DE3029442A1

DE3029442A1 - Reissfeste, glasfaserverstaerkte thermoplastische folien und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE3029442A1
Application number: DE3029442A
Authority: DE
Inventors: Charles Eugene Picone
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Ohio Inc
Priority date: 1979-08-06
Filing date: 1980-08-02
Publication date: 1981-02-12
Also published as: IT8021797A0; FR2463221A1; DE3050887C2; DE3029442C2; GB2055921A; CH638000A5; NL178268C; JPS5649255A; CA1139087A; NL8001433A; FR2463221B1; GB2055921B; IT1130713B; US4277531A; BE884641A

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine glasfaserverstärktes thermoplastisches Laminat hoher Biegefestigkeit und ein Verfahren zum Herstellen des Laminate, wobei eine in bestimmter spezieller Weise genadelte Glasfasermatte zum Verstärken verwendet wird. Die Verstärkungsmatte wird derart genadelt, daß nur eine minimale Menge von Spinnfäden während des Nadeins zerstört wird. Beim Nadeln werden die Spinnfäden innerhalb der Matte verschoben, so daß sie nach dem Orientieren durch das Nadeln senkrecht zur Längsachse der Matte angeordnet sind. Anschließend an das Nadeln wird die Matte mit thermoplastischem Harz laminiert, um dadurch eine Folie mit den verbesserten Dehnungs- und Reißcharakteristiken zu erhalten.

Glasfaserverstärkte thermoplastische Harzfolien sind in US-PS 3 664 909 beschrieben. Die in dieser Patentschrift beschriebenen Stoffe können mittels mechanischer Pressen geprägt werden und auch zur Herstelung von geformten Artikeln für verschiedene Zwecke verformt werden, beispielsweise für Hüllen von Automobilsitzen, Schalenelementen, Koffern, Musikinstrumentenkoffern und dergl.

Verfahren zur Herstellung von geformten Artikeln aus glasfaserverstärkten thermoplastischen Folien sind in den US-Patentschriften 3 621 092 und 3,626 053 beschrieben.

Glasfaserverstärkte thermoplastische Folien sind auch verwendet worden als Planen für LKWs und als Unterlagestoffe für Eishockeystadien und andere Zwecke, bei denen eine hohe Kerbschlagfestigkeit erforderlich ist. Im Allgemeinen ist das Verfahren zur Herstellung thermoplastischer Folien entweder für das Prägen und Formpressen oder zur Verwendung in Folienform bezüglich der

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zu verwendenden Glasfasermatten das Gleiche. Beim Herstellen von Folien zum Verformen oder als direktes Folienmaterial, ohne daß ein anschließendes Verformen oder Prägen stattfindet, wurden Matten verwendet, die hergestellt wurden durch Ablagern endloser Glasfaserspinnfäden auf eine sich bewegende Trägerkette. Das Verfahren zur Herstellung derartiger Endlosmatten ist in der US-Patentschrift 3 883 333 beschrieben. In diesem Patent ist auch angegeben, daß die Matte nach ihrer Bildung auf der Trägerkette vor dem Aufrollen genadelt wird. In der Vergangenheit wurde das Nadeln dadurch ausgeführt, daß man eine Vielzahl von Nadeln durch die Matte hindurchführte und dadurch eine gute Verfilzung der Spinnfäden erzeugt, so daß eine mechanisch gebundene Matte entstand. Zur gleichen Zeit wurden Nadeln verwendet mit Widerhaken, die die Spinnfäden ergriffen und die bis durch die Bodenplatte geführt und erst zurückbewegt wurden während der horizontalen Weiterbewegung der Matte. Dabei wurden jedoch eine Vielzahl von Filamenten innerhalb der Matte zerstört, so daß derartige Matten ungeeignet sind, zur Verstärkung von Harzfolien, die anschließend yerformt werden sollen. Die Bruchstücke der Filamente wandern mit dem Harz während des Verformungsvorganges μη<1 stellen sicher, daß das Harz, das in die Enden der Form fließt, ausreichend mit Glas verstärkt ist. Dieses Verfahren hat sich bewährt zur Herstellung von hochfesten Materialien aus glasfaserverstärkten thermoplastischen Folien, die anschließend verformt werden, beispielsweise für Teile von Automobilen. Beachtliche Verbesserungen werden auch bei der Biegefestigkeit von Folien mit derartigen Matten erzielt, wenn diese in Folienform weiterverwendet werden. ·

Die erreichbare Festigkeit bei Verstärkung thermoplastischer Folien mit den bekannten genadelten Matten ist für manche Zwecke nicht ausreichend.

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Die mit der erfindungsgemäßen Glasfasermatte verstärkten thermoplastischen Harze weisen eine höhere Kerbschlag-* festigkeit auf als die bisher bekannten Produkte. Im Rahmen der Erfindung wird ein modifiziertes Nadelverfahren bei der Herstellung von Glasfasermatten aufgezeigt, die besonders geeignet sind, als Verstärkungsmaterialien für thermoplastische Harzfolien, wobei ein Endprodukt erhalten wird, das fester ist, als die bisher bekannten und erhältlichen Produkte.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Nadeln einer endlosen Glasfaser-Spinnfadenmatte, gemäß Anspruch 1 und die daraus hergestellten glasfaserverstärkten thermoplastischen Folien gemäß Anspruch 3.

Beim Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte wird zunächst eine endlose Spinnfasermatte hergestellt, die dann genadelt wird, indem man die endlose Spinnfasermatte durch eine Nadelungszone führt, mit einer Vielzahl von Nadeln, die in senkrechter Richtung hin und her bewegt werden und durch die Matte während des Durchlaufes durch die Nadeleinrichtung hindurchgeführt werden. Die endlose Spinnfasermatte lcann durch jedes übliche und bekannte Verfahren hergestellt werden. Ein geeignetes Verfahren ist in der US-Patentschrift 3 883 333 beschrieben. Die Nadeln sind in spezieller Weise ausgebildet und weisen Widerhaken auf, die so angeordnet sind, daß sie die Glasfaserspinnfäden der endlosen Matte nicht verfilzen, wenn die Nadeln nach unten durch die Matte hindurchgeführt werden. Bei der senkrechten Hin und Herbewegung ergreifen die Widerhaken der Nadeln jedoch die Filamente und verfilzen diese während der Aufwärtsbewegung der Nadeleinrichtung. Die Länge der Nadeln, die Eindringtiefe der Nadeln durch die Matte während ihres Durchlaufes durch die Nadeleinrich-

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tung und das Ausmaß in welchem die Glasfasern sich in den Widerhaken der Nadeln bei ihrer senkrechten Aufwärtsbewegung durch die Matte verfangen, bestimmt das Ausmaß der Verbesserung der Festigkeit durch verringerten Glasbruch bei den thermoplastischen Folien,in die die so genadelten Matten eingearbeitet werden, zur Grundverstärkung.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Matten enthalten einen wesentlichen Anteil der Matte in Form von endlosen Spinnfäden und weisen Spinnfäden oder Filamente auf, die senkrecht zur Mattenlänge ausgerichtet sind. Die derart angeordneten Spinnfäden und Filamente sind mit den Endlosfäden verfilzt und bilden den Hauptteil der Matte. Eine Oberfläche der Matte enthält wenig oder keine Fasern an ihrer Oberfläche, die sich nicht in Form endloser Fäden befinden. Bei dem gesamten Nadelvorgang werden Spinnfäden und Filamente, die die Masse der endlosen Fasermatte, die durch die Nadeleinrichtung geführt wird, bilden, gestört durch die Nadeln, die die Spinnfäden bei ihrer Aufwärtsbewegung erfassen und sie in senkrechter Richtung bewegen, so daß eine Verflechtung der Spinnfäden von der unteren Schicht der Matte zum inneren der Matte erfolgt, während der Bewegung der Fäden in Richtung auf die gegenüberliegende Oberfläche. Als Resultat des Nadelvorganges entsteht eine Matte, die in senkrechter Richtung verfilzte und verflochtete Bindfäden und Filamente aufweist und außerdem verflochtete Spinnfäden mit Spinnfäden von Schichten, die unmittelbar oberhalb der Spinnfäden oder Filamente liegen, die durch die Nadeln bewegt werden, während gleichzeitig wenig oder kein Filamentbruch eintritt.

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Kennzeichnend ist,daß das aus der Einrichtung auslaufende Material eine Bodenschicht mit einer relativ glatten Oberfläche aufweist, die aus Endlosspinnfäden besteht, während die obere Oberfläche der Matte eine rauhes Aussehen aufweist, verursacht durch die verfilzten Spinnfäden und Filamente, die durch die Aufwärtsbewegung der umgekehrten Widerhakennadeln senkrecht durch die Schichten der Endlosfäden erzeugt werden. Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Matte ist, daß sie relativ frei von zerbrochenen Filamenten ist, als Folge der Aufwärtsbewegung der Nadeln durch einige Spinnfäden oder Filamente, die dabei verfilzt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Herstellen der Matte weist die in die Nadeleinrichtung einlaufende Matte eine Dicke oder Höhe von 50,8 mm bis 76,2mm (2-3 inches) auf. Beim Durchlauf durch die Nadeleinrichtung wird die Matte komprimiert zu einer Dicke von nur 12,7 mm (1/2 inch).

Ein anderer Grund für das charakteristische Aussehen ist der, daß beim wiederholten Bewegen der Nadeln in Aufwärtsrichtung mit umgekehrt angeordneten Widerhaken die Nadeln durch eine Vielzahl von zylindrischen Bohrungen in einer Abstreiferplatte hindurchgeführt werden, die auf der Matte währenddes Durchlaufes durch die Nadeleinrichtung aufliegt. Die Filamente die von der Oberfläche der Widerhaken herausgezogen werden während der horizontalen Weiterbewegung der Matte nach einer Abwärts- und Aufwärtsbewegung der Nadeln zum Verfilzen der Spinnfäden fallen auf die Mattenoberfläche zurück. Dadurch unterscheidet sich die Erfindung wesentlich vom Verfahren bei dem die Nadeln mit Widerhaken versehen sind, die die Filamente und Fasern bei ihrer Abwärtsbewegung erfassen und die Spinnfasern von der Oberfläche der Matte durch die Bodenplatte der Nadelmaschine ziehen, wo sie schließ-

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lieh von der Nadeloberfläche abgestreift werden, sobald die Nadeln die Matte vollständig durchstoßen haben und in vollem Umfang bis in die Bodenplatte gelangt sind.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen näher beschrieben, wobei:

Figur 1 eine perspektivische Explosionszeichnung einer Nadelmaschine mit einer kontinuierlichen Fasermatte zur Herstellung einer genadelten Matte gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Figur 2 ist ein Querschnitt der Nadeleinrichtung von Figur 1 bei der die Nadeln in ihrer oberen Position vor dem Durchdringen der Mattenoberfläche wiedergegeben sind.

Figur 3 ist ein Querschnitt von Figur 1 und zeigt die Nadeln nach ihrem Durchtritt durch die Abstreifermatte in der Bettplatte der Nadeleinrichtung.

Figur 4 zeigt die Nadeln während ihrer Aufwärtsbewegung nachdem sie sich außerhalb der Bettplatte befinden, während ihres Durchganges durch die Matte und ihrem Eintritt in den Abstreiferplattenbezirk.

Figur 5 ist eine diagrammatische Darstellung einer Einrichtung zum Herstellen laminierter Matten gemäß Figur 2, mit thermoplastischen Harzen, um dadurch harzverstärkte Bahnmaterialien überragender Qualität herzustellen.

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In Figur 1 wird gezeigt, wie eine kontinuierliche Fasermatte 2 auf einem Trägerband 1 horizontal in die Nadeleinrichtung 11 eingeführt wird. Die Nadeleinrichtung 11 weist ein Nadelbett 3 mit einer Vielzahl von langen Nadeln

6 auf, die an seiner unteren Oberfläche befestigt sind. Die Nadeleinrichtung 11 ist mit einer Abstreiferplatte 10 ausgestattet. Diese ist eine Metallplatte vorzugsweise aus Stahl und weist eine Vielzahl zylindrischer öffnungen 8 auf, die hindurchgebohrt sind und durch die Nadeln 6 bei ihrer Abwärtsbewegung durch das Nadelbett 3 hindurchgeführt werden. Während des Durchlaufes der Matte 2 durch die Nadeleinrichtung 11 wird diese über eine Bodenplatte geführt, die ebenfalls aus Metall, vorzugsweise aus Stahl besteht und eine Vielzahl von Löchern oder Öffnungen 9 aufweist. Diese sind durchgebohrt und so angeordnet, daß sie mit den öffnungen 8 der Abstreiferplatte 10 übereinstimmen, so daß die Nadeln 6 ohne Behinderung durch die öffnungen 8 der Abstreiferplatte 10 bis in die öffnungen 9 der Bodenplatte 4 gelangen können. Bei der nach unten gerichteten Hin- und Herbewegung des Nadelbettes 3 durchstoßen die Nadeln 6 die öffnungen 8, dann die Matte 2 und gelangen in die öffnungen 9 der Bodenplatte 4. Die Nadeln 6 weisen eine Vielzahl von Widerhaken

7 auf, die eine glatte Oberfläche haben, so daß sie während der Abwärtsbewegung relativ ungehindert durch die Matte 3 dringen. Die Widerhaken sind so angeordnet, daß sie Filamente und Fasern 2a innerhalb der Matte 2 bei der Aufwärtsbewegung des Nadelbettes 3 erfassen. Dies wird deutlicher gezeigt in Figur 4. Während der Aufwärtsbewegung des Nadelbettes 3 werden Filamente und Fasern 2a während des Durchganges der Nadeln 6 durch die Matte 2 nach oben gezogen.

Während des Betriebes des Nadelsystems wird das Nadelbett in senkrechter Richtung nach oben bzw. unten hin und herbewegt, so daß sich die Nadeln einmal in der Stellung, wie es in Figur 2 gezeigt wird, befinden.

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In dieser Figur wird die Grundstellung des Nadelbettes gezeigt, bevor die Einrichtung zu arbeiten beginnt, indem das Nadelbett mit den Nadeln nach unten bewegt wird und die Nadeln die kontinuierliche Fasermatte 2 bei ihrer Abwärtsbewegung durchstoßen und in die Löcher 9 der Bodenplatte 4 eingreifen. Wenn die Einrichtung nun die Hin- und Herbewegung in senkrechter Richtung nach oben fortsetzt, ergreifen die Widerhaken 7 Fasern an der unteren Oberfläche der Matte 2 und ziehen sie in senkrechter Richtung bis die Haken die Abstreiferplatte 10 erreichen, wo die Fasern beim Eintritt der Nadeln in die öffnungen 8 durch die Abstreiferplatte 10 von den Widerhaken entfernt werden. Dadurch wird die kontinuierliche Fasermatte 2 bei der Aufwärtsbewegung des Nadelbettes 3 gestört und die daran befestigten Nadeln 6 und die Widerhaken ergreifen Filamente und Fasern, die sie in senkrechter Richtung nach oben ziehen zur oberen Oberfläche der Matte 2. Die Fasern werden von den Widerhaken 7 abgestreift, sobald die Haken in die öffnungen 8 der Abstreiferplatte 10 gelangen. Diese Fasern lagern sich in der Matte ab und verwachsen mit Schichten von Fasern die sich unmittelbar oberhalb der Schicht befinden, aus der sie während der Aufwärtsbewegung der Nadeln durch die Haken 7 gezogen wurden. Es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß die Bewegung des Nadelbettes 3 mehr oder weniger schnell hin und her erfolgt, wobei eine vollständige Hin- und Herbewegung aus Abwärts- und Aufwärtsbewegung innerhalb von 0,2 Sek. erfolgen kann. Die Nadeleinrichtung weist ferner Rollen auf, die die Matte in horizontaler Richtung nach jedem vollständigen Hub bewegen. Bei der nächsten Abwärtsbewegung des Nadelbettes 3 wird ein anderer Teil der Matte von den Nadeln durchdrungen. Auf diese Weise erfolgt eine Durchdringung der gesamten Matte während ihres Durchlaufs durch die Nadeleinrichtung.

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Bei der üblichen Betriebsweise wird eine kontinuierliche Fasermatte durch die Nadeleinrichtung geführt, wobei die Nadeln des Nadelbettes 200 bis 500 Stiche pro 6,45 cm (1 square inch) Mattenoberfläche ausführen. Die Zahl der

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Stiche pro cm kann variert werden in Abhängigkeit vom Typ der Matte und der Qualität des erwünschten Produktes. Im allgemeinen beträgt die Zahl der Stiche zwischen 200 und 500 pro 6,41 cm (!square inch). Brauchbare Matten werden erfindungsgemäß erzeugt mit 25 gauge Nadeln und 200 bis 600 Stichen pro 6,41 cm (1 inch²).

Es wurde gefunden, daß bei der erfindungsgemäßen Herstellung von Matten unter Verwendung von Nadeln mit entgegengesetzt wirkenden Widerhaken (reversed barbed needle) die Mattenhöhe (mat loft) die in der Vergangenheit eine Funktion des Nadelungsgrades und der Durchdringungstiefe war, durch eine steigende Zahl von Nadelstichen pro Flächeneinheit nicht merklich beeinflußt wird. Dies gilt auch, wenn die Zahl der Nadelungen pro Flächeneinheit von einer niedrigen Zahl auf eine hohe Zahl verändert wird. Dies beruht auf der Tatsache, daß beim Verwenden der Nadeln mit entgegengesetzt angeordneten Widerhaken,wie beschrieben keine oder nur eine geringe Anzahl von Fasern beim Nadeln zerstört werden. Es wurde bei der Prüfung der erfindungsgemäß kontinuierlich genadelten Matten gefunden, daß wenig oder keine der Filamente zerbrochen werden. Unter der Bezeichnung, daß wenig oder keine Filamente zerstört bzw. zerbrochen waren, wird verstanden, daß bezogen auf das Gesamtgewicht der Matte der Anteil an zerbrochenen Filamenten üblicherweise weniger als 10 Gewichtsprozent beträgt, beispielsweise 5 bis 8 Gewichtsprozent.

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Die erfindungsgemäß hergestellten genadelten Matten werden zur Verstärkung von verschiedenen thermoplastischen Harzen verwendet. Zahlreiche Harztypen können zur Herstellung verstärkter Kunststoffe für die verschiedensten Zwecke verwendet werden. Typische, für diesen Zweck verwendete Harze sind, Homopolymere und Copolymere Harze, wie beispielsweise:

1. Vinylharze, hergestellt durch Polymerisation von Viny!halogeniden oder durch. Copolymerisation von Vinylalogeniden mit ungesättigten polymerisierbaren Komponenten, wie beispielsweise Vinylestern, Alpha-, Beta-ungesättigten Säuren, Alpha-,Beta-ungesättigten Ketonen, Alpha-r,Beta-ungesättigten Aldehyden und ungesättigten Kohlenwasserstoffen, wie Butadienen und Styrolen;

2. Poly-Alpha-Olefinen wie Polyäthylen, Polypropylen, Polybutylen, Polyisopren und dergleichen, einschließlich Copolymeren von Poly-alpha-Olefinen;

3. Phenoxy-Harzen;

4. Polyamiden wie Polyhexamethylen Adipamide;

5. Polysulfone, . ■ ■ "

6. Polycarbonate,

7. Polyacethyle (polyacetyls)

8. Polyäthylenoxyde

9. Polystyrole, einschließlich Copolymeren von Styrol mit monomeren Verbindungen wie Acrylonitrilen, Butadienen,

10. Acrylharze, beispielsweise Polymere von Methylacrylat, Acrylamid, Methylolacrylamid, Acrylnitril und Copolymeren von diesen mit Styrol, Vinylpyridinen usw.

11. Neopren,

12. Polyphenoloxydharzen (Polyphenolenoxyde resins)

13. Polymeren wie Polybutalenterephthalate und Polyäthylenterephthalate und

14. Cellulose Estern einschl. der Nitrate, Acetate, Proprientate etc.

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Diese Liste ist nur beispielhaft und begrenzt die Zahl der geeigneten polymeren Stoffe, die erfi-.nd.ungegemäß verwendet werden können, keinesfalls.

Figur 5 zeigt eine Darstellung einer Anlage, die.verwendet werden kann zur Herstellung von laminierten MattenerZeugnissen, gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Bahnmaterialien, die mit thermoplastischen Harzen imprägniert sind, hergestellt werden können. Wie in der Zeichnung angegeben, werden zwei thermoplastische Harzfolienbahnen 5o und 51 einer ersten Laminierungszone

60 zugeführt. Zwischen die zwei Harzfolienbahnen 51 und werden zwei erfindunasgemäß hergestellte genadelte Matten eingeführt, die mit 52 und 52' bezeichnet sind.Zwischen den Matten 52 und 52' wird aus einem Extruder 53 geschmolzenes thermoplastisches Harz 54 der gleichen Zusammensetzung wie die thermoplastischen Harzbahnen

50 und 51 eingebracht. Die Folienbahnen 50 und 51 und die Matten 52, 52· und das geschmolzene Harz 54 werden in die heiße Laminierungszone 60 durch die Tragbänder 80 und 81 geführt. Diese Bänder sind umlaufende Bänder über die Rollen 84 und 83 bzw. 85 und 8€. Die Tragbänder werden durch die Laminierungszone mittels der Zahnradantriebe 63 und den damit verbundenen Rollengliedern 64 bewegt. Das aus der heißen Zone 60 kommende Produkt gelangt in eine kalte Zone 70, die bei niedrigeren Temperaturen arbeitet als die Zone 60, in der die Tragbänder 81 und 80 erneut kontinuierlich durch Zahnradglieder 73 und damit verbundene Rollen 74 als kontinuierlichen Antrieb weiter durch die Kühlzone gefördert werden. In der heißen Zone sind Plattenpresseinrichtungen

61 und 62 vorhanden, um einen Druck auf die Matten 52 und 52' und die verbundenen thermoplastischen Harzfolien 50,

51 und das geschmolzene thermoplastische Harz 54 während des Durchlaufs durch die Zone auszuüben.

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In gleicher Weise weist die kalte Zone Plattenpreßteile 71 und 72 auf, um- die Laminierung während des Durchganges durch diese Zone zu bewerkstelligen. Der in beiden Zonen aufgebrachte Druck ist vorzugsweise gleich, es ist aber auch möglich, den Druck unabhängig voneinander in jeder der beiden Zonen zu verändern und jeweils größeren oder niedrigem Druck in einer der beiden Zonen anzuwenden. Nach dem Kühlen in der Laminierungszone 70 wird das Endprodukt 90 aus der Anlage abgeführt und kann dann als Fertigprodukt weiterverwendet werden.

Wenn die erfindüngsgemäß hergestellten Matten für eine thermoplastische Harzmatrix aus Polypropylen verwendet werden, ist es besonders vorteilhaft und deshalb bevorzugt, Spinnfäden zu verwenden, die überzogen wurden (sized) mit einem Schlichtmittel, das in der US-Patentschrift Nr. 3 849 148 beschrieben ist. Wenn die Matte zur Verstärkung anderer als thermoplastischer Harze verwendet werden soll, beispielsweise für thermohärtende Harze, kann es erforderlich sein, die Schlichtflüssigkeit für die Glasspinnfäden zu ändern, um eine Haftung zwischen dem Glas und dem speziellen Harzsystem zu erreichen. Eine derartige Anpassung ist dem Fachmann ohne weiteres geläufig.

Beispiel; Bei einem typischen Beispiel unter Verwendung von Nadeln mit umgekehrt angeordneten Widerhaken an den Nadeln wird eine kontinuierliche Glasspinnfasermatte durch die liadelzone bewegt, die sine Vielzahl von Nadeln aufweist, die während der Hindurchführung der Matte auf- und abwärts jeweils hin- und herbewegt werden, wobei die Matte mit einer Geschwindigkeit von 1,829 m pro Minute (6 feet per minute) durch die Zone bewegt wird. Das Endprodukt weist annähernd 535 Nadelstiche pro 6,45 cm² auf.

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Die auf diese Weise genadelte Matte wurde zum Laminieren zwischen Folien aus Polypropylen unter Verwendung einer Plattenpresse verwendet. Die dadurch erhaltene Polypropylenfolie wies einen Glasgehalt von 40 Gewichtsprozent auf. Das auf diese Weise hergestellte bahnförmige Laminatmaterial wurde dann bezüglich Reißfestigkeit und Modul geprüft. Es wurde ein Modul von 0,87 χ TO gefunden, die Reißfestigkeit betrug 2,026 bar (29,381 pounds per square inch). Im Gegensatz dazu wies ein Erzeugnis das auf der gleichen Nadelmaschine mit 240 Nadelungen pro 6,45 cm hergestellt war und einen Glasgehalt von 40,8 Gewichtsprozent aufwies, bei dem jedoch Nadeln verwendet wurden, die Widerhaken aufwiesen, die ausgerichtet waren nach unten, wesentlich ungünstigere Eigenschaften auf. Bei Verwendung dieser Matte zur Herstellung einer glasfaserverstärkten Polypropylenfolie wurde unter gleichen Bedingungen nur ein Modul von 0,75 χ 10⁶ und eine Reißfestigkei
pounds per square inch) erreicht.

0,75 χ 10⁶ und eine Reißfestigkeit von 1,559 bar (22,618

Es zeigt sich also, daß durch Verwendung von Nadeln mit umgekehrt angeordneten Widerhaken gemäß vorliegender Erfindung ein wesentlicher Anstieg der Festigkeit von thermoplastischen Laminaten erreicht werden kann, wenn die genadelten Matten als Verstärkungsmaterial verwendet werden. Falls es erwünscht ist, können die erfindungsgemäß hergestellten Produkte auch verwendet werden zum Verstärken anderer Harze, wie Polyesterharze, Styrolharze und dergleichen.

Obwohl die Erfindung an einem speziellen Beispiel beschrieben wurde, soll sie dadurch nicht beschränkt werden.

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Bezugszeichenliste

1. Trägerband

2. kontinuierliches Fasermatte

3. Nadelbett

4. Bodenplatte 5.

6. Nadeln

7. Widerhaken

8. Zylindrische öffnungen

9. Zylindrische öffnungen

10. Abstreiferplatte

11. Nadeleinrichtung, Nadelmaschine

50, 51 Folienbahnen aus thermoplastischem Harz

52, 52' genadelte Mattenbahnen

53 Extruder

54 geschmolzenes thermoplastisches Harz 60 heiße Laminierungszone 61, 62 Plattenpresse

63 2ahnräder

64 Rollenantrieb

70 kalte Laminierungszone

71, 72 Plattenpresse

73 Zahnräder

74 Rollenantrieb 80, 81 Tragband

83, 84, 85, 86 Umlenkrollen 90 Endprodukt

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Claims

Patentanwälte Dr. H.-G. Sternagel Ludwigstr. 67 Gießen 1 (1297) ST/Pe ν PPG Industries, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, USA Reißfeste, glasfaserverstärkte thermoplastische Folien und Verfahren zur Herstellung Priorität: 6. August 1979/ USA/ Ser. No. 64 158 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Nadeln einer endlosen Glasfaser-Spinnfaden-Matte, in dem man beim Passieren der Matte durch die Nadelungszone eine Vielzahl von Nadeln durch die Mattenoberfläche hindurchführt und die Glasspinnfäden in der Matte miteinander verfilzt,

dadurch gekennzeichnet, daß man

a) die Nadeln durch Abwärtsbewegen der Nadeleinrichtung durch die Matte hindurchführt ohne daß dabei Spinnfäden miteinander verfilzt werden,

b) die Spinnfäden der Matte während der Aufwärtsbewegung der Nadeln darin verhakt,

c) die Spinnfäden in der Matte in Kontakt mit den Nadeln in senkrechter Richtung bewegt,

d) die verhakten Spinnfäden senkrecht zur Längsachse der Matte ausrichtet und miteinander verfilzt,

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e) die orientierten Spinnfäden von den Nadeln bei ihrem Verlassen der Mattenoberfläche abstreift.

2. Verfahren zum Herstellen einer Fasermatte zur Verwendung als Verstärkung von thermoplastischen Folien, indem man eine endlose Spinnfasermatte einer Nadelungszone zuführt und eine Vielzahl von Nadeln durch die Matte hindurchführt,

dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Nadeln Widerhaken aufweisen, die so ausgebildet sind, daß die Nadeln beim Abwärtsbewegen frei durch die Matte gelangen,

b) man Filamente mit Widerhaken der Nadeln einfängt wenn die Nadeln durch die Matte nach oben zurückbewegt werden,

c) man die Filament senkrecht über eine Strecke, die nicht größer ist,als die Mattendicke bewegt und von den Nadeln abstreift, sobald diese die Mattenoberfläche verlassen,

d) man das entgegengesetzt ausgerichtete Nadeln während des Durchganges der Matte durch die Nadelungszone fortsetzt.

3. Glasfaserverstärkte thermoplastische Folie mit einer direkten Verstärkung durch eine Spinnfasermatte,

dadurch gekennzeichnet,

daß ein wesentlicher Teil der endlosen Fasermatte senkrecht zur Mattenlänge orientierteund ausgerichtete Spinnfäden und Filamente aufweist, die mit den endlosen Spinnfäden verfilzt sind und den Hauptteil der Matte bilden, und daß eine Seite der Matte an ihrer Oberfläche wenig oder keine Fasern aufweist, die nicht endlose Spinnfäden sind.

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4. Endlose Spinnfasermatte zur Verwendung zum Verstärken einer Harzmatrix,

dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Außenschichten aus endlosen Spinnfäden und senkrecht zur Mattenlänge orientierte endlose Spinnfäden oder Filamente aufweist, wobei die ausgerichteten Spinnfasern oder Filamente innerhalb der Matte mit den endlosen Spinnfäden verfilzt sind und den Hauptteil der Matte bilden und daß eine Seite der Matte an ihrer Oberfläche wenig oder keine Fasern aufweist, die nicht endlose Spinnfäden sind.

5. Matte nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die endlosen Spinnfäden genadelt sind.

6. Glasfaserverstärkte thermoplastische Folie nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die endlose Fasermatte genadelt ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Zahl der Nadelstiche in der Matte zwischen 200 und 600 pro 6,45 cm² Mattenfläche beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Zahl der Nadelstiche in der Matte zwischen 200 und 600 pro 6,45 cm² Mattenfläche beträgt.

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