DE2118931C3

DE2118931C3 - Verbundmaterial, welches ein organisches Polymeres und ein anorganisches Oxydglas enthält, sowie dessen Verwendung

Info

Publication number: DE2118931C3
Application number: DE2118931A
Authority: DE
Inventors: Neil Hunter Northwich Ray; Francis Raymond Runcorn Sherliker
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1970-04-17
Filing date: 1971-04-19
Publication date: 1974-09-05
Also published as: NL7105181A; FR2086159B1; DE2118931B2; US3732181A; FR2086159A1; GB1356919A; JPS5337370B1; BE765908A; DE2118931A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbundmaterialien auf Basis von organischen Polymeren und anorganischen Gläsern sowie auf Verfahren zu deren Herstellung.

Die Vorteile des Verstärkens eines organischen Thermoplasten mit einem anorganischen Füllstoff wie Glas sind bekannt. Die Steifheit des Verbundstoffes ist größer als diejenige des ungefüllten Materials. Die Einführung des anorganischen Füllstoffes in Form von Fasern verbessert bestimmte andere mechanische Eigenschaften und relativ lange Fasern (im Verhältnis zum Faserdurchmesser) können diese Eigenschaften weiter verbessern. Jedoch dehnen sich die gewöhnlich verwendeten verstärkenden Materialien, beispielsweise Silikatgläser, bei den zum Verarbeiten thermoplastischer Materialien verwendeten Temperaturen nicht mehr aus als etwa 1 bis 2%. Wenn es auch zutrifft, daß kurze Glasfaserlängen in thermoplastische Materialien und den anschließend beispielsweise durch

18931

Spritzgießen hergestellten Verbundstoff einverleibt werden können, so hl doch der verwendbare Faseranteil auf etwa 20 Volumprozent begrenzt und /war wegen der hohen Viskosität des Gemisches bei der Verarbeitungstemperatur. Größere Anteile an Fasern oder größere Faserlängen können in organische Polymere nur einverleibt werden, indem man relativ fließfähige Harzvorstufen anwendet, und daher werden wärmehärtende Harze im allgemeineren als Malnx-

,o material verwendet. Das Ausmaß an Deformserung. welchem dieser Verbundstoff anschließend ausgesetzt werden kann, ist sehr begrenzt, weil ein schwerwiegendes Deformieren des Materials entweder einen Bruch der Verstärkung oder ein Unterbrechen der Bindung

,< zwischen Matrix und Verstärkung verursacht. Daher muß ein Verbundstoff dieses Typs in mehr oder weniger der endgültigen Gestalt hergestellt werden, welche beim fertigen Gegenstand erforderlich ist.

Bekannte Deformierungsverfahren. beispielsweise

Extrudieren, Spritzgießen, Kalandern oder Verspinnen der Fasern, erfordern sämtlich, daß das Material auf eine Temperatur erhitzt wird, bei welcher die Viskosität so niedrig ist, daß eine Deformierung bzw. Fließen in technisch geeigneter Geschwindigkeit und

ohne übermäßige Krafteinwirkung ermöglicht w.rd. Dies gilt insbesondere Tür das Spritzgießen, wahrend beim Extrudieren und Kalandern insofern eine Viskositätsabhängigkeit besteht, als zu starkes Fließen beim Transport des Materials von der Verformungsvornch-

tung zur Kühlung vermieden werden soll.

Es ist bekannt, Glasfasern mit Kunststoffen zu verbinden, wobei das verwendete Glas einen relativ hohen Erweichungspunkt besitzen soll.
Der Nachteil dieser bekannten Verfahren liegt dann.

daß infolee des relativ hohen Erweichungspunktes des Glases die entstehenden Verbundprodukte schwer zu verarbeiten sind, so daß eine gleichzeitige Verformung von Kunststoff und Glas auf große Schwierigkeiten trifft.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verbundmatenal, enthaltend ein organisches Polymeres und ein anorganisches Oxydglas, zur Verfügung zu stellen, das leicht beispielsweise durch gemeinsames Schmelzverspinnen oder gleichzeitige Verformung durch Extrusion oder

Spritzgießen der beiden Komponenten verarbeitbar ist.

Erfindungsgegenstand ist ein Verbundmaterial, enthaltend ein organisches Polymeres und ein anorganisches Oxydglas, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas eine Übergangstemperatur im Bereich von 100 bis 400⁰C, vorzugsweise 120 bis 350⁰C besitzt.

Unter »Umwandlungstemperatur« eines Glases ist hier die Temperatur zu verstehen, bei welcher eine Steigerung der spezifischen Wärme und des thermisehen Ausdehnungskoeffizienten erfolgt, welche mit einer plötzlichen Verminderung der Viskosität einhergeht. Die Umwandlungstemperatur kann nach herkömmlichen Methoden der thermischen Analyse bestimmt werden, beispielsweise nach der thermischen Differenzanalyse oder Differenz-Abtaslkalorimctrie. Siehe beispielsweise M ο r e y, G. W.. »The properties of glass«, Reinhold, N. Y. 1954, S. Ausgabe. S. 164 und 165.

Vorzugsweise besitzt das Glas einen elastischen Modul bei 20°C von mindestens 0,141 · 10" kg cm².

Vorzugsweise ist das organische Polymere ein Thermoplast. Auch sind vorzugsweise sowohl der Thermoplast als auch das Glas so ausgewählt, daß der

/erbundslolTohne Bruch des Glases bei einer Tempeatur in der Gestall verändert werden kann, bei welcher las organische Polymere deformierbar ist. Ausgewählte Kombinationen aus Glas und Polymerein, ,velche sich in der Weise verhalten, seien als »thermisch :odeformierbar« bezeichnet. Diese Temperatur iegt gewöhnlich zwischen 120 C und der Gren/·- lemperatur Tür die thermische Stabilität des Thermoplasten. Genau ist die exakte Temperatur bzw. der ;xaktc Temperaturbereich von der Natur des Thermoplasten und des Glases abhängig sowie von dem Verfahren, welchem die Substanzen unterliegen. Der Deformierungsprozeß mag erfordern, daß die Viskosi-

IO tat der Substanzen über einen Bereich von Temperaturen hinweg vergleichbar sind, innerhalb welchem der Prozeß sich abspielt. Die Viskosität sowohl des Glases als auch des Thermoplasten ist von der Temperatur sehr abhängig. Darüber hinaus ist die Viskosität thermoplastischer organischer Substanzen sehr abhängig von der beim Verfahren angewandten Schergeschwindigkeit, während die Viskosität der Gläser viel weniger scherabhängig ist.

In den nachstehenden Tabellen 1 und II sind für einige übliche Thermoplasten typische Daten angegeben, welche die Auswahl passender Gläser Tür das Bilden der Verbundstoffe erlauben.

Polymeres

Polystyrol

Polymethylmethaciylat

Polysulfon
Polyvinylchlorid

I C)

100
105

179

«7

Tabelle Amorphe Thermoplasten

L'ngef, Zersei/ungsicinperatur

CC)

320
300

400

200
(Stabilisator)

rarbeitungstemperalur*!	CCl	Viskosität bei 1
	180—280 150—200	Temperatur. C
l.M. Ext.	210—240 160—180	200 180
l.M. Ext.	290—320	240 200
Ext.	160—180	320
Ext.	160 180

100 sec"¹
ΙΟ⁴ Poise

0,8
1,15

0,62

4,5

1,8

7,5
5,2

Tg — Glasumwandlungstemperalur. wie oben definiert

Bemerkung:

Die Zahlen in der Spalte Tg beziehen sich auf Messungen an Polymeren, welche wenig oder keinen Zusatz enthalten. Handelsübliche Polymere können infolge der Anwesenheit von Zusätzen niedrigere fg-Werte aufweisen.

Tabellen Teilkristalline Thermoplasten

Polymeres	Tm	Ungcf. Zer setzungstemperatur	Verarbeiüingstempcralur- bereich*)	Viskosität b.-i KK) see'	1(V Poise
	ι ei	I C)		Temperatur. C	0,26 1,0
Polyäthylen geringer Dichte	110—115	300	l.M. 260 280 Ext. 160- -180	260 160	0,93 0,44
Polypropylen	165-175	300	l.M. 200—300 Ext. 200—250	200 260	0,21
Poly(4-Methylbuten-1)	240	300	l.M. 270—300 Ext. ~275	270	0,34
Polyalkylentere phthalat	255	300**1	270—295 (faserspinnend)	270	1,0
Polycarbonat	220—230	320	l.M, 275—320	300

*) 1. M. = Spritzgießen. Ext. = Extrusion.
**) Sehr abhängig vom Feuchtigkeitsgehalt.
Tm = Schmelzpunkt.

Um mit dem Thermoplasten codcformierbar 7,u sein, muß das Glas einen Kennwert Tg + C (wobei C ein Temperaturintervall ist, welches von der Glasart und den angewandten Verfahrensbedingungen abhängig ist) besitzen, welcher im Verarbeitungstemperaturbereich der ausgewählten Thermoplasten lieiU.

Eine Richtlinie Tür den Wert von C ist die Differenz zwischen Tg und dem Erweichungspunkt des Glases nach Littleton, welcher die Temperatur ist. bei das Glas eine Viskosität von 10⁷·⁶ Poise, gemessen nach der Testmethode ASTM (338-57. 1965) besitzt Die Zersetzungstemperaluren für die bekannten

organischen Thermoplasten liegen so, daß Gläser, in denen der Hauptnetzwerkbildner Siliciumdioxyd ist ungeeignet sind. Bevorzugte Gläser sind diejenigen bei denen der Nctzwerkbildner Phosphoroxyd und,- oder Boroxyd ist, für welche C typisch 50 bis 6O⁰C beträgt.

2

Die Gläser

Bevorzugte Gläser zum erfindungsgemäßen Gebrauch sind diejenigen, welche Phosphor- und/oder Boroxyde als Netzwerkbildner, mit jder ohne untergeordnete Mengen anderer netzwerkbildender Oxyde wie Vanadinpentoxyd, Wismutoxyd und Siliciumdioxyd, enthalten. Das Netzwerk wird modifiziert durch die Einführung von Kationen wie denjenigen der Alkalimetalle, der Erdalkalimetalle, des Silbers, Cadmiums, Sinks und Bleis.

Bestimmte Elemente wie Aluminium und Bor und Oxyde wie Siliciumdioxyd, welche in bestimmten Zusammensetzungsbereichen feuerfeste Phosphate bilden können, sollten in einem hauptsächlichen Phosphatglas nicht bis zu einem Ausmaß von größer als 5 Molprozent anwesend sein wegen der hohen Ubergangstemperatur dzs sich ergebenenden Glases: Aus dem gleichen Grunde sollte der Silic'umdioxydgehalt des Glases 0,5 Molprozent nicht überschreiten.

Sehr bevorzugte Glä^c°r sind diejenigen auf Basis von Bleioxyd-Phosphoioxyd- und Zinkoxyd-Phosphoroxyd-Systemen und deren Gemischen.

Beispiele bleihaltiger Gläser sind diejenigen mit einer Zusammensetzung innerhalb der folgenden Bereiche:

a) mindestens 95 Molprozent PbO und P₂O₅. wobei der PbO-Gehalt 20 bis 80 Molprozent beträgt.

b) mindestens 95 Molprozent PbO und R₂O. wobei R eines oder mehrere Alkalimetalle ist. PbO im Bereich von 5 bis 60 Molprozent anwesend ist und R₂O im Bereich von 5 bis 35 Molprozent anwesend ist und der Rest der Zusammensetzung P₂O₅ bis zu einem Ausmaß von bis zu 85 Molprozent ist oder

c) mindestens 95 Molprozent PbO (5 bis 30 Molprozent) R₂O (5 bis 30 Molprozent) und B₂O₃ (5 bis 20 Molprozent), wobei der Rest P₂O₅ ist.

In jedem Falle bestehen die restlichen 0 bis 5% der Glaszusammensetzung aus verschiedenen Zusätzen, beispielsweise aus Erdalkali-Oxyden. ZnO kann einen Teil oder das gesamte PbO ersetzen.

Besondere Gläser mit Zusammensetzungen innerhalb der oben beschriebenen Bereiche besitzen Umwandlungstemperaturen im Bereich von 160 bis 250⁰C, Yougs moduli im Bereich von 0,141 bis 0,703 · 10⁶ kg/cm² und werden durch Wasser bei 100'C nur leicht beeinflußt. Insbesondere verbessern Erdalkalikationen wie Magnesium. Calcium und Barium, die Wasserbeständigkeit von Bleiphosphatgläsern.

Die Gläser können nach herkömmlichen Glasherstellungsmethoden bereitet werden.

Nach dem Zusammenschmelzen der Komponenten ist es erwünscht, das Glas zu raffinieren, indem man es für eine Zeitdauer von 1 bis 24 Stunden aul 300 bis 800⁰C erhitzt. Die Rarfinierungszeit hai eine Auswirkung auf die Umwandlungstemperatur und daher auf den Erweichungspunkt einiger Gläser, insbesondere derjenigen auf Bleiphosphatbasis.

Typischerweise zeigt ein Bleiphosphatglas (70.6 Molprozent P₂O₅, 20,6 Molprozent PbO. 2.5 Molprozent K₂O, 5,0 Molprozent Li₂O. 2.5 Molprozent BaO) eine UmwandlungstempcraUir. welche von 142 C (nach 1 Stunde bei 700 C) bis auf 170 C (nach 16 Stunden) ansteigt.

Raffinierungszeit des obigen

Glases bei 700' C 1 Std. 16 Sid.

Viskosität bei 290 C Poise 2,5 - 10⁴ 30 · Kr¹ Auflösungsaesch windigkeit

in Wasser bei 100 C

Prozent je Minute 5.0 1.7

Young-Modul (· 10⁶kgcnr) 0,155 0.169 Härte (Vickerspyramide)

Nr. (ASTM-E 92/67) 160 215

Die Verbundstoffe und Methoden zu ihrer Herstellung

Eine große Vielzahl an Polymeren kann man in den erfindungsgemäßen Verbundstoffen verwenden. Nicht alle Polymeren sind mit allen Gläsern codeformierbur. Bevorzugte Polymere zum erfindungsgemäßen Gebrauch sind hochdichtes Polyäthylen, Polypropylen. Poly-4-methylpenten-l, Polyäthylen-terephthalat. Polysulfone, Polycarbonate, Polytetrafluorethylen. Polyvinylchlorid und Polystyrol.

Jedoch können in Berührung, mit vielen Gläsern, welche zur erfindungsgemäßen Verwendung geeignet sind, bestimmte säureempfindliche Polymere zersct/l werden. Polyamide werden im allgemeinen sehr schwerwiegend zersetzt und mögen für viele erfindungsgemäße Anwendungen nicht geeignet sein. Polyester werden etwas beeinträchtigt, jedoch weniger schwerwiegend.

Wenn auch die Erfindung sich grundsätzlich auf Verbundstoffe thermoplastischer Harze bezieht, so können doch bestimmte wärmehärtende Harze verwendet werden, wenn sie in der Form wärmeerweichender Vorstufen zugänglich sind. Solche Substanzen können in die Verbundstoffe einverleibt werden und die Stufen der Wiederverformung und der endgültigen Wärmehärtung können in einem einzigen Arbeitsgang vollzogen werden.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundstoffes kann in der V/eisc erfolgen, daß Fasern versponnen oder nach bekannten Methoden zu Flocken verformt und dann in eine polymere Matrix eingeführt werden. Bei wärmehärtenden Harzen ist es üblich, die Faser in Form von Matten oder Stapelfasern aufzulegen und diese mit Polymervorstufen zu imprägnieren, woraufhin das Härten zur endgültigen Form folgt. Während des Härtens kann man aus dem niedrigen Erweichungspunkt des Glases Vorteil ziehen, indem man eine weitere Verformungsstufe durchführt, bevor das Polymere zu starr ist, um ein Verformen zu erlauben, wobei diese weitere Verformungsstufe oberhalb der Umwandlungstemperatur des Glases vorgenommen wird. Das Verbundstoffprodukt kann geschnitzelt und in nachfolgenden Verformungsarbeiten in herkömmlicher Weise verwendet werden. Vorausgesetzt, daß das Glas und das Polymere so ausgewählt sind, daß diese thermisch codeformierbar sind, kann man Operationen wie Spritzgießen oder Extrudieren mit geringerer Beschädigung der Faser durchführen, als wenn man herkömmliche, nicht deformierbare Glasfaser verwendet.

Das Verbundmaterial der Erfindung kann zu einem Formkörper verarbeitet werden, indem ein Gemisch aus Glas und thermoplastischem Polymeren! (einschließlich Vorstufen eines wärmehärtenden Harzes, welches erhitzt und noch oberhalb der Temperatur

deformiert werden kann, bei welcher das Glas deformierbar ist) in eine Verformungsvorrichtung eingeführt wird, in welcher das Kombinieren bzw. Vermischen der Komponenten erfolgt. Das Gemisch kann in Form gesonderter Perlen, Schnitzel oder anderer Partikeln aus Glas und Polymcrem (oder dessen Vorstufe) vorliegen oder das Gemisch kann vorgebildet worden sein. Geeignete Auswahl der polymeren Substanz, des Glases und der Verformungsmethode verursacht während der Verarbeitung eine Faserbildung im Glas. Das Arbeilen gemäß diesem Gesichtspunkt der Erfindung gestattet das Einführen von Glasfaserverstärkung in die Gegenstände durch eine billigere Technik als normal. Bei der Herstellung von Glasfasern innerhalb des Verbundstoffes ist es erwünscht, Verarbeitungstemperatur, thermoplastisches Polymeres und Glas so auszuwählen, daß unter den Verarbeitungsbi;-dingungen die Viskosität des Glases das 0,1- bis lOOOfache der Viskosität des Polymeren beträgt. Diese Viskositäten werden bei Verarbeitungstemperatur, jedoch getrennt von dem Verformungsprozeß, bei einer Schergeschwindigkeit von lOscc^¹ gemessen. Typischerweise beträgt die Glaskonzentration im Polymeren 5 bis 66 Volumprozent. Zwecks weiterer Veranschaulichung sind in der nachstehenden Tabelle III einige typische Polymere und geeignete Temperaturen zum Verarbeiten mit bestimmten Gläsern, welche im einzelnen in den Beispielen beschrieben sind, angegeben.

Tabelle UI

Glas Nr
(s. Beispiele
Tür Zusammen set/unpen)

Ciliiscr mit
einer Umwandlungs-
tcmpcraUir

( C)
im Bereich

140

170
185

200
200

Temperatur

C". bei
welcher die
Viskosität
10^s Poise ist

260

312

307

330
370

hochdichtes

Polyäthylen,

Polypropylen.

Polystyrol.

Polymethyl-

methacrylat

Polypropylen.

Poly-4-methyl-

pentcn-1. PoIy-

äthylentcre-

phthalat.

Polycarbonai

Polysu'fon.
Polytetrafluorethylen

IO

Beispiele von
Thermoplasten, mit denen ein Zusammenverarbeiten moelich ist

40

45

55

Das Vcrbundmatcrial der Erfindung kann auch so bereitet werden, daß Partikeln oder Fasern des ausgewählten Glases mit einer Lösung eines Polymeren in einem flüchtigen Lösungsmittel imprägniert werden. Nach dem Imprägnieren entfernt man das Lösungsmittel und der sich ergebene Verbundstoff kann verfestigt werden, indem man Wärme und oder Druck anwendet. Nach dem Kühlen kann man den Verbundstoff erneut verformen, indem man auf eine geeignete Temperatur erhitzt. «·$

Das Vcrbundmatcrial der Erfindung kann zu glasfaserverstärkten Polymerfasern verarbeitet werden, indem man einen Verbundstoff, welcher eine fascrbildende Polymermatrix enthält, und Glas des oben allgemein beschriebenen Typs mit einer Viskosität der Spinntemperatur des 1- bis lOOfachen derjenigen des Polymeren, verspinnt. Der Verbundstoff, aus welchem die Faser gesponnen wird, ist zweckmäßigerweisc ein vorhcrbcreitcter Verbundstoff des Polymeren mit Glasgchalt. welcher durch Vermählen oder gemeinsames Extrudieren der beiden Komponenten bereitet wird. Das bevorzugte Polymere ist Polyäthylentercphthalat, und mit diesem Polymeren wird ein Glas verwendet, welches eine Übergangstemperatur von 130 bis 190 C und eine Viskosität im Bereich von 3000 bis 50 000 Poisc bei der Spinnlemperatur besitzt, welch letztere gewöhnlich etwa 285 bis 295° C beträgt.

Für Polypropylen ist ein Glas mit einer Ubergangslemperatur im Bereich von 100 bis 190 C bevorzugt mit einer Viskosität im Bereich von 10* bis 10⁵ Poise und einer Spinntemperatur von 310 bis 315° C. Die so erzeugten Fasern können zur Steigerung der Zugfestigkeit gezogen werden, wobei man bei einer Temperatur zieht, bei welcher sowohl das Glas als auch das Polymere ohne Bruch deformierbar sind.

Aus dem Vcrbundmatcrial der Erfindung können Formkörper dadurch hergestellt werden, daß aus der Schmelze Glasfaserstäbe oder -stränge geformt und anschließend mit Polymercm überzogen werden. Zwei oder mehrere Stäbe bzw. Stränge überzogener Faser können zur Bildung von Stäben. Rohren oder Stangen kombiniert werden. Fs ist nicht wesentlich, daß besonders dünne Glasfasern verwendet werden, weil der Verbundstoff anschließend in der Wärme erweicht, verfestigt und als Ganzes gezogen werden kann, wobei sowohl Glas als auch Matrix zusammen in einer Richtung gestreckt werden. Es ist so möglich, sehr dicke Verbundstoffabschnitte zu bereiten, indem man Stäbe bzw. Stangen an polymerem Matrixmaterial und Glas ausrichtet und das Ganze in wärmeerweichtem Zustand durch eine Zichform oder zwischen Walzen hindurchzieht, um den Durchmesser um einen großen Faktor, beispielsweise bis zu 1000. zu vermindern, so daß das Cilas im fertigen Verbundstoff einen üblichen Glasfaserdurchmesser von beispielsweise 0.1 bis 100 Mikron aufweist. In ähnlicher Weise können Stäbe bzw. Stränge des Polymeren mit Glas überzogen und in gleicher Weise kombiniert werden.

Aus dem Verbundmaterial der Erfindung können Schichtstoffe hergestellt werden, indem das Glas zu einem Blatt oder zu Flocken verformt und unter Bildung einer linearen Struktur auf ein Polymcrblatt bzw. auf Polymcrf.ocken aufgebracht wird. Es können so Viclfachschichtcn aufgebaut und das Ganze durch Hitze und wahlweise durch Druck verfestigt werden. Der sich ergebende Verbundstoff kann, beispielsweise durch Walzen, gepreßt werden, um die Dicke herabzusetzen, und Viclfachschichtcn des so gebildeten Schiditstoffcs können, beispielsweise durch Falten und erneutes Walzen, zur Erzeugung sogar dünnerer Schichtstoff kombiniert werden. Ein so bereitetes Blattmaterial kann im Vakuum gebildet werden, und zwar vorzugsweise in zwei Stufen.

Schließlich können auch Verbundstoffe hergestellt werden, welche Polytetrafluoräthylen und andere Polymere enthalten, die in dispcrgierter Form, beispielsweise als Emulsion, verfügbar sind. Gepulvertes Glas vermischt man mit gepulvertem Polymcrem oder einer flüssigen Suspension des Polymeren, welche dann koaguliert und verfestigt wird. Das Produkt ist ein Pulver, welches zum Verformen und Sintern geeignet ist.

409 636/110

Anwendungsgebiete

Die erfindungsgemäßen Verbundstoffe sind für eine große Vielzahl von Anwendungsgebieten geeignet. Das Glas kann dazu dienen, das Polymere zu verstärken oder das Polymere kann dazu dienen, die Sprödigkeit des Glases herabzusetzen. Es sind hohe Gehalte an Glas möglich, während die Verarbeitbarkeit erhalten bleibt. Verbundstoffe aus Polytetrafluoräthylen mit Glas können als Lagermaterialien verwendet werden. Kleine Partikeln können in Fasern, Film oder Blatt einverleibt werden, um die Verschleiß- und Abriebeigenschaften zu modifizieren.

Glasfasern aus den oben beschriebenen Gläsern ergeben feste, steife Materialien, welche thermisch deformierbar sind. Bei hohen Glasgehalten kann die Entflammbarkeit herabgesetzt sein.

Schichtfilme oder -folien, welche Glas bzw. Glasfasern enthalten, können als Einwickel- bzw. Verpackungsmaterial verwendet werden. Man kann Bänder zum Verbinden herstellen.

Fasergefüllte Fasern, in denen entweder die Matrix oder der Füllstoff Glas ist, besitzen sowohl ein ansprechendes Aussehen als auch gesteigerte Festigkeit bzw. herabgesetzte Sprödigkeit. Das Glas bzw. die Faser kann in bekannter Weise pigmentiert bzw. angefärbt sein.

Steife, hohle Gegenstände können durch Formblasen geeigneter Verbundstoffe hergestellt werden.

Die Erfindung sei an Hand der folgenden Ausführungsbeispiele erläutert.

Beispiele

35 A. Herstellung der Gläser

Nach den folgenden Arbeitsgängen zur Anwendung bei der Bereitung von Verbundstoffen, wird eine Reihe von Gläsern hergestellt.

Glasl

Man stellt ein Glas mit niedrigem Erweichungspunkt her, indem man 4 Stunden bei 400⁰C in einem ^ tongebundenen Graphittiegel ein inniges Gemisch der folgenden Bestandteile erhitzt:

Gewichtsteile

Ammonium-dihydrogenphosphat ... 207.09

Bleiglätte 100,44

Kaliumcarbonat 17,80

Natriumcarbonat 2,4

Magnesiumoxyd 0,75

Calciumoxyd 1,05

Dieses Glas besitzt die folgenden Eigenschaften:

Umwandlungstcmperatur.. 202 C

Erweichungspunkt 250" C

Young-Modul 0,316 · 10" kg enr

Dichte 3.27 g, cm-¹

Auflösungsgeschwindigkeit

in Wasser bei 100 C 0,2% je Minute

Schmelzviskosität 10⁶ Poisc bei 310 C

Glas 2

Ein Glas mit niedrigem Erweichungspunkt wird bereitet, indem man 4 Stunden bei 400'¹C ein inniges Gemisch folgender Bestandteile erhitzt:

Gewichlsleilc Ammonium-dihydrogcnphosphal ... 207,09

Bleiglätte Γ. 83.7

Kaliumcarbonat 20.7

BaO 2.88

MgO 0,75

CdO 2.43

V₂O₅ 3,42

Es ergibt sich eine klare, viskose Schmelze. Diese Schmelze wird dann 1 Stunde bei 700⁰C weiter erhitzt und in eine Form gegossen, wobei sich ein Glas mit der folgenden Nominalzusammensetzung ergibt:

Molprozent
Gewichtsprozent . ..

P₂O₅

60
54,4

PbO

25
35.6

K,O

10
6,01

BaO

1,25 1,23

MgO

1.25 0,32

CdO

1,25 1,03

Dieses Glas besitzt die folgenden Eigenschaften:

Umwandlungstemperatur.. 205 ⁰C

Erweichungspunkt 255 C

Young-Modul 0,352 · 10⁶ kg cm²

Dih

g/cm-

55

Es ergibt sich eine klare, viskose Schmelze. Diese Schmelze wird dann 1 Stunde bei 700° C weiter erhitzt und in eine Form gegossen, wobei sich ein Glas mit der folgenden Nominalzusammensetzung ergibt:

Molprozent ..
Gewichtsprozent ..

l',O. ..:_..	PbO	K₂O	MgO	CaO
58.6	29.28	8.3	1.22	1.22
52.5	41.2	4.99	0.31	0.43

Na₂O

1,46 0.57 , Dichte 3,4

Auflösungsgeschwindigkeit

in Wasser bei 10O⁰C <0,02% je Minute

Schmelzviskosität 10⁶ Poise bei 310" C

Glas 3

Es wird ein Glas mit niedrigem Erweichungspunk bereitet, indem man 4 Stunden bei 400⁰C ein innige; Gemisch folgender Bestandteile erhitzt:

Gcwichlstcile

Ammonium-dihydrogenphosphat ... 207.09

Bleiglätte 92.1

Kaliumcarbonat 20.7

Bariumoxyd 5,79

Es ergibt sich eine klare, viskose Schmelze. Dies Schmelze wird dann 1 Stunde weiter bei 700° C er hitzt und in eine Form gegossen, wobei sich ein GIa mit der folgenden Nominalzusammcnsctzung ergibt

Molpro7cnt

Gewichtsprozent ....

P₂O,	PbO	K₂O
60	27,5	10
53.3	38,33	5.88

Molprozent....
Gewichtsprozent

P, O,

68,3
64,5

PbO

19,5
29,0

K₂O

4,9
3,05

Li₂O

4.9
0,97

BaO

2.4

2,48

Dieses Glas besitzt die folgenden Eigenschaften:

Umwandlungstemperatur.. 184'C

Erweichungspunkt 235 C

Young-Modul 0,239 · 10" kg cm²

Dichte 3.4 g cm²

Auflösungsgcschwindigkeit

in Wasser bei 100'¹C 0.9% je Minute

Schmclzviskosität 10⁽¹ Poisc bei 255" C

Glas 4

Es wird ein Glas mit niedrigem Erweichungspunkt bereitet, indem man 6³/₄ Stunden bei 525⁰C ein inniges Gemisch folgender Bestandteile erhitzt:

Gewichlsleile
Ammonium-dihydrogenphosphat .. 2415

Bleiglätte 670

Kaliumcarbonat 51,9

Lithiumcarbonat 55.5

Bariumoxyd 57,6

Es ergibt sich eine klare, viskose Schmelze, welche dann '/2 Stunde bis 16 Stunden bei 700⁰C weiter erhitzt wird. Die sich ergebenden Gläser besitzen sämtlich die folgende Nominalzusammensetzung:

Die Umwandlungstemperaturen dieser Gläser sind die folgenden, welche mit der Verminderung des Hydroxylgehalts gemäß der Raffinierungszcit ansteigen:

20 Raffinierungszeit. Std.
Umwandlungstemp., ⁰C

4A

0,5
137

	GIa	> Nr.	4E	4F
4B	4C	4D	8	16
1,0	2	4	166	171
141	146	153

Nach einer Raffinierungszeit von einer Stunde besitzt das Glas die folgenden Eigenschaften:

Schmelzviskosität 10⁵ Poise bei 260⁰C

Dichte 3 g/cm³

Auflösungsgeschwindigkeit in

Wasser bei 100⁰C 5% je Minute

Gläser 5 bis 11

Gemäß den obigen Arbeitsgängen wird eine weitere Reihe an Gläsern aus geeigneten Ausgangsmaterialien bereitet. Die Zusammensetzung jedes Glases und die Umwandlungstemperatur Tg ist in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt:

Glas	P₂O₅	PbO	K,O	Zusammensetzung (Molprozent)	Na₂O	B₃O₃	ZnO	Li₂O	BaO	CaO	MgO	CdO	Tg
Nr.	66,1	19	4,8				4,8	2,4			2,4	CC)
5	80		15		5							122
6	65,8	20	8,5	1,5					1,2	3,0		169
7	60	5	10			25						173
8	60	35	5									205
9	60	10	10								20	216
10	50	50										310
11						—

B. Herstellung von Verbund durch Extrusion

Beispiel 1
Polysulfon und Glas 2

1 kg von geschmolzenem Glas 2 wurde aus dem Bearbeitungsofen (Temperatur etwa 700"C) entfernt und zu einer dünnen Tafel gegossen, indem es auf ein rostfreies Stahlblech gegossen und auf Raumtemperatur abkühlen gelassen wurde. Die Tafel wurde zu geeignet dimensionierten Bruchstücken zerbrochen und in einen Backenbrecher eingeführt. Das zerkleinerte Produkt wurde in sieben Fraktionen getrennt, indem es durch einen Satz von sechs Sieben (Testsiebe nach BS 410 von 1962), bestehend aus BS-Siebmaschenweiten von 8. !0, 12. 14, 22, hindurchgegeben wurde. Die gröbsten Teilchen, d. h. diejenigen, die durch das Sieb mit der Maschenweite Nr. 8 zurückgehalten wurden, wurden wieder gemahlen und wieder gesiebt, und die feinsten Teilchen, welche durch ein Sieb mit der Maschenweite 22 hindurchgehen, wurden zu dem Ofen zum nochmaligen Schmelzen zurückgeführt. In den folgenden Beispielen wird die Größenverteilung der Glasieilchen für jede Fraktion durch zwei Zahlen charakterisiert, wobei die erste die Maschengröße angibt, durch welche die Teilchen hindurchgehen und die zweite die Zahl der Dimensionierung des Siebes, auf welchem sie zurückgehalten wurden. Die vier Fraktionen und der entsprechende Teilchengrößenbercich sind nachstehend tabellarisch zusammengestellt.

60 Fraktion

Maschenweite
8 bis 10 ...
10 bis 12 ...
12 bis 14 ...
14 bis 16 ...
16 bis 22 ...

Teilchengrößen bereich. Durchmesser
mm (in.)

Maximum

1.997 (0,0787)

1.677 (0.0661)

1,398 (0,0551)

1.197 (0.0472)

1.002 (0.0394)

Minimum

1.677 (0.0661)
1.398 (0,0551)
U97 (0,0472)
1,002 (0,0394)
0.711 (0.0280)

4315

Ein Gemisch, bestehend aus 300 g der 8 bis 10 Maschenweiten-Fraktion von Glas Nr. 2 und 700 g \on Polysulfonkörnchen (Qualität Bakelit P 1700-lJnion Carbide Corpn. N. Y.) wurde hergestellt, indem das Glas zu den Polymerkörnchen allmählich in einer sich langsam drehenden Horizontaltrommcl gesehen wurde. Das Gemisch wurde zu einem Extruder des üblicherweise für die Extrusion von organischen, thermoplastischen Materialien verwendeten Typs geleitet (Typ W.X., hergestellt von Iddon Bros. Leyland. Lancs.) mit einem elektrisch beheizten Zylinder von einem Durchmesser von 3,18 cm. der mit einer Schnecke ausgerüstet ist. deren Verhältnis von Länge zu Durchmesser 20: 1 beträgt und entsprechend dem Typ und der Raumgestaltung, wie er für die Extrusion von Polyamid empfohlen wird. Der Zylinder der Vorrichtung war ebenfalls mit Temperaturaufzcichnungs- und Regulierungseinrichtungen im gleichen Abstand voneinander ausgerüstet, und diese waren so eingerichtet, daß sie das folgende Temperaturprofil entlang dem Zylinder gaben: 320 C an der Düse — 300
265 — 250 — 175 C am Einlaß. Unter Anwendung einer Schneckcngeschwindigkeit von etwa 20l^]pM wurden die vermischten Körnchen durch eine zylindrische Düse mit einem Durchmesser von 3.1S mm extrudiert, um einen kontinuierlichen Stab von Verbundmaterial mit einem Durchmesser von etwa 3,68 mm zu ergeben.

Ein extrudierter Stab mit einer Länge von 5.0S cm wurde vorsichtig mit Chloroform (einem Lösungsmittel für das organische Polymere) extrahiert, wobei der Rückstand aus Glas in Form eines Bündels von feinen Fasern bestand, die mit ihren Achsen in gleicher Richtung an der langen Achse der ursprünglichen Verbundprobe lagen, d. h. in Extrusionsrichtung. Eine mikroskopische Untersuchung (mit einem Ablasl-Elektronenmikroskop) ergab, daß die Fasern von regelmäßigem ellipsoidem Querschnitt waren und im allgemeinen einen Durchmesser von 3 bis (S ;i und ein durchschnittliches Verhältnis von Länge Durchmesser von » 100:1 besaßen. Der Zugmodul des Stabes betrug 634 GNm ² im Vergleich zu einem Wert von

276GNm'² eines ähnlichen Stabes ziertem Polysulfon. der auf gleiche	Beispiel 2	aus unmodifi- Wcise getestet	45	Glasgclialt	Volumprozent	/.up im
wurde.	Polysulfon und Glas 1			Gewichtsprozent	25	10* kg enr
	50	45	22	1.86 5.75
	40	5.42

a) Ein Gemisch, bestehend aus 30 Gewichtsprozent aus Körnchen von Glas 1 (Maschenweite 14 bis 16) wurde unter den Bedingungen von Beispiel 1 hergestellt und extrudiert. wobei das folgende Temperaturprofil in dem Extruderzylinder anccwendct wurde:

315" C (Düse) 290 - 270 260 "-- 240 C.

Der extrudierte Stab besaß eine faserige Verbundstruktur, ähnlich derjenigen des vorstehenden Beispiels.

b) In einem weiteren Experiment unlcr den gleichen Bedingungen, jedoch unter Verwendung eines feingemahlenen Glaspulvers mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 250 ηΐμ enthielt der Verbundstab wenig Fasern, und es wurde unter dem Mikroskop beobachtet, daß die Masse des Glases in Form von Kügclchcn mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 1.25 τημ vorlag.

Beispiel 3 Polypropylen und Glas 3

Ein Gemisch, bestehend aus 30% (Gew.Gcw.l aus Körnchen von Glas 3 (Maschengrößc 5 bis 12) und einem technischer! Polypropylen (»Propathenc« GWM 22 —- ICl Limited) wurde unter im wesentlichen den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 hergestellt und extrudiert. jedoch unter Anwendung einer Schnecke des Typs, der zur Extrusion von Polyäthylen empfohlen wird, und es wurde folgendes Temperaturprofil im dem Extruderzylinder angewendet:

24O⁰C (Düse) — 240 — 200 — 180 — 180"C (Einlaß).

Bei der Extraktion des extrudierten Stabes mit einer Länge von 2.54 cm (1 inch) mit heißem Xylol blieb ein Rückstand von Glasfasern, die größtenteils ein sehr hohes Verhältnis von Länge/Durchmesser, d. h. » 100:1) hatten und in Extrusionsrichtung ausgerichtet waren.

Beispiel 4 Polyethylenterephthalat und Glas 3

Ein Gemisch, bestehend aus 50 Gewichtsprozent Körnern von Glas 3 mit einer Maschengrößc von 12 bis 14 und Polyäthylentercphthalat mit einer reduzierten spezifischen Viskosität von 0.94 (gemessen in einer Lösung in o-Chlorphcnol bei 25 C) wurde wie im Beispiel 1 unter Anwendung folgenden Temperaturprofils extrudiert:

275"C(Düse)— 240- 220 220 215 C (Einlaß).

Das Polyäthylentercphthalat wurde mit heißem o-Chlorphenol extrahiert. Eine mikroskopische Prüfung des Rückstandes zeigte, daß das Glas in faseriger Form vorlag.

Die Arbeitsweise wurde unter Verwendung von 40 und 45 Gewichtsprozent Glas mit dem gleichen Resultat wiederholt. Der Anstieg des Zugmoduls (0.1"» Spannung) der extrudierten Stäbe, verglichen mit Polyäthylentercphthalat allein, ergibt sich aus folgender Tabelle:

ti Nm

2.8 8.8 8.1

Beispiel 5 Poly(4-mcthylpenten-l) und Glas 3

Ein Gemisch, bestehend aus 30Gcwichtsprozcn Körnern von Glas 3 der Maschengrößc 14 bis 30 um Körnern von technischem Poly(4-methylpenten-l (»TPX«. Qualität RT 14. ICl Limited) wurde in de im Beispiel 1 verwendeten Vorrichtung cxtrudier jedoch unter Anwendung einer Schnecke des für di Extrusion von Polyäthylen empfohlenen Typs un unter Anwendung folgenden Temperaturprofils i dem Extruder:

290 C (Düse) 270 250 240 - 230 C (ai Einlaß).

Der opake (undurchsichtige) extrudierte Stab b stand aus einem Verbund von Glasfasern in ein Grundmassc aus partiell kristallinem Polymeren.

4315

Beispiel 6
Polymethylmethacrylat und Glas 7

Ein Glas mit der Zusammensetzung (Melprozent) von Glas 7 wurde gemahlen und zu Teilchen mit einem Durchmesser zwischen 250 und 600 Mikron gesiebt. Es wurde mit Polymethylmethacrylatharz in Form von 1,5-mm-Körnern in Anteilen von 25 Gewichtsteilen Glas zu 50 Teilen Harz gemischt, und das Gemisch wurde aus einem Davenport Capillarviskometer mit einem 1-cm-Zylinder und einer 3-mm-Kapillare bei Temperaturen von 200 bis 240⁰C extrudiert. Das Polymere wurde aus dem extrudierten Stab mit Chloroform extrahiert, und das Rückstandsglas wurde untersucht.

Bei Extrusionstemperatüren unter 205⁰C war das Glas noch in Form von Körnern bei niedrigen Scherraten. Bei 205⁰C war das Glas in Form von kurzen Stäben bei einer fcherrate von 28 see"¹ und wurden Fasern bei einer Scherrate von 620 see"¹ erzeugt.

Bei Temperaturen von 220 und 240⁰C war das Glas in Form von Fasern bei allen Scherraten, wobei die Fasern Durchmesser von 2 bis 10 Mikron hatten und bis zu 2 cm lang waren.

Beispiel 7
Polystyrol und Glas 7

D. Thermische Formung von laminierten Verbundbahnen

Beispiel 9
5

Polyvinylchlorid und Glas 4 B

Eine Bahn von Glas 4 B mit einer Stärke von 0,5 mm wurde hergestellt, indem geschmolzenes Glas (Tem-

;o peratur 380 bis 400°C) in die Quetschstelle einer Zweiwalzenmühle mit Walzen, die bei der gleichen Geschwindigkeit und einer Oberflächentemperatur von 160° C rotieren, gegossen wurde. Es wurde ein Stück der Bahn (15,24 · 10,16 cm bzw. 6" ■ 3") von der Bahnlänge mit einem heißen Draht abgeschnitten, zwischen zwei 1 mm dicken Bahnen eines klaren, harten Polyvinylchlorids (»Darvic« ICI Limited) eingeschichtet und der Aufbau dann zwischen zwei Platten unter einem Druck von 2,11 kg/cm² (30 lb/cm²) und bei einer Temperatur von 175 bis 180° C zusammengepreßt. Nach Entfernung von der Presse wurde der Aufbau schnell über 180° gebogen und für einige Sekunden wieder zur Presse zurückgebracht, um ihn zu verdichten.

Nach Kühlung wurde das Verbundmaterial mit einer Bandsäge unterteilt und unter einem Mikroskop untersucht. Es wurde gefunden, daß das Glas kein Anzeichen von Bruch zeigte.

E. Herstellung von glasfaserverstärkten Fasern

Glas 7 wurde gemahlen und zu Teilchen mit einem Durchmesser zwischen 250 und 600 Mikron gesiebt. Es wurde dann mit Polystyrolharz (B 1001 MW) in Form von 100-Mikron-wügelchen gemischt, um ein Gemisch herzustellen, das 15 Gewichtsteile Glas zu 50 Gewichtsteile Polymeres enthielt. Das Gemisch wurde aus einem Davenport Kapillarviskometer mit einem 1-cm-Zylinder und einer 3-mm-Kapillare unter Anwendung von Scherraten von 0,4 bis 1800 see"¹ bei einer Temperatur von 240° C extrudiert.

Das Polymere wurde aus dem extrudierten Stab mit Chloroform extrahiert, und es wurde gefunden, daß das Rückstandsglas in Form von Fasern mit einem Durchmesser von 10 bis 50 Mikron und Längen bis zu 2 cm vorlag.

C. Herstellung der Verbünde durch Spritzgießen

Beispiel 8

Polysulfon und Glas

55

Der im Beispiel 2 a) erzeugte extrudierte Stab wurde granuliert und zu Barren von etwa 50 χ 9 χ 3 mm unter Anwendung einer automatischen Formvorrichtung Austin-Allen, Typ 250P, bei einer Zylindertemperatur von 310⁰C und einer Formtemperatur von 25° C geformt. Einer der Barren wurde mit Chloroform behandelt, um die organische Grundmasse zu entfernen. Der Rückstand aus Glas bestand aus einer Masse feiner unregelmäßig dispergierter Fasern. Der Biegemodul der Verbundbarren betrug 3.18 · 10⁵kg, 2,54 cm² im Vergleich zu 0,225 · 10⁵ kg/2,54 cm² für einen Polysulfonbarren, der unter den gleichen Bedingungen hergestellt wurde.

Beispiel 10

Ein Gemisch von 90 Gewichtsprozent Polypropylen-Polymerem mit einer grundmolaren Viskosität von 3,2 dl/g und 10% Glas 3 wurde bei 315° C durch ein Einzelspinndüsenloch mit einem Durchmesser von 0,508 mm extrudiert, und es wurde ein Faden bei einer Geschwindigkeit von 60,96 m/min aufgewunden. Das Glas, welches eine Anfangsteilchengröße > 300 m μ haite, war in der Faser sowohl als Fibrillen als auch als Kügelchen vorhanden, wobei die Durchmesser im wesentlichen unter 5 μ lagen.

F. Verschiedene Verbundstoffe
Beispiel 11

Glas 4 B erhitzt man in einem Platintiegel auf 300° C und zieht einen Faden von 8 Mikron Durchmesser kontinuierlich von einem 1-mm-Loch im Boden des Tiegels mit einer Geschwindigkeit von 13,4 m je Sekunde ab. Eine Menge des so erhaltenen Fadens wird auf eine mittlere Länge von 6,35 mm zerhackt und mit Polypropylengranulen vermischt. Das sich ergebende Gemisch enthält 50 Gewichtsprozent Glas. Dieses wird zwischen Druckrollen, welche auf 120°C erhitzt sind, gepreßt und ergibt ein Blatt, welches wahllos dispergierte Glasfasern enthält. Dieses Material ist opak.

Beim Erhitzen auf 180⁰C kann das Verbundblatt ohne Bruch der Glasverstärkung scharf gefaltet werden.

Beispiel 12

Ein Gemisch von etwa gleichen Teilen des Glases 11 und einem Polycarbonatharz wird auf 300° C erhitzt. Durch Einsetzen eines erhitzten Stabes in die Schmelze, bis er die untere Glasschicht berührt, und durch Ziehen

(O

nach auswärts, wird eine Verbundfaser abgezogen, welche aus mit Polycarbonat überzogenem Glas besteht. Bei 270⁰C kann diese Faser über eine Kante scharf gebogen werden, ohne daß der Glaskern bricht.

Beispiel 13

20 Gewichtsteile des Glases 5 werden grob gepulvert und mit 80 Gewichtsteilen Polyäthylen (»Rigidex 2000«) des Schmelzflußindexes 0,2 vermischt. Das Gemisch extrudiert man bei einer Formtemperatur von 190⁰C zu einem Verbundstab von 3,175 mm Durchmesser. Die mikroskopische Prüfung von Abschnitten zeigt, daß das Glas in der Form von Fasern vorliegt, welche parallel zur Achse des Stabes liegen.

Beispiel 14

Eine Menge Fasern des Glases 4, welche wie im Beispiel 11 bereitet wurden, wird bis auf eine mittlere Länge von 6,35 mm zerhackt und auf einem durchlöcherten Metallboden zu einer lockeren Matte geformt. Die Matte wird dann mit einer 10% igen Lösung von Polysulfon in Methylenchlorid (Union Carbide) gründlich imprägniert, und man läßt sie trocknen. Die imprägnierte Matte verfestigt man durch lOminutiges Formpressen bei 28O⁰C und 7,03 kg/cm². Nach dem Abkühlen behandelt man einen Teil des Blattes mit aufeinanderfolgenden Portionen heißen Chloroforms, um das organische Polymere zu entfernen. Die mikroskopische Prüfung des faserigen Glasrückstandes zeigt, daß viele Fasern an Zwischenabschnitten zusammengeschmolzen sind und die Fasern ohne Bruch nicht getrennt werden können.

Beispiel 15

hulytetrafluoräthylen mit den Gläsern 10 und 1

Ein Gemisch, welches aus 33,3 Gewichtsprozent gepulverten Glases 10 (durch ein 52maschiges Sieb hindurchgehend) und Polytetrafluoräthylen-»Fluon« G 163 [ICl Limited]) Pulver besteht, wird innig gemischt. Eine Menge dieses Gemisches überträgt man zu einer positiven Preßform und einer Scheibe von

ίο 40 mm Durchmesser und 5 mm Dicke, welche dadurch gebildet wird, daß man 15 Minuten bei einer Temperatur von 380⁰C einen Druck von 14 t je 6,5 cm² anwendet.

Nach dem Abkühlen wird die Beständigkeit der Scheibe gegen Kompression gemessen, indem man sie zwischen zwei parallele Platten bringt und für 30 Minuten eine Belastung quer darüber von 173 kg/cm² aufbringt. Man findet, daß die Dicke der Scheibe um 3,1% vermindert ist im Vergleich zu 7,0% Tür eine unmodifizierte »Fluon«-Scheibe, welche in gleicher Weise bereitet und getestet wurde. Der Versuch wird unter Verwendung des Glases 1 wiederholt. Beim Kompressionstest wird diese Verbundscheibe in der Dicke um 2,5% vermindert. Bei einem weiteren Versuch mit einem Gemisch aus »Fluon«/Glas 1, wobei das Verformen bei 250^cC ausgeführt wurde (d.h. unterhalb der »Gelierungstemperatur« des organischen Polymeren, jedoch oberhalb des Tg des Glases), bildet sich eine ein Ganzes ausmachende Scheibe, welche eine Dickenverminderung von 6,0% beim Kompressionstest ergibt. Eine Konlrollprobe, welche nur »Fluon« enthält und ebenfalls bei 250° C verformt wurde, bricht, wie erwartet, wenn die Kompressionsbelastung aufgebracht wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verbundmateria], enthaltend ein organisches Polymeres und ein anorganisches Oxydglas, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas eine Übergangstemperatur im Bereich von 100 bis 400⁰C, vorzugsweise 120 bis 350 C besitzt.

2. Verwendung des Verbundmaterials nach Anspruch 1 zum Herstellen von Formkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß man zwei oder mehrere beschichtete Stäbe oder Litzen kombiniert, hitzeerweicht und verfestigen läßt, die durch Beschichten von Stäben oder Litzen aus dem Glas mit PoIymerem oder Stäben oder Litzen aus Polymerem mit dem Glas hergestellt wuirden.

3. Verwendung des Verbundmaterials nach Anspruch 1 zum Herstellen von geformten Gegenständen durch Vermischen von Glas und Polymerem und gleichzeitiger Verformung dieser beiden Komponenten, indem man die Komponenten des Verbundes zum Fluß bringt und das Glas, das Polymere und die Verarbeitungstemperatur so aufeinander abstellt, daß die Viskosität des Glases (bei der Verarbeitungstemperatur, jedoch separat bei einer Scherrate von 10 see"¹ gemessen) das 0,1- bis lOOOfache der Viskosität des Polymeren beträgt (ebenfalls bei der Verarbeitungstemperatur, jedoch separat bei einer Scherrate von 10 see"¹ gemessen).

4. Verwendung des Verbundmaterials nach Anspruch 1 zum Herstellen von glasfaserverstärkten Polymerfasern durch Schmelzspinnen des Verbundes, wobei die Viskosität des Glases (bei der Verarbeitungstemperatur, jedoch separat bei einer Scherrate von 10 see"¹ gemessen) das 1- bis lOOfache der Viskosität des Polymeren bei der Spinntemperatur beträgt.

5. Verwendung des Verbundmaterials nach Anspruch 1 zum Herstellen von Schichtstoffen durch Verfestigenlassen des schien tenförmigen Verbundes, der durch Aufbringen des Glases in Bahnoder Flockenform auf Polymerbahnen oder -fiokken erhalten wurde.