DE3302012A1 - Kohlenstoffasern und harzzusammensetzung, die mit diesen verstaerkt ist - Google Patents

Kohlenstoffasern und harzzusammensetzung, die mit diesen verstaerkt ist

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DE3302012A1
DE3302012A1 DE19833302012 DE3302012A DE3302012A1 DE 3302012 A1 DE3302012 A1 DE 3302012A1 DE 19833302012 DE19833302012 DE 19833302012 DE 3302012 A DE3302012 A DE 3302012A DE 3302012 A1 DE3302012 A1 DE 3302012A1
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Description

Die Erfindung betrifft Kohlenstoffasern, die, zusammen mit einem thermoplastischen Harz zur Bildung von Verbundmaterialien verwendet werden können, sowie auch eine Harzzusammensetzung, die durch eine solche Kohlenstoffaser verstärkt ist.
Hochleistungsbaumaterialien aus Kunststoff werden aus thermoplastischen Harzen, die mit Kohlenstoffasern verstärkt sind, hergestellt und der Bedarf hierfür . hat erheblich zugenommen. Kohlenstoffasern haben jedoch keine aktiven Gruppen an der Oberfläche und sind inhärent inaktiv und weisen nur eine schlechte Haftung an thermoplastische Harze auf. Ein einfaches Vermischen
von Kohlenstoffasern mit thermoplastischen Harzen ergibt verbesserte mechanische Eigenschaften im Matrixharz, jedoch ist diese Verbesserung nicht gross genug, um vollständig die Eigenschaften der Kohlenstoffasern zu nutzen. Die schlechte Haftung zwischen der Kohlenstof faser und dem thermoplastischen Harz wirkt sich auch negativ auf die Schlagfestigkeit von verstärkten Harzen aus.
Das übliche Verfahren zum Mischen von Kohlenstofffasern mit thermoplastischen Harzen besteht darin, dass man eine Faser mit einer gegebenen Länge (z.B. 10 bis 3 mm) und Harzpellets oder ein Harzpulver in einen Extruder gibt und die beiden in der Schmelze vermischt. Falls die Fasern keine hohe Aufnahmeeigenschaft aufweisen (Anhaftungseigenschaften der Fasern zueinander, um die Fasern in Form eines Bündels zu halten) "öffnen" sich die Fasern (Fasern eines Teils oder des gesamten Bündels trennen sich voneinander) durch die Reibung mit dem Harz und die flauschigen Fasern schwimmen in dem Einfülltrichter, so dass nur das Harz in den Extruder eingeführt wird und infolgedessen ist es·schwierig, einen· stetigen riuss von einer gleichmässigen Harzzusammensetzung zu erzielen.
Um dieses Problem zu vermeiden, muss man der Faser Aufnahmeeigenschaften verleihen, die gross genug sind, um ein öffnen zu vermeiden. Ein Weg, die Aufnahmeeigenschaften der Kohlenstoffaser zu steigern, besteht darin, diese mit einem thermoplastischen Harz, welches das gleiche ist, wie das Matrixharz, zu beschichten. In diesem Fall wird das Beschichtungsharz
im allgemeinen in einem Lösungsmittel gelöst. Übliche Lösungsmittel schliessen beispielsweise Ameisensäure oder Phenol für die Verwendung mit Polyamidharzen/ und chlorierte Kohlenwasserstofflösungsmittel für die Ver-•5 Wendung mit Polycarbonaten^ Polysulfonen und Polyethersulfonen, ein. Diese Lösungsmittel stören aber während der Behandlungsstufen die Umgebung und es sind keineswegsharmlose Lösungsmittel für diese Harze. In dieser Hinsicht ist es nicht wünschenswert, die Aufnahmeeigenschäften der Kohlenstoffaser mit solchen Harzen zu erhöhen. Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, kann man eine gemahlene Faser von nicht mehr als 1 mm Länge verwenden, aber durch die Scherwirkung des Extruders, wird die Faser zu kürzeren Längen gebrochen und die durchschnittliche Länge der Faser in dem fertigen Formstück ist dann 0,08 mm oder weniger, und dadurch werden die Eigenschaften des Formkörpers kaum noch verbessert. Eine gemahlene Faser ist deshalb nicht geeignet, um Formkörper hoher Festigkeit mit einem hohen Elasti-
20 zitätsmodul zu erzielen.
Kohlenstoffasern werden im allgemeinen in Verbundmaterialien mit einem Epoxymatrixharz verwendet. In diesem Fall werden die Fasern oberflächlich mit einem ungehärteten Epoxyharz ausgerüstet und auf Längen geschnitten, um als Verstärkungsmaterial in dem Matrixharz zu wirken. Wenn die mit einem ungesättigten Epoxyharz oberflächlich ausgerüstete Faser mit einem thermoplastischen Matrixharz zusammen verwendet wird, berühren die Oberflächen-ausgerüsteten Kohlenstoffasern ein erwärmtes thermoplastisches Harz und ein Erwärmen
kann erforderlich werden, um das Harz in dem Einfüllstutzen zu trocknen, wobei das Epoxyharz erweicht und die Fasern sich dann Öffnen können. Auch dadurch wird eine stabile Herstellung einer gleichmässigen Harzzusammensetzung erschwert.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, Kohlenstoffasern zur Verfügung zu stellen, mit ausgezeichneten Aufnahmeeigenschaften, wodurch das Mischen mit einem thermoplastischen Matrixharz erleichtert wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, Kohlenstofffasern zur Verfügung zu stellen, die ausgezeichnete Haftungseigenschaften zwischen Fasern und einem thermoplastischen Matrixharz aufweisen.
Schliesslich besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, ein Kohlenstoffaser-verstärktes Verbundmaterial mit hohen mechanischen Eigenschaften zu zeigen.
Die erf indungsgemässen Kohlenstoffasern werden mit einem Polyurethan in einer Menge von 0,3 bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der überzogenen Fasern, beschichtet.
Das mit Kohlenstoffasern verstärkte thermoplastische Verbundmaterial gemäss der Erfindung, besteht aus Kohlenstoffasern, die mit einem Polyurethan in einer Menge von 0,3 bis 10 Gew.%, bezogen auf das Gewicht . der überzogenen Faser, überzogen sind, und aus einem thermoplastischen Matrixharz.
JJUZU IZ
Die Kohlenstoffasern mit einem Polyurethanüberzug gemäss der vorliegenden Erfindung haben hohe Aufnahmeeigenschaften, so dass man sie glatt in einen Extruder, zusammen mit einem thermoplastischen Matrixharz durch 5. einen Einfülltrichter eingeben kann und dadurch eine gleichmässige Harzzusammensetzung erzielt. Die erfindungsgemässen Kohlenstoffasern haben verbesserte Haftungseigenschaften an ein thermoplastisches Matrixharz und deshalb ergeben thermoplastische Harzzusammen-Setzungen, die mit den Kohlenstoffasern verstärkt sind, Formkörper mit guten Eigenschaften, insbesondere mit hoher Schlagfestigkeit.
Die mit dem Polyurethanharz zu überziehenden Kohlenstoffasern können ausgewählt werden aus üblichen Kohlenstoffasern, wie Polyacryl-Kohlenstoffasern, Rayon-Kohlenstoff asern und Teer-Kohlenstoffasern, und sie können aus kohlenstoffhaltigem oder Grafitmaterial hergestellt werden. Wie bisher, kann man Kohlenstofffasern, deren Oberfläche oxidiert wurde, mit Vorteil verwenden. Die Oxidation nimmt man vor, um die Anhaftungseigenschaften der Fasern an das Polyurethan zu verbessern. Zu diesem Zweck werden die Kohlenstofffasern beispielsweise einer elektrochemischen Oxidationsbehandlung oder einer Oxidationsbehandlung mit konzentrierter, hocherhitzter Schwefelsäure unterworfen. Solche Oxidationsbehandlungen werden beispielsweise ausführlich in den US-PSen 3 671 411 und 4 234 beschrieben.
Das erfindungsgemäss verwendete Polyurethanharz ist
ein lineares Polyurethanharz, das vollständig thermoplastisch ist (wobei das Molverhältnis einer Verbindung mit NCO-Gruppen zu der Verbindung mit OH-Gruppen in dem Harz 0,95 έ NCO/OH ^ 1,0 beträgt) und das MoIekulargewicht vorzugsweise 10*000 bis 100.000 und insbesondere 25.000 bis 70.000 beträgt. Ein solches Polyurethanharz erhält man, indem man ein Isocyanat (A) mit einem Diol (B) umsetzt. Geeignete Isocyanate sind 1,6-Hexandiisocyanat, 4,4'-Diphenylmethanisocyanat, 4,4'-Dicyclohexylmethandiisocyanat, Toluylendiisocyanat und Isophorondiisocyanat. Geeignete Diole sind beispielsweise Glykole, wie Ethylenglykol, Butylenglykol, 1,6-Hexandiol und Bishydroxyethoxybenzol, Polyesterdiole, wie Polyethylenadipat, Polycaprolacton und
15 Poly(hexamethylenadipat), sowie Polyetherdiole, wie
Polyoxytetramethylenglykol. Polyurethanharze vom
"unvollständig thermoplastischen" Typ, bei denen das NCO/OH > 1, haben die Tendenz, eine Vernetzungsreak^ tion während der Oberflächenbeschichtung einzugehen,
20 und dann erhält man Kohlenstoffasern mit ausser-
ordentlich hohen Aufnahmeeigenschaften, die man nicht gleichmässig in einem thermoplastischen Harz verteilen kann, insbesondere in einem solchen mit einer niedrigen Schmelzviskosität, wie bei einem Polyamidharz.
Die Kohlenstoffasern werden im allgemeinen in Form von Strängen aus 500 bis 100.000 Einzelfäden, vorzugsweise 1.000 bis 24.000 Einzelfäden, verwendet.
Die erfindungsgemäss verwendeten Kohlenstoffasern werden mit 0,3 bis 10 Gew.% und vorzugsweise 2 bis 8 Gew.%, insbesondere 3,5 bis 6 Gew.%, des Polyurethanharzes
JJUZU IZ
beschichtet. Verwendet man weniger als 0,3 Gew.% des Polyurethans zum oberflächlichen Beschichten der Kohlenstoffasern, dann haben die Fasern keine hohen Aufnahmeeigenschaften und man erzielt keine grosse Verbesserung der Haftung zwischen den Fasern (beschichtet mit' Polyurethan) und der thermoplastischen Harzmatrix. Verwendet man mehr als 10 Gew.% Polyurethanharz, dann werden die Aufnahmeeigenschaften der Fasern zu hoch, um eine gleichmässige Verteilung in dem thermoplastischen Harz zu ermöglichen, und die resultierenden Formkörper haben keine hohe Festigkeit.
Die Kohlenstoffasern können mit einem Polyurethanharz nach dem nachfolgenden Verfahren überzogen werden: Man löst das Harz in einem geeigneten Lösungsmittel, wie Methylethylketon auf oder man dispergiert es in Wasser unter Ausbildung einer Emulsion, und dann taucht man die Fasern in die erhaltene Lösung oder Dispersion und entnimmt sie daraus und erwärmt sie, um das Lö-
20 sungsmittel oder das Wasser zu entfernen. Man kann
die beschichteten Kohlenstoffasern auch dadurch erhalten, dass man die Fasern in das geschmolzene Harz eintaucht, sie dann herausnimmt und die mit dem Harz beschichteten Fasern kühlt.
Ein Verfahren zur Herstellung von Kohlenstoffasern, die für die Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet sind, ist das folgende: Im wesentlichen kontinuierliche Kohlenstoffaserstränge aus einer geeigne-. ten Anzahl von Einzelfäden werden kontinuierlich in einer Lösung, die vorzugsweise 0,5 bis 20 Gew.%,
und insbesondere 0,5 bis 5 Gew.%, des Polyurethanharzes gelöst enthält, eingetaucht. Dann wird die Kohlenstoffaser aus der Lösung entnommen und durch einen Heisslufttrocknungsofen bei einer Temperatur von beispielsweise etwa 8Ö°C, falls Methylethylketon als Lösungsmittel verwendet wurde, geleitet, um das Lösungsmittel zu entfernen. Die Trocknungstemperaturen können höher sein als der Schmelz- oder Erweichungspunkt des Polyurethanüberzugs auf den Fasern. Eine solche Temperatur wird insbesondere bevorzugt, wenn man eine Emulsion des Polyurethans verwendet, weil, sich der überzug dann gleichmässig auf den Fasern verteilt. Das Schneiden auf geeignete Längen erfolgt dann, wenn man die getrockneten Fasern mit dem thermoplastischen Matrixharz abmischen will. Es besteht keine Begrenzung hinsichtlich der Länge der Kohlenstoffasern, die man mit dem thermoplastischen Harz abmischt, aber um die Abmischung zu erleichtern, soll die Länge vorzugsweise 0,3 bis 10 mm, insbesondere 1 bis 8 mm und ganz beson-
20 ders bevorzugt 3 bis 6 mm, betragen.
Beispiele für thermoplastische Matrixharze, die man mit den Kohlenstoffasern abmischen kann, sind xm Handel erhältliche Harze, wie Polykarbonathiirze, Polyamidharze, thermoplastische gesättigte Polyesterharze (z.B. PoIybutylenterephthalatharz und Polyethylenterephthalatharz), Polyurethanharze, Polyacetalharze, Polysulfonharze, Polyethersulfonharze, Polyphenylensulfidharze, Polystyrolharze, Polyolefinharze und Polyvinylchloridharze. Von diesen Harzen werden Polykarbonatharze, Polyamidharze und thermoplastische gesättigte Polyesterharze
besonders bevorzugt, weil sie den Formkörpern bemerkenswerte verbesserte mechanische Eigenschaften verleihen.
Die Polykarbonatharze werden aus aromatischen Dihydroxyverbindungen und Karbonatvorläufern (z.B..Phosgen und Diphenylkarbonat) durch die Lösungsmethode oder die Schmelzmethode hergestellt. Geeignete aromatische Dihydroxyverbindungen schliessen 2,2-Bis(hydroxyphenyl)-propan (üblicherweise als Bisphenol A bezeichnet), Bis(4-Hydroxyphenyl)methan, 1,1-Bis(4-hydroxyphenyl)-cyclohexan, 2,2-Bis(4-hydroxy-3-methylphenyl)propan, 2,2"BiS(3,5-dibromo-4-hydroxyphenyl)propan, 2 , 2^BiS-(3 ,5-dimethyl-4-hydroxyphenyl) propan, Bis (4-hydroxyphenyl)sulfid und Bis(4-hydroxyphenyl)sulfon ein. Bevorzugte Polykarbonatharze sind 2,2-Bis(4-hydroxyphenyl)-alkane, wobei solche, die Bisphenol A als Hauptkomponente enthalten, besonders bevorzugt werden. Polykarbonatharze mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von
20 15.000 bis 100.000 werden mit Vorteil verwendet.
Geeignete Polyamidharze sind beispielsweise Nylon-6, Nylon 6,6, Nylon-11, Nylon-12 und Nylon-6,10. Geeignete thermoplastische gesättigte Polyesterharze sind Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat und Copolyester, welche die Monomeren dieser Harze als .Hauptkomponente enthalten.
Die erfindungsgemässen, mit Kohlenstoffasern verstärkten thermoplastischen Harzzusammensetzungen bestehen vorzugsweise aus 3 bis 60 Gew.% und insbesondere 10 bis
- 13
40 Gew.% Kohlenstoffasern, die mit 0,3 bis 10 Gew.% des Polyurethanharzes überzogen sind und vorzugsweise 97 bis 40 Gew.% und insbesondere 90 bis 60 Gew.% des thermoplastischen Matrixharzes. Fall der "Kohlenstof ffasergehalt weniger als 3 Gew.% beträgt, dann reicht dies nicht aus, um als Verstärkungsmaterial wirksam zu werden, und beträgt er mehr als 60 Gew.%, wird die Formbarkeit der Harzzusammensetzung vermindert.
Die Zusammensetzung kann weiterhin übliche Additive, z.B. Flammfestmittel (z.B. ein halogeniertes Paraffin) oder ein Schmiermittel, wie Silikonöl, oder ein PoIyfluoro-kohlenstoffpulver, enthalten.
Die mit der Kohlenstoffaser verstärkte Harzzusammensetzung stellt man her, indem man Kohlenstoffasern mit dem darauf befindlichen Polyurethanüberzug mit ejlnem thermoplastischen Matrixharz bei Temperaturen, die oberhalb der Temperatur liegen, bei welcher das thermoplastische Matrixharz im geschmolzenen Zustand gehalten werden kann (wenn kristallines Matrixharz verwendet wird) oder erweicht (wenn nicht-kristallines Harz verwendet wird), vermischt. Die Temperatur beim Abmischen ist im allgemeinen höher als der Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt des Polyurethans auf der Kohlenstoffaser, sie kann jedoch auch niedriger als der Schmelz- oder Erweichungspunkt sein, solange die Fasern in der Lage sind, sich gleichmässig mit dem Matrixharz zu vermischen. Im allgemeinen werden Pellets
30 oder ein Pulver des thermoplastischen Matrixharzes
mit der Kohlenstoffaser, die auf eine geeignete Länge
geschnitten ist, abgemischt. Die durchschnittliche Länge der Kohlenstofffaser in der Zusammensetzung liegt vorzugsweise bei 0,1 bis 10 mm. Man kann auch kontinuierlich Kohlenstoffasern, die mit einem Polyurethanharz überzogen sind zur Herstellung von Kohlenstoffaserverstärkten Harzzusammensetzungen verwenden. In diesem Fall werden die mit einem Polyurethanharz über-. zogenen Kohlenstoffasern zusätzlich mit einem thermoplastischen Matrixharz überzogen, indem man die Fasern in geschmolzenes oder erweichtes thermoplastisches Matrixharz (dieses Verfahren ist ähnlich wie das Drahtüberzugsverfahren) oder in eine Lösung des thermoplastischen Matrixharzes taucht.
In den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung näher beschrieben.
20 Beispiel 1
Ein vollständig thermoplastisches Polyurethanharz vom Ester-Typ, mit einem Molekulargewicht von einigen Zehntausend und einem Erweichungspunkt von 1600C (Crisbon 6212 SL von Dainippon Ing and Chemicals, Incorporated) wurde in Methylethylketon gelöst. Ein Roving (12.000 Einzelfäden) aus hochfesten Acryl-Kohlenstoffasern wurde in die Lösung des Polyurethans eingetaucht und dann in einem Heissluftofen bei 800C zur Entfernung des Losungsmittels getrocknet. Der trockene Roving wurde zu geschnittenen Kohlenstoffasern von 6 mm Länge zerkleinert«
Auf diese Weise wurden fünf Proben von geschnittenen . Strängen mit unterschiedlichen Mengen an aufgebrachtem überzugsmittel durch Veränderung der Konzentration der Polyurethanlösung hergestellt.
5
Zu jeder Probe wurden gründlich getrocknete Pellets von Nylon-6,6 (2020B von Übe Industries, Ltd.) oder ein Polykarbonatharz (PC)-Pulver (Pänlite L-125ÖP von Teijin Chemicals Ltd.) derart zugegeben, dass der Gehalt an Kohlenstoffasern mit dem darauf befindlichen Polyurethanüberzug 30 Gew.% betrug. Eine Gesamtmenge von 3 kg der Mischung wurde bei Raumtemperatur in eine Drehtrommel eingebracht und die Mischung wurde dann in einem belüfteten Extruder (40 mm Durchmesser) eingegeben, wo die Mischung in Form eines Schmelzstrangs bei 280 bis 3000C bei einer Verwendung von Nylon-66 und bei 250 bis 28O0C, bei Verwendung von PC, extrudiert wurde. Der Strang wurde abgekühlt und granuliert. Alle rückständigen Kohlenstoffasern wurden aus dem Ein-
20 fülltrichter entfernt und gewogen. Die Ergebnisse
werden in Tabelle 1 gezeigt. Die Gegenwart von rückständigen Kohlenstoffasern zeigt an, ob Schwierigkeiten bei der stabilen Herstellung von gleichmässigen Harzzusammensetzungen vorlagen. Die Zusammensetzungen, bei denen Schwierigkeiten vorlagen, wurden nochmals in den Einfülltrichter eingefüllt und zwangsweise unter Verwendung eines Plastikstdbs in den Extruder eingegeben, wo die Fasern dann zusammen mit dem Matrixharz extrudiert wurden.
Die fünf Granulatproben, die jeweils 30 Gew.% der
Kohlenstoffaser (beschichtet mit Polyurethan) enthielten, wurden sorgfältig getrocknet und dann zu Teststücken Spritzgegossen. Die physikalischen Eigenschaften der Teststücke werden in Tabelle 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
Gekürzte Stränge (6 mm lang) von nicht-beschichteten Kohlenstoffasern oder von Kohlenstoffasern, die mit einem Epoxyharz (Epikote 828 von Shel Chemicals Corp.) überzogen waren, wurden mit Nylon-6,6-Granulat Vermischt und in gleicher Weise wie in Beispiel 1 in einen Extruder eingegeben. Die gleichen geschnittenen Stränge wurden auch mit einem Polykarbonatharzpulver abgemischt und in gleicher Weise in einen Extruder eingegeben. In jedem Fall blieb der grösste Teil der Kohlenstoffasern im Einfülltrichter und man konnte keine' befriedigenden Formkörper erhalten. Das Gewicht der abgelagerten Kohlenstoffasern wird in Tabelle 1 gezeigt.
Die gleichen Mischungen wie vorher angegeben wurden hergestellt und jede dieser Mischungen wurde zwangsweise in den Extruder mittels eines Plastikstabs eingebracht. Die erhaltenen Formkörper wurden gründlich getrocknet und zu Teststücken spritzverformt. Die physikalischen Eigenschaften der Teststücke werden in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 1
Beispiel 1 Vergleichsbeispiel 1 Epoxyharz 4,0
215
189
überzugsmittel Urethanharz ohne Überzug 1,5
873
759
Menge des Über
zugsmittels (Gew.%)
restliche Koh- „ fi(.
lenstoffaser w"bb
im Einfülltrich- PC
ter (g)
Konzentration
des Harzbades
(%)		 1,2 1,5 2,8 4,5 5,5
85 10 0 0 0
113 17 0 0 0
1,3 1,5 2,5 4,0 4,5		 0
1340
1260
Anmerkung: N-66: Nylon-66
PC:' Polykarbonat
Tabelle 2
Biegefestig
keit (kg/mm2)
Biegemodul
(kg/mm2)
Izod-Schlagfe-
stigkeit (kg-
cm/cm)		 Beispiel 2 Vergleichsbeispiel 1 Epoxyharz
überzugsmittel Biegefestig
keit (kg/mm2)
Biegemodul
(kg/mm2)
Izod-Schlagfe-
stigkeit (kg·
cm/cm)		 Urethanharz ohne ■
Überzug		 1,5 4,0
Menge des Überzugs
mittels (Gew.%)		 1,2 1,5 2,8 4,5 5,5 0 29,3 30,2
1850 1910
5,3 5,8
N-66 32,4 33,5 34,1 33,9 32,4
1890 1940 1960 1930 1900
6,3 7,9 8,2 7,9 6,9		 27,8
1870
4,1		 23,1 23,0
1550 1540
7,8 7,9
PC 23,5 23,8 25,2 24,3 23,4
1550 1570 1570 1560 1530
8,2 8,7 9,8 9,3 7,0		 22,6
1540
8,0
Beispiel 2
Fünf Proben von geschnittenen Fasersträngen der gleichen Art wie in Beispiel 1 wurden mit einem gut getrockneten Polybutylenterephthalat (CL-7000 von Teijin Ltd.) derart vermischt, dass der Gehalt an mit einem Polyurethanharz überzogenen Kohlenstoffasern 30 Gew.% betrug. Jede Mischung wurde bei Raumtemperatur in einen Trommelmischer eingegeben und die Mischung wurde dann in einen belüfteten Extruder von 40 mm Durchmesser eingefüllt und ein geschmolzener Strang wurde bei einer Temperatur von 220 bis 2400C extrudiert. Der Strang wurde mit Wasser gekühlt und granuliert. Die erhaltenen fünf Granulatproben wurden 4 Stunden bei 120°C getrocknet und dann zu Teststücken spritzverformt. Die physikalischen Eigenschaften der Teststücke werden in Tabelle 3 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
Die gleichen Teststücke wie in Beispiel 2 wurden hergestellt, wobei jedoch Kohlenstoffasern ohne Überzug oder Kohlenstoffasern mit einem Epoxyüberzug, der der gleiche war, wie in Vergleichsbeispiel 1, verwendet wurden. Die physikalischen Eigenschaften der Teststücke werden in Tabelle 3 gezeigt.
Die Daten in Tabelle 3 zeigen, dass die Kohlenstofffasern, die mit einem Polyurethanharz überzogen sind,
die Bildung einer gleichmässigen Mischung mit einem thermoplastischen Harz erleichtern und dass man Formkörper mit merklich verbesserten Eigenschaften erhält,
Tabelle 3
Beispiel 2 Vergleichsbeispiel 2 Epoxyharz
überzugsmittel Urethanharz ohne
Überzug		 1,5 . 4,0
27,0 27,0
1720 1730
5,2 5,3
Menge des Überzügs
mittels (Gew.%)
Biegefestigkeit
(kg/mm2)
Biegemqdul .
(kg/mm2)
Izod-Schlagfestig-
keit (kg·cm/cm)		 1,2 1,5 2,8 4,5 5,5
28,0 28,4 29,7 28,6 27,5
1730 1750 . 1740 1750 1730
6,4 6,5 6,8 6,7 6,2		 0
25,3
1700
5,0

Claims (10)

• HOFFMANN . E:T.LB.& PATENT-UND RECHTSANWÄLTE PATENTANWÄLTE DIPL.-INQ. W. EITLE · DRi RER. NAT. K. HOFFMANN ■ DIPL.-ING. W. LEHN DIPL.-INQ. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSE-.N · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUN& · DIFL.-INe. K. QORG DIPL.-INQ. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE 38 115 o/wa (1) TOHO BESLON CO., LTD., TOKYO / JAPAN (2) TEIJIN CHEMICALS LTD., TOKYO / JAPAN Kohlenstoffasern und Harzzusammensetzung, die mit diesen verstärkt ist PATENTANSPRÜCHE
1. Kohlenstoffasern, die mit 0,3 bis 10 Gew.% eines Polyurethanharzes überzogen sind.
2. Kohlenstoffaser-verstärkte thermoplastische Harz-5 zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass sie Kohlenstoffasern, die mit 0,3 bis 10 Gew.% eines Polyurethanharzes überzogen sind, und ein thermoplastisches Matrixharz enthält.
3. HarzZusammensetzung gemäss Anspruch 2, dadurch
33Ü201
gekennzeichnet , dass das thermoplastische Matrixharz ein Polycarbonatharz, ein Polyamidharz oder ein thermoplastisches gesättigtes Polyesterharz ist.
5
4. Harzzusammensetzung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Zusammen-
. . Setzung 3 bis 60 Gew.% der mit einem Polyurethanharz überzogenen Kohlenstoffasern und 97 bis 40 Gew.% eines thermoplastischen Matrixharzes enthält.
5. Harzzusammensetzung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Kohlenstoffaser eine durchschnittliche Länge von 0,1 bis 10 mm hat.
6. Verfahren zur Herstellung einer Kohlenstoffaserverstärkten thermoplastischen Harzzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet , dass man Kohlenstoffasern, die mit 0,3 bis 10 Gew.% eines Polyurethanharzes überzogen sind, und ein thermoplastisches Matrixharz verwendet.
7. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass man die Kohlenstoffasern mit einem thermoplastischen Matrixharz bei einer Temperatur oberhalb der Temperatur, bei welcher das thermoplastische Matrixharz im geschmolzenen oder weichen Zustand gehalten werden kann, abmischt.
8. Verfahren gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstoffasern eine
Länge von 0,1 bis 10 mm haben.
9. Verfahren gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die Kohlenstoffasern in
ein geschmolzenes oder erweichtes thermoplastisches Matrixharz oder in eine Lösung des thermoplastischen Matrixharzes eingetaucht werden und anschliessend aus dem geschmolzenen oder erweichten Harz
oder der Harzlösung wieder entnommen werden.
10. Verfahren gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass die Kohlenstoffasern kontinuierlich sind.
DE19833302012 1982-01-22 1983-01-21 Kohlenstoffasern und harzzusammensetzung, die mit diesen verstaerkt ist Granted DE3302012A1 (de)

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