DE2754929B2 - Verfahren zur Herstellung eines Mischfaser-Rohvlieses zur Bildung von verstärkten thermoplastischen Gegenständen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Mischfaser-Rohvlieses zur Bildung von verstärkten thermoplastischen Gegenständen

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Description

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JO
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Mischfaser-Rohvlieses zur Bildung von verstärkten thermoplastischen Gegenständen, bei dem Verstärkungsfäden mit thermoplastischen Polymerfäden innig gemischt werden, wobei die letzteren eine niedrigere y> Schmelz- oder Erweichungstemperatur als die Temperatur haben, bei welcher die Verstärkungsfaden schmelzen oder zerstört werden.
Zur Herstellung von faserverstärkten Verbundstoffen, enthaltend thermoplastische Harze als Matrix durch Preßverformen sind Verfahren bekannt, bei denen man Verstärkungsfasern und thermoplastische Fasern mischt und die Mischung als Rohvlies auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der thermoplastischen Fasern, aber unterhalb des Schmelzpunktes der Verstärkungsfasern unter Druck erhitzt (s. GB-PS 12 11 737,12 28 573 und DE-AS 17 78 781).
Nach diesen Verfahren kann man ein gutes Verbundmaterial erhalten, wenn in dem Roh-Vlies die Fasern gleichmäßig vermischt sind. Es ist jedoch sehr r>o schwierig in einem Vlies eine gleichförmige Vermischung der Fasern zu erzielen, wenn die Faserlänge ausreichen soll, dem Vlies eine hohe Festigkeit zu verleihen. Hinsichtlich der Handhabungseigenschaften des Vlieses, d. h. der Festigkeit des Vlieses soll wenigstens eine der Fasern eine Länge von wenigstens 5 mm, vorzugsweise 10 mm, haben. Auch die Durchschnittslänge der Verstärkungsfasern soll wenigstens 1 mm und vorzugsweise 10 mm betragen, um in dem faserverstärkten Verbundmaterial die erforderliche bo Festigkeit zu bewirken. Außerdem ist es zur Herstellung von faserverstärkten Verbundmaterialien mit großer Festigkeit wünschenswert, daß die Verstärkungsfasern ein Modul von mehr als 5 t/mm2 und vorzugsweise mehr als 10 t/mm2 haben. Bisher konnten derartige Forderun- b5 gen bei der Herstellung des Rohvlieses nicht erfüllt werden.
Zur Herstellung eines Vlieses, bei dem zwei oder mehr Fasern gemischt werden, sind zwei Verfahren bekannt Das eine dieser Verfahren ist ein Naßverfahren, bei dem Fasern in einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, dispergiert werden, und dann auf einem Netz oder Filter gesammelt werden. In diesem Fall ist es aber sehr schwierig, ein gleichförmiges Vlies zu erhalten wenn die Faserlänge groß genug ist, um die vorher erwähnten Anforderungen zu erfüllen. Die andere Verfahrensweise ist eine Trcekenmethode, bei welcher Fasern m der Luft dispergiert und dann auf einem Nets oder Filter gesammelt werden. (Diese Verfahrensweise wird in großem Maße zur Herstellung von Faservliesen angewendet und wird in US-PS 38 94 315 und 21 54 901 beschrieben.) Bei diesem Verfahren werden zwei oder mehr Art von geschnittenen Fasern einer mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden mit Nadeln an der Oberfläche versehenen Reißwalze zugeführt und die Fasern werden aufgrund der Zentrifugalkraft und durch einen Luftstrom, der durch die Umdrehung der Reißwalze verursacht wird, dispergiert. Im Falle vom Textilfasem, die viel flexibler sind, als Verstärkungsfasern mit hohem Modul, kann man eine gleichmäßige Verteilung erreichen, indem man Kardier-Walzen vor der Reißwalze verwendet Im Falle von Verstärkungsfasern mit hohem Modul ist es jedoch unmöglich, Kardier-Walzen zu verwenden, weil dabei die Verstärkungsfasern zu derart kurzen Längen gebrochen werden, daß man aus dem schließlich erhaltenen Vlies Verbundstoffe mit hohem Belastungsgrad erhalten kann Es ist somit sehr schwierig, ein gleichmäßiges Vlies, das zur Herstellung von Verbundstoffen mit hohem Elastizitätsmodul geeignet ist, herzustellen.
Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem man eine Zahl von kontinuierlichen Faserbündeln einer Reißwalze zuführt und die Fasern dort zerschneidet (Japan. Offenlegungsschrift 1 52 023/1975). Bei diesem Verfahren kann man ein gleichförmiges Vlies herstellen, wenn man die Faserbündel im gleichen Abstand und zur Breite der Reißwalze ausgerichtet der Reißwalze zuführt. Dabei erhält man gleichmäßig gemischte Faservliese, wenn man zwei oder mehr Sorten von kontinuierlichen Fäden der Reißwalze zuführt, daß die Faserbündel zueinander ausgerichtet sind ABAB ... AiB oder BABBAB ... BABBAB, ABCABC ... ABC (wobei A, B und C unterschiedliche Arten von Faserbündeln sind) und wenn die Brüchigkeit der Fasern ungefähr gleich ist. Eine brüchige Faser kann bei einer verhältnismäßig niedrigeren Walzgeschwindigkeit geschnitten werden, während flexiblere Fasern eine verhältnismäßig höhere Walzengeschwindigkeit benötigen, um geschnitten zu werden.
Wenn die Flexibilität der zur Herstellung des Filters verwendeten Fasern sich erheblich unterscheidet, ist e:s sehr schwierig, nach diesem Verfahren ein gleichmäßiges Vlies herzustellen. Da die Oberflächengeschwindij;;-keit der Reißwalze eingestellt sein muß, um den brüchigeren Verstärkungsfasern zu genügen, kann man die viel weniger brüchigen thermoplastischen Fasern nicht schneiden. Stellt man andererseits die Oberflüichengeschwindigkeit der Reißwalze so ein, dall diie thermoplastischen Fasern geschnitten werden, so werden die brüchigeren Verstärkungsfasern zu derartig kurzen Längen zerschnitten, daß man wiederum keine Verbundkörper mit hohen Belastbarkeiten erz:ielen kann.
Nach dem Verfahren gemäß US-PS 31 25 485 ist es auch sehr schwierig, spröde Verstärkungsfasern und flexible thermoplastische Fasern gleichzeitig auf eine
gewünschte Länge zu schneiden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Mischfaser-Rohvlies herzustellen, das zu verstärkten thermoplastischen Gegenständen verformt werden kann, indem eine gleichmäßige Mischung der benötigten Verstärkungsfäden mit hohem Modul und der Schmelzfasern ermöglicht wird.
Diese. Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Anspruch 2 gekennzeichnet
Mit diesem Verfahren gelingt es, selbst bei sehr dünnen Rohfaservliesen, eine gleichmäßige Vermischung der Verstärkungsfasern und der Schmelzfasern zu erstellen, so daß bei der Weiterverarbeitung die Verstärkungsfaden! gleichmäßig in der geschmolzenen Polymermasse (Matrix) verteilt sind.
F i g. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung des Vlieses nach der Erfindung;
Fig.2 zeigt die Oberfläche der Reißwalze in der Vorrichtung gemäß F i g. 1.
Der Ausdruck »Verstärkungsfaser« beschreibt Fasern, welche einen verpreßten Kunststoff-Artikel verstärken und ihre Faserform in dem verformten Artikel beibehalten.
Die Verstärkungsfasern haben einen Reißmodul von wenigstens etwa 5 t/mm2. Falls die Reißfestigkeit weniger als etwa 5 t/mm2 ist, hat das erhaltene Verbundmaterial keinen Ausreichenden Elast izitätsmodul und die Wirkung beim Verformen des Verbundmaterials wird vermindert Nach oben ist der Reißmodul nicht begrenzt, im allgemeinen kann der Reißmodul bis zu etwa 60 t/mm2 betragen.
Beispiele für geeignete Verstärkungsfasern schließen Kohlefaden (einschl. Graphitfäden), anorganische Fasern, wie Glasfasern, Aluminiumoxidfasern, Siliziumcarbidfasern oder Borfasern sowie metallische Fasern, wie Fasern aus rostfreiem Stahl und aromatische Polyamidfasern, wie solche aromatischen Polyamide ein, die Kondensationsprodukte von p-Phenylendiamin mit Terephthalsäure sind oder von p-Aminobenzoesäure.
Der Ausdruck »thermoplastische Polymerfasern« bedeutet Polymerfasern, die beim Verformen schmelzen und eine Matrix in dem verformten und verpreßten Produkt bilden. Diese Polymerfasern können aus jedem thermoplastischen faserbildenden Polymer sein, welches bei einer niedrigeren Temperatur schmilzt oder erweicht als die Verstärkungsfasern. Geeignete thermoplastische Polymere sind solche, die einen Schmelzpunkt haben, der im allgemeinen wenigstens etwa 5° C1 vorzugsweise aber wenigstens 100C und in besonders bevorzugter Weise wenigstens etwa 500C niedriger liegt als der Schmelzpunkt der Verstärkungsfasern. Beispiele für thermoplastische Polymerfasern sind solche aus Polyamiden beispielsweise Nylon-6 mit einem Schmelzpunkt von etwa 215° C bis etwa 2200C, Nyion-66 mit einem Schmelzpunkt von etwa 25O0C bis etwa 26O0C, Polyester, beispielsweise Polyester, die Kondensationsprodukte von Terephthalsäure oder einer Mischung von Terephthalsäure und Isophthalsäure mit Äthylenglykol sind und die einen Schmelzpunkt von etwa 2500C bis etwa 5600C haben, Polypropylen mit einem Schmelzpunkt von etwa 165° C bis etwa 175°C, Polyäthylen mit Schmelzpunkten von etwa 1100C bis etwa 135° C und Polystyrolen mit Erweichungspunkten von etwa 1000C bis 120° C. Diese Polymeren müssen nicht von vorn herein in Faserform vorließen, sondern sie können beispielsweise auch in Fasern aufspalten, wie dies beispielsweise in der US-PS 21 85 789 und 32 14 899 beschrieben wird
Obwohl die Durchmesser der Verstärkungsfasern und der thermoplastischen Polymerfasern nicht besonders beschränkt sind, liegen sie im allgemeinen bei etwa 1 μπι bis etwa 100 μπτ. Vom Gesichtspunkt der Handhabbarkeit, d. h. der Festigkeit des Filzes, sollte wenigstens eine Art oder beide Arten der Fasern im Vlies eine Faserlänge von wenigstens etwa 5 mm oder besser etwa
in 10 mm haben. Die Länge der Verstärkungsfasern soll vorzugsweise wenigstens 5 mm und insbesondere wenigstens etwa 10 mm betragen, aus dem Gesichtspunkt der Festigkeit des faserverstärkten verformten Produktes. Die thermoplastischen Polymerfasern haben vorzugsweise wenigstens 1 mm Faserlänge, um den Zusammenhalt des Vlieses vor dem Verformen zu gewährleisten. Um eine gleichförmige Vermischung sicherzustellen, sollten die oberen Grenzen der Faserlängen der beiden Arten der im Vlies vorhandenen Fasern vorzugsweise bei etwa 100 mm und insbesondere bei etwa 50 mm liegen.
Es bestehen keine besonderen Beschränkungen hinsichtlich der Kombination der Verstärkungsfasern mit den thermoplastischen Polymerfasern. Besonders geeignete Kombinationen hinsichtlich der Festigkeit sind solche, bei denen die thermoplastischen Polymerfasern und die Verstärkungsfasern einen hohen Elastizitätsmodu1 aufweisen, wie dies beispielsweise bei einer Kombination von Polyamid- oder Polyesterfasern mit
jo Kohlenstoffasern der Fall ist.
Zweckmäßigerweise werden etwa 1 bis etwa 60 Gew.-% dei Verstärkungsfasern und etwa 99 bis etwa 40 Gew.-% der thermoplastischen Polymerfasern angewendet. Falls der Anteil des Verstärkungsfasermaterials weniger als etwa 1 Gew.-% ausmacht, erhält man keine ausreichende Verbesserung der Eigenschaften. Falls dsr Anteil an Verstärkungsfasern mehr als etwa 60 Gew.-% ausmacht, werden die Zwischenräume zwischen den Verstärkungsfasern nicht ausreichend mit den thermoplastischen Polymerfasern während des Heißverformens unter Druck ausgefüllt Infolgedessen verbleiben Poren in den geformten Artikeln und die Eigenschaften der Formkörper werden dadurch verschlechtert. Ein besonders günstiges Verhältnis ist etwa 5 bis etwa 50 Gew.-% der Verstärkungsfasern und etwa etwa 95 bis etwa 5 Gew.-% der thermoplastischen Polymerfasern. Gewünschtenfalls können sowohl die Verstärkungsfasern als auch die thermoplastischen Polymerfasern aus einer Mischung aus zwei oder mehreren Materialien bestehen.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird eine Verstärkungsfaser 1 und eine thermoplastische Polymerfaser einem mit Nadeln ausgerüsteten Reißwalze 4, die sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, mittels Zufuhrwalzen 3 zugeführt. Die thermoplastische Polymerfaser 2 wird im vorgeschnittenen Zustand der Reißwalze 4 zugeführt, wobei die Länge der vorgeschnittenen Faser etwa 1 bis 100 mm beträgt. Die Verstärkungsfaser wird als kontinuierliche Faser zuge-
bo führt. Dies ist deshalb so, weil das Verstärkungsfasermaterial 1 eine niedrigere Reißdehnung hat als die thermoplastische faserförmige Polymerfaser 2 und daher empfindlicher gegenüber einem Schneiden zu extrem kurzen Faserlängen ist, wenn beide Faserarten
b5 unter den gleichen Bedingungen verarbeitet werden. Die Verstärkungsfaser 1 in dem Verbundmaterial, hergestellt aus dem Mischfaser-Rohvlies, soll vorzugsweise eine möglichst eroße Faserlänge haben. Die
Fasern aus dem thermoplastischen Polymeren haben im allgemeinen eine gute Biegsamkeit und sind deshalb leicht zu verarbeiten und handzuhaben und deshalb geeignet, um in Form von Stapelgarnbändern, Streckbändern oder Wickelwatten, wie sie im Handel 5 erhältlich sind, der Reißwalze zugeführt werden.
Die der Reißwalze zugeführten und geschnittenen Fasern werden in die einzelnen Fasern aufgetrennt. Sie werden dann vermischt und in einen Schlitz 5 durch die Zentrifugalkraft und den Luftstrom, der durch die Drehung des Rotors 4 erzeugt wird, eingegeben. Das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine öffnung für die Luftzufuhr. Die freigegebenen Fasern 7 werden durch die Luft mittels einer Vakuumvorrichtung 9 unterhalb des Netzes 8, das durch ein Walzenpaar 6 und 6' angetrieben wird, angesaugt. Die Fasern 7 werden auf dem Netz 8 als Vlies 10 gesammelt. Das Vlies wird von der Aufnahmevorrichtung 11 aufgenommen. Das Vlies kann zusammen mit einem Schutzpapier oder Film 12, sofern dies gewünscht ist, aufgenommen werden. Fasern, die verhältnismäßig lang sind, z. B. solche einer Länge von mehr als 10 mm, können so gleichförmig vermischt werden.
Hinsichtlich des Gewichtes der Masse bestehen keine besonderen Beschränkungen. Im allgemeinen hat das hergestellte Vlies ein Basisgewicht von etwa 10 g/m2 bis etwa 1 kg/m2. Falls das Vlies zu dünn ist, ist es schwierig, es zu handhaben, weil sich die Fasern trennen. Dies hängt jedoch von der Länge der Fasern ab.
Falls das Vlies schlechte Handhabbarkeit aufweist, jn können die sich berührenden Anteile der Fasern mittels eines Binders zur Verbesserung der Handhabbarkeit der Matte verbunden werden. Als Bindemittel können solche verwendet werden, die man bei der Herstellung von Faservliesen, Glasmatten, Papier und dergleichen anwendet
Ein Verbundmaterial, in dem verhältnismäßig lange Verstärkungsfasem gleichförmig verteilt sind, kann man erhalten, indem man das erhaltene Roh-Vlies in der Wärme und unter Druck verfestigt Die Bildung von Verbundstoffen erfolgt so, wie bei der Verarbeitung von Kunststoffen üblich. Die zur Herstellung des Verbundmaterials angewendete Temperatur liegt oberhalb des Schmelzpunktes, der thermoplastischen Polymerfaser aber unterhalb des Schmelzpunktes der Verstärkungsfa- % sern. Der Verformungsdruck, der in Abhängigkeit von dem Mischverhältnis der Verstärkungsfasern und der thermoplastischen Polymerfasern und dem Elastizitätsmodul der Verstärkungsfasern ist, liegt im allgemeinen zwischen etwa 5 kg/cm2 bis etwa 100 kg/cm2. Um Verbundkörper mit hoher Dichte zu erzielen, wird der Druck vorzugsweise einwirken gelassen, bis das Produkt verfestigt ist Sofern die Anwesenheit von Hohlstellen in dem verformten Produkt erlaubt ist, ist es nicht erforderlich, den Druck aufrechtzuerhalten bis zur vollständigen Verfestigung des Produktes. Im allgemeinen muß der Druck erhöht werden, wenn der Anteil an Verstärkungsfasem in dem verformten Produkt erhöht wird. Zwei oder mehr Vliese können aufeinandergelegt und in der Wärme und unter Druck verfestigt werden.
Das erfindungsgemäß hergestellte Rohvlies kann kontinuierlich zu Platten geformt oder es kann in eine Form gegeben und absatzweise verformt werden. Da man erfindungsgemäß dünne Vliese, in denen die Verstärkungsfasem gut mit den Polymerfasern vermischt sind, erhalten kann, ist es möglich, sehr dünne, blattähnliche, verformte Produkte mit einem Grundgewicht von beispielsweise etwa 10 g/m2 daraus zu gewinnen.
Da die Verstärkungsfasem statistisch angeordne sind, weisen die verpreßten Gegenstände Festigkeit it allen Richtungen auf und widerstehen Krafteinwirkun gen in allen Richtungen. Darüber hinaus können dit geformten Gegenstände leicht geschnitten werden Infolgedessen kann man Lautsprechermembranen Baumaterialien, beispielsweise architektonische Materialien, Flugzeugteile und Möbel und Maschinenteile au; den Matten gemäß der Erfindung herstellen. Geformt Gegenstände mit elektrischer Leitfähigkeit kann ma herstellen, sofern man eine Matte verwendet, di elektrisch leitfähige Fasern, wie Kohlenstoffasern enthält. Außerdem kann man Wandplatten-Heizunge herstellen aus einer Matte, die Kohlenstoffasern enthält
Die nachfolgenden Beispiele beschreiben die Erfin dung. Sofern nicht anders angegeben, sind all« Prozentsätze, Teile, Verhältnisse und dergleichen au das Gewicht bezogen.
Die Biegemodule in den Beispielen wurden wie folg gemessen: Eine Probeplatte mit einer Dicke iiund eine; Breite a wird auf zwei längliche Auflagen gelegt, die i einer Entfernung von /angeordnet sind (a ist parallel zi den Auflagen und im rechten Winkel zu I). Eine Last M wird auf die Probeplatte in Richtung der Dicke in Zentrum zwischen den beiden Auflagepunkten einwir ken gelassen, wodurch eine Biegung /in der Probeplatts erfolgt. Das Biegemodul e zu dieser Zeit wird durcl folgende Gleichung ausgedrückt.
Der Verlusttangens (tan <5 = C"/G\ ist ein geeignete Parameter, welcher dimensionsios ist und keim physikalische Größe darstellt aber ein Maß ist für da Verhältnis des Energieverlustes zu der vorhandene Energie bei einer zyklischen Deformation (siehi Encyclopedia of Polymer Science and Technologj Bd. 14, S. 708, John Wiiey & Sons, Ine, 1971).
Beispiel 1
Ein Band mit einer Breite von 40 cm und einen Grundgewicht von 63 g/m2 wurde aus Stapelfasern vo handelsüblichem Nylon-6 (Schmelzpunkt etwa 217°C 3 d tex, Faserlänge: 45 mm) mittels einer Kardierma schine hergestellt Zusammen mit diesem Band wurde 40 Bündel kontinuierlicher Kohlenstoffäden, von dene sich jedes aus 6000 Kohlenstoffüamenten mit einen Durchmesser der Monofilamente von 7 μΐη und einen Elastizitätsmodul von 23 t/mm2 und einem Gewicht pn m von 0,41 g in Abständen von 1 cm in eine Gesamtbreite von 40 cm angeordnet und einer Vorrich tung zugeführt, bei welcher die Verfahrensweise, wie si in F i g. 1 gezeigt wird, angewendet wurde. Di< Geschwindigkeit der Zuführung des Nylonfaserbande und der Kohlenstoffäden betrug jeweils 1 m/min. Di Umlaufgeschwindigkeit der Reißwalze (die Form de Nadeln an der Oberfläche der Reißwalze wird in F i g. gezeigt: 20 cm Durchmesser, %die Zahl der Nadeln 15,15/cm2) betrug 3000 UpM und die Geschwindigkei des Sammelnetzes betrug 1,04 m/min. Man erhielt eil Koh]enstoffaser/Nylon-6-Mischfaservües einer Breit von 40 cm mit einem Basisgewicht von 100 g/m2, die sie zu 40% aus Kohlenstoffasern und zu 60% au Nylon-6-Fasern zusammensetzte. Das Mischfaservlie enthielt zwei Arten von Fasern in gleichförmi| verteiltem Zustand und die Fasern trennten sich nich voneinander. Das Vlies konnte auf einer Aufwickelroll
aus Papier mit einem Durchmesser von 75 mm zusammen mit einem Schutzpapier aufgenommen werden und wies gute Handhabbarkeit auf. Diese durchschnittliche Schnittlänge der Kohlenstoffaser betrug 25 mm.
Verwendungsbeispiel 1A
Das Mischfaservlies aus Kohlenstoffasern/Nylon-6-Fasern, das gemäß Beispiel 1 erhalten wurde, wurde zu Stücken einer Größe von 200 χ 200 mm geschnitten. 24 solche Stücke wurden aufeinandergelegt und zwischen zwei Metallplatten gelegt, die einen Abstandshalter in einer Dicke von 2 mm hatten, und einer Presse, die auf 2500C aufgeheizt war, zugeführt. Die aufeinandergelegten Stücke wurden 5 Minuten mit einem Druck von 50 kg/mm2 verpreßt und dann auf unter !0Q0C im verpreßtem Zustand gekühlt. Das erhaltene verpreßte Produkt hatte eine Dicke von 2 mm, eine Dichte von 1,30 g/cm3, eine Biegefestigkeit von 30,3 kg/mm2 und einen Biegemodul von 1,5 t/mm2.
Verwendungsbeispiel IB
Ein Blatt aus einem Vlies gemäß Beispiel 1 wurde zwischen zwei Metallplatten gelegt und 3 Minuten bei einem Druck von 20 kg/cm2 und einer Temperatur von 240°C verpreßt und dann unter Druck auf eine Temperatur unter 1000C gekühlt. Das erhaltene verpreßte Produkt hatte eine Dicke von 0,11 mm, eine Dichte von 0,90 g/cm3 und einen dynamischen Elastizitätsmodul, gemessen mit einer Vibron DDS-II-Vorrichtung (eine Vorrichtung der Toyo Sokki Kabushiki Kaisha) von 0,9 t/mm2.
Beispiel 2
Bei jedem Ansatz wurde ein Mischfaservlies aus Kohienstoffasern/Nylon-6-Fasern, das jeweils die Zusammensetzung der nachfolgenden Tabelle hatte, in gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß das Basisgewicht des Nylon-6-Bandes und die Zwischenräume zwischen den Kohlenstoffaserbündeln verändert wurden. Verpreßte Gegenstände mit einer Dicke von 2 mm wurden aus den erhaltenen Vliesen in gleicher Weise wie in Verwendungsbeispiel IA beschrieben hergestellt. Die Eigenschaften der erhaltenen Verbundstoffe sind in der nachfolgenden Tabelle I angegeben.
Tabelle I Zusammensetzung des Nylon- Eigenschaften der verpreßten Gegenstände
Ansatz Vlieses 6-Fasern
Nr. Kohlen- (%) Dichte Biege Biege
stoffasem 100 festigkeit modul
(%) 97 (g/cm') (kg/mm2) (t/mm2)
0 93 1,14 7,4 0,24
1 3 85 1,15 10,3 0,31
2 7 70 1,16 14,7 0,50
3 15 55 1,20 20,5 0,82
4 30 40 1,27 32,8 1,30
5 45 1,31 23,5 1,55
6 60 1,32 17,6 11,10
7
Anmerkung: Ansatz Nr. 1 ist ein Vergleich.
Aus den Ergebnsisen in der Tabelle I ist ersichtlich, daß die Kohlenstoffasern keinen Verstärkungseffekt aufweisen, wenn sie in einem Anteil von weniger als 5% eingesetzt werden. Beträgt andererseits der Anteil der Kohlenstoffasern mehr als etwa 50%, füllt das Matrixpolymer nicht die Zwischenräume zwischen den Kohlenstoffasern aus und der erhaltene verpreßte Gegenstand hat viele Hohlstellen. Die Festigkeit und die Biegemodule der Hohlstellen enthaltenden Preßkörper sind niedriger als bei den Produkten, welche weniger als 50 Gew.-% Kohlenstoffasern aufwiesen.
Beispiel 3
Ein Mischfaservlies mit einem Basisgewicht von 150 g/m2, das sich zu 40% aus Kohlenstoffasern und zu 60% aus Polyesterfasern zusammensetzte, wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 beschrieben unter Verwendung eines Bandes aus Polyäthylenterephthalatfasern (Schmelzpunkt etwa 255°C) mit einer Faserlänge von 4 cm und einem Titer von 5 d tex und Bündeln aus kontinuierlichen Kohlenstoffasern hergestellt Das erhaltene Vlies wurde in eine Form zur Lautsprechermembranherstellung gegeben und das Vlies wurde 2
so Minuten bei einer Temperatur von 2800C und einem Druck von 15 kg/cm2 verpreßt und dann unter Druck auf unter 150°C gekühlt, wobei man eine Lautsprechermembran mit einem Durchmesser von 20 cm und einer Tiefe von 8,5 cm erhielt. Die Lautsprechermembran hat eine gleichmäßige Dicke und ein Gewicht von 4,7 g und ein dynamisches spezifisches Elastizitätsmodul (dynamisches Elastizitätsmodul/Dichte) in gleicher Weise gemessen wie in Beispiel 3, von 9,5 χ 1010 cm2/Sek.2 und einen tan δ von 0,023.
Eine Emulsion aus einem Butadien/Acrylnitril-Copolymerkautschuk wurde gleichmäßig auf die erhaltene Lautsprechermembran gegeben, so daß die Menge der Beschichtung nach dem Trocknen 2,0 g betrug und dann getrocknet Die so beschichtete Lautsprechermembran hatte ein dynamisches spezifisches Elastizitätsmodul, das etwa auf 6,7 χ 1010 cmVSek.2 abnahm, aber der tan <5 der beschichteten Lautsprechermembran erhöhte sich auf 0,072.
Ein Hörtest zeigte, daß beide Lautsprechermembranen einen Klang hervorragender Qualität ergaben und daß der mit einem Butadien/Acrylnitril-Copolymerkautschuk beschichtete Lautsprechermembran einen ganz besonders guten Klang aufwies.
Beispiel 4
In gleicher Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Mischfaservlies hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein
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Band aus Spaltfasern aus Polystyrol mit einem Erweichungspunkt von etwa 110°C, einem Durchschnittstiter von 45 d tex und einer durchschnittlichen Faserlänge von 23 mm anstelle des Nylon-6-Bandes verwendet wurde. Das Vlies wurde in gleicher Weise wie in Verwendungsbeispiel IA beschrieben verpreßt. Das erhaltene verpreßte Produkt hatte eine Dichte von 1,28 g/cm3, eine Biegefestigkeit von 21,5 kg/mm2 und einen Biegemodul von 1,7 t/mm2.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Mischfaser-Rohvlieses zur Bildung von verstärkten thermoplastischen Gegenständen, bei dem Verstärkungsfaden mit thermoplastischen Polymerfäden innig gemischt werden, wobei die letzteren eine niedrigere Schmelz- oder Erweichungstemperatur als die Temperatur haben, bei welcher die Verstärkungsfasern schmelzen oder zerstört werden, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verstärkungsfasern als Filamente mit einem Reißmodul von wenigstens etwa 5 t/mm2 und die thermoplastischen Polymerfasern als Faserbänder, -stränge oder als Wickelwatte gemeinsam einer mit hoher Geschwindigkeit laufenden, mit Nadeln ausgerüsteten Reißwalze zuführt und dabei die Verstärkungsßlamente schneidet, die Fasern in einem Luftstrom dispergiert und dann auf einem Netz unter Ausbildung eines Vlieses sammelt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschnittenen thermoplastischen Polymerfasern eine Länge von 1 bis 100 mm haben und die Verstärkungsfasern auf eine Faserlänge von wenigstens etwa 5 mm geschnitten werden.
10
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