DE4116800A1

DE4116800A1 - Hochtemperatur-verfahren zur herstellung von flaechigen verbundwerkstoffen

Info

Publication number: DE4116800A1
Application number: DE19914116800
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl Ing Dr Goldmann; Robert Dipl Chem Dr Becker
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1991-05-23
Filing date: 1991-05-23
Publication date: 1992-11-26

Description

Verfahren zur Herstellung von flächigen Verbundwerk stoffen aus Verstärkungsfaser-Gebilden und Thermoplasten sind bekannt. Als diskontinuierliches Verfahren ist vor allem das "Film-Stacking" beschrieben, bei dem Lagen von Verstärkungsfaser-Gebilden mit Thermoplastfolien in einer statischen Presse verpreßt werden. Ein kontinuier liches Verfahren wird auf Doppelbandpressen durchge führt. Prinzipiell kann der Thermoplast bei beiden Ver fahren auch auf andere Weise als in Form von Folien auf gegeben werden, beispielsweise als Schmelze, Fasern oder Pulver.

Wie beispielsweise in der DE-OS 37 34 296 erwähnt, wer den kontinuierliche Verfahren auf Doppelbandpressen bei Temperaturen betrieben, die üblicherweise 20-50°C über dem Schmelzpunkt des Thermoplasten liegen.

Nachteilig bei diesen Verfahren sind relativ lange Im prägnierzeiten, die zur Erzielung eines qualitativ hoch wertigen Produktes nötig sind. Daraus folgen vergleichs weise niedrige Herstellgeschwindigkeiten. Dies gilt insbesondere bei Verwendung von hochwertigen, schlag zähen, hochmolekularen Thermoplasten, die in der Regel hohe Schmelzviskositäten aufweisen. Aufgrund ihrer in der Regel hohen Viskositäten ist auch die Verarbeitung amorpher Thermoplaste schwierig.

Überraschend wurde ein neues Verfahren zur Herstellung qualitativ hochwertiger flächiger Verbundwerkstoffe mit Thermoplastmatrix gefunden, indem man die Verstärkungs faser-Gebilde und den Thermoplasten einer Presse zu führt, in dieser Presse die Temperatur der Materialien erhöht und das Verstärkungsfaser-Gebilde bei kurzer Verweilzeit mit genau definierter Maximalverweilzeit der einzelnen Volumenelemente unter Anwendung von Druck und hoher Temperatur imprägniert, wobei man auf einem außer gewöhnlich hohen Temperaturniveau arbeitet, das anson sten erfahrungsgemäß zu Schädigungen des Thermoplasten selbst oder der Schlichten an der Oberfläche der Ver stärkungsfasern oder durch Abbau des Thermoplasten in der Grenzschicht zur Faser unter dem Einfluß der Schlichten führt.

Unter einer Presse soll dabei eine Vorrichtung verstan den werden, die in der Lage ist, gleichzeitig Druck und erhöhte Temperatur auf die flächigen Gebilde auszuüben. Insbesondere sind darunter getaktete hydraulische Pres sen mit beheizbaren Platten in einer oder mehreren Eta gen zu verstehen. Diese Pressen können entweder rein diskontinuierlich oder aber in bezug auf das Produkt kontinuierlich betrieben werden, indem man das flächige Gebilde durch die sich taktweise öffnende und schließen de Presse zieht oder schiebt. Auch kontinuierliche Pres sen, beispielsweise Doppelbandpressen, sind eingeschlos sen.

Erfindungsgemäß soll die Temperatur der Materialien in der Presse erhöht werden. Das außergewöhnlich hohe Temperaturniveau liegt nur kurzzeitig während des Im prägniervorganges selbst an. Bevorzugt werden die thermoplastischen Materialien in fester Form, beispiels weise als Folien, Fasern, Pulver, zugeführt. Eine Vor heizung der Materialien bis über den Schmelzpunkt des Thermoplasten ist möglich. Ebenso ist eine Zuführung des Thermoplasten in geschmolzener Form, beispielsweise aus der Breitschlitzdüse eines Extruders denkbar, allerdings auf einem niedrigeren Temperaturniveau als bei der Im prägnierung.

Erfindungsgemäß ist die Verweilzeit auf dem hohen Temperaturniveau kurz. Durch Anwendung der hohen Temperatur reduziert sie sich deutlich. Ein absoluter Wert ist jedoch nur beispielhaft anzugeben, da das Niveau beispielsweise entscheidend von der Viskosität des Thermoplasten, von Fadenstärke und textiler Bindung des eingesetzten Verstärkungsfaser-Gebildes und vom Filamentdurchmesser der Verstärkungsfasern abhängt.

Das Verfahren hat eine sehr enge Verweilzeitverteilung bei definierter Maximalverweilzeit, d. h. es gibt keine langen Verweilzeitschwänze, die zu Produktschädigungen führen würden.

Als flächige Verstärkungsfaser-Gebilde kommen vorzugs weise Gewebe, Gestricke, Gewirke aller Art, Geflechte, Vliese, Matten sowie Kombinationen davon sowie alle Arten von unidirektionalen Gebilden oder Kombinationen von unidirektionalen Gebilden mit den erwähnten Textilien in Frage.

Als Verstärkungsfasern sollen zunächst Glasfasern betrachtet werden. Es ist bekannt, daß diese in Multi filament-Form vorliegenden Fasern zur Verbesserung ver schiedener Eigenschaften im Verbund mit den Kunststoffen mit Schlichten versehen werden, die in der Regel aus einer Vielzahl von Komponenten bestehen. Dazu gehören u. a. Filmbildner, Haftvermittler, Gleitmittel, Anti statika, Weichmacher, Emulgatoren.

Im Zusammenhang mit der Erfindung sind insbesondere Filmbildner und Haftvermittler von Interesse. Die Film bildner haben die Funktion, die Faser vor mechanischen Beschädigungen zu schützen, einen geschlossenen Strang zu bilden und möglichst an der Ausbildung der Verbund eigenschaften teilzunehmen. Sie bestehen im allgemeinen aus wasserdispergierbaren oder wasserlöslichen Polyme ren, beispielsweise aus Polyvinylacetaten, Polyester harzen, Epoxidharzen, Polyurethanen, Acrylaten.

Die Haftvermittler haben die Funktion, die mechanischen Eigenschaften im Verbund zwischen Matrix und Faser zu verbessern. Hierzu werden in der Regel organofunktio nelle Silane eingesetzt, beispielsweise Amino-, Epoxi-, Vinyl-, Methacryl-, Mercapto- oder Halogensilane. Ferner werden Chrom- und Titankomplexverbindungen verwendet.

Bei Glasfasern wird diese komplette Schlichte mit Film bildner und Haftvermittler direkt beim Spinnprozeß auf die Faser aufgetragen. In manchen Fällen, beispielsweise bei einer Weiterverarbeitung der Fasern zu Glas-Geweben oder anderen Textilien, kann die Glasfaser jedoch beim Spinnprozeß zunächst mit einer Schlichte ausgerüstet werden, die nicht auf die Anbindung an Kunststoffe, sondern auf eine optimale Verarbeitbarkeit im textilen Prozeß hin optimiert ist. Solche Schlichten werden dann nach Abschluß der textilen Verarbeitung entfernt, in der Regel durch Abbrennen. Anschließend wird auf das tex tile Gebilde in der Regel aus wäßriger Lösung nur noch der Haftvermittler als sogenanntes Finish aufgebracht.

Bei thermoplastischen Matrices werden bevorzugt Film bildner eingesetzt, die zumindest teilweise aus Polyure thanen bestehen. Es ist bekannt, daß Polyurethansysteme nur eine sehr beschränkte Thermostabilität haben, d. h. daß ihre Zersetzung in der Regel schon bei Temperaturen unter 180°C beginnt. Solche Systeme sind somit für einen Einsatz bei Temperaturen über 280°C prinzipiell ungeeig net.

Bei Thermoplasten sind insbesondere Haftvermittler aus der Gruppe der Triethoxisilane und Trimethoxisilane mit Vinyl-, Methacryloxipropyl-, Aminopropyl- und Epoxid gruppen wegen ihrer guten Haftungseigenschaften bevor zugt. Besonders bevorzugt sind γ-Aminopropyltriethoxy silan, γ-Glycidoxipropyltrimethoxisilane oder -ethoxi silane, β-(3,4-Epoxi-cyclo-hexyl)ethyltrimethoxisilan, γ-Methacryloxipropyltrimethoxisilan und Vinyltriethoxi silan.

Diese bevorzugten Silane zeigen in der DSC unter Luftab schluß deutliche Zersetzungserscheinungen bei 280-300°C, Unter Luftzutritt sogar schon bei 150°C. Bei Epoxisila nen liegen die Zersetzungstemperaturen in der Regel niedriger als bei vergleichbaren Aminosilanen. In der Kombination mit Filmbildnern sind die thermischen Be ständigkeiten schlechter.

Es wäre demnach für den Fachmann äußerst erstaunlich, wenn die erwähnten bevorzugten Silane bei Temperaturen über 300°C bei einem Prozeß, der streng unter Luftab schluß arbeitet, noch eine zumindest zufriedenstellende Haftung zu Thermoplasten ergeben würden. Dies gilt für Fälle, wo der reine Haftvermittler in Form eines Finishs auf der Faser vorliegt, in noch gravierenderem Maße jedoch bei Ausrüstung mit der kompletten Schlichte, in der zusätzlich der noch viel weniger thermostabile Filmbildner enthalten ist.

Überraschend wurde dennoch gefunden, daß man bei Einsatz von Glasfasern mit Finishes, die zumindest teilweise aus den angegebenen bevorzugten Silanen, insbesondere aus den bevorzugten Triethoxisilanen und Trimethoxisilanen mit Vinyl-, Methacryloxipropyl-, Aminopropyl- und Epoxidgruppen bestehen, mit dem angegebenen neuen Verfahren Verbundwerkstoffe mit Thermoplastmatrix mit einem ausgezeichneten Eigenschaftsniveau erhält, wenn man bei Temperaturen von mehr als 300°C, bevorzugt mehr als 320°C, besonders bevorzugt mehr als 340°C arbeitet.

Außerdem wurde gefunden, daß man bei Einsatz von Glas fasern mit kompletten Schlichten, die die angegebenen bevorzugten Silane, insbesondere die bevorzugten Tri ethoxisilane und Trimethoxisilane mit Vinyl-, Methacryl oxipropyl-, Aminopropyl- und Epoxidgruppen als Haftver mittler enthalten, mit dem angegebenen neuen Verfahren Verbundwerkstoffe mit Thermoplastmatrix mit einem aus gezeichneten Eigenschaftsniveau erhält, wenn man bei Temperaturen von mehr als 280°C, bevorzugt mehr als 310°C, besonders bevorzugt mehr als 330°C arbeitet.

Insbesondere wurde gefunden, daß man bei Einsatz von Glasfasern mit kompletten Schlichten, die die angege benen bevorzugten Silane, insbesondere die bevorzugten Triethoxisilane und Trimethoxisilane mit Vinyl-, Meth acryloxipropyl-, Aminopropyl- und Epoxidgruppen als Haftvermittler enthalten und gleichzeitig Filmbildner, die zumindest teilweise aus Polyurethanen bestehen, enthalten, mit dem angegebenen neuen Verfahren Verbund werkstoffe mit Thermoplastmatrix mit einem ausgezeich neten Eigenschsftsniveau erhält, wenn man bei Tempera turen von mehr als 280°C, bevorzugt mehr als 300°C, besonders bevorzugt mehr als 320°C arbeitet.

Diese Befunde sind umso erstaunlicher, als bei dem angegebenen neuen Verfahren zumindest der partielle Zutritt von Luft nicht ausgeschlossen ist. Die güngstig sten Verhältnisse liegen vor, wenn der Thermoplast in Folienform eingebracht wird und wenn die schmelzende Folie die Glasoberflächen gegen Luftzutritt oberfläch lich abdichtet. Dennoch wird auch dann die Luft im lnneren der Textilstruktur, beispielsweise in dem von Kett- und Schußfäden gebildeten Viereck eines Gewebes, und zwischen den Filamenten der Verstärkungsfasern zumindestens einen teilweisen Abbau schon bei niedrigen Temperaturen herbeiführen. Noch größer sind Einwirk zeit und Luftvorrat beim Einsatz des Polymeren in Form von Fasern, beispielsweise als Mischtextilien, oder in Form von Pulver.

Dabei muß berücksichtigt werden, daß insbesondere beim Auftragen des Haftvermittlers in Form eines Finishes nur dünne Oberflächenfilme gebildet werden. Der Gesamtanteil des Haftvermittlers liegt in der Regel in der Größenord nung von 0,1%.

Weiterhin wurde gefunden, daß das neue Verfahren über raschenderweise auch in Bezug auf die eingesetzten Thermoplaste bei ungewöhnlich hohen Verarbeitungstempera turen durchgeführt werden kann, die ansonsten normaler weise zu Schädigungen des Thermoplasten führen, insbe sondere auch unter dem Einfluß der Schlichten in der Grenzschicht zwischen Matrix und Faser. Auch dabei werden Verbundwerkstoffe von guter Oualität erhalten.

Unter Verstärkungsfasern sollen im folgenden beispiels weise anorganische Fasern aus silikatischen und nichtsi likatischen Gläsern verschiedenster Art, Kohlenstoff, Bor, Siliciumcarbit, Metallen, Metall-Legierungen, Metalloxiden, Metallnitriden, Metallcarbiden und Silika ten verstanden werden.

Unter Thermoplasten sollen die bekannten thermopla stischen Kunstoffe verstanden werden, beispielsweise auch solche, die als Copolymere, Blockpolymere, Pfropf polymere, Mischpolymere und polymeren Gemische vorlie gen. Bevorzugt sind Polyamide, besonders bevorzugt Polyamid 6, Polyamid 66 und Polyamid 12, Polycarbonat und Polyphenylensulfid.

Insbesondere läßt sich Polyamid 6 bei Temperaturen von mehr als 300°C, bevorzugt von mehr als 320°C, besonders bevorzugt von mehr als 340°C mit den angegebenen Faser systemen zu Verbundwerkstoffen von hoher Oualität verar beiten.

Insbesondere läßt sich Polyamid 66 bei Temperaturen von mehr als 320°C, bevorzugt von mehr als 330°C, besonders bevorzugt von mehr als 340°C mit den angegebenen Faser systemen zu Verbundwerkstoffen von hoher Oualität ver arbeiten.

Insbesondere läßt sich Polycarbonat bei Temperaturen von mehr als 320°C, bevorzugt von mehr als 330°C, besonders bevorzugt von mehr als 340°C mit den angegebenen Faser systemen zu Verbundwerkstoffen von hoher Oualität ver arbeiten.

Insbesondere läßt sich Polyphenylensulfid bei Tempera turen von mehr als 365°C, bevorzugt von mehr als 380°C, besonders bevorzugt von mehr als 390°C mit den angegebe nen Fasersystemen zu Verbundwerkstoffen von hoher Ouali tät verarbeiten.

Ein Vergleich mit üblichen Verarbeitungstemperaturen, beispielsweise in Spritzguß und Extrusion, läßt erken nen, daß diese gefundenen Verarbeitungstemperaturen außergewöhnlich hoch sind. So gibt beispielsweise B. Carlowitz in Kunststofftabellen (Carl Hanser-Verlag, München, Wien, 1986) für Polyamid 6 Verarbeitungstem peraturen von 230-280°C im Spritzguß und 240-300°C in der Extrusion, für Polycarbonat von 270-310°C im Spritzguß und 240-280°C in der Extrusion, für Polyphen ylensulfid von 315-360°C im Spritzguß an.

So können die Angaben dieses Buches auch bei anderen Thermoplasten zur Einschätzung der erfindungsgemäß mög lichen hohen Verarbeitungstemperaturen herangezogen wer den. In der Regel liegen die möglichen Verarbeitungs temperaturen um mindestens 10°C, bevorzugt 30°C, beson ders bevorzugt 40°C über der höchsten für Spritzguß oder Extrusion angegebenen Verarbeitungstemperatur.

Dies ist umso erstaunlicher, als das Verfahren, wie im einzelnen geschildert, nicht unter strengem Luftabschluß erfolgt, Bekanntlich sind viele Thermoplaste gegen Luft einwirkung bei hohen Temperaturen empfindlich. Bei spielsweise läßt Polyamid 6 an Luft deutliche Oxida tionserscheinungen erkennen, die auch mit einer Reduzie rung von mechanischen Kenndaten verbunden ist.

Ebenso erstaunlich ist, daß diese hohen Verarbeitungs temperaturen auch in Gegenwart von bestimmten Schlichten auf den Faseroberflächen möglich sind. So läßt sich bei spielsweise das stark spannungsrißempfindliche Polycar bonat in Gegenwart von Aminopropyltriethoxisilan bei Temperaturen bis zu 360°C zu Verbundwerkstoffen mit guter mechanischen Eigenschaften verarbeiten.

Ein Vorteil dieser hohen Verarbeitungstemperaturen ist eine deutliche Verkürzung der notwendigen Imprägnier zeiten, die zur Erzielung eines qualitativ hochwertigen Produktes nötig sind. Somit ergibt sich eine deutliche Erhöhung der Produktionsgeschwindigkeiten auf einer vor handenen Anlage. Dies gilt inbesondere bei Verwendung von hochwertigen, schlagzähen, hochmolekularen Thermo plasten, die in der Regel hohe Schmelzvikositäten auf weisen. Aufgrund ihrer in der Regel hohen Viskositäten ist auch die Verarbeitung amorpher Thermoplaste, bei spielsweise von Polycarbonat oder Polyetherimid schwie rig.

Der in der Erfindung erwähnte Begriff der guten Qualität der Verbundwerkstoffe kann nur anhand von Modell-Texti lien definiert werden, weil sich die einzelnen Verstär kungsfaser-Textilien je nach Textilbindung bei mecha nischer Beanspruchung sehr unterschiedlich verhalten.

Da es sich hier um eine Bewertung der Prozeßbedingungen handelt, soll beispielhaft nur eine Sorte Glasgewebe festgelegt werden. Das Qualitätsniveau soll dann mit dem Niveau bei der bekannten Imprägnierung mit ungesättigten Polyester (UP)-Harzen verglichen werden.

Dieses Standard-Gewebe soll Leinwand-Bindung und ein Flächengewicht von 345 g/m² mit 6 Fäden/cm EC 9-68 · 5 t0 in Kettrichtung und 5,3 Fäden/cm EC 9-272 Z in Schußrichtung (Fa. Interglas, Ulm, Qualität 92 150) haben.

Bei diesem Gewebe bedeutet der Begriff "gute Qualität", daß die Zugfestigkeitswerte in Kettrichtung entsprechend den Angaben der Fa. Interglas für die UP- Harz-Matrix zu 90%, bevorzugt zu 100%, die Biegefe stigkeiten zu 95%, bevorzugt zu 105% erreicht werden. Die von Interglas angegebene Zugfestigkeit beträgt 340 MPa, die Biegefestigkeiten 430 MPa, jeweils bei 43 Vol% Glas (Liste Nr. 79, Januar 1985).

Beispiele Beispiel 1

Verwendet wird das oben erwähnte Standard-Glas-Gewebe mit Leinwandbindung und mit einem Flächengewicht von 345 g/m² mit 6 Fäden/cm EC 9-68 · 5 t0 in Kettrichtung und 5,3 Fäden/Icm EC 9-272 Z in Schußrichtung (Fa. In terglas, Ulm, Qualität 92 150).

Das Gewebe ist mit einem Finish, bestehend aus γ-Amino propyltriethoxisilan (A 1100 von der Firma Union Carbide) ausgerüstet.

5 Lagen dieses Gewebes werden auf einer Doppelbandpresse mit 4 Lagen Folien von je ca. 0,2 mm Dicke, bestehend aus Polyamid 6 (Durethan B 31 F von Bayer), zu einer Verbundwerkstoff-Platte verpreßt. Es entsteht eine Platte von 1,45 mm Dicke mit einem Faser-Gehalt von ca. 46 Vol.%.

In der Hochtemperaturzone der Presse herrschen eine Band-Temperatur von 360°C und ein Druck von 30 bar. Beim Eintritt in die Hochtemperaturzone ist der Stapel vorge wärmt, ein Thermoelement im Kern zeigt 110°C an. Die Brutto-Verweilzeit (einschließlich Aufheizung) im Be reich der hohen Band-Temperatur beträgt 2,1 min. Das Thermoelement im Kern der Platte zeigt an, daß die Temperatur von 360°C auch im Inneren der Platte erreicht wird.

Die erzeugte Platte hat in Kettrichtung eine Zugfestig keit von 415 MPa und eine Biegefestigkeit von 635 MPa. Rechnet man die Vergleichsprobe der Fa. lnterglas mit UP-Harz-Matrix auf einen Glas-Gehalt von 46 Vol.-% um, so ergeben sich Werte von 360 bzw. 480 MPa für Zug- bzw. Biegefestigkeit. Die Farbe der Platte ist hell, trotz der hohen Temperatur und des beschränkten Luftzutritts ist keine bei Polyamid zu befürchtende Braunverfärbung eingetreten. Die erzeugte Verbundwerkstoff-Platte hat somit trotz der sehr hohen Verarbeitungstemperatur eine sehr gute Qualität.

Beispiel 2

Der Versuch wird mit identischen Ausgangsmaterialien und identischer Pressenkonfiguration wiederholt. Geändert werden Temperatur und Druck in der Hochtemperaturzone.

Bei 330°C und 20 bar ergeben sich bei einer Verweilzeit von 4,2 min Festigkeiten von 434 MPa bzw. 609 für Zug und Biegung.

Bei 350°C und 40 bar ergeben sich bei einer Verweilzeit von 2,1 min Festigkeiten von 454 MPa bzw. 644 für Zug und Biegung.

Bei 370°C und 40 bar ergeben sich bei einer Verweilzeit von 2,1 min Festigkeiten von 449 MPa bzw. 608 für Zug und Biegung.

Bei 370°C und 40 bar ergeben sich bei einer Verweilzeit von 0,9 min Festigkeiten von 453 MPa bzw. 631 für Zug und Biegung.

Die Abweichungen der Qualitätsdaten für die einzelnen eingestellten Bedingungen liegen im Rahmen der statisti schen Streuungen. Bei 370°C kann man demnach bei einem Siebtel der Brutto-Verweilzeit in der Heizzone die glei che Qualität erreichen wie bei 330°C.

Beispiel 3

5 Lagen desselben Gewebes mit derselben Ausrüstung wie in Beispiel 1 werden auf einer Doppelbandpresse mit 4 Lagen Folien von je ca. 0,2 mm Dicke, bestehend aus Polyphenylensulfid (Tedur KU 1-9500-80 von Bayer), zu einer Verbundwerkstoff-Platte verpreßt. Es entsteht eine Platte von 1,45 mm Dicke mit einem Faser-Gehalt von ca. 46 Vol.-%.

Das Verpressen wird bei einer Band-Temperatur von 390°C, einem Druck von 30 bar und einer Verweilzeit von 0,9 min durchgeführt.

Die Platte hat eine Zugfestigkeit von 410 MPa und eine Biegefestigkeit von 570 MPa. Rechnet man die Vergleichs probe der Fa. Interglas mit UP-Harz-Matrix auf einen Glas-Gehalt von 46 Vol.-% um, so ergeben sich Werte von 360 bzw. 480 MPa für Zug- bzw. Biegefestigkeit. Die er zeugte Verbundwerkstoff-Platte hat somit trotz der sehr hohen Verarbeitungstemperatur eine sehr gute Qualität.

Beispiel 4

Dasselbe Experiment wie in Beispiel 1 bis 3 wird mit Polycarbonat-Folie (Makrofol DE 1-4 von Bayer) durchge führt. Das verwendete Polycarbonat hat bei 300°C bei einer Schergeschwindigkeit von 20/s eine Viskosität von 1500 Pa·s, ist demnach als eine sehr hochviskose Schmelze zu bezeichnen.

Bei einer Bandtemperatur von 360°C, einem Druck von 40 bar und einer Verweilzeit von 2,1 min gelingt eine Verarbeitung zu einem hochwertigen Verbundwerkstoff. Die Zugfestigkeit liegt bei 405 MPa, die Biegefestigkeit bei 610 MPa.

Beispiel 5

Es wird ein Kohlenstoffaser-Gewebe in Atlas-Bindung mit einem Flächengewicht von 365 g/m² mit je 4,5 Fäden/cm zu je 400 tex in Kett- und Schußrichtung eingesetzt. Als Faser wird Torayca T 300 verwendet.

2 Lagen dieses Gewebes werden auf einer Doppelbandpresse mit 2 Lagen Folien von je 0,2 mm Dicke und einer Lage Folie von 0,125 mm Dicke, bestehend aus Polycarbonat (Makrofol DE 1-4), zu einer Verbundwerkstoff-Platte ver preßt. Es entsteht eine Platte von 0,9 mm Dicke mit einem Faser-Gehalt von ca. 45 Vol.-%.

Das Verpressen wird bei einer Band-Temperatur von 360°C, einem Druck von 40 bar und einer Verweilzeit von 2,1 min durchgeführt. Man erhält einen hochwertigen Verbundwerk stoff mit einer Zugfestigkeit von 535 MPa und einer Bie gefestigkeit von 440 MPa, jeweils in Kettrichtung.

Beispiel 6

Es wird ein Rechts/Rechts-Mischgestrick aus Glas- und Polyamidfasern hergestellt und auf einer Doppelband presse zu einem kompakten Verbundwerkstoff verpreßt. Die verwendete Glasfaser ist ein 320 tex Roving R 25 BX 3G von Owens-Corning-Fiberglas, der mit einer Vollschlichte mit Silan-Haftvermittler ausgerüstet ist. Das Polyamid 6-Garn der Type Enkalon 540 T von Akzo hat 272 tex.

Das Verpressen wird bei einer Band-Temperatur von 350°C, einem Druck von 20 bar und einer Verweilzeit von 2,1 min durchgeführt. Man erhält einen hochwertigen Verbundwerk stoff, der nach einem Expansionsvorgang zu einem steifen Körper von 5 mm Dicke führt, der ausgezeichnet impräg niert ist und gute Kenndaten für die Steifigkeit auf weist. Die Farbe ist hell ohne erkennbare Bräunung.

Beispiel 7

Es wird ein Glasfaser-Textil von einer Multiaxial-Kett wirkmaschine mit Faserrichtung ±45°C auf der Basis des Fadens EC 9-68 tex mit gleicher Fasermenge in beiden Richtungen und einem Flächengewicht von 395 g/m² verwen det. Die Fasern sind mit der Vollschlichte Silenka 1383 ausgerüstet, die einen silanhaltigen Haftvermittler ent hält.

Dieses biaxiale Textil wird zusammen mit einer Lage Ge strick aus Beispiel 5 und zwei Folienlagen aus Polyamid B 31 F von 0,1 und 0,2 mm Dicke auf einer Doppelband presse zu einem kompakten Verbundwerkstoff verpreßt.

Das Verpressen wird bei einer Band-Temperatur von 350°C, einem Druck von 22 bar und einer Verweilzeit von 2,1 min durchgeführt. Man erhält einen hochwertigen Verbundwerk stoff, der nach einem Expansionsvorgang der Gestricklage zu einem steifen Körper von 6 mm Dicke führt, der ausge zeichnet imprägniert ist und gute Kenndaten für die Steifigkeit aufweist. Insbesondere ist auch das Multi axial-Textil gut imprägniert und praktisch unverfärbt.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von qualitativ hochwer tigen Verbundwerkstoffen mit Thermoplastmatrix, da durch gekennzeichnet, daß man die Verstärkungs faser-Gebilde und den Thermoplasten einer Presse zuführt, in dieser Presse die Temperatur der Materialien erhöht und das Verstärkungsfaser-Gebilde bei kurzer Verweilzeit mit genau defi nierter Maximalverweilzeit der einzelnen Volumen elemente unter Anwendung von Druck und hoher Temperatur imprägniert, wobei man auf einem außergewöhnlich hohen Temperaturniveau arbeitet, das ansonsten erfahrungsgemäß zu Schädigungen des Thermoplasten selbst oder der Schlichten an der Oberfläche der Verstärkungsfasern oder durch Abbau des Thermoplasten in der Grenzschicht zur Faser unter dem Einfluß der Schlichten führt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Glasfaser-Gebilde einsetzt, die mit Fini shes ausgerüstet sind, die zumindest teilweise aus den angegebenen bevorzugten Silanen, insbesondere aus den bevorzugten Triethoxisilan und Trimethoxi silanen mit Vinyl-, Methacryloxipropyl-, Amino propyl- und Epoxidgruppen bestehen, und daß man bei Temperaturen von mehr als 300°C arbeitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Glasfaser-Gebilde einsetzt, die mit kom pletten Schlichten ausgerüstet sind, die zumindest teilweise die angegebenen bevorzugten Siliane, insbesondere die bevorzugten Triethoxisilane und Trimethoxisilane mit Vinyl-, Methacryloxipropyl-, Aminopropyl- und Epoxidgruppen als Haftvermittler enthalten, und daß man bei Temperaturen von mehr als 280°C arbeitet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Glasfaser-Gebilde einsetzt, die mit kom pletten Schlichten ausgerüstet sind, die zumindest teilweise die angegebenen bevorzugten Silane, ins besondere die bevorzugten Triethoxisilane und Trimethoxisilane mit Vinyl-, Methacryloxipropyl-, Aminopropyl- und Epoxidgruppen als Haftvermittler enthalten und gleichzeitig einen Filmbildner, der zumindest teilweise aus Polyurethan besteht, und daß man bei Temperaturen von mehr als 280°C arbei tet.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzten Thermoplaste bei ungewöhnlich hohen Temperaturen zu Verbundwerkstoffen verarbei tet werden, die um mindestens 10°C über den von Carlowitz für Spritzguß oder Extrusion angegebenen höchsten Verarbeitungstemperaturen liegen.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Thermoplast Polyamid 6 ist und bei Temperaturen von mehr als 300°C mit den ange gebenen Fasersystemen zu Verbundwerkstoffen verar beitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Thermoplast Polyamid 66 ist und bei Temperaturen von mehr als 320°C mit den ange gebenen Fasersystemen zu Verbundwerkstoffen verar beitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Thermoplast Polycarbonat ist und bei Temperaturen von mehr als 320°C mit den angege benen Fasersystemen zu Verbundwerkstoffen verarbei tet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verwendete Thermoplast Polyphenylensulfid ist und bei Temperaturen von mehr als 365°C mit den angegebenen Fasersystemen zu Verbundwerkstoffen verarbeitet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angegebene Presse eine statische Taktpresse oder eine Doppelbandpresse ist.