DE2433427C2

DE2433427C2 - Herstellung geformter faserverstärkter Kunststoffgegenstände

Info

Publication number: DE2433427C2
Application number: DE2433427A
Authority: DE
Inventors: Adam Paul Doorwerth Geel
Original assignee: Firet Bv Veenendaal Nl; Firet Veenendaal BV
Current assignee: Lantor BV
Priority date: 1973-07-20
Filing date: 1974-07-11
Publication date: 1983-01-13
Also published as: NL7310138A; DE2433427A1; FI220574A; DK387674A; NL172349C; NO140754C; SE7409265L; FR2237743A1; SE404154B; BE817908A; NL172349B; CH599269A5; AT338001B; NO742641L; FI57068C; FI57068B; GB1427647A; DK132744C; FR2237743B1; DK132744B

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung geformter faserverstärkter Kunststoffgegenstände durch Imprägnieren einer gebundenen Faserbahn mit einem flüssigen Harz Härter-Gemisch, Formen der imprägnierten Faserbahn in die Gestalt der gewünschten Gegenstände und H .1 r ten des Harzes.

Zur Herstellung geformter Gegenstände ist es bekannt, eine gebundene Faserbahn in einem flüssigen Harz-Härter-Gemisch zu tränken, die imprägnierte Fai rrrbahn in die Gestalt der gewünschten Gegenstände zu formen und das Harz dann auszuhärten. Hierbei is kommt als Faserbahn etwa eine gebundene Glasfasermatte, ein Glasgewebe, ein gebundenes Faservlies oder Gewebe auf der Basis von linearen Polymeren in Frage, wie Polyester. Polyamide. Polyalkylene und dergleichen. Beispiele für Kunststoffe sind ungesättigte Polyester «o und Epoxidharze.

Um bei gegebener Materialdicke eine Gewichtsersparnis zu erreichen, hat man schon versucht, das Harz in aufgeschäumten Zustand auszuhärten. Zu diesem Zweck hat man versucht, expandierte Mikrokugeln in das Harz einzubetten.

Solche Mikrokugeln, von welchen die am besten geeigneten aus einem Mischpolymerisat von Vinylidenchlorid und Acrylnitril bestehen, gegebenenfalls auch anderen Monomeren, sind sowohl in expandierter so wie in nicht expandierter Form im handel bereits erhältlich. Die Mikrokugeln enthalten im Kern eine Menge Blähmittel wie Isobutan. In nicht expandiertem Zustand haben sie einen Durchmesser von beispielsweise 4 bis 20 (im und ein Schüttgewicht von 0.6S bis 0.75 g/cm¹. Bei Zimmertemperatur sind sie stabil, aber bei Erhitzung auf die Erweichungstemperatur des Polymers oder Mischpolymerisats werden sie von dem eingeschlossenen Blähmaterial derart aufgebläht, daß sie dann ein Vielfaches ihres ursprünglichen Volumens aufweisen. Diese Blähtemperatiir liegt bei dem obenge= nannten, im Handel erhältlichen Material in einem Bereich von 90 bis 120°C. Bei Erhitzung auf noch höhere Temperaturen besteht die Gefahr, daß die Mikrokugeln durch den Innendruck zerplatzen, worauf das weiche *>i Polymer wieder zusammenfließt, was unerwünscht ist. Bevorzugt haben die geblähten Mikrokugeln einen Durchmesser von IO bis 100 um. was einem .Schüttge

wicht von etwa 0,01 bis 0,02 g/cm^J entspricht.

Derartige Mikrokugeln lassen sich in expandiertem Zustand nur unier sehr großen Schwierigkeiten in einen flüssigen, ungesättigten Polymer einmischen, da der große Unterschied zwischen der scheinbaren Dichte der Mikrokugeln und zwischen der Dichte des Polyesters der Bildung einer homogenen Mischung entgegensteht. Im übrigen stäuben diese Mikrokugeln sehr leicht und behindern dann das Atmen.

Andererseits ist es völlig unmöglich, die Mikrokugeln in nicht-expandiertem Zustand mit einem flüssigen Polymer zu vermischen, da diese Mikrokugeln nur durch Erhitzen expandiert werden können, was gleichzeitig für den genannten Polymer bereits den Beginn der Vernetzung auslöst.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei der Herstellung faserverstärkter Kunststoffgegenstände expandierte Mikrokugeln in einer leicht, -,nd gut zu beherrschenden Weise in das flüssige Polymerharz einbringen zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung einer gebundenen Faserbahn, die 10 bis 60 VoL-%. bezogen auf das Volumen der gebundenen Faserbahn, an expandierten Mikrokugeln enthält

Aus der US-PS 36 76 288 ist es bekannt, solch eine gebundene Faserbahn herzustellen, die Mikrokugeln enthält. Zu diesem Zweck wird zuerst eine Bahn Stapelfasern niedergelegt und anschließend mit einer Lösung eines üblichen, aushärtbaren Bindemittels bespritzt; diese Lösung enthält auch Mikrokugeln in noch nicht expandiertem Zustand. Nach dem Benetzen der Faserbahn wird diese durch einen Ofen geführt und dort getrocknet und anschließend auf eine Temperatur erhitzt, die einerseits hoch genug ist. das Bindemittel auszuhärten und auch die Mikrokugeln expandieren zu lassen, andererseits nicht so hoch ist, daß die Mikrokugeln durch den Innendruck aufreißen. Eine Temperatur von 98 bis 120° C ist als brauchbar angegeben. Durch dieses Verfahren wird ein sehr voluminöses, nicht-gewebtes Gebilde erhalten, das als Verbandmaterial. Wischtuch. Futterstoff etc. benützt werden kann.

Für die erfindungsgemäß« Verwendung sind Mikrokugeln aus einem Mischpolymerisat von Vinylidenchlorid und Acrylnitril besonders geeignet, da dieses Material in flüssigem Harz-Härter-Gemisch beständig ist; ebenso sind Mikrokugeln besonders von Vorteil, die in expandiertem Zustand einen Durchmesser von 10 bis 100 μπι aufweisen.

In der genannten Druckschrift s. <id Rayonfasern vorgeschlagen, es sind aber auch Glasfasern. Polyesterfasern. Nylonfasern usw. verwendbar, und man kann statt eines nich. gewebten Gebildes aus Stapelfasern auch ein Gewebe verwenden. >n dem in analoger Weise Mikrokugeln eingebracht sind. Es ist somit eine große Vielfalt von Faserbahnen für die Erfindung verwendbar. z. B. Glasgewebe. Glasfasermatten, Faservliese auf der Basis von allerlei natürlichen oder synthetischen Fasern. Nadelfilz oder Gewebe auf der Basis von natürlichen oder synthetischen Fasern.

Das Einbringen der Mikrokugeln in die Faserbahn muß nicht zwingend nach dem bekannten Verfahren erfolgen, sondern man kann die nicht-expandierten Mikrokugeln auch vor Beginn der Verarbeitung gesondert in einer Dispersion mit Wasser in die Faserbahn einbringen, oder man kann die l-aserbahn vor oder nach dem Imprägnieren mit der gewünschten Menge an Mikrokugeln bestreuen. In beiden Fällen

werden die Mikrokugeln dann beim Vernetzen des Bindemittels durch dieses an die Fasern gebunden.

Da die höchste beim Expandieren der Mikrckugein zulässige Temperatur bei etwa 120° C liegt, muß man ein Bindemittel wählen, welches bei dieser Temperatur oder bereits bei einer niedrigeren in ausreichendem Maße vernetzt oder ausgehärtet wird. Ein geeignetes Bindemittel ist z. B. Polyacrylnitrillatex. Ein solcher Bindemittellatex enthält Teilchen mit einem Durchmesser von ζ.Β.2μητ.

Der Anteil an expandierten Mikrokugeln in der mit diesen versehenen Faserbahn liegt im Bereich von 10 bis 60 Vol.-%. vorzugsweise 30 bis 50 Vol-%. Wenn man die obere Grenze überschreitet, nimmt die Festigkeit der Faserbahn in unzulässiger Weise ab.

Die durch die erfindungsgemäße Verwendung erhaltenen, geformten Gegenstände haben im Vergleich zu Gegenständen,die mit üblichen Faserbahnen hergestellt sind, den Vorteil, daß sie einerseits leichter und billiger sind und andererseits eine größere Schlagzähigkeit besitzen. Im übrigen können diese Gegenstände auf bekannte Weisen hergestellt werden, da die erfmdungsgemäße Verwendung bei der Formung keine zusätzlichen Maßnahmen erfordert

Beispiel

Das Ausgangsmaterial ist ein nicht-gebundenes Faservlies mit einem Gewicht von 60 g/m² aus Polyesterfasern von 13 dtex. Dieses Vlies wird mit Polyacrylnitrillatex imprägniert in dem nicht expandierte Mikrokugeln dispersen sind.

Dieser Latex enthält 6 Gew.-% Polyacrylnitril und 14 Gew.-% Mikrokugeln, also 20 Gew.-% Feststoff. Es wird eine solche Menge davon in das Faservlies eingebracht, daß dieses pro m-' 18 g Polyacrylnitril und 42 g Mikrokugeln enthält Das imprägnierte Vlies wird anschließend getrocknet und dabei auf eine Höchsttemperatur von 118°C erhitzt Während dieser Trocknung verdampft das Wasser, wird das Polyacrylnitril vernetzt und werden die Mikrokugeln gebläht.

Das so erhaltene Faservlies eignet sich gut für die Verarbeitung in einem ungesättigten Polyester, wenn es mit z. B. dem 9fachen seines eigenen Gewichts an Polyester, der einen Härter enthält, imprägniert wird, das imprägnierte Vlies in die gewünschte Form gebracht wird, in diesem Fall in die Form einer flachen Platte, und man den Polyester bei Zimmertemperatur aushärten läßt

In uer so erhaltenen Platte sind die verschiedenen Komponenten in folgenden Mengen vorhanden:

Polyesterfasern
•2" Polyacrylnitril
Mikrokugeln
unges. Polyester

5 Gew.-%

1,5 Gew.-%

3,5 Gew.-%

90 Gew.-%

100,0 Ge.w.-%

2,7 Vol.4o

0,8 Vol.-%

48,3 VoL-%

48,2 VoL-%

100,0 Vol.-%

Im Vergleich zu einer massiven Polyesterplatte ist also die benötigte Menge an ungesättigtem Polyester auf etwas weniger als die Hälfte herabgesetzt wobei auch das Gewicht pro m² bei gleicher Plattendicke auf weniger als die Hälfte verringert ist

Man kann diese Platte gewünschtenfalls noch auf beiden Seiten mit einer dünnen Schicht aus ungesättigtem Polyester verkleiden.

Solche Platten können sehr gut für viele bauliche Zwecke, wie z. B. im Bootsbau, verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung einer gebundenen Faserbahn, die

10 bis 60 VoL-%, bezogen auf das Volumen der gebundenen Faserbahn, an expandierten Mikrokugeln enthält, für die Herstellung geformter faserverstärkter Kunststoffgegenstände durch Imprägnieren der gebundenen Faserbahn mit einem flüssigen Harz-Härter-Gemisch, Formen der imprägnierten Faserbahn in die Gestalt der gewünschten Gegenstände und Aushärten des Harzes.

2. Faserbahn für die Verwendung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrokugeln aus einem Mischpolymerisat von Vinylidenchlo- rid und Acrylnitril bestehen.

3. Faserbahn für die Verwendung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrokugeln im expandierten Zustand einen Durchmesser von 10 bis 100 μιτι aufweisen.