DE1769950C3 - Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Profilen aus wärmehärtbarem Kunstharz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Profilen aus wärmehärtbarem Kunstharz auf einer Presse mit Formwerkzeug, bei dem man ein Gemisch aus dem mit Härter versehenen Kunstharz mit Füllmitteln unter Kühlung des Pressenzylinders und Heizen des Formwerkzeuges extrudiert.

Es sind verschiedene Wege bekanntgeworden, wie man zu Profilen aus faserverstärkten Duroplasten gelangen kann. So besteh', die Möglichkeit, zunächst Preßmassen herzustellen, d. h_M man vermischt z. B. in einem Knetwerk kurzgeschnittene Stapelfasern mit dem noch ungehärteten Harz und den üblichen Zusätzen wie Härter, Füllmitte!, Pigmenten usw.; der dabei entstehende sogenannte Premix wird dann in Pressen bei erhöhter Temperatur zu dem gewünschten Profil geformt. Man kann auch Fasermatten mit dem Harz und den entsprechenden Zusätzen tränken oder imprägnieren und dann unter Druck und unter Einwirkung von Wärme in einer Form das Preßteil aushärten lassen.

Es sind auch Verfahren bekanntgeworden, bei denen man auf einem Kern, wie z. B. einem Dorn, zunächst mit harzgetränkten Garnen einen Wickelkörper herstellt und das Harz dann aushärten läßt. Eine weitere Möglichkeit ist das sogenannte Faserspritzverfahren, bei dem man die Form mit Hilfe einer Mehrkomponentenpistole beschickt, die gleichzeitig Harz mit Zusätzen und Fasern beispielsweise Glasfasern spritzt.

Diese bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß ihre Ausführung umständlich und zeitraubend ist. So erfolgt die Herstellung von Profilen nach dem sogenannten Premix-Verfahren in mehreren Stufen. Bei dem Faserspritzverfahren werden Formen benötigt, die gereinigt und instandgehalten werden müssen, was mit einem erheblichen Arbeitsaufwand verbunden ist. Darüber hinaus sind solche Formen auch nicht beliebig oft einsetzbar.

Es ist zwar aus der DF.-PS 5 57 268 und der DE-PS 5 86 056 das eingangs dargelegte Verfahren zur Herstellung von Preßstücken aus härtbaren Kunststoffen bekannt. Der Fachmann kann diesen Patentschriften jedoch keine Anregung entnehmen, wie mit einem derartigen Verfahren Profile aus faserverstärkten Duroplasten herstellbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren zur Herstellung von Profilen aus faserverstärktem wärmehärtbarem Kunstharz zur Verfügung zu stellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs dargelegten Verfahren dadurch gelöst, daß das Gemisch 20 bis 40 Gew.-% synthetische Fasern einer Schnittlänge von 5 bis 50 mm und als Kunstharz 25 bis 50Gew.-% ungesättigtes Polyester enthält.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich gegenüber den bisherigen Verfahren durch eine besonders einfache Handhabung aus. Es fallen wie z. B. bei den bisher üblichen Preßverfahrsn außerhalb der Form keine Materialverluste durch Gratbildung an. Da kontinuierlich gearbeitet wird, muß nicht, wie dies bei diskontinuierlicher Arbeitsweise der Fall ist, die Form häufig gereinigt werden. Das Verfahren ist besonders für die Herstellung von hinterschnittenen Profilen geeignet.

Profile, welche nach den erfindungsgemäikn Verfahren hergestellt werden, weisen vorzügliche mechanische Eigenschaften auf. Da die Verstärkungsfasern in der Masse gleichmäßig vei teilt sind und sie bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise nicht in eine bevorzugte Richtung orientiert werden, sind die mechanischen Eigenschaften des Profils in allen Richtungen praktisch gleich, so daß die Formkörper ohne weiteres größere Beanspruchungen aus verschiedenen Richtungen gewachsen sind.

Die Oberfläche der auf diese Art und Weise hergestellten Gegenstände ist besonders glatt und zeichnet sich durch ein gefälliges Aussehen aus

Im Rahmen der Erfindung können Fasern, welche aus den üblichen synthetischen hochpolymeren Stoffen wie Polyester, Polyamid, Polyacrylnitril usw. erhalten werden, zum Einsatz gelangen. Besonders geeignet sind die Fasern aus Kondensationsprodukten wie Polyamid 66 und Polyestern, wobei Polyäthylenterephthalat hervorzuheben ist. Die Fasern können aus Homoplymeren, Mischpolymeren oder auch aus Polymergemischer; hergestellt sein. Selbstverständlich ist es auch möglich, Fasergemischt zu verwenden. Es können Fasern genommen werden, deren Einzeltiter Werten entsprich*, wie sie für textile Produkte üblich sind. Dazu gehören vor allem die Titer von etwa 3 bis 22 dtex.

Die zum Einsatz gelangenden Fasern sollten eine Schnittlänge von etwa 5—50 mm aufweisen, am günstigsten erweisen sich Schnittlängen von etwa 10 bis 20 mm. Der Gehalt an Fasern liegt je nach Verwendungszweck des erfindungsgemäß hergestellten Profils bei 20 bis 40 Gewichtsprozent. Besonders vorteilhaft sind Gemische, in denen der Faserantei'.bei 25—35 Gewichtsprozent liegt.

Als Duroplaste können die aus der Literatur bekannten härtbaren ungesättigten Polyesterharze verwendet werden. Polyesterharze sind seit längerem bekannt und sind im Handel erhältlich. Bei der Herstellung dieser Stoffe geht man von mehrbasischen, ungesättigten Carbonsäuren wie Maleinsäure gegebenenfalls in Mischung mit gesättigten Carbonsäuren wie z. B. Bernsteinsäure aus und stellt durch Umsetzung mit ungesättigten einwertigen Alkoholen wie Allylalkohol ochr Glykolen wie Äthylenglykol ein lineares Kondensationsprodukt her, das dann unter Verwendung von ungesättigten Verbindungen wie z. B. Styrol gehärtet, d. h. vernetzt wird. Zur Förderung der Vernetzung werden dem Gemisch Katalysatoren wie Peroxide sowie Beschleuniger wie z. B. Kobaltverbindungen zugesetzt.

Neben den synthetischen Fasern und dem Kunstharz einschließlich der Katiilvsatorzusammensetzune enthält

die Mischung, welche zu Profilen verarbeitet werden soll, Füllmittel wie Kreide, Kaolin, Dolomit o.a. und Gleitmittel wie Zinkstearat oder auch Calciumstearat sowie Thixotropiemittel. Thixotropiemittel sind Substanzen, welche bei der Verarbeitung bestimmter Massen den Fließwiderstand herabsetzen. Für ungesättigte Polyesterharze hat sich dafür z. B. Siliciumdioxid als sehr geeignet erwiesen. Selbstverständlich können in der Mischung weitere Bestandteile wie Farbstoffe, Pigmente und andere mehr vorhanden sein. Sehr geeignet erweisen sich Mischungen, die etwa 30 % Fasern, 40 % Kunstharz, 20 % Füllmittel sowie 10 % Härtungs-. Gleit- und Thiotropiemittel enthalten.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zunächst das ungehärtete Harz mit den Füllstoffen und den übrigen Zusatzmitteln vermengt. Sodann wird der Faserkurzschnitt hinzugegeben und innig vermischt. Es ist zweckmäßig, sich dabei eines Knetwerkes zu bedienen. Die Mischung wird sodann bei etwa 10 bis 20⁰C zur Reifung mindestens 2—3 Tage gelagert, die Masse kann dann extrudiert werden.

Dazu verwendet man einen Extruder, bei dem der Zylinder gekühlt wird, als Kühlmittel eignet sich Wasser, das eine Temperatur von etwa 20⁰C oder darunter haben sollte. Die Kühlung soll ein vorzeitiges Anhärten des Materials im Zylinder unterbinden. Es wird so vermieden, daß die Schnecke blockiert wird und beim Durchgang der Masse durch das Werkzeug Schwierigkeiten auftreten. Das an den Zylinder der Schneckenpresse angeschlossene Werkzeug ist mit Heizelementen versehen.

Im Werkzeug herrscht eine erhöhte Temperatur, so daß die Aushärtung dort vonstatten geht. Vorzugsweise wird hier eine Temperatur von 125— HO"C angewandt.

Die Länge des Werkzeuges-und die Austrittsgeschwindigkeit müssen aufeinander abgestimmt sein, damit im Werkzeug eine ausreichende Härtung stattfindet So wird bei einer Austrittsgeschwindigkeit von 5,5 cm/min und Aushärtungszeiten von etwa 5 min ein Werkzeug von etwa 30 cm Länge benötigt, bei höheren Austrittsgeschwindigkeiten ist eine entsprechend größere Länge erforderlich.

Die Härtezeit kann bis zu einem gewissen Maß durch die Auswahl des Härtemittels und durch die Temperatur im Werkzeug gesteuert werden.

Die Erfindung wird im folgenden durch ein Beispiel näher erläutert:

Beispiel

2000 Gewichtsteile eines ungesättigten Polyesterharzes, 1390 Gewichtsteile Polyesterfasern einer Schnittlänge von 20 mm, 40 Gewichtsteile eines Härters auf Peroxidbasis, 1000 Gewichtsteile Kreide, 160 Gewichtsteile Farbpigmente, 24 Gewichtsteile eines Thixotropiemittcls sowie 200 Gewichtsteile eines Gleitmittels werden in einem Kneter innig vermischt Das dabei entstehende Gemisch wird mindestens 2 Tage bei 20⁰C reifen gelassen und dann auf einen Extruder mit Wasser gekühltem Zylinder und auf 140⁰C geheiztem Werkzeug kontinuierlich zu einem Flachstzb mit den Ausmaßen 6 mm χ 25 mm verarbeitet Der Formkörper hatte eine besonders glatte Oberfläche, wies keine Gratbildung auf, so daß eine Nachbearbeitung nicht mehr notwendig war und dadurch ein Materialverlust nicht auftrat. Das Profil ließ sich auf Grund seiner guten mechanischen Eigenschaften als Konstruktionselement verwerten.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Profilen aus wärmehärtbarem Kunstharz auf einer Presse mit Formwerkzeug, bei dem man ein Gemisch aus dem mit Härter versehenen Kunstharz mit Füllmitteln unter Kühlung des Pressenzylinders und Heizen des Formwerkzeuges extrudiert, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch 20 bis 40 Gew.-% synthetische Fasern einer Schnittlänge von 5 bis 50 mm und als Kunstharz 25 bis 50 Gew.-% ungesättigtes Polyester enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Polyester bestehen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- izeichnet, daß die Fasern aus Polyethylenterephthalat bestehen.