DE3535272A1 - Verwendung genadelter gewebe oder gelege - Google Patents
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Description
Die Herstellung von Halbzeugen aus faserverstärkten thermoplastischen
Kunststoffen ist bekannt. Bei dem Verfahren gemäß der DE-OS 23 12 816
werden zwei Glasfasermatten zunächst erwärmt und anschließend einer
Druckzone zugeführt. An ihrem Zusammenführungspunkt wird geschmolzenes
thermoplstisches Material zwischen die Matten eingebracht, welches dabei
in die Matten eindringt. Erst beim unmittelbar anschließenden Verpressen
werden die Matten vollständig getränkt und die Luft daraus verdrängt.
Dieses Verpressen findet zwischen kontinuierlich arbeitenden Bändern
statt, wobei der Preßvorgang und das Abkühlen praktisch gleichzeitig
ablaufen. Ein auf diese Weise gefertigtes Halbzeug ist in der Ebene iso
trop, d.h. die Fasern sind statistisch verteilt und damit die Festig
keitseigenschaften in allen Richtungen gleich. Zahlreiche Formteile aus
verstärkten Thermoplasten werden aber bevorzugt nur in einer Richtung be
ansprucht, so daß eine isotrope Faserverteilung in diesen Fällen unwirt
schaftlich ist.
Weiterhin sind Halbzeuge aus faserverstärkten Thermoplasten bekannt, die
zusätzlich zu den Matten mit wirrer Faserverteilung auch in einer Rich
tung ausgerichtete Glasfasern aufweisen. Diese Faserbündel sind aber, be
dingt durch die hohe Viskosität der Thermoplastschmelze, sehr schlecht
tränkbar.
Es war daher Aufgabe der Erfindung, anzugeben, wie im Eingangsverfahren
hergestellte Halbzeuge eine bevorzugte Verstärkung in einer Richtung er
halten können, wobei gleichzeitig eine gute Durchtränkung des Verstär
kungsmaterials und bei einer Verformung der Halbzeuge ein Fließen des
Faser/Thermoplastgemisches auch in Richtung der bevorzugten Faserorien
tierung gewährleistet sein soll.
Die Erfindung besteht in der Verwendung genadelter Gewebe oder Gelege,
vorzugsweise kettverstärkter Glasgewebe, die durch Nadelung verdichtet
sind.
Unbehandelte Gewebe können mit Thermoplastschmelze nicht ausreichend gut
getränkt werden, da die Schmelze durch die Maschen im Gewebe hindurch
fließt, ohne die Faserbündel selbst zu tränken. Dabei ist die Schmelze in
der Lage, die an sich kleinen Lücken zwischen Kett- und Schußfäden durch
Verschieben der Faserbündel zu erweitern und damit den Durchfluß zu er
leichtern - die Faserbündel werden umgangen und nicht getränkt. Durch
intensive Nadelung des Gewebes oder Geleges vor dem Tränken wird dagegen
ein textiles Flächengebilde erhalten, das von einer Thermoplastschmelze
vollkommen getränkt wird, ohne daß sich die mechanischen Eigenschaften,
infolge der teilweisen Zerstörung der Fasern nachteilig verändern.
Darüber hinaus hat es sich gezeigt, daß bei der Formgebung von daraus
hergestellten Halbzeugen die Faser/Thermoplast-Mischung auch in Richtung
der Verstärkungsfasern fließt.
Als textile Flächengebilde kommen erfindungsgemäß Gewebe oder Gelege, die
z.B. durch Polymerfasern zusammengenäht sind, in Betracht. Eine Kombina
tion mit Matten oder Vliesen ist möglich und in manchen Anwendungsfällen
vorteilhaft. Die Flächengewichte dieser Gebilde liegen zwischen 100 und
1200, vorzugsweise zwischen 225 und 900 g/m2. Die Gewebe könnten in
Kett- und Schußrichtung unterschiedliche Titer enthalten. Dabei werden
kettverstärkte Gewebe bevorzugt, deren Fasern zu 60 bis 95 % in der Kett
richtung orientiert sind. Die Faserfeinheit der Faserbündel für Gewebe
und Gelege liegt zwischen 10 und 3600 tex, vorzugsweise 20 bis 1200 tex.
Zur Herstellung dieser textilen Flächengebilde werden Glasfasern bevor
zugt eingesetzt, es können aber auch Kohlenstoff-Fasern, Fasern aus aro
matischen Polyamiden, Polyamid oder anderen thermoplastischen Fasern oder
Kombinationen verschiedener Fasern verwendet werden. Insbesondere bei
Fasergelegen werden die steifen Verstärkungsfasern durch weichere Ver
bindungsfasern zusammengehalten. Weiterhin ist es möglich, die Fasern -
wie in der DE-OS 33 21 006 beschrieben - auf eine Thermoplastfolie als
Träger abzulegen und mit dieser zu vernadeln. Die Faserdurchmesser liegen
zwischen 5 und 30 µm, vorzugsweise zwischen 7 und 20 µm. Üblicherweise
sind die Fasern mit einer Schlichte behandelt, die die Haftung zum
Thermoplasten verbessert.
Das Nadeln der textilen Flächengebilde erfolgt in einer handelsüblichen
Nadelmaschine mit den üblichen Filznadeln. Die Einstichzahl, d.h. die
Anzahl der Einstiche pro cm2 liegt zwischen 20 und 200, vorzugsweise 30
bis 120. Es werden mittelgrobe Filznadeln mit einer "gauge"-Zahl von 17
bis 32 eingesetzt. Der Abstand der Widerhaken beträgt 3 bis 6 mm. Die
Einstichtiefe sollte mindestens 8, höchstens 20 mm, betragen. Der Vor
schub des textilen Flächengebildes während eines Hubes ist zweckmäßig
zwischen 3 und 15 mm, vorzugsweise zwischen 5 und 10 mm, zu wählen. Durch
die Nadelung wird das Flächengebilde schubsteif, d.h. die Faserbündel
lassen sich nicht mehr verschieben; es entstehen also keine Lücken, durch
die die Schmelze ungehindert hindurchtreten kann. Der Durchflußwiderstand
des Gewebes bzw. Geleges wird durch das Nadeln so gleichmäßig, daß die
Schmelze durch die Fadenbündel dringen muß und so die Einzelfilamente
zwangsläufig getränkt werden.
Für die Herstellung der Halbzeuge sind alle thermoplastisch verarbeit
baren Kunststoffe geeignet, beispielsweise Olefinpolymerisate, wie Poly
ethylen oder Polypropylen; Styrolpolymerisate, wie Polystyrol oder Co
polymere des Styrols mit bis zu 50 Gew.% Acrylnitril, α-Methyl-styrol,
Maleinsäureanhydrid, Methylmethacrylat, sowie kautschukmodifizierte Sty
rolpolymerisate, vorzugsweie solche, die 2 bis 25 Gew.% eines Butadien
kautschuks enthalten; Chlor enthaltende Polymerisate, wie Polyvinyl
chlorid, Polyvinylidenchlorid oder chlorierte Polyolefine; Polyamide,
Polymethylmethacrylat, Polyester aus Terephthalsäure und gesättigten
Diolen, Polycarbonat, Polysulfon, Polyethersulfon, Polyethereether-Keton,
Polyurethan sowie Mischungen dieser Polymerisate.
Diese Kunststoffe können die üblichen Zusatzstoffe, wie Füllstoffe, Pig
mente, Farbstoffe, Antistatika, Stabilisatoren, Flammschutzmittel oder
Gleitmittel enthalten.
Die Herstellung der Halbzeuge erfolgt nach an sich bekannten Verfahren,
beispielsweise nach dem in der DE-OS 23 12 816 beschriebenen Verfahren.
Eine diskontinuierliche Fertigung in einer hydraulischen Presse ist
denkbar. Den textilen Flächengebilden ist dabei so viel Thermoplast
schmelze hinzuzufügen, daß ein Fasergehalt zwischen 20 und 60 Gew.%,
vorzugsweise 25 bis 50 Gew.%, erreicht wird. Die Halbzeugdicke kann je
nach Flächengewicht des genadelten Gewebes oder Geleges zwischen 0,5 und
10 mm, vorzugsweise 1 bis 4 mm betragen.
Glasgewebe mit einem Flächengewicht von ca. 560 g/m2 wird in einer Nadel
maschine bei einer Geschwindigkeit von 2,8 m/min mit 80 Einstichen pro
cm2 bei einer Einstichtiefe von 14 mm genadelt. Zwei dieser Gewebe werden
dann zwischen drei Schmelzeschichten aus Polypropylen, die aus einem Ex
truder über drei Breitschlitzdüsen verteilt werden, geführt, in der Heiz
zone einer Doppelbandpresse getränkt und anschließend unter Druck durch
Abkühlung fixiert. Das Halbzeug ist 2,7 mm dick und hat einen Glasgehalt
von ca. 35 Gew.%.
Zur Herstellung eines Formteiles wird ein Zuschnitt in einem Strah
lungsofen bis auf eine Temperatur von 230°C erwärmt und in der auf 70°C
temperierten Preßform unter einem spezifischen Druck von 100 bar ver
preßt. Nach 25 sec Preßzeit kann das Formteil entformt werden.
Auf eine Glasfasermatte aus Endlosfasern mit einem Flächengewicht von
300 g/m² werden Glasfaserrovings mit einer Feinheit von 2400 tex neben
einander lückenlos aufgelegt. Dieses textile Flächengebilde wird dann
durch eine Nadelmaschine geführt und mit einer Einstichzahl von 50 pro
cm2 bei einer Einstichtiefe von 16 mm zusammengenadelt. Es entsteht ein
Gebilde mit einem Flächengewicht von ca. 1000 g/m2.
Die Weiterverarbeitung zu einem Halbzeug erfolgt wie im Beispiel 1. Die
Halbzeugdicke beträgt 5 mm bei einem Faseranteil von ca. 35 Gew.%.
Claims (2)
1. Verwendung genadelter Gewebe oder Gelege als textile Flächengebilde
für die Herstellung von Halbzeugen aus faserverstärkten thermoplasti
schen Kunststoffen, wobei ein oder mehrere textile Flächengebilde,
welche gegebenenfalls erwärmt sind, und eine Schmelze eines thermo
plastischen Kunststoffes zusammengeführt, in einer Druckzone mitein
ander verpreßt und abgekühlt werden.
2. Textile Flächengebilde für die Verwendung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß sie aus Glas-, Kohlenstoff- und/oder Kunststoff-
Fasern bestehen.
Priority Applications (1)
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Date | Code | Title | Description |
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
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