DE1729529A1

DE1729529A1 - Verfahren zum Herstellen von glasfaserverstaerkten thermoplastischen Kunststoffen

Info

Publication number: DE1729529A1
Application number: DE19681729529
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dr Hermann; Friedhelm Dipl-Ing Roederer
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1968-02-23
Filing date: 1968-02-23
Publication date: 1972-02-10
Also published as: NL6902208A; CH506386A

Description

Verfahren zum Herstellen von glasfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von glasfaserverstärkten Kunststoffen durch Vermischen von Glasfasern mit geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffen, wie Polyamiden, Polyearbonaten, Polyolefinen, Polyester, Polyäthern und Celluloseestern.
Es ist bekannt, daß die mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Polymeren durch Zusatz von Glasfasern erheblich verbessert werden können. Insbesondere die Zugfestigkeit, die Biegefestigkeit, die Kerbschlagzähigkeit, der Elastizitätsmodul sowie die WRrmestandfestigkeit der Polymeren werden bedeutend erhUht.
Es ist weiterhin bekannt, glasfaserverstärkte thermoplastische Polymere dadurch herzustellen, daß Glasfasern einer Lange von ca. 0, 005 bis 20 mm und eines Durchmessers von ca. 0, 005 bis 0, 015 mm mit Hilfe einer Ublichen ein-oder zweiwelligen Schneckenpresse mit dem geschmolzenen thermoplastischen Polymeren homogen vermischt werden. Dazu werden die Glasfasern zweckmäßig gleich- ( zeitig mit dem Polymeren, das als Granulat oder Pulver vorliegen kann, in den Einfülltrichter einer Schneckenpresse dosiert. Die Dosierung der Glasfasern erfolgt vorteilhaft in der Weise, da$ entweder Glasseidenrovings-d. h. Glasseidenstränge, die aus ca.
15 bis 120 Spinnfäden bestehen, die sich ihrerseits aus ca. 100 bis 400 Elementarfäden von 0, 005 bis 0,015 mm Durchmesser zusammensetzen-mittels einer geeigneten Schneidemaschine zu Glasfasern der gewünschten Lange, vorzugsweise 0, 5 bis 10 mm, zerschnitten werden, die dann unmittelbar anschließend dem Einfülltrichter der Schneckenpresse zugefUhrt werden, oder aber geschnittene oder gemahlene Glasfasern, vorzugsweise von 0,005 bis 1 mm Länge, mittels einer üblichen kontinuierlichen Dosiervorrichtung, z. B. einer Dosierwaage, eines Dosierbandes oder einer Dosierschnecke, dosiert werden und dann dem Einfülltrichter der Schneckenpresse zugefUhrt werden. FUr den Transport der Glasfasern werden übliche Vorrichtungen, wie Rüttelrinnen, Transportbänder, pneumatische Fördereinrichtungen und Förderschnecken, verwendet. Der Nachteil der bisher verwendeten üblichen Schneckenpressen besteht darin, da9 ihre Durchsatz-Leistung infolge des geringen Schüttgewichtes der volumlnösen Glasfasern stark herabgesetzt wird. Dieser Nachteil tritt vor allem bei einwelligen Schneakenpressen auf, die andererseits gegenUber zweiwelligen Schneckenpressen manche Vorteile bieten, wie verminderte Reparaturanfälligkeit und geringere Wartungs-und Betriebskosten.
Au#erdem kUnnen einwellige Schnockenpressen wegen ihrer einfachen Geometrie ohne allzu großen technischen Aufwand an zylinder und Sahneakenwelle über die gesamte, von dem glasfaserhaitigen Polymeren berUhrten Oberfläche mit einem Werkstoff hoher VerschleiB-festigkeit, z. B. X-Aloy 306, Wolframcarbid-Kobalt. - oder Chrom-Nickel-Bor-Legierungen, Stellit- oder Akrit-Auftragsschwei#ungen, gepanzert und damit gegen den durch die Glasfasern verursachten starken Verschlelß geschützt werden. Bei zweiwelligen Schneckenpressen ist dies dagegen nur unter großen Schwierigkeiten und entsprechend hohen Kosten moglich.
Es wurde nun gefunden, daß die Herstellung von glasfaserverstkrkten thermoplastischen Kunststoffen durch Vermischen von Glasfasern und thermoplastischen Kunststoffen unter Verwendung von einwelligen Schneckenpressen bei hoher Durchsatzleistung möglich ist, wenn eine Schneckenpresse mit konischem Einzugsteil verwendet wird.
Dieser konische Einzugsteil ist so ausgebildet, daß die Schneckenstege weit über das normale Maß hinaus, mindestens auf das 1 1/2-fache, Sa bis zum 3-fachen des normalen SchneckenwellenauBendurchmessers erhöht sind und konisch in den entsprechend erweiterten Zylinder hineinführen, bis sie nach einer Länge, die dem 5-bis 6-fachen Durchmesser der Schnecke entspricht, in ein Ubliches Schneckenprofil übergehen. Der Schneckenkerndurchmesser bleibt aus FestigkeitsgrUnden in diesem Einzugsteil normal dimensioniert. Die Steigung der Schneckenwelle im Einzugsteil l ist im allgemeinen die gleiche wie bei dem Rest der Schneckenwelle, kann aber auch durch Anderung zusätzlich zur Vorkomprimierung herangezogen werden.
Der konische Einzugsteil-bewirkt, daß die voluminösen Glasfasern, deren Schüttgewicht zwischen 0, 05 und 0, 5g/cm3, vorzugsweise zwischen 0, 1 und 0,3 g/cm3, beträgt, besser erfaßt und gleichzeitig vorverdichtet werden, so daß die Durchsatzleistung gegen-Uber normalen einwelligen Schneckenpressen entsprechender Größe auf das 2-bis 4-fache erhUht werden kann.
Thermoplastische Polymere im Sinne der vorliegenden Erfindung sind unter anderem Polyamide, die durch Polymerisation bzw. Polykondensation sowohl von Diaminen und Dicarbonsäuren als auch Neben den Glasfasern kUnnen die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten glasfaserverstärkten thermoplastischen Polymeren noch die schon genannten Haftmittel sowie Ubliche Zusätze, wie Gleit- und Entformungsmittel, Wärme-, Licht-, Witterungs-und UV-Stabilisatoren, Pigmente und Farbstoffe, optische Aufhellungsmittel, Weichmacher usw., enthalten. Diese Zusätze können entweder schon in den Polymeren vor deren Vermischung mit den Glasfasern enthalten sein oder zusammen mit den Glasfasern nach dem erfindungsgemä#en Verfahren mit den Polymeren vermischt werden.
Beispiel 1 In einem einwelligen Extruder mit folgenden Kenndaten Schneckendurchmesser ! 60 mt Schneckenlänge: 25 D Schneckensteigung über gesamte Länge: 1 D Länge des konischen Einzugsteils: 4 D Schneckendurchmesser im konischen Einzugsteil: von ca. 180 # mm auf 60 # mm fallend wurde Polycaprolactam mit einer relativen Viskosität (gemessen an der 1%igen Lösung in m-Kresol) von 3,10 mit Glaskurzfasern (Schüttgewicht: 0,12 g/cm3; mittlere Faserlänge: 0,25 mm, Faserdurchmesser: ca. 0, 01 mm) verwieeht. Glaskurzfasern und granulatförmiges Polycarolactam wurden hierzu getrennt in den Einfülltrichter der auf 270°C geheizten und mit ca. 70 U/min. laufenden Schneckenpresse dosiert, wobei die Dosierung so eingestellt wurde, ãsß der Glasfasergehalt im Endprodukt nach Austritt aus der Sohneckenpresse 40% betrug. Es konnt Durchsatz von von AminocarbonsSuren oder deren Lactamen erhalten worden sind, z. B. Nylon-6, Nylon-11, Nylon-12, Nylon-6, 6, Nylon-6, 10 usw., Polyester der Kohlensäure mit aliphatischen und/oder cycloaliphatischen und/oder aromatischen Dihydroxyverbindungen, z. B. das Polyearbonat aus Bisphenol A, 2, 2-Bis- (4-hydroxyphenol)-cyclohexan, 4, 4'-Dihydroxydiphenylsulfid usw., Polyester der aromatischen DicarbonsSuren mit aliphatisohen und/oder cycloaliphatischen und/oder aromatischen Dihydroxyverbindungen, z. B.
Polyäthylenterephthalat, Polyolefine, z. B. Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyäthylen, Polypropylen, Mischpolymerisate aus Styrol und A¢rylnitril oder Styrol, Butadien und Acrylnitril, Poly- acrylsSureester, Polytetrafluoräthylen usw., Polyäther, z. B. Polyformaldehyd, Polyphenylenoxid usw., sowie Celluloseester, wie Celluloseacetat und Celluloseacetobutyrat.
Gegebenenfalls können auch Mischungen von thermoplastischen Polymeren verwendet werden, z. B. Mischungen aus einem Polyamid und Polystyrol, aus einem Polycarbonat und Polyphenylenoxid, aus einem Polyearbonat und einem Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat oder aus einem Polyamid und einem aromatischen Polyester, wie Polyäthylenterephthalat.
Die den thermoplastischen Polymeren zuzusetzende Menge an Glasfasern richtet sich nach den gewänschten Eigenschaften und dem beabsichtigten Verwendungszweek der glasfaserverstKrkten Produkte. So kann deren Glasfasergehalt zwischen ca. 5% und ca.
80%, vorzugsweise zwischen 20 und 70% betragen.
Die verwendeten Glasfasern können gegebenenfalls noch mit einem der Ublichen Haftmittel, z. B. einem Chrom-Methacrylat-Komplex oder siliciumorganischen Verbindungen, wie Vinyltrichlorsilan, t-Methacryloxypropyl-trimethoxgsilan,-Aminopropyl-triSthoxysilan, g-Glycid-oxypropyltrimethoxy-silan usw. behandelt sein..
60 kg/Stunde erreicht werden, ohne daß es im Einfülltrichter zu Stockungen des Materialflusses kam.
Das glasfaserhaltige Polyeaprolactam wurde mittels einer Düse als Draht von ca. 3 mm 0 abgesponnen, granuliert und getrocknet.
Es ließ sich mittels Spritzgußmaschinen oder Extrudern zu Formteilen mit ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften verarbeiten.
Bei einem unter den gleichen Bedingungen durchgefUhrten Vergleichsversuch mit einer normalen einwelligen Schneckenpresse ohne konisches Einzugsteil (Durchmesser : 60 mm, Linge : 25 D, Steigung Uber gesamte Lange : 1 D) lies sich nur ein maximale Durchsatz von 20 kg/Stunde erzielen.

Claims

PatentansprUche : p 1. Verfahren zum Herstellen von glasfaserverstärkten thermoplastischen Kunststoffen durch Vermischen von Glasfasern mit geschmolzenen thermoplastischen Kunststoffen unter Verwendung von Schneckenpressen, dadurch gekennzeichnet, daß eine einwellige Schneckenpresse mit einem konischen Einzugsteil verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB geschnittene oder gemahlene Glasfasern mit einer Lange von 0, 005 bis 20 mm und einem Durchmesser von 0, 005 bis 0, 015 mm in den EinfUlltrichter der Schneckenpresse dosiert werden.