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DE3784580T2 - Verfahren zum herstellen von thermoplastischen verstaerkten verbundfolien und gegenstaende, die daraus hergestellt sind. - Google Patents

Verfahren zum herstellen von thermoplastischen verstaerkten verbundfolien und gegenstaende, die daraus hergestellt sind.

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Publication number
DE3784580T2
DE3784580T2 DE8787306601T DE3784580T DE3784580T2 DE 3784580 T2 DE3784580 T2 DE 3784580T2 DE 8787306601 T DE8787306601 T DE 8787306601T DE 3784580 T DE3784580 T DE 3784580T DE 3784580 T2 DE3784580 T2 DE 3784580T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
materials
thermoplastic
panels
sheets
laminate
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
DE8787306601T
Other languages
English (en)
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DE3784580D1 (de
Inventor
Ian Stedman Biggs
Bronislaw Radvan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wiggins Teape Group Ltd
Original Assignee
Wiggins Teape Group Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wiggins Teape Group Ltd filed Critical Wiggins Teape Group Ltd
Publication of DE3784580D1 publication Critical patent/DE3784580D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3784580T2 publication Critical patent/DE3784580T2/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung verstärkter thermoplastischer Laminate aus thermoplastischen Tafeln, welche voneinander verschieden oder nicht aufeinander abgestimmt sein können, und auf daraus hergestellte Produkte.
  • In der europäischen Patentanmeldung Nr. 85 300 032.1 (Veröffentlichungsnumer 0 148 761) desselben Anmelders wird ein Verfahren zur Herstellung faserverstärkter Kunststofftafeln beschrieben. Es wurde herausgefunden, daß Tafeln dieser Art, welche verschiedene Arten von Thermoplastmaterial beinhalten, die sich nicht spontan miteinander verbinden, nach ihrer Verfestigung schwer zu laminieren sind. Es wurde jetzt jedoch entdeckt, daß es möglich ist, ein derartiges Laminat herzustellen, falls die Ausgangstafeln unverfestigt sind, wie es in der europäischen Patentanmeldung Nr. 85 300 031.3 (Veröffentlichungsnummer 0 148 760) beschrieben ist oder aus einem verfestigten Zustand expandiert wurden, wie es in der europäischen Patentanmeldung Nr. 85 300 034.7 (Veröffentlichungsnummer 0 148 763) desselben Anmelders beschrieben ist. Der Offenbarungsgehalt der oben genannten drei europäischen Patentanmeldungen wird durch Bezugnahme zum Gegenstand dieser Anmeldung gemacht.
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt deshalb ein Verfahren zur Herstellung von laminierten, verstärkten, thermoplastischen Tafeln, bei welchem erste und zweite poröse Tafeln hergestellt werden mit jeweils 20 bis 60 Gew.-% einzelner diskreter Verstärkungsfasern mit einer Länge zwischen 7 und 50 mm und einem hohen Elastizitätsmodul über 10000 Megapascal und 40 bis 80 Gew.-% eines vom Thermoplastmaterial in der anderen Tafel verschiedenen und hierzu nichtkompatiblen Thermoplastmaterial und Hitze und Druck angewendet werden, um die Tafeln zu verfestigen und zur Bildung eines Laminats aneinander zu kleben. Der Porösitätsge halt der Tafel kann im unverfestigten Zustand der Ausgangstafel inhärent sein und durch Expandierung einer verfestigten Tafel erzeugt werden.
  • Vorzugsweise beträgt der Durchmesser eines wesentlichen Anteils der Fasern 13 Mikrometer oder weniger.
  • Wenn die Fasern dem Laminat strukturelle Festigkeit verleihen sollen, sollten die diskreten Glasfasern nicht kürzer als etwa 7 mm sein und ihr Durchmesser sollte 13 Mikrometer nicht übersteigen, weil längere Fasern die Kunststoffmatrix nicht angemessen verstärken und Fasern mit größerem Durchmesser die Matrix ebenfalls nicht effizient verstärken. Einzelne Fasern aus anderen Materialien, deren Verstärkungsfähigkeit mindestens so groß ist wie die von Glasfasern, können alternativ verwendet werden.
  • Mindestens eine Tafel kann unverfestigt sein und mindestens eine Tafel kann nach der Verfestigung durch Anwendung von Hitze expandiert werden.
  • Wiederum können die Tafeln zunächst verfestigt und dann durch Anwendung von Hitze vor der Laminierung expandiert werden.
  • In einem alternativen Verfahren können die unverfestigten Tafeln vor der Laminierung zusammen geformt und getrocknet werden.
  • Die Thermoplastmaterialien können beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Acrylnitrilstyrolbutadien, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat oder Polyvinylchlorid sein, sowohl plastifiziert als auch unplastifiziert oder Werkstoffe oder Mischungen dieser Materialien untereinander oder mit anderen Polymerwerkstoffen. Andere geeignete Thermoplasten beinhalten Polyphenylenäther oder Polycarbonate oder Polyestercarbonate oder thermoplastische Polyester oder Polyätherimide oder Acrylnitril-Butylacrylat-Styrolpolymere oder amorphe Nylons oder Polyarylenätherketone oder Werkstoffe oder Mischungen dieser Materialien untereinander oder mit anderen Polymerwerkstoffen.
  • Die Erfindung kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden und einige Ausführungsbeispiele werden im folgenden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
  • Fig. 1 ein Verfahren des Zusammenfügens von Tafeln zu einem Laminat, welches nur sehr geringe Adhäsion aufweist;
  • Fig. 2 ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • Fig. 3 ein alternatives Verfahren;
  • Fig. 4 ein weiteres alternatives Verfahren; und
  • Fig. 5 ein Verfahren zur Herstellung eines Produkts unter Verwendung des gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Laminats.
  • In den folgenden Beispielen wurden poröse Tafeln A und B mit einem Flächengewicht von 2000 g/m² nach dem in der europäischen Patentanmeldung Nr. 85 300 032.1 (Veröffentlichungsnummer 0 148 761) beschriebenen Verfahren hergestellt, wobei jede Tafel 25 Gew.-% Glasfasern (11um Durchmesser, 13 mm Länge) enthielt, welche jedoch in verschiedenen Thermoplasten dispergiert waren. Die Tafel A wurde, wie in den Zeichnungen dargestellt, aus Polypropylen, Grad GY545M, hergestellt von I.C.I. Limited und die Tafel B aus XENOY, einem thermoplastischen Werkstoff aus Polycarbonat und Polybutylenterephthalat von G.E. Plastics Inc., hergestellt.
  • Laminate wurden auf vier verschiedene Weisen hergestellt, wie es in den begleitenden Zeichnungen dargestellt ist. Die Adhäsion zwischen den Schichten wurde subjektiv bestimmt durch Abschneiden eines 15 mm breiten und 200 mm langen Streifens und Verdrehen seiner Enden in entgegengesetzte Richtungen so lange bis entweder Delaminierung oder ein transversaler Bruch auftrat.
    • Beispiel 1 (Kontrolle)
  • Wie in Figur 1 dargestellt, wurden unverfestigte trockene Tafeln A und B, wie in der europäischen Patentanmeldung Nr. 85 300 031.3 (Veröffentlichungsnummer 0 148 760) beschrieben, hergestellt, einzeln bei 190ºC bzw. 260ºC heiß gepreßt und abgekühlt, was kalte verfestigte Tafeln 1 und 2 ergab. Die kalten verfestigten Tafeln A und B wurden dann gemeinsam in einer Presse 3 bei 14 bar (200 lbs pro Quadratinch) heiß gepreßt, wobei die Temperaturen der in Kontakt mit den Tafeln stehenden Preßplatten 170ºC bzw. 250ºC betrugen. Das sich ergebende Laminat 4 wurde abgekühlt und untersucht, wobei sich herausstellte, daß zwischen den einzelnen Tafeln sehr geringe Adhäsion vorlag.
    • Beispiel 2
  • Wie in Figur 2 dargestellt, wurden die vorher verfestigten Tafeln A und B gemäß des in der europäischen Patentanmeldung Nr. 85 300 034.7 (Veröffentlichungsnummer 0 148 763) beschriebenen Verfahrens erhitzt und expandiert, so daß sie, wie es durch die Bezugszahlen 5 und 6 angedeutet ist, durchlässig wurden. Die expandierten Tafeln wurden in einer Presse 3 zusainmengebracht, in welcher sie einem Druck von 14 bar (200 lbs pro Quadratinch) bei einer Temperatur von 90ºC ausgesetzt wurden. Das sich ergebende Laminat wurde abgekühlt und die Adhäsion zwischen den einzelnen Tafeln war besser als bei dem unter Bezugnahme auf Figur 1beschriebenen Verfahren.
    • Beispiel 3
  • Wie in Figur 3 dargestellt, wurden unverfestigte Tafeln A und B wie sie auch zu Beginn des Beispiels 1 verwendet wurden, zusammen in eine Presse 3 gebracht und dort einem Druck von 14 bar (200 lbs pro Quadratinch) ausgesetzt, wobei sich die Platten der Presse auf einer einer Temperatur von 170ºC bzw. 250ºC befanden. Das sich ergebende Laminat wurde abgekühlt und zeigte eine sehr gute Adhäsion zwischen den einzelnen Tafeln.
    • Beispiel 4
  • Wie in Figur 4 dargestellt, wurden unverfestigte trockene Tafeln A und B des in Beispiel 1 verwendeten Typs hergestellt und zusammen getrocknet, bevor sie in die heiße Presse gebracht wurden, wo sie der in Beispiel 3 beschriebenen Behandlung ausgesetzt wurden. Es ergab sich eine sehr gute Adhäsion zwischen den einzelnen Tafeln.
    • Beispiel 5
  • In Figur 5 ist ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Produkts aus dem nach Beispiel 3 gefertigten Laminat 8 dargestellt. Das Laminat 8 wird in ein geeignetes, geheiztes Formwerkzeug 9 in einer Presse 10 gebracht, deren beide Platten auf 90ºC erhitzt sind und einem Druck von 14 bar (200 lbs pro Quadratinch) ausgesetzt, was ein geformtes Produkt 11 ergibt.
  • Je nach den verwendeten Materialien kann die Oberflächenbeschaffenheit des Laminats oder des Formteils variiert werden. Wenn z.B. die Tafel A einen relativ geringen Glasfaseranteil von beispielsweise 25% aufweist, wird die untere Seite 12 des hergestellten Produkts mit einer ziemlich glatten Oberfläche gebildet werden. Auf der anderen Seite führt ein hoher Glasfaseranteil von beispielsweise 60% zu einer porösen Oberfläche, auf welche nachträglich sehr gut eine Oberflächendeckschicht aufgebracht werden kann.
  • Die Erfindung beschreibt also ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Produkts aus einem Laminat, welches sich z.B. aus einer hitzebeständigen Schicht auf einer Seite und einer leicht formbaren aus einem billigeren Thermoplastmaterial auf der anderen Seite zusammensetzen kann. Die Erfindung beinhaltet auch die Bildung von Laminaten mit mehr als zwei Schichten. Beispielsweise kann ein dreischichtiges Laminat mit einer Mittelschicht aus faserverstärktem Polypropylen und Deckschichten aus faserverstärktem Nylon hergestellt werden.
  • In den folgenden Beispielen wurde eine Scheibe mit einem Durchmesser von 22 cm aus einem Glasmatten-Polypropylenlaminat mit einem Flächengewicht von 4000 g/m² und einem Glasfasergehalt von 40%, verkauft unter dem Handelsnamen AZDEL, in einem Ofen für 7½ Minuten auf 205ºC erhitzt und in einer tellerförmigen Form bei 140 bar (2000 Pfund pro Quadratinch) zu dem spezifizierten Material laminiert.
    • Beispiel 6
  • Die zweite Komponente des Laminats beinhaltete ein poröses, unverfestigtes, bogenförmiges Material mit einem Flächengewicht von 3000 g/m², dessen Herstellung in der europäischen Patentanmeldung Nr. 85 300 031.3 (Veröffentlichungsnummer 0 148 760) beschrieben wurde, mit 30% Glasfasern von 12 mm Länge und 11um Durchmesser und 70% Nylon-6-Pulver, welches unter dem Handelsnamen MARANYL 236R von ICI Ltd. verkauft wird. Das sich ergebende Laminat zeigte nach Abkühlung eine gute Adhäsion zwischen den Schichten.
    • Beispiel 7
  • Die zweite Komponente des Laminats war im wesentlichen die gleiche wie diejenige aus Beispiel 6, mit dem Unterschied, daß der Thermoplastanteil 70% eines Thermoplastwerkstoffs aus Polycarbonat und Polybutylenterephthalat, welches unter dem Handelsnamen VALOX von G.E. Plastics Inc. vertrieben wird, beinhaltete.
  • Das sich ergebende Laminat zeigte nach Abkühlung gute Adhäsion zwischen den Schichten.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von laminierten, verstärkten, thermoplastischen Tafeln, bei welchem erste und zweite poröse Tafeln hergestellt werden mit jeweils 20 bis 60 Gew.-% einzelner diskreter Verstärkungsfasern mit einer Länge zwischen 7 und 50 mm und einem hohen Elastizitätsmodul über 10000 Megapascal und 40 bis 80 Gew.-% eines vom Thermoplastmaterial in der anderen Tafel verschiedenen und hierzu nichtkompatiblen Thermoplastmaterials und Hitze und Druck angewendet werden, um die Tafeln zu verfestigen und zur Bildung eines Laminats aneinander zu kleben.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem mindestens eine Tafel unverfestigt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem mindestens eine Tafel nach der Verfestigung durch Anwendung von Hitze expandiert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem ein erheblicher Anteil der Fasern einen Durchmesser von 13 Mikrometern oder darunter aufweist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem die Tafeln zunächst verfestigt und dann durch Anwendung von Hitze vor der Laminierung expandiert werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem beide Tafeln unverfestigt sind.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem die Tafeln zusammen geformt und getrocknet werden.
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welchem die Thermoplastmaterialien Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Acrylnitrilstyrolbutadien, Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat oder Polyvinylchlorid, sowohl plastifiziert als auch unplastifiziert oder Werkstoffe oder Mischungen dieser Materialien untereinander oder mit anderen Polymerwerkstof. fen sind.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die Thermoplastmaterialien Polyphenylenäther oder Polycarbonate oder Polyestercarbonate oder thermoplastische Polyester oder Polyätherimide oder Acrylnitril-Butylacrylat-Styrolpolymere oder amorphe Nylons oder Polyarylenätherketone oder Werkstoffe oder Mischungen dieser Materialien untereinander oder mit anderen Polymerwerkstoffen sind.
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