DE2357932A1 - Glasfasern mit verbesserten eigenschaften und verfahren zu deren herstellung - Google Patents
Glasfasern mit verbesserten eigenschaften und verfahren zu deren herstellungInfo
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- C03C25/00—Surface treatment of fibres or filaments made from glass, minerals or slags
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- C03C25/24—Coatings containing organic materials
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- C03C25/32—Macromolecular compounds or prepolymers obtained otherwise than by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
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Description
2357832
Zentralbereich Patente, Marken und Lizenzen
19. NOV. 1973
Glasfasern mit verbesserten Eigenschaften und Verfahren zu
deren Herstellung
Es ist bekannt, zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften
von Kunststoffen faserförmige Verstärkungsmaterialien zu verwenden. Als gut geeignete Werkstoffe haben sich
u.a. Verbundsysteme aus Glasfäden und organischen Polymeren
erwiesen. Breite Anwendung als Verstärkungsmaterialien finden hauptsächlich Fäden aus den bekannten E- und A-Glas-Qualitäten.
Auch Spezialtypen wie C-, D-, R-, S- und M-Gläser
werden verwendet. Als Kunststoff-Komponente von
Verbundsystemen eignen sich alle organischen Polymeren,
aus denen,Formkörper hergestellt werden können, wie z.B.
die bekannten Duromere, Thermoplaste und Elastomere.
Die technologisch wichtigen Eigenschaften der angeführten
Verbundsysteme werden sowohl -durch die Eigenschaften der
Kunststoff-Komponente als auch durch die Eigenschaften
der eingearbeiteten Verstärkungskompohente bestimmt„
Brauchbare Meßgrößen zur Beurteilung der technischen Verwendbarkeit derartiger Verbundsysteme im Hinblick auf
mechanische Beanspruchungen sind beispielsweise Zugfestigkeit, Druckfestigkeit, Biegefestigkeit, Ε-Modul, Schlag-
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und Kerbschlagzähigkeit. Wesentliche mechanische Eigenschaften eines Verbundwerkstoffs werden auch durch die
Haftung der Komponenten aneinander bestimmt.
Für bestimmte technische Einsatzgebiete ist die Verwendung
"glasfaserverstärkter Kunststoffe eingeschränkt, weil die
bisher zur Verfügung stehenden Glasfasertypen einen zu nie drigen Ε-Modul besitzen. Jede Erhöhung des Ε-Moduls von
Glasfaden ist daher wünschenswert und stellt immer dann einen erheblichen technischen Fortschritt dar, wenn mit
den Maßnahmen zur Erhöhung des Ε-Moduls die im Verbundwerkstoff erreichbaren anderen technischen Kenngrößen
nicht beeinträchtigt werden.
Es wurde gefunden, daß man Glasfasern mit verbesserten Eigenschaften, aus denen man Kunststoff-Verbundwerkstoffe
mit verbesserten mechanischen Werten herstellen kann>
erhält, wenn man Glasfaden, die mit Pelyuretkamschlick-p
te* oder mit Polyurethane enthaltende» Schlichtesysteme»,
ausgerüstet sind, einer thermischen Behandlung unterwirft.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die geschlichteten Fäden kontinuierlich oder diskontinuierlich auf Temperaturen
zwischen l60 und 7000C erhitzt. Vorteilhaft arbeitet
man im Temperaturbereich zwischen 175 und 65O0C. Besonders gute Ergebnisse werden im Temperaturbereich
zwischen 250 und 600°C erhalten. Neben der Behandlungstemperatur uhd neben der Jeweiligen Schlichteausrüstung
spielt die Dauer der Behandlung eine wesentliche Rolle,
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um optimale Ergebnisse zu erzielen. Möglich sind sowohl
Behandlungsdauern von einer Sekunde als auch von fünf
Stunden. Je nach der Verfahrensweise - kontinuierlich .oder diskontinuierlich - und der dabei vorgegebenen Verweilzeit
bzw. Behandlungstemperatur erweisen sich relativ kurze oder relativ lange Erhitzungsdauern als günstig. Die
Einwirkung von höheren Temperaturen auf die Glasfasern hat
nach dem erfihdungsgemäßen Verfahren dann verbesserte Eigenschaften im Verbundkörper' zur.Folge, wenn die Pasern
mit einer Schlichte ausgerüstet sind, die Polyurethane
als Filmbildner enthält.
Die Polyurethane - ionisch oder nichtionisch - können als
wäßrige Dispersionen oder in Form von Lösungen verwendet werden. Polyurethane enthalten als wiederkehrende Einheit
im Makromolekül die Ürethangruppe
-NH-C-O-
und werden durch Addition oder Polyaddition von Mono- oder
mehrfunktionellen Isocyanaten an Di- oder Polyole erhalten.
Selbstverständlich können die bei der Herstellung der Polyurethane eingesetzten Komponenten zusätzlich funktioneile
Gruppen enthalten, die gegebenenfalls am molekularen Aufbau der Polymerketten beteiligt sein können.
Hauptsächlich werden lösliche Polyurethane verwendet.
Lösliche Polyurethane werden hergestellt, indem difunktionelle
Hydroxyverbindungen einer Additionsreaktion mit Diisocyanaten unterwirft. Die Dihydroxylverbindungen sollen
überwiegend linear sein und ein Molekulargewicht von
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400 - 10 000, vorzugsweise 1000 - 3000 aufweisen. Besonders geeignet sind Polyether, Polyester, Polyacetale,
Polyesteramide oder Polythioäther, die pro Makromolekül 2
Hydroxylgruppen enthalten. Als Polyäther seien beispielsweise Polymerisationsprodukte des Tetrahydrofurans, Propylen
oxyds, Äthylenoxyds, sowie Mischpolymerisate der genannten
Alkylenoxyde erwähnt. Als Polyacetale kommen insbesondere
die wasserunlöslichen Typen aus Hexandiol und Formaldehyd in Frage. Als Polyester eignen sich Polykondensationsprodukte
aus Dicarbonsäuren wie z.B. Adipinsäure und Glykolen wie Hexandiol, Butandiol oder Propylenglykol.
Zum Aufbau der Polyurethane aus den genannten Polyolen
eignen sich alle aliphatischen oder aromatischen Diisocyanate. Vorzugsweise werden jedoch die sehr aktiven
aromatischen Diisocyanate, wie z.B. 1,5-Naphthylendiisocyanat,
4,4I-Diphenylmethyldiisocyanat, 1,3-Phenylendiisocyanat,
1,4-Phenylendiisocyanat oder Toluylendiisocyanat verwendet. Zum Aufbau von in Toluol- oder Aceton-löslichen
Polyurethanen eignidfc sich als Diisocyanatkomponente
ganz besonders das Isophorondiisocyanat.
Die Umsetzung der Komponenten des Polyurethansystems
erfolgt nach an sich bekannter Verfahrensweise. Die
Reihenfolge des Zusammengebens der Komponenten ist nicht kritisch. Die Diisocyanatmenge kann sich im Überschuß
oder Unterschuß oder auch in Äquivalenz zu den reaktionsfähigen Wasserstoffatomen der eingesetzten Polyhydroxylverbindung
sowie gegebenenfalls des Kettenverlängerungsmittels befinden.
Hat man nach der Polyadditionsreaktion als Endgruppen Isocyanatgruppen vorliegen, dann kann man entweder über
einen Kettenverlängerer das Molekulargewicht der
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vorliegenden Polyurethane noch vergrößern oder durch
Verwendung eines "Kettenabbrechers" die endständigen Isocyanatgruppen in bekannter Verfahrensweise in Urethan
oder Harnstoffgruppen umwandeln; je nachdem, ob eine
Umsetzung mit Alkoholen oder Aminen vorgenommen wird. Als
Kettenverlängerungsmittel eignen sich z.B. Wässer, bifunktionelle
Alkohole oder bifunktionelle Amine sowie Hydrazin und seine Derivate. Selbstverständlich können
auch Gemische aus verschiedenen Kettenverlängerungsmitteln verwendet werden. Als "Kettenabbrecher" eignen
sich monofunktionelle Hydroxylverbindüngen und monofunktionelle
Amine. Als Lösungsmittel eignen sich z.B. Dimethylformamid, Dirnethylsulfoxid und Dimethylacetamid
sowie Toluol oder Aceton.
In Wasser lösliche Polyurethane oder in Wasser dispergierte
Polyurethane sind als Schlichten'besonders gut geeignet. Solche Polyurethane werden z.B. in der deutschen
Patentschrift 1 178 586. beschrieben.
Übliche Schlichtesysteme auf Polyurethanbasis enthalten
neben den als Filmbildner dienenden Polyurethanen zusätzlich
Gleitmittel wie z.B. alkoxylierte Pettsäureamide und Haftvermittler
wie z.B. Aminosilane, und gegebenenfalls Emulgatoren, Entsprechende Gleitmittel und Haftvermittler werden beispielsweise in der deutschen Offenlegungssehrift
1 922 441 beschrieben. Es ist zwar bekannt, daß durch eine
thermische Behandlung die mechanischen Eigenschaften von Glasfasern verändert werden können,, und es ist ferner bebekannt,
daß durch Tempern der Ε-Modul der Glasfasern erhöhe wird". Unter den dafür bisher angewandten Behandlungsbedingungen sank jedoch die Zugfestigkeit der Fasern
gleichzeitig auf so niedere Werte ab, daß ein technischer
Einsatz verhindert wurde.
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Einzelheiten über das Ausmaß des Zugfestigkeitsabfalls von Glasfasern durch thermische Behandlung finden sich z.B. in:
Kurt A.P. Schmidt, "Textilglas für die Kunststoffverstärkung",
Zechner und Hütftig Verlag Speyer, 1972, S. 56 - 59..
Auch bei der Verwendung von Spezialgläsern ist der Festigkeitsabfall
durch Tempern beträchtlich. Der durch den Temperpr-ozeß
bewirkte Abfall der Zugfestigkeit von Glasfasern hat zur Folge, daß auch die Zugfestigkeit von Verbundwerkstoffen
aus einem ungesättigten Polyesterharz und ungeschlichteten getemperten Glasfasern geringer ist als die
Zugfestigkeit von Verbundwerkstoffen aus dem gleichen Polyesterharz und ungetemperten ungeschlichteten Glasfäden. Mit
einer üblichen Schlichte auf Basis eines Styrol-Acrylnitril-Copolymerisats
als Filmbildner ausgerüstete Glasfasern haben nach dem Tempern ebenfalls eine geminderte
Zugfestigkeit, wie sich aus Messungen an entsprechenden Verbundkörpern ergibt.
Aus der angegebenen Literaturstelle ist weiterhin ersichtlich, daß für die Zugfestigkeitsverminderungen der Glasfasern
durch einen Temperprozeß strukturelle Veränderungen des Glases verantwortlich sind. Es war danach umso überraschender,
daß Verbundkörper aus ungesättigten Polyesterharzen oder Epoxidharzen und den erfindungsgemäß
hergestellten Glasfasern einen erhöhten Ε-Modul besitzen, ohne daß ein durch den Temperprozeß zu erwartender Abfall
in der Festigkeit eintritt.
Die Herstellung der geschlichteten, aber nicht getemperten Glasfasern erfolgt nach den allgemein bekannten Verfahrensweisen
und ist nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung. Beispielsweise wird beim Düsenziehverfahren der
Schlichteauftrag während des Fadenziehens direkt unterhalb der Düse vorgenommen. Die Schlichten können dabei mittels
eines Schlichtewalzensystems oder durch Versprühung aufgebracht werden.
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Die erfindungsgemäße thermische Nachbehandlung der geschlichteten Fasern kann sowohl -diskontinuierlich,
als auch kontinuierlich durchgeführt werden.; Beim diskontinuierlichen Verfahren wird eine Vielzahl von
zu Strängen zusammengefaßten, geschlichteten Elementarfäden
im allgemeinen zunächst zu Rovings gewickelt. Die Roving-Spuleri gelangen mit oder ohne Hülse in einen Temperofen,
der auf die gewünschte Temperatur vorgeheizt, ist. Der Ofen wird je nach der Zusammensetzung der aufgebrachten
Schlichte entweder mit Inertgas oder mit Luft
gespült. Abhängig vom Durchmesser der Roving-Spüle und der eingestellten Temperatur haben sich Behandlungszeiten
im Bereich von 10 Minuten bis zu 5 Stunden als günstig erwiesen. Beispielsweise erreicht man bei Verwendung der
üblichen Rovings von 15 - 20 kg Gewicht die erfindungsgemäße Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der
Glasfasern, wenn man die Spulen 10 - 30 Minuten auf 5500C
erhitzt. Aber auch durch Ά- - 5 stündiges Erhitzen auf
275°C, bzw. durch 2-4 stündiges Erhitzen auf 400°C erhält
man sehr gute Ergebnisse.
Im Anschluß an die thermische Behandlung kann der Roving
wie üblich zu Kurzfasern, Matten, Rovlnggeweben oder Bändern weiterverarbeitet werden.
Beim kontinuierlichen Verfahren werden die Glasfasern über eine Zulieferungsvorrichtung unter mindestens'einer zur
Fadenführung gerade ausreichenden Vorspannung durch eine
Heizzone geführt und anschließend über eine Wickelvorrichtung
aufgespult. Die thermische Behandlung kann beispielsweise so durchgeführt werden, daß die Fäden über eine
Metallplatte mit erhöhter Temperatur oder über einen z.B. elektrisch*geheizten Heizbügel gezogen werden. Je höher
die Abzugsgeschwindigkeit gewählt wird, desto höhere Temperaturen und desto längere Heizstrecken sind erforderlich.
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Vorteilhaft wird durch eine Vorrichtung zum Anpressen der Fäden an die Heizstrecke für einen guten Wärmeübergang
Sorge getragen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Glasfaden durch einen beheizten Rohrofen zu transportieren.
Die Beheizung kann sowohl elektrisch als auch durch brennbare Gase erfolgen.
Die mit den erfindungsgemäßen Glasfasern verstärkten Verbund stoffe können hergestellt werden, indem man die Glasfaden
mit flüssigen Reaktionsharzmassen, die gegebenenfalls Lösungsmittel
und/oder andere Zusätze enthalten können, in Tränkbädern, Formen oder durch Sprühen imprägniert und
anschließend unter Formgebung in den gehärteten Zustand überführt. Unter Reaktionsharzmassen versteht man verarbeitungsfertige
Mischungen aus Reaktionsharzen und Reaktionsmitteln. Reaktionsharze sind flüssige oder schmelzbare
Stoffe, die nach Zugabe der Reaktionsmittel, gegebenenfalls unter zusätzlicher Wärmezufuhr, in hochmolekulare,
vernetzte Produkte umgewandelt werden. Die bekanntesten derartigen Reaktionsharze sind z.B.
ungesättigte Polyesterharze
Epoxidharze
Phenol-Formaldehydharze
Harnstoff-Formaldehydharze
Melamin-Formaldehydharze
Furan-Formaldehydharze
Cyanatharze
Polyimide
Polyurethanharze
Kohlenwasserstoffharze
Siliconharze.
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Weiterhin sind Verbundwerkstoffe aus Glasfaserprodukten
und thermoplastischen Kunststoffen von großer technischer
Bedeutung. Derartige Produkte Werden erhalten, indem man die Glasfasern in Khetern oder Schneckenmischern in den
geschmolzenen Kunststoff einarbeitet und daraus gegebenenfalls
mit Hilfe von Spritzgießmaschinen oder Extrudern
Halbzeuge oder Formkörper herstellt. Geeignete Thermoplaste sind:
Polyolefine
Polyolefine
Styrol-Polymerisate und Copolymerisate
halogenhaltige Homopolymers und Copolymere Polyvinylacetat
Polyacryl- und. Polymethacrylverbindungen Heteropolymere wie z.B. Polyoxymethylene Polyphenylenoxid,
Cellulose-Derivate, Polycarbonate, Polyester, Polyamide,
einzeln oder in Mischung miteinander.
Aus den mit den erfindungsgemäßen Glasfasern verstärkten Verbundwerkstoffen lassen sich Halbzeuge wie Platten, Rohre
und Profile öder beliebige Formkörper mit vorzüglichen technischen Eigenschaften herstellen. -
Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele noch· näher erläutert (die Ermittlung der technologisch wichtigen Kenndaten erfolgt an Prüfkörperhs die
Glasfasern und Kunststoffkomponente in definiertem Verhältnis
enthalten). A1IIe «^-Angaben beziehen sich - soweit
nichts anderes angegeben - auf G-ew.-^i
Herstellung der Ausgangsmate rialien
A) Die Polyurethankomponente des Schlichtesystems kann
gemäß folgender Vorschrift hergestellt werden:
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.40.
250 g eines Adipinsäure-Hexandiol-Polyesters (OH-Zahl 64)
werden bei IJO0C im Vakuum entwässert und anschließend 50
Minuten bei 8o°C mit 175 g Toluylendiisoeyanat umgesetzt. In der Schmelze läßt man unter Rühren bei 300C eine Lösung
von 50 g Butandiol(l,4)'und JO g N-Methyldiäthanolamin in
300 ml Aceton fließen. Dabei steigt die Temperatur auf 560C an. Nach 2 Stunden bei 55°C ist die Lösung hochviskos
und wird mit 400 ml Aceton verdünnt, worauf noch 3 Stunden bei 55°C gehalten wird. Man erhält eine klare 47,5 #-ige
Lösung des Polyurethans in Aceton, welche bei Raumtemperatur eine Viskosität von etwa 20 Stokes aufweist.
B) Herstellungsvorschrift für eine Schlichte auf Acrylatbasis
In einem Polymerisationsgefäß, das mit einer Rührvorrichtung
versehen ist, wird die Luft durch Stickstoff verdrängt. Bei Raumtemperatur gibt man dann 100 Gew.-TIe.
entsalztes Wasser, 1 Gew.-Tl. Natriumlaurylsulfat als
Emulgator und so viel verdünnte NaOH zu dem Ansatz, daß sich ein pH-Wert von 7*5 - 8,2 einstellt. Man erwärmt den
Ansatz auf 5O0C und gibt dann schnell eine Mischung aus
23 Gew.-TIn. Butylacrylat, 3 Gew.-TIn. Acrylsäure und
3 Gew.-TIn. Methacrylsäureamid-methylol-methyläther in
das Reaktionsgefäß und danach 0,4 Gew.-TIe. Ammoniumpersulfat sowie 0,4 Gew.-TIe. Natriumbisulfit. Nach kurzer
Latenzzeit setzt die Copolymerisation ein. Man gibt nun im Laufe von 4 Stunden gleichzeitig und gleichmäßig die nachfolgenden
Komponenten in das Reaktionsgefäß:
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a) 24 Gew.-Tie. Methylacrylat und 24 Gew. -Tie. Butylacrylat
b) 100 Gew.-Tie. entsalztes Wasser 11 Gew.-Tl. Natriumlaurylsulfat
0,6 Gew.-Tie. Natriumbisulfit
c) 100 Gew.-Tie. entsalztes Wasser /
1 Gew.-Tl. Ammoniumpersulfat.
Man rührt, nachdem die Komponenten eingetragen wurden, den Ansatz noch 1 Stunde nach. Die Umsetzung der Monomeren ist
praktisch vollständig. Nach dem Entgasen erhält man eine wäßrige Polymerisatdispersion, die zum Schlichten von
Glasfasern geeignet -ist. ■
C) Herstellung der geschlichteten Glasfasern
Kugeln aus Ε-Glas wurden aufgeschmolzen und aus einer
Mehrloch-Platindüse zu Elementarfäden ausgezogen. Der aus
4o8 Einzelfäden zusammengeführte Spinnfaden wurde direkt
unterhalb der Düse mittels eines Walzensystems beschlichtet.
Eine der erfindungsgemäß verwendeten Schlichten war z.B. folgendermaßen zusammengesetzt:
12,5 Gew.-^ einer 40 #-igen wäßrigen Dispersion des
unter A näher beschriebenen Polyurethans
0,5 Gew.-^ l^Glycidoxypropyl-trimethoxysilan (A I87
der Fa. UCC) j . ' · . ■
Rest Wasser ^ :·
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Mit einem Schlichtesystem nach Vorschrift C ausgerüstete Ε-Glasfasern wurden auf ein Drahtgestellt gewickelt und bei
einer Temperatur von 5000C 15 Minuten lang in einem widerstandsbeheizten
Ofen in einer Atmosphäre von reinem Argon erhitzt. Nach dem Abkühlen wurden die Pasern mit einegi
ungesättigten Polyesterharzsystem auf der Basis 24 - 28 <fi
Maleinsäureanhydrid, 5 - 7 i» Benzylalkohol, 70 - 75 #
Bisoxäthyl-bisphenol A, das in Styrol gelöst, mit 0,02 $>
Hydrochinon stabilisiert und 2 <$>
Benzoylperoxid als Härter sowie 1 ia Dimethylanilinbeschleuniger (10 #ig) enthielt,
imprägniert, in Axialrichtung in eine Normstab-Erüfkörperform
eingelegt und drucklos bei XJmgebunbstemperatur ausgehärtet.
Zur Erreichung der optimalen mechanischen Eigenschaften wurden die Prüfkörper schließlich noch 2 Stunden
bei 1200C nachgetempert. An so hergestellten Prüfstäben,
die ca. 50 Vol.-# Pasern enthielten, wurden folgende mechanische Eigenschaften gefunden:
Zugfestigkeit | DIN | 53455; | 115,0 | ο kp/mm |
Biegefestigkeit | DIN | 53452; | 73,3 | Il |
E-Modul | DIN | 53457 | 4890 | Il |
Beispiel 2: |
Analog Beispiel 1 hergestellt Prüfkörper aus E-Glasfasern,
die mit einem Schlichtesystem nach Vorschrift C ausgerüstet, aber nicht erfindungsgemäß thermisch behandelt
wurden, lieferten vergleichsweise folgende mechanische Werte:
Zugfestigkeit | DIN | 53455; | 112,0 | kp/mm |
Biegefestigkeit | DIN | 53452; | 54,2 | Il |
E-Mo dul | - DIN | 53457; | 4490 | •I |
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Mit einem Schlichtesystem nach Vorschrift C ausgerüstete
Ε-Glasfasern wurden auf ein Drahtgestell gewickelt und 4 Stunden lang in einem widerstandsbeheizten Ofen, der mit
Luft gespült war* auf 4000C erhitzt. Nach dem Abkühlen
wurden die Fasern mit einem Epoxidharzsystem auf der Basis
eines Bisphenol A-Diglycidyläthers (Epoxid-lquivalent ca. 200) (Lekutherm E 571 der Bayer AG) und eines aliphatischen
Polyamine (Aminäquivalent ca. 35, Molekulargewicht ca. 240) (Lekutherm-Härter T 3 der Bayer AG)
imprägniert, in Axialrichtung in eine Normstab-Prüfkörperform eingelegt und drucklos bei Umgebungstemperatur ausgehärtet.
Zur Erreichung der optimalen mechanischen Eigenschaf ten wurden die Prüfkörper schließlich noch 2 Stunden
bei 1200C naengetempert. An so. hergestellten Prüfstäben,
die ca. 50 VoI.-^ Fasern enthielten, wurden folgende
mechanische Werte gemessenr
Zugfestigkeit | DIN | 53455; ■ | 112,0 | kp/mm |
Biegefestigkeit | DIN | 53452; | 90,1 | It |
E-Modul | DIN | 53457; | 4980 | H |
Beispiel 4: |
Analog Beispiel 3 hergestellte Prüfkörper, die mit einem
Schlichtesystem nach Vorschrift C ausgerüstet, aber nicht
erfindungsgemäß thermisch behandelt wurden, lieferten vergleichsweise
folgende mechanische Werte: .'
Zugfestigkeit | DIN | 53455; | 111, | ο 0 kp/mm |
Biegefestigkeit | DIN | 53452; | 56, | 3 " |
E-Modul | DIN | 53457; | 4320 | It |
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E-Glasfasern, die mit einem Schliohtesystem aus.5 $>
eines nach Vorschrift B hergestellten Acrylate, 0,25 $>
r-&lycidyloxypropyl—trimethoxysilan
(A 187 der Fa. UCC) ausgerüstet waren, wurden auf eine Keramikspule aufgewickelt und in
einem gut belüfteten elektrisch beheizten Ofen 2 Stunden lang" auf 400°C erhitzt. Nach dem Tempern wurden aus,den
Fasern analog Beispiel 3 mit Epoxidharz als Matrix Prüfkörper hergestellt, an denen folgende mechanische Eigenachaften
bestimmt wurdens
Biegefestigkeit Dili 55452; 78,9 kp/mm2
Ε-Modul DIK 53457; 42 60 "
Analog Beispiel 3 hergestellte Prüfkörper aus E-Giasfasern,
die mit einem Schlichteaystem gemäß Beispiel 5 ausgerüstet,
aber nicht thermisch behandelt wurden, lieferten folgende
mechanische Werte:
Biegefestigkeit DIH 53452; 86,3 kp/mm2
Ε-Modul DIH 53457; 4290 "
Wassergeschlichtete E-Slasfasern wurden auf ein Drahtgestell
gewickelt und bei einer Temperatur von 275 C 4 Stunden lang in einem widerstandsbeheizten Ofen in einer Atmosphäre von
reinem Argon erhitzt. Nach dem Abkühlen wurden aus den Pasern analog Beispiel 3 mit Epoxidharz als Matrix Prüfkörper
hergestellt, an denen folgende mechanische Eigenschaften ermittelt wurden:
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Biegefestigkeit BH 53452; 57,8 kp/mm2
Ε-Modul DI]J 53457; 4430 " "
Analog Beispiel 3 hergestellte Prüfkörper aus niehtthermiseh
behandelten wassergesehliehteten Ε-Glasfasern lieferten
folgende mechanische Wertes ~ -
Biegefestigkeit BIS 53452; . 73,9 kp/mm2
E-Modul . BIIi 53452; 4130 "
Beispiel 9; - .
Kugeln aus Α-Glas wurden nach der gleichen Verfahrensweise,
wie unter "C" beschrieben hergestellt und geschlichtet.
Die so geschlichteten Glasfaserstränge wurden auf einen
Wickel aus Quarzglas gebracht und dann in einem elektrisch
beheizten Ofen ausgeheizt unter Bedingungen Wie aus der nachfolgenden Tabelle I bzw. II ersichtlich ist.
Aus den getemperten Glasfasersträngen wurden nach dem Abkühlen wie in Beispiel 1 besehrieben, unter Verwendung
des ungesättigten Polyesterharzsystems von Beispiel 1 Prüfstäbe hergestellt. Die Prüfstäbe enthielten etwa
50 Vol.$ Glasfaseranteil und hatten die in der Tabelle I
angeführten mechanischen Eigenschaften. Ebenso hergestellte
Prüfkörper aus ungetemperten A-Glasfäden der
gleichen Provenienz ergaben die in der Tabelle I angegebenen Vergleichswerte- Verfährt man genaue© und verwendet
aber als Harzkomponente anstatt des obigen Polyesterharz— systems das Epoxydharzsysteia des Beispiels 3, dann erhält
man die in der Tabellen angegebenen Meßergebnisse.
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!Tabelle I Beispiel 9
Ausgangsmaterxal Α-Glasfasern / Polysterharz Schlichte: Siehe "C"
Temperatur | Heizdauer | E-Modul kp/mm^ |
Biegefestigkeit kp/mm2 |
a) Raumtem peratur b) 275° c) 400° d) 550° |
15 Min. 15 » 15 " |
4490 . 4600 4830 4830 . |
54,2 54,6 65,9 73,3 |
e) 275° f) 400° g) 550° |
' 4 h 4 h 4 h |
4670 4660 ? 4690 ", |
66,8 63,8 68,4 |
Tabelle II Beispiel 9
Epoxydharz | Schlichte: | Siehe "C" | |
Temperatur | Heizdauer | E-Modul kp/mm |
Biegefestigkeit kp/mnr |
a) Raumtem peratur |
4400 | 60,2 | |
b) 275° | 15 Min. | 4950 | 61,5 |
c) 400° | 15 " | 4950 | 71,5 |
d) 550° | 15 μ | 5050 | 84,0 |
e) 275° | 4 h | 4750 | 62,8 |
f) 400° | 4 h | 4750 | 76,0 |
g) 550° | 4 h | 5000 | 84,6 |
Le A 15 365
- 16 rr
509822/0U6
Claims (3)
- Patentansprüche:/ Verfahren zur Herstellung von;mit «in.er Polyurethan-Schlichte oder mit einem Polyurethane enthaltenden Schlichte system ausgerüsteten Glasfasern mit verbesserten mechanischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern nach dem Aufbringen der Schlichte, einer thermischen Behandlung unterworfen werden.
- 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Behandlung im Temperaturbereich zwischen 160 und 700°C, vorzugsweise zwischen 250 und 6000C, erfolgt. ."".--■
- 3) Mit einem Polyurethane enthaltenden Schlichtesystem ausgerüstete Glasfasern, die nach dem Aufbringen der Schlichte thermisch behandelt wurden. ;Le A 15 365 - 17 -509822/0446
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19732357932 DE2357932A1 (de) | 1973-11-20 | 1973-11-20 | Glasfasern mit verbesserten eigenschaften und verfahren zu deren herstellung |
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