DE2202860B2 - Mit glasfasern verstaerktes thermoplastisches harzerzeugnis und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Das Verfahren zur Herstellung des mit Glasfasern
hplastischen Harzerzeugnisses duch

Das Ve

tärkten _th_ermoplastischen Harzerzeugnisses durch
id des Harzes mit langen Glasseiden

wendet. Zum Vermischen mit den kurzen Glasfasern

tärkten p kann man das Harz auch in der Form einer wäßrigen

■Äe Verbindung des Harzes mit langen Glasseiden- Emulsion oder einer Lösung verwenden. Man kann innfäden und Verformung des Gemischs aus Harz die Glasfasern auch einer monomeren oder teilweise nd Glasseidenspinnfäden zu dem gewünschten Er- 5 poiymerisierten Lösung eines thermoplastischen Harucnis ist dadurch gekennzeichnet, daß man dem zes, beispielsweise Caprolaktam, zusetzen und die die Harz vor seiner Verbindung mit den langen Glas- Glasfasern enthaltende Harzlösung auf die Glasseiden-■denfäden kurze Glasfasern zumischt. matte aufbringen, so daß das Harz in Gegenwart der

Entsprechend der Erfindung verwendet man zur beiden Formen der Glasfasern in situ polymerisiert. Verstärkung des thermoplastischen Harzes eine Korn- io Die kurzen Glasfasern machen etwa 2 bis 60 Ge-.. tion _aus verhältnismäßig kurzen Einzelglasfasern wichtsprozent, vorzugsweise etwa 5 bis 50 Gewichtsoder Glasseidespinnfäden und verhältnismäßig langen prozent, des aus den kurzen Glasfasern und dem Harz f^lasseidespinnfäden. Hierbei mischt man die kurzen bestehenden Gemischs aus.

"«Inen Glasfasern oder Glasseidespinnfäden vor- Als thermoplastische Harze sind für die Zwecke der

«weise dem thermoplastischen Harz zu und bringt 15 Erfindung sowohl homopolymer als auch copolymere ^fcemisch dann mit den langen Glasseidespinnfäden Stoffe geeignet, beispielsweise (1) die durch d_iePolycammen Die Vereinigung des Gemischs mit den merisation von Vinylhalogeniden oder durch aie /N_a«eidespinnfäden findet bevorzugt auf die Weise Copolymerisation von Vinylhalogeniden mit· "ⁿp- »«daß man die aus den Fäden bzw. Spinnfäden sättigten polymerisierbaren Verbindungen gebildeten bildete Glasseidenmatte mit dem aus dem Harz und 10 Vinylharze, z. B. Vinylester, α,/J-ungesattigte sauren, El kurzen Glasfasern oder kurzen Giasseidespinn- „,^-ungesättigte Ester, ,^-ungesättigte Ketone «£- £ten Stehenden Gemisch imprägniert. ungesättigte Aldehyde und ungesättigte Kohlenwasser-

AIs Spinnfadenmatte kann man eine handelsübliche stoffe, wie Butadiene und Styrole; (2) Ρ°Ι>-«-°^'«. Glasseidenmatte oder eine handelsübliche aus endlosen wie Polyäthylen, Polypropylen, Polyb^n PoIy-G asse despinnfäden in verdrallter Form bestehende .5 isopren und andere, einschl.eßhch der Copolyrnercn Satte verwenden. Die Fäden der Matte haben eine der Polyolefine; (3) Phenoxyharze; (4) Ρ°^«'«_: iinee von mindestens 5 cm. Sie können auch wie bei (5) Polysulfone; (6) Polycarbonate; (7) ^Ρο1^?^ι^ STällt Form der Matte endlos sein Bei einer (8) Polyäthylenoxid; (9) Po ystyrol, ^einsch^^h

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STerorällten Form der Matte endlos sein. Bei einer () yy £ timm enMattenart sind die langen Fäden gehackte Copolymere« des Styro.s

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inTn Querschnitt »on 0,00508 bis 0,0254 mm und andere; (I I) Neopren; (12) S5L ,on 0,00762 bis 0,02032 mm und der aus 3S harze und (13) Celluloseester bospidsw S „ Etelfasern hergestellte Spinnladen hat einen „itratCelluloseacetat CeIUJF

aä= ^x

Cellulose

Man kann die zerhackten Spinnfäden dann zu Einzelfasern oder zu Gemischen von Emzelfasern und te. - so „eise in Fasern zerlegte Spinnfäden, die weniger als die ursprüngliche Anzahl von Fasern, d h. etwa 5 bis 10 Fasern enthalten, aufbrechen. Man kann das Zerlegen der Spinnfäden, d. h. die Trennung in Fasern auch vorher vornehmen Nach emer best.mrnten Aus führungsform der Erfindung kann man Abfalle von mit Glasseidespinnfäden verstärkten thermoplasten Platten in einer geeigneten Mühle zu aus gernahlenern Harz und Einzelglasfasern bestehenden Te.Ichen zer- ^

^bet^S^en. , verschiedenen Komponenten, wie

Die ^"^,^^SwGlasseidesiinnfäden. des der kurzen G'jjfaj™. ^ _Fuhstofh ^V _UiV/., kann in Harzes der F"'¹^' _E7^r _enschaften, die die fertigen AbhangigkeU vor den ξ&™ '_{Man wird spater}

^G*^di^"^S^;^er Harz hergestellter

^^^^^„βη Stellen verschiedene

9^egen™_en ^aJ„_ben ^ann Zu diesem Zweck müssen Εφ|n,chaften haben kann ^u _{des Gegen}.

^^^ΐΕ Menge angewandt werden. _{finden sich} bei der Erläuterung

t: Harz kann zur Verbindung mit den kurzen Glasfasern in Pulverform oder auch in emer anderen Form, beispielsweise in flüssiger oder geschmolzener Form, verwendet werden. Man kann die kurzen Glas-

näSGemischen eventuell Stoffe ^Jt_a?f Sidamit verträglich sind undsowohl beimachen ^ann^ zukommenden als auch die diesem

Wmente, POIlsto.e und andere

5 6

Additive. Antoxidantien, Bakterizide, antistatische kurzen Glasfasern haben die Wirkung, daß sie das Mittel; Stabilisatoren und Schiffsbodenfarben können Harz in den Zwischenräumen der Glasseidenmatte und ebenfalls zugesetzt werden. Die obere Grenze der in den Oberflächenbereichen der Platte verstärken. Menge, in der diese Stoffe beigesetzt werden können, Vermöge ihrer hohen Biegefestigkeit und ihrer Oberliegt in der Regel, auf das Produkt bezogen, bei 5 flächenglätte sind die erfindungsgemäßen Erzeugnisse 10 Gewichtsprozent. besonders für die Herstellung von Panzerungen, Stoß-

Man kann die beschriebenen langen Glasseide- dämpfer an Automobilen, Hammerköpfen, Karossespinnfäden und die kurzen Glasfasern mit einem rieteilen, Triltstufen an Tanks, Schiffsrümpfen, Röh-Kupplungsmittel behandeln, das geeignet ist, den Ver- ren, Bauteilen, Versandkisten, Baseballschlägern, Köpbund zwischen dem thermoplastischen Harz und der io fen von Golfschlägern und für andere Verwendungen aus den gehackten Glasseidenspinnfäden bestehenden geeignet. Ihre Eignung für die genannten Zwecke Matte zu verstärken. Das Kupplungsmittel kann auf wird durch ihr geringes Gewicht (ihr spezifisches Gedie Fasern während ihrer Herstellung und/oder auf wicht liegt unter 2) noch gesteigert.
die in Mattenform gebrachten Glasseidenspinnfäden Man kann für die aus einem Harz und Glasfasern angewendet werden. Als Kupplungsmittel kann man 15 bestehende erfindungsgemäße Masse auch ein schaumfür die Zwecke der Erfindung die in der USA.-Patent- fähiges bzw. geschäumtes thermoplastisches Material schrift 26 11718 beschriebenen Chromchloridkom- verwenden. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung plexe und verschiedene Silan- und Siloxanverbindun- setzt man dem thermoplastischen Harz ein Treibmittel gen verwenden. Geeignet hierfür sind hydrolysierbare herkömmlicher Art zu, das sich bei der Anwendung Vinyl-, Allyl-, Amino-, Methacryloxy-, Epoxy- und »ο von Wärme und Druck zersetzt. Nach der Wegnahme Glycidoxysilane, ihre Hydrolyseprodukte, die Poly- des Drucks befindet sich das thermoplastische Material meren der Hydrolyseprodukte und Gemische der ge- noch im erweichten Zustand. Unter der Wirkung der nannten Verbindungen. Die hydrolysierbaren Teile durch die Zersetzung des Treibmittels freigesetzten der Silane können beispielsweise Halogen-, Alkoxy- Gase entsteht nun eine geschäumte, aus Harz und und Acyloxygruppen sein. Eine Reihe dieser Silane »5 Fasern bestehende Masse.

ist in den USA.-Patentschriften 26 88 006, 26 88 007, Man kann für diesen Zweck Treibmittel von ver-

27 23 211, 27 42 378, 27 54 237, 27 76 910, 27 99 598, schiedener Art verwenden. Als Beispiele seien Azobis-

23 32 754, 29 30 809, 30 45 036 und 31 68 389 be- formamid, Azobisisobutyronitril, Diazoaminobenzol,

schrieben, auf die hier verwiesen sei. N,N- Dimethyl -Ν,Ν-dinitrosoterephthalamid, Ν,Ν-

Man kann eine mit Glasfasern verstärkte thermo- 3° Dinitrosopentamethylentetramin, Benzolsulfonylplastische Platte von der erfindungsgemäßen Art als hydrazid, Benzol- 1,3-disolfonylhydrazid, Diphenylsulendlose Bahn auf die Weise herstellen, daß man eine fon-3,3, Disulfonylhydrazid, 4,4'-Oxybisbenzolsulfendlose Schicht eines kurze Glasfasern enthaltenden onylhydrazid, p-Toluolsulfonylsemicarbazid; Bariumgeschmolzenen thermoplastischen Harzes auf eine aus azodicarboxylat, Butylaminnitril, Nitroharnstoffe, Trigehackten Glasseidenspinnfäden oder endlosen Glas- 35 hydrazintriazin, Phenylmethylurethan-p-sulfonhydrseidespinnfäden in verdrallter Form bestehende Matte azid und Natriumbicarbonal genannt,
extrudiert und das Harz mit der Matte durch die Man kann das nach dem Verfahren der Erfindung gleichzeitige Anwendung von Wärme und Druck mit- und mit der erfindurigsgemäßen Masse hergestellte einander verbindet. Für diese Ausführungsform der Plattenmaterial beispielsweise durch Pressen, Vakuum-Erfindung sind Verfahren und Vorrichtungen, die mit 4° verformung, Streckverformung und ähnliche Verfahren i einer polierten Kalanderwalze oder einem endlosen zu Gebrauchsgegenständen verformen. Das Platten- '. polierten Metallband arbeiten, besonders geeignet. material nach der Erfindung hat den Vorteil, daß man Eine geeignete Vorrichtung ist beispielsweise in der es mit den gebräuchlichen Arbeitsweisen aufbringen ί USA.-Patentschrift 24 34 541 beschrieben. Bei der oder montieren kann, beispielsweise mit Klebstoffen I Herstellung einer endlosen Platte muß durch genü- 45 der gebräuchlichen Art, durch Schweißen unter Lö- i gende Erwärmung dafür gesorgt werden, daß das sungsmittelanwendung, durch thermisches Schweißen, \ thermoplastische Harz flüssig bleibt. Jedoch darf die durch Ultraschallschweißen, mit mechanischen Mit- j Wärmemenge nicht so groß sein, daß das thermo- teln oder auf anderem Wege. i plastische Harz abgebaut wird. Neben einer Verbesserung seiner Biegefestigkeit und ;

Man kann zum Beschichten oder Imprägnieren der 5o seines Biegemoduls, worauf schon hingewiesen wurde, ! Glasseidematte mit dem Harz auch andere Verfahren zeigt das erfindungsgemäße Produkt auch in seiner i verwenden. Eines dieser Verfahren besteht darin, daß hohen Kriechfestigkeit:, in seiner Reißfestigkeit, seiner man die Matte mit einem Gemisch aus einem pulver- Beständigkeit gegen Chemikalien und Wasser, seinen förmigen Harz und kurzen Glasfasern imprägniert und elektrischen Eigenschaften, seiner maschinellen Beardie imprägnierte Matte in der Wärme unter Druck 55 beitbarkeit, seiner Ermüdungsfestigkeit, seiner gerinverfestigt. Man kann die Matte auch mit einer die gen Wärmedehnung und in seinem Verhalten bei hohen kurzen Glasfasern enthaltenden wäßrigen oder orga- und tiefen Temperaturen eine starke Verbesserung, nischen Emulsion oder Lösung des Harzes iroprä- Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen gnieren, das Wasser oder das organische Lösungsmittel näher beschrieben. Jedoch soll eine Einschränkung der auf geeignete Weise, beispielsweise durch Wärme ent- ^6o Erfindung hiermit nicht verbunden sein. Alle in den fernen und das die Glasfasern enthaltende Harz in Beispielen genannten Prozentsätze verstehen sich, soder Wärme unter Druck mit der Glasseidenmatte weit nichts anderes gesagt ist, als Gewichtsprozentverbinden, sätze. Die Beispiele lehnen sich an das Verfahren zur

Das erfindungsgemäße plattenförmige Erzeugnis hat Herstellung der Glasseidenmatte an, wie es in den

eine besonders hohe Biegefestigkeit und einen beson- ⁶5 Zeichnungen dargestellt ist.

ders hohen Biegemodul. Da überdies die kurzen Glas- In diesen Zeichnungen zeigt

fasern im ganzen Harz verteilt sind, hat es außerdem Fig. 1 in schematischer Darstellung das Verfahren zur

auf seiner Hauptseite eine sehr glatte Oberfläche. Die Herstellung der verstärkten thermoplastischen Platte;

Fig. 2 im Schnitt die Platte nach Fig. 1 mit der Anordnung der Glasseidenspinnfäden und der kurzen Glasfasern;

Fig. 3 im Schnitt eine zweite Platte mit einer anderen Anordnung der Glasseidenspinnfäden und der kurzen Glasfasern und

Fig. 4 im Schnitt eine dritte Platte mit einer weiteren Anordnung der Glasseidenspinnfäden und der kurzen Glasfasern.

In dem Verfahren nach Fig. 1 werden Glasseiden-Spinnfäden 10, wie es in der USA.-Patentschrift 27 19 336 näher beschrieben ist, einer Hackmaschine 12 zugeführt.

Die Fäden können dabei auf bekannte Weise von Formrohren, Spulen oder Flachspulen aus oder direkt von der Spinndüse her zugeleitet werden. Die Fäden werden durch scharfe Messer 13, die in eine der Walzen 15 der Hackmaschine 12 eingesetzt sind, auf eine bestimmte Länge zerkleinert. Die Walzen 15 entsprechen in ihrer Länge der Breite des Förderbandes 20, ao auf dem sich die zerkleinerten Fäden 18 ablagern. Die Fäden 18 haben eine Länge von 5 bis 50 cm. Für die Zwecke der folgenden Beispiele haben sie eine Länge von 12,5 cm. Die zerkleinerten Spinnfäden 18 fallen so auf das langsam laufende Förderband 20, daß sie as im wesentlichen gerade und ungewellt darauf liegen. Die Fäden werden aus Spritzvorrichtungen 24, die auf beiden Seiten des auf das Förderband 20 niedergehenden Fadenvlieses angeordnet sind, zur Bildung einer Matte mit einem Bindemittel 22, beispielsweise einem hitzehärtenden oder einem thermoplastischen Harz, besprüht. Die von der Hackmaschine 12 herunterfallenden Fäden sammeln sich auf dem Förderband 20 in Form einer Matte 26. Wichtig ist, daß die Spritzvorrichtungen 24 hoch genug über dem Förderband 20 liegen, damit die Sprühung nicht auf die obere Oberfläche der Matte 26 auftrifft und keine Kräuselung der Fäden und/oderderen Umlagerung in der Matte bewirkt.

Die Fäden 10 werden der Hackmaschine bevorzugt von den Formröhren einzeln zugeführt. Die von den Formröhren zugeführten Fäden sind vorher nach herkömmlicher Praxis hitzegehärtet worden und sind daher steifer als Fäden, die direkt von der Spinndüse kommen. Wenn man die Glasseidespinnfäden der Hackmaschine einzeln zuführt, erreicht man mit grö- +5 ßerer Sicherheit, daß sie in im wesentlichen geraden Längen gleichmäßig aber regellos auf das Förderband 20 fallen als wenn man sie der Hackmaschine als Glasseidestrang oder als ungehärtete Fäden direkt von der Spinndüse zuführt.

Es ist wichtig, daß die Hackmaschine weder zu hoch über noch zu nahe an dem Förderband liegt, damit nicht eine gleichmäßige regellose Verteilung und eine im wesentlichen gerade Anordnung der Fäden in der Matte verhindert wird. Wenn die Hackmaschine sich zu nahe am Förderband befindet, bleibt den Fäden nicht genügend Raum, frei in gerader Länge auf das Förderband zu fallen. Wenn andererseits die Hackmaschine von dem Förderband weit entfernt ist, kommt es nicht zu einer gleichmäßig regellosen Verteilung der Fäden. Als günstig erweist sich ein Abstand von 70 bis 76 cm.

Die Matte 26 durchläuft zur Härtung oder Trocknung des Bindemittels einen Ofen 28. Hierbei wird ein hitzehärtendes Bindemittel gehärtet. Dies bewirkt, daß die Fäden in ihrer Lage festgehalten werden, was der Matte für die spätere Imprägnierung strukturelle Festigkeit verleiht.

Die aus den gehackten Glasseidespinnfäden bestehende Matte 26 wird dann unter einem Extruder 30 hindurchgeführt, aus dem kontinuierlich eine Schicht oder ein Film aus geschmolzenem thermoplastischem Harz 32 auf die Matte 26 aufgebracht wird. Das Harz 32 enthält etwa 10 Gewichtsprozent kurze Einzelglasfasern, bezogen auf das Gewicht des glasfaserverstärkten Harzes. Die dem Harz beigemischten Fasern sind aus endlosen Fasern hergestellt und haben eine mittlere Länge von etwa 4,8 mm und eine mittlere Stärke von 0,0127 mm. Das Harz und die Fasern werden in Form eines Gemische aus pulverförmigem, granuliertem oder pelletinisiertem thermoplastischem Harz und kurzen Glasfasern in den Extruder hineingegeben. Das Erhitzen, Mischen und Extrudieren des Gemischs geschieht auf bekannte Weise.

Nach dem Beschichten mit dem faserhaltigen Harz 32 wird die Matte 26 zwischen zwei laufenden erwärmten Endlosbändern 36 aus rostfreiem Stahl hindurchgeführt und hierbei unter einem Druck von 3,5 bis 10,5 kg/cm² gepreßt. Da die Matte 26 vom Durchlaufen des Ofens 28 her und das Harz 32 vom Extruder her eine erhöhte Temperatur haben, dringt hierbei das Harz leicht gleichmäßig in die Matte ein und durchtränkt diese. Die Bänder 36 werden in der Länge ihrer Berührungsstrecke mit der durchlaufenden, mit Harz beschichteten Matte durch Mittel 38 beheizt. Weiterhin werden die Bänder 36 durch einstellbare Spannrollen 39 unter Spannung gehalten. Hierdurch wird der Druck ausgeübt, der für das Tränken der Matte mit dem Harz erforderlich ist. Zu dem gleichen Zweck sind ferner die Rollen 40 angeordnet. Die glasfaserverstärkte thermoplastische Platte wird dann zum Versand an Orte, an denen sie auf Gegenstände und Teile der an anderer Stelle genannten Art verarbeitet werden soll, mit einer Schneidvorrichtung 46 auf Länge geschnitten.

Das in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Verfahren kann in folgender Weise variiert werden: Man kann anstatt einer Matte aus gehackten Glasseidespinnfäden auch eine solche aus endlosen Spinnfäden, die in verdrallter Form orientiert sind, verwenden. Matten dieser Art werden nach dem Verfahren des USA.-Patents 32 92 013 hergestellt. Man kann ferner die Spinnfäden, ob in verdrallter oder in gehackter Form, auf einer extrudierten Schicht eines Harzes, beispielsweise des Harzes 32, ablegen und sie dann in diese Schicht hineindrücken. Dieses Verfahren kann sowohl an die Stelle des in Fig. 1 der Zeichnung dargestellten Verfahrens treten als auch an dieses anschließend durchgeführt werden. Ob in diesem letzteren Fall die zusätzlich extrudierte Harzschicht kurze Glasfasern enthält oder nicht, hängt davon ab, ob man Platten mit auf beiden Seiten glatten und festen Oberflächen wünscht. Wenn man die Fäden, wie beschrieben, auf eine extrudierte Harzschicht legt und sie dann in diese hineinpreßt, bedarf es des zum Härten des Bindemittels vorgesehenen Ofens 28 nicht.

Fig. 2 zeigt im Schnitt die nach dem in Fig. 1 dargestellten Verfahren erhaltenen Platten 44. Wie man sieht, sind die kurzen Glasfasern 50 gleichmäßig in der Harzmatrize verteilt. Dagegen haben sich die langen Glasseidespinnfäden 18 nach unten verlagert und liegen wesentlich näher an der unteren als an der oberen Plattenfläche. In Folge einer Filterwirkung, die die Glasseidespinnfäden 18 während der Tränkung der Matte mit dem Harz ausüben, ist die Konzentration der kurzen Glasfasern im oberen Teil der Platte 44 am stärksten. Sie nimmt durch die Platte hindurch nach

SOS 683/450

ihrer unteren Fläche hin ab. Beispielsweise liegt die mittlere Konzentration der kurzen Glasfasern in der oberen Plattenschicht, die eine Stärke von 0,254 bis 0,508 mm hat, bei etwa 10 bis 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise bei 20 bis 40 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Harz-Faser-Gemischs, während die mittlere Konzentration der kurzen Glasfasern in dem die langen Glasseidefaden enthaltenen Bereich der Platte etwa 2 bis 20 Gewichtsprozent Vorzugsweise 5 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des aus kurzen Glasfasern und dem Harz bestehenden Gemischs oder «w 1 bis 10 Gewichtsprozent vorzugsweise 2 bis 8 Gewichtsprozent, bezogen Reisniele Beispiele

Man stellt glasfaserverstärkte thermoplastische Platten her und verwendet hierbei zur Verstärkung die folgenden Mittel:

_{A) Ejne G}lasseidenmatte aus Glasseidespinnfäden von _{ejner LängfJ von {2J} ^ _{dje aus monofi|er G}i_as.

_{sdde mjt ejnem Querschnitt von 0},009144 ram her_{teUt sind Man behandelt die} Spinnfäden wäh_{lc rend ihrer} Herstellung mit einer aus einem PoIyvinylacetat als Bindemittel, einem Schmiermittel, _zwei Kupplungsmitteln, einem Vinyltrioxysilan und _{einm Aminosilan nach der US}A,Pate:ntschrift l-oiSÄSÄÄSftÄ St Ϊ

in der Ober-

flächenschicht oder den Oberflächenschichten der erfindungsgemäßen plattenförmigen Produkte sind zu der Ebene der Oberflächen der Platten und zu der Ebene der in den Platten eingelagerten langen Glas- _a5 seidespinnfäden in einem Winkel orientiert. Dies verringer? die Zahl der Glasfasern, die aus der Platte heraus an die Oberfläche treten und diese rauh machen können. Unter »Mehrzahl« der kurzen Glasfasern werden 50 Gewichtsprozent und mehr verstanden. Diese Ausrichtung der kurzen Glasfasern verkleinert auch die Gefahr, daß die Oberflächen der aus den Platten durch Verpressen hergestellten Teile nach dem Erkalten das Aussehen einer Orangenschale annehmen. Man nimmt an, daß die winklige Anordnung der kurzen Glasfasern in der Plattenoberfläche dadurch hervorgerufen wird, daß die Fasern sich kreuzweise aufeinander legen und sich biegen, wenn das mit Glasfasern versetzte Harz in die Glasseidenmatte eingebracht wird. Die kurzen Glasfasern sind in ihrer Mehrheit m einem schwachen Winkel, d. h. einem Winkel von 1 bis 15° orientiert; eine Reihe von Fasern ist dagegen in einem größeren Winkel orientiert, d. h. in einem Winkel von 15 bis 60 wobei einige sich sogar in einem Winkel von 90 zu der Oberflache befinden.

Fig 3 zeigt rn Schnitt eine Platte 54, zu deren Herstellung man eine Glasseidenmatte 26 auf beiden Seiten mit einer extrudierten Schicht aus dem kurze Glasfasern enthaltenden Harz 32 bedeckt, worauf man den aus der Matte 26 und den Harzschichten 32 bestehenden Verbundkörper durch Erwarmen unter Druck verfestigt. Auf beiden Seiten der Platte 54 ist auf eine Tiefe von 0,508 mm die Konzentration der kurzen Glasfasern 50 größer als in dem die Glasseidespinnfäden enthaltenden inneren Bereich der Platte

™** "*" * ^ebenen Art dadurch he, "f"'.f^a\^m™ ^{diese auf} ««Lange von 3,175 mm,

S^ S3 ^ "" ™ "T ^Ku,^ge ™ ' ^T_n, ^{In emer} Kugelmühle genügt um

Der Rest der Faden bleibt in der T^ ^mit.^bls/^ul° Fasern erhalte^ !f Behandlung in der Kugelmühle werden

^{sehr vieIe Fasern in lhrer Lan}S^{e weiter}

Glasseidenmatten, die, wie in der USA.-^Patf ^"'jL²,^{6 71}J⁴⁵ beschrieben, aus endlosen yerdrallten Faden hergestellt sind. Man behandelt ^{die b}P^innfaden zuvor mit einer wäßrigen Losung V^ ^A _u ^min°^{silans als} Kupplungsmittel. Die Spinn^beslehen aus 25 Monofilfäden, von denen £!"5" Q^{uerschnitt v}°n etwa 0,01905 mm hat.

^" Q^{uerschnitt von etWa} mm.

Die Fäden sind, um dem Vergleich der physikalischen Eigenschaften der Platten einen zuverlässigen Aussagewert zu geben, in ihrer Gesamtheit aus E-Glas hergestellt und mit der gleichen Art und Menge eines Mattenbindemittels beschichtet. Der Umstand, daß das auf die Fäden der Matte C) angewendete Schlichtemittel von dem verschieden ist, das auf die Fäden der Matte A) angewendet wird, beeinflußt den Vergleichswert der Testergebnisse nicht wesentlich. Das verwendete Mattenbindemittel besteht aus einem Polyvinylacetatharz und einem Aminosilan

Man stellt mit den unter Αϊ und C\ beschriebenen Matten und einend^ Polyp opylen kSsS Ä Deck- und 7νν;^μ»« u· u. m"»^»

genngera.sunmittelbarunterdenbeidenOberf.ächen-

Fig 4 zeigt, ebenfalls im Schnitt, eine Platte 64, die in alternierender Folge aus zwei Schichten de Glasseidenmatte 26 und aus drei darauf extrudierten Schichten des kurze Glasfasern enthaltenden Harzes 32 besteht und ebenfalls unter Druck in der Wärme verfestigt worden ist. Die Platte 64 hat wie die Platte 54 zwei Oberflächenschichten. Sie ist darüber hinaus jedoch auch in ihrem mittleren Teil durch kurze Glasfäden oder kurze Glasfasern verstärkt.

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sie bei Raumtemperatur in eine Presse, sehn«;»

Presse, setzt sie unter einen Druck von 2,8 kg/cm² und halt sie 30 min unter diesem Druck, während man in dieser Zeit die Temperatur in der Presse gleichmäßig

iuf 216°C erhöht. Man erhöht danach den Druck auf etwa 11,2 kg/cm² und hält ihn 10 min auf dieser Höhe. Während dieser Zeit senkt man die Temperatur gleichmäßig auf 38° C ab. Man nimmt die verformte Platte dann aus der Presse heraus und kühlt sie auf Raumtemperatur ab. Man lagert die Platten 24 h bei Raumtemperatur und gewöhnlichem Druck und untersucht sie dann auf ihre physikalischen Eigenschaften.

Beispiele 1 bis 7

Die im folgenden beschriebenen, aus alternierenden Matten- und Kunststoffschichten bestehenden Platten entsprechen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung. An ihnen können die Vorteile der erfindungsgemäßen Platten besonders anschaulich gemacht werden:

Platte I

Kunststoffschicht mit kurzen Glasfasern nach B) Glasseidenmatte nach A) ao

Platte II

Kunststoffschicht mit kurzen Glasfasern nach B) Glasseidenmatte nach A)

Kunststoffschicht ohne kurze Glasfasern

"5

35

40

Platte III

Kunststoffschicht mit kurzen Glasfasern nach B) Glasseidenmatte nach A)
Kunststoffschicht mit kurzen Glasfasern nach B)

Platte IV

Kunststoffschicht mit kurzen Glasfasern nach B)

Glasseidenmatte nach C)

Kunststoffschicht mit kurzen Glasfasern nach B)

Platte V

Kunststoffschicht mit kurzen Glasfasern nach B)

Glasseidenmatte nach A)

Kunststoffschicht mit kurzen Glasfasern nach B)

Glasseidenmatte nach A)

Kunststoffschicht mit kurzen Glasfasern nach B)

Platte VI

Kunststoffschicht mit kurzen Glasfasern Glasseidenmatte nach C)

Kunststoffschicht mit kurzen Glasfasern nach B) Glasseidenmatte nach C)
Kunststoffschicht ohne kurze Glasfasern

Platte VII

Kunststoffschicht mit kurzen Glasfasern nach B)

Glasseidenmatte nach A)

Kunststoffschicht ohne kurze Glasfasern Glasseidenmatte nach A)

Kunststoffschicht mit kurzer, Glasfasern nach B)

Man prüft diese Platten nach ASTM D 790-49 auf ihre Biegefestigkeit und ihren Biegemodul, mit dem »microcorder« auf ihre Oberflächenrauhigkeit und nach ASTM D 256 auf ihre lZOD-Schlagzähigkeit.

Weitere Verfahren zur Herstellung von Platten nach der Erfindung sind in den folgenden Beispielen beschrieben.

Beispiel 8

Man füllt ein aus 52 Gewichtsprozent pulverförmigem Polypropylen-Granulat, 8 Gewichtsprozent Ein- ⁶S zelglasfasern von 6,35 mm Länge und 40 Gewichtsprozent Glasseidespinnfäden von 12,7 cm Länge bestehendes inniges Gemisch in einen Extruder herkömmlicher Bauart, erhitzt es darin auf 260⁰C, um das Polypropylen zu schnalzen, und extrudiert es zu einer endlosen, etwa 2,54 mm starken Platte.

Beispiel 9

Man bringt das in Beispiel 8 beschriebene Gemisch in Form einer endlosen Schicht auf ein Förderband auf und verfestigt sie mit Hilfe eines mitlaufenden zweiten Bandes und einer Trommel bei einer Temperatur von 232° C und unter einem Druck von 5,25 kg/ cm² zu einer die beiden Arten von Glasfasern enthaltenden glasfaserverstärkten thermoplastischen Platte.

Beispiel 10

Man trägt das in Beispiel 8 beschriebene Gemisch aus pulverförmigem Kunststoff und kurzen Glasfasern als endlose Schicht auf eine nach A) hergestellte Glasseidenmatte auf und verfestigt die beiden Komponenten 2 min lang unter einem Druck von 5,25 kg/cm² in einer auf 232¹C erhitzten Presse zu einer glasfaserverstärkten thermoplastischen Platte.

Beispiel 1 1

Man stellt aus dem Gemisch nach Beispiel 8 aus pulverförmigem Kunststoff und kurzen Glasfasern eine wäßrige Suspension her und tränkt damit eine Glasseidenmatte von der unter A) beschriebenen Art. Zur Entfernung des Wassers hält man die getränkte Matte 2 min bei 188'C. Man verfestigt die aus der Matte, den Fasern und dem Harz bestehende Platte dann unter Druck in der Wärme wie in Beispiel 8.

Man kann den Kunststoff und die kurzen Glasfasern auch auf die Weise miteinander verbinden, daß man die Fasern in monomere Lösungen des Polymeren gibt und die die Glasfasern enthaltende Mischung, entweder vor oder nach dem Auftragen der Mischung auf die Glasseidenmatte polymerisiert.

Gleiche Ergebnisse erhält man auch, wenn man andere Kunststoffe als Polypropylen verwendet. In diesem Fall gelangt man dann zu den besten Ergebnissen, wenn man bei jedem Kunststoff ein spezifisches Mattenbindemittel verwendet, beispielsweise Polyvinylchlorid bei Polyvinylchlorid, eine Emulsion eines Styrol-Acrylnitril-Copolymeren bei einem Styrol-Acrylnitril-Copolymeren, einen Acrylkunststoff bei einem Polysulfonkunststoff und ebenfalls einen Acrylkunststoff bei einem Phenoxyharz.

Die Erzeugnisse nach der Erfindung haben eine hohe Festigkeit, die darauf beruht, daß die durch die Kunststoff- bzw. Harzplatte hindurch verteilten kurzen Glasfasern dem Kunststoff oder Harz in den Zwischenräumen der aus langen Glasfäden bestehenden Matte größere Festigkeit geben. Bei der Verstärkung von Kunststoff- oder Harzplatten mit Glasseidematten der herkömmlichen Art kann wegen der sehr langen Zeit, die das völlige Durchtränken einer sehr dichten Verstärkungs-Matte in Anspruch nimmt, wirtschaftlich nur ein maximaler Prozentsatz der Glasfasermatte wirtschaftlich in dem Verbundgegenstand verwendet werden. Die Dichte der Matte ist daher in der Praxis begrenzt. Nach der Erfindung wird der Anteil der verstärkend wirkenden Glasfasern in wirtschaftlicher Weise vergrößert. Die aus dem Verbund von Harz und Glasfasern erhaltenen Gegenstände haben hohe Festigkeitswertc.

Die Verbindung der kurzen Glasfasern mit dem die Zwischenräume der langen Glasseidefäden ausfüllen-

den Hare verleiht der glasfaserverstärkten thermoplastischen Platte erhöhte Verformbarkeit. Die Ursache hierfür ist nicht genau bekannt. Man nimmt an, daß die kurzen Glasfasern ein leichteres Biegen der Platte zulassen als die langen Fäden und daß gleichzeitig die Festigkeit in den Bereichen erhalten bleibt, in denen die Platte beim Biegen fließt. Auf diese Weise bleibt der Glasgehalt prozentual im verformten Teil erhalten. Man nimmt ferner an, daß das Vorhandensein der kurzen Glasfasern in dieser Matrize die Übertragung der Spannungen auf die langen Glas

Spinnfäden erleichtert und dadurch während der Verformung einen gleichmäßigen Glas-Harz-Fluß bewirkt Nach der Erfindung kann man auch bei der Herstellung der verstärkten Platten eine Vielzahl von Fasern enthaltende Harzschichten^ und Glasseidenmatten verwenden. Dies ist der hall, wenn dickere Platten oder wenn solche Platten verlangt werden, die zur Herstellung von Formstücken mit unterschiedlichen Eigenschaften in ihren äußeren Schichten aus einem anderem Harz bestehen als in ihren inneren Schichten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

von hoher Reißfestigkeit, hoher Schlagfestigkeit und Patentansprüche: hoher Wärmestandfestigkeit verformt werden kann. Die einzigen kontinuierlichen Verfahren, nach denen

1. Mit Glasfasern verstärktes thermoplastisches man Erzeugnisse aus verstärkten Harzen herstellen Harzerzeugnis, dadurch gekennzeich- 5 kann, sind die, die man zur Herstellung von Platten net, daß es durch regellos angeordnete lange aus mit Glasfasern hitzehartbaren Harzen entwickelt Glasseidenspinnfäden verstärkt ist und die von hat. Verfahren dieser Art sind in den USA.-Patent-Harz ausgefüllten Zwischenräume zwischen den Schriften 29 27 623 und 3109 763 beschrieben. Nach langen Glasseidenspinnfäden durch kurze Glas- diesen Verfahren werden gehackte Glasseidenstränge fasern verstärkt sind. ^lo in Einzelform in ein flüssiges hitzehärtendes Harz der

2. Harzerzeugnis nach Anspruch 1, dadurch »A«-Stufe eingearbeitet, wonach das Gemisch aus gekennzeichnet, daß es plattenförmig ausgestaltet dem Harz und den Fasern in planer oder gewellten ist, wobei die kurzen Glasfasern in der Harzmatrize Form gehärtet wird. Dieses Verfahren ist viel zu langin ihrer Mehrzahl in einem Winkel zu der Haupt- sam und teuer, als daß danach, wie nach der Erfindung, ebene der langen Fäden orientiet sind. 15 billige Platten hergestellt werden könnten.

3. Verfahre* zur Herstellung eines mit Glasfasern Man hat ferner vorgeschlagen, eine Glasseidenmatte verstärkten thermoplastischen Harzerzeugnisses mit einem thermoplastischen Harz zu tränken und auf durch die Verbindung des Harzes mit langen Glas- diese Weise eine Platte herzustellen, die zu Gegenseidenspinnfäden und Verformung des Gemische ständen von hoher Festigkeit, hoher Schlagfestigkeit aus Harz und Glasseidenspinnfäden zu dem ge- »° und hoher Wärmestandfestigkeit verformt werden wünschten Erzeugnis, dadurch gekennzeichnet, daß kann. Diese Formteile entsprechen jedoch nicht den man dem Harz vor seiner Verbindung mit den Anforderungen, wenn sie als Außenteile von Autolangen Glasseidenfäden kurze Glasfasern zumischt. mobilen und für ähnliche Zwecke verwendet werden

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekenn- sollen, wo es auf Oberflächenglätte ankommt. Für zeichnet, daß man die kurzen Glasfasern dem *5 diese Zwecke sind Oberflächen mit einer mit einem Harz zusetzt, während dieses mindestens teilweise »microcorder«, einem Gerät zur Messung der Obermonomere Form hat. flächenglätte von Kunststofflächen, gemessenen Glätte

von etwa 0,00508 bis 0,01016 mm erforderlich. Bei der Herstellung und der Verformung der Platte bilden sich

30 in den Teilen der Plattenfläche erhöhte Stellen aus, wo

die Fäden der Oberfläche sehr nahe kommen.

Man hat versucht, die Oberflächenglätte der Platte

Die Erfindung betrifft verstärktes thermoplastisches und der Gegenstände daraus dadurch zu verbessern, Harzerzeugnis und Verfahren zu dessen Herstellung. daß man zusammen mit der Glasseidenmatte eine Im besonderen betrifft sie die Verbindung eines 35 zweite Matte in Form eines Faserflors verwendet, thermoplastischen Materials mit einer Glasseiden- wobei man die zweite Matte zwischen der Glasseidenmatte. Genauer gesagt wird nach der Erfindung eine matte und der Oberfläche der Platte anordnet. Man extrudierte Schicht eines thermoplastischen Materials stellt die zweite Mattein bekannter Weise aus einzelnen mit einer Glasseidenmatte verbunden. langen Glasfasern her, deren wesentlicher Durch-

Man hat thermoplastische Materialien bisher nach 40 messer geringer ist als der der Fasern, aus denen die einer Reihe von Verfahren verstärkt. Beispielsweise Glasseidenmatte besteht. Die Verwendung solcher hat man in einigen Fällen Glasgewebe in das Schmelz- Faserflormatten erhöht indes die Kosten der theimobad eines Thermoplasten eingetaucht und auf diese plastischen Platte.

Weise mit dem thermoplastischen Material beschichtet. Das Hauptziel der Erfindung ist die Herstellung

Das so beschichtete Gewebe kann dann in der Wärme 45 einer preisgünstigen verstärkten thermoplastischen unter Druck verformt werden. Platte, au« der man auf billigem Wege Gegenstande

Ein anderes Verfahren zum Verstärken von thermo- von hervorragenden Festigkeits- und Oberflächenplastischen Harzen ist in der USA.-Patentschrift eigenschaften herstellen kann.

28 77 501 beschrieben. Hiernach wird ein thermo- Ein weiteres Ziel der Erfindung sind mit verhäknis-

plastisches Material von der Form kleiner Pellets bzw. 5<> mäßig langen Glasseidenfäden und mit verhäknisin Granulatform mit einem aus mehreren Glasfäden mäßig kurzen Glasfasern verstärkte Platten aus thermobestehenden Kern verstärkt. Man stellt aus dem plastischen Harzen, die man zu verstärkten thermo-Granulat dann in der Wärme unter Druck Gebrauchs- plastischen Gegenständen mit hervorragenden Festiggegenstände her. Beim Verformen des Granulats neigt keits- und Oberflächeneigenschaften verformen kann. das Verstärkungsmittel jedoch dazu, diskrete Bündel 55 Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Herstellung zu bilden, was die Festigkeit des erhaltenen Materials einer mit Glasfasern verstärkten thermoplastischen nachteilig beeinflußt. Ferner wird beim Erweichen der Platte, die verhältnismäßig lange Glasseidenfäden und Pellets, beispielsweise beim Spritzgußverfahren, die verhältnismäßig kurze Glasfasern enthält, nach einem Faserlänge zerstört. im Vergleich zu den bisherigen Verfahren billigen

Die Verbindung eines pulverförmigen thermo- ⁶° Imprägnierverfahren.

plastischen Materials mit einem fasrigen Verstärkungs- Diese Ziele werden einmal durch das Harzerzeugnis

mittel ist in der britischen Patentschrift 10 10 043, der und zum anderen durch das Verfahren zu dessen französischen Patentschrift 13 61 439 und in der USA.- Herstellung, gemäß der Erfindung erreicht.
Patentschrift 33 96 142 beschrieben. In diesen Patent- Das Harzerzeugnis zeichnet sich dadurch aus, daß

Schriften wird jedoch nicht von einer verstärkten 65 es durch regellos angeordnete lange Glasseidenspiinnthermoplastischen Platte gesprochen, die in einem fäden verstärkt ist und die vom Harz ausgefüllten kontinuierlichen Verfahren und preisgünstig im großen Zwischenräume zwischen den langen Glasseidenspinnhergestellt und ähnlich wie Metallbleche zu Teilen fäden durch kurze Glasfasern verstärkt sind.