DE3883568T2

DE3883568T2 - Verstärkte Harz-Formmasse.

Info

Publication number: DE3883568T2
Application number: DE88302376T
Authority: DE
Inventors: Mikio Nakai
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1993-12-16
Anticipated expiration: 2008-03-19
Also published as: ATE93877T1; CN1019307B; US4806586A; JPS63235357A; BR8800924A; CN88101373A; EP0284300A2; CA1318072C; EP0284300A3; KR920010611B1; KR880011266A; KR920010613B1; DE3883568D1; KR930000601A; EP0284300B1; JPH0819320B2

Description

[Gebeit der industriellen Anwendung]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verstärkte Harz- Formmasse, die hohe Festigkeit besitzt, weniger anfällig gegen Deformationen beim Formpressen ist, gute Oberflächen- Kennwerte und guten Oberflächen-Glanz besitzt und die eine außergewöhnliche Retention der Schweißnaht-Festigkeit ergibt.

[Stand der Technik]

Polyacetal-Harze und aromatische Polyester haben gute physikalische und chemische Eigenschaften, und darüber hinaus besitzen sie eine gute Verarbeitbarkeit. Aus diesem Grunde werden sie unabhängig voneinander für die Fertigung verschiedenartiger geformter Gegenstände verwendet. Auf einigen Anwendungsgebieten ist es jedoch gängige Praxis, verschiedene Arten von Verstärkungsmitteln und Additiven mit den Harzen zu vermischen, um die Eigenschaften eines solchen Harzes zu modifizieren. Auf den Gebieten, wo hohe mechanische Festigkeit und Steifigkeit erforderlich sind, ist es wohlbekannt, faserige Verstärkungsmaterialien einzusetzen, für die Glas-Fasern typisch sind, um Formkörper zu erhalten, die solche Bedingungen zu erfüllen vermögen. Die Einarbeitung faseriger Verstärkungsmittel wie Glas-Fasern bedingt jedoch das Problem einer erhöhten Anisotropie, die eine Ursache für Deformationen beim Formpressen ist, d.h. eine "Wölbung" ["warpage"]. Zur Verhinderung oder Miniimerung solcher möglicher Deformationen beim Formpressen ist eine Anzahl von Konzepten vorgeschlagen worden, darunter die Verwendung granularer Materialien wie Glasperlen oder blättchenförmige Verstärkungsmittel wie Talkum, Glimmer und Glasfolien. Wenngleich die Einarbeitung dieser Additive einerseits bei der Verhinderung möglicher Deformationen wirksam ist, ist andererseits keine große Verbesserung im Hinblick auf die Kennwerte der Festigkeit zu erwarten. Infolgedessen hat man Versuche unternommen, beide Anforderungen, Festigkeit und Beständigkeit gegen Deformation, dadurch zu erfüllen, daß faserförmige Verstärkungsmittel und lamellare oder granulare Materialien in Kombination eingesetzt werden (wie in den Japanischen Vorläufigen Patent- Veröffentlichungen Nr. 121843 von 1978 und Nr. 189170 von 1984). Insbesondere haben Komponenten, die Verstärkungsmittel wie Glas-Fasern und Glimmer in Kombination enthalten, nicht nur verbesserte mechanische Eigenschaften und eine verbesserte Beständigkeit gegen Deformation beim Formpressen, sondern auch verbesserte dielektrische Festigkeit und andere elektrische Eigenschaften und verbesserte Wärmebeständigkeit; aus diesem Grunde sind sie brauchbar als Materialien für elektrische Komponenten und Maschinenteile.

[Durch die Erfindung zu lösende Probleme]

Polyacetal-Harze oder aromatische Polyester, die faserförmige Verstärkungsmmittel wie Glas-Fasern und Glimmer in Kombination enthalten, sind jedoch oft nicht in der Lage, ausreichende praktische Eigenschaften in bezug auf die Festigkeit und die Oberflächen-Charakteristika zu ergeben, wenn sie zu geformten Gegenständen verarbeitet werden. Insbesondere dort, wo Schweißnähte in dem Spritzguß-Formteil vorhanden sind, beeinträchtigt die dadurch verursachte Abnahme der Festigkeit, gekoppelt mit einer Einbuße an Oberflächen-Glattheit und -Glanz des Formteils, das Aussehen des Formteils, was wiederum das Problem der Minderung des kommerziellen Wertes des Formteils nach sich zieht. In der Tat ist bei Spritzguß-Formteilen im besonderen, etwa denjenigen, die durch Zweipunkt-Anschnitt-Spritzguß hergestellt werden, oder solchen mit Ring-Form, die durch Einpunkt-Anschnitt-Spritzguß hergestellt werden, die Anwesenheit von Verschweißungsspuren oft unvermeidbar, und eine verminderte Festigkeit aufgrund der Anwesenheit solcher Schweißnähte ist vom Standpunkt der praktischen Anwendung tatsächlich ein ernstes Problem. Eine derartige Schwierigkeit kann bis zu einem gewissen Grade durch Steuerung der Bedingungen des Formpressens wie der Zylinder-Temperatur, des Spritzdrucks und der Preßform-Temperatur während des Formpreß-Verfahrens überwunden werden. Eine grundsätzliche Lösung ist jedoch noch nicht erreicht worden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Zusammensetzung, die Verbesserungen gegenüber Polyacetal- oder Polyester-Zusammensetzungen, in denen eine Kombination aus einer Glasfaser-Verstärkung oder dergleichen und Glimmer eingearbeitet ist, in bezug auf die Schweißnaht- Festigkeit und das Aussehen dünner Formkörßer bietet, wo man bei ihnen Schwächen gefunden hat, während verschiedene ausgezeichnete kennzeichnende Eigenschaften solcher Zusammensetzung erhalten bleiben, darunter Beständigkeit gegen Verformung, mechanische Eigenschaften, Wärmebeständigkeit und elektrische Eigenschaften, wobei diese Zusammensetzung, die in bezug auf die Aspekte verschiedenartiger Eigenschaften wohlausgewogen ist, von hohem praktischen Wert ist.

[Mittel zur Lösung des Problems]

Im Blick auf die Lösung des obigen Problems haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung eine Reihe von Untersuchungen durchgeführt und sind im Ergebnis zu dem Schluß gelangt, daß es zur Minimierung der möglichen Einbuße an Schweißnaht-Festigkeit notwenig sein sollte, einen Glimmer mit einer Teilchengröße zu verwenden, die so weit wie möglich reduziert ist. Wenn der Glimmer in seinem Teilchen-Durchmesser zerkleinert wird, wird gewöhnlich sein Schlankheits-Verhältnis kleiner. Die Verwendung eines solchen Glimmers mit einem kleineren Schlankheits-Verhältnis resultiert naturgemäß im Verlust des herausragenden Merkmals, d.h. der niedrigen Verformbarkeit, eines Glimmer-gefüllten Harzes. Nach weiteren Untersuchungen kamen die Erfinder der vorliegenden Erfindung auf den Gedanken, einen Glimmer mit einer feineren Teilchengröße und einem relativ großen Schlankheits-Verhältnis herzustellen und einen solchen Glimmer in Kombination mit Glasfasern, Kohlenstoffasern, Kaliumtitanatfasern in ein Polyacetal- oder Polyester-Harz einzuarbeiten. Dabei gelang es ihnen, eine Formmasse zu erhalten, die gute Eigenschaften konventioneller, Glimmer-gefüllter Harzmassen beibehält, wie etwa die Beständigkeit gegen Verformung (Beständigkeit gegen Wölbung), charakteristische Eigenschaften der Festigkeit und Steifigkeit, und thermische und elektrische Eigenschaften, und die trotzdem bemerkenswerte Verbesserungen der Schweißnaht-Festigkeit bieten gegenüber solchen herkömmlichen Harzmassen, die den Formkörpern aus diesen in entscheidender Weise fehlt, und die demgemäß wohlausgewogene Eigenschaften haben.
Dementsprechend macht die vorliegende Erfindung eine verstärkte Harz-Formmasse verfügbar, die
(A) ein Polyacetal-Harz oder ein aromatisches Polyester- Harz und, im Gemisch mit diesem,
(B) eine oder mehrere Arten von Verstärkungsmaterialien, ausgewählt aus Glas-Fasern, Kohlenstoff-Fasern und Kaliumtitanaten (in einer Menge von 2 bis 57 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse) und
(C) einen Glimmer mit einem mittleren Teilchen-Durchmesser von 0,5 bis 20 um und einem Schlankheits-Verhältnis von mehr als 10 (in einer Menge von 3 bis 58 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse)
in solcher Weise umfaßt, daß die Gesamt-Menge der Bestandteile (B) und (C) nicht mehr als 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, beträgt. Die Zusammensetzung enthält Verstärkungsmittel wie Glasfasern und einen Glimmer, der die Anforderungen, wie sie oben genannt wurden, sowohl in bezug auf eine solche besondere mittlere Teilchengröße als auch in bezug auf ein solches besonderes Schlankheits- Verhältnis erfüllt. Infolgedessen hat sie eine hohe Festigkeit und einen hohen Elastizitäts-Modul, ist weniger anfällig gegen Deformation und ergibt eine außergewöhnlich hohe Retention der Festigkeit and den Verschweißungsstellen.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Polyacetal-Harz oder ein aromatisches Polyester-Harz als Basis-Harz verwendet.
Das Polyacetal-Harz kann entweder ein Homopolymer oder ein Copolymer sein, oder es kann eines mit einer verzweigten oder vernetzten Struktur sein, die durch eine bekannte Arbeitsweise hergestellt wird.
Erläuternd für das aromatische Polyester-Harz sind Polyalkylenterephthalate wie Polyethylenterephthalat und Polybutylenterephthalat; oder vollaromatische Polyester, die durch Reaktion zwischen aromatischen Dicarbonsäuren und aromatischen Diolen oder aromatischen Oxycarbonsäuren hergestellt werden; oder aromatische Polyester-Elastomeren mit einem polymeren weichen Segment wie Polyoxyalkylenglycol als Bestandteil.
Um insbesondere eine verbesserte mechanische Festigkeit zu erzielen, werden erfindungsgemäß zu einem solchen Polyacetal-Harz oder aromatischen Polyester-Harz eine oder mehrere Arten von Bestandteilen (B) in einer Menge von 2 bis 57 Gew.-%, vorzugsweise von 5 bis 45 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, hinzugefügt, die aus Glas-Fasern, Kohlenstoff-Fasern und Kaliumtitanaten als Verstärkungsmitteln ausgewählt sind. Wenn die Menge des Füllstoffs kleiner als 2 Gew.-% ist, kann eine genügende Verstärkung nicht erhalten werden. Wenn die Menge übermäßig groß ist, hat sie unerwünschte Auswirkungen auf die Formpreß-Eigenschaften der Zusammensetzung und auch auf die Oberflächen- Kennwerte der Formkörper.
Als Glas-Fasern sind hierin solche mit einer Faser-Konfiguration mit einem mittleren Faser-Durchmesser von 2 bis 30 um, vorzugsweise von 5 bis 15 um, wie geschnittene Stränge, gemahlene Fasern und Rovings, sämtlich brauchbar. In Anbetracht einer guten Ausgewogenheit ihrer Verstärkungsund Anti-Deformations-Effekte wird es bevorzugt, daß die Glasfasern in der Zusammensetzung, und insbesondere in den Formkörpern aus derselben, in solcher Weise dispergiert sein, daß sie eine mittlere Faser-Länge (Gewichtsmittel) von 50 bis 1000 um, und insbesondere von 100 bis 500 um, haben.
Als Kohlenstoffasern können Kohlenstoffasern aus Acryl-, Pech-, Cellulose- und Rayon-Basis oder graphitisierte Fasern aus diesen in verschiedenen Formen, einschließlich Schnittfasern, Kabel und Garn, jedoch nicht nur solche, verwendet werden. Im allgemeinen werden Schnittfasern mit einem mittleren Durchmesser von 2 bis 30 um bevorzugt.
Bei solchen Kohlenstoffasern wird es gleichermaßen bevorzugt, daß sie eine mittlere Faser-Länge (Gewichtsmittel) von 50 bis 1000 um, und insbesondere von 100 bis 500 um, in der Zusammensetzung, und insbesondere in den Formkörpern aus derselben, haben.
Als Kaliumtitanat-Fasern werden solche mit einem mittleren Faser-Durchmesser von 0,05 bis 3 um und einer mittleren Faser-Länge von 2 bis 100 um bevorzugt.
Der als Bestandteil (C) in der vorliegenden Erfindung verwendete Glimmer hat einen mittleren Teilchen-Durchmesser von 0,5 bis 20 um, vorzugsweise von 0,5 bis 10 um, und ein mittleres Schlankheits-Verhältnis von mehr als 10, vorzugsweise von 10 bis 60. Insbesondere ein Glimmer mit einem mittleren Teilchen-Durchmesser von 2 bis 10 um und einem mittleren Schlankheits-Verhältnis von 10 bis 40 kann mit dem dahingehenden Vorteil eingesetzt werden, daß er gute Eigenschaften und hohe Schweißnaht-Festigkeit verleiht.
Die Menge einer solchen Glimmer-Beladung in der vorliegenden Erfindung beträgt 3 bis 58 Gew. -%, vorzugsweise 5 bis 45 Gew. -%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse. Wenn die Menge kleiner als 3 Gew.-% ist, kann keine der gewünschten Eigenschaften erhalten werden, und insbesondere kann ein befriedigender Widerstand gegenüber einer Verformung nicht erhalten werden. Wenn die Menge übermäßig groß ist, ist das Ergebnis ein schlechter Formkörper.
Wenn die Gesamtmenge aus den Glasfasern oder gleichartigen Verstärkungsmitteln (B) und dem Glimmer (C) größer als 60 Gew.-% ist, hat dies sehr ungünstige Auswirkungen auf die Formpreßbarkeit der Zusammensetzung und beeinträchtigt ferner oft die mechanischen und physikalischen Eigenschaften des Harzes.
Erfindungsgemäß beträgt die Gesamt-Beladung mit dem Verstärkungsmittel (B) und dem Glimmer (C) 5 bis 60 Gew.-%, mehr bevorzugt 10 bis 50 Gew.-%.
Im Hinblick auf eine gute Ausgewogenheit der Effekte der Verstärkung und Anti-Verformung solcher Beladungen und der durch solche Beladungen erhältlichen Vorteile der Eigenschaften wie der Schweißnaht-Festigkeit sollte das Gewichts- Verhältnis [(C)/(B)] zwischen dem Glimmer (C) und dem Verstärkungsmittel (B) 1/2 bis 10/1, vorzugsweise 1/1 bis 5/1, betragen.
Betrachtet man die Teilchengrößen-Verteilung des in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendeten Glimmers, so gibt es Spuren-Mengen von Teilchen mit Durchmessern von mehr als 40 um, und mehr als 50 Gew.-% solcher Teilchen mit Durchmessern kleiner als 20 um; vorzugsweise gibt es mehr als 50 Gew.-% Teilchen mit Durchmessern kleiner als 10 um und mehr als 80 Gew.-% Teilchen mit Durchmessern größer als 0,5 um. Eine besonders bevorzugte Teilchengrößen-Verteilung ist derart, daß mehr als 70 Gew.-% der Teilchen Durchmesser von weniger als 10 um haben und mehr als 90 Gew.-% der Teilchen Durchmesser von mehr als 0,5 um haben.
Der "mittlere Teilchen-Durchmesser" und das "Schlankheits- Verhältnis" werden hierin wie folgt definiert und gemessen:
< Verfahrensweise zur Messung des mittleren Teilchen-Durchmessers>
Die Messungen der Verteilung der mittleren Teilchengröße wurden unter Einsatz eines Shimazu-Meßinstruments zur Messung der Verteilung der Teilchengröße vom Zentrifugal- Absetz-Typ (Modell SA-CP2) und nach der Methode der zentrifugalen Sedimentation (Rotationsgeschwindigkeit 600 UpM) durchgeführt.
< Verfahrensweise zur Berechnung des mittleren Schlankheits- Verhältnisses>
Das mittlere Schlankheits-Verhältnis wurde nach der folgenden Gleichung berechnet:
R = 1/d
Hierin bedeuten:
R: mittleres Schlankheits-Verhältnis
l: mittlerer Teilchen-Durchmesser
d: mittlere Dicke.
Die mittlere Dicke d in der Gleichung wurde gemäß der folgenden Gleichung berechnet, nachdem eine Fläche S eines Ein-Teilchen-Films mit dichtester Packung des Glimmers auf einer Wasser-Oberfläche gemäß der Oberflächen-Ein-Teilchen- Film-Methode [Nishino, M., und Arakawa, M., "Zairyo" (Materials), Band 27, Seite 696 (1978)] gemessen wurde.
Hierin bedeuten:
W: Gewicht des Glimmers
p: spezifisches Gewicht des Glimmers (2,86)
&epsi;: Leerraum (0,1) unter der Annahme eines dichtesten Packungs-Zustandes des Glimmers auf der Wasser-Oberfläche
( ): berechneter Wert.
Ein derartiger Glimmer mit einer feinen Teilchengröße und einem relativ hohen Schlankheits-Verhältniss, wie er in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, konnte bislang kaum im industriellen Maßstab hergestellt werden. Wenn ein Glimmer zu feinen Teilchen mit einem mittleren Teilchen- Durchmesser von 0,5 bis 20 um oder, insbesondere, von 0,5 bis 10 um zerkleinert wurde, pflegte er die Form eines Pulvers mit einem kleinen Schlankheits-Verhältnis anzunehmen, und es war äußerst schwierig, ihn auf einem hohen Schlankheits-Verhältnis von mehr als 10 aufrechtzuerhalten. Aus diesem Grunde war es vor der vorliegenden Erfindung niemals bekannt, daß eine Harzmasse, die einen speziellen Glimmer mit einer solchen Größe und Konfiguration wie der in der Erfindung verwendete Glimmer eingearbeitet enthält, dahingehend wirksam ist, solche Verbesserungen zu erzielen, wie sie die vorliegende Erfindung zur Verfügung stellt, und insbesondere eine entsprechende Verbesserung der Schweißnaht-Festigkeit. In neuerer Zeit ist es jedoch möglich geworden, Glimmer-Arten solcher Größe und Konfiguration herzustellen und in wirtschaftlicher Weise zu erhalten, und die Erfinder der vorliegenden Erfindung fanden im Laufe ihrer Untersuchungen, daß nur bei Verwendung eines solchen Glimmers zum Beladen eine unerwartet gute Verbesserung der Schweißnaht-Festigkeit erhalten werden konnte, die bei konventionellen Glimmer-Arten niemals beobachtet worden war. Auf diese Weise gelang ihnen, durch Einarbeiten eines solchen Glimmers in Kombination mit Verstärkungsmitteln wie Glasfasern eine Zusammensetzung zu erhalten, die mittels synergistischer Bestandteile eine gute wirtschaftliche Machbarkeit und einen hohen praktischen Nutzwert für die Herstellung von Formkörpern hat.
Nach den Befunden der Erfinder der vorliegenden Erfindung sind bei Einsatz eines konventionellen Glimmers mit einer mittleren Teilchengröße von mehr als 20 um gute Ergebnisse zu beobachten, soweit die Verformung (Wölbung) der Formkörper betroffen ist; die Schwierigkeit liegt jedoch darin, daß bei Formkörpern, bei denen Schweißnähte vorhanden sind, die Festigkeit der Schweißnähte in beträchtlichem Maße niedrig ist.
Es ist heute noch schwierig, einen Glimmer mit einem mittleren Teilchen-Durchmesser von weniger als 0,5 um und einem hohen Aspekt-Verhältnis, z.B. einem Aspekt-Verhältnis von mehr als 10, herzustellen. Ein solcher Glimmer ist nur in schlechten Ausbeuten erhältlich und wirtschaftlich sogar unerwünscht. Ein Glimmer mit einem mittleren Teilchen-Durchmesser von weniger als 0,5 um und einem Aspekt-Verhältnis von weniger als 10 kann möglicherweise eine gute Schweißnaht-Festigkeit ergeben; er kann jedoch keine gute Wirkung gegen Verformung (Wölbung) ausüben. Obwohl der Bereich des mittleren Teilchen-Durchmessers von 0,5 bis 20 um wesentlich ist, ist deshalb ausdrücklich festzustellen, daß dann, wenn der mittlere Teilchen-Durchmesser in diesem Bereich liegt, das Schlankheits-Verhältnis jedoch kleiner als 10 ist, kein günstiger Effekt in bezug auf die Verformung (Wölbung) erzielbar ist, auch wenn eine gute Schweißnaht-Festigkeit erreicht werden kann. Aus diesem Grunde ist es notwendig, um die allgemeine und gleichmäßige Verbesserung verschiedenartiger Eigenschaften und insbesondere der Maßhaltigkeit (Beständigkeit gegen Wölbung) und der Schweißnaht-Festigkeit verfügbar zu machen, daß ein Glimmer zum Einsatz kommt, der die obengenannten Anforderungen der Erfindung erfüllt, wenn man seine Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit in Betracht zieht. Nur durch die Verwendung eines solchen Glimmers ist es möglich, eine Zusammensetzung mit solchen wohlausgewogenen Eigenschaften wie den erfindungsgemäßen herzustellen. Dies bildet ein wesentliches Merkmal der Erfindung, das nicht durch eine mit irgendeinem herkömmlichen Glimmer und irgendeinem herkömmlichen faserförmigen Material beladene Harzmasse erreicht werden kann.
Die Verstärkungsmittel (B), wie Glasfasern und dergleichen, und/oder der Glimmer (C) gemäß der Erfindung können naturgemäß so verwendet werden, wie sie sind; sie können jedoch auch zuvor mit bekannten Oberflächenbehandlungs- und Kupplungsmitteln oberflächenbehandelt werden, z.B. funktionellen Verbindungen wie Epoxy-, Silan-, Isocyanat- und Titanat-Verbindungen und insbesondere multifunktionellen Verbindungen; oder sie können simultan hinzugefügt und schmelzgeknetet werden, wodurch ihre Wirkungen weiter verstärkt werden können. Eine solche Arbeitsweise kann mit Vorteil angewandt werden, da sie dahingehend wirksam ist, daß sie eine verbesserte Schweißnaht-Festigkeit ergibt. Insbesondere wird die Verwendung eines oberflächenbehandelten Glimmers bevorzugt, da sie bemerkenswerte Wirkungen für eine Verbesserung der Schweißnaht-Festigkeit ergibt.
Bekannte Additive wie Stabilisatoren, antistatische Mittel, Trennmittel, Flammverzögerer, Nukleierungsmittel und Färbemittel können in die Zusammensetzung der Erfindung eingearbeitet werden, soweit sie für die Zielsetzung der Erfindung nicht schädlich sind.
Andere herkömmliche anorganische faserige, körnige und kugelige Füllstoffe als die wesentlichen Bestandteile, die Füllstoffe (B) wie Glasfasern und dergleichen und der Glimmer (C), können ebenfalls in Kombination mit den genannten Bestandteilen verwendet werden. Diese anorganischen Füllstoffe können mit einem Oberflächenbehandlungsmittel, einem Kupplungsmittel oder einem Schlichtemittel oberflächenbehandelt werden oder zusammen mit einem solchen Mittel zugesetzt werden.
Eingearbeitet enthalten kann die Zusammensetzung der Erfindung, je nach Verwendungszweck, bekannte thermoplastische Harze wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Ethylen- Propylen-Copolymer, Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, Ethylen- Acrylat-Copolymer, Polyamid, Polystyrol, Styrol-Butadien- Copolymer, Styrol-Butadien-Acrylnitril-Copolymer, Styrol- Butadien-Acrylsäure(oder deren Ester)-Copolymer, Styrol- Acrylnitril-Copolymer, Polycarbonat, Polyurethan, Fluorkunststoff, Polyphenylenoxid, Polyphenylensulfid, Polybutadien, Polyolefinhalogenid, Vinylpolyhalogenid, Butyl-Kautschuk, Silicon-Kautschuk und Mehrschichten-Pfropf-Copolymere hauptsächlich aus Polyacrylat oder deren Modifikationen.
Die Zusammensetzungen der Erfindung können ohne weiteres nach verschiedenen bekannten Methoden hergestellt werden, die üblicherweise bei der Herstellung verstärkter Harze und/oder Füllstoff-beladener Harze eingesetzt werden. Beispielsweise besteht ein derartiges Verfahren darin, daß die wesentlichen Bestandteile der Erfindung und erforderlichenfalls Hilfsbestandteile miteinander vermischt werden, dann die Mischung unter Einsatz eines Extruders in der Schmelze geknetet und pelletiert wird und danach der Arbeitsgang des Formpressens durchgeführt wird. Ein anderes Verfahren besteht darin, daß zuvor hergestellte Pellets unterschiedlicher Zusammensetzung vor dem Arbeitsgang des Formpressens miteinander vermischt werden und die Zusammensetzung der Erfindung nach dem Arbeitsgang des Formpressens erhalten wird. Ein anderes Verfahren besteht darin, daß eine oder mehrere Arten von Bestandteilen direkt in eine Formpreß- Maschine gefüllt werden.

[Beispiele]

Die folgenden Beispiele werden zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung angegeben. Es ist jedoch ausdrücklich anzumerken, daß die Erfindung durch die Beispiele in keiner Weise beschränkt wird.

Beispiele 1 bis 9

Ein Polybutylenterephthalat-Harz ("Juranex" hergestellt von Polyplastics Co.) wurde in einem Bandmischer mit 10 Gew.-% Glasfasern (mit Aminosilan oberflächenbehandelt) mit einem mittleren Faser-Durchmesser von 9 um und einer mittleren Faser-Länge von 6 mm und 30 Gew.-% von Glimmer-Arten verschiedener Konfigurationen (im folgenden als A bis F beschrieben) vermischt. Unten Einsatz eines Extruders von 40 mm ∅ wurde die Mischung geknetet und zu Pellets extrudiert. In den Beispielen 7 bis 9 wurden mit Aminosilan oberflächenbehandelte Glimmer-Arten verwendet. Dem ASTM- Standard entsprechende Probekörper wurden aus den Pellets auf die beiden folgenden Weisen formgepreßt:
(A) Formpressen mit einer Form mit einem Anschnitt (keine Schweißnaht);
(B) Formpressen mit einer Form mit zwei Anschnitten, jeweils einen an den beiden Enden (eine Schweißnaht im Zentrum).
Die Probekörper (A) wurden auf ihre kennzeichnenden Zug- und Biege-Eigenschaften nach ASTM-Standards untersucht, und die Probekörper (B) wurden auf ihre kennzeichnenden Zug-Eigenschaften untersucht. Weiterhin wurde von jeder Zusammensetzung eine quadratische Platte mit einer Seitenlänge von 120 mm und einer Dicke von 2 mm formgepreßt. Diese Platte wurde auf eine ebene Oberfläche gelegt, und eine Messung des Abstandes von der ebenen Oberfläche bis zum höchsten Punkt auf der quadratischen Platte wurde durchgeführt. Der Wert des Maximums wurde als Wölbung genommen. Die Schweißnaht- Festigkeit ist angegeben als prozentuale Erhaltung der Zugfestigkeit an der Schweißstelle für die Probe (B) mit einer Schweißnaht, gemessen gegen die Probe (A) ohne Schweißnaht, wobei die Zugfestigkeit der Probe (A) gleich 100 genommen wurde. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt.
Die Werte der mittleren Faser-Länge (Gewichtsmittel) wurden bei den Glasfasern in den Probekörpern (A) für die Beispiele 1 bis 9 und die Vergleichsbeispiele 1 bis 6 gemessen. In allen Fällen lagen die mittleren Werte der Faser-Länge innerhalb des Bereichs von 240 bis 280 um.

Vergleichsbeispiele 1 bis 6

Mit Proben, in die Glimmer-Arten (G bis K) verschiedener Größen und Konfigurationen, die nicht die Bedingungen der Erfindung erfüllen, in Kombination mit Glasfasern eingearbeitet worden waren, und auch mit solchen Proben, in die nur Glasfasern eingearbeitet worden waren, wurden Untersuchungen in der gleichen Weise wie in den Beispielen 1 bis 9 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt.
Die Einzelheiten der eingesetzten Glimmer-Arten A bis K werden im folgenden angegeben, wobei die Glimmer-Arten A bis F innerhalb der durch die Erfindung festgelegten Grenzen liegen, wohingegen die Glimmer-Arten G bis K außerhalb der Grenzen liegen.

Beispiele 10 bis 15

Unter Einsatz der Glimmer-Arten A und C, wie sie im folgenden beschrieben sind, wurden Untersuchungen in der gleichen Weise wie in den Beispielen 1 und 3 durchgeführt, jedoch mit den Abweichungen, daß die Glimmer- und Glasfaser-Beladungen variiert wurden, wie aus Tabelle 2 hervorgeht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 dargestellt.

Vergleichsbeispiele 7 bis 12

Unter Einsatz der Glimmer-Arten G und J, wie sie im folgenden beschrieben sind, mit Konfigurationen, die nicht die Bedingungen der Erfindung erfüllen, wurden Untersuchungen unter Variieren der Glimmer- und Glasfaser-Beladungen in der gleichen Weise wie in den Beispielen 10 bis 15 durchgeführt.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 dargestellt.
Die Werte der mittleren Faser-Länge wurden auch bei den Glasfasern in den Probekörpern (A) für die Beispiele 10 bis 15 und die Vergleichsbeispiele 7 bis 12 gemessen. In allen Fällen lagen die mittleren Werte der Faser-Länge innerhalb des Bereichs von 240 bis 300 um. Tabelle 1 Beispiel Zusammensetzung (Gew.-%) Meßgröße Polybutylenterephthalat Glimmer Glasfaser Zug-Biege-Eigenschaften Erhaltung der Zugfestigkeit an der Schweißstelle (%) Wölbung (mm) Festigkeit (kg/cm²) Dehnung (%) Bruchspannung (kg/cm²) Anfangs-Modul (kg/cm²) * Mit Aminosilan behandelter Glimmer wurde verwendet Tabelle 2 Beispiel Zusammensetzung (Gew.-%) Meßgröße Polybutylenterephthalat Glimmer Glasfaser Zug-Biege-Eigenschaften Erhaltung der Zugfestigkeit an der Schweißstelle (%) Wölbung (mm) Festigkeit (kg/cm²) Dehnung (%) Bruchspannung (kg/cm²) Anfangs-Modul (kg/cm²)

Beispiele 16 bis 18

Ein Polybutylenterephthalat-Harz ("Juranex" hergestellt von Polyplastics Co.) wurde mit Kohlenstoffasern mit einem mittleren Faser-Durchmesser von 12,5 um und einer mittleren Faser-Länge von 6 mm oder einem Kaliumtitanat mit einem mittleren Faser-Durchmesser von 1 um und einer mittleren Faser-Länge von 50 um und den Glimmer-Arten A und C, wie sie im folgenden angegeben sind, vermischt. Die Untersuchungen wurden in der gleichen Weise wie in den Beispielen 1 und 3 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 dargestellt.

Vergleichsbeispiele 13 bis 16

Unter Einsatz von Glimmer-Arten (G und J, wie sie im folgenden angegeben sind) mit Konfigurationen, die nicht die Bedingungen der Erfindung erfüllen, und von Kohlenstofffasern oder Kaliumtitanat wurden Untersuchungen in der gleichen Weise wie in den Beispielen 16 bis 18 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 dargestellt.
Die Werte der mittleren Faser-Länge wurden bei den Kohlenstof fasern in den Probekörpern (A) für Beispiele 16 und Vergleichsbeispiel 13 gemessen. Sie betrugen 235 um bzw. 218 um.

Beispiele 19 bis 22

Ein Polyacetal-Harz ("Juracono M-90", hergestellt von Polyplastics Co.) wurde in einem Bandmischer mit Glasfasern (mit Aminosilan behandelt) mit einem mittleren Faser-Durchmesser von 9 um und einer mittleren Faser-Länge von 6 mm oder vermahlenen Glasfasern (mit Aminosilan behandelt) mit einem mittleren Faser-Durchmesser von 9 um und einer mittleren Faser-Länge von 70 um und Glimmer-Arten verschiedener Konfigurationen (im folgenden als A und B bezeichnet) in den in der Tabelle 4 angegebenen Anteilen vermischt. Unter Einsatz eines Extruders von 40 mm ∅ wurde die Mischung geknetet und zu Pellets extrudiert. Diese Pellets wurden zu Formkörpern formgepreßt, und die Untersuchung der Formkörper erfolgte in der gleichen Weise wie in den Beispielen 1 bis 9. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 dargestellt.

Vergleichsbeispiele 17 bis 21

Mit Proben, in die Glimmer-Arten (G und K, wie sie im folgenden beschrieben sind) verschiedener Größen und Konfigurationen, die nicht die Bedingungen der Erfindung erfüllen, in Kombination mit Glasfasern oder vermahlenen Glasfasern eingearbeitet worden waren, und einer Probe, in die nur Glasfasern eingearbeitet worden waren, wurden Pellets hergestellt und zu Formkörpern formgepreßt, und die Untersuchung der Formkörper erfolgte in der gleichen Weise wie in den Beispielen 19 bis 22. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 3 Beispiel Zusammensetzung (Gew.-%) Meßgröße Polybutylenterephthalat Glimmer Kohlenstoffasser Kaliumtitanat Zug-Biege-Eigenschaften Erhaltung der Zugfestigkeit an der Schweißstelle (%) Wölbung (mm) Festigkeit (kg/cm²) Dehnung (%) Bruchspannung (kg/cm²) Anfangs-Modul (kg/cm²) Tabelle 4 Beispiel Zusammensetzung (Gew.-%) Meßgröße Polyacetal-Harz Glimmer Glasfaser Gemahlene Glasfaser Zug-Biege-Eigenschaften Erhaltung der Zugfestigkeit an der Schweißstelle (%) Wölbung (mm) Mittlere Länge der Glasfaser in dem Probekörper (um) Festigkeit (kg/cm²) Dehnung (%) Bruchspannung (kg/cm²) Anfangs-Modul (kg/cm²)
Die jeweiligen Kennwerte der in den oben angegebenen Beispielen eingesetzten Glimmer-Arten sind im folgenden aufgeführt.
Konfiguration des Glimmers A (Phlogopit)
Gewichtsmittel des Teilchendurchmessers 2,5 um
Mittleres Schlankheits-Verhältnis 14,0
Konfiguration des Glimmers B (Phlogopit)
Gewichtsmittel des Teilchendurchmessers 6,0 um
Mittleres Schlankheits-Verhältnis 17,0
Konfiguration des Glimmers C (Phlogopit)
Gewichtsmittel des Teilchendurchmessers 8,0 um
Mittleres Schlankheits-Verhältnis 40,0
Konfiguration des Glimmers D (Muskovit)
Gewichtsmittel des Teilchendurchmessers 3,0 um
Mittleres Schlankheits-Verhältnis 13,0
Konfiguration des Glimmers E (Phlogopit)
Gewichtsmittel des Teilchendurchmessers 6,0 um
Mittleres Schlankheits-Verhältnis 30
Konfiguration des Glimmers F (Muskovit)
Gewichtsmittel des Teilchendurchmessers 7,0 um
Mittleres Schlankheits-Verhältnis 35
Konfiguration des Glimmers G (Phlogopit)
Gewichtsmittel des Teilchendurchmessers 100 um
Mittleres Schlankheits-Verhältnis 40,0
Konfiguration des Glimmers H (Muskovit)
Gewichtsmittel des Teilchendurchmessers 90 um
Mittleres Schlankheits-Verhältnis 50, 0
Konfiguration des Glimmers I (Phlogopit)
Gewichtsmittel des Teilchendurchmessers 40 um
Mittleres schlankheits-Verhältnis 30,0
Konfiguration des Glimmers J (Phlogopit)
Gewichtsmittel des Teilchendurchmessers 6,0 um
Mittleres Schlankheits-Verhältnis 8,0
Konfiguration des Glimmers K (Muskovit)
Gewichtsmittel des Teilchendurchmessers 7,0 um
Mittleres Schlankheits-Verhältnis 8,0

[Vorteile der Erfindung]

Wie aus der vorstehenden Beschreibung und den Beispielen deutlich wird, überwindet die erfindungsgemäße Harzmasse die Schwierigkeit der Abnahme der Festigkeit an der Schweißstelle, die ein Problem bei den Harzmassen darstellt, die mit herkömmlichen Verstärkungsmitteln (wie Glasfasern) und Glimmer gefüllt sind, während sie eine mögliche Verformung oder "Wölbung" des Formkörpers in engen Grenzen hält, ohne jeglichen Verlust ihrer Charakteristika der mechanischen Festigkeit. Als solche ist sie von sehr hohem Nutzwert. Eine solche thermoplastische Harzmasse wird auf verschiedenen Anwendungsgebieten eingesetzt, etwa für Bau-, Konstruktions- und Verzierungs-Teile für elektrische Geräte, Kraftfahrzeuge und allgemeine Maschinen. Insbesondere ist eine solche Masse brauchbar für Konstruktionsteile, wie Montageplatten, für Uhren, Audio- und Video-Bandaufzeichnungsgeräte und Stereo- Phonographen; und für Teile mechanischer Einrichtungen wie Getriebe, Nocken, Hebel, Führungsstützen, Kupplungen, Walzen, Kugeln und Stifte. Sie wird vorteilhafterweise auch in einem breiten Bereich von Anwendungsgebieten eingesetzt, darunter Teile von Meßuhren, Auspuffventile, Sonnenblenden und Lampengehäuse von Kraftfahrzeugen, Telefon-Ersatzteile, elektrische, elektronische und äußere verzierende Teile wie Schalter und Relais; und auch Teile für Textilmaschinen, Kameras, Radio-Sets, verschiedenartige Typen von Geräten zur Büro-Automatisierung wie Facsimile-Geräte, Kopierer und Computer; IVC-Gehäuse, Kühler und Motoren-Teile. Weiterhin ist die Zusammensetzung der Erfindung als Plattier-Anstrich- Zusammensetzung von Nutzen.

Claims

1. Verstärkte Harz-Formmasse, umfassend

(A) ein Polyacetal-Harz oder ein aromatisches Polyester-Harz und, im Gemisch mit diesem,

(B) eine oder mehrere Arten von Verstärkungsmaterialien, ausgewählt aus Glas-Fasern, Kohlenstoff- Fasern und Kaliumtitanaten in einer Menge von 2 bis 57 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, und

(C) einen Glimmer mit einem mittleren Teilchen-Durchmesser von 0,5 bis 20 um und einem mittleren Schlankheits-Verhältnis von mehr als 10 in einer Menge von 3 bis 58 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse,

in solcher Weise, daß die Gesamt-Menge der Bestandteile (B) und (C) nicht mehr als 60 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, beträgt.

2. Verstärkte Harz-Formmasse nach Anspruch 1, worin die Mengen des Bestandteils (B) und des Bestandteils (C) jeweils 5 bis 45 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, betragen.

3. Verstärkte Harz-Formmasse nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin der Bestandteil (B) Glas-Faser mit einem mittleren Faser-Durchmesser von 5 bis 15 um und einer mittleren Faser-Länge (Gewichtsmittel) von 100 bis 500 um ist.

4. Verstärkte Harz-Formmasse nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin der Bestandteil (B) Kohlenstoff-Faser mit einem mittleren Faser-Durchmesser von 2 bis 30 um und einer mittleren Faser-Länge (Gewichtsmittel) von 100 bis 500 um ist.

5. Verstärkte Harz-Formmasse nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin der Bestandteil (B) aus Kaliumtitanat- Fasern mit einem mittleren Faser-Durchmesser von 0,05 bis 3 um und einer mittleren Faser-Länge (Gewichtsmittel) von 2 bis 100 um besteht.

6. Verstärkte Harz-Formmasse nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin der Glimmer (C) einen mittleren Teilchen-Durchmesser von 0,5 bis 10 um und ein mittleres Schlankheits-Verhältnis-von 10 bis 60 hat.

7. Verstärkte Harz-Formmasse nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin die Teilchengrößen-Verteilung des Glimmers derart ist, daß mehr als 70 Gew.-% der Teilchen Durchmesser von weniger als 10 um haben und mehr als 90 Gew.-% der Teilchen Durchmesser von mehr als 0,5 um haben.

8. Verstärkte Harz-Formmasse nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin der Gesamt-Anteil der Bestandteile (B) und (C) 10 bis 50 Gew.-% beträgt.

9 Verstärkte Harz-Formmasse nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin das Gewichts-Verhältnis [(C)/(B)] zwischen dem Bestandteil (C) und dem Bestandteil (B) im Bereich von 1 : 1 bis 5 : 1 liegt.

10. Verstärkte Harz-Formmasse nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, worin das Verstärkungsmaterial (B) und/oder der Glimmer (C) mit einer aus Epoxy-, Silan-, Isocyanat- und Titanat-Verbindungen ausgewählten Verbindung oberflächenbehandelt ist.