DE1560899C3

DE1560899C3 - Imprägnierter, unverfestigter Schichtstoff in Bahnen- oder Bogenform

Info

Publication number: DE1560899C3
Application number: DE1560899A
Authority: DE
Inventors: Hubert James Saint Paul Minn. Tierney (V.St.A.)
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1963-07-05
Filing date: 1964-07-03
Publication date: 1975-11-20
Also published as: DE1560899A1; GB1075612A; US3255875A; DE1560899B2

Description

Die Erfindung betrifft einen imprägnierten, unverfestigten Schichtstoff in Bahnen- oder Bogenform aus einer mit hitzehärtbarem Harz durchimprägnierten Vlieslage aus gerichteten Glasfadensträngen und einer Auflageschicht, als Zwischenprodukt zur Herstellung von hitzeverfestigten Preßschichtstoffen.

Verstärkte Preßschichtstoffe werden üblicherweise aus Bahnen- oder Bogenmaterialien hergestellt, die aus längsorientierten, nebeneinander verlaufenden endlosen Glasfaden bestehen, die mit einem hitzehärtbaren Harz, insbesondere einem Epoxyharz, imprägniert sind. Derartige verstärkte Materialien sind bisher stets in Verbindung mit einer abziehbaren Überzugsfolie mit einer geringen Haftung, die als Zwischen- bzw. Trennfolie dient und ein Aufrollen des Bahnmaterials und anschließendes Wiederabwickeln ermöglicht, auf den Markt gebracht worden. Die verstärkten Materialien dieses Typs werden bei ihrer Verwendung auf eine geeignete Länge zugeschnitten, dann wird die Überzugsfolie abgezogen, und zur Herstellung von Preßschichtstoffen werden sie zu Stapeln übereinandergeschichtet. Die daraus herstellbaren Preßschichtstoffe haben eine hohe Festigkeit und Dauerhaftigkeit und sind solchen Preßschichtstoffen, die aus Glasfasergeweben hergestellt worden sind, weit überlegen. Um diese Überlegenheit gegenüber den glasfaserverstärkten Preßschichtstoffen beizubehalten, ist es jedoch wichtig, daß die parallele Ausrichtung der Glasstränge innerhalb des Schichtstoffes aufrechterhalten wird. Wenn nun derartige Bahnen gelagert oder transportiert werden, so wird dies üblicherweise in Form von Rollen mit einer abziehbaren Verkleidung durchgeführt, welche das Abwickeln ermöglicht, bevor das Harz gehärtet wird. Dabei tritt nun aber eine ausgeprägte Neigung der Glasfaden zur Bildung von Knicken oder Schleifen oder sogenannten »Vogelaugen« auf, die zu einer erheblichen Verminderung der normalerweise erzielbaren Festigkeit führt. Der hier verwendete Ausdruck »Vogelaugen« bezeichnet eine falsche Ausrichtung bzw. Trennung der Fäden, wodurch in dem Bahnenbzw. Bogenmaterial offene Löcher entstehen. In einigen Fällen scheint dies auf die mit den wechselnden Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen zusammenhängende Ausdehnung und Kontraktion der abziehbaren Überzugsfolie zurückzuführen zu sein. Man nimmt auch an, daß Spannungen, die während

ίο der Herstellung des Bahnmaterials in der Überzugsfolie entstehen, die Bildung der »Vogelaugen« bewirken oder zu ihrer Bildung beitragen. Eine weitere Vermutung geht dahin, daß die bei der Lagerung des Bahnmaterials auf der Rolle eintretende teilweise

¹S Härtung des Harzes Spannungen verursacht, die durch Bildung von »Vogelaugen« ausgeglichen werden. Unabhängig davon, was die Ursache sein mag, ist jedoch festzustellen, daß das Auftreten von »Vogelaugen« dazu führt, daß die gehärteten Produkte, die aus den ansonsten längsverstärkten Harzbahnen hergestellt werden, nicht die gewünschten optimalen physikalischen Eigenschaften aufweisen.

Die Knickungsneigung der bekannten Schichtstoffe kann dadurch kontrolliert werden, daß man die RoI-len in verschlossenen Polyäthylenbehältern bei einer konstanten Temperatur von etwa 5⁰C hält, jedoch ist für die meisten Verbraucher eine Lagerung in der Kälte zu unbequem und kostspielig, insbesondere dann, wenn eine einzige Rolle nur von Zeit zu Zeit während eines Zeitraums von 1 Woche oder mehr verwendet wird.

Die Ursache für eine weitere Schwierigkeit ist die vorhandene Überzugsfolie, wenn diese über die Kanten der Harzbahnen übersteht. In diesen Fällen sind die Kanten der Harzbahnen unsichtbar, wodurch ein genaues Auflegen bzw. eine genaue Ausrichtung des Bahn- bzw. Bogenmaterials bei der Herstellung von Preßschichtstoffen schwierig ist. Dieses Problem tritt' insbesondere dann auf, wenn breite Bahnen bzw. Bögen mit aneinanderstoßenden Kanten nebeneinandergelegt werden sollen.

Seit vielen Jahren sind auch bereits nicht gewebte Matten aus Fasern,wie z.B. Polyäthylenterephthalatfasern, als Überzugsschichten für in Längsrichtung verstärkte Bahnmaterialien auf dem Markt, doch handelt es sich hierbei um verhältnismäßig dicke, voluminöse Matten, die vollständig mit einem Harz imprägniert sind. Sie werden hauptsächlich deshalb verwendet, um den Mengenanteil an Harz zu erhöhen gegenüber den ausschließlich aus in Längsrichtung orientierten Fäden aufgebauten Schichtstoffen. Ein solches Bahn- bzw. Bogenmaterial kann aber nicht auf Rollen aufgewickelt und später wieder abgewickelt werden.

Man hat auch bereits Glasfaservliese durch aufgeklebte Verstärkungen aus Glasstapelfasern in Form von Garnen oder Bändern verstärkt. Außerdem ist es allgemein bekannt, daß die Wärme- und Schalldämmungseigenschaften von Bauplatten durch Aufbringen von Faservliesen verbessert werden können (vgl. zum Beispiel die deutschen Gebrauchsmuster 1 884 317 und 1 816 319 sowie die deutsche Auslegeschrift 1143 478 und »Textil-Praxis«, 1962, S. 570).

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die relativ lockeren Rohbahnen aus parallel angeordneten Glasfäden, die mit einem ungehärteten, hitzehärtbaren Harz verbunden sind, gegen das Auftreten von uner-

wünschter Verschiebung, Knickbildung und ähnlichen Fehlern beständig zu machen, so daß derartige Bahnen zu Rollen aufgewickelt und von diesen wieder abgewickelt werden können.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß diese Aufgabe, die mit den bisher verwendeten, verhältnismäßig steifen und selbsttragenden Überzugsschichten nicht zu lösen war, dann lösbar ist, wenn die Viskosität des Harzes bei Raumtemperatur zwischen 10⁶ und 35-10⁶ Poise, das Volumenverhältnis Fadenmasse/Harzmasse zwischen 65 : 35 und 35 : 65 liegt, die Schichtdicke der Glasfadenschicht höchstens 0,5 mm beträgt und die Auflageschicht aus einem nur auf der Innenseite von Harz durchdrungenen Wirrfaservlies von 5 bis 35 g/m² Flächengewicht und einer Dicke von höchstens 0,15 mm besteht.

Das erfindungsgemäß vorgesehene Faservlies wird im Gegensatz zu den bisher verwendeten abziehbaren Folien aus einem selbsttragenden Folienmaterial bei der Herstellung von hitzeverfestigten Preßschichtstoffen nicht abgezogen. Obwohl es ein Fremdmaterial darstellt, beeinträchtigt es die hohe Festigkeit des dabei erhaltenen gehärteten Produktes nicht, wobei die erzielbare Festigkeit von der maximal vorliegenden Anzahl von parallelen Fadensträngen je Querschnittseinheit abhängig ist. Mit dem erfindungsgemäßen Schichtstoff ist es erstmals möglich, die bei den bisherigen Schichtstoffen festzustellende Knicktendenz und ähnliche Erscheinungen durch die äußerst geringe Stärke der Faservliesauflagenschicht, die höchstens teilweise mit dem Harz imprägniert sein darf, zu vermeiden. Dies ist um so überraschender, als Wirrfaservliese an und für sich dafür bekannt sind, daß sie eine geringe Strukturfestigkeit aufweisen.

Das wichtigste Merkmal des erfindungsgemäßen Schichtstoffes ist das, daß die Bahnen zum Transport oder zur Lagerung auf sich selbst aufgewickelt werden können, ohne daß dabei eine abziehbare Verkleidung erforderlich ist, wie sie bei den bisher bekannten Schichtstoffen stets erforderlich war. Dies führt zu folgenden Vorteilen: Zunächst entfällt das Problem der Entfernung der Verkleidungsschicht, das bei sehr langen Bahnen, wie sie beispielsweise bei der Herstellung von langen zylindrischen Gegenständen durch spiralförmige Aufwicklung verwendet werden, beträchtliche Probleme auf werf en kann. Auch entfällt das Problem, daß die Verkleidung über die Kante der Bahn hinaussteht und es daher schwierig ist, vor dem Abziehen der Überzugsschicht die Bahn genau an Ort und Stelle anzubringen. Der erfindungsgemäße Schichtstoff ist praktisch selbsttragend und gegen Verschiebung der ihn aufbauenden Glasfäden geschützt.

Weitere Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Festigkeit von aus dem erfindungsgemäßen Schichtstoff hergestellten hitzeverfestigten Preßschichtstoffen, die wesentlich höher ist als diejenige, die mit den bisher bekannten Materialien erzielbar ist. Die erfindungsgemäßen Schichtstoffe lassen sich ohne Schwierigkeiten aufwickeln und wieder abwickeln; bei der Lagerung und beim Versand treten keine Verschiebungen der Fäden, keine Knicke und keine Augenbildung auf.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung besteht das Faservlies des erfindungsgemäßen Schichtstoffes aus Polyesterfasern mit einer Länge von 5 bis 40 mm.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung verwendet man in dem erfindungsgemäßen Schichtstoff als hitzehärtbares Harz ein Epoxyharz.

Die Vliesauflageschicht besteht aus in Wirrlage miteinander verfilzten, glatten Stapelfasern, z. B. solchen, wie sie beim Extrudieren von synthetischen Polymeren, insbesondere von Polymeren mit einem sehr hohen Molekulargewicht (sogenannten Superpolymeren), erhalten werden, die durch bifunktionelle Kondensation bzw. Veresterung durch Amidbildung,

ίο Verätherung, Anhydridbildung oder Acetalbildung hergestellt werden können. Ebenfalls brauchbar sind Stapelfasern aus Polypropylen und Polyvinylchlorid. Besonders geeignet sind leichte Produkte auf der Grundlage von orientierten Polyäthylenterephthalatfasern oder orientierten Polyamidfasern, insbesondere, wenn sie vorher zu einem papierähnlichen Bahn- bzw. Bogenmaterial heiß kalandriert worden sind.

Das Wirrfaservlies sollte ein Flächengewicht von etwa 5 bis 35', vorzugsweise von weniger als 20 g/m² und eine Dicke von etwa 10 bis 150, vorzugsweise von 25 bis 75 μ aufweisen. Die Auflageschicht ist bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Schichtstoffes leichter zu handhaben, wenn sie, beispielsweise durch Heißkalandrieren, auf eine in μ gemessene Schichtstärke gebracht worden ist, die etwa dem 1,5- bis 6 fachen des Flächengewichtes in g/m² entspricht. Innerhalb dieses Verhältnisses wird die Auflageschicht leicht in dem gewünschten Maße imprägniert, so daß sie bei den später beim Härten normalerweise angewandten Temperaturen und Drücken vollständig imprägniert wird. Wenn das Verhältnis weit oberhalb des angegebenen sechsfachen Wertes liegt, besteht die Gefahr, daß sich die Auflageschicht beim Abrollen ablöst, während dann, wenn das Verhältnis beträchtlich unterhalb des angegebenen Minimalwertes liegt, die Auflageschicht einen unerwünscht hohen Anteil des gesamten Schichtstoffes ausmacht, was zu einer Verminderung der Festigkeit je Querschnittflächeneinheit des gehärteten Produktes führen kann.

Die Gesamtdicke des erfindungsgemäßen Schichtstoffes sollte etwa 0,25 bis 0,4 mm betragen, da Schichtstoffe mit einer Dicke von mehr als 0,5 mm nicht mehr genügend biegsam und anpassungsfähig sind. Da die Vlies-Auflageschicht in großem Umfange zur Erhöhung der Querfestigkeit beiträgt, kann die Gesamtdicke des erfindungsgemäßen Schichtstoffes sehr gering sein und beispielsweise nur 0,075 bis 0,1 mm betragen, wobei dann die Auflageschicht selbst eine Dicke von weniger als 0,04 mm haben sollte, damit die gerichtete Glasfadenschicht der Hauptbestandteil des erfindungsgemäßen Schichtstoffes bleibt.

Die Stapelfasern der Vlies-Auflageschicht haben vorzugsweise eine Länge von etwa 0,5 bis etwa 4 cm. Unterhalb dieses Bereiches ist das Vlies möglicherweise bei der Aufbringung auf die gerichtete Glasfadenschicht nur schwierig zu handhaben, während bei einer Faserlänge oberhalb des angegebenen Bereiches eine größere Ungleichmäßigkeit, als erwünscht, auftritt.

Die zur Herstellung der harzimprägnierten Vlieslage verwendeten Glasfasern weisen vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 4 bis etwa 15 μ auf, und sie sollten vorzugsweise einer vorhergehenden Oberflächenbehandlung unterzogen werden, um die Harzaufnahme zu erleichtern. Eine geeignete derartige Behandlung ist beispielsweise eine Grundierbehand-

lung mit einem Silan oder einem metallorganischen Komplex; eine andere wirksame Behandlung besteht darin, daß die Glasfaden unmittelbar vor dem Imprägnieren mit dem Harz erhitzt werden. An Stelle von oder zusätzlich zu den Glasfaden können auch Polymerfäden mit einer hohen Festigkeit, z. B. orientierte Polyäthylenterephthalat-, Polyamid-, Reyon- oder orientierte Cellulosefäden, verwendet werden.

Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen weiter erläutert, in denen

F i g. 1 ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung des neuartigen, zusammengesetzten Bahnenmateri'als erläutert und

F i g. 2 einen schematischen, stark vergrößerten seitlichen Querschnitt durch das nach dem Verfahren von F i g. 1 hergestellte zusammengesetzte Bahnenmaterial darstellt.

In F i g. 1 werden Fäden hoher Festigkeit, wie z. B. Glasfaden, mit Hilfe einer Spulenbank 10 zugeführt. Jede der Spulen enthält eine Anzahl von Bündeln bzw. Fäden, die in einer breiten Bahn in praktisch nebeneinanderliegender, längs orientiertei Anordnung durch ein ösenbrett 11, zwischen einem Paar beweglicher voneinander abstehender Rollen 12 durch einen Kamm 13 gezogen werden können. Der letztere dient — zusammen mit einem Kamm 14 — dazu, die Fadenstränge in einen gleichmäßigen Abstand voneinander zu bringen, wie z. B. auf eine Dichte von 80 Strängen je cm. Diese Bahn wird dann über eine bewegliche Rolle 15 durch ein Harzbad 16 gezogen, und zwar um eine zylindrische Rolle 17 herum, die so angeordnet ist, daß sie die Bahn nahe am Boden des Bades vorbeiführt. Geeignete (nicht gezeigte) Vorrichtungen zur Zuführung von Harz und zum Erhitzen sind vorgesehen, um es auf einer geeigneten Viskosität innerhalb eines bevorzugten Bereichs von 2 bis 40 Poise zu halten. Die Anordnung der Rolle 17 gewährleistet, daß der Inhalt des Bades 16 frisch bleibt.

Die aus dem Bad 16 herausgezogene, mit Harz imprägnierte Bahn 18 wird zwischen zwei angetriebenen, beheizten Kalanderwalzen 19, 20 hindurchgeführt, die dazu dienen, die Bahn zu verdichten und zu glätten sowie überschüssiges Harz zu entfernen, das bei 21 am Walzenspalt zurückgehalten wird. Die Walzen 19, 20 sind in genau einstellbarem Abstand voneinander entfernt, um der Harzgrundmasse der Bahn 18 die gewünschten Abmessungen zu verleihen. Die Bahn 18 wird dann mit einem endlosen Vlies 22 aus in Wirrlage übereinanderliegenden, Fasern zusammengebracht, während sie um eine angetriebene zylindrische Walze 23 herumgezogen wird, die von der Kalanderwalze 20 in einem Abstand angeordnet ist, der ausreicht, um das Harz der Grundbahn 18 zu veranlassen, das Vlies 22 teilweise zu imprägnieren. Das erhaltene zusammengesetzte Bahnenmaterial 24 wird dann unter Luftdüsen 26 hinweggeführt, die zur Kühlung der Harzgrundmasse auf eine Viskosität von 1 bis 35 Millionen Poise beitragen. Das abgekühlte Produkt wird auf einer Aufwickeltrommel 27 in Rollenform aufgewickelt.

Das nach F i g. 1 hergestellte zusammengesetzte Bahnenmaterial 24 wird in F i g. 2 schematisch und in stark vergrößerter Form im seitlichen Querschnitt gezeigt. Der größere Teil des Bahnenmaterials besteht aus der mit Harz gefüllten Bahn 18, die aus einer sehr großen Zahl von praktisch nebeneinander verlaufenden, ausgerichteten Einzelfäden 30 besteht, die mit einer hitzehärtenden Harzmasse 31 als Grundmasse und Bindemittel gesättigt sind und zusammengehalten werden, und zwar mit einem Volumenverhältnis von Glas zu Harz von etwa 65 : 35 bis 35 : 65. Diese längsverstärkte Schicht kann eine gleichmäßige Mikrometerschrauben-Dicke von etwa 250 μ aufweisen. Die Oberflächenschicht des zusammengesetzten Bahnenmaterials 24 besteht aus dem Faservlies 22

ίο aus verfilzten Polymerfasern, das von der Harzgrundmasse teilweise — wie bei 31a angedeutet — imprägniert ist, und zwar bis zu einer fließenden Grenze 32, oberhalb deren das Bahnenmaierial praktisch harzfrei ist.

Wenn das zusammengesetzte Bahnenmaterial 24 direkt auf sich selbst und ohne eine Überzugs- bzw. Zwischenfolie auf eine Rolle aufgewickelt wird, wie durch die Aufwickelrolle 27 in F i g. 1 angedeutet, berührt die schwach klebrige frei liegende Oberfläche 33 der längsverstärkten mit Harz imprägnierten Schicht 18 das Vlies 22 der darunterliegenden Wicklung, wobei eine ausreichende Adhäsion gegeben ist, die das Bahnenmaterial auf der Rolle zusammenhalt. Beim Abwickeln trennen sich jedoch die aneinandergrenzenden Wicklungen zwischen diesen Oberflächen wieder leicht voneinander, ohne daß in nennenswertem Maße Fasern von der Vliesschicht abgerissen werden, und das zusammengesetzte Bahnenmaterial 24 kann dann in Stücke geschnitten, übereinandergelegt und unter Hitze und Druck in Schichtpreßstoffe hoher Festigkeit umgewandelt werden. Die beim Härten stattfindende Hitze- und Druckeinwirkung veranlaßt die Harzgrundmasse 31, 31 a, in den nicht imprägnierten Teil des Vlieses 22 zu fließen, so daß homogene gehärtete Produkte entstehen, die von Hohlräumen bzw. Löchern praktisch frei sind. Es ist sogar anzunehmen, daß der noch nicht imprägnierte Teil des Vlieses 22 dazu beiträgt, Luft abzuleiten, die ansonsten zwischen aneinandergrenzenden Schichten eingeschlossen werden könnte, eine Gefahr, die insbesondere bei der Herstellung von Schichtpreßstoffen sehr großer Fläche gegeben ist.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert, die jedoch nicht als Begrenzung des Erfindungsbereichs aufzufassen sind.

Beispiel 1

Der fadenverstärkte Teil eines erfindungsgemäßen, zusammengesetzten Bahnenmaterials wurde unter Verwendung von Spulen mit endlosen Glasseidensträngen (sogenannten »Rovings«), mit Vinylsilan appretiert, hergestellt. Diese wurden in einer breiten, flachen Schicht mit einer Dichte von etwa 80 Enden je cm durch ein Bad gezogen, das ein Epoxyharzkondensationsprodukt von Epichlorhydrin und Bisphenol A mit einem nach der Durransschen Quecksilbermethode bestimmten Erweichungspunkt von etwa 45°C im Gemisch mit einem Härtungsmittel enthielt, wobei es sich im wesentlichen um Isophalyldihydrazid handelte. Durch das Eintauchen in das Harzbad, das bei 95⁰C gehalten wurde (bei dieser Temperatur hat es eine Viskosität von etwa 10 bis 15 Poise), wurden die Glasseidenstränge in eine ehdlose, mit Harz imprägnierte Bahn umgewandelt, die zwischen beheizten Kalanderwalzen hindurchgeführt und sodann mit einem endlosen Polyester-Textrylvlies vereinigt wurde. Die Oberflächentemperaturen

7 8

der Walzen wurden bei etwa 95' C gehalten, wobei Eine aus 6 kreuzweise übereinandergelegten der Abstand zwischen den Kalanderwalzen so einge- Schichten bestehende Platte wurde in der gleichen stellt wurde, daß ein Harzgehalt von etwa 36 Ge- Weise aus dem gleichen zusammengesetzten Bahnenwichtsprozent (etwa 54 Volumprozent) erzielt wurde, material hergestellt und gehärtet. Das Produkt wies und wobei der Abstand der Walze, mit deren Hilfe 5 eine Dicke von 1,6 mm, einen Gehalt an organischen das Vlies auf die verstärkte Harzbahn aufgebracht . Bestandteilen von 30,7 Gewichtsprozent und ein spewurde, so eingestellt wurde, daß die Textrylvlies- zifisches Gewicht von 1,87 auf.

Überlage teilweise mit dem Harz imprägniert wurde. Streifen des zusammengesetzten Bahnenmaterials Das Textrylvlies bestand aus in Wirrlage mitein- dieses Beispiels mit einer Breite von 2,54 cm wurden ander verfilzten, orientierten Polyäthylenterephthalat- io auf ihre Beständigkeit gegenüber der Bildung von fasern von etwa 1,5 Denier und 0,63 cm Länge sowie »Vogelaugen« mit Streifen verglichen, die ansonsten Polyesterfibriden ähnlicher chemischer Zusammen- identisch waren, jedoch nicht die nicht gewebte Texsetzung, wobei das Gewichtsverhältnis von Fasern zu tryl-Vliesüberlage aufwiesen und auf diese Weise als Fibriden etwa 3 : 1 betrug. Das Vlies war auf eine Vergleichsproben dienten. Ein Polyäthylenfilm von Dicke von etwa 45 u kalandert worden. Sein Grund- 15 0,1 mm Dicke wurde um 2 bis 3% gestreckt und auf gewicht betrug etwa 12 g/m². Nachdem das zusam- einer glatten Oberfläche festgespannt. Die Streifen mengesetzte Bahnenmaterial auf etwa Raumtempe- wurden auf den Polyäthylenfilm gelegt (wobei bei ratur abgekühlt war, wurde es zur Lagerung und dem zusammengesetzten Bahnenmaterial die Vlies-Handhabung direkt auf sich selbst zu Rollen aufge- Seite nach oben zeigte), und es wurde gerade so viel wickelt. 20 Wärme und Druck angewendet, wie zum Ankleben 14 Lagen dieses zusammengesetzten Bahnen- bzw. der Streifen mit einem Gewicht beschwert worden Bogenmaterials wurden in einer Presse kreuzweise war. Um sie flach zu halten, wurden die Spannklamübereinander gelegt, d. h. derart, daß die Fäden einer mern entfernt. Die nach einer Stunde vorgenommene jeden Schicht einen Winkel von 90° mit den Fäden Prüfung zeigte eine ausgedehnte »Vogelaugen«-Bilder angrenzenden Schichten bildeten. Nach etwa ²5 dung bei den Kontrollstreifen, während die Streifen 2 Minuten unter Berührungsdruck bei 160⁰C wurde des erfindungsgemäßen zusammengesetzten Bahnender Druck auf 1,75 bis 3,5 kg/cm- gesteigert, und der materials von »Vogelaugen« praktisch frei waren, angegebene Druck und die angegebene Temperatur Die bei diesem Prüfversuch vorgenommene Schrumpwurden 30 Minuten aufrechterhalten. Die Schicht- fung des Polyäthylenfilms ist mit den Abmessungspreßstoffplatte hatte eine Dicke von 3,2 mm, ein spe- 3° Veränderungen zu vergleichen, die bei Überzugsfozifisches Gewicht von 1,87 und einen Gehalt an or- lien geringer Adhäsion unter ungünstigen Bedingunganischen Bestandteilen (Harz + Polyestervlies) von gen eintreten. Die Beständigkeit des zusammenge-31,2 Gewichtsprozent (etwa 49 Volumprozent). setzten Bahnenmaterials gegenüber der »Vogel-Aus dieser Platte in Längsrichtung zu einem Satz augen«-Bildung bei diesem Prüfversuch ist bemervon Fäden geschnittene Prüfkörper hatten die fol- 35 kenswert.

genden Eigenschaften: Die Prüfstreifen wurden dann für sich selbst gehärtet, indem sie in einem Ofen zwischen Druck-

kg/cm- kissenplatten, die mit einem Freigabepapier geringer

Biegefestigkeit (ASTM D 790-61) .... 8 900 Adhäsion überzogen waren, unter einem. Druck von

naß (nach 2 Stunden Kochen) 7 700 ₄₀ _ou ^_οχη2 ₃₀ Minuten bei 155° C gepreßt wurden.

Biegemodul 232 000 _Dj_e gehärteten Streifen wurden in einem Baldwin-

^na^ ·. ; ^40 000 Zugfestigkeitsprüfgerät bei einer Querkopfgeschwin-

Zugfest.gkeit (ASTM D 638-61 T) .... 4 800 _{digkdt von lj3 mm je Minute auf ihre} Zugfestigkeit Zugmodul ... ... 280 000 geprüft. 7 Streifen des zusammengesetzten Bahnen-Druckfestigkeit (ASTM D 695-6 IT) .. 5 700 _{45 materials dieses} Beispiels wiesen eine durchschnitt-Zwischenschicht-Scherfestigkeit _]iche Bruchfestigkeit von 510kg/cm2 auf, während (Federal Test Standard No. 406. _die Vergleichsstreifen nur einen Durchschnittswert Method 1042 A) 190 von 204 kg/cm² lieferten. Dieser Prüfversuch unterstreicht die Bedeutung der Vermeidung der »Vogel-

Eine weitere Prüfplatte wurde in der gleichen 50 augen«-Bildung, wenn man gehärtete Produkte von

Weise hergestellt, nur wurden die 14 Schichten des guter Festigkeit erhalten will.

Bahnen- bzw. Bogenmaterials in der Weise überein- .

andergelegt, daß sämtliche Fäden in der gleichen Beispiel

Richtung ausgerichtet waren. Die gehärtete Platte, Ein zusammengesetztes Bahnenmaterial wurde her-

die einen Gehalt an organischen Bestandteilen von 55 gestellt, indem unter Druck und Hitze eine Überlage

37,4 Gewichtsprozent, eine Dicke von 3,4 mm und aus einem Nylonvlies auf das gleiche linearverstärkte

ein spezifisches Gewicht von 1,81 aufwies, lieferte Produkt aus ausgerichteten Glasseidensträngen und

die folgenden Prüfdaten: Epoxyharz aufgebracht wurde, wie es zur Herstellung

des zusammengesetzten Bahnenmaterials von Bei-

kg/cm² 60 spiel 1 verwendet worden war, mit der Ausnahme,

Biegefestigkeit 110 000 daß die Dichte der Glasfaden nur 57 Enden je cm

naß 110 000 und der Harzgehalt des linearverstärkten Produktes

Biegemodul < 320 000 nur 25 Gewichtsprozent betrug. Das Nylonvlies wurde

naß 340 000 hergestellt aus orientierten Nylonfäden von 5,5 DeZugfestigkeit 8 400 65 nicr mit einer Doppelbrechungs-Orientierung von

Zugmodul 420 000 etwa 0,4, denen eine Kräuselung von 5 Wellen je

Druckfestigkeit 7 000 Linear-cm verliehen worden war. Eine Masse aus

Zwischenschicht-Scherfestigkeit 240 diesen Fasern, die auf eine Länge von 3,7 cm gc-

schnitten worden waren, wurde mit Hilfe einer »Rando-WebberK-Vorrichtung (Curlator Corporation of East Rochester, New York) in Wirrlage zu einem Faservlies verfilzt, das in Gegenwart von auf eine Temperatur von etwa 38° C erwärmten Wasser gepreßt wurde, um die Fasern an ihren Kreuzungspunkten schwach zu verschmelzen. Auf diese Weise wurde ein brauchbares, festes Vlies mit einem Grundgewicht von etwa 35 g/cm'- und einer Mikrometerschrauben-Dicke von 130 μ erhalten. Bei dem speziellen Nylon dieses Vlieses handelte es sich um ein Polyamid-Mischkondensationsprodukt aus Hexamethylendiammoniumadipat, Hexamethylendiammoniumsebacat und f-Caprolactam mit einem nach dem Fisher-Johns-Verfahren bestimmten Schmelzpunkt von 144° C und einem spezifischen Gewicht von 1,12. Dieses Produkt ist in niederen Alkoholen, wie z. B. Methylalkohol, löslich.

Das zusammengesetzte Bahnenmaterial dieses Beispiels lieferte gehärtete Schichtpreßstoff-Produkte von außergewöhnlicher hoher Zwischenschicht-Scherfestigkeit und außergewönlich hoher Zwischenschicht-Abhebefestigkeit. Eine aus 20 kreuzweise übereinandergelegten Bögen hergestellte Platte, die bei etwa 160° C und 1,75 kg/cm² 30 Minuten gehärtet worden war, wobei sich die Nylonfaservlies-Überlagen jeweils zwischen aneinandergrenzenden, linearverstärkten Schichten befanden, wurde nach dem »Federal Test Standard No. 406, Method 1042 Β« auf die Zwischenschichtfestigkeit geprüft. Da bei dem Verfahren 1042 B (im Gegensatz zu dem im Beispiel 1 angewendeten Verfahren 1042A) keine seitlichen Führungen verwendet werden, wird bei diesem Prüfversuch eine Kombination von Scher- und Abhebekräften ausgeübt. Aus der Platte geschnittene Prüfkörper versagten bei einer durchschnittlichen Belastung von 175 kg/cm², etwa dem doppelten Wert, wie er bei einer ohne die Nylonvliesüberlage, ansonsten jedoch identischen Platte gemessen wurde.

Vergleichsversuch

2 Rollen eines Bahnmaterials von jeweils 2,5 cm Breite wurden untersucht. Es wurden folgende Materialien eingesetzt:

Rolle 1: Eine Rolle des zusammengesetzten Bogenmaterials nach Beispiel 1 der vorliegenden Anmeldung, d. h. eine harzüberzogene Bahn aus parallel angeordneten Glasfadensträngen mit einem Vlies aus Polyesterfasern mit einer Dicke von etwa 45 μ. Diese zusammengesetzte Bahn war direkt auf sich selbst aufgewickelt ohne eine Zwischenverkleidung.

Rolle 2: Eine harzüberzogene Bahn aus parallel angeordneten Glasfasersträngen wie bei Rolle 1, wobei jedoch an Stelle des Faservlieses eine Trägerverkleidung von niedriger Haftung aus Kraftpapier zur Aufwicklung der harzüberzogenen Bahn auf die Rolle verwendet wurde.

ίο Während des Winters wurden die Rollen 1 und 2 in einen Büroraum gestellt, der bei etwa 20 bis 24⁰C und bei niedriger relativer Feuchtigkeit gehalten war. Nach einer Woche zeigte die Rolle 2 beträchtliche Knickungen und Augenbildungen, während bei der Rolle 1 praktisch keine Änderungen sich einstellten. Nach dieser Aussetzung wurden Probestücke für den Zugversuch aus jeder Rolle auf folgende Weise hergestellt:

1. Einzelschichtgebilde wurden aus jeder Rolle durch Auflegung von 12 Streifen von 2,5 cm Breite und 30 cm Länge ohne Anwendung einer Spannung hergestellt.

Bei der Rolle 2 wurde vorhergehend die Trägerverkleidung abgezogen, während die Rolle 1 einschließlich des Faservlieses verwendet wurde.

2. Die Schichtgebilde wurden gleichzeitig in einer Heizpresse bei 163° C während 3 Minuten bei 3,5 kg/cm² gehärtet, worauf sie entnommen wurden und in einen Ofen von 138⁰C während 12 Stunden gebracht wurden.

3. Die Probestücke für den Zugversuch wurden dann maschinell aus drei Schichtgebilden von jeder Walze ausgeschnitten und bei 50% relativer Feuchtigkeit und 23° C untersucht, wobei folgende Ergebnisse erhalten wurden:

Probestück Nr. 1
Probestück Nr. 2
Probestück Nr. 3
Durchschnittlich

Zugfestigkeit (kg/cm²)

Rolle 1
(erfindungsgemäß)

9900
9900
9600
9800

Rolle 2

(Verkleidung

entfernt)

7750
7200
8000
7650

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Imprägnierter, unverfestigter Schichtstoff in Bahnen- oder Bogenform aus einer mit hitzehärtbarem Harz durchimprägnierten Vlieslage aus gerichteten Glasfadensträngen und einer Auflageschicht, als Zwischenprodukt zur Herstellung von hitzeverfestigten Preßschichtstoffen, dadurchgekennzeichnet, daß die Viskosität des Harzes bei Raumtemperatur zwischen 10^fi und 35 ·10^β Poise, das Volumenverhältnis Fadenmasse/Harzmasse zwischen 65 : 35 und 35 : 65 liegt, die Schichtdicke der Glasfadenschicht höchstens 0,5 mm beträgt und die Auflageschicht aus einem nur auf der Innenseite von Harz durchdrungenen Wirrfaservlies von 5 bis 35 g/m² Flächengewicht und einer Dicke von höchstens 0,15 mm besteht.

2. Schichtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies aus Polyesterfasern einer Länge von 5 bis 40 mm besteht.

3. Schichtstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzehärtbare Harz ein Epoxyharz ist.