DE2325947A1

DE2325947A1 - Glasfaserverstaerkte formmassen auf der basis von thermoplastischen kunststoffen

Info

Publication number: DE2325947A1
Application number: DE2325947A
Authority: DE
Inventors: Jean Claude Besnard; Lylian Pasteur
Original assignee: Rhone Progil SA
Current assignee: Rhone Progil SA
Priority date: 1972-05-24
Filing date: 1973-05-22
Publication date: 1973-12-13
Also published as: ATA449573A; AT336268B; BE799814A; IE37677L; GB1416225A; CH566361A5; LU67639A1; IE37677B1; IT985201B; NL7307109A; FR2185642A1

Description

Gl a sf a s erverstärkt e For mm a β sen auf dor_rBasls χο_η thermoplastischen Kunststoffen

Die Erfindung betrifft glasfaserverstärkte thermoplastische Kunststoffmassen, die JTorrakörpern mit verbesserten mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften verarbeitet v.'er« den können.

Thermoplastische Kunststoffe, vor allem Polystyrol, besitzen den großen Nachteil, daß ihre Wärmofestigkeit außerordentlich niedrig liegt. Es v/urde bereits versucht, diese Eigenschaft durch Einarbeiten von verstärkenden Füllstoffen, insbesondere von Glasfasern zu verbessern; die Ergebnisse blieben aber unbefriedigend. Aufgabe der Erfindung ist es, giasfaser-verstärkte Kunststoffe mit guter Wärmefestigkeit zur Verfügung zu stellen.

■X-

ZU

309860/0884

- 2 - 1A-42 919

Die erfindungsgemäß vorgesehene Formmassen auf der Basis von thermoplastischen Kunststoffen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie ein inniges Gemisch darstellen aus 60-90 Gew.-$ thermoplastischem Kunststoff und 10-40. Gew.~5& Glasfaser; der thermoplastische Kunststoff besteht seinerseits aus 50-90 Gew.-^ eines amorphen thermoplastischen Polymeren und aus 10-50 Gew.~$> eines kristallinen Polymeren.

Gemäß einer besonderen Ausbildungsform werden die erfindungsgemäßen Formmassen als Granulat bereitgestellt, das aus 60-90 Gew.-# thermoplastischem Kunststoff und 10-40 Gew.-$ Glasfasern ES 10.800 mit Länge 3-12.5mm und üblicher Schlichte besteht, wobei der thermoplastische Kunststoff seinerseits aus 60-70 Gew.-/i eines amorphen Polyjseren und aus 30-40 Ge\.^r.-y eines kristallinen Polymeren 'besteht. (Glasfaser ES 10.SOO bedeutet Glas E, Glasseide, 10 ,um starke Fasern, 800 decitex),

Als thermoplastische Kunsstoffe werden für die erfindungsgemäß vorgesehenen Formmassen folgende Stoffe verwendet: Für die amorphen thermoplastischen Kunststoffe Polystyrol-Homopolymere sowie Copolymere aus Styrol und Monomeren wie Acrylnitril oder beispielsweise Butadien; für die kristallinen thermoplastischen Kunststoffe Polyamide wie die beim Polymerisieren von Lactamen oder Kondensieren von Aminocarbonsäuren oder Dicarbonsäuren mit Diaminen erhaltenen Produkte sowie Polycarbonate, beispielsweise die Kondensationsprodukte aus Phosgen oder anderen Kohlensäurederivaten mit Diphenolen oder Dialkoholen.

Gemäß einer ganz speziellen Ausführungsform setzen sich die Formmassen zusammen aus 10-40 Gew.-^ Glasfaser und 60-90 Gew.-eines innigen Kunststoffgemisches aus 60-90 Gew.-?£ Polystyrol als amorphem Polymeren und 10-40 Gew.-^ Polyamiden aus Adipinsäure und Hexamethylendiamin als kristallinem Polymeren.

309850/0884 " ³ "

- 3 - 1A-42 919

Gemäß einer anderen besonderen Ausfülirungsform enthalten die Formmassen 10-4 0 Gew.-^ Glasfaser und 60-90 Gew.5» eines innigen Gemisches aus 60-90 Gew.—$ Polystyrol als amorphes Polymer und 10-4-0 Gew*-$ Polycarbonat aus Kohlensäure oder Phosgen und. einem Bisphenol als kristallines Polymer.

Bei der Herstellung der Formmassen v/erden zunächst die Glasfasern mit zumindest einer thermoplastischen Kunstoffkomponente -vermischt. Es können aber auch die Glasfasern gleichzeitig mit beiden thermoplastischen Ivixnststoffkcaponenten zusammengegeben werden.

Gemäß einer speziellen Ausführungsform beim Vermischen wird die eine Kunststoffkomponente mit Glasfasern in den Einfülltrichter einer Strangpresse aufgegeben'und die andere Komponente über einen Entgasungsschadht dem Gemisch aus geschmolzenen Hars und Glasfaser zugesetzt.

Die verwendeten Glasfasern besitzen die für die Herstellung von verstärkten Kunststoffen üblichen Durchmesser und Längen*

Machstehend werden Beispiele für Zusammensetzung der Kunststoffmassen und ihre Herstellung angegeben. ■ Für diese Beispiele wurden verwendet:

Als amorphes Polymer das unter der Handelsbezeichnung AFCOLEKE C 1151 erhältliche Polystyrol (polystyrene cristal ehaleur);

als kristallines Polymer das unter der Handelsbezeichnung Nylon 6-6 erhältliche Polyamid der Societe RhSnc-Poulenc Textiles;

als Polycarbonat das Handelsprodukt Makroion L 3000 der Farbenfabriken Bayer AG;

- 4 S-. :m 9 8 5 0 / 0 8 8 4

als Glasfaser auf Stapellänge 6mm geschnittene Fasern ES 10.800 (Glas E, Glasseide, Faserdurchmesser 10 ,um, 800 decitex).

A.

Beschreibung einer ersten Verfahrensweise zur Herstellung der Formmassen.

In einem Mischer wurde ein trockenes Gemisch aus Polystyrol, Nylon und Glasfasern hergestellt. Zunächst wurden das Polystyrol und die Glasfasern in einen langsam laufenden Mischer gegeben und 7 Minuten bei Raumtemperatur miteinander verarbeitet. Darauf wurde das Nylon zugegeben und in dem üblichen Temperaturbereich für Nylon 6-6 extrudiert.

Um die Schwankung oder Veränderung der Eigenschaften der Formkörper in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Gemisches zu bestimmen, wurden Gemische mit unterschiedlichem Glasfasergehalt von 10-30 Gew.-$, be.sogen auf das Gemisch Harz + Faser hergestellt; das Harzgemsch enthielt seinerseits in unterschiedlichen Anteilen 90-70 Gew.-/= Polystyrol und 10-30 Gew.-^ Nylon.

Das trockene Gemisch wurde unmittelbar spritzverformt durch Aufgabe in den Einfülltrichter einer üblichen Spritzpresse. Die fertigen Formkörper zeichneten sich durch sehr gute homogene Beschaffenheit des Gemisches aus. Die gemessenen bzw. bestimmten Eigenschaften sind in den nachfolgenden Tabellen I und II zusammengafaßt.

B.

Beschreibung einer zweiten Verfahrensweise zur Herstellung der Formmassen.

JS in ein. Extruder wurden über den Einfülltrichter Nylon und Glasfasern ixnd über den Entgasungsschacht das Polystyrol

3 U 9 8 5 0 / 0 R B 4 ^b ~

- 5 - 1A-4.2 919

aufgegeben. Der im Extruder vorherrschende Temperaturbereich, war der zum Extrudieren von KyIon. 6.6 üblicherweise eingehaltene Tenparaturbereich. Verformt wurde die Masse in gleicher Weise v/ie unter A angegeben.

C.

Verfahrensweise beim·Einarbeiten von Polycarbpnat. Es wurde wie unter A beschrieben,gearbeitet und anstelle von Nylon Polycarbonat Makroion L 3000 eingesetzt.

D.

Zweite Verfahrensweise zum Einarbeiten für Polycarbonat es wurde wie unter B beschrieben gearbeitet und Nylon durch Polycarbonat Makroion L 3000 ersetzt.

Beispiele 1 bis 7

In diesen Beispielen wurde mit unterschiedlicher Zusammensetzung des Gemisches aus thermoplastischen Harzen gearbeitet; der Glasfaseranteil betrug in allen Fällen 30$. Beispiel 1 wurde zum Vergleich mit ausschließlich Polystyrol als thermoplastische Harzkomponente durchgeführt.

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle I zusammengefaßt.

Tabelle 1-6-098 50/08 84

Tabelle

• i Beispiel j Nr.	des	; Wärmefestigkeit '"'''"'
•	100	97
• 2 i	•90 10	: 100
I 3	80 20	104
': 4 i	75 25	111
: 5 . 1	70 30	120
VO	67,5 32,5	:. 133
: 7 j	65 . 35	150
: Zusammensetzung Harzgemisches
Polystyrol
Polystyrol Nylon 6-6
Polystyrol Nylon 6-6-
Polystyrol Nylon 6-6
* Polystyrol Nylon 6-6
Polystyrol Nylon 6-6
Polystyrol Nylon 6-6 .

Die Tabelle zeigt eine außerordentlich schnelle Zunahme der Wärmefestigkeit, sobald der Nylonanteil in der Harzmasse 25 Gew.-5£ ausmacht.

Mit Prüfkörpern hergestellt aus den Formmassen der Beispiele 1, 4 und 7, mit jeweils einem Glasfasergehalt von 30 Gew.-5ü ■wurden die Biegefestigkeit und der Biegemodul gemäß der französischen Norm AFNOR T 51.001 bei*darüber liegenden Temparaturen bestimmt. Die Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen II und III aufgeführt.

. 80"C und '

= Porrnbeständigkeit in der Varme

3D 9850/088

Tabellen II und III

Tabelle II

1A-42 919

• • •	] Biegefestigkeit kg/cm	: Polystyrol 75 f ' . ' Nylon 6-6 25 1° \ : Beisp. 4 !
: Temperatur : ! ^Og :	Polystyrol ⁴ 100 % Beisp. 1 -	: 660 :
: 80 :	520	560 ;
ί 90 ;	390 ^:	480 ■ j
: 95 :	330 -	280 ^s
j 100 ;	110 ^!	160 j
: 105 :	0	0 ^:
I 110 ;	0 '	: 0 - j
: 120 -	0	• • • * 2 :
* * Polystyrol 65 $> : Nylon 6-6 35 ^ : Beisp. 7 ' • *
* • * 700 i
*

475 ^:
« •
230 ^:
155 :

Tabelle

III

• • • * * • * . f ,	¹ Polysty 1 00 fo Beisp.	Biegemodul	Polystyrol Nylon 6-6 Beisp. 4	kg/cm'	• C •
• i • • i Temperatur : i °c !	. 39 000	rol, 1	39 000	75 Io 25 Io i	. Polystyrol 65 1* : ί Nylon 6-6 35 # : : Beisp. 7 i
• - • : 80 !	; 36 000		37 000		1 43 500 \
i 90 ;	38 000		30 000		* ' m
: 95	; 17 000		18 000
^: 100 ^:	; 0		12 500		; 30 ooo ' j
: 105 :	0		0
; no	0		0		^!" 12 000 ^:
: 120 "			Ϊ 12 000 ;

9850/0884

1Λ-42 919

Die aufgeführten Ergebnisse zeigen deutliche die Vorteile der erfindungsgemaßen Formmassen.

Beispiele 8 bis 12

In diesen Beispielen wurde der Einfluß des Glasfasergehaltes auf die Eigenschaften der Formkörper untersucht. Hierau wurden Formmassen mit gleichbleibenden thermoplastischem Harzgehalt aus 75 i° Polystyrol und 25 i° Nylon 6-6 und unterschiedlichen Glasfasergehalt von 10 - 30 i° verwendet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV aufgeführt.

Tabelle

IV

• • * Beispiel	Γ ι	Wärmefestigkeit
: Nr.	; Glasanteil fo >	; °c
• : ⁸	> * ; io	: 96
: 9	: 15	> 101
I ¹O	^: 20	^: ,103
: 11 ;	25	' 109
! 12 ;	^: 30

Beispiel 13

In diesem Beispiel wurden bestimmte mechanische Eigenschaften und zwar Biegefestigkeit und Biegemodul bei verschiedenen Temperaturen sowie die Wärmefestigkeit bestimmt. Die verwendete Formmasse enthielt 30 Gew.-^ Glasfaser und 70 Gew.-V¹S Haragemisch. bestehend ai^s 70 "/<> amorphem Polymeren (Polystyrol AFCOLENE C 1151) und 30 ^lfo kristallinem Polymeren, Polycarbonat Makroion L 300.. Aus den vorangegangenen Beispielen

3 U 9 8 5 G / Π R R 4 - 9 -

- 9 - 1A-4-2

ergibt sich, daß die interessantesten Ergebnisse bei Forramassen dieser Zusammensetzungsart erzielt v/erden.

Die Messergebnisse lauten wie folgt:

a) Biegefestigkeit -^ Polystyrol 100 °/_a 1250 kg/cm²

Polystyrol 70 $>")

Λ 1470 kg/crT Polycarbonat 30 %}

b) Wärmefestigkeit

Polystyrol 100 $ 97°C

Polystyrol ' 70 % 1

> 106⁰C Polycarbonat 30 ^ J

Zum Vergleich v/erden in der nachfolgenden Tabelle V die für die Biegefestigkeit (g^) und den Biegemodul (Ej₁) bei ver-" schiedenen Temperaturen gemessenen Werte angegeben»

Tabelle V - 10 309850/0884

- ίο -

Tabelle V

• * Temperatur ί ⁰C	r * : Polystyrol 70 °/> : : Polycarbonat 30 ^σβ> : _r ϊ
: 80 : ί ¹⁰° ί : 110 ! ¹²⁰ ί	• ■> F kg/cm² ¹
: Polystyrol 100 %	I 1200 ; 650 ί 130 ^: : 50 ΐ ,, Γ ,
:^F kg/cm² \ ^ΈΈ kg/cm² * - ·	; "^F kg/ciTi²:
[ 520 ; 39 000 110 I 17 000 0 ; 0 0 \ 0 • *	; 44 οοο [ 39 000 I ; 20 500 I \| 6 500 ;

Aus den in den verschiedenen Tabellen aufgeführten Messergebnissen ergeben sich deutlich folgende Vorteile der erfindungsgemäßen Formmassen:

Infolge des innigen GeDiisches aus Kunststoffen und Glasfasern in den i'ormkörpern erhält man zu &ehr niedrigen Kosten eine beträchtliche Verbesserung der Eigenschaften des Polystyrols, insbesondere der Formbeständigkeit in der Wärme» Es können daher Formmassen mit/beträchtlieh hohem Anteil an Polystyrol zur Herstellung von Formkörpern verwendet v/erden, die bein Sterilisieren in der Hitze bei etwa 100 ⁰G sich nicht verformen, beispielsweise für Saugflaschen und andere Flaschen. Es können diese Formmassen auch zur Herstellung von Bauteilen für Kraftfahrzeuge unter der Motorenhaube oder dem Amaturenbrett, beispielsweise für Ventilatorteile verwendet werden oder für Bauteile für elektrische Haushaltsgeräte, beispielsweise für Flügel oder Schaufeln von Pumpen für heiße Flüssigkeiten (beispielsweise bei Waschmaschinen).

3 0 9 8 δ 0 / 0 8 8 4

Selbstverständlich bedeutet d.ieoe Aufzählung keinerlei Beschränkung auf mögliche Verwendungszwecke. Die Formmassen können extrudiert oder spritzverformt werden und zwar ganz allgemein zu Formkörpern, die Temperaturen τοπ 100 ⁰C und etwas darüber ausgesetzt werden, d.h. in Fällen, in denen Polystyrol alleine nicht mehr verwendet werden kann.

72 X Patentansprüche

3 0 9850/0884'

Claims

Patentansprü-c he

1. Glasfaserverstärkte Formmassen auf der Basis von thermoplarstlschen Kunststoffen gekennzeichnet durch ein inniges Gemisch aus 10-40 G-ew.-$ Glasfasern xind 6O"9O G-ew»-fo thermoplastischem Harz bestehend aus 50-90 Gew.-^ eines amorphen thernoplastioehern Polymeren und aus 10-50 Gew.-5^ eines kristallinen Polymeren,

2. Formmassen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet , daß sie als Granulat vorliegen und 15^35 Gev/.-$ Glasfasern mit Länge 3-12,5mm sowie iia thermoplastischen Harzanteil 60-70 °/o eines amorphen Polymeren*30-40 °ß> eines kristallinen Polymeren enthalten. * und

3· Formmassen nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet , daß sie als amorphes Polymer ein Polymer oder Copolymer aus Styrol und als kristallines Polymer ein Polyearbonat enthalten,

4· Formmassen nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß sie als amorphes Polymer ein Polymer oder Copolymer aus Styrol und als kristallines Polymer ein Polyamid enthalten.

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5· Verfahren zur Herstellung-der Formmassen nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet , daß man die
Komponenten in einem Extruder vermischt und das kristalline Polymer und die Glasfasern in den Einfülltrichter und das amorphe Polymer über den Entgasungsschacht aufgibt.