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Veriahrexi zum Herstellen einer Formmasse Priorität: 28. August 1971
t Japan, Nr. 46-65 566 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer
Forrrmasse. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer
verstärkten Harzmasse, welche zum Verformen geeignet ist.
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Als verstärkte Formmassen, die durch Vermischen eines ungesättigten
Polyester-Harzes mit geeigneten Füllstoffen und Additiven (mit Einschluß eines Viskositäts-Erhöhungsmittels)
hergestellt werden und die eine zum Verformen geeignete erhöhte Viskosität aufweisen,
sind bislang die sogenannten voluminösen Formmassen (VOM) und die sogenannten Folien-
bzw.
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Plattenformmassen (FFM) vorgeschlagen worden. Bei der Herstellung
von voluminösen Fornmlassen werden in einem Kneter Verstärkungsfasern, beispielsweise
Glasfasern eingelçnetet. Da diese Glasfasern dazu neigen, leicht beschädigt zu werden,
kann es sein, daß bei dem Formkörper eine erhebliche Festigkeitsverminderung erfolgt.
Bei der Herstellung von Folien- bzw. Plattenformmassen werden die verstärkten Harzmassen
hergestellt, ohne daß eine Festigkeitsverringerung bewirkt wird. Dies ist darauf
zurückzufUhren, daß es nicht notwendig ist, einen Knetvorgang vorzusehen. Aufgrund
der Folien- bzw. Plattenform müssen diese in der Weise eingesetzt werden, daß sie,
bevor sie in eine etallform eingebracht werden, geschnitten und aufeinandergelegt
werden. Obgleich FFM-Massen zum Lagern geeignet sind, indem 1US der Folie eine Platte
hergestellt wird, ist es notwendigerweise
jedoch teuer, aus der
Folie eine Platte herzustellen, was im Verglelch zu der Verwendung von voluninösen
Formmassen zu hohen Kosten der fertigen verstärkten Harzfornmasse führt Der vorllegend(n
Erfindung liegen aus fhrli che Untersuchungen uber die Überwindung der Nachteile
der bekannten Verfahren und über ein Verfahren zur Herstellung von verstärkten Formmassen
mit überlegenen Eigenschaften zugrunde, wobei die Herstellung mit geringen Kosten
erfolgen soll. Es ist daher das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum
Herstellen von faserverstärkten Formmassen mit überlegener Festigkeit zur Verfügung
zu stellen, das mit geringen Kosten durchführbar ist.
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Dieses Ziel wird durch die vorliegende Erfindung erreicht.
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Die Erfindung soll anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert
werden. Es zeigen: Fig. la: eine perspektivische Ansicht einer voluminösen Formmasse
(VFM), welche zur Einbringung in eine Metallform hergestellt worden ist, Fig. 1b:
eine entlang der Linie Ib - Ib der Fig. la aufgenommene Querschnittsansicht, Fig.
2a: eine perspektivische Ansicht einer Folien- bzw.
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Plattenformmasse (FFM), welche durch Aufeinanderlegung hergestellt
worden ist, um in eine Metallform zur Verformung eingebracht zu werden, Fig. 2b:
eine Querschnittsansicht der Fig. 2a, aufgenommen entlang der Linie 2b - 2b, Fig.
3a: eine Querschnittsansicht eines erfindungsgemäß hergestellten faserverstärkten
Harzes,
Fig. Db: eine Querschnittsansicht der Fig. Da, aufgenommen
entlang der Linie 3b -Fig. 4 : ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der zu dem
Harz gegebenen Styrolmenge und der Styrolmenge in -der Harzmasse, gezeigt in Beziehung
zum Sprivorgang, darstellt, Fig. 5 : eine QueXrschnittsansicht einer Sprtihpistole
zur Verwendung für eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Fig.
6 : eine perspektivische Ansicht einer modifizierten Sprühpistole mit einem Roving-Schneider
zur Verwendung für die gleiche Ausführungsform wie gemäß Fig-. 53 Fig. 7 : eine
perspektivische Ansicht einer weiteren modifizierten Sprüher-Einrichtung zur Verwendung
bei der gleichen AusfUhrungsform wie gemäß Fig. 5, und Fig. 8 : eine teilweise auseinandergeschnittene
Seitenansicht von Fig. 7.
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Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Herstellen einer
Formmasse, das dadurch 8kenn2eichnet ist, daß man ein ungesättigtes Polyester-Harz
und einen Füllstoff mit Styrol zu einer Harzlösung vermischt, während man ein Viskositäts-Erhoh-ungsmittel
mit Styrol zu einer Lösung des Viskositäts-Erhöhungsmittels vermischt und daßman
die Harzlösung und die Lösung des Viskositäts-Erhöhungsmittels unter Zerstreuung
eines Teils des Styrols oder des ganzen Styrols in der Luft auf einen Fleck bzw.
eine bestimmte Stelle aufsprüht, während man in die gesprühten Lösungen ein Verstärkungsmaterial
eingibt.
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Bei der Herstellung von FFM-Massen wird ein geeignetes Viskositäts-Erhöhungsmittel
wie Calelumhydroxid, Magnesiumoxid oder dergl. zu einem ungesättigten Polyester-Harz
gegeben, um die Viskosität zu erhöhen. Zum Erhalt von Form-Harzmassen ohne Beschädigung
der Verstärkungsmaterialien, z.B. der Glasfasern, ist es daher erforderlich, das
Produkt unter Verwendung einer Walze oder einer Rakel in Folien- bzw. Plattenform
zu bringen, was im Vergleich zu der Herstellung von VFM-Massen zu erhöhten Produktionskosten
führt. Demgegenüber wird es gemäß der'Erfindung ermöglicht, in einer einfachen Betriebsweise
und bei Kosten, die den Kosten für die Herstellung von VI;m-Massen äquivalent sind
oder darunter liegen, eine verstärkte Harz-Formmasse herzustellen, welche die gleiche
oder eine höhere Festigkeit aufweist wie diejenige von FFM-Massen.
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Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung werden zunächst eine
Harzlösung und eine Lösung des Viskositäts-Erhöhungsmittels hergestellt. Die Harzlösung
wird in einfacher Weise bereitet, indem man das Harz und die Füllstoffe mit monomerem
Styrol vermischt. Das Styrol wird in einer Menge verwendet, die in einem Bereich
liegt, daß dem Endprodukt keine nachteiligen Eigenschaften verliehen werden. Die
verwendete Menge des Styrols beträgt geeigneterweise (für niedrig viskose Harze
mit etwa 300 cps.) 5 bis lo Gew.-, bezogen auf das Harz und (für hoch viskose Harze
mit etwa looo cps.) 20 bis 3o Gew.-%. Die verwendete Styrolmenge sollte gleichfalls
auch vom Standpunkt der Viskosität der Lösung so bemessen werden, daß die resultierende
Lösung ohne weiteres aufgesprüht werden kann. Der für das Sprühen geeIgnete Viskositä.tsbereich
ist 200 bis 2000 cps. Als Harze können geeigneterweise ungesättigte Polyester-Harze
verwendet werden, die Polykondensationsprodukte von Athy lenglykol, Diäthylenglykol
und dergl. mit Maleinsäure, Fumarsäure und dergl. darstellen.
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Solche handelsüblichen Polyester-Harze enthalten eine gewisse Menge
von Styrol als Vernetzungsmittel. Beispiele für geeignete Füllstoffe sind Calciumcarbonat,
sowie Toner.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann man gegebenenfalls so vorgehen,
daß man die Harzlösung und die Lösung des Viskositäts-Erhöhungsluittels unter Verwendung
von zwei getrennten Sprühern gleichzeitig auf einen Fleck bzw. eine bestimmte Stelle
aufsprüht. Man kann aber auch so verfahren, daß man diese zu einer Lösung herstellt
und unter Verwendung eines einzigen Sprühers auf einen Fleck bzw. eine bestimmte
Stelle aufsprüht. In diesem Zusammenhang soll darauf hingewiesen werden, daß bei
Verwendung einer Art Von Lösung (nämlich des Harzes, des Viskosltäts-Erhöhungsmittels
und der Füllstoffe) die Lösung bereits in einer relativ kurzen Zeit (wenigen Stunden)
viskos zu werden beginnt und daß daher das Versprühen erfolgen sollte, bevor die
Viskosität :- hoch wird, daß das Versprühen unmöglich wird.
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Als weitere Methode zur Herstellung einer verstärkten Harz-Formmasse
ist das sogenannte Aufsprühverfahren bekannt, bei welchem eine Lösung, die Harz
und Füllstoff, aber kein Viskositäts-Erhöhungsmittel enthält, in eine Metallform
eingesprüht wird, während in die gesprühten Lösungen Verstärkungsmaterialien eingegeben
werden. Bei der Durchführung dieser Aufsprühmethode ist jedoch eine weitere Verfahrensstufe
notwendig, in welcher das Produkt gewalzt wird, um die Verstärkungsmaterialien,
z.B.
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Glasfasern in die Harze einzuarbeiten. Demgegenüber ist bei dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung eine solche weitere Verfahrensstufe nicht notwendig.
Darüberhinaus kann erfindungsgemäS die gewünschte Form der verstärkten Formmasse
erhalten werden, die ohne weiteres einem direkten Verformungsvorgang, beispielsweise
einer Kompressionsverformung, Spritzverformung und dergl. unterworfen werden kann.
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Gemäß eines Gesichtspunkts der vorliegenden Erfindung wird eine Lösung
des Harzos, des Viskositäts-Erhöhungsmittels und der Füllstoffe in Styrol auf einen
Fleck bzw. eine bestimmte Stelle (z.B. eine Platte) aufgesprüht> während geschnittene
Stränge (etwa ';r nirn bis etwa 5o mI1) von Verstärkungsfasern (z.B. Glasfasern)
in die gesprühte Lösung eingegeben werden, wobei während dieses Vorgangs fast das
gesanite zur Herstellung der Lösung zugesetzte Styrol in der Luft zerstreut wird.
Die resultierende verstarlcte Harzmasse ist daher im wesentlichen voii dem zugesetzten
Styrol frei, so daß der Effekt des Viskositä.ts-Erhöhungsmittels bei der Herstellung
der gewünschten Gestalt der verstärkten Harzmasse, die für das Verformen geeignet
ist, unverändertb3eib.
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Nachstehend soll die Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert
werden.
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Beispiel: Zu loo Gewichtsteilen eines Harzes nit niedriger Viskosität
werden 1 Gewichtsteil Benzoylperoxid (als Katalysator), 6 Gewichtsteile Zinkstearat
(als Trenn- bzw. Freisetzungsmittel), 3 Gewichtsteile Toner, loo Gewichtsteile Calciumcarbonat
(als Füllstoff) und 2 Gewichtsteile Magnesiumoxid (als Viskositäts-Erhöhungsmittel)
gegeben. Zu dem resultierenden Gemisch werden 5 bis lo Gewichtsteile Styrol zugesetzt,
um die Viskosität zu erhöhen, wodurch eine Lösung erhalten wird. Die Lösung wird
unter Verwendung einer einzigen Sprüheinrichtung auf eine Platte aufgesprüht, während
tropfenweise in die gesprühte Lösung Feschnittene bzw. zerhackte Glasfaser-Stränge
(mit etwa 25 mm bis etwa 5o mm) durch einen Roving-Schneider kontinuierlich zugegeben
werden. Auf diese Weise wird die gewünschte gleichförmige Glasfaser verstärkte Harzmasse
erhalten. Die auf diese Weise hergestellte Harzmasse wird sodann mehrere Stunden
bis mehrere lo Stunden zur Erhöhung der Viskosität in einen Trockenofen
(40
bis 5o0C) gegeben. Die Masse mit einer genUgenden Viskosität wird in eine Netallform
beispielsweise in eine Kompressionsform gebracht. Auf diese Weise wird ein Formkörper
mit einer durchschnittlichen Zugfestigkeit von 8,5 5 kg/mm2 erhalten. Demgegenüber
betragen die Zugfestigkeiten von Formkörpern, hergestellt aus VFM-Massen 7,5 kg/mm²
und aus FFM-massen 3,9 kg/mm2. Auch die Herstellungskosten liegen bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren erheblich niedriger, beispielsweise um das mehrfache bis das lo-fache.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es nicht
notwendig ist, daß man im Gegensatz zur Verwendung von VFM-und FFM-Massen nicht
das Gewicht der Masse durch Einwiegen vor dem Verformen einstellen muß, da die Einstellung
des Gewichts während des Sprühvorgangs automatisch erfolgen kann.
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Auf diese Weise kann eine automatische Herstellung durchgeführt werden.
Ein weiterer Vorteil liegt naturgemäß darin, daß die Herstellung der faserverstärkten
Harzmassen ohne eine Beschädigung der darin enthaltenen Fasern geschehen kann, was
eine überlegene Festigkeit der Formkörper ergibt.
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In Fig. 4 wird ein Styrolgehalt der Masse gezeigt der veranschaulicht,
daß während des Sprühvorgangs eine Zerstreuung des zugegebenen Styrols stattfindet.
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Die Fig. 5 bis 8 zeigen Sprüheinrichtungen zur Durchführung einer
weiteren Ausführungsforni gemäß der vorliegenden Erfindung, d.h. einer Methode,
bei welcher getrennt hergestellte Lösungen, nämlich eine Harzlösung und eine Lösung
des Viskositäts-Erhöhungsmittels versprüht werden.
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Die Fig. 5 zeigt- eine Sprühpistole, in welcher die von verschiedenen
Einlässen 1 und 2 abgenommene Harzlösung und die Lösung des Viskositäts-Erhöhungsmittels
im Inneren der Pistole bei .3
durch den Luftdruck oder eine Pumpe
vermischt werden. Das Gemisch wird sodann aus einem Auslaß 4 versprüht. Unter Verwendung
eines herkömmlichen Roving-Schneiders werden tropfenweise Glasfasern zu der gesprühten
Lösung gegeben.
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In der Fig. 6 wird eine Sprühpistole gezeigt, in welcher die Harzlösung
und die Lösung des Viskositäts-Erhöhungsmittel außerhalb der Pistole vermischt werden.
Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist die Sprühpistoie mit dem Warenzeichen
Binks Modell 18 (hergestellt von Binks Ltd., USA). Von einer oeffnung 5 wird Luft
zugeführt, während die Harzlösung von 6 zugeführt wird. Das Gemisch der Harzlösung
und der Luft wird aus dem Auslaß 8 ausgesprüht. Gleichzeitig wird die Lösung des
Viskositäts-Erhöhungsmittels aus 9 ausgesprüht und mit der gesprühten Lösung aus
8 vermischt. Das Bezugszeichen lo zeigt einen Roving-Schneider mit einem Auslaß
11, aus welchem zerschnittene bzw. zerhackte Glasfaser-Stränge herausgeblasen werden.
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In den Fig. 7 und 8 wird eine von derjenigen der Fig. 6 verschiedene
Sprühvorrichtung gezeigt. Die Bezugszeichen 12 und 13 stehen für herkömmliche automatische
Sprühpistolen (handelsüblich unter dem Warenzeichen Binks Modell 61 oder Modell
6wo). Aus der Pistole 13 wird die Lösung des Viskositäts-Erhöhungsmittels gesprüht.
Aus den Pistolen 12 wird bei 12 die Harzlösung versprüht. Mit den Pistolen 12 und
13 verbundene Luftschläuche 14 führende Luft für den automatischen Betrieb in die
Pistolen hinein. Die Luftschläuche 15 führen die Luft zum Versprühen der Lösung
des Viskositäts-Erhöhungsmittels zu. Die von den Schläuchen 14 zugeführte Luft ist
dazu angepaßt, um die Ventile in den Pistolen automatisch zu öffnen. Die Harzlösung
wird in die Pistole durch die Schläuche 16 eingeführt. Die Lösung des Viskositäts-Erhöhungsmittels
wird durch die Schläuche 17 eingeführt. Wenn Luft in die Pistole durch die Schläuche
15 eingeführt wird, dann wird die Harzlösung (18) aus der Pistole versprüht und
die Lösung des Viskositäts-Erhöhungsmittels wird (log) aus der Pistole 13 versprüht.
Die gesprühten
Lösungen 18 und 19 werden vermischt und auf eine
Platte 20 gesprüht. Wie aus Fig. 8 ersichtlich wird, ist auf der Pistole 13 ein
Roving-Schneider fest angebracht. Wenn Luft durch einen Schlauch 21 zugeführt wird,
dann wird ein Roving 22 durch einen Schneider lo zerschnitten bzw. zerhackt, und
sodann (23) gegen die Platte 20 geblasen. Auf diese Weise wird eine gleichförmige
Glasfaser verstärkte Harzmasse erhalten.
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Zur Veranschaulichung des Gegenstands dieser Erfindung sind die Eigenschaften
der aus einer erfindungsgemäß hergestellten Harzmasse hergestellten Formkörpers
mit den Eigenschaften eines solchen verglichen, der aus einer FFM-Masse hergestellt
worden ist. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengestellt.
| Harzmasse FFM-Masse erfindungsgemäß hergestellte |
| Harzmasse |
| Mischyorrichtung Tnak Sprühpistole (außen oder innen) |
| Harz Polymar 6709, 100 Teile gleich wie links |
| (Takeda Pharma., Japan) |
| Füllstoff CaCO3 Nr. 300 |
| (Takehara Kasei, Japan) 130 Teile " |
| Färbemittel Toner Nr. 109, 3 Teile |
| (Takeda Pharma., Japan) " |
| # Härter Tert.-Butylperbenzonat, 1 Teil " |
| Trennmittel Zinkstearat, 6 Teile " |
| Verdünnungsmittel monomeres Styrol, 10 Teile monomeres Styrol,
20 Teile |
| Viskositäts-Erhöhungs- MgO, 2 Teile MgO, 6 Teile |
| mittel |
| Glasfasergehalt 25 Gew.-% 20 Gew.-% |
| Verarbeitbarkeit nach 10 bis 20 Minuten nach dem selbst nach
wenigen Tagen nach |
| Vermischen nich mehr zu Versprühen dem Vermischen noch versprühbar |
| # Biegefestigkeit 22,2 kg/mm² 20,5 kg/mm² |
| spezifisches Gewicht 1,830 1,827 |
| Zugfestigkeit 8,36 kg/mm². 8,45 kg/mm² |
T a b e l l e