DE4016409A1 - Flaechiger verbundwerkstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen flächigen Verbundwerkstoff auf Basis von holzmehlgefülltem Polypropylen (HMPP).

Verbundwerkstoffe aus HMPP sind bekannt, z. B. aus EP-A 1 72 436. Der Zusatz des Holzmehls verleiht dem Werkstoff eine bessere Steifigkeit, d. h., der Elastizitätsmodul wird erhöht. Durch den hohen Füllstoffgehalt sinkt jedoch die Bruchdehnung ab, die Verbundwerkstoffe neigen zum Sprödbruch. Dies ist besonders bei solchen Anwendungen schädlich, bei denen die Verbundwerkstoffe hohen Belastungen ausgesetzt sind, z. B. bei Motorraum­ abschirmungen.

Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, flächige Verbundwerkstoffe auf Basis von HMPP zu entwickeln, bei denen die Bruchdehnung verbessert ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Werkstoff beidseitig mit Verstärkungseinlagen aus endlosen Glasfasern in Form von unregelmäßigen oder parallelen Fasergelegen oder von Fasermatten versehen wird.

In der DE-A 20 48 311 sind Platten aus Mischungen von feinteiligem Holz und Olefinpolymerisaten beschrieben, die Gewebe, Netze oder Vliese eingelagert enthalten, wodurch der Elastizitätsmodul erhöht werden soll. Die Gewebe, Netze oder Vliese können u. a. aus Glasfasern bestehen. Bevorzugt sind aber Metallnetze, z. B. V₂A-Siebe, sowie Sackgewebe, z. B. aus Jute. Diese Materialien sind jedoch nicht oder nicht in ausreichendem Maß in der Lage, die Bruchdehnung von HMPP-Platten zu verbessern. Dies wäre auch bei Glasfaservliesen nicht der Fall, bei denen die Glasfasern verhältnismäßig kurz sind, und die außerdem durch große Mengen Phenolharz gebunden sind, welches die Bruchdehnung erniedrigen würde.

Polypropylen im Sinne der Erfindung sind Homopolymerisate des Propylens und Copolymerisate mit untergeordneten Mengen an Comonomeren, z.B. Ethen, Buten, Acrylsäure und deren Ester oder Vinylester. Es werden bevorzugt leichtfließende Polymerisate eingesetzt, z. B. mit einem Schmelzindex zwischen 10 und 100/10 min, vorzugsweise von 15 bis 20/10 min, gemessen nach ASTM D 1238-65 T bei einer Temperatur von 230°C und einem Auflagegewicht von 2,16 kg.

Als Holzmehl wird vorzugsweise das Sägemehl eingesetzt, das bei der Verarbeitung von Weichholz, z. B. Fichte oder Tanne, direkt anfällt. Es weist im allgemeinen einen Wassergehalt von 2 bis 10, vorzugsweise 4 bis 8 Gew.-% auf. Seine mittlere Teilchengröße (Gewichtsmittel) d₅₀ ist im allgemeinen geringer als 100 µm; vorzugsweise liegt die Teilchengröße zwischen 50 und 95 µm. Die Menge des Holzmehls in der Gesamtmischung beträgt 10 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 25 bis 45 Gew.-%.

Daneben kann die Mischung 0 bis 20, vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-% Glasfasern einer mittleren Länge (Zahlenmittel) von weniger als 2 mm, vorzugsweise von weniger als 1 mm enthalten. Diese Glasfasern können aus Abfällen von Halbzeug oder Fertigteilen aus glasmattenverstärktem Polypropylen stammen sind. In diesem Fall ist die Verbesserung der Bruchdehnung durch das erfindungsgemäße Einlagern der Glasfaserverstärkung besonders wichtig.

Darüber hinaus können übliche Zusatzstoffe, wie Pigmente, z. B. Ruß, Farbstoffe, Stabilisatoren, z. B. Magnesiumoxid oder Calciumcarbonat sowie Elastifizierungsmittel, wie z. B. EPDM-Kautschuk, zugemischt werden.

Der Verbundwerkstoff enthält erfindungsgemäß beidseitig endlose Glasfasern in Form von unregelmäßigen oder parallelen Fasergelegen oder von Faser­ matten. Faservliese sind nicht geeignet, Fasergewebe wären für den erfindungsgemäßen Zweck viel zu teuer. Es genügen verhältnismäßig dünne und leichte Gelege bzw. Matten mit einem Flächengewicht von vorzugsweise 50 bis 200 g/m², insbesondere 100 bis 200 g/m².

Die Herstellung der Verbundwerkstoffe erfolgt zweckmäßigerweise dadurch, daß man das HMPP als Flächenbahn extrudiert, an beiden Seiten der Flächenbahn die Verstärkungseinlagen zuführt, den Verbund verpreßt und abkühlt. Die Extrusion erfolgt vorzugsweise nach dem in EP-A 1 72 436 beschriebenen Verfahren, bei dem zunächst ein Polypropylen-Schmelzestrom hergestellt und in diesem kontinuierlich Holzmehl und gegebenenfalls die geschnitzelten, Glasfasers enthaltenden Abfälle eingetragen werden. Das Verpressen erfolgt zweckmäßigerweise mittels einer Doppelbandpresse mit vorkragendem Unterband. Auf dieses wird die untere Verstärkungseinlage abgelegt, die obere wird zwischen die extrudierte HMPP-Flächenbahn und das Oberband eingeführt. Das Verpressen erfolgt bei einem Druck von vorzugs­ weise 1 bis 12 bar. Dabei wird die Verstärkungseinlage in die noch weiche HMPP-Flächenbahn eingepreßt und in dieser verankert. Am Austrittsende der Doppelbandpresse wird der Verbundwerkstoff abgekühlt.

Die erhaltenen flächigen Verbundwerkstoffe sind im allgemeinen 20 bis 200 cm breit und 0,1 bis 1 cm dick. Sie können durch Biegen, Pressen oder Tiefziehen zu Fertigteilen warm verformt werden, die z. B. im Kraftfahrzeugsektor Anwendung finden.

Beispiele

• 1. Eine Flächenbahn, gefertigt auf Basis von holzmehlgefülltem Polypropylen, welches 43 Gew.-% Holzmehl und 5 Gew.-% Glasfasern einer mittleren Länge von 1 mm enthält, wird beidseitig kaschiert mit Gelegen aus Endlosglasfasern mit einem Flächengewicht von 100 g× m^-2. Die Reißdehnung (nach DIN 53 455 im Zugversuch) beträgt 9-11%.
• 2. Die Reißdehnung einer Flächenbahn nach Beispiel 1 ohne Kaschierung beträgt 3-4%.
• 3. Eine Flächenbahn nach Beispiel 1 wird beidseitig mit einem üblichen Glasfaservlies kaschiert. Die Reißdehnung beträgt 4-5%.

Claims (2)

1. Flächiger Verbundwerkstoff auf Basis von holzmehlgefülltem Poly­ propylen, welches 10 bis 50 Gew.-% Holzmehl und 0 bis 20 Gew.-%, Glasfasern einer mittleren Länge von weniger als 2 mm enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff beidseitig Verstärkungseinlagen aus endlosen Glasfasern in Form von unregelmäßigen oder parallelen Fasergelegen oder von Fasermatten enthält.

2. Verfahren zur Herstellung des Verbundwerkstoffs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das holzmehlgefüllte Polypropylen als Flächenbahn extrudiert, an beiden Seiten der Flächenbahn die Verstärkungseinlagen zuführt, den Verbund verpreßt und abkühlt.