DE2452860A1

DE2452860A1 - Reinforced plastic articles mfr - from mixt of dissolved or powdered plastic and metallic needles or fibres

Info

Publication number: DE2452860A1
Application number: DE19742452860
Authority: DE
Inventors: Joern Jan Jessen
Original assignee: Garphytte Bruk AB
Current assignee: Garphytte Bruk AB
Priority date: 1974-11-05
Filing date: 1974-11-05
Publication date: 1976-05-06

Abstract

Reinforced plastics are produced by mixing (1) a synthetic resin in powdered or other form, esp. a dissolved thermoplast, with (2) a reinforcing, esp. a metallic einforcing matl., that is mainly in the form of less cylindrical, short needles or similar bodies, e.G., whiskers, having a dia./-length ratio >1/2. Plastics contg. the metal reinforcing matl. have a good heat conductivity, as well as good mechanical props. Can be converted into articles by a variety of methods, e.G., sintering or casting, in addn. to normal moulding techniques.

Description

Methode zur Herstellung von verstärkten Kunststoffen Thermoplastische Kunststoffe werden heute in einer großen Anzahl/Typen verwendet für die verschiedenartigsten Zwecke, wo technische und/oder ökonomische Aspekte ihre Verwendung vorteilhafter erscheinen lassen als die Verwendung der reinen Naturmaterialien, wie Metall, Holz, usw.Method of making reinforced thermoplastic plastics Plastics are used today in a large number / types for the most diverse Purposes where technical and / or economic aspects make their use more advantageous appear as the use of pure natural materials such as metal, wood, etc.

In gewissem Sinne spielen hierbei auch formgebungstechnische Aspekte eine Rolle, da sich Kunststoffe bekanntlich leichter mit komplizierten Formen oder Oberflächen herstellen lassen.In a certain sense, design aspects also play a role here a role, since plastics are known to be easier with complicated shapes or Have surfaces produced.

Kunststoffe haben bekanntlich von Natur her eine Makro-Molekularenstruktur, die durch ihren Aufbau innere Bindungsenergie usw. ganz unterschiedlich zu Metallen verhält und auch nicht dieselbe Festigkeit wie diese besitzen. Auch die Wärmeleitfähigkeit liegt weitgehend unter der eines Metalles. Als Beispiel darf angeführt werden, daß die Wärmeleitfähigkeit von einem Polyamid gegenüber Kupfer etwa 1900 Mal geringer ist.It is well known that plastics have a macro-molecular structure by nature, which, due to their structure, are very different from metals behaves and does not have the same strength as this. Also the thermal conductivity is largely below that of a metal. As an example it can be mentioned that the thermal conductivity of a polyamide compared to copper is about 1900 times lower is.

Diese nur ganz kurz gefasste Schilderung einiger negativer Aspekte der Kunststoffe haben dazu geführt, daß man bestrebt war, verstärkte Kunststoffe zu entwickelnW; Hier war man hauptsächlich auf die erhöhten mechanischen Eigenschaften aus, was sich in einer stark erhöhten Verwendung von z. B. Glasfasern ausgedrückt hat (GFK). Diese Materialien allein wurden jedoch hauptsächlich in Form von Geweben oder Fasern verwendet, wobei die interlaminäre Festigkeit z. 3. zwischen Glasfasern von dem Kunststoff hauptsächlich allein abhängt.This only very brief description of some negative aspects of plastics have led to efforts to produce reinforced plastics to developW; The main focus here was on the increased mechanical properties from what results in a greatly increased use of e.g. B. expressed glass fibers has (GFK). However, these materials alone were mainly in the form of tissues or fibers are used, the interlaminar strength e.g. 3. between optical fibers depends mainly on the plastic alone.

Eine andere Art in der "Verstärkung" von Kunststoffen besteht heute darin, daß man verschiedenste Arten von mehr oder weniger pulverförmigen Körpern hineinmischt, die damit den Kunststoffanteil der entstehenden Mischung verdrängen, wobei zu bemeisen ist, daß gerade der Kunststoffanteil praktisch die einzige Verbindung zwischen den verschiedenen Körnern der Füllmittel darstellt.Another way of "reinforcing" plastics is today in the fact that one can have various kinds of more or less powdery bodies mixed in, which displaces the plastic part of the resulting mixture, What has to be ironed out is that the plastic component is practically the only one link represents between the different grains of the filler.

Da die Körner in einem solchen Kompost, z. B. auf duroplastischer Basis nur eine ganz minimale Berührungsfläche zueinander haben, bedingt durch ihre geometrische Form, ergibt sich eine äußerst geringe Wärmeleitfähigkeit des Endmaterials. Es soll hier erinnert werden, daß gerade bei Kunststoffmaterialien die Wärmeleitfähigkeit nicht nur ein thermischer Exponent ist, sondern auch in einem sehr hohen Grad die mechanische Belastbarkeit eines Kunststoffteiles beeinflusst, da bei auch nur mäßig erhöhten Temperaturen die mechanische Festgkeit von Kunststoffen rapide sinkt.Since the grains in such a compost, e.g. B. on thermosetting Only have a very minimal contact surface with each other, due to their geometric shape, there is an extremely low thermal conductivity of the end material. It should be remembered here that especially with plastic materials the thermal conductivity is not only a thermal exponent, but also to a very high degree the mechanical resilience of a plastic part influenced, since only moderately The mechanical strength of plastics decreases rapidly at higher temperatures.

Da, wie schon vorher erwähnt, bei einer solchen Zusammensetzung/ Komposit der bindende Kunststoffanteil verdrängt, d. h. vermindert wird, werden auch hierdurch die so wichtigen Zug-Biegeusw.-Festigkeiten stark vermindert, während die Druckfestigkeit sich erhöht.There, as already mentioned, with such a composition / composite the binding plastic component displaces, d. H. is diminished, are also hereby the so important tensile-bending etc. strengths are greatly reduced, while the compressive strength increases.

Eine optimalere Armirung und Füllung von thermo- und duroplastischen Kunststoffen ist von maximalem Interesse, gerade bei Verwendungen auf dem technischen Gebiet, wo z. B. Wärme durch ihre Verwendung, etwa bei Lagerbuchsen, Zahnrädern usw. entsteht und abgeführt werden muß.A more optimal reinforcement and filling of thermoplastic and thermoset Plastics is of maximum interest, especially when it comes to technical uses Area where e.g. B. Heat through their use, such as bearing bushes, gears etc. arises and has to be discharged.

Ein wesentliches Verstärkungs/Armirungs/Füllamterial, das den "Gesamtfestigkeitswert" des Endmaterials in einem nennenswerten Grad beeinflußt, durfte vom Prinzip her teilweise aus länglichen Körpern bestehen, d. h. Körper, die wesentlich länger sind als ihr Durchmesser.An essential reinforcement / reinforcement / filler material that defines the "overall strength value" of the final material influenced to a significant degree, was allowed in principle partly consist of elongated bodies, d. H. Bodies that are much longer than their diameter.

Es sind heute schon erhebliche Versuche gemacht worden, hochfeste Armirungsmittel herzustellen, nur einige Beispiele hochwertiger Armirungsmaterialien: Borfasern, verschiedene Arten von Wishkers mit einezlem mony- oder pol-Kristallinerat usw.Considerable attempts have already been made today to achieve high strength Manufacture reinforcement materials, just a few examples of high-quality reinforcement materials: Boron fibers, different types of wishkers with a single mony or pol crystalline material etc.

Alle diese Materialien haben im Vergleich zu z. B. Glasfasern hohe Festigkeitswerte, sind aber infolge einer sehr komplizierten Herstellungsprozedur usw. oft nicht von einer gleichmäßigen Qualität und sind auch so extrem teuer, daß ihre Verwendung nur in den seltensten Fällen praktiziert werden kann.All of these materials have compared to e.g. B. fiberglass high Strength values, however, due to a very complicated manufacturing process, etc., they are often not of of consistent quality and are so extremely expensive that their use can only be practiced in the rarest of cases.

Es ist allgemein bekannt, daß die Verarbeitung von Thermoplasten in Form von Formteilen heute mittels Spritzverfahren geschieht und es auch infolgedessen von dem Einsatz teurer Maschinen abhängig ist, wobei man hier auf die Härte der verwendeten Armierungsmaterialien Rücksicht nehmen muß, damit diese keinen wesenltichen Verschleiß ausüben können, teils in den Spritzgußmaschinen selbst oder in den verwendeten Formungsvorgängen.It is well known that the processing of thermoplastics in Form of molded parts nowadays happens by means of injection molding and it does so as a result depends on the use of expensive machines, whereby one depends on the hardness of the Reinforcement materials used must be taken into account so that they do not materialize Can exert wear, partly in the injection molding machines themselves or in the ones used Forming operations.

Nach dem heutigen Stand der Technik hat sich nur der Kurz-Glasfaserflock in höherem Grad als Armierungsmaterial für Thermoplaste bewährt. Es ist zu bemerken, daß der Gewichtsanteil von Glasfasern sehr gering bleibt und die WärmeleitfähigkeSt zwischen einem Gemisch von Thermoplast und Glasfasern gering bleibt, und infolge dessen dauert auch die Standzeit einer Spritzoperation (besonders bei größeren Teilen) lange, da die Teile erst entformt werden können, wenn sie soweit abgekühlt sind, daß sie sich nicht mehr verformen oder verziehen können.According to the current state of the art, only the short glass fiber flock has proven itself Proven to a greater extent as a reinforcement material for thermoplastics. It is to be noted that the weight fraction of glass fibers remains very low and the thermal conductivity is between a mixture of thermoplastic and glass fibers remains low, and as a result this also lasts the downtime of a spraying operation (especially with larger parts) long, as the parts can only be removed from the mold when they have cooled down that far, that they can no longer deform or warp.

Vorliegende Erfindung ermöglicht gleichzeitig die Herstellung eines thermoplastischen (oder duroplastischen) Proiduktes mit einer wesentlich erhöhten Wärmeleitfähigkeit. Zug-Druck-u.a.-Festigkeiten machen es auch möglich, thermoplastische Artikel zu fertigen, ohne daß man teuere Spritzmaschinen verwendet. Hierbei ist es selbstverständlich nicht gesagt, daß man unter Umständen auch die herkömmlichen Spritzmaschinen verwenden kann, im Rahmen vorliegender Erfindung.The present invention simultaneously enables the manufacture of a thermoplastic (or thermosetting) products with a significantly increased Thermal conductivity. Tensile, compressive and other strengths also make it possible to use thermoplastic Manufacture articles without using expensive injection molding machines. Here is Of course it does not say that one might also use the conventional one Injection machines can use, within the scope of the present invention.

In Erkenntnis der vorher kurz erwähnten Schwierigkeiten, einen Kunststoff mit höherer Wärmeleitfähigkeit sowie auch mit höheren mechanischen Festigkeitseigenschaften zu erstellen, benutzt vorliegende Erfindung die Inkorporation von länglichen Körpern, deren Durchmesser im Verhältnis zur Länge wenigstens bei 1 : 2 liegen, doch meistens bei 1:10, 1:20 und in anderen speziellen Fällen auch 1:50 oder mehr betragen können, nur als Beispiel £ 0,07 x 1,5 mm.Recognizing the difficulties briefly mentioned earlier, a plastic with higher thermal conductivity and also with higher mechanical strength properties To create, the present invention uses the incorporation of elongated bodies, whose diameter in relation to length is at least 1: 2, but mostly at 1:10, 1:20 and in other special cases also 1:50 or more can, just as an example £ 0.07 x 1.5mm.

Diese metallischen Körper bestehen meistens aus einem drahtförmigen Urmaterial, welches abgeschnitten wurde und danach einer chemischen Oberflächenbehandlung unterzogen wurde, wie z. 3.These metallic bodies usually consist of a wire-shaped one Original material that was cut off and then subjected to a chemical surface treatment has been subjected to such. 3.

einer besonderen Ätzoperation, die die spezifische Oberfläche stark erhöht und somit auch die Benetzungsoberfläche zu dem Kunststoff.a special etching operation that increases the specific surface area increases and thus also the wetting surface to the plastic.

Die Formulierung der ätzlösung ist nach der des Urmaterials bestimmt, z. B. bei Kupfer hat sich besonders die Verwendung von Eisen (III) Chlorid in verhältnismäßig hohen Konzentrationen bis zu 450 Baume, zusammen mit geringen Anteilen von Salzsäure, meistens unterhalb 10 %, bewährt.The formulation of the etching solution is determined by that of the original material, z. B. in the case of copper, the use of iron (III) chloride in particular has proven to be proportionate high concentrations of up to 450 trees, together with small proportions of hydrochloric acid, mostly below 10%, proven.

Das Ätzen oder andere chemische Oberflächenbehandlungen können selbstverständlich auch mit anderen Mitteln erfolgen, wobei man nicht nur das mechanische Aufrauen der Matenaloberfläche bezwecken kann, sondern gleichzeitig das Entstehen eines Zwischen-oder Restmaterials, z. B. Oxyde, Sulfide, Chloride und die Erzeugung von weiteren Verbindungen, die auch eine chemische Reaktion mit dem verwendeten Kunststoff eingehen können.Etching or other chemical surface treatments can of course be used can also be done by other means, not just mechanical roughening the material surface can aim, but at the same time the emergence of an intermediate or Residual material, e.g. B. Oxides, sulfides, chlorides and the production of other compounds, which can also enter into a chemical reaction with the plastic used.

Die chemische Behandlung verursacht meistens eine mechanische Veränderung der metallischen oder chemischen Oberfläche - sie muß es aber nicht unbedingt. Es ist z. B. möglich5 im Rahmen vorliegender Erfindung (besonders günstig bei Siliziumatomhaltigen Metallen) die Metallkörper in einer silanhaftsgrmittelnden Lösung zu behandeln und/oder auch einen Silananteil in den Kunststoff zu inkorporieren.The chemical treatment usually causes a mechanical change the metallic or chemical surface - but it doesn't necessarily have to be. It is z. B. possible5 within the scope of the present invention (particularly favorable for those containing silicon atoms Metals) to treat the metal bodies in a silane adhesion-promoting solution and / or also to incorporate a silane content in the plastic.

Die im Rahmen vorliegender Erfindung verwendeten Armierungskörper können z. B. aus Drahtmaterialien mit sehr hohen Festigkeiten bestehen, wie etwa 400 kp/mm2 und/oder auch aus wesentlich niedrigeren zugfesten Materialien, wie Kupfer, bestehen. Die Materialwahl unterliegt insofern keiner Begrenzung. Auch die Form des Armierungsmaterials, das eine "wishker't-ähnliche Funk-*i-on-^ausübt, muß nicht unbedingt rundes Drahtmaterial sein; es kann auch eine andere Form haben. Die Behandlung der Oberflächen kann außerhalb der genannten Ätzoperation auch dadurch erzielt werden, daß man diese Armierungskörper mittels einer mechanischen Deformation verändert, wie z. B. das Anbringen von kleinen Markierungen (durch Rollwerkzeuge, die der Draht vor dem Abschneiden passiert), die den Zweck haben, eine bessere Verankerung im Kunststoff und/oder zueinander zu fördern, d. h. auch zu den anderen Armierungsfasern durch gegenseitiges Verhaken.The reinforcement bodies used in the context of the present invention can e.g. B. consist of wire materials with very high strengths, such as 400 kp / mm2 and / or made of significantly lower tensile strength materials such as copper, exist. The choice of material is therefore not subject to any limitation. The shape too of the reinforcement material, which exerts a "wishker't-like function- * i-on- ^, does not have to necessarily be round wire material; it can also be another form to have. The treatment of the surfaces can take place outside of the etching operation mentioned can also be achieved in that this reinforcement body by means of a mechanical Deformation changed, such as B. the application of small markings (using rolling tools, which the wire passes before cutting), which have the purpose of better anchoring to convey in the plastic and / or to each other, d. H. also to the other reinforcement fibers through mutual entanglement.

Ferner können solche Formveränderungen durch z. B. galvanische Operationen vollzogen werden. Es können also zwei, drei oder mehr Metalle einen solchen Körper konstituieren, wobei durch den galvanischen Niederschlagungseffekt eine Deformation hervorgerufen wird, die sich z. B. darin äußert, daß die Extremitäten dieser kurzen Metallstäbchen sich durchmessermäßig verdicken und damit ein gewisses "keulenartiges't Aussehen bekommen, was gleichzeitig auch eine bessere Verankerungs-u.a.-möglichkeit in dem Kunststoffmatenial bedeutet. Selbstverständkönnen diese Prozesse durch eine nachfolgende Ätzoperation ergänzt werden.Furthermore, such changes in shape by z. B. galvanic operations be carried out. So there can be two, three or more metals in such a body constitute, with a deformation due to the galvanic deposition effect is caused, which z. B. expresses that the extremities of this short Metal rods thicken in diameter and thus a certain "club-like" Get an appearance, which at the same time also means a better anchoring-among other things in which plastic material means. Of course, these processes can be carried out by a subsequent etching operation can be added.

Das neue Armierungsmaterial, z. B. aus kurzen Kupferfädchen, p1;0,05 x 1 mm oder "Cu-Wishkers", kann zusammen mit KunStstoff in Form eines Granulates hergestellt werden, welches dann zur Verwendung mit üblichen Kunststoffspritz- oder Gießmaschinen geeignet ist.The new reinforcement material, e.g. B. from short copper threads, p1; 0.05 x 1 mm or "Cu-Wishkers", can be used together with plastic in the form of granules are produced, which then for use with conventional plastic injection molding or Casting machines is suitable.

Ein anderes und besonders interessantes Beispiel der vorliegenden Erfindung ist, daß man solche Fäden/Metallkörper mit ferromagnetischem oder nicht ferromagnetischem Charakter zusammen mit einem feingemahlenen Thermo-Kunststoffpulver, wie z. B. ABS, Polyamiden usw. vermischt, um es anschließend in Vorpresswerkzeugen kalt zu pressen, so daß eine möglichst hohe Verdichtung des metallischenFüll- und Armierungsmittels mit den Kunststoffanteilen erzielt wird. Hier kann mit sehr hohen Füllanteilen gearbeitet werden, wie z. B. 10 O/o Eunststoffpulver zu 90 % Metallfasern oder mehr. Selbstverständlich kann je nach Verwendungsgebiet das umgekehrte Verhältnis existieren; auch hier unterliegen die Mischverhältnisse zu den Kunststoff-und Metallfasern keinerlei Begrenzungen.Another and particularly interesting example of the present Invention is that you have such threads / metal body with ferromagnetic or not ferromagnetic character together with a finely ground thermo-plastic powder, such as B. ABS, polyamides, etc. mixed to it then in pre-pressing tools to cold-press, so that the highest possible compression of the metallic filling and Reinforcing agent is achieved with the plastic components. Here can be very high Filling proportions are worked, such as. B. 10 O / o plastic powder to 90% metal fibers or more. Of course, depending on the area of use, the opposite ratio can be used exist; Here, too, are subject to the mixing ratios to the plastic and Metal fibers no limitations.

Wenn Freßdrucke überhaupt verwendet werden, so stehen sie in Relation zu der Eigenart der Kunststoffpulver und des Metallfaser-Büllmaterials, teils zu ihrer späteren Verwendung. Z. B.If feed prints are used at all, they are related to the peculiarity of the plastic powder and the metal fiber bulking material, partly to their later use. E.g.

ist es gerade bei der Verwendung von kurzem Kupferfasermaterial mit Kunststoff, der eine hohe Eigen-Wärmeleitfähigkeit und Verformbarkeit besitzt (ohne daß dabei Schaden an Preßwerkzeugen o. ä. entsteht) möglich, Massen herzustellen, die eine extrem hohe Dichte haben. Bei typischen Vorpreßoperationen bei vorliegender Erfindung können Drucke (wenn überhaupt) zwischen 5 bis 3000 kp/cm2 oder mehr verwendet werden.it is especially important when using short copper fiber material Plastic that has a high inherent thermal conductivity and ductility (without that this causes damage to pressing tools or the like) possible to manufacture masses, which have an extremely high density. In typical pre-pressing operations with this one Invention prints (if any) between 5 to 3000 kgf / cm2 or more can be used will.

Wenn also Druck verwendet wird, so unterliegt er, wie erläutert, keiner direkten Begrenzung, sondern er wird nur an die verwendeten Materialtypen angepaßt und/oder zu der später von dem Endprodukt verlangten Festigkeit und/oder der Dimensionsstabilität, die bei der Verwendung von höheren Drucken entsprechend höher wird und/oder von Armierungskörpern, die sich weitgehend plastischbleibend verformen lassen, ohne nachher einen rückfedernden Affekt auszuüben.So if pressure is used, it is not subject to any, as explained direct limitation, but it is only adapted to the type of material used and / or the strength and / or dimensional stability required later of the end product, which becomes correspondingly higher when using higher pressures and / or from Reinforcement bodies that can be largely permanently deformed without afterwards to exert a rebounding affect.

Nachdem nun also eine rasch erzielbare Vorpreßoperation geschehen ist, wird das Material in einem Ofen, der stationär oder die Form eines Tunnelofens oder eine andere Form haben kann, gesintert, dadurch, daß man den vorgeformten Preßling auf eine für das verwendete Kunststoffbindemittel günstige Temperatur erhitzt. Diese Temperatur kann unterhalb der Schmelztemperatur des Kunststoffes liegen, wie z. B. 30 % darunter oder sie kann die Kunststoffschmelz-Erweichungstemperatur übersteigen selbstverständlich nur so weit, daß es möglich ist, ohne daß Zersetzungserscheinungen auftreten.Now that a pre-pressing operation that can be achieved quickly has now taken place The material is placed in an oven that is stationary or the form of a tunnel oven or may have some other shape, sintered, by making the preformed compact heated to a temperature favorable for the plastic binder used. These Temperature can be below the melting temperature of the plastic, such as. B. 30% below or it may exceed the plastic melt softening temperature of course only so far that it is possible without any signs of decomposition appear.

Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Verstärkungsmetallfaser von z. B. Kupfer ermöglicht die schnelle und rasche Temperaturverteilung und vermeidet so unnötige innere Spannungen und und verkiirzt somit auch die Dauer der Sinter- oder Schmelzoperation.The reinforcing metal fiber used in the present invention from Z. B. Copper enables rapid and rapid temperature distribution and avoids unnecessary internal tension and thus also shortens the duration of the sintering or melting operation.

Die Sinteroperation soll möglichst mit einer von Raumtemperatur anfangenden Erhöhung beginnen und soll bei der gewählten Sinter-oder Schmelztemperatur eine geraume Zeit gehalten werden, wie z. B. 10 Min. o. ä. Diese Haltedauer der Temperatur wird je nach dem zu formenden Teil gewählt und soll garantieren, daß die Wärme durch das Produkt gleichmäßig verteilt ist, damit auch die zusammenhaltende, sintern-schmelzende Vereinigung des Thermoplastes garantiert wird.The sintering operation should, if possible, be carried out at room temperature beginning Increase and should begin at the selected sintering or melting temperature be held for a long time, such as B. 10 min. Or the like. This holding time of the temperature is chosen depending on the part to be molded and is intended to guarantee that the heat passes through the product is evenly distributed, so that the cohesive, sinter-melting one Association of the thermoplastic is guaranteed.

Es ist aber auch möglich Sinteroperationen/-vorgänge vorzunehmen, indem man die vorgepreßten Teile direkt in einen auf geeignete Temperatur vorgewärmten Ofen oder Tunnel mit Transportmechanismus o. ä. hereinführt und/oder dadurch, daß man durch Verwendung von induktiver Heizung das Teil erwärmt, vorausgesetzt daß eine Armierungsfaser oder anderes Material aus ferromagnetischem Charakter besteht. Die Art der Wärmequelle, sei sie eine äußere wie ein Ofen oder eine von innen erzeugte Wärme, unterliegt hier keiner Begrenzung; sie kann auch so ausgenutzt werden, daß sie lokal appliziert wird, um damit innere Spannungen, die sich im späteren Verzeihen des Endproduktes äußern könnten, zu kompensieren, indem man auf eine Seite des Teiles die Wärme zuführt, so daß hier die Sinterprozedur eher stattfindet als im restlichen Teil des Porduktes. Eine je nach der geometrischen Form des Produktes und mit Rücksicht auf die inneren Spannungen, die entstanden sein können durch die Preßoperation auf diese Weise angebrachte Positionierung der Wärme und/oder der Wärmebestrahlung durch z. B. Infrarot, vermag hier die genannten Deformationen ganz oder im wesentlichsten zu kompensieren.But it is also possible to carry out sintering operations / processes, by preheating the pre-pressed parts directly into a suitable temperature Furnace or tunnel with a transport mechanism or the like. Introduces and / or by the fact that the part is heated by using inductive heating, provided that a reinforcing fiber or other material of ferromagnetic character. The type of heat source, be it external such as an oven or internal Warmth, is not subject to any limitation; it can also be exploited in such a way that it is applied locally in order to avoid internal tensions that arise in later forgiveness The end product could express itself to compensate by moving to one side of the part supplies the heat, so that the sintering procedure takes place here sooner than in the rest of the process Part of the product. One depending on the geometric shape of the product and with consideration on the internal stresses that may have arisen as a result of the pressing operation this way appropriate positioning of the heat and / or the heat radiation by z. B. Infrared, can here the deformations mentioned completely or essentially to compensate.

Die Erfindung ermöglicht also die Herstellung von hochgefüllten und mechanisch und thermiseh belastbaren Teilen aus Thermoplasten, auch ohne die Verwendung von den herkömmlichen Spritzmaschinen, was ein erheblicher Vorteil ist, im besonderen für die Herstel-Lösung von sehr großen Teilen oder Teilen, die in einer kleineren Serie gefertigt werden.The invention thus enables the production of highly filled and mechanically and thermally resilient parts made of thermoplastics, even without the use from conventional injection molding machines, which is a considerable advantage, in particular for the manufacturing solution of very large parts or parts that are in a smaller one Series are manufactured.

Es hat sich experimentell erwiesen, daß es im Rahmen der Erfindung auch mgöich ist, verstärkte thermoplastische Teile herzustellen ohne die Verwendung von jeglichem Druck.It has been shown experimentally that it is within the scope of the invention It is also possible to manufacture reinforced thermoplastic parts without the use of any pressure.

Dieses geschieht dadurch, daß man einen geeigneten Thermoplast auch hier vorzugsweise in einer feinen Pulverform mit dem erwünschten Armierungs-Kurzfasermaterial vermischt. (Selbstverständlich ist es hier nicht absolut notwendig, daß man Metallfasern verwendet, sondern die Erfindung ist auch mit Glasfasern, Kohlefasern usw. praktikabel.) Diese Thermoplastpulver- und Armierungsfasermischung wird nun in eine Form z. B. aus Siliconkautschuk eingefüllt und diese Form wird einer möglichst langsam und gleichmäßig ansteigenden Temperatur ausgesetzt, wobei man hier den Schmelzpunkt des Thermoplast-Pulvers überschreitet, möglichst hoch, daß es zu keinen Zersetzungserscheinungen kommt.This is done by using a suitable thermoplastic here preferably in a fine powder form with the desired short fiber reinforcement material mixed. (Of course it is not absolutely necessary here to use metal fibers used, but the invention is also workable with fiberglass, carbon fiber, etc.) This thermoplastic powder and reinforcing fiber mixture is now in a form z. B. Filled with silicone rubber and this form is as slow and as possible exposed to evenly increasing temperature, whereby one here is the melting point of the thermoplastic powder exceeds as high as possible that there are no signs of decomposition comes.

Hierbei soll man die Dauer dieser erhöhten Temperaturbehandlung so kurz wie möglich halten, damit es nicht zu einer thermisch bedingten Degradation des Kunststoffmaterials kommt.The duration of this elevated temperature treatment should be as follows Keep it as short as possible so that there is no thermal degradation of the plastic material comes.

Der Siliconkautschuk erfüllt hier mehrere Funktionen, da er ein verhältnismäßig guter Wärmeleiter ist, leicht herstellbar und auch einen Ausdehnungskoeffizienten hat, der den Schwund des Thermoplastes in etwa kompensiert. Er hat auch die Fähigkeit, bei den hohen Temperaturen, die man für das Schmelzen des Thermoplastes braucht, verwendet zu werden, welche meistens bei, um oder über 2000 liegen.The silicone rubber fulfills several functions here, since it is a relative is good heat conductor, easy to manufacture and also has a coefficient of expansion which approximately compensates for the shrinkage of the thermoplastic. He also has the ability at the high temperatures needed to melt the thermoplastic, to be used, which are mostly at, around or above 2000.

Dieses Schmelzverfahren ergibt im Rahmen der Erfindung nicht die extrem hohen Dichten/Festigkeiten, aber bietet einen äußerst interessanten Ausweg bei der Fertigung kleiner Mengen thermoplastischer Produkte und bietet durch die extreme Einfachheit neue Wege zur Herstellung von technischen Details in kleiner Anzahl und/oder Bemusterungen, die sonst nur mittels teurer oder erst nach längerer Zeit herstellbar sind.This melting process does not result in the extreme within the scope of the invention high densities / strengths, but offers an extremely interesting way out of this Manufacture of small quantities of thermoplastic products and offers by the extreme Simplicity new ways of producing technical details in small numbers and / or samples that would otherwise only be available by means of expensive or only after a long period of time can be produced.

Die insgesamt vorher beschriebenen Verwendungen von Metallfaserarmierungsmaterial und/oder anderer Materialien und ihre Beimengung zu einem Kunststoff bis zum fertigen Produkt kann auch dadurch geschehen, daß man einen Kunststoff in ein Lösungsmittel auflöst und danach das metallfaserige oder ähnliche Armierungsmaterial in Verbindung mit dieser Kunststofflösung setzt, d. h.All of the previously described uses of metal fiber reinforcement material and / or other materials and their admixture to a plastic until the finished product Product can also be done by putting a plastic in a solvent dissolves and then the metal fiber or similar reinforcement material in Sets connection with this plastic solution, d. H.

man vermischt sie und läßt anschließend das Lösungsmittel (z. B.they are mixed together and then the solvent (e.g.

Azeton, Trichloräthylen, Tulol usw., je nach Art des Kunststoffes) verdunsten, dieses z. B. "im Block", d. h. man läßt eine mehr oder weniger dicke Platte, z. B. 1 bis 5 mm, dieses Materials abdunsten und anschließend stellt man aus dieser Masse durch Verkleinerung nötige Granulate zur weiteren Verarbeitung her.Acetone, trichlorethylene, tulol, etc., depending on the type of plastic) evaporate, this z. B. "in the block", i.e. H. one leaves a more or less thick one Plate, e.g. B. 1 to 5 mm, this material evaporate and then one sets granulates required from this mass for further processing by reducing the size here.

Im Rahmen vorliegender Erfindung ist es mittels beschriebener Verfahren auch möglich, fertige Teile herzustellen, indem man eine solche thermoplastische Lösung mit oder ohne Armierungsmaterial zu einer geeigneten Form aufbereitet, so daß nach Abdunsten der Lösungsmittel ein fester Kunststoffteil zurück bleibt.It is within the scope of the present invention by means of the described methods also possible to manufacture finished parts by making such a thermoplastic Solution prepared into a suitable form with or without reinforcement material, see above that after evaporation of the solvent a solid plastic part remains.

Durch eine z. B. mittels Wärmebestrahlung akkzelerierte Verdunstung ist es möglich, schaumartige thermoXlastische Kunststoffteile zu erzeugen, ohne daß besondere Maschinen oder geschlossene Formen verwendet werden, was jedoch nicht die Verwendung von geschlossenen Formen ausschließt, besonders bei Fällen, in denen auf eine allseitig perfekte Oberfläche Wert gelegt wird.Through a z. B. by means of thermal radiation accelerated evaporation it is possible to produce foam-like thermoXlastic plastic parts without that special machines or closed forms are used, but they are not precludes the use of closed forms, especially in cases where Great importance is attached to an all-round perfect surface.

Im Rahmen vorliegender Erfindung ist es auch möglich, daß man extrem dünnflüssige Lösungen von thermoplastischen Kunststoffen und Lösungsmitteln, die einzelne Metall- oder andere Armierungsmaterialien, seien es nun Fasern oder Pulver oder andersförmige, mit einer dünnen thermoplastischen Haut überzieht, die sich dadurch formt, daß man nach dem Eintauchen in die Lösung die Metallkörper oder andere Körper wieder auseinander nimmt, z. B.In the context of the present invention, it is also possible that one extreme low viscosity solutions of thermoplastics and solvents that individual metal or other reinforcement materials, be it fibers or powder or other shaped, covered with a thin thermoplastic skin, which by forming the metal bodies or others after immersion in the solution Takes the body apart again, e.g. B.

durch Vibration oder man läßt sie unter Bewegung durch Warmluftzonen fallen, so daß sie nicht vor dem Abdunsten des Lösungsmittels zusammenkleben oder dies jedenfalls nicht in einem größerem Umfang. Dieses Verfahren garantiert eine eingehende uni perfekte Benetzung des Armierungsmaterials mit dem thermoplastischen Kunststoff und erleichtert unter Umständen die erwähnten nachfolgenden Vereinigungsoperationen, seien sie durch Vorpreß-Sinternverfahren oder direkt durch ein Schmelzverfahren geschehen, mit äußeren oder inneren Wärmequelln, z. B. die induktive Erwärmung ferromagnetischer Bestandteile.by vibration or by leaving them moving through hot air zones so that they do not stick together or before the solvent evaporates at least not on a large scale. This procedure guarantees a in-depth uni perfect wetting of the reinforcement material with the thermoplastic Plastic and, under certain circumstances, facilitates the following merging operations, be it by prepress sintering or directly by a melting process happen with external or internal heat sources, e.g. B. induction heating more ferromagnetic Components.

Im Rahmen vorliegender Erfindung ist es auch möglich, die magnetische Orientierung von Armierungsmaterial vorzunehmen, wenn dieses ferromagnetische Eigenschaften aufweist. Dies kann teils for den Vorpreßoperationen geschehen und selbstverständlich im besonderen durch die Einwirkung eines Formens während oder vor der Schmelzoperation, da sich hier die Metallkörner oder Fasern als lose liegende, sich leicht durch magnetische Effekte richten lassen.In the context of the present invention, it is also possible to use the magnetic Make orientation of reinforcement material if this has ferromagnetic properties having. This can be done partly for the pre-pressing operations and of course in particular by the action of a molding during or before the melting operation, since here the metal grains or fibers are loosely lying, easily moving through magnetic ones Have effects set.

Claims

P A T z N T A N S P R S C H E

Method for the production of reinforced plastics, characterized that the plastic components are in powder or other form, for example by wetting of dissolved thermoplastics o.a.

Plastics are mixed, mainly with metallic reinforcement materials which preferably, although not necessarily, partly take the form of more or less cylindrical, metallic short needles or similar bodies have their ratio from diameter to length mostly over 1: 2 is 2 method of making reinforced plastics according to claim 1, characterized in that the A material admixed with plastic is a general fastening material that reinforces the end product Effect and the lengths of the added reinforcement bodies, mostly in shape of short metal fibers or similar bodies made of any metal or metal-like alloys can exist and that their general diameter shape is not subject to any limitation, although they mostly have a more or less round character, since in general that Base material consists of cut wire.

3 method for the production of reinforced plastics according to patent claim 1, characterized in that the more or less needle-like or fiber-like reinforcement body not necessarily, but usually undergo follow-up treatment with the aim of repairing their to increase the specific surface significantly, for example by treatment in a medium that is particularly corrosive to the metal or metal alloy used, or The change in the wire fiber material can be done by changing the material intentionally introduces deformations or markings, e.g.

in a mechanical or galvanic way, whereby the reinforcement material, Short needles or similar shapes, also made of different metals or alloys can exist.

4 Method for the production of reinforced plastics according to patent claim 1, characterized in that the needle-shaped or other-shaped reinforcement material by etching in acids or other chemical treatments to the selected plastic can behave chemically neutrally and / or that one can intentionally leave behind or the emergence of new material variations, for example oxides, sulfades, carbides, etc.

leaves a surface or other layer of material, which too can enter into a chemical reaction with the specifically used plastic, which has the purpose of achieving the best possible bond to the molecular / atomic levels support financially.

5 Method for the production of reinforced plastics according to claim 1, characterized in: that a reinforcement material in short needle form, which is preferably easily plastically deformable, such as wishker-like short needles made of soft copper, mixed with a thermoplastic, regardless of the way in which this is done to subject the total mixture later to a pre-pressing operation in which the metal fibers partially deform / bend together with the plastic, so that a forms compact mass of material, which after the pre-pressing operation of a heat treatment is subjected to which part is significantly below the melting point of the plastic can lie and / or can also exceed it.

6 method for the production of reinforced plastics according to claim 1, characterized in that you can also without pressure, preferably together with a Reinforcement material, which has a high thermal conductivity, a powder of thermo or thermosetting nature, a molded body can be created by, for example exceeds the melting temperature of a thermoplastic used, with one as possible high degree, under the longest possible time, with the good heat conductive reinforcement material Therefore ensures that the necessary heat as quickly as possible through thicker material masses can be passed through without it being timed by the special Plastic at an extended temperature and thus to chemical degradation / destruction can come.

7 method for the production of reinforced plastics according to claim 1, characterized in: that the heat for the necessary sintering or melting process can control by means of heat sources brought in from the outside, e.g. from various ovens Type, infrared radiation and / or one arising in the innermost part of the material Heat, such as that produced by chemical reactions - and / or - by inductive heating through high-frequency alternating currents from existing ferromagnetic materials can arise