist, eine gute Oberflächenglätte, wenn oben eine Matte D angeordnet ist, und eine brauchbare bis gute Glätte der Oberfläche, wenn oben eine Matte E angeordnet ist.

Durohtränkung - die Schichtungen mit den Matten B und F

sind poröser, lassen sich leichter durchtränken und enthalten weniger eingeschlossene Luftblasen.

109885/1625

21137U

Teile der Muster I bis IX wurden in einer 94F-Toledo-Presse mit einem Druck von 16o Tonnen und in einer mechanischen Stanzpresse mit einem Druck von 800 Tonnen ausgestanzt. In der kleineren Presse wurden Ausschnitte von 3o χ 41 cm mit einer Dicke von 2,3 bis 2,5 mm zu offenen Kästchen verformt. In der größeren Presse wurden Ausschnitte von 56 χ 71 cm mit einer Dicke von 2,3 bis 2,5 mm zu Platten für die Dächer von Kraftwagen verformt. Die Ausschnitte wurden in einem Ofen durch infrarote Strahlung auf etwa 2oo°0 erwärmt, dann in eine kalte Form von etwa 15 bis 2o°C eingebracht und schnell verformt. Hierbei wurden die nachstehenden Ergebnisse erhalten:

(a) Die Formstücke aus den Mustern I und VII haben etwa rauhe Oberflächen, die aber noch besser waren als die Oberflächen aus Mustern, welche nur die Matten E enthielten. Die Glasfasern waren sehr gut bis zu den Kanten gefördert. Man sieht noch etwas das Muster der Glasfasern.

(b) Die geformten Teile aus den Mustern II, III, V und VI hatten besonders glatte Oberflächen, da die oberen Matten aus nicht zu Strängen verarbeiteten Glasfasern bestanden. Die Oberflächen waren so glatt wie Glas. Die Glasfasern waren sehr gut zu den Kanten der Teile geströmt. Ein Fasermuster war auf den Oberflächen nicht festzustellen.

(c) Die Ausschnitte aus dem Muster IV ließen sich gleichmäßiger und schneller erhitzen als die Ausschnitte, die nur die Matten E enthielten. Der Fluß der Fasern und des Kunstharzes zu den Kanten ist ausgezeichnet. Im Vergleioh zu Mustern, die nur Matten E enthielten, sind die Formteile aus dem Muster IV sehr glatt, fühlen sich nicht rauh an, und weisen keine Runzeln, Vertiefungen und Löcher auf.

109885/1625

21137U

(d) Die Ausschnitte aus den Mustern VIII und IX, welche die Matten E enthielten, strömten nicht "bis zu den Kanten der Teile. Muster mit den Matten B und D flössen sehr gut. Die der Matte B anliegende Oberfläche war ausgezeichnet.

Ähnliche Ergebnisse wurden auch mit anderen Kunstharzen außer Polypropylen und Styrol-Acrylnitril erzielt. Beispiele geeig-

fc neter thermoplastischer Kunstharze, und zwar homopolymerer und copolymerer Stoffe, sind (1) Vinylharze, die durch Polymerisation von Vinylhalogeniden oder durch Copolymerisation von Vinylhalogeniden mit ungesättigten polymerisierbaren Verbindungen entstehen, z.B. Vinylester, of,ß-ungesättigte Säuren, o(, ß -ungesättigte Ester, o(, β-ungesättigte Ketone,of, ß-ungesättigte Aldehyde und ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie Butadiene und Styrole; (2) Poly-Qf-olefine wie Polyäthylen, Polypropylen, Polybutylen, Polyisopren und dergleichen, einschließlich der Copolymere von Poly-of-olefinen; (3) Phenoxyharze; (4) Polyamide wie Polyhexamethylenadipamid, Poly-£~eaprolactam und dergleichen, einschließlich der Copolymere von Polyamiden; (5) Polysulfone; (6) Polycarbonate; (7) Polyacetale;

P (θ) Polyäthylenoxyde; (9) Polystyrole, einschließlich der Copolymere von Styrol mit monomeren Verbindungen wie Acrylnitril und Butadien; (1o) Acrylharze wie die Polymeren von Methylacrylat, Acrylamid, Methylölacrylamid, Acrylnitril und Copolymere dieser Stoffe mit Styrol, Vinylpyridinen usw.; (11) Neopren; (12) Polyphenyloxydhar^a; (13) Zelluloseester wie die Nitrate, Aoetate, Propionate und dergleichen. Dieses Verzeichnis soll die verwendbaren Kunstharze nicht beschränken, sondern nur zeigen, daß eine große Anzahl von polymeren Stoffen erfindungsgemäß verwendet werden kann.

109885/1625

21137U

Erfindungsgemäß kann als Fasermaterial eine Matte aus Einzelfäden oder eine Matte aus sehr feinen Strängen aus 1 bis 1o Einzelfäden, vorzugsweise mit 1 bis 5 Einzelfäden verwendet werden. Der Durchmesser der Einzelfäden kann zwisohen o,75 Mikron und 5ο Mikron liegen.

109885/1625

Claims

21137U - 2ο - Patentansprüche:"

1. Verstärkungamaterial für faserverstärkte Kunstharze, dadurch gekennzeichnet, daß es aus wenigstens.einer Fasermatte besteht, in welcher die Fasern oder Stränge frei gegeneinander "beweglich sind.

2. Verstärkungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Glasfasern besteht.

3. Veratärkungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es die Fasern oder Stränge in gleichmäßiger Verteilung und unregelmäßiger Ausrichtung enthält.

4. Verstärkungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Matten genadelt ist.

5. Verstärkungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens zwei übereinanderliegende Matten enthält, von denen wenigstens eine aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern, und wenigstens eine aus zu Strängen verarbeiteten Fasern besteht.

6. Verstärkungsmaterial nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der außen befindlichen Matten aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern besteht.

7. Verstärkungsmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der außen befindlichen Matten aus zu Strängen verarbeiteten Fasern besteht.

109885/1625

21137U

8. Verstärkungsmaterial nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Matten aus. nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern kein Bindemittel enthält.

9. Verstärkungsmaterial nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Matten aus nioht zu Strängen verarbeiteten Fasern aus kontinuierlichen Fäden besteht.

10. Verstärkungsmaterial nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Matten aus nioht zu Strängen verarbeiteten Fasern aus Stapelfasern besteht.

11. Verstärkungsmaterial nach einem der Ansprüche 5 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Matten aus nicht zu Strängen verarbeiteten Fasern aus gekräuselten Fasern besteht.

12. Verstärkungsmaterial nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Matten aus nioht zu . Strängen verarbeiteten Fasern aus Fasern mit einem Duraitmesser von etwa o,75 bis 5o Mikron besteht.

13. Verstärkungsmaterial naoh einem der Ansprüche 5 bis 12, daduroh gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Matten aus zu Strängen verarbeiteten Fasern kein Bindemittel enthält.

14. Verstärkungsmaterial naoh einem der Ansprüche 5 bis 12, daduroh gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Matten aus zu Strängen verarbeiteten Fasern ein thermoplastisches Bindemittel enthält.

109885/1625

21137U

15. Verstärkungsmaterial nach einem der Ansprüche 5 "bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Matten aus zu Strängen verarbeiteten Fasern aus kontinuierlichen Fäden besteht.

16. Verstärkungsmaterial nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Matten aus zu Strängen verarbeiteten Fasern aus Stapelfasern besteht.

17. Verstärkungsmaterial nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Matten aus zu Strängen verarbeiteten Fasern aus gedrallten Strängen besteht.

18. Gegenstand aus faserverstärktem Kunstharz, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Verstärkungsmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 17 enthält.

19. Gegenstand nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß er ein in der Wärme ausgehärtetes Kunstharz enthält.

20. Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß man das Kunstharz dem Verstärkungsmaterial zugibt und das Ganze dann unter Anwendung von Wärme und Druck formt.

21. Verfahren nach Anspruch 2o, daduroh gekennzeichnet, daß man den Gegenstand aus dem mit dem Kunstharz getränkten Verstärkungematerial in flacher Form ausstanzt.

109885/1625

L e e r s e i t e