WO2008119454A1 - Verfahren zur herstellung von verstärkten thermoplastischen kunststoffcomposites und zugehörige vorrichtung zur durchführung, sowie derart hergestellte composites - Google Patents

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WO2008119454A1
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matrix
composites
composite
thermoplastic
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Stefan Reinemann
Holger Gunkel
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    • B29K2823/10—Polymers of propylene
    • B29K2823/12—PP, i.e. polypropylene

Definitions

  • the invention relates to a process for producing reinforced thermoplastic composites with improved compatibility between the components and outstanding physical and mechanical properties, the associated device and the composites produced in this way.
  • the composites consist of a thermoplastic polymer matrix and one or more thermoplastic additives, which by their fibrillar structure cause a strengthening of the plastic mixture.
  • Fiber-reinforced plastic composites with increased strength, rigidity and heat resistance have been used very widely for a long time.
  • the most important reinforcing fibers are glass and carbon fibers.
  • the materials to be reinforced include conventional thermoplastic polymers with mostly amorphous or partially crystalline structure.
  • the production of the fiber-reinforced polymer composites requires high energy inputs for mixing and blending the matrix polymer with the reinforcing fibers. Since the fibers are usually in solid form and have a length of 0.1 to 5 mm and an aspect ratio of 50 to 100 (macro fibers), no ordinary mixing devices can be used for the compounding, so that special methods and apparatuses necessary. High shear in the production and processing of the compounds often leads to unwanted shortening of the reinforcing fibrous component and thus undesirable changes in properties, such as a certain embrittlement.
  • the use of synthetic polymer fibers for reinforcing thermoplastic molding compositions has already been described several times.
  • DE19934377 describes a process for producing polyester-reinforced polypropylene compounds in which polyester fibers are mixed into a polypropylene melt with the aid of a twin-screw extruder.
  • the compound is characterized by increased impact strength with the same or increased strength and rigidity.
  • the high financial outlay for the production or procurement of suitable polyester fibers as well as necessary facilities for uniform fiber feeding into the extrusion process prevent an economical production of the compound.
  • microfibers length 0, 1 ⁇ m to 1000 ⁇ m with an aspect ratio of 10 to 1000
  • microfibers can be formed in situ in a polymer matrix.
  • US 724 698 discloses the in-situ formation of fibers in a polymer matrix by adding a liquid crystal polymer to a base polymer followed by mixing and extrusion.
  • the resulting fibers are oriented in the direction of flow of the thermoplastic matrix melt and cause an improvement in the mechanical properties.
  • DE 241 88 03 describes a thermoplastic material in which a polymer which is present in the form of elongated fibrils is dispersed, thus imparting high strength to the multicomponent material.
  • the polymeric fibrils are generated in situ by strong shearing action during kneading of the melt mixture and fixed in the matrix by cooling under tension. Since polyolefins are claimed for the fibrillating component, the range of possible polymers to be reinforced is limited to standard plastics having a relatively low melt temperature and low mechanical properties.
  • a disadvantage of the known state of the art in this field is the lack of a simple method by which fibrillar-reinforced thermoplastic composites can be produced at low cost in a continuous manner, wherein a wide range of materials can be used.
  • the object of the present invention is to provide a simple method for the continuous production of fibrillated thermoplastic composites, with which an improvement in physical properties can be achieved at low cost, which is applicable to a wide range of materials and the basis for a variety of processing methods, including for injection molding applications, can form.
  • the invention is directed primarily to the improvement of the mechanical properties of standard thermoplastic plastics such as polyethylene and polypropylene by reinforcement with engineering plastics such as polyamide, polyester and polycarbonate.
  • the object is achieved according to the invention in that in a first step at least two incompatible polymers having different melting points are blended in an extrusion process.
  • the higher melting polymer is said to provide the reinforcing effect and accounts for 5 to 50% of the total polymer content of the composite.
  • the extrusion conditions are chosen so that both polymers are mixed in the molten state and the higher melting component is dispersed as uniformly small spherical particles in the matrix.
  • the blend is discharged through round, wide or profile nozzles, in order to subsequently stretch it while still hot.
  • the fibrils are made by stretching the composite.
  • a roll drafting system is suitable in which the blend is fixed with a first pair of rolls, which approximately has the speed of the melt in the nozzle channel, and a second pair of rolls, which bring about a stretching at a speed of 2 to 20 times higher.
  • the stretching of the blend, roll temperatures, gap widths, etc. are to be adjusted so that the temperature of the extruded blend at the moment of drawing is below the melt temperature of the reinforcing polymer and still allows sufficient stretchability.
  • the cooling can be done either by long air gaps or in a water bath.
  • the further design of the method is essentially determined by the nature of the product to be produced, wherein the stretching preferably follows the cutting into free-flowing granules.
  • the blend of the present invention may be formed by conventional processing techniques such as injection molding, extrusion, pressing at temperatures below the melting point of the reinforcing component.
  • the blend can also be added to known plastic additives.
  • additives include, for example, stabilizers, colorants, coloring agents, lubricants, antistatic agents and flame retardants.
  • These substances can be dosed individually or premixed with a polymer.
  • the invention comprises the preparation of the composites described above by a process in which
  • thermoplastic polymer 50 to 95% is mixed with 5 to 50% of one or more higher-melting, matrix-incompatible thermoplastic polymers and blended by co-extrusion in the melt,
  • the plasticized material is discharged through round, wide or profile nozzles and then drawn under targeted conditions while still hot,
  • the production of the composites is linked to the processing methods injection molding, pressing, extrusion and winding.
  • the dried granules of both materials are metered in the desired ratio and blended using a co-rotating twin-screw extruder at a melt temperature of about 270 0 C.
  • the extruder with a screw diameter of 25 mm and a speed of 100 rpm is driven at a total throughput of 12 kg / h.
  • the melt is over a spray head with 4 round nozzle openings of
  • the material test is carried out on test specimens which are produced by injection molding.
  • Table 1 shows the achieved mechanical properties of the compound (B) according to the invention when using 20% PET in comparison to the unstretched polymer composition (A) and the starting polymers PP and PET.
  • a stretching of the blast discharged from the nozzle takes place between the nozzle and the first drafting system, the associated value being indicated as the stretching ratio V 2 Zv 1 .
  • the draw ratio which occurs between the first drafting arrangement and the second drafting arrangement, is designated as v 3 / v 2 .
  • the total stretching ratio (indicated as V 3 ⁇ / 1 ) is obtained by multiplying the two aforementioned stretching ratios.
  • the PET component could be made visible after dissolving and washing out the HDPE matrix from the stretched strands.
  • the object of the invention to provide a device for carrying out the method according to the invention for the production of fibril-reinforced plastic composites is carried out according to claim 12.
  • Fig. 1 shows an apparatus for carrying out the method according to the invention for the production of fibril-reinforced plastic composites.
  • the device 1 consists of a co-rotating twin-screw extruder 2 provided with means 4a and 4b for metering at least two polymer materials.
  • a spray head 3 By a spray head 3, the melt is discharged as a strand.
  • the strand passes through a drafting system with two pairs of rollers 5 and 7 different speeds. After the first pair of rollers 5, which pulls the strand from the spray head, the stretching takes place. This is caused by the fact that the second roller pair 7 is operated at a higher speed than the first roller pair 5.
  • the strand dilutes very strongly and is guided through a water bath 6 before the second roller pair 7.
  • the granulation of the strand-like blend takes place directly after the second pair of rolls 7 in a granulating device 8.
  • the strand-shaped stretched blend can also be initially wound or placed in a container and cut or granulated at a later time.

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Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von fibrillenverstärkten Kunststoffcomposites zeichnet sich dadurch aus, dass: - die Composites zu 50 bis 95 % aus einer thermoplastischen Matrix und zu 5 bis 50 % aus einer oder mehreren thermoplastischen Verstärkungskomponente bestehen, die miteinander nicht verträglich sind und bei der die Matrix gegenüber der Verstärkungskomponente eine niedrigere Schmelzetemperatur besitzt, - die Materialien im geschmolzenen Zustand gemischt werden, - die plastifizierte Mischung durch eine Düse ausgetragen und anschließend im heißen Zustand im Verhältnis 2 bis 20 verstreckt wird, und - die verstreckte Mischung unter Spannung abgekühlt wird.

Description

Verfahren zur Herstellung von verstärkten thermoplastischen Kunststoffcomposites und zugehörige Vorrichtung zur Durchführung, sowie derart hergestellte Composites
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von verstärkten thermoplastischen Kunststoffcomposites mit verbesserter Verträglichkeit zwischen den Komponenten und her- vorragenden physikalischen und mechanischen Eigenschaften, der zugehörigen Vorrichtung und den derart hergestellten Composites.
Die Composites bestehen aus einer thermoplastischen Kunststoffmatrix und einer oder mehreren thermoplastischen Zusatzstoffen, welche durch ihre fibrilläre Struktur eine Ver- Stärkung des Kunststoffgemisches bewirken.
Stand der Technik
Faserverstärkte Kunststoffcomposites mit erhöhter Festigkeit, Steifigkeit und Wärmeform- beständigkeit finden seit längerer Zeit sehr breite Anwendung.
Die wichtigsten Verstärkungsfasern sind Glas- und Kohlenstoff-Fasern. Die zu verstärkenden Materialien sind unter anderem konventionelle thermoplastische Polymere mit meist amorpher oder teilkristalliner Struktur.
Für die Herstellung der faserverstärkten Polymercomposites sind hohe Energieeinträge für das Mischen und Blenden des Matrixpolymers mit den verstärkenden Fasern erforderlich. Da die Fasern gewöhnlich in fester Form vorliegen und eine Länge von 0,1 bis 5 mm und ein Seitenverhältnis von 50 bis 100 aufweisen (Makrofasem), können für die Compoundie- rung keine gewöhnlichen Mischeinrichtungen angewendet werden, so dass spezielle Me- thoden und Apparaturen notwendig sind. Hohe Scherwirkung bei Herstellung und Verarbeitung der Compounds führen oft zu ungewollter Einkürzung der verstärkenden faserförmi- gen Komponente und damit unerwünschten Eigenschaftsveränderungen, wie einer gewissen Versprödung. Auch die Verwendung synthetischer Polymerfasern zur Verstärkung thermoplastischer Formmassen ist bereits mehrfach beschrieben.
So wird beispielsweise in der DE199 34 377 ein Verfahren zur Herstellung polyesterver- stärkter Polypropylencompounds beschrieben, bei dem Polyesterfasern mit Hilfe eines Doppelschneckenextruders in eine Polypropylenschmelze eingemischt werden. Das Compound zeichnet sich durch erhöhte Schlagzähigkeit bei gleicher oder erhöhter Festigkeit und Steifigkeit aus. Der hohe finanzielle Aufwand für die Herstellung bzw. Beschaffung geeigneter Polyesterfasern sowie notwendige Einrichtungen zur gleichmäßigen Faseraufgabe in den Extrusionsprozess verhindern allerdings eine wirtschaftliche Produktion des Compounds.
Es ist in der Technik auch bekannt, dass Mikrofasern (Länge 0, 1 μm bis 1000 μm mit einem Seitenverhältnis von 10 bis 1000) in situ in einer Polymer-Matrix gebildet werden kön- nen.
In der US 724 698 wird die in-situ-Bildung von Fasern in einer Polymer-Matrix durch Zugabe eines Flüssigkristall-Polymers zu einem Basis-Polymer gefolgt von Mischen und Strangpressen offenbart.
Wie auch in der EP 0 642 556 dargestellt, werden die entstehenden Fasern in Fließrichtung der thermoplastischen Matrixschmelze ausgerichtet und bewirken eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften.
Die oben erwähnten Polymermischungen haben jedoch den Nachteil, dass ihre Eigenschaf- ten in Querrichtung, wie beispielsweise die Kerbschlagzähigkeit, schlechter sind als die der entsprechenden unvermischten Kunststoffe.
Dieses Phänomen ist eine Folge der anisotropen Struktur und der schlechten Haftung zwischen der flüssigkristallinen Polymerphase und der Thermoplastphase.
Die in den Druckschriften EP 0 369 734, EP 0 380 112, WO92/18568 empfohlenen Zusätze von Kompatibilisierungsmitteln zur Verringerung der Oberflächenspannung zwischen den Phasen und zur Verbesserung der Haftung und Dispersion bewirken nur eine geringe Verbesserung der Kerbschlagzähigkeit. In der DE 241 88 03 ist ein thermoplastisches Material beschrieben, in welchem ein Polymerisat, dass in Form von langgestreckten Fibrillen vorliegt, dispergiert ist und so dem aus mehreren Komponenten bestehenden Material eine hohe Festigkeit verleiht. Die polymeren Fibrillen werden in situ durch starke Scherwirkung beim Kneten des Schmel- zegemisches erzeugt und durch Abkühlung unter Spannung in der Matrix fixiert. Da für die fibrillierende Komponente Polyolefine beansprucht werden, ist das Spektrum möglicher zu verstärkender Polymere auf Standardkunststoffe mit relativ niedriger Schmelzetemperatur und geringen mechanischen Eigenschaften beschränkt.
Nachteilig am bekannten Stand der Technik auf diesem Gebiet ist das Fehlen eines einfachen Verfahrens, mit dem kostengünstig in kontinuierlicher Wiese fibrillärverstärkte thermoplastische Composites hergestellt werden können, wobei ein breites Materialspektrum einsetzbar ist.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen fibrillär verstärkter thermoplastischer Composites anzugeben, mit welchem kostengünstig eine Verbesserung physikalischer Eigenschaften erreicht werden kann, welches auf ein breites Materialspektrum anwendbar ist und die Basis für vielfältige Verarbeitungsverfahren, unter anderem auch für Spritzgussanwendungen, bilden kann.
Die Erfindung ist dabei vorrangig auf die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Standardkunststoffen wie Polyethylen und Polypropylen durch die Verstärkung mit technischen Kunststoffen, wie Polyamid, Polyester und Polycarbonat ausgerichtet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem ersten Schritt mindestens zwei miteinander unverträgliche Polymere mit unterschiedlichen Schmelzpunkten in einem Extrusionsverfahren geblendet werden.
Das Polymer mit höherem Schmelzpunkt soll die verstärkende Wirkung erzielen und weist einen Anteil von 5 bis 50 % am Gesamtpolymergehalt des Composites auf. Die Extrusionsbedingungen werden so gewählt, dass beide Polymere im geschmolzenen Zustand gemischt werden und die höherschmelzende Komponente als möglichst gleichmäßig kleine kugelförmige Partikel in der Matrix dispergiert ist.
Die durch Scherkräfte erzeugte Längsstreckung der Partikel geht bei den Bedingungen der herkömmlichen Strangextrusion mit Austritt der Schmelze aus dem Düsenkanal weitestge- hend verloren.
Im zweiten Schritt wird das Blend durch Rund-, Breit- oder Profildüsen ausgetragen, um es anschließend im noch heißen Zustand zu verstrecken.
Es wurde festgestellt, dass bei bestimmten Temperaturen des ausgetragenen Composites Bedingungen gegeben sind, bei dem durch Streckung lange Fibrillen beider Komponenten entstehen, die einen Durchmesser von 1 bis 4 μm und eine Länge von 0,1 bis 5 mm haben.
Die Fibrillen werden durch Verstrecken des Composites hergestellt.
Zur Erzielung ausgeprägter Fibrillenstrukturen eignet sich ein Walzenstreckwerk, bei dem das Blend mit einem ersten Walzenpaar, welches annähernd die Geschwindigkeit der Schmelze im Düsenkanal hat, fixiert wird, und einem zweiten Walzenpaar, welches mit 2- bis 20-fach höherer Geschwindigkeit eine Verstreckung herbeiführt.
Das Verstrecken des Blends, die Walzentemperaturen, -spaltweiten usw. sind so einzustellen, dass die Temperatur des extrudierten Blends im Moment des Verstreckens unter der Schmelzetemperatur des verstärkenden Polymers liegt und noch ausreichende Reckfähigkeit erlaubt.
Die im dritten Schritt notwendige Kühlung unterhalb der Schmelzetemperatur des Matrixmaterials fixiert die Fibrillen in der Matrix. Sie erfolgt unter Spannung.
Die Kühlung kann entweder durch lange Luftstrecken oder in einem Wasserbad erfolgen.
Um den fibrillierten Zustand der dispersen Phase zu erhalten und das elastische Zusammenziehen der langgestreckten Fibrillen zu vermeiden, ist es wichtig, das Abkühlen unter Spannung durchzuführen. Eine vorteilhafte Ausführung ist dadurch gegeben, dass eine Kühlung im Wasserbad bereits zwischen den Streckwerken durchgeführt wird.
Die weitere Gestaltung des Verfahrens wird wesentlich durch die Art des herzustellenden Produktes bestimmt, wobei der Verstreckung vorzugsweise das Schneiden zu rieselfähigen Granulaten folgt.
Das Blend gemäß der vorliegenden Erfindung kann nach üblichen Verarbeitungsverfahren, wie beispielsweise Spritzguss, Extrusion, Pressen bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes der verstärkenden Komponente umgeformt werden.
Dem Blend können auch an sich bekannte Kunststoffadditive zugesetzt werden. Solche Additive umfassen beispielsweise Stabilisatoren, Farbmittel, Färbehilfsmittel, Gleit- mittel, Antistatikmittel und Flammschutzmittel.
Diese Substanzen können einzeln dosiert oder mit einem Polymer vorgemischt werde.
Die Erfindung umfasst die Herstellung der vorstehend beschriebenen Composites nach einem Verfahren, bei dem
• 50 bis 95% eines thermoplastischen Polymers mit 5 bis 50% eines oder mehrerer höherschmelzenden, mit der Matrix nicht verträglichen thermoplastischen Polymers vermischt und durch gemeinsame Extrusion in der Schmelze geblendet werden,
• das plastifizierte Material durch Rund-, Breit- oder Profildüsen ausgetragen und an- schließend im noch heißen Zustand unter gezielten Bedingungen verstreckt wird,
• danach eine Abkühlung erfolgt, und
• eine Weiterverarbeitung unter Bedingungen erfolgt, bei denen die Schmelzetemperatur der höherschmelzenden Komponenten nicht überschritten und nur geringe Scherwirkung auf das Material ausgeübt wird.
Erfindungsgemäß wird die Herstellung der Composites mit den Verarbeitungsverfahren Spritzguss, Pressen, Extrusion und Wickeln verknüpft.
Die Lösung der Aufgabe, Kunststoffcomposites bereitzustellen, erfolgt gemäß Anspruch 15. Ausführungsbeispiele
Folgende Beispiele zeigen eine vorteilhafte Ausführungsart der Verstärkung von Polypropy- len (PP) mit Polyethylenterephthalat (PET).
Die getrockneten Granulate beider Materialien werden im gewünschten Verhältnis dosiert und mit Hilfe eines gleichlaufenden Doppelschneckenextruders bei einer Schmelzetemperatur von ca. 270 0C geblendet. Der Extruder mit einem Schneckendurchmesser von 25 mm und einer Drehzahl von 100 U/min wird mit einem Gesamtdurchsatz von 12 kg/h gefahren. Die Schmelze wird über einem Spritzkopf mit 4 runden Düsenöffnungen von
4 mm Durchmesser ausgetragen. Während die Stränge des Vergleichsprodukts (A) direkt durch ein Wasserbad geführt und anschließend granuliert werden, durchlaufen die Stränge für das neue Material (B) ein Streckwerk mit zwei Walzenpaaren unterschiedlicher Ge- schwindigkeit. Nach dem ersten Walzenpaar, welches mit einer Geschwindigkeit (V1) von
5 m/min die Stränge vom Spritzkopf abzieht, findet eine Verstreckung auf etwa die 8-fache Geschwindigkeit (v2) statt. Die Stränge verdünnen sich sehr stark und werden noch vor dem zweiten Walzenpaar durch ein Wasserbad geführt. Die Granulierung des verstreckten Blends erfolgt direkt nach dem zweiten Walzenpaar.
Die Materialprüfung erfolgt an Prüfkörpern, die im Spritzgussverfahren hergestellt werden.
Die Tabelle 1 zeigt die erzielten mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Compounds (B) bei Einsatz von 20 % PET im Vergleich zur unverstreckten Polymerzusammensetzung (A) und den Ausgangspolymeren PP und PET.
Figure imgf000009_0001
Tabelle 1
Die Ergebnisse zeigen, dass das gemäß der Erfindung hergestellte Produkt eine höhere Festigkeit und deutlich bessere Steifigkeit gegenüber dem unverstärkten PP und dem un- verstreckten PP/PET (A) aufweist, allerdings bei der Schlagzähigkeit mit gewissen Einbußen zu rechnen ist.
Weitere Ergebnisse am System PP / PET (bestehend aus 80 % PP und 20 % PET) zeigen folgende Versuche:
Figure imgf000009_0002
Tabelle 2 Interessant ist, dass gegenüber dem unverstreckten Blend gleicher Zusammensetzung sowohl Festigkeit, Steifigkeit und auch Schlagzähigkeit gemäß Tabelle 2 erhöht werden können. Gegenüber reinem PP ist allerdings eine reduzierte Schlagzähigkeit festzustellen. Mit Hilfe von rasterelektronischen Aufnahmen können die strukturellen Veränderungen, die durch das Verstrecken der Blends hervorgerufen werden, visualisiert werden. Die unverstreckten Materialien zeigen bei beiden Matrizes das typische Verhalten eines Blends unverträglicher Kunststoffe. Die PET-Komponente liegt als kugelförmige Einlagerungen in der Matrix mit relativ gleichmäßigem Durchmesser vor. Die Ausbildung fibrillärer Strukturen durch den Streckvorgang ist eindeutig feststellbar. Sowohl längs wie auch quer zur Zugrichtung sind die PET-Fibrillen mit Durchmessern von 1 bis 2 μm im rastermikroskopischen Bild zu erkennen.
Bei der Verstreckung wurde wie folgt vorgegangen: Zunächst erfolgt ein Verstrecken des aus der Düse ausgetragenen Blends zwischen Düse und dem ersten Streckwerk, der zugehörige Wert ist als Reckverhältnis V2Zv1 angegeben. Das Reckverhältnis, welches sich zwischen dem ersten Streckwerk und dem zweiten Streckwerk einstellt, ist als v3/v2 bezeichnet. Das Gesamtreckverhältnis (als V3Λ/1 angegeben) ergibt sich durch Multiplikation der beiden vorgenannten Reckverhältnisse.
Es wurden auch Versuche mit einem Blend aus HDPE (Polyethylen hoher Dichte) und PET durchgeführt.
Folgende Ergebnisse wurden erzielt:
Figure imgf000011_0001
Tabelle 3
In der Übersicht gemäß Tabelle 3 sind die mechanischen Eigenschaften der einzelnen Komponenten den herkömmlich hergestellten Blends und den fibrillär verstärkten Compounds gleicher Zusammensetzung gegenübergestellt.
Während die mechanischen Eigenschaften nur unwesentliche Unterschiede aufweisen, konnte durch mikroskopische Untersuchungen die Ausbildung der Mikrofibrillen bestätigt werden.
Die PET-Komponente konnte nach Lösen und Auswaschen der HDPE-Matrix aus den verstreckten Strängen sichtbar gemacht werden.
Weitere Ergebnisse am System HDPE / PET zeigt die Tabelle 4:
Figure imgf000012_0001
Tabelle 4
Versuche, die den Einsatz von Polyamid als Verstärkungskomponente in einer Matrix von Polypropylen betreffen sind ebenfalls nach der erfindungsgemäßen Technik erfolgreich unter Bildung von verstärkenden Fibrillen durchgeführt worden.
Vorrichtung
Die Lösung der Aufgabe, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von fibrillenverstärkten Kunststoffcomposites anzugeben, erfolgt gemäß Anspruch 12.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von fibrillenverstärkten Kunststoffcomposites.
Die Vorrichtung 1 besteht aus einem gleichlaufenden Doppelschneckenextruder 2, der mit Mitteln 4a und 4b versehen ist, mindestens zwei Polymermaterialien zu dosieren. Durch einen Spritzkopf 3 wird die Schmelze als Strang ausgetragen. Der Strang durchläuft ein Streckwerk mit zwei Walzenpaaren 5 und 7 unterschiedlicher Geschwindigkeit. Nach dem ersten Walzenpaar 5, welches den Strang vom Spritzkopf abzieht, findet die Verstreckung statt. Dies wird dadurch bewirkt, dass das zweite Walzenpaar 7 mit höherer Geschwindigkeit betrieben wird, als das erste Walzenpaar 5. Der Strang verdünnt sich sehr stark und wird noch vor dem zweiten Walzenpaar 7 durch ein Wasserbad 6 geführt.
Die Granulierung des strangförmigen Blends erfolgt direkt nach dem zweiten Walzenpaar 7 in einer Granuliervorrichtung 8.
Alternativ kann das strangförmige verstreckte Blend auch zunächst aufgewickelt oder in einen Behälter abgelegt werden und zu einem späteren Zeitpunkt geschnitten bzw. granuliert werden.
Es besteht aber auch die Möglichkeit, das strangförmige verstreckte Blend in den Einzug eines Extruders einzuführen. Vorteilhaft ist hierbei, wenn mehrere solche Stränge dem Extruder zugeführt werden.
Es erschließen sich dem Fachmann in nicht erfinderischer Weise ohne weiteres diverse weitere Gestaltungsmöglichkeiten, die vom Erfindungsgedanken umfasst sind.
- Patentansprüche -

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von fibrillenverstärkten Kunststoffcomposites, das dadurch gekennzeichnet ist, dass: die Composites aus einer thermoplastischen Matrix und aus mindestens einer thermoplastischen Verstärkungskomponente gebildet werden, die miteinander nicht verträglich sind und bei der die Matrix gegenüber der Verstärkungskomponente eine niedrigere Schmelzetemperatur besitzt, die Matrix und die Verstärkungskomponente im geschmolzenen Zustand gemischt werden, die plastifizierte Mischung durch eine Düse ausgetragen wird, - die ausgetragene plastifizierte Mischung anschließend im heißen Zustand verstreckt wird, und die verstreckte Mischung unter Spannung abgekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als thermoplastische Mat- rix Polyolefine oder niedrigschmelzende Polyamide oder schmelzbare aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnene Polymere ausgewählt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als verstärkende Materialien Polyamide oder Polyester oder Polycarbonate ausgewählt werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verstärkungskomponenten eingesetzt werden.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Matrix zu 50 bis 95 Gew.-% und der Anteil der Verstärkungskomponente zu 5 bis 50 Gew.-% gewählt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Composit verstreckt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Verhältnis 2 bis 20 verstreckt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Composit durch zwei Walzenpaare mit unterschiedlicher Geschwindigkeit verstreckt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verstreckte Composit unter Spannung gekühlt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das verstreckte Composit in einem Wasserbad zwischen den zwei Walzenpaaren gekühlt wird.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Composite Fibrillen mit einer mittleren Länge von 0,1 bis 5 mm gebildet werden.
12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , bestehend aus einem gleichlaufenden Doppelschneckenextruder 2, der mit Mitteln 4a und 4b versehen ist, mindestens zwei Polymermaterialien zu dosieren und einem Spritzkopf 3, um die Schmelze als Strang auszutragen, sowie zwei Walzenpaaren 5 und 7, die unterschiedliche Geschwindigkeit aufweisen und den Strang verstrecken.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12 mit einem Wasserbad nach dem ersten Walzenpaar 5.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13 mit einer Granuliervorrichtung 8 nach dem zweiten Walzenpaar 7.
15. Fibrillenverstärkte Kunststoffcomposites, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
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