DE3423016A1 - Verbundmaterial aus einem warmhaertbaren polymer und einem thermoplastischen leichtpolymer und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents
Verbundmaterial aus einem warmhaertbaren polymer und einem thermoplastischen leichtpolymer und verfahren zu seiner herstellungInfo
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Description
PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER
RÄDERSCHEIDTSTRASSE I1 D-5000 KÖLN 41 3 Λ 2 3 Q 1
. 3·
Köln, den 19. Juni 1984 Nr. 31
Societe ATOCHEM, 12-16 Allee des Vosges,
92400 COURBEVOIE, Frankreich
Verbundmaterial aus einem warmhärtbaren Polymer und einem thermoplastischen Leichtpolymer und Verfahren
zu seiner Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues einheitliches Verbundmaterial homogener Struktur, das aus
einem thermoplastischen Leicht-Polymeren, das mit einem warmhärtbarem Polymeren verstärkt ist, besteht.
Die Erfindung betrifft ferner die Verfahren zur Herstellung.
Im Gegensatz zu den geschäumten Thermoplasten, die Schaumstoffprodukte mit einer niedrigen Dichte sind,
versteht man hier unter Leicht-Thermoplast die Klasse von Schaumstoffprodukten, deren mechanische Eigenschaften
denen des entsprechenden kompakten Produkts am nächsten sind. Die Dichte der erfindungsgemäßen
Leicht-Thermoplaste liegt über 0,15 g/cm3.
Verbundmaterialien aus geschäumten, mit warmhärtbaren Polymeren verstärkten Stoffen sind bekannt, in allen
Fällen handelt es sich aber - sofern sie technisch herstellbar sind - um Materialien mit heterogener
Struktur. Solche Materialien werden auf zwei Wegen erhalten: Durch unmittelbare Vernetzung des warmhärtbaren Harzes auf dem geschäumten Material oder
durch Kleben, d.h. durch Verwendung eines Zwischenmaterials zwischen den beiden Hauptbestandteilen.
Die Verwendung von Polyesterharzen zur direkten Herstellung von Schutzbeschichtungen auf Teilen aus geschäumtem
Polystyrol ist bekannt. Dieses Verfahren durch direkte Vernetzung besitzt - wie übrigens in
dem französischen Patent 1 480 638 schon ausgeführt einen wesentlichen Nachteil: Das geschäumte Material
wird von den üblichen Polyesterharzen angegriffen. Tatsächlich wirkt das in dem warmhärtbaren Harz enthaltene
freie Monomer als Lösungsmittel und greift die Zellen des geschäumten Materials an, wobei es
zu einer fortschreitenden Zerstörung des Schaummaterials kommt und somit die Herstellung eines industriell
brauchbaren Verbundmaterials verhindert wird. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurde in dem
französischen Patent 1 085 567 vorgeschlagen, vor dem Auftragen des warmhärtbaren Harzes auf die Schaumstoffe
eine Schicht aus einem Material aufzubringen, das einerseits das geschäumte Material nicht angreift
und andererseits selbst durch die warmhärtbaren Harze nicht angegriffen wird. Abgesehen davon, daß
dieses Verfahren unpraktisch ist und langsam abläuft, ist das Produkt durch das fremde Zwischenmaterial
uneinheitlich. Die gleiche Uneinheitlichkeit findet man wieder, wenn man ein Klebemittel verwendet, das ;
ebenfalls ein Zwischenmaterial darstellt, um ein ge- { schäumtes oder thermoplastisches Material mit einem /
warmhärtbaren Material zu verbinden. Diese Unein- ? heitlichkeit mach die Zwischenfläche empfindlich )
gegen alles, was eine Ablösung hervorrufen kann. Man kann sagen, daß der Einsatz eines Zwischenmate- :
rials nicht zu einem einheitlichen Verbundmaterial, :
sondern zum einfachen Nebeneinanderstellen von Kunststoff-Elementen
führt, deren Endstruktur heterogen ist.
Im französischen Patent 1 480 638 hat man versucht, die Nachteile der beschriebenen Techniken zumindest
teilweise zu beseitigen. Nach diesem Patent wird ein Polyesterharz unmittelbar auf einem geschäumten
Polystyrol polymerisiert, nachdem der größte Teil des monomeren Polystyrol-Lösungsmittels im Polyester
durch einen N-Methylolharnstoff-allylether, der
Polystyrol nicht löst, ersetzt wurde. Aber auch hier kann nur ein nicht einheitliches und daher
heterogenes Verbundmaterial erhalten werden, da die Verbindung zwischen den beiden Bestandteilen nur
mechanischer Art sein kann. Da nämlich das Polyester harz keine Möglichkeit mehr besitzt, auf das PoIystyrol
selbst direkt einzuwirken, kann dieses Harz nur in die Poren des geschäumten Materials eindringen
und vernetzen, und somit nur ein Haften ohne feste Verbindung bewirken, was zur Herstellung
eines Produkts mit begrenzten mechanischen Eigenschäften führt.
Im Gegensatz zu den bekannten Produkten betrifft die vorliegende Erfindung ein echtes neues Verbundmaterial,
einheitlich und mit homogener Struktur, wobei die Bestandteile eng miteinander verschweißt
sind. Dieses neue Verbundmaterial, das mindestens eine Außenfläche des warmhärtbaren Polymeren und
eine Schicht des thermoplastischen Leicht-Polymeren besitzt, ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Polymeren auf ihrer ganzen Grenzfläche mittels eines Monomeren miteinander verbunden sind, das als Verdünnungsmittel
des warmhärtbaren Harzes und als Lösungsmittel des Leicht-Polymeren wirkt, wobei das
Material der zu verbindenden äußeren Oberfläche des Polymeren eine der zu seiner Herstellung verwendeten
Grundzusammensetzung ähnliche Dichte aufweist, und das bei der Vernetzung des warmhärtbaren Harzes
durch seine Polymerisation eine enge Verbindung
. 1-
der gesamten Fläche zwischen den beiden zu verbindenden Polymeren bildet. Die Grenzfläche zwischen dem
warmhärtbaren Polymeren und dem thermoplastischen Leicht-Polymeren liegt in einer Form vor, wie man
sie sich z.B. als Mischung miteinander verträglicher Stoffe in der Schmelze vorstellen kann. Aufgrund
dieser Art der Bindung der Bestandteile kann das Verbundmaterial als einheitlich und als von homogener
Struktur bezeichnet werden, im Gegensatz zu einem sogenannten Verbundmaterial mit heterogener Struktur,
das z.B. durch Kleben hergestellt werden kann, wobei in diesem Fall die Grenzflächen, da sie keine Überganszone
zeigen, deutlich markiert und empfindlich sind.
Ein solches Verbundmaterial konnte früher wegen der Zerstörung des geschäumten oder leichten Basismaterials
durch das als Lösungsmittel wirkende Monomer nicht erhalten werden und kann nun dank der Struktur
der zu verbindenden Oberfläche des Schaumstoffs gegenüber dem Stützmaterial hergestellt werden. Erfindungsgemäß
soll das Material der zu verbindenden Oberfläche des geschäumten Materials eine Dichte
haben, die der der Grundzusammensetzung naheliegt, die zur Herstellung dieses Leichtmaterials diente.
Dies bedeutet, daß im Grenzfall die zu verbindende Außenfläche im wesentlichen in einer nicht leichten
Form vorliegt, der Kern aber aus Leichtmaterial besteht. Solche Leichtmaterialien, die manchmal die
Bezeichnung "mit glatter Oberfläche" oder "mit Haut" tragen, d.h. deren Oberfläche eine relativ dichte
Schicht gemäß der Definition des Begriffs "Haut" in "Standard Definitions of Terms Relating
■«.
to Plastics" in ASTM D 883, im Gegensatz zu den Leichtmaterialien, deren Oberflächendichte im wesentlichen
identisch mit der Kerndichte ist, sind bekannt. Sie werden üblicherweise hergestellt, indem man im
Moment der Expansion rasch die Oberfläche abkühlt,
die man dicht erhalten will, um ihr ein glattes Aussehen zu verleihen; die Herstellungsverfahren sind
weitgehend beschrieben, insbesondere im britischen Patent 912 88 8 und in den amerikanischen Patenten
3 461 496, 3 764 642 und 3 879 505. Sie können ebenfalls durch Coextrusion eines dichten thermoplastischen
Stoffes, der als Oberflächenschicht dient, mit demselben leichten thermoplastischen Stoff erhalten
werden, wie im US-Patent 3 229 005 beschrieben. 15
üblicherweise beträgt die Dichte der Außenfläche solcher Produkte zwischen 80 und 100 % der Dichte
der zur Herstellung dieser Außenfläche dienenden Grundzusammensetzung. Unter dem Ausdruck "Dichte
der Grundzusammensetzung" versteht man nicht nur die Dichte des thermoplastischen Polymeren in einem
nicht leichten Zustand, wenn letzteres in reinem Zustand als Ausgangsmaterial zur Herstellung des
leichten Verbundmaterials verwendet wird, sondern auch die Dichte des nicht leichten Materials, das
ausgehend von einem thermoplastischen Polymeren mit üblichen Füllstoffen erhalten und als Ausgangsstoff
für die Herstellung des leichten Verbundmaterials verwendet wird.
Das Wesentliche für die Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials ist die Kombination der
beiden Elemente: Monomer als Lösungsmittel des leich-
ten thermoplastischen Polymeren und Verdichtung der zu verbindenden Fläche des Leichtpolymeren. Die Dicke
der verdichteten Oberfläche ist von untergeordneter Bedeutung. Sie soll vorzugsweise so dünn wie möglich
sein, damit ein Maximum an Schaumstoff erhalten bleibt und es so weit entfernt wie möglich von der
neutralen Faser des Leichtmaterials gehalten wird. In der Praxis muß die Dicke ausreichend sein, um die
Diffusion des monomeren Lösungsmittels in der Oberfläche des Leichtpolymeren zu ermöglichen, ohne daß
es die leichten Teile erreichen kann, was zur Zerstörung des Schaumkerns führen würde. Es ist leicht
für den Fachmann, die am besten geeignete Dicke der betrachteten Oberfläche insbesondere in Abhängigkeit
von dem thermoplastischen Leichtpolymeren, dem monomeren Lösungsmittel und seiner Polymerisationsgeschwin
digkeit einzustellen.
Die erfindungsgemäßen thermoplastischen Polymere können mit den bekannten Mitteln und Techniken leicht
gemacht werden. Zum Beispiel kann der Thermoplast aus der Gruppe von Polystyrol, Polyvinylchlorid,
Polyvinylacetat, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymeren,
Polycarbonaten, Styrol-Acrylnitril-Copolymeren oder Acrylnitril-Butadien-sX-Methylstyrol, PoIymethylmethacrylat,
Polyphenylenoxid, Cellulosacetat, -acetobutyrat und -propionat, und deren Mischungen
gewählt werden.
Alle bekannten ungesättigten Polyesterharze sind als wärmehärtbares Polymer für das Verbundmaterial geeignet.
Im allgemeinen sind es die Polykondensate, die durch Umsetzung .einer ungesättigten Disäure oder eines
- 7-
./10-
ungesättigten Anhydrids, wie z.B. Maleinsäure oder Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Hexachloroendomethylentetrahydrophthalsäure
oder anderen mit einem Diol oder häufiger durch gleichzeitige Umsetzung
zwischen einem Diol oder einer Mischung von Diolen mit einer ungesättigten Disäure oder einem ungesättigten
Anhydrid und einer gesättigten Disäure oder einem gesättigten Anhydrid, wie z.B. Phthalsäure
oder Phthalanhydridsäure, Isophthal-, Terephthal-,
Adipin-, Tetrabromphthaisäure und anderen. Das Molverhältnis
zwischen ungesättigter und gesättigter Disäure dieser Polykondensate ist immer größer als
Null. Diole zu Herstellung dieser Polykondensate können beispielsweise sein: Propylenglykol, Ethylenglykol,
Diethylenglykol, Butylenglykol, Pentandiol, Heptandiol und andere, sowie die halogenierten
Diole wie die Diol-Derivate des Decachlordiphe- , nyls. Diese Aufzählung von Säuren und Diolen
ist nicht erschöpfend.
Die Umsetzung erfolgt nach bekannten Methoden mit \
oder ohne Katalysator bis der gewünschte Kondensationsgrad erreicht ist. Als warmhärtbares Polymer
kann man ebenfalls die Vinylesterharze verwenden, welche Kondensationsprodukte von Epoxyharzen mit
ungesättigten Monocarbonsäuren sind, wie z.B. die Produkte der Umsetzung von Bisphenol A-Glycidylether
mit Acryl- oder Methacrylsäure. Die erhaltenen Polykondensate werden dann in einem ethylenisch \
ungesättigten Monomeren aufgelöst, das bei der Her- I stellung von ungesättigten Polyesterharzen verwendet '
werden kann. Dieses ungesättigte Monomer dient zur Brückenbildung zwischen den Polyesterketten bei der
■ - -β -
Vernetzung. Dieses Monomer soll auch als Lösungsmittel für das thermoplastische Leichtpolymer dienen. Diese
Eigenschaft erlaubt ihm, in die dichte Oberfläche des Leichtmaterials zu diffundieren und bei der Vernetzung
des Polyesterharzes innerhalb des teilweise gelösten Leichtmaterials zu polymerisieren und somit
eine Verbindung des warmhärtbaren Stoffes mit dem Thermoplasten zu bilden. Das als Verdünnungsmittel
des warmhärtbaren Harzes und als Lösungsmittel des thermoplastischen Harzes verwendete Monomer ist bekannt
und wird üblicherweise aus der Gruppe der Styrolverbindungen wie Styrol, Methylstyrol, Chlorstyrol,
Tertiärbutylstyrol und Vinyltoluol, der Acryl- und Methacrylsäuremono- oder -diester wie Methylmethacrylat
und Dimethacrylat-l,3-butandiol, der Allylester wie Diallylphthalat oder der Vinylester wie
Vinylacetat und Vinylpropionat gewählt.
Selbstverständlich wird das Monomer nach seinen Lösungseigenschaften für das thermoplastische Polymer
gewählt; wenn z.B. das Leichtmaterial ein styrolisches Polymer ist, wird vorzugsweise ein styrolisches
Monomer wie Styrol allein oder in Mischung gewählt, oder bei einem Polyvinylidenchlorid wird bevorzugt
Methylmethacrylat allein oder in Mischung gewählt.
Zu den Polyesterharzen kann man noch die üblichen Zusatzstoffe, wie z.B. verdünnende und/oder verstärkende
Füllstoffe wie Fasermaterialien, Abbindeverhinderungsmittel wie im Monomeren aufgelöste thermoplastische
Harze, oder noch flammfest machende Mittel hinzufügen.
Das Verbundmaterial kann nach allen bekannten Verfahren zur Herstellung eines beliebigen Verbundmaterials
hergestellt werden. Man kann zum Beispiel auf einen Leichtthermoplast mit einer dichten Oberfläche ein
warmhärtbares Harz aufbringen, das selbstverständlich mit dem monomeren Lösungsmittel gut verdünnt ist,
und vernetzen. Man kann es auch durch Warmpressen eines getränkten Materials auf den Thermoplast herstellen,
wobei die Sheet molding compound bekanntermaßen ein mit Fasern gefülltes Polyesterharz ist,
das mit einem Verdickungsmittel wie Erdalkalioxid behandelt ist.
In einem besonders interessanten Verfahren, das Gegenstand der Erfindung ist, wird das Verbundmaterial
kontinuierlich hergestellt. Aus dem Stand der Technik ist das koninuierliche Verfahren zur Herstellung
eines Verbundmaterials aus thermoplastischem Leichtpolymer und warmhärtbarem Polymer offensichtlich
nicht bekannt. Das Verfahren besteht darin, ein thermoplastisches Leichtprofil, dessen Außenfläche
aus einer relativ dichten Schicht im Sinne der vorangehenden Erläuterungen besteht, bei einer Temperatur
zwischen 100 und 2000C durch eine Düse eindringen zu lassen und an dem Düseneintritt einen
Teil oder die ganze relativ dichte Schicht mit kontinuierlichen Fasern in Kontakt zu bringen, die
mit einem warmhärtbaren Harz vorimprägniert wurden, das durch ein ethylenisch ungesättigtes, monomeres
Lösungsmittel für den Leichtthermoplast verdünnt ist.
-yr-
Nach der Endformgebung und der Vernetzung des warmhärtbaren Harzes in der Düse wird das Verbundmaterial
am Düsenaustritt gewonnen.
Bekannterweise ist die Düse eine rohrförmige Vorrichtung
mit einer Geometrie, die der des gewünschten Verbundmaterials entspricht. Die Heizvorrichtungen
sind auf der Düse in der Weise angeordnet, daß man die Temperatur innerhalb mehrerer Zonen variieren
kann. Diese Temperaturzonen zwischen 100 und 2000C werden entsprechend den verschiedenen anderen Parametern
eingestellt, wie z.B. Vernetzungsgeschwindigkeit des warmhärtbaren Harzes, Düsenlänge,
Abzugsgeschwindigkeit des Verbundmaterials.
Ohne dadurch eine Einschränkung vorzunehmen, scheint es, daß mit einer Düsenlänge zwischen 0,5 m und
1,50 m industriell vernünftige Abzugsgeschwindigkeiten von ca. 0,5 m bis 3 m/mn erhalten werden kön-
;2 0 nen.
Die bei dem Verfahren verwendeten Fasern liegen in kontinuierlicher Form vor, d.h., sie gehen vom Düsenj
eintritt bis zum und -austritt. Beispielsweise können |25 diese Fasern in Form von Fäden oder Roving, Gewebe
oder Matte aus ungewebten Schnittfaservliesen vorliegen. Die für die Erfindung bevorzugt geeigneten
Fasern sind Glas-, Kohlenstoff- oder Aramidfasern. Das Imprägnieren der Faser mit warmhärtbaren Harzen
|30 erfolgt am Düseneintritt durch jedes bekannte Mittel. Es kann zum Beispiel durch Tränken oder Tauchen der
Fasern vor dem Eindringen in die Düse oder durch
eine Fließanlage wie einen Spritzzylinder mit warmhärtbarem Harz, das in einer kalten Zone vor der oder
den Heizzonen der Düse eingebracht wird, erfolgen.
Das warmhärtbare Harz enthält im Moment des Imprägnierens alle üblichen Zusatzstoffe wie Füllmaterial,
Pigmente, Abbindeverhinderungsmittel und insbesondere das Katalysatorsystem, das die Vernetzung bewirkt,
sowie gegebenenfalls ein Formtrennmittel.
Nach dem beschriebenen Verfahren ist es nicht nur möglich, Verbundmaterialien großer Länge, ausgehend
von vorgefertigten thermoplastischen Leichtprofilen, herzustellen, sondern auch Verbundmaterialien
völlig kontinuierlich herzustellen, indem man die Düse und die Vorrichtung zur Imprägnierung
der Faser am Ausgang der Extrusionskette des thermoplastischen Leichtprofils anordnet. In diesem Fall
genügt es, nach routinemäßigen Versuchen die verschiedenen Parameter einzustellen, um beide Techniken
zu koordinieren. Die Herstellung des Verbundmaterials nach dem Verfahren der Erfindung erscheint
umso überraschender, als man, trotz der Düsentemperatur, die mit 8O0C über dem Erweichungspunkt des
thermoplastischen Leichtmaterials liegt, keine Formänderung des Kerns am Düsenaustritt feststellt.
Die Erfindung wird anhand von Beispielen, die keine Einschränkung bedeuten, erläutert.
30
-χί- ■ /5".
Eine Platte aus Leichtpolystyrol einer Dichte von 0,25 g/cm3, deren beide große Flächen eine Dichte
in der Größenordnung von 0,9 g/cm3 haben, mit einer Stärke von 10 mm und einer Länge und Breite von
398 χ 298 mm verwendet man als Kernstoff des Verbundmaterials.
Des weiteren stellt man ein verformbares harzimprägniertes Material mit folgender Zusammensetzung her:
Gewichtsteile
- Propylen- und Dipropylenglykol-
maleat, 68%ige Lösung in Styrol 100
- Calciumcarbonat 100
- Abbindeverhinderungszusatzstoff
(28%ige Polystyrollösung im Styrol) 65
- calciniertes Kaolin 50 !20 - Tertiärbutylperoctoat 1,5
- Zinkstearat 7
- Magnesia 1,5
- Schnittglasfasern (1 = 25 mm) 110
.25 Auf den zwei großen Flächen der Polystyrolplatte stellt man eine harzimprägnierte Schicht mit den
Abmessungen 250 χ 150 mm und ca. 2,5 mm auf. Man legt das Ganze in eine Form von 300 χ 400 mm ein,
die auf 1150C erwärmt ist. Man schließt die Form
ab, läßt den Druck auf 10 bar steigen und entspannt augenblicklich. Nach drei Minuten öffnet man die Form
und erhält ein vollkommen homogenes Verbundmaterial, das kein Eindringen von warmhärtbarem Harz in den
Schaumstoff zeigt.
3423.0J6
- γί-
Die Gesamtstärke des fertigen Verbundmaterials beträgt 11,3 mm einschließlich der beiden Oberflächenschichten
aus verstärktem Polyester mit der Grenzflächenverbindung von jeweils 1 mm. Die scheinbare Reduzierung
des Polystyrolstützmaterials betrug nur 0,7 mm.
Das Verbundmaterial besitzt die folgenden mechanischen Eigenschaften:
Dichte 0,5 g/cm3
Biegemodul 3500 MPa
(nach der Norm ISO R 179)
Steifigkeit 8463306 N χ mm2
Berechnet nach ALLEN
"Analysis and Design of
"Analysis and Design of
Structural Sandwichs Panels"
Pergamon Oxford 1969 bei einer
Probenbreite von 15 mm.
Beispiel 2 (Vergleichsbeispiel)
Von der Platte aus Beispiel 1 werden die Teile mit einer Dichte von ca. 0,9 g/cm3 mit der Säge entfernt;
die Dicke dieser Platte beträgt nur noch 6,5 mm.
Nach Behandlung unter den Bedingungen von Beispiel 1 erhält man schließlich ein unvollkommen mit Polyester
beschichtetes Material. Die Beschichtung hat eine unregelmäßige Dicke zwischen 1 bis 2,5 mm. Man
kann das Eindringen des Polyesters in den Schaumstoff verbund sehen, dessen Dicke an manchen Stellen
von 6,5 auf 3 mm zurückgeht.
Dieses Material ist unbrauchbar.
Ein thermoplastisches Leichtprofil des Querschnitts 28 mm χ 10,6 nun, mit Außenhaut, wird kontinuierlich
nach der in dem französischen Patent Nr. 1 4 98 beschriebenen Technik durch Extrudieren der folgenden
Mischung hergestellt:
Gewichtsteile
ilO - Polystyrol, klar, Perlen 100 (Molekulargewicht 375 000)
- Weißöl 0,05
- Natriumbicarbonat 5
- Stearinsäure 0,1 15
Diese schäumbare Kunststoffmischung wird in einen Extruder gegeben mit einem Durchmesser von 40 mm,
einer Länge von 800 mm, der mit einer Schnecke mit einem Kompressionsverhältnis von 2,5 : 1
ausgerüstet ist, und durch die genannte Schecke durch eine Düse gefördert, die einen Querschnitt
besitzt, der etwa dem des gewünschten Profils entspricht, indem ein geeigneter Dorn angebracht
ist, um in dem extrudierten Material einen inneren Hohlraum zu schaffen und in der Nähe des Ausgangs
der genannten Düse und etwa koaxial mit ihr eine Kühlkalibriervorrichtung, die aus einem
beidseitig offenen Kanal von 1 m Länge besteht und die am Eingang einen Querschnitt besitzt, der dem
,30 der Düse ähnlich ist, und am Ausgang einen Querschnitt, der dem des herzustellenden Profils identisch
ist (28 χ 10,6 mm).
Die Extrudierbedingungen sind:
Die Extrudierbedingungen sind:
- Extrudiertemperatur 140-160 - 1700C
- Düsentemperatur 1650C
- Temperatur der Kühlkalibriervorrichtung 400C
- lineare Ausgangsgeschwindigkeit des
Profils ca. 1 m/min
- Globaldichte des Profils ca. 0,47 g/cm3
- Dichte der Haut ca. 0,95 g/cm3
Hinter der Extrusionslinie des Profils bringt man die Düse an, die im Anhang schematisch dargestellt ist.
Die Düse besitzt die Maße30,2 χ 12,6 mm und ist in zwei Heizzonen aufgeteilt:
A 1000C auf eine Länge von 400 mm B 1300C auf eine Länge von 600 mm.
Vor dieser Düse und mit ihr in Kontakt ist das Polyesterzulaufsystem
angebracht, das die gleiche Geometrie besitzt. Dieses System ist 80 mm lang und wird auf 3O0C
gehalten.
Am Extruderausgang wird das Profil mittels einer Zentrierplatte D in die Düse geführt, wobei es gleichzeitig
von Endlosglasfasern, die auch Rovings genannt werden, umhüllt wird (RO 99 P 103 der Gesellschaft
VETROTEX). Die Anzahl der Rovings beträgt 38.
So wie das Profil/Rovings-Material in C eintritt, wird auf die Fasern eine Polyestermischung der folgenden
Zusammensetzung aufgegeben:
Gewichtsteile
- Propylenglykol- und Dipropylenglykolmaleat, 68%ige Lösung in Styrol 50
- Maleophthalatharz* 50
- Formtrennmittel (ORTHOLEUM 162) 0,5
- Tertxärbutylperoctoat 1,5
* Das Maleophthalatharz besteht aus einer
Mischung aus:
10
10
Gewichtsteile
- Propylenglykolmaleophthalat 44
- Antischrumpfmittel (Polyvinylacetat) 12
- Styrol 4 4 15
Das fertige Verbundmaterial wird am Düsenausgang mit Hilfe einer Abzugsraupe abgezogen.
Man erhält kontinuierlich ein homogenes Verbundmate-,20 rial, dessen leichter Kern nicht defomiert ist, bei
dem die vollständige Bindung zwischen dem Polyester und dem Polystyrol gewährleistet ist, ohne daß
Polyester in den Schaumstoffkern eingedrungen ist. Die Dicke der Polyesteroberfläche beträgt 1 mm,
'25 der Gehalt an Glas, bezogen auf Polyester, beträgt 62 Gewichtsprozent. Das erhaltene Material besitzt
die folgenden mechanischen Eigenschaften:
Dichte 0,62 g/cm3
:30 Biegungsmodul 8 030 MPa
Steifigkeit 69 298 256 N χ mm2
Wenn man zum Vergleich unter den oben angegebenen Be-
dingungen ein Profil in die Düse einbringt, dessert Dichte der Außenfläche identisch mit derjenigen des
Kerns ist, erhält man ein Verbundmaterial, dessen Querschnitt ein Einfallen des Schaums und das Eindringen
des Polyesterharzes in den Schaumkern zeigt. Dieser Materialtyp ist völlig unbrauchbar.
Man verfährt auf dieselbe Weise wie in Beispiel 3, ■
gibt jedoch auf die Fasern die Harzzusammensetzung:
Gewichtsteile
- Dipropylenglykol- und Propylenglykolmaleat, 60%ige Lösung in
Styrol 100
- Formtrennmittel (ORTHOLEUM 162) 0,5
- Tertiärbutylperoctoat 1,5
Man erhält kontinuierlich ein homogenes Verbundmaterial, dessen Kern nicht deformiert ist und das ebenso
wie in Beispiel 3 eine vollkommende Polystyrol-Polyester-Bindung zeigt.
Jedoch beobachtet man in diesem Fall, daß die Außenfläche des warmhärtbaren Materials ein weniger glattes und attraktives Aussehen als in Beispiel 3 zeigt.
Jedoch beobachtet man in diesem Fall, daß die Außenfläche des warmhärtbaren Materials ein weniger glattes und attraktives Aussehen als in Beispiel 3 zeigt.
Ein rhermoplastisches Leichtprofil des Querschnitts 28 χ 10,6 mm mit äußerer Haut wird kontinuierlich
in der in Beispiel 3 beschriebenen Weise hergestellt, jedoch ist die extrudierte Mischung in diesem Fall:
- VS -
Gewichtsteile | |
- PVC Kwert 55 | 100 |
- Copolymer SAN mit hohem Molekular | |
gewicht | 8 |
- Calciumstearat | 1,2 |
- Polyäthylenwachs | 0,5 |
- Barium-Cadmium-Laurat | 2 |
- organisches Phosphit | 0,5 |
- Natriumbicarbonat | 2 |
Extrudertemperatur | 160 bis 1800C |
Düsentemperatur | 1800C |
Temperatur der Kühl/Kalibrier | |
vorrichtung | 3O0C |
lineare Ausgangsgeschwindigkeit | |
des Profils | ca. 0,8 m/min |
Globaldichte | ca. 0,5 |
Dichte der Haut | ca. 1,3 |
Man verfährt dann wie in Beispiel 3, wobei die Zusammen-Setzung
des Harzes, das auf die Fasern aufgegeben wird, folgendermaßen ist:
Gewichtsteile
- Propylenglykol·· und Neopentylglykolmaleoisophthalat,
60%ige Lösung in einer Mischung Styrol/ Methylmethacrylat (Methylmethacrylat
: 10-Styrol : 30)
- Formtrennmittel (Ortholeum 162) - Tertiärbutylperoctoat
Die Düsentemperaturen sind:
A 100° C auf eine Länge von 400 mm B 110° C auf eine Länge von 600 mm
100 0,4 1,2
. iSL-
Die Anzahl der Rovings beträgt ebenfalls Das Material wird kontinuierlich mit der Abzugsraupe
mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min abgezogen.
Wie im vorangehenden Fall ist die Bindung zwischen dem Polyvinylchlorid und dem Polyester vollkommen.
Die Dicke der Polyesteroberfläche beträgt 1 mm. Der Glasanteil beträgt, bezogen auf Polyester,
62 Gewichtsprozent.
Claims (5)
- PatentansprücheVerbundmaterial mit wenigstens einer Außenfläche aus warmhärtbarem Polymer und einer Schicht aus thermoplastischem Leichtpolymer, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Polymeren auf ihrer gesamten Grenzfläche miteinander verbunden werden mittels eines Monomeren, daß das warmhärtbare Harz verdünnt und das Leichtpolymere löst, dessen Material der zu verbindenden Außenfläche eine Dichte besitzt, die derjenigen der zu ihrer Herstellung verwendeten Ausgangszusammensetzung ähnlich ist, wobei das Monomere bei der Vernetzung des warmhärtbaren Harzes durch seine Polymerisation eine enge Verbindung der ganzen Grenzfläche zwischen den beiden zu vereinigenden Polymeren bewirkt.
- 2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere zu vereinigende Fläche des thermoplastischen Leichtpolymeren eine Dichte zwischen 80 und 100 % von derjenigen der zu ihrer Herstellung verwendeten Ausgangszusammensetzung besitzt.
- 3. Material nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das warmhärtbare Polymer mit Fasermaterial beladen ist.
- 4. Verfahren zur Herstellung des Verbundmaterials nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein thermoplastisches Leichtprofil, dessen äußere Fläche aus einer relativ dichten Schicht besteht, eine heiße Düse bei einer Temperaturzwischen 100 und 2000C durchläuft, wobei die genannte relativ dichte Schicht am Eingang der Düse ganz oder teilweise mit Endlosfasern in Kontakt gebracht wird, die mit einem warmhärtbaren Harz vorimprägniert sind, das durch ein ethylenisch ungesättigtes Monomer, das den Leicht-Thermoplasten löst, verdünnt ist.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ dichte Schicht eine Dichte zwischen 80 und 100 % der Dichte der zu ihrer Herstellung dienenden Grundzusammensetzung besitzt.
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