DE2113740A1 - Stanzbare glasfaserverstaerkte thermoplastische Zusammensetzung und Verfahren zur Herstellung eines Formteiles daraus - Google Patents

Description

2H3740

PATENTANWÄLTE .

DR. W.SCHALK · DIPL.-ING. P.WlRTH · D! PL.-! NG. O.DAN NENBERG DR.V.SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DftD.GUOEL

6 PKANKFURT AM MAIN

··. ISCHlNM(IMCk STIAtM »♦

Case C-8017-G
Wd/CW-500

UNION CARBIDE CORPORATION
270 Park Avenue, New York,
State of New York 10017, USA

Stanzbare glasfaserverstärkte thermoplastische Zusammensetzung und Verfahren zur Herstellung eines Formteiles daraus.

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbundstoffe auf der Grundlage von Glasfaser-verstärktem, thermoplastischem Harz, die zum Stanzen in einer mechanischen Stanzpresse geeignet sind und die daraus hergestellten Stanzerzeugnisse. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf stanzbare und gestanzte Glasfaser-verstärkte Verbundstoffe mit verbesserten Oberflächeneigenschaften. '

Eine neuere Entwicklung von Präparaten auf der Grundlage von Glasfaser-verstärktem, thermoplastischem Harz betrifft die Herstellung von Formteilen aus derartigen Zusammensetzungen in ; einer mechanischen Stanzpresse. Viele Endverwenduagszwecke, für die die Stanzerzeugnisse vorgesehen sind, wie z.B. Platten für Karosserien, Kotflügel und Verdeckteile von Motorfahrzeugen, erfordern eine ausgeprägte Oberflächenglattheit der geformten Erzeugnisse, sodaß nach einem Anstrich oder anderer Beschichtung für derartige Zwecke das angestrichene oder beschichtete geformte Erzeugnis eine sehr glänzende Oberfläche besitzt. Es ist heute sehr schwierig, wenn nicht unmöglich,

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gestanzte glas-verstärkte Verbundstoffe mit OberflAcheiieigen^'" schäften, die zur Bildung glänzender Oberflächenlack· geeignet sind, zu schaffen.

Stanzbare Verbundstoffe auf der Grundlage von Glasfaser-verstärktem, thermoplastischem Harz mit sehr hoher Oberflächenglätte werden erhalten, wenn eine ungewöhnliche Kombination von feinen und groben Glasfasern verwendet wird. Die stanzbaren Verbundstoffe sind bei der Herltellung von Stanzerzeugnissen mit glänzender Oberfläche wertvoll.»

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines stanzbaren Glasfaser-verstärkten Verbundstoffe, der eine sehr glatte Oberfläche besitzen kann, die nach dem Stanzen relativ frei von Oberflächenfehlern ist und mit einem glänzenden Oberflächenlack versehen werden kann.

Ferner werden erfindungsgemäß stanzbare Glasfaser-verstärkte Verbundstoffe geschaffen, die ihre guten Oberflächeneigenschaften auch nach der Formgebung in einer mechanischen Stanzpresse behalten. · .

Abbildung 1 und 3 sind Seitenansichten zweier Reihen aufeinanderfolgender Schichten, die zur Bildung der erfindungsgemäßen Verbundstoffe mit einer bzvr. zwei glänzenden Oberflächen verwendet werden können.

Abbildung 2 und h stellen Seitenansichten erfindungsgemäßer Verbundstoffe dar, die durch Erwärmung hergestellt wurden unddie Schichten der Abbildung 1 bzw. 2 umfassen.

Abbildung 5 ist die Aufsicht eines Verbundstoffs mit Rohlingen, die zum Stanzen bereit sind.

Abbildung 6 und 8 zeigen die Bearbeitung eines erfindungsgeraäs-Verbundstoffs in einem Stanzverfahren.

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Verschiedene, hier benutzte Ausdrücke können erfindungsgemäß wie folgt definiert werden:

"Stanzbar" bedeutet, daß der dadurch beschriebene "Verbundstoff oder Rohling zur Stanzung in einer mechanischen Stanzpresse geeignet ist. Die Anwendung einer solchen Presse wird nachfolgend beschrieben.

"Verbundstoff"bedeutet einen aus einer Mehrzahl von Materialien hergestellten Feststoffkörper.

"Rohling" bedeutet einen stanzbaren Verbundstoff aus thermoplastischem Harz und Glasfasern. In einigen Fällen wird der Verbundstoff, wie er ist, als Rohling verwendet, und in anderen Fällen können ein oder mehrere Rohlinge von einem Verbundstoff geschnitten werden, bevor sie in die Stanzpresse gegeben werden.

"Thermoplastisch"bedeutet, daß das hier beschriebene Material oder die Zusammensetzung nach der Einwirkung von Wärme und Druck erweicht bzw. schmilzt.

"Glatt" oder "Glätte" bedeutet ein vollständiges oder relatives Ausbleiben von Fehlern oder Unregelmäßigkeiten auf einer"Oberfläche des Gegenstandes, die durch Griff oder bloßes Auge, z.B. als Grübchen, Blasen, Mulden, Fasermuster, wellige Beschaffen-r heit, Orangenschalenprofil und dergl., wahrnehmbar sind. Die Gesamtsumme derartiger Fehler kann als "Oberflächenrauhheit" bezeichnet werden.

"Grübchen" ist ein lochartiger Oberflächenfehler.

"Wellige Beschaffenheit" ist ein Oberflächenfehler durch Wellen mit langer Vfellenlänge gekennzeichnet.

"Glanz" ist eine Reflektionseigenschaft einer gestrichenen oder ;in anderer Weise beschichteten Gegenstandsoberfläche und ist

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indirekt proportional zu der Rauhheit einer solchen Oberfläche, was in ram mit einem "Mikrocorder" gemessen wird (hergestellt von Micrometrical Mfg. Co., Ann Arbor, Michigan - SPE Journal, August 1964, Seiten 711-715).

"Orangenschalenprofil" ist ein Oberflächenfehler, bei dem die Oberfläche wie die charakteristische Oberfläche einer Orange, aussieht.

"Mulde" ist·ein Oberflächenfehler mit einer großen flachen ■ Oberflächenvertiefung.

"Faseriiiuster" ist ein Oberflächenfehler bei Fas er-verstärkten Verbundstoffen, bei denen ein Fasermuster auf der Verbundstoffoberfläche sichtbar oder physikalisch wahrnehmbar ist.

Es wurde nun gefunden, daß zur Herstellung gestanzter Verbundstoffe aus Glasfasern und thermoplastischem. Harz mit gestri-' chener oder beschichteter Oberfläche, .die durch ein relativ hohes Maß an Glanz charakterisiert und im wesentlichen frei · von Oberflächenfehlern sind, der gestanzte Verbundstoff aus einem stanzbaren Rohling gefertigt werden muß, der aus den folgenden Materialien hergestellt worden ist: -

a) Etwa 30 bis 95, und vorzugsweise etwa 50 bis 80, Gew.-?5 thermoplastisches Harzgrundgefüge,

b) etwa 5 bis 70, und vorzugsweise etwa 15 bis 50, Gew.-$ an groben Glasfasern,

c) etwa 0 bis 60, und vorzugsweise etwa 1.5 bis 45, Gevr.-$ ' an Füllmaterial und

d) ' etwa 17 bis 340, und Vorzugspreise etwa 50 bis 170, g/mf

0,5 bis 10, vorzugsweise 1,5 bis 5,0 ounces per square yard, an feinen Glasfasern in Form einer Oberflächenmatte, unter der Voraussetzung, daß die gesamte Menge in Gew.~*£ von a) bis d) = 100 ist. Für die Anwendung bei äußeren Fahrzeugteilen beträgt die bevorzugte Menge der"verwendeten Glasfasern etwa

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15 bis 50 Gew.-%.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung liegt in_sder Verteilung des thermoplastischen Harzes in einen Verbundstoff, der zwei verschiedene Zonen an.faserartiger Verstärkung enthält. An der Oberfläche des Verbundstoffes, der die glatten fehlerfreien Eigenschaften aufweisen muß, oder.in der Nähe von dieser, soll der Verbundstoff, eine relative harzreiche Schicht besitzen, worin das Harz eine Matte aus relativ feinen Fasern einheitlich imprägniert hat,und der Rest des Querschnitts des Ver- bundstoffs umfaßt eine einheitliche Mischung aus relativ groben Glasfasern und Harz, wobei die letztgenannte Mischung nicht so harzreich ist, wie die Schicht des Verbundstoffs nahe der fehlerfreien Oberfläche. Der stanzbare Verbundstoff kann mit einer Mehrzahl von derart glatten Oberflächen gebildet werden.

Der stanzbare Verbundstoff wird durch durchgehende Verteilung des thermoplastischen Harzes in den zwei Arten von faserverstärkenden Schichten hergestellt, während der Verbundstoff Wärme und Druck ausgesetzt wird. Die stanzbaren Verbundstoffe werden gewöhnlich in einer Dicke von etwa 0,76 bis 5 mm oder mehr hergestellt. Sie haben gewöhnlich die Form oder Gestalt einer Folie oder dünnen Platte, da eine solche Form am zweckmäßigsten ist, wenn der stanzbare Verbundstoff als Rohling in mechanischen Stanzpressen zur Herstellung gestanzter Gegenstände mit anderer als im wesentlichen ebener oder plattenförmiger Form verwendet werden soll.

Die Oberflächen der ungestrichenen, gestanzten oder stanzbareh erfindungsgemäßen Verbundstoffe besitzen eine Rauhheit, die 50 °/y de-·-' Rauhhe.lt der Oberfläche der bereits bekannten gestanzten Verbundstoffe beträgt oder sogar noch darunter liegt. Bei den gestanzten ungestrichenen erfindungsgemäßen Verbundstoffen wurden mit einem Mikrocorder Rauhheitswerte von etwa 0,005-0,0152 mm gemessen, was von der Form der Oberfläche abhängt, im Vergleich zu Werten der Ob erf lächeiirauhhe it von 0,025 mm und mehr für die Oberflächen der gestanzten ungestrichenen Verbundstoffe, die

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bereits bekannt sind. In gestrichenem Zustand besitzen die gestanzten erfindungsgemäßen Verbundstoffe Oberflächen-Rauhheitswerte, die bei äußeren Fahrzeugteilen völlig akzeptabel sind. Die niedrigen Werte der Oberflächenrauhheit der gestrichenen gestanzten erfindungsgemäßen Verbundstoffe sind auf die Glätte der Oberflächen der stanzbaren und gestanzten Verbundstoffe zurückzuführen, da solche Oberflächen relativ frei von Grübchen, Orangenschalenprofil, Fasermustern, Mulden und ähnlichen OberfJachenfehlern sind. Die Oberflächen der gestrichenen, gestanzten erfindungsgemäßen Verbundstoffe behalten darüberhinaus ihre guten Oberflächeneigenschaften während nachfolgender Behandlungsstufen, die gewöhnlich bei der Abschlußbehandlung der gestrichenen gestanzten Gegenstände, und die gewöhnlich bei erhöhten Temperaturen, z.B. beim Erhitzen der gestrichenen oder beschichteten Oberflächen auf erhöhte Temperaturen, um den Anstrich oder die Beschichtung auszuhärten oder zu trocknen, durchgeführt werden.

Der stanzbare'Verbundstoff wird durch Vereinigung des thermoplastischen Harzes mit groben und feinen Glasfasermatten hergestellt, wobei herkömmliche Beschichtungs- oder Imprägnierungsverfahren, wie z.B. Formpressen, Strangpresskalandrierung, Schichtstoffherstellung durch Strangpressen, Strangpressbeschichtung. Beschichtung durch Tauchen, Pulverimprägnierung und Beschichten mit dem Messer, angewendet werden.

Der bei diesen Verfahren anwendbare Druck ändert sich mit der Arbeitsweise, beispielsweise beträgt der beim Formpressen angewendete Druck etwa 1,75 bis 210, und vorzugsweise 3,5 bis 35 kg/cm , Bei der Beschichtung durch Tauchen ist weniger Druck erforderlieh, da die Glasstränge gewöhnlich gut mit Harz im-, prägniert sind, bevor das Formverfahren durchgeführt vrird.

Die während der Verfahren angewendeten Temperaturen hängen von den Erweichungs- und Zersetzungspunkten des thermoplastischen Harzes ab. Die Schichtstoffherstellung oder Imprägnierung muß über dem Erweichungspunkt und unter dem Zersetzungspunkt .des ---

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Harzes durchgeführt v;erden. Die Verfahrensteinperatur kann auch aufgrund des Harzes und des angewendeten Verfahrens sowie der jeweiligen verwendeten Menge an Glasfasern und Harz variieren. Die Bearbeitungsdauer liegt zwischen etwa 30 Sekunden und 30 Minuten oder langer in Abhängigkeit von Komponenten der Verbundstoffe und des angewendeten Verfahrens. Beispielsweise wird bei dem zur Herstellung der stanzbaren Verbundstoffe angewendeten Formpressverfahren die Imprägnierung der Fasern mit dem thermoplastischen Harz durchgeführt, indem das thermoplastische Harz unter ausreichendem Druck und solange geschmolzen wird, wie es für die Imprägnierung bei guter Benetzung der Fasern durch das Harz erforderlich ist, wobei jedoch ein übermäßiges Fließen oder Ausschwitzung des Harzes aus. dem Verbundstoff körper vermieden wird.

Bei der Bildung des stanzbaren Verbundstoffes wird das thermoplastische Harz zu etwa 1 bis 10 oder mehr Lagen sowohl aus groben als auch feinen Glasfasern zugegeben. Eine Seitenansicht solcher Lagen aus Harz und Fasern ist in Figur 1 der Zeichnungen dargestellt. Das thermoplastische Harz wird gewöhnlich in Form einer Folie oder Platte mit einer Dicke, von etwa 0,05 bis 3,2 mm verwendet.

Bei der Bildung der stanzbaren Verbundstoffe ist es notwendig, die feine Fasermatte mit dem thermoplastischen Harz nahe der Oberfläche des stanzbaren Verbundstoffes zu kombinieren, um glatte Oberflächeneigenschaften zu erhalten, und damit die grobe verstärkende Glasfasermatte die Oberfläche des Verbundstoffes nicht bricht. Dies wird unter Verwendung der feinen Fasermatte als Sperrschicht erreicht, die verhindert, daß die groben Glasfasern in die Nähe oder an die'Oberfläche des Verbundstoffes gelangen.

Bei dem stanzbaren Verbundstoff ist das Oberteil der feinen Fasermatte etwa 0,012 bis 0,25 mm unter der Oberfläche des Verbundstoffes. Die mit Harz imprägnierte feine Faserschicht ißt etwa 0,075 bis 0,75 mm dick.

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Während der Bildung der stanzbaren Verbundstoffe läßt man das Harz sowohl durch die feinen als auch die groben Faserschichten fließen und diese imprägnieren. Aufgrund der Beschaffenheit der feinen Fasermatte kann das Harz nicht so leicht durch derartige feine Faserschichten wie durch die groben Fasern fließen. So ist es wahrscheinlicher, daß eine höhere Harzkonzentration in dem feinen Faserschichtstoff des erhaltenen Verbundstoffs resultiert, als in den Schichten der groben Glasfasern. Der in diesem Zusammenhang verwendete Ausdruck "Harz" umfaßt auch alle Hilfstoffe, wie beispielsweise Füllstoffe und Weichmacher, die bei der Bildung des Verbundstoffes verwendet werden können und die gewöhnlich mit dem Harz vor der Imprägnierung der faserigen. Schicht mit dem Harz vermischt werden.

Die erfindungsgemäßen stanzbaren \ferbundstoffe werden gewöhnlich aus Materialien gebildet, die in Form von Schichten angewendet werden, wobei der Ausdruck "Verbundstoff" zur Charakterisierung solcher Materialien zutreffender ist, als der Ausdruck "Schichtstoff". Die verwendeten Harzschichten verlieren nämlich die Form diskreter Schichten, da man das Harz, wie oben erwähnt, die Fasermaterialschichten durchfließen und diese imprägnieren läßt. So besitzt das Endprodukt keine separaten und unterschiedlichen Harz- und Faserschichten mehr, sondern ist vielmehr ein Verbundstoff aus solchen Materialien.

Nach der Formgebung werden die stanzbaren Verbundstoffe abgekühlt und aus der Vorrichtung, in der sie hergestellt und für die bevorstehende Verwendung aufbewahrt werden, entfernt. In einigen Fällen wird der Verbundstoff als solcher als Rohling verwendet, der wärmeerweicht und dann in der mechanischen Stanzpresse ausgestanzt wird. In anderen Fällen können ein oder mehrere Rohlinge mit Größen und Formen, die für die Anwendungen geeigneter sind, als der Verbundstoff, aus dem kalten Verbundstoff geschnitten v/erden. Der Rohling wird vorzugsweise von einem kalten Verbundstoff abgeschnitten. Abbildung 5 zeigt die Aufsicht einer Serie von drei Rohlingen, die von einem Verbundstoff abgeschnitten werden können. Diese Rohlinge können zum

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Ausstanzen von Aütokotflügein, Dachziegeln und dergl. verwendet' werden.

Die feinen in den erfindungsgemäßen Verbundstoffen als Sperrschicht verwendeten Fasern werden in Form einer Matte verwendet. Die einzelnen feinen Fasern haben einen Denierwert von etwa 1 bis 25» und vorzugsweise etwa 2 bis 15, und die Matten

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wiegen etwa 17 bis 340 g/m . Die Matte aus· feinen Fasern (hier kurz mit "feinen Fasermatten "bezeichnet) kann entweder einen gewebten oder ungewebten Aufbau haben, wobei die Fäden über-' all in der Matte gleichmäßig verteilt sind.

Die zur Herstellung der feinen Fasermatten verwendeten Fasern werden vorzugsweise als Fasern oder Spinnfäden verwendet, die eine Länge von etwa 6 mm bis kontinuierliche Länge aufweisen undvorzugsweise eine Länge von 25 mm oder mehr Millimeter besitzen. Die feine Faser kann in Form von Fäden, Strängen, Glasseidenspinnfäden, Garn, Glasseidensträngen und nicht-gewebtem Mull und dergl. verwendet werden. · .

Die feinen Fasermatten sollen eine ausreichende Integrität besitzen, damit sie verhindern, daß die groben verstärkenden Glasstränge bzw. Glasseidenspinnfäden zu der Oberfläche des Verbundstoffes während der Herstellung, des Stanzens und/oder der Abschlußbehandlung des gestanzten Verbundstoffes dringen. Die feinen Fasermatten können auch harzartige' Zonen, die zwi- · sehen den Strängen der groben verstärkenden Glasfasern bestehen können, überbrücken. Die feinen Fasermatten sollten genügend porös sein, damit das geschmolzene Harzgrundgefüge eine solche Matte durchdringen kann. Es ist günstig, wenn die feine Matte während des Stanzvorganges mittelmäßig"fließen"oder sich dehnen kann, d.h. etwa 6 bis 25 mm "fließen" oder dehnen an jeden Kanten des stanzbaren Rohlings.

Die feinen Fasern können aus anorganischem oder organischem Material, z.B. Glas, Polyester, Polyvinylalkohol, Olefinpolyraeren, wie Polyäthylen, Polypropylen und Poly(4-methyl-penten-1),

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Phenolharzen,Kunstseide, Polyamiden, wie Nylonharze,. Z el Iulosetriacetat und Acrylharzen,hergestellt, werden. Die orga- ■ nischen Materialien können thermoplastische oder wärmehaartbare Harze sein. Für die feinen Fasermatten kann jedes Harz verwendet werden, vorausgesetzt, daß es ausreichende thermische Stabilität besitzt, daß sie seine faserige Form während des Stanzverfahrens beibehalten kann.

Die in den feinen Fasermatten verwendete Materialzusammensetzung muß auch derart sein, "daß diese Fasern gegenüber den verschiedenen Verfahrensbedingungen, denen die Verbundstoffe unterworfen werden, widerstandsfähig sind, d.h. in der Hauptsache den Wärmebedingungen, ohne Zersetzung oder Schrumpfung zu unterliegen. ■_--■.-

Die einzelnen feinen Fasern können entweder gerade oder gebogen sein. Die feinen Fasermatten können nach den bisher üblichen, zur Herstellung von Matten aus Fasermaterialien angewendeten Verfahren, wie beispielsweise diejenigen mit fortlaufenden oder zerhackten Strängen ("continuous strand or chopped strand processes") hergestellt werden.

Die feinen Fasermatten können aus geleimten oder ungeleimten Fasern gegebenenfalls unter Verwendung eines Mattenbindemittels hergestellt werden. Wenn ein Mattenbindemittel verwendet wird, umfaßt es gewöhnlich filmbildende Harze, Emulgatoren und Kupplungsmittel. Das.bei der Herstellung von feinen Fasermatten angewendete Mattenbindemittel, mit dem die erfindungsgemäßen Verbundstoffe hergestellt v/erden, müssen der-., art geschaffen sein, daß die einzelnen feinen Fasern in dem Verbundstoff gegeneinander "fließen" können, wenn der heiße. ■ Rohling in der Stanzpresse ausgestanzt wird. Aus diesem Grunde sind die bevorzugten filmbildenden Harze, die als Bindemittel der feinen Fasermatten verwendet v/erden, thermoplastische Harze; es können aber auch einige wärmehärfbare Harze verwendet werden. Das Bindemittel und der verwendete Leim müssen derart sein, daß das in dem entstehenden Verbundstoff verwendete Harz die

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Faserraatte vollkommen durchdringen und benetzen oder an die feine Faserraatte binden kann.

Die erfindungsgemäß verwendeten groben Glasfasern können auch in Form einer Matte verwendet werden, was jedoch nicht Bedingung ist. Die einzelnen Glasstränge enthalten etwa 5 bis 400, vorzugsweise etwa 10 bis 50, Fäden pro Strang. Jeder Faden besitzt einen Durchmesser von etwa 0,005 bis 0,025, und vorzugsweise etwa 0,0099 bis 0,019 mm. Venn sie als Matten verwendet werden, wiegen die groben Fasermatten etwa 0,87 bis 34 g/dm und können einen gewebten oder ungewebten Aufbau besitzen.

Die grobe Glasfaser wird vorzugsweise in Form von Glasfasern oder Strängen verwendet, die eine.Länge von etwa 25 mm bis kontinuierliche Länge haben und vorzugsweise kleiner oder gleich 100 mm sind. Das grobe Glasmaterial kann in Form von Fäden, Strängen, Glasseidenspinnfäden, Garn, Glasseidensträngen, ungewebtem Mull und dergl. verwendet werden.·

Die groben Glasfasern können mit einer oder mehrerer Arten von Leimungsmitteln behandelt oder beschichtet werden, die zum Stand der Technik gehören. Die Leimungsmittel sind gewöhnlich Mehrkomponenten--Zusammensetzungen, die ein oder mehrere Schmiermittel, Emulgierungsmittel, Kupplungsmittel, pH-Wert-Regulierungsmittel, filmbildende synthetische Bindemittel, antista^- tische Mittel und/oder Netzmittel enthalten. Die bevorzugten Kupplungsmittel sind Organosilikonverbindungen, wie SiIylperoxydverbindungen, Alkoxysilane, Aminoalkoxysilane, Vinylalkoxysilane und Aminoalkoxysilane. _;.

Spezielle Beispiele für Silylperoxydverbindungen sind Vinyl^- tris (t-butylperoxy) sil-an, Allyl-tris(t-butylperoxy)-silan, Tetrakis(t-butylperoxy)silan, Allyl(t-butylperoxy)-tetrasiloxan, Vinylmethyl-bis(t-butylperoxy)silan, Vinyl-tris(cC , <C -dimethyl-^ benzylperoxy)silan,'Allylmethyl-bis(t-butylperoxy)silan, Methyltris(t-butylperoxy)silan, Dimethyl-bis(t-butylperoxy)silan, Isocyanatopropy3.-tris( t-butylperoxy) silan und Vinyl-diacetoxy(t-

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butylperoxy)silan.

Beispiele für Aminoalkyl-alkoxy-silane können Gamma-Aininopropyltriäthoxysilan, Gamma-Aminopropyltriäthoxysilan und Bis(be-

-aminopropyltriäthoxysilan umfassen.

Andere Organosilikonverbindungen, die verwendet werden können, umfassen Gamma-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Beta(3,4-epoxycyclohexyl)-äthyltrimethoxysilan, Gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und Vihyltriäthoxysilan. ■

Die einzelnen verwendeten Glasfasern können entweder gerade oder gebogen sein. Die bei dem Zusammenpressen der groben Glasfasermatte mit dem Harz während der Bildung des Rohlings entstehende Verdichtung wird durch die Imprägnierung· der Matte mit dem heißen geschmolzenen Harz und durch Entlüftung der Hatte während der Imrägnierung verursacht.

Die groben Glasfasermatten können auf dem Wege jedes üblichen bei der Herstellung von Glasmatten angewendeten Verfahrens, wie z.B. Verfahren mit fortlaufenden oder zerhackten Strangverfahren hergestellt werden. Die groben Glasfasermatten können aus ge-

» leimten Glasfasern mit Hilfe eines Matten-Bindemittels herge-■
stellt Yferden. Das Mattenbindemittel umfaßt gewöhnlich ein filmbildendes Harz, Emulgierungsmittel und Kupplungsmittel. Das bei der Herstellung der groben Glasfasermatten, aus denen die erfindungsgemäßen Verbundstoffe gebildet werden, verwendete Mattenbindemittel muß derart geschaffen sein, daß die einzelnen Glasfasern im Verbundstoff gegeneinander "fließen" können, wenn der heiße Rohling'in der Stanzpresse ausgestanzt wird. Aus diesem Grunde sind die bevorzugten filmbildenden Harze, die in den groben Glasfasermatten-Bindemitteln verwendet \\rerden, thermoplastische Harze. Es können aber auch einige wärmehärtbare Harze verwendet werden.

Zu polymeren Materialien, die bei der Herstellung der Verbundstoffe verwendet und erfindungsgemäß bearbeitet werden können,

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zählen all diejenigen durch Druck verformbaren thermoplastischen "Harzmaterialien, die zur Verwendung bei der Herstellung gepresster und geformter Gegenstände vorgeschlagen wurden.

Die bevorzugten durch Druck verformbaren thermoplastischen Harze haben ein Modul (Biegemodul) von wenigstens etwa 7 000 kg^pm.

Die polymeren Materialien, die erfindungsgemäß eingesetzt wer-* den können, schließen die Vinylharze ein. Diese Vinylharze können entweder Homopolymere eines einzelnen Vinylmonomeren oder Interpolymerisate eines oder mehrerer Vinylmonomere sein und etwa 0 bis 50 Mol-% einer oder mehrerer anderer monomerer Verbindungen als Vinylmonomere enthalten, die mit Vinylmonomeren mischpolymerisierbar sind. Der Ausdruck "Vinylmonomeres" bedeutet eine Verbindung, die wenigstens eine polymerisierbare Gruppe der Formel -C=C- enthält. Zu derartigen Vinylmonomeren zählen daher folgende Verbindungen: unsubstituierte Olefine, einschließlich Monoolefine, wie Äthylen, propylen, 1-Buten und Isobutylen und Polyolefine, wie Butadien, Isopren, Dicyclopentadien und Norbornen; halogenhaltige Olefine, wie Chloropren, Tetrafluoräthylen, Chlorotrifluoräthylen, Hexafluorpropylen; Vinylarylverbindungen, wie Styrol, o-Methoxystyrol, p-Methoxystyrol,. m-Methoxystyrol, o-Nitrostyrol, p-Nitrostyrol, o-Methylstyrol, p-Methylstyrol, m-Methylstyrol, p-Phenylstyrol, o-Phenylstyrol, m-Phenylstyrol, Vinylnaphthalinverbindungen und dergl.; Vinyl- und Vinylidenhalogenide, wie Vinyl chi o.r id, Vinylfluorid, Vinylidenchlorid, Vinylidenfluorid, Vinylidenbromid und dergl.; Vinylester, wie Vinylformiat, Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat, Vinylchloracetat, Vinylchloropropionat, Vinylben-.. zoat, Vinylchlorbenzoat und dergl.j Acryl- und alpha-Alkylacrylsäuren, ihre Allylester, ihre Amide und Nitrile, wie Acrylsäure, Chloracrylsäure, Methacrylsäure, A'thacrylsäure, Methyl-», acrylat, Äthylacrylat, Butylacrylat, n-Octylacrylat, 2-Äthylhexylacrylat, n-Decylacrylat, Methylmethacrylat, Butylmetharylat, Methyläthacrylat, Äthyläthacrylat, Acrylamid, N-Methylacrylamid, N,N-Dimethylacrylamid, Methacrylamid, N-Methyimethacrylamid, N,N-Dimethy!methacrylamid, Acrylnitril, Chlöracryl-

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■ nitril, Methacrylnitril, Äthacrylnitril und dergl.; Malein-• und Fumarsäure und ihre Anhydride und Alkylester, wie Maleinsäureanhydrid, DimethyImaleat, Diäthylraaleat und dergl.; Vinylalkyläther und Ketone,..wie Vinylmethyläther, Vinyläthyläther, Vinylisobutyläther, 2-Chloräthylvinyläther, Methylvinylketon, Äthylvinylketon, Isobutylvinylketon und dergl.; so-» . wie Vinylpyridin, M-Vinylcarbazol, N-Vinylpyrollidin, Äthylmethyl enraalonat, Acrolein, Vinylalkohol, Vinylacetal, Vinylbutyral und dergl. Nicht-Vinylmonomere, die mit Vin3/lmonoineren mischpolymerisiert werden können, umfassen Kohlenmonoxyd und Formaldehyd.

Zu Vinylpolymeren können beispielsweise Polyäthylen, Polypropylen, Äthylenpropylenmischpolymerisate, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylfluorid, Polystyrol, Styrolbutadien-acrylnitrilterpolymerisate, Äthylenvinylacetatmischpolymerisate, Äthyl enacr^rlsäuremischpolymerisate, Äthylenacrylnitrilmischpolymerisate und Styrolacrylnitrilmischpol^erisatezählen. .

Neben den Vinylpolymeren zählen zu anderen polymeren Materialien, die erfindungsgemäß eingesetzt werden können, thermoplastische Polyurethanharze; Polyamidharze, wie- Nylonharze, einschließlich Polyhexamethylenadipinamid; Polysulfonharze; Polycarbonatharze; Phenoxyharze; Polyacetalharzej Polyalkylenoxydharze, wie Polyäthylenoxyd und Polypropylenoxyd; Polyphenylenoxydharze und Celluloseesterharze, wie Cellulosenitrat, Celluloseacetat und Cellulosepropionat.

Von dem Ausdruck "Polymeres" sind auch Mischungen von zwei .oder mehreren polymeren Materialien erfaßt. Beispiele derartiger Mischungen sind Polyäthylen/Polypropylen; Polyäthylen niederer Dichte/Polyäthylen hoher Dichte; Polyäthylen mit Olefininter-■polymeren,wie die oben angegebenen, 2_eB„ Äthylen/AcrylsäuremischpolymeregÄthylaWithylmethacrylatniischpolyinere, Äthylen- ·" äthylacrylatmischpolymere, Äthylen-vinylacetatmischpolymere, Äthylen-acrylsäure-äthylacrylatterpolymerejÄ'thylen-acrylsäure-

vinylacetatterpolymere und dergl.

Ebenfalls unter den Ausdruck "Polymeres" fallen Metallsalze dieser Polymeren oder Mischungen davon, eingeschlossen die freien Carbonsäuregruppen. Beispielsweise sind solche Polymere Äthylen-acrylsäuremischpolymere, Äthylen-methacrylsäuremischpolymere, Äthylen-äthacrylsäuremischpolymere, Styrol-acrylsäuremischpolymere, Buten-acrylsäuremischpolymere und dergl.

Beispiele für Metalle, die zur Bildung von Salzen dieser Carbonsäurepolymeren verwendet werden können, sind 1-, 2- und 3-wertige Metalle, wie Natrium, Lithium, Kalium, Calzium, Magnesium, Aluminium, Barium, Zink, Zirkonium, Beryllium, Eisen, Nickel, Kobalt und dergl.

Werden zwei oder mehrere Monomere zur Bildung eines Polymeren verwendet, können Monomerenanteile in einer zufälligen Verteilung oder in blockförmiger Anordnung in der Polymerenkette vorliegen, oder eine oder mehrere Ketten der Monomerenanteile können auf Ketten anderer Monomerenanteile gepfropft werden.'

Die Polymeren können in beliebiger Form, in der sie gewöhnlich bei den Verformungsverfahren angewendet werden·, vorliegen, z.B. in Form von Pulver, Tabletten, Körnern und dergl., sowie Mischungen desselben mit einem oder mehrerer Hilfmaterialien. Zu solchen Hilfsmaterialien zählen beispielsweise Materialien, wie Weichmacher, Wärme- und Lichtstabilisatoren, Füllmittel, Pigmente, Verarbeitungshilfsmittel, Streckmittel und Mittel zur Verbesserung der Schlagfestigkeit.

Das speziell verwendete polymere Materiel bestimmt die Wahl und Menge der Hilfsstoffe, die mit diesem verwendet werden sollen, da es der jeweilige Hilfsstoff für solche erfindungsgemäß eingesetzten Polymere ist. Die verwendeten Hilfsstoffe müssen phy-, sikalisch und chemisch mit jeder der anderen Komponenten der Zusammensetzungen im Hinblick auf ihren vorgesehenen Gebrauch unter den beschriebenen Verfahrensbedingungen verträglich sein.

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Die Hilfsstoffe werden in solchen Mengen verwendet, daß sie für den vorgesehenen Zweck v/irksam sind. So ist beispielsweise die wirksame Menge eines Weichmachers eine "plastizierende Menge", d.h.' eine Menge an Weichmacher, die Flexibilität, Verarbeitbarkeit, Bearbeitbarkeit und/oder Dehnfähigkeit des Polymeren merklich steigert. Die Stabilisatoren werden in einer zur Stabilisierung wirksamen Menge und die Füllmittel in dafür wirksamen Mengen verwendet, wo wird' beispielsweise bei Verwendung eines verstärkenden Füllmittels, das Füllmittel in solchen Mengen verwendet, daß die gewünschte verstärkende Wirkung geschaffen" wird.

Werden ein oder mehrere Hilfsstoffe zu den Verbundstoffen gefügt, so ist es zweckmäßig, zuerst den Hilfsstoff (e) mit dem Harz zu vermischen und dann den Glasschichtstoff mit der Harz-HiIfsstoff-Mischung zu imprägnieren.

Verstärkende Füllmittel werden in den erfindungsgemäßen Verbundstoffen vorteilhaft bei Anwendungszwecken, wie z.B. für Batteriekästen, Fahrzeugseitenverkleidungsplatten, Fahrzeug-' armaturenplatten und Verpackungsbehälter verwendet. Füllstoffe können auch zur Reduzierung des Ausdehnungskoeffizienten des Grundgefüges verwendet werden, wie z. B. Fahrzeugverdecke, Kotflügel und äußere Karosseriebleche, v/o verbesserte Oberflächenglätte erwünscht ist. Füllstoffe verbessern auch die Beibehaltung der Oberflächenglätteeigensxhaften bei erhöhten Tempera- · türen und tragen dazu bei, .ein Verziehen zu verhindern. Die bevorzugten verstärkenden Füllmittel sind Materialien mit einer Teilchengröße von etwa 1 bis 40 Mikron. Die verstärkenden Füllmittel umfassen z.B. Talkum, Siliziumoxyd, Ruß, Kaliumcarbonat, Tone, Wollastonit und β - Eucryptit. Der verstärkende Füllstoff kann auch faserig sein und aus Materialien wie z.B. Glas-, Asbest, Graphit und Ton hergestellt sein und ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser voniÜIO haben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die folgenden Stufenfolge bei der Verwendung der stanzbaren Rohlinge angewendet:

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a) Der Rohling wird auf eine Temperatur erwärmt, die über dem • Schmelzpunkt und unter dem Zersetzungspunkt der thermoplastischen Harzkomponente des Rohlings liegt.

b) Der so erwärmte Rohling wird in eine kalte Form einer mechanischen Stanzpresse gegeben, worin die Form des Stanzformsatzes die gewünschte Gestalt des herzustellenden geformten Gegenstandes besitzt.

c) Die Presse wird solange geschlossen, daß der Rohling den Hohlraum der Stanzform ausfüllen und das Teil abkühlen kann, wobei es die gewünschte Form des Hohlraums beibehält.

d) Die Presse wird geöffnet und der geformte Gegenstand herausgenommen.

Der Rohling wird in Stufe a), wie es in Abbildung 6 der Zeichnungen dargestellt sit, über einen ausreichenden Zeitraum erwärmt, damit das Harz fließbar oder weich genug zur Formgebung des gewünschten Teils in der Stanzpresse wird. Der Rohling schwillt während dieser Erwärmung an und nimmt etwa 20 bis 500 % an Dicke des nicht-erwärmten Rohlings zu. Die Behandlungszeit des Rohlings in der Erwärmungsstufe, z.B. einem Ofen, hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, wie beispielsweise von dem dabei verwendeten Harz, der Größe des Rohlings·, den jeweiligen Mengen von Glasfasern und des Harzes im Rohling; Wärmekapazität, Temperatur und Wellenlänge des Ofens. Die Behandlungszeiten in Ofen liegen daher zwischen etwa 4 Sekunden und 5 Minuten.

Der zur Stanzpresse weiterbeförderte oder in diese eingebrachte Rohling kann gegenüber dem Hohlraum der Presse zu groß oder zu klein sein oder dieselbe Größe besitzen. Es kann aber auch eine Mehrzahl von Rohlingen in einem Stanzvorgang ausgestanzt oder aufeinandergeschichtet werden.

Die Presse, in der der Rohling gestanzt werden soll, sollte eine kalte Presse sein, wobei die Temperaturen der Ober- und Unterformen der Presse während des Stanzverfahren unter Verwendung eines Kühlmediums, wie z.B. Wasser, zwischen Zimmertem-

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peratur bis unter die Schmelz- oder Erweichungstemperatur des Harzes in dem Rohling» und vorzugsweise zwischen etwa 15. und 25°C, gehalten werden»

Wenn sich der erwärmte Rohling in der kalten Presse befindet, wie es in Abbildung 7 der Zeichnungen dargestellt ist, werden die Formen der Presse solange geschlossen, bis der Rohling die Unterform füllen und der Inhalt genügend abkühlen kann, damit die gewünschte äußere Gestalt der Form, gemäß Abbildung der Zeichnung, beibehalten wird. Die Behandlungszeit des Teils in der Form liegt etwa zwischen 3 und 60 Sekunden bei Rohlingen mit einer Dicke von etwa 0,75bis 10 mm. Die Geschwindigkeit und Kraft, mit der der Formvorgang durchgeführt wird, erlaubt es, den Vorgang eher als Stanzvorgang und nicht als Formverfahren zu bezeichnen.

Mäch dem Stanzvorgang werden die Formen geöffnet und der erhaltene geformte Gegenstand wird gebrauchsfertig aus den Formen entfernt. Jetzt besitzt der geformte Gegenstand gewöhnlich eine Temperatur zwischen etwa Zimmertemperatur und einer Temperatur, die. erheblich unter dem Schmelzpunkt der polymeren Komponente des geformten Gegenstandes liegt.

Die geformten Gegenstände können in.verschiedener Gestalt und in verschiedenen Formen hergestellt werden, und zwar mit ebenen und/oder unebenen Oberflächen. Die geformten Gegenstände haben im allgemeinen eine Dicke zxtfischen etwa 0,5 und 5 mm. Der Querschnitt der geformten Gegenstände kann gleichmäßig oder ungleichmäßig sein. Beispielsweise können die Gegenstände mit . Rippen, Vorsprüngen und anderen Protuberanzen versehen werden, und dünne Querschnittsflächen können relativ dicken Querschnittsflächen unmittelbar benachbart sein»

Löcher und Kerben können gegebenenfalls in den geformten Gegenstand !fahrend des Stanzvorganges oder, in einem nachfolgenden Lochungsverfahren, das mit dem abgekühlten geformten·Gegenstand unter Anwendung herkömmlicher Techniken durchgeführt wird.

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Der Stanzvorgang, bei dem die erfindungsgemäßen Rohlinge verwendet werden, erfordert, daß die Presse etwa am toten Punkt, d.h. nicht mehr als 5° vor dem toten Punkt, eine kurze Zeit praktisch vollständig zur Ruhe kommt, wie es in Abbildung 8 der Zeichnungen dargestellt, ist. Dieses i^bstoppen mit Anhalten im Totpunkt steht in direktem Gegensatz zu den Verfahren, die in Metallstanzverfcihren angewendet v/erden müssen, bei denen das vollständige Abstoppen am Tiefpunkt während der Stanzperiode verursachen kann, daß die Stanzform am Tiefpunkt stecken bleiben kann. Ein solches Steckenbleiben bei dem Stanzvorgang tritt nicht auf, wenn man erfindungsgemäße Rohlinge verwendet.

Die während des Stanzverfahrens angewendete Presse sollte eine mechanische Stanzpresse oder eine äquivalente sein. Eine herkömmliche hydrauliche Presse kann nicht verwendet werden, da sie nicht geeignet ist, eine schnelle Pressgeschwindigkeit mit augenblicklich erhältlichem Druck zu kombinieren, was für den Stanzvorgang benötigt wird. Eine hydrauliche Presse mit einem besonders großen !Snergiespeichersystem zur Verdopplung der Leistung einer mechanischen Presse kann verwendet werden. Dieses Stanzverfahren erfordert, daß Drücke der Größenordnung von etwa 21 bis 140 kg/cm oder mehr wiederholt in Stanzvorgängen von etwa 10 bis 60 Sekunden, d.h. bei jeder Preßperiode ("button to button"), geliefert werden. Das schnelle Schließen der Stanzpresse unter diesen Drücken verhindert vorzeitiges Abkühlen des Füllgutes während der Formfüllzeit. Da die Beschikkung sehr schnell in die Form fließt, erfährt der erhaltene geformte Gegenstand ferner eine niedrigere Beanspruchung und Orientierung, als es bei geformten Gegenständen der Fall ist, die im Spritzgußverfahren hergestellt werden.

Obgleich der .Stanzvorgang mit mechanischen Pressen durchge- . führt werden kann, die bei Metallstanzverfahren angewendet werden, bringt das Stanzverfahren mit erfindungsgemäßen Roh- , lingen überraschenderweise ungewöhnliche Vorteile gegenüber denen des Metallstanzverfahrens, bei dem die geformten, aus solchen Rohlingen hergestellten Gegenstände mit ungenauen'Bögen,

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' scharfen Ecken und unterschiedlichen Querschnitten in den gestanzten Teilen versehen werden können. Daher sind weniger Stanzformen und Verfahrensstufen zur Herstellung geformter Gegenstände mit unebener Gestalt aus den erfindungsgemäßen Rohlingen erforderlich, als bei Gegenständen derselben Form, die aus Metall in einem Metallstanzverfahren hergestellt v/erden.

Die erfindungsgemäßen Verbundstoffe können gestrichen oder ungestrichen verwendet werden. Wenn sie in einem Stanzverfahren weiter geformt und das Endprodukt gestrichen werden soll, wird der Anstrich vorzugsweise auf die Oberfläche des Verbundstoffes nach der Stanzung aufgebracht.

Die in Frage kommenden Anstriche umfassen alHß diejenigen, die für den Anstrich von thermoplastischen Harzen geeignet sind. Ein spezieller Anstrich sollte im Hinblick auf die Verbundstoffoberfläche, die mit dem ausgewählten Harz hergestellt wurde, aufgrund der Adhäsion und anderen ähnliche Verträglichkeitseigenschaften, ausgewählt werden. Die erfindungsgemäß hergestellten gestanzten Verbundstoffe auf der Grundlage von Glasfaser-verstärktem, thermoplastischem Harz unter Verwendung von Standardfarben, die an das Harz, das in solchen Verbündstoffen verwendet wird, angepaßt wurden, besitzen Oberflächen, die wesentlich glatter und glänzender sind, als Oberflächen gestanzter gestrichener Glasfaser-verstärkter Verbundstoffe, wie sie bereits erhältlich sind.

Abbildung 1 der Zeichnungen zeigt eine Seitenansicht einer Reihe von Schichten von feiner Fasermatte, Harz und Matten mit groben Fasern, die übereinandergeschichtct \tferden und dann einem Formpressverfahren zur Bildung eines stanzbaren Rohlings unterworfen werden können, der dann nach Stanzung die gewünschte glänzende Oberfläche auf der obersten Schicht davon besitzt. Die in Abbildung 1 verwendeten Schichten sind von oben nach unten folgende:

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1. eine oberste Schicht aus Oberflachenharz

2. eine Schicht aus feinen Fasern

3. eine mit groben Glasfasern verstärkte Matte

4. eine zweite Harzsehicht

5. eine zweite mit groben Glasfasern verstärkte Matte

6. eine dritte Harzschicht

7- eine dritte mit groben Glasfasern verstärkte Matte

8. sowie eine vierte Harzsehicht.

Abbildung 2 der Zeichnungen zeigt eine Seitenansicht eines im Formpressverfahren hergestellten Verbundstoffes 9, der aus den Materialschichten von Abbildung 1 hergestellt wurde. Die oberste Schicht 10 des stanzbaren Verbundstoffes oder Rohlings 9 aus Abbildung 2 ist eine Oberfläche, die die glatten Oberflächen der erfindungsgenäßen Verbundstoffe darstellt. Die relativ dünne oberste Schicht 11 enthält die Matte aus feinen Fasern, die mit Harz imprägniert ist. Die darunterliegende und dickere Schicht 12 enthält sämtliche mit Harz imprägnierten Matten aus groben Fasern.

Abbildung 3 der Zeichnungen zeigt eine Seitenansicht einer Reihe von Schichten von Matten aus feinen Fasern, Harz und Matten aus groben Fasern, die übereinandergeschichtet und.dann im Fornpressverfp.hren zu einem stanzbaren Rohling verarbeitet werden können, der nach der Stanzung die gewünschte glänzende Oberfläche auf dessen obersten und untersten .Schichten aufweist. Die in Abbildung 3 verwendeten Schichten sind von oben nach unten die folgenden:

V:>. eine oberste Schicht aus Oberflächenharz i

14. eine Schicht aus feinen Fasern

15. eine mit groben Glasfasern verstärkte Matte ' .

16. eine Harzsehicht ' ·

17. eine zweite mit groben Glasfasern verstärkte Matte

18. eine zweite Harzsehicht

19» eine dritte mit groben Glasfasern verstärkte Matte .

20. eine zweite Schicht aus feinen Fasern .

21. und eine zweite Oberflächenschicht aus Harz,

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Abbildung 4 der Zeichnungen zeigt eine Seitenansicht eines durch Formpressverfahren- geformten stanzbaren Verbundstoffen-.22, der aus den Materialschichten von Abbildung 3 hergestellt wurde. Die oberste Schicht 23 und unterste Schicht 24 des stanzbaren Verbundstoffes oder Rohlings 22 von Abbildung 4, weisen beide glatte Oberflächen auf den erfindungsgemäßen Verbundstoffen auf. Die relativ dünnen Oberflächenschichten 23 und 24 enthalten die mit Harz imprägnierte feine Fasermatte. Die dickere innere Schicht 25 enthält alle mit Harz imprägnierten groben Fasermatten.

Werden mehr als je eine Schicht aus groben Glasfasern, feinen Glasfasern, Oberflächenharz und Grundgefügeharz verwendet, so.· ;. werden dieselben groben Glasfasermatten, feinen Fasematten, Oberflächenharze und Grundgefügeharze gewöhnlich in Jeder entsprechenden Schicht verwendet. Das als oberstes Harz verwendete thermoplastische Harz, kann dasselbe thermoplastische Harz, das in den Grundgefügeharzschichten verwendet .wurde oder aber auch ein anderes thermoplastisches Harz sein.

Wenn die in Abbildung 2 und 4 dargestellten Rohlinge gestanzt v/erden, behalten die gestanzten Verbundstoffe noch die diskreten in Abbildung 2 und 4 gezeigten Schichten, obgleich die. Schichten während des Stanzvorganges dünner v/erden. .

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung, ■ ohne diese einzuschränken.

Beisniele

Stanzbare Rohlinge wurden· aus verschiedenen Kombinationen von thermoplastischem Harz, Matten aus groben und feinen Glasfasern und Füllstoffen hergestellt wurden. Einige der stanzbaren Rohlinge wurden als Vergleich verwendet und ohne die Oberflächenmatten aus feinen Fasern und/oder Füllstoff hergestellt.

Die stanzbarem-Rohlinge wurden gebildet, indem zunächst' Platten aus Harg entweder"mit oder ohne Füllmittel hergestellt wurden.

Wenn ein Füllstoff verwendet wurde, wurde ein Harzansatz von etwa 0,907 + 0,045 kg und etwa 0,635 + 0,045 kg des Füllstoffes in einem Banbury-Mischer etwa 1/4 bis 1 Stunde lang vermischt, während der Mischer mit Dampf bei einem Dampfdruck von etwa 5,25 bis 6 kg/cm erwärmt wurde. Vergleichsproben aus Harz, die keinen Füllstoff enthielten, wurden nicht in dem Banbury-Mischer vermischt. Es wurden dann Platten aus Harz mit oder ohne Füllmittel hergestellt, indem das Harz auf einem Zweiwalzenmischer entsprechend geformt wurde. Die so gewalzten mit oder ohne Harz gefüllten Platten waren»etwa 0,5 + 0,127 mm dick.

Schichtstoffe wurden durch alternierende Schichtung von Platten des gefüllten oder ungefüllten Harzes, groben Glasfaser-verstärkenden Matten und feinen Oberflächenfasermatten hergestellt. Die groben Glasfaser-matten waren ungewebt, aus fortlaufenden Glassträngen hergestellt und besaßen ein Gewicht von etwa 0,046

2
+ 0,009 g/cm . Die Matten aus feinen Fasern waren etwa 0,25 bis 0,75 mm dick und nicht gewebt.

Wenn man einen gestanzten Gegenstand aus einem stanzbaren Rohling mit gewünschten Oberflächeneigenschaften auf der obersten Schicht von äie=3en herstellen will, wird der Schichtstoff für den Rohling durch alternierende Schichtung von Komponentenmaterialien von oben nach unten wie folgt hergestellt: Harz/feine Fasermatte/grobe Glasfasermatte/Harz/grobe Glasfasermatte/Harz/grobe Glasfasermatte/Harz. Es können mehr oder auch weniger eis drei Schichten an grober Glasfasermatte verwendet werden. 7JJs ist zweckmäßig, eine Harzschicht zwischen ;-zwei Schichten aus groben Glasfasern vorzusehen. Es wird gewöhnlich keine Earzschicht zwischen die feine Oberflächenfasermatte und die nächste angrenzende grobe Glasfasermatte einge- ■ fügt. Wird ein gestanzter Gegenstand mit verbesserten Oberflächeneigenschaften an der obersten und untersten Oberfläche davon gewünscht, kann eine Schicht aus feiner Oberflächenfasermatte mit einer v/eiteren anschließenden Harzschicht unter der untersten Schicht aus grober Glasfasermatte vorgesehen sein.

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Für eine Vielzahl von Wirkungen auf die Oberflächenbeschaffenheit können Schichten, vom Grundgefügeharz abweichende, thermoplastische Harze als äußerste Harzschicht an der Oberfläche (oder Oberflächen)· des Rohlings, die die gewünschten Oberflächeneigenschaften besitzen, verwendet werden. Beispielsweise werden zur Verbesserung der Verwitterungsbeständigkeit der Oberflächen der gestanzten Gegenstände thermoplastische "Acrylharze verwendet; geprägte, gestrichene oder gestreckte Vinylharze, wie z.B. Polyvinylchlorid, können zur Verbesserung der Oberflächenstruktur und/oder Verzierung der Oberflächen der gestanzten Gegenstände verwendet v/erden. Ss können auch Polyamidharze, wie z.B. Nylonharze, insbesondere Nylon-6-Harze, zur Verbesserung der Anstreichbarke.it und Temperaturbeständigkeit der Oberflächen der gestanzten Gegenstände verwendet werden.

Nachdem die Schichten der Schichtstoffe übereinandergelegt wurden, werden die stanzbaren Rohlinge durch Formpressen der Materialschichten bei einer Formungsperiode von 5 + 1 Minute (Vorwärmezeit) bei 205 + 9⁰C zusammengefügt, worauf eine 8+2 Minuten lange Erwärmung bei etwa 205 + 9°C unter einem Anfangs-

2 "" druck von etwa 0,7 bis 2,1 kg/cm folgt und sich eine Abkühlung auf Zimmertemperatur unter einem Druck von etwa 3,5 bis 10,5

kg/cm anschließt.

Die erhaltenen Rohlinge waren dann etwa 2,5 + 0,35 mm dick und hatten Abmessungen von etwa 25,4 χ 25,4 cm. Kleinere Rohlinge von etwa 11,4 χ 19 cm wurden dann von den erstgenannten Rohlingen ausgeschnitten.

Vor der Stanzung wurden die etwa 11,4 χ 19 cm großen Rohlinge in einem Infrarotofen auf eine Oberflächentemperatur von etwa 260+27,8 C vorgewärmt. Die so vorgewärmten Rohlinge wurden dann zwischen einem Satz aufeinanderpassender Metallstanzformen (12,7 x 20,3 cm) in einer mechanischen Stanzpresse unter Verwendung einer Stanzperiode von etwa 15 bis 45 Sekunden (Punkt zu Punkt) unter einem Druck von etwa 35 bis 105 kg/cm^

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gestanzt. Die gestanzten Gegenstände hatten eine Dicke von etwa 2,16 um + 0,38 ram und die Abmessungen 12,7 x 20,3 cm.

BeisOiel 1

Herkömmliche mit groben Glasfasern verstärkte Verbundstoffe, bei denen Polypropylen das Grundgefügeharz ist, besitzen nach obernbeschriebener Herstellung und Ausstanzung ausgeprägte Fasermuster, die auf den Oberflächen der gestanzten Gegenstände sichtbar sind. Die Oberflächen weisen auch eine Vielzahl von Grübchen auf, die "im allgemeinen längs der groben Glasfasern konzentriert sind, die aus den Oberflächen der gestanzten Gegenstände hervorspringen. Die Grübchen verschlechtern nicht nur das Aussehen der Oberflächen, sondern verursachen auch 31asen, wenn der gestanzte Teil gestrichen und auf erhöhte Farbtrockungstemperaturen erhitzt wird.

Die Fasermuster und Grübchen wurden durch Verwendung einer 0,25 bis 0,75 mm dicken feinen Fasermatte .aus Polyesterfasern mit einem Denierwert von 4 bis 6 als erfindungsgemäße Oberflächenmatte vermieden.

Beispiel 2

Gestanzte Gegenstände wurden, wie oben beschrieben, unter Verwendung von Polypropylenharzen als Grundgefügeharze hergestellt. Es wurden vier verschiedene Zusammensetzungen auf der Grundlage von Polypropylenharzen verwendet. Zwei der Zusammensetzungen enthielten keinen Füllstoff. Eine der ungefüllten Zusammensetzungen enthielt kornreiches ("nucleated") Polypropylen und die andere kernloses Polypropylen.

Die anderen zwei Zusammensetzungen enthielten 40 Gew.-% Talkum als Füllmittel. Eine der gefüllten Zusammensetzungen basierte auf kernreichem Polypropylen und die andere auf kernlosem Polypropylen.

Nachdem die gestanzten Gegenstände hergestellt worden waren,

m Ofen 1 Stunde

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wurden sie in einem Ofen 1 Stunde lang bei 150⁰C gebrannt, wobei

eine Einbrennperiode für Farben bei Automobilen nachgeahmt wurde.· Die Oberflächen der gestanzten, aus der ungefüllten Zusammensetzung auf der Grundlage von kernreichem Polypropylen und aus der gefüllten Zusammensetzung hergestellten Gegenstände, wiesen eine wesentliche Verminderung der Oberflächenmuster und Rauhheit im Gegensatz zu den Oberflächen der gestanzten Gegenstände, die ohne Füllmittel und/oder mit kernariaem Polypropylen hergestellt waren, auf. Die gestanzten, aus den gefüllten Zusammensetzungen hergestellten Gegenstände zeigten auch" wesentlich weniger Formschrumpfung und bessere Formbeständigkeit, als die gestanzten aus den ungefüllten Zusammensetzungen hergestellten Gegenstände.

Beispiel 3

Stanzbare Rohlinge wurden, wie oben beschrieben, hergestellt, wobei ungefülltes Polypropylen als Grundgefügeharz und eine feine Fasermatte entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wurde. Die verwendete feine Fasermatte war diejenige aus Beispiel 1. Die vorgewärmten Rohlinge wurden dann gegen kalte 0,50 mm. dicke Platten aus verschiedenen Arten an thermo-

- plastischem Harz gestanzt, um die Oberflächen der gestanzten Gegenstände mit verschiedenartigen physikalischen Eigenschaften zu versehen. Die kalte Oberschicht wurde für die Oberfläche des gestanzten Gegenstandes verwendet, der die gewünschte physik kaiische Eigenschaft bekommen sollte, wobei die Oberflächenmatte aus feinen Fasern ebenfalls verwendet wurde. Der vorgewärmte Rohling und die Oberschicht verschmolzen während des Stanzvorganges. ■ .

Die verwendeten Harze für die Oberschicht und die verbesserten physikalischen Eigenschaften der Oberflächen der stanzbaren Gegenstände, auf denen die Oberschichten angewendet wurden, sind folgende: -

Ob.erschichtharz verbesserte physikalische

Eige'nschaf ten

- mattes Polypropylen mattes Aussehen po.liajptes Polypropylen glatte, glänzende Oberfläche . · ' -· 109884/ te*7 '■ ■- ' · . ^; '

nit einem Muster versehenes Polyvinylchlorid

Nylon-6-Harz Acrylharz

mit einem Muster verziert

wärmebeständig und mit einem Anstrich versehbar

verbesserte Witterungsbeständigkeit

Die Oberschichtharze können in die Stanzform gegeben werden während sie kalt sind (S Zimmertemperatur), oder sie können zur Erzielung besserer Adhäsion an dem stanzbaren Rohling vorgewärmt werden.

Beispiel 4

Ein herkömmlicher, mit groben Glasfasern verstärkter Verbundstoff, bei dem ungefülltes Polypropylen das Grundgefügeharz war, wurde wie oben beschrieben hergestellt und gestanzt. Der gestanzte Gegenstand besaß einen Oberflächenrauhheitswert von etwa 0,02505 ram (1002 microinches).

Es wurde dann ein Verbundstoff in derselben Weise hergestellt, mit der Ausnahme, daß 40 Gew.-55 Talkum als Füllmittel verwendet und außerdem eine 0,38 mm dicke feine Glasfaseroberflächenmatte an der Oberfläche verwendet wurde. Nach Stanzung eines solchen Verbundstoffes besaß die Oberfläche mit der darin enthaltenen Oberflächenmatte eien Oberflächenrauhheitswert von etwa 0,01214 min (478 microinches). Die Matte aus feinen Glasfasern bestand auf fortlaufenden Glassträngen, die einen Denierwert von etwa 8 bis 12 aufwiesen und ein Gewicht von 51 g/m besaßen.

Wird die Oberflächenmatte aus feinen Glasfasern in dem Verbundstoff mit Talkum als Füllmittel durch eine Oberflächenfasermatte aus Polyvinylalkoholfasern ersetzt und der erhaltene Verbundstoff gestanzt, besitzt die Oberfläche des gestanzten Gegenstandes mit der darin enthaltenen Oberflächenmatte aus Polyvinylalkohol eine Oberflächenrauhheit von 0,011 mm (432 microinches). Die Fasermatte aus Polyvinylalkohol war 0,51 mm dick, wog 44 g/ m . und die darin enthaltenen Fasern hatten einen Denierwert von

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«· 28 ■-

• Die gestanzten mit den Oberflächenmatten hergestellten Verbund-. stoffe -waren frei von Oberflächenfehlern, wie Fasermuster und Grübchen, die in den gestanzten aus herkömmlichen Verbundstoffen hergestellten Gegenständen vorhanden waren.

Beispiel 5

. Wird ungefülltes Nylon-6-Harz (Poly- C-caprolactam) als Grundgefügeharz in den erfindungsgemäßen Verbundstoffen verwendet, besitzen die gestanzten Gegenstände mit den darin enthaltenen Oberflächenmatten glattere Oberflächen, als bei Verwendung von ^ Polypropylen als Grundgefügeharz. Derartige Verbundstoffe besitzen auch größere Härte und Wärmebeständigkeit und bessere Adhäsion gegenüber Autolacken.

Beispiel 6

V/erden kurze 'Glasfasern als Füllstoffmaterial anstelle von Materialien, wie Talkum gemäß Beispiel 4, in stanzbaren Verbundstoffen aus erfindungsgemäßen Oberflächenmatten aus feinen Fasern verwendet, erhält man Oberflächen auf dem gestanzten Gegenstand, die die Oberflächenmatten aus feinen Fasern enthalten. .

Beispiel 7 ■

" Zwei gestanzte Verbundstoffe wurden mit feinen Oberflächenmatten nach der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben, hergestellt. Ungefülltes Styrol-Acrylnitrii-Mischpolymerisat wurde in einem der Verbundstoffe als thermoplastisches Grundgefügeharz verwendet und ungefülltes Polystyrolharz wurde in dem anderen Verbundstoff als thermoplastisches Grundgefügoharz verwendet. Die Verbundstoffe wurden dann, wie oben beschrieben, gestanzt. Die Oberflächen der erhaltenen gestanzten Gegenstände mit den darin enthaltenen feinen Oberflächenmatten waren glatter und zeigten sogar noch weniger Oberflächenfehler, als die .entsprechenden Oberflächen der gestanzten Gegenstände, die r.us Verbundstoffen mit dem verwendeten ungefüllten Polypropylen r.ly thermoplastisches Grundgefügeharz hergestellt worden waren.

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"Werden thermoplastische Harze, wie Styrol-Acrylnitril-Misch-.polymerisate, Polystyrolharze, Polysulfonharze, Polycarbonatharze, Polyvinylchloridharze und Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymerisatharze als thermoplastische Grundgefügeharze mit Oberflächenmatten aus feinen Fasern in den erfindungsgemäßen Verbundstoffen verwendet, entstehen im allgemeinen gestanzte Gegenstände mit glatteren Oberflächen, wenn eine Oberflächematte mit feinen Pasern verwendet wird, als bei Verbundstoffen, bei denen als thermoplastisches Grundgefügeharz kristalline Harze, wie Polyolefinharze, z.B. Polyäthylen und Polypropylen, Polyamidharze, wie Nylonharze und thermoplastische Polyesterharze, verwendet wurden, wobei die Matten aus feinen Fasern ebenfalls mit den kristallinen Harzen verwendet werden.

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Claims (4)

Neue Patentansprüche 211374Ό

1. Stanzbarer,, glasfaserverstärkter Schichtstoff auf der Grundlage eines thermoplastischen Harzes, dadurch gekennzeichnet, daß dieser

a) 30 bis 95 Gew.-^ tlierraoplastxsches Grundgefügeharz

b) 5 bis 70 Gew.-^ an groben Glasfasern,·

c) 0 bis 60 Gew.-^ Füllmaterial und

d) .1J₁ bis 340 g/nr an feinen Fasern in Form einer Oberflächenmatte,

umfaßt, wobei die gesamte Menge in Gew.-^ der Komponenten a), b), c), und d) = 100 ist.

2. Schichtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Fasern Glas oder organisches Harz umfassen«

3. Schichtstoff nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er wenigstens eine Oberflächenschicht von thermoplastischem Harz auf v/eist.

P

4.Schichtstoff nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz in dieser Schicht sich von dem des Grundgefügeharzres unterscheidet.

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