DE2754929C3

DE2754929C3 - Verfahren zur Herstellung eines Mischfaser-Rohvlieses zur Bildung von verstärkten thermoplastischen Gegenständen

Info

Publication number: DE2754929C3
Application number: DE2754929A
Authority: DE
Inventors: Kenji Yokohama Fukuta; Hiroyuki Numazu Kosuda; Ryuzo Kohza Ono-Oka; Kazuhisa Saito; Masatoshi Yoshida
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Toho Beslon Co Ltd
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Teijin Ltd
Priority date: 1976-12-10
Filing date: 1977-12-09
Publication date: 1980-10-23
Also published as: GB1559660A; DE2754929A1; US4229397A; JPS5373267A; DE2754929B2; CA1104315A; JPS621969B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein 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 Verstärkungsfäden 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 5» 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 v-> 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 wi 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 Forderungen 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 Trockenmethode, bei welcher Fasern m der Luft dispergiert und dann auf einem Netz 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 von Textilfasern, die viel flexibler sind, als Verstärkungsfasern mit hohem Modul, kann man eine gleichmäßige Verteilung erreichen, indem man Kardier-Walzen vor der Peißwalze verwendet. Im Falle von Verstärkungsfasern mit hohem Modul ist es jedoch unmöglich, Kardier-Walzen zu verwenden, weil dabei die Verstärkungsfasürn 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 ... AB 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 es sehr schwierig, nach diesem Verfahren ein gleichmäßiges Vlies herzustellen. Da die Oberflächengeschwindigkeit 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 Oberflächengeschwindigkeit der Reißwalze so ein, daß die thermoplastischen Fasern geschnitten werden, so werden die brüchigeren Verstärkungsfasern zu derartig kurzen Längen zerschnitten, daß man wiederum keine Verbundkörper mit hohen Belastbarkeiten erzielen 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 Verstärkungsfasern 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, weiche 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 Elastizitätsmodul und die Wirkung beim Verformen des Verbirndmaterials 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 Kohlefäden (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° C, 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, Nylon-66 mit einem Schmelzpunkt von etwa 250⁰C bis etwa 260⁰C, Polyester, beispielsweise Polyester, die Kondensationsprodukte von Terephthalsäure oder einer Mischung von Terephthalsäure und Isophthalsäu- 6» re mit Äthylenglykol sir. I uns 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 110°C bis etwa 135°C und Polystyrolen mit Erwei- bi chungspunkten von etwa 100⁰C bis 120°C. Diese Polymeren müssen nicht von vorn herein in Faserform vorliegen, 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 Verstärkungsfasem und der thermoplastischen Polymerfasern nicht besonders beschränkt sind, liegen sie im allgemeinen bei etwa 1 um bis etwa 100 μπι. 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 10 mm haben. Die Länge der Verstärkungsfasem 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 Verstärkungsfasem einen hohen Elastizitätsmodul aufweisen, wie dies beispielsweise bei einer Kombination von Polyamid- oder Polyesterfasern mit Kohlenstoffasern der Fall ist.

Zweckmäßigerweise werden etwa 1 bis etwa 60 Gew.-% der Verstärkungsfasem und etwa 99 bis etwa 40 Gew.-°/o der thermoplastischen Polymerfasern angewendet. Falls der Anteil des Verstärkungsfasermaterials weniger als etwa 1 Gew.-% ausmacht, erhält man keine ausreichende Verbesserung der Eigenschaften. Falls der Anteil an Verstärkungsfasem mehr als etwa 60 Gew.-% ausmacht, werden die Zwischenräume zwischen den Verstärkungsfasem 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 ict etwa 5 bis etwa 50 Gew.-% der Verstärkungsfasem und etwa etwa 95 bis etwa 5 Gew.-% der thermoplastischen Polymerfasern. Gewünschtenfalls können sowohl die Verstärkungsfasem 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 zugeführt. Dies ist deshalb so, weil das Verstärkungsfasermaterial I eine niedrigere Reißdehnung hat als die thermoplastische faserförmige Polymerfaser 2 und daher empfindlicher gegenüber einem Schneiden zu extrem kurzen Faserlängen ist, wenn beide Faserarten unter den gleichen Bedingungen verarbeitet werden. Die Verstärkungsfaser ί in dem Verbundmaterial, hergestellt aus dem Mischfaser-Rohvlies, soll vorzugsweise eine möglichst große 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 ode- Wickelwatten, wie sie im Handel 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, 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 Verstärkungsfasern 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 Verstärkungsfasern. 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/cm^: 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 Verstärkungsfasern 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 Verstärkungsfasern gut mit den Polymerfasern vermischt sind, erhalten kann, ist es möglich, sehr dünne, blattähnliche verformte Produkte mit einem Grundgewicht von beispielsweise etwa 10g/m^: daraus zu gewinnen.

Da die Verstärkungsfasern statistisch angeordnet sind, weisen die verpreßten Gegenstände Festigkeit in allen Richtungen auf und widerstehen Krafteinwirkungen in allen Richtungen. Darüber hinaus können die geformten Gegenstände leicht geschnitten werden. Infolgedessen kann man Lautsprechermembranen, Baumaterialien, beispielsweise architektonische Materialien, Flugzeugteile und Möbel und Maschinenteile aus den Matten gemäß der Erfindung herstellen. Geformte Gegenstände mit elektrischer Leitfähigkeit kann man herstellen, sofern man eine Matte verwendet, die elektrisch leitfähige Fasern, wie Kohlenstoffasern, enthält. Außerdem kann man Wandplatten-Heizungen herstellen aus einer Matte, die Kohlenstoffasern enthält.

Die nachfolgenden Beispiele beschreiben die Erfindung. Sofern nicht anders angegeben, sind alle Prozentsätze, Teile, Verhältnisse und dergleichen auf das Gewicht bezogen.

Die Biegemodule in den Beispielen wurden wie folgt gemessen: Eine Probeplatte mit einer Dicke b und einer Breite a wird auf zwei längliche Auflagen gelegt, die in einer Entfernung von /angeordnet sind (a ist parallel zu den Auflagen und im rechten Winkel zu I) Eine Last W wird auf die Probeplatte in Richtung der Dicke im Zentrum zwischen den beiden Auflagepunkten einwirken gelassen, wodurch eine Biegung/in der Probeplatte erfolgt. Das Biegemodul e zu dieser Zeit wird durch folgende Gleichung ausgedrückt.

4 atfy ■

Der Verlusttangens (tan 6 = CYC), ist ein geeigneter Parameter, welcher dimensionslos ist und keine physikalische Größe darstellt aber ein Maß ist für das Verhältnis des Energieverlustes zu der vorhandenen Energie bei einer zyklischen Deformation (siehe Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Bd. 14, S. 708, John Wiley & Sons, Inc. 1971).

Beispiel 1

Ein Band mit einer Breite von 40 cm und einem Grundgewicht von 63 g/m² wurde aus Stapelfasern von handelsüblichem Nylon-6 (Schmelzpunkt etwa 217° C, 3 d tex, Faserlänge: 45 mm) mittels einer Kardiermaschine hergestellt. Zusammen mit diesem Band wurden 40 Bündel kontinuierlicher Kohlenstoffäden, von denen sich jedes aus 6000 Kohlenstoffilamenten mit einem Durchmesser der Monofilamente von 7 μπι und einem Elastizitätsmodul von 23 t/mm² und einem Gewicht pro rn von 0,4i g in Abständen von 1 crr. in einer Gesamtbreite von 40 cm angeordnet und einer Vorrichtung zugeführt, bei welcher die Verfahrensweise, wie sie in F i g. 1 gezeigt wird, angewendet wurde. Die Geschwindigkeit der Zuführung des Nylonfaserbandes und der Kohlenstoffäden betrug jeweils 1 m/min. Die Umlaufgeschwindigkeit der Reißwalze (die Form der Nadeln an der Oberfläche der Reißwaize wird in F i g. 2 gezeigt: 20 cm Durchmesser, die Zahl der Nadeln: 15,15/cm²) betrug 3000UpM und die Geschwindigkeit des Sammelnetzes betrug 1,04 m/min. Man erhielt ein Kohlenstoffaser/Nylon-6-Mischfaservlies einer Breite von 40 cm mit einem Basisgewicht von 100 g/m², die sich zu 40% aus Kohlenstoffasern und zu 60% aus Nylon-6-Fasem zusammensetzte. Das Mischfaservlies enthielt zwei Arten von Fasern in gleichförmig verteiltem Zustand und die Fasern trennten sich nicht voneinander. Das Vlies konnte auf einer Aufwickelrolle

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 IA

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 100⁰C 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 240⁰C 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/cm^J und einen dynamischen Elastizitätsmodul, gemessen mit einer Vibron DDS-II-Vorrichtung (eine Vorrichtung der Toyo Sokki Kabushiki Kaisha) von 0,9 l/mm².

Beispiel 2

Bei jedem Ansatz wurde ein Mischfaservlies aus Kohlenstoffasern/Nylon-6-Fasern, das jeweils die Zusammensetzung der nachfolgenden Tabelle haue, 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 Vlieses	Nylon- 6-Fasern	Eigenschaften	der verpreßten	Gegenstände
Ansatz Nr.	Kohlen- stofTasern	(%)	Dichte	Biege festigkeit	Biege modul
	(%)	100	(g/cnr)	(kg/mm²)	(l/mm²)
	0	97	1,14	7,4	0,24
1	3	93	1,15	10,3	0,31
2	7	85	1,16	14,7	0,50
3	15	70	1,20	20,5	0,82
4	30	55	1,27	32,8	1,30
5	45	40	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.-°/o 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 280°C und einem Druck von 15 kg/cm² verpreßt und dann unter Druck auf unter 150⁰C 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.

bo 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 ό der beschichteten Lautsprechermembran erhöhte sich auf 0,072.

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Ein Hörtest zeigte, daß beide Lautsprechermembra- Band aus Spaltfasern aus Polystyrol mit einem

nen einen Klang hervorragender Qualität ergaben und Erweichungspunkt von etwa H0^cC, einem Durch-

daß der mit einem Butadien/Acrylnitril-Copolymerkau- schnittstiter von 45 d tex und einer durchschnittlichen

tschuk beschichtete Lautsprechermembran einen ganz Faserlänge von 23 mm anstelle des Nylon-6-Bandes

besonders guten Klang aufwies. ^r> verwendet wurde. Das Vlies wurde in gleicher Weise

. . wie in Verwendungsbeispiel IA beschrieben verpreßt.

Beispiel 4 Das erhaltene verpreßte Produkt hatte eine Dichte von

In gleicher Weise wie in Beispiel 1 wurde ein 1,28 g/cm³, eine Biegefestigkeit von 21,5 kg/mm² und

Mischfaservlies hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein einen Biegemodul von 1,7 t/mm².

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. 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 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 Verstärkungsfilamente 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.