DE2647821A1 - Verfahren zur herstellung von faserverstaerkten polyolefinen mit hohem faservolumenanteil - Google Patents

Verfahren zur herstellung von faserverstaerkten polyolefinen mit hohem faservolumenanteil

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DE2647821A1
DE2647821A1 DE19762647821 DE2647821A DE2647821A1 DE 2647821 A1 DE2647821 A1 DE 2647821A1 DE 19762647821 DE19762647821 DE 19762647821 DE 2647821 A DE2647821 A DE 2647821A DE 2647821 A1 DE2647821 A1 DE 2647821A1
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matrix
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DE19762647821
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Karl-Frieder Dr Rer Nat Sahm
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Sahm Karl-Frieder Drrernat 7759 Immenstaad
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Dornier System GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B15/00—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00
    • B29B15/08—Pretreatment of the material to be shaped, not covered by groups B29B7/00 - B29B13/00 of reinforcements or fillers
    • B29B15/10—Coating or impregnating independently of the moulding or shaping step
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2023/00—Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
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    • B29K2105/0058—Liquid or visquous
    • B29K2105/0073—Solution

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Composite Materials (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Polyolefinen
  • mit hohem Faservolumenanteil Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Polyolefinen, insbesondere Polyäthylen und Polypropylen, mit hohem Faservolumenanteil.
  • Es ist bekannt, zur Faserverstärkung von Polyäthylen und Polypropylen Kurzfasern zu verwenden, da hierbei die Üblichen Extrusions-und Spritzgußverfahren angewandt werden können. Bedingt durch diese Verfahren können nur geringe Faseranteile (ca. 15 Vol. %) eingebracht werden, so daß der erzielbare Verstärkungseffekt nur gering ist.
  • Bekannt ist weiter die Verstärkung mit Endlosfasern, wobei ebenfalls nur geringe Faseranteile eingebracht werden und eine ungerichtete Anordnung herrscht. Zur Verstärkung mit Fasergewebe wurde ferner ein Heißpreßverfahren von Polypropylenfolien und Glasfasergewebelagen angegeben, das jedoch wegen der schlechten Benetzbarkeit von Glas durch Polyolefine nur beschränkt anwendbar ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Polyolefinen mit hohem Faservolumenanteil und definierter Faseranordnung zu schaffen, so daß ein hoher Verstärkungseffekt erzielt wird und die verstärkten Bauteile in Form von Platten, Schalen, Profile oder dergleichen hohe Steifigkeit aufweisen und hohe Belastungen ertragen können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Matrixmaterial eines Polyolefin zunächst in einem Lösungsmittel gelöst wird, die Faseranordnung in dieser Lösung getränkt wird, anschließend das Lösungsmittel ausgetrieben wird und schließlich das Matrixmaterial durch Erhitzen über seinen Schmelzpunkt wieder verdichtet wird.
  • Hierdurch gelingt es, auch dichte Bündel, Rovings, Gewebe, Matten oder ähnliche Anordnungen von Fasern (Glasfasern, Kohlefasern, Kevlarfasern usw.) vollständig mit einer Matrix aus Polyäthylen oder sonstigen Polyolefinen zu durchtränken. Dadurch können hohe Faservolumenanteile erreicht werden, was Voraussetzung zur Erzielung eines großen Verstärkungseffekts ist. Es können weiterhin beliebige Faserorientierungen eingestellt werden.
  • Verwendbar sind die nach dem Verfahren hergestellten Materialien insbesondere in der Medizintechnik bei solchen Anwendungsfällen, blti denen Polyäthylen als biokompatibles Material gefordert wird und die mechanischen Eigenschaften des unverstärkten Materials nicht ausreichen. Für' medizinische Anwendungsfälle erfolgt die Faserverstärkung insbesondere mit Glasfasern, Kohlefasern oder Kevlarfasern. Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind überall dort vorhanden, wo die unverstärkten oder kurzfaserverstärkten Polyolefine den Anforderungen an Steifigkeit und/oder Festigkeit nicht gewachsen sind. Dies ist insbesondere bei dünnwandigen Bauteilen wie Rohren, Behältern, Platten, Schalen oder bei dünnen Profilen der Fall.
  • Erfindungsgemäß ist es vorteilhaft, wenn das Tränken des Fasermaterials in einer gesättigten Lösung des Matrixmaterials am Siedepunkt durchgeführt wird. Vorteilhaft ist weiter, wenn die Austreibung des Lösungsmittels durch Trocknung erfolgt. Die Verdichtung des Fasergewebes kann durch Aufschmelzen oder Schmelzpressen erfolgen, wobei unter Aufschmelzen das Erhitzen über den Schmelzpunkt der Matrix gegebenenfalls bei Einwirkung von Druck verstanden wird.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus dem Ausführungsbeispiel, das nachfolgend anhand einer Prinzipskizze beschrieben ist.
  • Als Matrixmaterial wird z. B. Polyäthylen 1 in Xylol 2 als einem geeigneten Lösungsmittel gelöst. Um möglichst viel Matrix auflösen zu können, wird in gesättigter Lösung 3 nahe as Siedepunkt bei etwa 1000 C bis 1500 C gearbeitet. Danach wird das Verstärkungsmaterial, z. B. in Form eines Glasfasergewebes 4, durch Eintauchen in die Lösung getränkt und im Anschluß daran getrocknet 5.
  • Beim Trocknen fällt die Matrix in mikrokristalliner Form aus und das Lösungsmittel wird nahezu vollständig entfernt. Die getränkt ten und getrockneten Fasergewebe 6 werden dann durch Erhitzen über den Schmelzpunkt der Matrix verdichtet 7, wobei im Bedarfsfall in Schutzgas oder im Vakuum gearbeitet wird. Zur Herstellung dickerer Teile kann der Verdichtungsprozeß auch gleichzeitig an mehreren, beliebig gestapelten Fasergelegen 10 ausgeführt werden. Hierzu wird zweckmäßigerweise zusätzlich eine Presse verwendet.
  • Das Verfahren kann in verschiedenartiger Weise abgewandelt werden. Beispielsweise können als Lösungsmittel auch Trichloräthylen, Tetrachloräthylen, Dekalin oder andere verwendet werden. Die Matrix kann aus Polyäthylen, Polypropylen oder Polyisobutylen bestehen. Mit dem Verfahren können Einzelfasern, Faserbündel, Matten, Gewebe und Rovings getränkt werden. Die Weiterverarbeitung kann einerseits unmittelbar im Anschluß an den Tränkprozeß im Handverfahren (Schmelzlaminieren), Schmelzpressen oder durch Autoklaventechnik erfolgen. Andererseits können zunächst durch Aufschmelzen der getrockneten Matten "prepregs"8 hergestellt werden, deren Weiterverarbeitung 9 nach denselben Verfahren erfolgen kann.
  • leerseite

Claims (4)

  1. Patentansprüche Verfahren zur Herstellung von faserverstärkten Polyolefinen mit mit hohem Faservolumenanteil, dadurch gekennzeichnet, daß Matrixmaterial eines Polyolefin zunächst in einem Lösungsmittel gelöst wird, die Faseranordnung in dieser Lösung getränkt wird, anschließend das Lösungsmittel ausgetrieben wird und schließlich das Matrixmaterial durch Erhitzen über seinen Schmelzpunkt wieder verdichtet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tränken des Fasermaterials in einer gesättigten Lösung des Matrixmaterials am Siedepunkt durchgeführt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Austreiben des Lösungsmittels durch Trocknung erfolgt und daß als Zwischenstand ein prepreg#orhalbzeug)durch Aufschmelzen der Matrix der getränkten Faseranordnung hergestellt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdichten des Fasergewebes durch Schmelzpressen erfolgt.
DE19762647821 1976-10-22 1976-10-22 Verfahren zur herstellung von faserverstaerkten polyolefinen mit hohem faservolumenanteil Withdrawn DE2647821A1 (de)

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