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Thermoplastische Formmassen, die Polyoxymethylene und Glasfasern enthalten
Aus der britischen Patentschrift 793 744 sind Glasfasern enthaltende Polyoxymethylenmassen
bekannt.
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Es hat sich aber herausgestellt, daß man die mechanischen Eigenschaften,
wie Elastizitätsmodul und Kriechbeständigkeit unter andauernder Belastung, von Polyoxymethylen
durch Glasfasern kurzer Länge nur unbefriedigend verbessern kann. Lange Glasfasern
verbessern die mechanischen Eigenschaften von aus Polyoxymethylenen hergestellten
Trägern, beispielsweise den Elastizitätsmodul und die Kriechbeständigkeit, weit
besser. Lange Glasfasern ergeben jedoch eine schlecht verarbeitbare Masse. Beispielsweise
kann man eine solche Masse nicht im Spritzgußverfahren verarbeiten, weil sie zu
inhomogen ist. Die Formöffnungen und die Angußkanäle werden durch die langen Fasern
blockiert.
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Erfindungsgegenstand sind thermoplastische Formmassen, die ein hochmolekulares
Polyoxymethylen und Glasfasern enthalten. Die erfindungsgemäßen Massen sind dadurch
gekennzeichnet, daß sie 1 bis 60 Gewichtsprozent Glasfasern mit einer Länge von
weniger als 0,51 mm und dem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von wenigstens 10:
1 enthalten.
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Die erfindungsgemäßen Formmassen haben den Vorteil einer leichten
Verarbeitbarkeit (da die Glasfasern kurz sind) als auch den Vorteil, daß sie zu
Formkörpern mit mechanischen Eigenschaften führen, die denen von Formkörpern aus
Polyoxymethylen und langen Glasfasern entsprechen.
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In der britischen Patentschrift 793 744 findet sich kein Hinweis
darauf, daß man bei einer maximalen Länge der Glasfasern ein bestimmtes Mindestverhältnis
von Länge zu Durchmesser der Glasfasern einhalten muß, wenn man sowohl eine gute
Verarbeitbarkeit der Masse als auch gute mechanische Eigenschaften der hergestellten
Formkörper erzielen will. Erst durch die vorliegende Erfindung wird dem Fachmann
die wiederholbare Lehre gegeben, wie er verfahren muß, um zu diesem erwünschten
Ergebnis zu gelangen. Demnach ist die Erfindung durch die britische Patentschrift
nicht nahegelegt.
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Bevorzugt sind Formmassen, welche 15 bis 25 Gewichtsprozent Glasfasern
enthalten.
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Der Ausdruck »Polyoxymethylen« beinhaltet Polymerisate, die durch
verschiedene Polymerisationsverfahren wie üblich aus Formaldehyd oder Trioxan hergestellt
worden sind, oder Polymerisate höherer Aldehyde.
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Nach jedem üblichen Verfahren können die Glasfasern in die Polyoxymethylene
eingearbeitet werden, wenn diese Verfahren eine gute Dispersion der kurzen Fasern
in den sich ergebenden Formpulvern ergeben.
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Die bevorzugte Methode besteht darin, fein unterteiltes Polyoxymethylen
mit zweckentsprechenden Stabilisatoren und mit kurzen Glasfasern durch trockenes
Vermischen oder Umwälzen zu mischen und anschließend das gemischte Material in einen
geeigneten Extruder zu geben. Der Mischvorgang im Extruder wird so eingestellt,
daß etwa vorhandene beliebig lange Fasern in Längen von weniger als 0,51 mm zerbrochen
werden. Das Extrudat wird in Körnchen oder Würfel zwecks Gewinnung eines Formpulvers
aus der Glasfaser-Polyoxymethylenharz-Masse geschnitten.
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Beispiel 2,3 kg Polyoxymethylendiacetat, stabilisiert mit 1°/o eines
Terpolymerisats aus 380/o Polycaprolactan, 350/o Polyhexamethylenadipamid und 270/,
Polyhexamethylensebacamid und mit 0,2 Gewichtsprozent 4,4'-Butyliden-bis -(6-tert.
-butyl-3 -methylphenol) und 0,45 kg durch ein Sieb mit 6,35-mm-Öffnungen hindurchgehender
Glasseidenkurzfasern mit einem Durchmesser von 0,00762 mm, die mit Gelatine überzogen
sind, werden miteinander gemischt und 30Minuten auf Walzen umgewälzt. Diese Mischung
wird stranggepreßt auf einem 5,1-cm-Extruder der Bauart Royle
bei
2000 C unter Verwendung einer Schneckengeschwindigkeit von 46 Umdrehungen je Minute
und einer Düse mit regulierbarem Ventil zur Aufrechterhaltung eines Rückdruckes
von 49,2 kg/cm2. Man erhält ein granes Extrudat, das in einem Wasserbad abgeschreckt,
an der Luft getrocknet und in Körner einer Größe von etwa 8 Maschen zerhackt wird.
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Proben für physikalische Messungen werden in einer 28,4-g-Spritzgußvorrichtung
der Bauart Watson-Stillman durch Spritzguß hergestellt. Der Zurmodul bei 230"C,
50 0/o Feuchtigkeit beträgt 66 720 kg/cm2, die Schlagzähigkeit 0,9 ft. lb./in. Die
durchschnittliche Länge der Faser in den Formpulverkörnern beträgt 0,152 mm.
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Man wiederholt das Beispiel unter Verwendung des gleichen stabilisierten
Polyoxymethylens, der gleichen Glasfasern und der gleichen Mischtechnik, jedoch
unter Variierung der Glasfasermenge. Die Eigenschaften der verschiedenen, glasgefüllten
Massen sind in den Tabellen I und II angeführt.
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Tabelle I
| Elastizitäts- |
| Zugfestigkei |
| Masse modul |
| (kg/cm²) (kg/cm²9 |
| Harz des Beispiels, |
| 23 % Glas ............ | 82 260 | 682 |
| Harz des Beispiels, |
| 45 % Glas ............ | 139 913 | 696 |
*) Versuche bei 23 C, 50 O/o relative Feuchtigkeit, 3,175 mm dicke Stäbe.
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Tabelle II
| Kriech- |
| Glasgehalt |
| Zugmodul, Zugdehnung |
| dehnung |
| (Gewichts- |
| prozent) (kg/cm²)* (%)* (%)** |
| 0 39 021 12 2,6 |
| 17 66 723 4 1,2 |
| 29 107 571 1 0,5 |
| 60 168 740 0,6 - |
Gemessen nach ASTM 0638-56T, 230C, 50°/0 relative Feuchtigkeit.
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Gemessen in Biegung nach 1000 Stunden bei 90"C, 141 kg/cm2.
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Wie die oben erläuterten Eigenschaften erkennen lassen, sind die
erfindungsgemäßen, glasgefüllten Massen besonders für solche Verwendungszwecke brauchbar,
wo ein hoher Elastizitätsmodul und hohe Kriechbeständigkeit notwendig sind. Zu solchen
Anwendungen gehören beispielsweise Drehstäbe, Laufbahnen für Kugellager, Walzenkäfige,
Lagerverschlüsse, Autokarosserien, Boote, Kühlschrankgehäuse, Kupplungslager, Rohre
für Heißwasser und Verbindungsstücke für Autofederungen.