DE2426655C3

DE2426655C3 - Wäßrige Schlichte zum Beschichten von Glasfasern zur Verstärkung von Polycarbonaten

Info

Publication number: DE2426655C3
Application number: DE2426655A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. 5090 Leverkusen Dieterich; Klaus Dr. 5090 Leverkusen Friederich; Josef Dr. 4051 Korschenbroich Merten; Manfred Dr. 5074 Odenthal Schoen
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1974-06-01
Filing date: 1974-06-01
Publication date: 1978-09-28
Also published as: DE2426655B2; DE2426655A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine wäßrige

J5 Schlichte zur Herstellung von Glasfasern für die Verstärkung von linearem, thermoplastischem Polycarbonat, die nur einem äußerst geringen Molekulargewichtsabbau sowie keine wesentliche Verfärbung des Matrixmaterials bewirken.

Polycarbonate werden aus aromatischen Dihydroxyverbindungen. insbesondere aus Bisphenylolalkanen -cycloalkanen, -äthern, -sulfiden, -sulfonen und -sulfoxide^ oder aus Mischungen aromatischer und aliphatischer bzw. cycloaliphatische Dihydroxyverbindungen durch Polykondensation mit Phosgen (sogenannte; Lösungs- oder Phosgenierungsverfahren) oder durch Umesterung mit Diphenylcarbonat (sogenanntes Schmelzpolykondensations- oder Umesterungsverfahren) hergestellt. Diese Verfahren werden in der deutschen Patentschriften 9 71 790, 9 71 777, 10 07 99C und 10 11148 beschrieben. Die größte technische Bedeutung haben die aus 2,2-Bis-(4'-hydroxyphenyl)-propan (Bisphenol A) hergestellten Polycarbonate.

Es ist bekannt, Glasfasern, insbesondere in Form vor geschnittenen Strängen, die sich aus mehreren hunderi Einzelfäden mit einem Durchmesser von 10 bis 15 jj zusammensetzen, zur Verstärkung von Polycarbonater zu verwenden.

Es ist ferner bekannt, daß unbeschlichtete Glasfaserr

bo die mechanischen Eigenschaften von Polycarbonater nur ungenügend verbessern, weil zwischen dem GIa; und der Polymermatrix kein optimaler Verbund, d. h keine gute Haftung existiert. Es ist daher von große: technischer Bedeutung, geeignete Schlichten zu entwik

η'> kein, welche den beschriebenen Mangel beseitigen.

Unter einer Schlichte zum Aufbringen auf Glasfaserr wird ein wäßriges Gemisch aus einem organischer Filmbildner, einem oder mehreren Haftmitteln, einen

Gleit- oder Schmiermittel und gegebenenfalls weiteren Komponenten wie Emulgatoren, Antistatica, Netzmittel etc. verstanden, das während des Spinnvorgangs der Glasfasern, d.h. nach dem Ziehen der Fasern aus Spinndüsen und vor dem Aufwickeln der zu Strängen zusammengefaßten Einzelfäden auf eine rotierende Trommel, mit Hilfe einer Sprühdüse, einer Auftragswalze oder einer anderen geeigneten Vorrichtung auf die Glasfasern aufgebracht wird.

Die Beschlichtung der Glasfasern verfolgt mehrere Zwecke. Primär soll die Schlichte die einzelnen Glasfasern umhüllen und sie dadurch vor gegenseitiger Beschädigung durch Reibung schützen; nur so wird eine problemlose Handhabung der Glasfasern bzw. Glasfaserstränge während ihrer Weiterverarbeitung (Konfektionierung), insbesondere beim Umspulen und Schneiden, ermöglicht Der in der Schlichte enthaltene Filmbildner soll neben dieser Schutzwirkung weiterhin dem aus Einzelfasern zusammengesetzten Glasfaserstrang einen guten Zusammenhalt verleihen, so daß er _#2o sich während seiner weiteren Handhabung nicht in einzelne Fäden auflöst Dadurch wird das Brechen von Einzelfäden (Monofilamenten) verhindert und Flusenbildung vermieden, die bei sog. Schnittglas — z. B. mit einer Länge von 6 mm — im ungünstigsten Falle dazu führt, daß ein verfilztes, wolliges Produkt mit extrem niedrigem Schüttgewicht, ungenügender Rieselfähigkeit und schlechter Dosierbarkeit, d. h. mangelhafter Verarbeitbarkeit, entsteht. Es ist also eine wesentliche Aufgabe des Filmbildners und damit der Schlichte bzw. der aus dieser nach Trocknung der Glasfasern gebildeten Überzugsmasse, die Glasfaserstränge bei allen Verarbeitungs- und Transportvorgängen bis zum Einarbeiten in die zu verstärkende Polymermatrix gegen mechanische 350° C unterworfen, zu schützen und ihren Zusammenhalt, im angelsächsischen Sprachgebrauch »strand integrity« genannt, zu gewährleisten.

Andererseits ist es ein wesentliches Merkmal eines geeigneten Filmbildners, daß er mit der zu verstärkenden Matrix verträglich (kompatibel) ist. Das bedeutet, daß er eine gute Benetzung der Glasfasern durch das Matrixpolymere ermöglicht und die Polymermatrix nicht physikalisch oder chemisch schädigt. Derartige Schädigungen äußern sich bei der Herstellung von glasfaserverstärktem Polycarbonat durch Verfärbungen und Molekulargewichtsabbau (Viskositätsverminderung). Verfärbtes glasfaserverstärktes Polycarbonat gilt mit Recht als minderwertig, da es für viele Zwecke wegen seiner Unansehnlichkeit nicht verwendet werden kann und — was häufig noch schwerer wiegt — so nachweislich verschlechterte mechanische Eigenschaften besitzt. Ein zur Verstärkung von Polycarbonat bestimmter Glasfaserstrang wird während der Herstellung und Verformung des verstärkten Produkts Temperaturen bis 350⁰C unterworfen. Diese Tempera- ϊϊ türen sind wesentlich höher als die bei der Herstellung von glasfaserverstärkten Duromeren, wie z. B. von glasfaserverstärkten Polyesterharzen, benötigten Temperaturen. Daher ist die Forderung, der organische Filmbildner in Schlichten, die zur Ausrüstung von m> Glasfasern für die Verstärkung von Polycarbonaten verwendet werden sollen, müsse mit dem Polymeren in dem oben beschriebenen Sinne verträglich sein, eine strenge, limitierende Forderung, die bisher nicht im gewünschten Maße erfüllt werden konnte. Die in der μ Glasfasertechnologie viel verwendeten filmbildenden Polymeren wie Vinylacetat-Homopolymere und -Copolymere, Styrol-Acrylnitril-Copolymere, Polyacrylate und Polyester sind mit Polycarbonat wenig oder nicht verträglich, wie sich an Wirkungen wie den oben dargelegten (Viskositätsverminderung und Verfärbung des glasfaserverstärkten Polycarbonate) zeigt

Eine weitere wesentliche Aufgabe der Schlichte als Ganzes besteht darin, den Verbund zwischen Glasfasern und Polymermatrix zu optimieren, d. h. eine gute Haftung zwischen den Glasfasern und dem zu verstärkenden Material herzustellen, welche die Übertragung von Kräften von mechanisch schwächeren Polymeren auf die mechanisch stärkeren Glasfasern erst ermöglicht.

Bisher wurde vielfach angenommen, diese Aufgabe falle allein oder nahezu ausschließlich dem in der Schlichte vorhandenen Haftmittel zu, bei dem es sich in der Regel um ein handelsübliches Silan mit drei hydrolysierbaren Gruppen und einem hydrolysefest an das Siliciumatom gebundenen, organischen Rest, der vorzugsweise Epoxy-, Amino- oder ungesättigte Gruppen enthält, handelt. Diese Theorie ist, zumindest in bezug auf glasfaserverstärktes Polycarbonat nicht ausreichend. Vielmehr ist es erst die Kombination von einem geeigneten Haftmittel (Silan) und einem geeigneten Filmbildner, welche die beschriebene Aufgabe befriedigend lösen kann und damit dem Glasfaser-Polycarbonat-Verbundwerkstoff optimale mechanische, elektrische und optische Eigenschaften verleiht Dies erscheint plausibel, wenn man die bereits erwähnten, negativen Wirkungen eines ungeeigneten Filmbildner auf das Polymere berücksichtigt. Selbst ein optimales Haftmitte! kann diese Wirkungen nicht aufheben oder überkompensieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für die Verstärkung von Polycarbonat beschlichtete Glasfasern zu schaffen, welche eine optimale Verstärkung des Polymeren durch die Glasfasern sichern, einen wesentlichen Molekulargewichtsabbau des Polymeren verhindern und keine störenden Verfärbungen des Polycarbonats verursachen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine wäßrige Schlichte zum Beschichten von Glasfasern, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie als Filmbildner eine wäßrige Polyurethan-Ionomerdispersion, als Haftmittel ein Epoxyalkyltrialkoxysilan oder eine der folgenden Kombinationen a, b oder c:

a) Epoxyalkyltrialkoxysilan und Aminoalkyltrialkoxysilan

b) Epoxyalkyltrialkoxysilan und niedermolekulares, aliphatisches, primäres oder sekundäres Monoamin

c) Aminoalkyltrialkoxysilan und niedermolekulares Monoepoxid und gegebenenfalls weitere Zusätze wie z. B. Gleitmittel, Netzmittel und Antistatica

enthält.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Beschichten von Glasfasern unter Verwendung der erfindungsgemäßen Schlichte.

Die erfindungsgemäß anwendbaren Polyurethanlonomerdispersionen können anionischen oder kationischen Charakter haben. Sie können nach den verschiedenen, dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden, z. B. nach dem Emulgator-Scherkraft-Verfahren, dem Aceton-Verfahren oder dem Schmelzdispergier-Verfahren (vgl. hierzu D. Dieter ich und H. Reif f, Angew. makromol. Chemie 26, 85, 101 [1972]). Bevorzugt werden Dispersionen von Polyurethan-ionomeren, wie sie z. B. in »Angewandte Chemie« 82, 53 (1970) näher beschrieben werden. Ferner sind die nach

dem Schmelzdispergierverfahren (ζ. B. nach DT-OS 17 70 068 und DT-OS 19 13 271) erhaltenen Ionomerdispersionen besonders geeignet

Die besten Eigenschaften werden mit solchen Dispersionen erhalten, deren dispergierte Teilchen einen mittleren Durchmesser von weniger als 1 μ und insbesondere von 0,05—0,5 μ aufweisen. Weiterhin werden Dispersionen solcher Polyurethan-Ionomerer bevorzugt, die einen lonengruppengehalt von 5—30 Milliäquivalenten pro 100 g Trockensubstanz aufweisen.

Zur Erzielung optimaler Eigenschaften ist es weiterhin erforderlich, daß die dispergierten Polyurethane selbst zu hochmolekularen Kunststoffen mit gutem Eigenschaftsbild auftrocknen. Bevorzugt sind solche Polyurethane, welche, wenn man die Dispersion auf eine flache Unterlage ausgießt und trocknet, einen Film liefern, der folgende Werte aufweist:

Zugfestigkeit:

Bruchdehnung:
Shore-A-Härte:
Wasserquellung bei RT:

höher als 50 kp/cm*,

vorzugsweise

höher als 100 kp/cm²

100-600%

50-90

weniger als 30%

Ganz besonders bevorzugt sind Dispersionen anionischer Polyurethane, insbesondere solche, welche Sulfonatgruppen oder Carboxylatgruppen aufweisen.

Die Konzentration der Polyurethan-Dispersion in der Schlichte beträgt zweckgemäß 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf Polyurethan. Konzentrationen unter 1 Gew.-% geben nur einen ungenügenden Schutzfilm auf der Faser, höhere Konzentrationen als 15 Gew.-% ergeben zu dicke Überzugsschichten, die zu einer Schwächung des mit diesen Fasern hergestellten Verbundwerkstoffes führen; außerdem verbietet es sich aus Kostengründen, noch größere Mengen Filmbildner auf die Fasern aufzubringen. Vorzugsweise wird die Konzentration der Polyurethan-Dispersion in der Schlichte zwischen 3 und 7 Gew.-%, bezogen auf Polyurethan, gewählt. Der Auftrag einer solchen Schlichte auf die Fasern im Spinnprozeß führt erfahrungsgemäß nach Verdampfung des Wassers zu einer Beladung der getrockneten Fasern mit Schlichtebestandteilen — wobei der Filmbildner in der Regel mengenmäßig überwiegt — von etwa 0,4 bis 1,5 Gew.-%. Schlichtegehalte in diesem Bereich werden sowohl vom technischen Standpunkt wie aus wirtschaftlichen Überlegungen für die erfindungsgemäßen Glasfasern für die Verstärkung von thermoplastischem Polycarbonat als optimal angesehen.

Die Konzentration des Haftmittels in der Schlichte beträgt zweckmäßig 0,05—1,5 Gew.-%, vorzugsweise jedoch 0,15—0,75 Gew.-%. Konzentrationen über 1,5 Gew.-% sind wegen der hohen Silan-Kcsten unwirtschaftlich. Bei Konzentrationen unter 0,05 Gew.-% ist die Wirksamkeit des Haftmittels nicht ausreichend.

Konzentrationen zwischen 0,05 und 0,15 Gew.-% werden dann gewählt, wenn das Aufbringen der Schlichte auf die Glasfasern nicht während des Spinnprozesses, d. h. in Bruchteilen einer Sekunde, sondern beispielsweise durch Tränkung der Glasfasern in einem Schlichtebad erfolgt, die aus praktischen Gründen weitaus längere Zeiten erfordert, in welchen eine wesentlich höhere Ausnutzung der Schlichte möglich ist als beim Auftrag der Schlichte im Spinnprozeß.

Bei der Verwendung eines Kombinations-Haftmittels in einer erfindungsgemäß anwendbaren Schlichte werden dessen Komponenten in einem Molverhältnis zwischen 1 :5 und 5:1 eingesetzt Dabei ist es unerheblich, ob diese Komponente zunächst miteinander vermischt, dann in bekannter Weise hydrolysiert und anschließend dem Schlichteansatz zugesetzt oder ob beide Komponenten im gegebenenfalls hydrolysierten oder ursprünglichen Zustand nacheinander dem Schlichteansatz hinzugefügt werden. Es ist vorteilhaft,

ίο den pH-Wert einer erfindungsgemäßen Schlichte zwischen 4 und 8 zu wählen, um zu rasche und/oder unerwünschte Reaktionen der beiden Komponenten miteinander oder mit dem Wasser der Schlichte zu vermeiden.

Das Molverhältnis der Komponenten eines erfindungsgemäß anwendbaren Kombinations-Haftmittels kann zwar, wie erwähnt, zwischen 5 :1 und 1 :5 gewählt werden, jedoch ist es aus ökonomischen Gründen zweckmäßig, die teurere Komponente, d. h. im Falle der Kombinationstypen a und b in aller Regel das Silan, im Falle des Kombinationstyps c gegenwärtig das betreffende Epoxyaikyltrialkoxysilan, sparsam einzusetzen und dafür den Anteil der jeweils billigeren Komponente im Rahmen des obengenannten Molverhältnis-Bereichs entsprechend zu erhöhen.

Es ist zweckmäßig, in einer erfindungsgemäß anwendbaren Schlichte ein Gleitmittel zu verwenden. Dieses Gleitmittel kann aus nachstehenden Stoffgruppen gewählt werden: Polyalkylenglykole, höhere Fettsäureamide mit 12—18 C-Atomen, Polyolefin-Dispersionen.

Das Gleitmittel wird vorteilhaft in Konzentrationen von 0,05—1 Gew.-% angewendet. Die höheren Werte dieses Konzentrationsbereiches kommen insbesondere dann in Betracht, wenn als Gleitmittel eine Polyolefin-Dispersion gewählt wird. Die unteren Werte des genannten Konzentrationsbereiches werden dann bevorzugt, wenn als Gleitmittel ein Polyalkylenglykol oder ein höheres Fettsäureamid benutzt wird.

Unter den erfindungsgemäß anwendbaren Epoxyalkyltrialkoxysilanen werden y-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und /J-p^-EpoxycyclohexylJ-äthyltrimethoxysilan bevorzugt.

Aus der Gruppe der erfindungsgemäß anwendbaren Aminoalkyltrialkoxysilane werden bevorzugt y-Aminopropyltrialkoxysilane wie y-Aminopropyltriäthoxysilan, y-Aminopropyltrimethoxysilan und (0-Aminoäthyl)-}'-aminopropyltrimethoxysilan verwendet.

Erfindungsgemäß anwendbare niedermolekulare, aliphatische Monoamine sind primäre Amine mit 1—6 C-Atomen sowie sekundäre Amine mit 1 —5 C-Atomen je organischen Rest wie

Diäthylamin, Dipropylamin, Dibutylamin, Methyläthylamin, Methylpropylamin,

Methylbutylamin, Äthylpropylamin,

Äthylbutylamin, Methylamylamin, Äthylamylamin, Diamylamin.

Erfindungsgemäß anwendbare niedermolekulare Monoepoxide sind Alkylenoxide wie Äthylen-, Propylen-,

M) Butylenoxid, Epihalogenhydrine wie Epichlorhydrin und Epibromhydrin und aromatische Monoepoxide wie Styroloxid.

Obwohl Glasfasern, die erfindungsgemäß mit wäßrigen Polyurethan-Dispersionen in Kombination mit

(,-. einem Epoxyaikyltrialkoxysilan beschlichtet werden, Polycarbonatverbundkörper mit hervorragenden Eigenschaften ergeben, werden Haftmittelkombinationen gemäß den vorstehend genannten Gruppen a, b

20

25

oder c bevorzugt, die gleichzeitig eine Epoxy- und eine
Aminofunktion haben.

Besonders vorteilhafte Kombinations-Haftmittel des
Typs a bestehen aus y-Glycidoxypropyhrimethoxysilan
und n-Propylamin bzw. aus j3-(3,4-Epoxycyclohexyläthyltrimethoxysilan.

Ein besonders vorteilhaftes Kombinations-Haftmittel
des Typs b besteht aus y-Aminopropyltriäthoxysilan und
Epichlorhydrin.

Besonders vorteilhafte Kombinations-Haftmittel des Typs c bestehen aus y-Aminopropyltriäthoxysilan und
y-Glycidoxypropyltrimethoxysilan bzw. aus y-Aminopropyltriäthoxysilan und /?-(3,4-EpoxycycIohexyl)-äthyltrimethoxysilan.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten derselben werden an den folgenden Aüsführungsbeispieien
erläutert.

Beispiel 1

a) Zusammensetzung der Schlichte
Polyurethan- Anionomer- Dispersion
Nr. 1 (40% Feststoff) 12,5 Gew.-%

y-Aminopropyltriäthoxysilan 0,33 Gew.-%

Epichlorhydrin O,17Gew.-°/o

Polyäthylen-Dispersion

(40% Feststoff) 1,25 Gew.-%

Entionisiertes Wasser 85,75 Gew.-%

b) Herstellung der

Polyurethan-Anionomer-Dispersion Nr. 1
209 g (0,125 Mol) eines Hexandiol-Neopentylglykol- _χ Polyadipats (mittleres Molgewicht 1670) werden bei 120°C im Wasserstrahlpumpenvakuum 30 Minuten unter Rühren entwässert. Man läßt auf 70°C abkühlen und fügt 38 g (0226 Mol) 1,6-Diisocyanatohexan hinzu. Nach Abklingen der exothermen Reaktion wird das Reaktionsgemisch 2 Stunden bei 120⁰C gerührt. Nach Abkühlen auf 70°C gibt man 700 ml Aceton hinzu und reguliert die Badtemperatur auf 6O⁰C, wodurch das Reaktionsgemisch bei einer Temperatur von 55° C gehalten wird.

Man bereitet eine Verlängererlösung, bestehend aus ! 3.75 g einer wäßrigen Lösung N-(2-Aminoäthyl)-2-aminoäthansulfonsaurem Natrium (43 Gew.-% Feststoff) (0.0313 Mol), 1,90 g (0,0317 MoI) Äthyiendiamin sowie 58 g Wasser, und gibt diese Verlängererlösung zu dem 55° C warmen Reaktionsgemisch. 5 Minuten wird nachgerührt dann werden 270 ml destilliertes Wasser hinzugegeben, und anschließend wird das Aceton im Wasserstrahlpumpenvakuum abdestilliert.

Die erhaltene feimeilige, anionische Polyurethandispersion weist einen FeststofJgehalt von 40Gew.-% auf, enthält bezogen auf Feststoff, 036 Gew-% S0₃ ^e-Gruppen und hat eine Teilchengröße von 150—200 mu.

c) Herstellung der Schlichte

In einem Mischbehälter wird ca. die Hälfte des benötigten Wassers vorgelegt Die Polyurethan-Dispersion wird unter Rühren hinzugefügt Anschließend erfolgt unter weiterem Rühren nacheinander die Zugabe der Polyäthylen-Dispersion, des Silans und des Epichlorhydrins. Der pH-Wert der Schlichte wird nach Zusatz des restlichen Wassers mit Essigsäure auf 53 bis 6,0 eingestellt

d) Herstellung des Glasfaser-Polycarbonat-Verbundwerkstoffs und Prüfung seiner Verfärbung und ⁶S

seiner mechanischen Eigenschaften
Mit der erfindungsgemäß anwendbaren Schlichte auf bekannte Weise imprägnierte E-Glasfasem werden in

55 Gestalt von geschnittenen Strängen von 6 mm Länge, die aus je 400 Einzelfäden mit einem Durchmesser von 12 μ bestehen, in einen Doppelwellenextruder dosiert und dort mit geschmolzenem Polycarbonat vermischt und extrudiert. Aus dem 20 Gew.-% Glasfasern enthaltenden Makrolon-Granulat werden auf einer Schneckenspritzgußmaschine Prüfkörper hergestellt. An diesen Prüflingen werden nach den unten genannten Normvorschriften folgende mechanischen Eigenschaftengemessen:

Biegefestigkeit, DIN 53452
Schlagziihigkeit, DIN 53453
Kerbschlagzähigkeit DIN 53453

1627 kp/cm*
61,8cmkp/cm³
15,0 cmkp/cm²

Das jjlasfaserversiärktc Polycarbonat ist praktisch farblos. Aus dem Fehlen einer störenden Verfärbung des verstärkten Polycarbonats und aus dem bisher nicht erreichten Niveau der angegebenen mechanischen Eigenschaften geht die Überlegenheit der erfindungsgemäß beschlichteten Glasfasern klar hervor.

Beispiel 2

Zur weiteren Verdeutlichung des technischen Fortschritts der Erfindung soll ein Vergleich mit einem glasfaserverstärkten Polycarbonat dienen, das auf dieselbe oben angegebene Weise mit 20 Gew.-% handelsüblichen Ε-Glasfasern in Form von Schnittglas der Länge 6 mm verstärkt wurde, wobei diese Glasfasern vom Hersteller als optimal zur Verstärkung von Polycarbonaten bezeichnet werden. An Prüfkörpern aus diesem Material werden folgende mechanische Eigenschaften gemessen:

Biegefestigkeit. DIN 53453
Schlagzähigkeit, DIN 53453
Kerbschlagzähigkeit, DIN 53453

1591 kp/cm²
49,7 cmkp/cm²
9,8 cm/kp/cm²

Dieses glasfaserverstärkte Polycarbonat ist deutlich gelblich verfärbt. Die Verfärbung beweist, daß die handelsüblichen Glasfasern den erfindungsgemäß beschlichteten unterlegen sind, denn in beiden Fällen wurde Ε-Glas als Verstärkungsmaterial und das gleiche Polycarbonat als Matrix verwendet wobei die Verarbeitungs- und Prüfbedingungen völlig gleich waren.

In den folgenden Beispielen werden weitere erfindungsgemäße Schlichten beschrieben. Die Herstellung dieser Schlichten erfolgt nach der in Beispiel 1 erläuterten Methode. Auch die Herstellung der glasfaserverstärkten Polycarbonate aus mit den erfindungsgemäß beschlichteten Glasfasern auf bekannte Weise imprägnierten E-GIasfasersträngen (Stranglänge 6 mm, 400 Einzelfäden mit einem Durchmesser von 12 μ) sowie deren Prüfung geschieht in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise. Der Glasgehalt der verstärkten Polycarbonate beträgt jeweils 10 Gew.-%. In den folgenden Beispielen werden die Schlichtezusammensetzung, die an Prüfkörpern ermittelten mechanischer Werte und die Farbe der verstärkten Polycarbonate angegeben.

Beispiel 3
a) Schlichtezusammensetzung

Polyurethan-Anionomer-Dispersion

Nr. 2 (30% Feststoff) 16,7 Gew.-%

y-Glicidoxypropyltrimethoxysilan
Polyäthylen-Dispersion
(40% Feststoff)
Entionisiertes Wasser

0,25 Gew.-%

l,25Gew.-%
81,8Gew.-%

b) Herstellung der
Polyurethan-Anionomer-Dispersion Nr. 2

Ansatz:

(1) 5 080 g Hexandiol-Neopentylglykol-

Polyadipat vom mittleren Molgewicht 1980

(2) 980 Addukt aus 1,1,1-Trimethylolpropan und

Tetrahydrophthalsäureanhydrid im Molverhältnis 1 : 1,2; 80%ig in Methylisobutylketon

(3) 350 g Harnstoff

(4) 200 g 2-Dimethylaminoäthanol

(5) 1000 g 1,6-Diisocyanotohexan

(6) 1 000 ml Methylisobutylketon (MIBK)

(7) 170 g auf Glycerin gestarteter Polyäther aus

Äthylenoxid und Propylenoxid

(8) 70 g äthoxyliertes Nonylphenol

(9) 500 ml 3O°/oiger Formaldehyd in Wasser
14 500 ml Wasser

d) Farbe

Praktisch unverändert.

Beispiel 4
a) Schlichtezusammensetzung

Polyurethan-Dispersion Nr. 1
(40% Feststoff)

Durchführung:

Zu dem entwässerten Ester (1) gibt man den Kettenverlängerer (2), Harnstoff (3) und MIBK (6). Bei 35° C fügt man das Dissocyanat (5) zu und rührt IV2 Stunden bei 60° bis 68°. Anschließend wird auf 135° C aufgeheizt und 1 Stunde bei dieser Temperatur gerührt. In die Schmelze gibt man den Polyäther (7) und das äthoxylierte Nonylphenol (8). Man dispergiert bei einer Rührgeschwindigkeit von 100 U/min 2,5 1 H2O werden mit dem Amin (4) in 2 Min. zugesetzt, dabei sinkt die Temperatur von 95° C auf 85° C ab. Es wird 1 Stunde bei 8O⁰C und 1 Stunde bei Fließwasserkühlung nachgerührt. Man erhält eine 32°/oige PU-Dispersion mit einem pH-Wert von 7 und einer FBV₄ = 26". Die Dispersion wurde auf 30% verdünnt, sie ist bei Raumtemperatur unbegrenzt lagerstabil.

c) Mechanische Eigenschaften der Prüfkörper

Biegefestigkeit, DIN 53452 1704 kp/cm²

Schlagzähigkeit, DIN 53453 57,4 cmkp/cm²

Kerbschlagzähigkeit, DIN 53453 11,0 cmkp/cm²

y-Aminopropyltriäthoxysilan 0,25 Gew.-%

y-GIycidoxypropyltrimethoxysilan 0,25 Gew.-% Polyäthylen-Dispersion

(40% Feststoff) 1,25 Gew.-%

Entionisiertes Wasser 85,75 Gew.-%

b) Mechanische Eigenschaften der Prüfkörper

Biegefestigkeit, DIN 53452 1677 kp/cm²

Schlagzähigkeit, DIN 53453
Kerbschlagzähigkeit, DIN 53453

c) Farbe:
Praktisch unverändert.

55,0 cmkp/cm² 15,8 cmkp/cm²

Beispie! 5 a) Schlichtezusammensetzung:

Polyurethan-Dispersion Nr. 1

(40% Feststoff) 12,5Gew.-%

y-Glydidoxypropyltrimethoxysilan 0,4 Gew.-%

n-Propylamin 0,1 Gew.-%

Polyäthylen-Dispersion

(40% Feststoff) 1,25 Gew.-%

Entionisiertes Wasser 85,75 Gew.-%

b) Mechanische Eigenschaften der Prüfkörpei

Biegefestigkeit, DIN 53452 1659 kp/cm²

Schlagzähigkeit, DIN 53453 59,4 cmkp/cm²

Kerbschlagzähigkeit, DIN 53453 16,1 cmkp/cm²

c) Farbe

Praktisch unverändert.

Beispiel 6

a) Schlichtezusammensetzung

Polyurethan-Dispersion Nr. 1
(40% Feststoff) 12,5Gew.-%

γ- Aminopropyltriäthoxysilan 0,25 Gew.-%

f?-(3,4-Epoxycyciohexyl)-äthy!tri-

methoxysilan 0,25 Gew.-%

Polyäthylen-Dispersion
(40% Feststoff) l,25Gew.-%

Entionisiertes Wasser 85,75 Gew.-%

b) Mechanische Eigenschaften der Priifkörpe

Biegefestigkeit, DIN 53452 1739 kp/cm²

Schlagzähigkeit, DIN 53453 57,0 cm/kp/cm²

Kerbschlagzähigkeit, DIN 53453 16,1 cmkp/cm²

c) Farbe

lZ5Gew.-% Praktisch unverändert.

Claims

Patentansprüche:

1. Wäßrige Schlichte zum Beschichten von Glasfasern für die Verstärkung von thermoplastischen Polycarbonaten, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlichte als Filmbildner eine wäßrige Polyurethan-Ionomerdispersion, als Haftmittel ein Epoxyalkyltrialkoxysilan oder eine der folgenden Kombinationen a, b oder c:

a) Epoxyalkyltrialkoxysilan und Aminoalkyltrialkoxysilan

b) Epoxyalkyltrialkoxysilan und niedermolekulares, aliphatisches primäres oder sekundäres Monoamin

c) Aminoalkyltrialkoxysilan und niedermolekulares Monoepoxid

und gegebenenfalls weitere Zusätze wie Gleitmittel, Netzmittel und antistatische Mittel enthält.

2. Schlichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration der wäßrigen Polyurethan-Ionomerdispersion in der Schlichte 1 bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 7 Gew.-°/o Polyurethan, bezogen auf die Dispersion, beträgt.

3. Schlichte nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Haftmittels oder der Haftmittelkombination in der Schlichte 0,05 bis 1,5 Gew.-%, vorzugsweise 0,15 bis 0,75 Gew.-% beträgt.

4. Schlichte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis der beiden Komponenten der Haftmittelkombinationen a, b oder c 5 :1 bis 1 :5 beträgt.

5. Schlichte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Epoxyalkyltrialkoxysilan y-Glycidoxypropyltrimethoxysilan oder j9-(3,4- Epoxycyc!ohexyl)-äthyltrimethoxysilan verwendet wird.

6. Schlichte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Aminoalkyltrialkoxysilan ein y-Aminopropyltrialkoxysilan enthält.

7. Schlichte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie als niedermolekulares, aiiphatisches, primäres oder sekundäres Monoamin eines mit 2 bis 10 C-Atomen enthält.

8. Schlichte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als niedermolekulares Monoepoxid ein aliphatisches, cycloaliphatisches oder aromatisches, gegebenenfalls halogensubstituiertes Monoepoxid mit 2 bis 10 C-Atomen verwendet wird.

9. Schlichte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Haftmittel eine Kombination von y-Glycidoxypropyltrimethoxysilan und n-Propylamin ist.

10. Schlichte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Haftmittel eine Kombination aus /?-(3,4-Epoxycyclohexyl)-äthyltrimethoxysilan und n-Propylamin ist.

11. Schlichte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Haftmittel eine Kombination aus y-Aminopropyltriäthoxysilan und Epichlorhydrin ist.

12. Schlichte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Haftmittel eine Kombination von y-Aminopropyltriäthoxysilan und y-Glycidoxypropyltrimethoxysilanist.

13. Schlichte nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das Haftmittel eine Kombination von y-Aminopropyltriäthoxysilan und /?-(3,4-Epoxycyclohexyl)-äthyItrimethoxysilanist.

14. Schlichte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine anionische Polyurethan-Dispersion eingesetzt wird.

15. Schlichte nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß solche Polyurethandispersionen verwendet werden, die eine durchschnittliehe Teilchengröße von weniger als 1 Mikron, vorzugsweise von 0,05 Mikron bis 0,5 Mikron aufweisen.

16. Schlichte nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die dispergierten Polyurethan-Anionomeren einen lonengruppengehalt von 5 bis 30 Milliäquivalenten pro 100 g Trockensubstanz aufweisen.

17. Schlichte nach einem der Ansprüche 1 bis 16. dadurch gekennzeichnet, daß solche Dispersionen von Polyurethan-Anionomeren verwendet werden, weiche beim Auftrocknen einen Film liefern, der eine Zugfestigkeit von mehr als 50 kp/cm², vorzugsweise mehr als 100 kp/cm², eine Bruchdehnung von 100 bis 600%, eine Shore Α-Härte von 50 bis 90 und eine Wasserquellung von weniger als 30% aufweist.

18. Verfahren zur Beschichtung von Glasfasern, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Glasfaser eine wäßrige Schlichte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 aufbringt.