DE2340369B2

DE2340369B2 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von granalien aus faserverstaerkten thermoplastischen kunststoffen

Info

Publication number: DE2340369B2
Application number: DE19732340369
Authority: DE
Priority date: 1972-08-24
Filing date: 1973-08-09
Publication date: 1978-02-02
Also published as: AU473467B2; ZA734821B; FR2196906B1; ES418163A1; NO137312B; NO137312C; SE398068B; GB1441743A; HK16677A; ATA733773A; IN140565B; AT332656B; JPS523747B2; CA1039595A; DE2340369C3; DE2340369A1; IT995069B; NL7311552A; CH562678A5; AU5836073A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Aus der DT-OS 20 04 555 ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Granalien aus faserstärkten thermoplastischen Kunststoffen bekannt, wobei ein Roving in einzelnen Fäden aufgeteilt wird (beispielsweise unter Zuhilfenahme elektrostatischer Ladung), der Roving dann durch ein pulverförmiges Bett aus einem thermoplastischen Kunststoff hindurchgeleitet, anschließend auf eine Temperatur über dem Erweichungspunkt des thermoplastischen Kunststoffs erhitzt und schließlich durch eine Verdichtungsdüse geführt wird, in welcher die Pulverteilchen des thermoplastischen Kunststoffs in eine einheitliche Masse, in welcher die Fasern eingebettet sind, verwandelt werden. Der abgekühlte Strang kann dann in Granalien zerschritten werden.

Ein ähnliches Verfahren ist aus der DT-OS 21 17 095 bekannt, wobei jedoch der Unterschied darin besteht, daß die Fäden des Rovings nicht in einzelne Fäden aufgefächert, sondern nur in mehrere Fadenbündel aufgeteilt werden, bevor der Roving in das Bett aus dem pulverförmigen thermoplastischen Kunststoff geführt wird. In der letztgenannten Literaturstelle ist auch angegeben, daß auf die Außenseite des Rovings nach dem Durchleiten durch das Bett aus pulverförmigem thermoplastischem Kunststoff noch eine weitere Kunststoffschicht aufgebracht werden kann. Hierzu wird vorgeschlagen, vor der Verdichtungsdüse ein erhitztes Rohr anzuordnen, in welchem die Kunststoffteilchen geschmolzen werden und in welches von der Seite her weiterer geschmolzener thermoplastischer Kunststoff zugeführt wird. Da jedoch der Roving anschließend durch die Verdichtungsdüse geleitet wird, ist es durch dieses Verfahren nicht möglich, einen Belag nennenswerter Dicke auf die Außenseite des Strangs aufzubringen.

Es hat sich nunmehr gezeigt, daß die oben beschriebenen Verfahren einen wesentlichen Nachteil aufweisen, weil nämlich bei dem Zerschneiden des abgekühlten faserverstärkten Strangs aus der Schnittfläche längere oder kürzere Fasern vorstehen, die sich sehr ungünstig auf die Rieselfähigkeit der Granalien auswirken.

Insbesondere wird bei dem Verfahrer nach der DT-OS 21 17 095 in der Ausführungsform, bei der auf die Außenfläche ein zusätzlicher Belag aufgebracht wird, kein Belag erhalten, der eine solche Stärke aufweist, daß die Bildung von Faservorsprüngen aus der Schnittfläche verringert wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der oben beschriebenen Art so weiterzubilden, daß ein faserverstärkter Strang entsteht, der in Granalien geschnitten werden kann, bei denen aus der Schnittfläche keine Fasern vorstehen bzw. bei denen die Anzahl der vorstehenden Faser so weitgehend verringert ist, daß die Rieselfähigkeit des Granalienprodukts nicht abträglich beeinflußt wird.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der zusätzliche Belag nach dem Verdichten des erhitzten Rovings aufgebracht wird.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß durch diese Maßnahme ein faserverstärkter Strang entsteht, der in Granalien geschrrtten werden kann, die keine oder nur sehr wenige aus der Schnittfläche vorstehende Fasern aufweisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt außerdem noch den weiterer Vorteil, daß eine Änderung der Zusammensetzung der Granalien hinsichtlich gegebenenfalls anwesender Zusatzstoffe, wie Stabilisatoren und Farbstoffe, leicht durchgeführt werden kann. Bei einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art muß nämlich, wenn beispielsweise die Farbe der Granalien verändert werden soll, die gesamte Pulveraufbringanlage völlig ausgeräumt und neu gefüllt werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es dagegen möglich, derartige Zusätze nur in die äußere Schicht einzubringen. Die Änderung der Zusätze kann beim erfindungsgemäßen Verfahren also durchgeführt werden, daß man lediglich die Zudosierung zum Material, aus welchem die Hülle gebildet wird, ändert.

Das Aufbringen des weiteren Belags aus einem thermoplastischen Kunststoff nach dem Verdichten kann auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, einen solchen Extruder zu verwenden, wie er für das Ummanteln von Drähten mit einer Isolierschicht verwendet wird. Es wird jedoch bevorzugt, den faserverstärkten Strang wieder zu erwärmen oder im noch warmen Zustand, wobei die Oberfläche klebrig ist, durch ein Bad aus pulverisiertem thermoplastischen Material zu leiten, in das ein Luft- oder Gasstrom eingeführt wird, um das pulverisierte thermoplastische Material gegen die klebrige Oberfläche des Belags zu schleudern. Der so mit dem Oberflächenbelag versehene faserverstärkte Strang wird dann zweckmäßig durch eine Düse gezogen, um den Belag zu egalisieren.

Es ist auch möglich, die Strangoberfläche durch ein Lösungs- oder Klebemittel klebrig zu machen, es wird jedoch bevorzugt, die Oberfläche durch Wärme zum Kleben zu bringen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß der Kunststoff für den zusätzlichen Belag nicht unbedingt der gleiche zu sein braucht, wie er für die Herstellung des eigentlichen Strangs verwendet wird.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher

w) erläutert, die eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Aufbringen eines Belags auf einen glasfaserverstärkten Strang darstellt.

Bei der in der Zeichnung schematisch dargestellten Vorrichtung wird ein Belag auf einen faserverstärkten

i)^ri Strang 10 aufgebracht, der nach dem Stand der Technik hergestellt worden ist.

Der Strang 10 durchläuft eine Düse 11, was dem letzten Arbeitsschritt des Verfahrens zur Herstellung

des Strangs entspricht. Bevor dieser Strang 10 Zeit hat abzukühlen und während seine Oberfläche noch klebrig ist, wird er über einen Trog 12 geleitet, welcher ein Fließbett 13 aus pulverisiertem Polymer enthält. In dem Bett 13 befindet sich eine Düse 14 und durch einen Luftstrom auf dieser Düse wird eine, aas pulverisierte Polymerisat enthaltende Atmopshäre 15 erzeugt. Wenn der Strang 10 durch diese Atmosphäre geführt wird, haften die Teilchen des Polymerisats an der klebrigen Oberfläche, so daß diese mit einem Belag aus diesen Teilchen vergehen wird. Die Teilchen, welche nicht mit dem Strang 10 in Berührung kommen fallen in den Trog 12 zurück, so daß diese also in einen Umlauf versetzt werden. Der Trog 12 kann mit einer Abschirmung versehen sein, um ein Verstreuen des Polymers zu verhindern. Ein solcher Schild ist in der Zeichnung nicht dargestellt.

Nachdem der Strang 10 den Trog 12 durchlaufen hai, gelangt er in ein Heizrohr 16. Die Temperatur dieses Heizrohres ist derart eingestellt, daß der Belag, jedoch nicht der Grundkörper des Stranges schmilzt und dieser geschmolzene Belag wird dann durch eine zweite Düse 17 hindurchgeleitet, so daß eine gleichmäßige Hülle erzeugt wird. Nach dem Verlassen der zweiten Düse 17 wird der mit dem Belag versehene Strang 10 abgekühlt und in üblicher Weise zerschnitten, um Granalien zu bilden.

Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen weiter erläutert.

Beispiel 1

Ein gemäß dem Stand der Technik hergestellter glasfaserverstärkter Polypropylenstrang, der

23,3 Gew.-°/o endloser Glasfasern enthielt und der eine Oberflächentemperatur von etwa 230°C besaß, wurde mit einer Geschwindigkeit von 5 m/min durch eine Atmosphäre aus Luft und Polyproylenpulver gezogen. Das Pulver haftete an der warmen Strangoberfläche und der so gebildete Belag wurde geschmolzen und verfestigt, indem er durch ein 12 cm langes erhitztes Rohr hindurchgeführt wurde, das auf einer Temperatur von 250⁰C gehalten wurde und mit einer Düse ausgestattet war. Der erhaltene Strang wurde in 1 cm lange Granalien zerschnitten. Es wurde gefunden, daß die Glasfaserkonzentration des mit dem Belag versehenen Stranges auf 21,2Gew.-% verringert war. Die Anzahl von Granalien, bei denen an den Enden Glasfasern austraten betrug nur 3%, was zur Folge hatte, daß eine bessere Rieselfähigkeit und eine bessere Förderungsmöglichkeit dieser Granalien in Formpreßmaschinen möglich war.

Wenn der Ausgangsslrang ohne Belag in der gleichen Weise zerschnitten wurde, dann schwankte der Anteil an Granalien mit vorstehenden Fasern zwischen 25 und 35%.

Beispiel 2

Der gleiche glasfaserverstärkte Strang wie in Beispiel 1 wurde mit einer Geschwindigkeit von 5 m/min durch eine Atmosphäre aus Luft und Polyäthylenpulver gezogen, wobei das Polyäthylenpulver 5 Gew.-% Rußpigment enthielt. Der Granalienbelag aus Pulver und Pigment, der an der Strangoberflächc hafteta, wurde geschmolzen und verfestigt, indem er durch ein 12 cm langes erhitztes Rohr geführt wurde, das auf einer Temperatur von 250⁰C gehalten wurde und mit einer Düse ausgestattet war. Der erhaltene Strang besaß eine Glasl'aserkonzentration von

ίο 21,2Gew.-%. Beim Zerschneiden dieses Stranges in kleine Stücke wurde festgestellt, daß die Anzahl von Granalien, bei denen an den Enden Glasfasern vorsprangen, nur 2% betrug. Wenn dieses Material durch Formschmelzen verarbeitet wurde, besaßen die erhaltenen Gegenstände eine Gesamtpigmentkonzentratien von 0,6 Gew.-% gezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers. Die Farbverteilung war vorzüglich.

Beispiel 3

Ein ähnlicher glasfaserverstärkter Strang wie in Beispiel !,jedoch mit einer Glasfaserkonzentration von 27 Gew.-%, wurde mit einer Geschwindigkeit von 5 m/min durch eine Atmosphäre aus Luft und Polypropylenpulver gezogen, wobei das Polypropylenpulver 5 Gew.-% eines flüssigen Wärmestabilisierungsmittels enthielt. Der an dem Strang haftende Belag wurde geschmolzen und verfestigt, indem er durch ein 12 cm langes erhitztes Rohr hindurchgeführt wurde, das auf einer mittleren Temperatur von 250⁰C gehalten wurde und mit einer Düse ausgestattet war. Der erhaltene Strang besaß eine Glasfaserkonzentration von 25,0 Gew.-°/o und eine Gesamtkonzentration an Wärmestabilisatcr von 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymers. Wenn dieser Strang zu Granalien zerschnitten wurde, so betrug die Anzahl der Granalien, bei denen lange Glasfasern an den Enden heraustraten, nur 2%. Wenn diese Granalien durch Schmelzverfurmen weiterverarbeitet wurden, so wurde ein Formgegenstand erhalten, der eine bemerkenswert hohe Beständigkeit gegenüber Deformation bei hohen Temperaturen besaß.

Beispiel 4

Der gleiche glasfaserverstärkte Strang wie in Beispiel 1 wurde mit einer Geschwindigkeit von 5 m/min durch eine Atmosphäre aus Luft und eine geringe Dichte aufweisendem Polyäthylenpulver gezogen, das 4 Gew.-% eines Treibmittels, nämlich Azodicarbonamid, enthielt. Der Belag aus Pulver und dem Treibmittel, der an der Strangoberfläche haftete, wurde verfestigt, indem er durch ein 12 cm langes erhitztes Rohr geführt wurde, das auf einer Mitteltemperatur von 160⁰C gehalten wurde und mit einer Düse ausgestattet war. Der erhaltene Strang besaß eine Glasfaserkonzentration von 20,9 Gew.-%. Er wurde in Granalien geschnitten. Nur etwa 5% der Granalien besaßen an ihren Enden lange vortretende Fasern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Granalien aus faserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen durch Hindurchleiten eines Rovings durch ein Bett eines pulverförmigen thermoplastischen Kunststoffs, anschließendes Erhitzen des Rovings auf eine Temperatur über dem Erweichungspunkt des thermoplastischen Kunststoffs, Verdichten des erhitzten Rovings und Zerschneiden des erhaltenen faserverstärkten Strangs, wobei der Roving vor dem Zerschneiden auf seiner Außenseite mit einem zusätzlichen Belag eines thermoplastischen Kunststoffs versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Belag nach dem Verdichten des erhitzten Rovings aufgebracht wird.