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Beschlichtete Glasfasern Die vorliegende Erfindung betrifft mit Polyurethan-Ionomeren
beschlichtete Glasfasern, die sich hervorragend für die Verstärkung von thermoplastischen
Kunststoffen, die polare Gruppen enthalten, eignen.
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Es ist bekannt, Glasfasern in Form von vorzugsweise geschnittenen
Strängen, die sich aus Bündeln von Endlosfasern zusammensetzen, welche miteinander
verbunden sind, zum Verstärken von thermoplastischen Kunststoffen zu verwenden.
Um eine gute Verstärkungswirkung in der Kunststoff-Matrix zu erreichen, ist es notwendig,
daß die Glasfaserstränge vor ihrer Einarbeitung in den Kunststoff ihren Zusammenhalt
nicht verlieren und daß die Uberzugsmasse, welche die Glas-, fäden miteinander verbindet,
eine feste Bindung (Haftung) zwischen der Kunststoff-Matrix und den Glasfasern herstellt,
ohne daß zwischen der Kunststoff-Matrix und der ffberzugsmasse schädliche chemische
Reaktionen eintreten, die zu unerwünschten Verfärbungen und partielles Abbau des
Kunststoffs führen können.
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Die Überzugsmasse wird üblicherweise derart auf den Glasfasern erzeugt,
daß die mit hoher Geschwindigkeit aus Spinndüsen gezogenen Glasfasern sofort nach
dem Erstarren, d.h. noch vor dem Aufwickeln, mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung
(Walzensystem oder Sprühvorrichtung) beschlichtet werden, d.h. mit einem wäßrigen
Gemisch, das üblicherweise mindestens einen Filmbildner und ein Haftmittel neben
anderen Zusätzen enthält und wSchlichte" genannt wird, getränkt und anschließend
bei Temperaturen über 1000C getrocknet werden. Dabei ist unter "Trocknung" nicht
allein die Entfernung von Wasser oder anderen flüchtigen Bestandteilen (Lösungsmittel)
zu verstehen, sondern auch das Aushärten der Schlichtebestandteile, insbesondere
des Filmbildners. Erst nach beendeter Trocknung hat sich die Schlichte in eine feste
Überzugsmasse verwandelt. Diese Überzugsmasse soll eine problemlose Weiterverarbeitung
(Konfektionierung) der Glasfaserstränge durch Umspulen und/ oder Schneiden ermöglichen.
Werden die Glasfaserstränge auf bekannte Weise zu Schnittglasseide ("Chopped Strands")
verarbeitet, ist es von großer Bedeutung, daß dieses Produkt ein hohes Schüttgewicht
besitzt, um teuren Transportraum sparen zu können. Ebenso wichtig ist es, daß die
Schnittglasseide aus - gegebenenfalls sehr großen - Behältern schnell und ohne Stauungen
entleert werden und einwandfrei über entsprechende Dosiervorrichtungen (Schüttelrinnen
o.ä.) einem Extruder zur Vermischung mit dem zu verstarkenden Polymeren zugeführt
werden kann. Um den Glasfasersträngen bzw. der Schnittglasseide die dazu erforderlichen
Eigenschaften wie guten Zusammenhalt der einzelnen Stränge, Flusenfreiheit und Rieselfähigkeit
zu verleihen, ist es unumgänglich, sie mit einer Uberzugsmasse zu versehen, d.h.
sie zu beschlichten. Außer den bisher erwEhnten Funktionen ist es eine wichtige
Aufgabe der Schlichte bzw.
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der aus ihr entstehenden Uberzugsmasse, die durch die Verstärkung
mit beschlichteten Glasfasern erhaltenen mechanischen Eigenschaften des glasfaserverstärkten
thermoplasti--schen Kunststoffs auch bei und nach Einwirkung von Wasser in Form
von Luftfeuchtigkeit oder nach Lagerung in kaltem, heißem oder siedendem Wasser
möglichst weitgehend zu wahren.
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Die vielseitigen Anforderungen, die an Glasfasern gestellt werden
müssen, insbesondere für den Fall, daß sie als Schnittglasseide zur Verstärkung
von thermoplastischen Kunststoffen verwendet werden sollen, konnten bis heute noch
nicht zufriedenstellend erfüllt werden.
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In den deutschen Offenlegungsschriften 1 922 441 und 2 D00 368 werden
nicht-ionische, härtbare, teilweise oder völlig blockierte Polyurethane als Filmbildner
in Schlichten für solche Glasfasern empfohlen, die zur Verstärkung von Polyamiden
verwendet werden. Dabei werden zusätzlich als Haftmittel handelsübliche Silan-Haftvermittler
wie 7-Aminopropyltriäthoxysilan, g<-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, ß-(3,4-Epoxycyclohexyl)-äthyltrimethoxysilan
oder N-(ß-Aminoäthyl) -aminopropyltrimethoxysilan, eingesetzt.
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Die mit derartigen Schlichten erreichbaren Verstärkungseffekte befriedigen
nicht, insbesondere bezüglich der wichtigen mechanischen Eigenschaften von glasfaserverstärkten
Kunststoffen wie Biegefestigkeit, Schlagzähigkeit und Kerbschlagzähigkeit.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, Glasfasern zu entwickeln,
welche die genannten Anforderungen optimal erfüllen und darüber hinaus den Verstärkungseffekt
in thermoplastischen Kunststoffen so weit zu verbessern, daß er deutlich über dem
bisher erreichbaren Niveau liegt.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher beschlichtete Glasfasern
für die Verstärkung von thermoplastischen Kunststofxen, welche dadurch gekennzeichnet
sind, daß die Beschlichtung aus einer Polyurethan-Ionomer-Dispersion, einem oder
mehreren der bekannten Srlan-Haftmittel und gegebenenfalls weiteren Zusätzen wie
z.B.
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Gleitmitteln, Netzmitteln oder Antistatica besteht.
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Polyurethan-Ionomere sind Polyurethane, welche in ihren Molekülen
in größeren Abständen ionische Zentren enthalten. Sie sind Heteropolymere mit ausgeprägter
Segmentstruktur (vgl. D. Dieterich et al, "Angewandte Chemie, 82. Jahrg.
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Jahr., 1970, Nr. 2, Seite 53 - 63).
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Die Vorzüge der erfindungsgemäßen Schlichten erklären sich aus der
besonderen Natur der Polyurethan-Ionomerken, die wie die Seifen und Invertseifen
zur Gruppe der Assoziationskolloide gehören.
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Im Gegensatz zu diesen sind die Polyurethan-Ionomeren Jedoch hochmolekulare
Segmentpolymere, die zu makromolekularen Gebilden assoziieren, wodurch Teilchengewichte
von über 500.000 entstehen. Durch interchenare Wechselwirkungen (Coulomb-Kräfte
und Wasserstoffbrücken) haben sie ähnliche Eigenschaften wie vernetzte Elastomere.
In polaren organischen Lösungsmitteln vorliegende Polyurethan-Ionomere bilden bei
Wasserzusatz spontan stabile wäßrige Dispersionen mit dem Ionomeren als disperser
Phase, so daß das sonst übliche Emulgieren entfällt. Nach Entfernung' des organischen
Lösungsmittels liegen die Polyurethan-Ionomeren als emulgator- und lösungsmittelfreie
Dispersionen vor. Es ist ein wesentlicher Vorzug der erfindungsgemäß anwendbaren
Schlichten, daß sie aus diesem Grunde weder Emulgatoren noch
organische
Lösungsmittel enthalten, welche erfahrungsgemäß die gewünschten Wirkungen von Schlichten
bzw. den aus diesen auf den Glasfasern entstehenden Uberzugsmassen in der Kunststoffmatrix
beeinträchtigen können.
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Die Unlöslichkeit von aus wäßrigen Dispersionen der Polyurethan-Ionomeren
abgeschiedenen ueberzüge in Wasser und die Bildung dieser Überzüge selbst erklären
sich aus der Bildung hydrophober Bindungen. Auch die technisch vorteilhafte hohe
Alterungsbeständigkeit der wäßrigen Polyurethan-Ionomer-Dispersionen wird daraus
verständlich.
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Die hervorstechendste Eigenschaft der Polyurethan-Ionomeren ist ihr
ausgezeichnetes Filmbildungsvermögen. Filme aus diesen Polymeren besitzen hohe Elastizität,
Reiß- und Abriebfestigkeit, also Eigenschaften, die zu den wichtigsten Anforderungen
an Filmbildner für Glasfaserschichten gehören.
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Ein weiterer Vorzug der Polyurethan-Ionomeren besteht in ihrer Elektrolytbeständigkeit
und ihrer guten Verträglichkeit mit anderen Polymer-Dispersionen und Hid sstoffen.
Dies ist bei der Herstellung, Handhabung und Verarbeitung von Schlichten für Glasfasern
von großer Bedeutung, weil die meisten derartigen Schlichten zwei bis drei, oft
sogar wesentlich mehr Bestandteile enthalten, so daß eine gute Verträglichkeit der
Einzelkomponenten, insbesondere des mengenmäßig dominierenden Filmbildners, eine
technologisch und ökonomisch unabdingbare Voraussetzung für ihren Einsatz darstellt.
Dies erhellt auch daraus, daß in der DT-OS 1 922 441 spezielle Zusatzstoffe beansprucht
werden, welche die Neigung von nicht-ionischen Polyurethanen, aus ihren Dispersionen
auszufallen und sich auf der Schlichteauftragsvorrichtung abzusetzen, wodurch häufig
die aus den Spinndüsen gezogenen Glasfasern brechen und damit Produktionsunterbrechungen
eintreten, verwinden sollen.
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Außerordentlich wasserfeste Polyurethan-Ionomere sind solcit=, die
durch Polyisocyanate oder andere reaktive Kompodienten wie Formaldehyd oder seine
Derivate zusätzlich chemisch vernetzt sind. Derartige Polymere sind daher zur Verwendung
für die erfindungsgemäßen Glasfasern besonders geeignet.
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Sie können nach den verschiedenen, dem Fachmann bekannten Verfahren
hergestellt werden, z.B. nach dem Emulgator-Scherkraft-Verfahren, dem Aceton-Verfahren
oder dem Schmelzdispergierverfahren (vgl. hierzu D. Dieterich und H. Reiff, Angew.
makromol. Chemie 26, 85, 101 (1972)).
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Bevorzugt werden Dispersionen von Polyurethan-Ionomeren, wie sie z.B.
in Angewandte Chemie" 82, 53 (1970) näher beschrieben werden. Ferner sind die nach
dem Schmelzdispergierverfahren (z.B. nach DT-OS 1 770 068 und DT-OS 1 913 271) erhaltenen
lonomerdispersionen besonders geeignet.
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Die besten Eigenschaften werden mit solchen Dispersionen erhalten,
deren dispergierte Teilchen einen mittleren Durchmesser von weniger als 1 Mikron
und insbesondere von 0,05 bis 0,5 Mikron aufweisen. Weiterhin werden Dispersionen
solcher Polyurethan-Ionomerer bevorzugt, die einen Ionengruppengehalt von 5 bis
30 Milliäquivalenten pro 100 g Trockensubstanz aufweisen.
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Zur Erzielung optimaler Eigenschaften ist es weiterhin erforderlich,
daß die dispergierten Polyurethan-Ionomeren selbst zu hochmolekularen Kunststoffen
mit gutem Eigenschaftsbild auftrocknen. Bevorzugt sind solche Polyurethane, welche,
wenn man ihre Dispersion auf eine flaehe Unterlage ausgießt und trocknet, einen
Film liefern, der folgende Werte aufweist:
Zugfestigkeit: höher
alS 5C kp/cm , vorzugsweise höher als 100 kp/cm2 Bruchdehnung: 100 - 600 % Shore-A-Härte
: 50 - 90 Wasserquellung bei 20°C: kleiner als 30 %.
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Das Polyurethan-Ionomere ist in einer erfindungsgemäß anwendbaren
Schlichte in einer Menge von 1 bis 15 Gew.-%, berechnet als Feststoff, enthalten.
Konzentrationen unter 1 Gew.- geben nur einen ungenügenden Schutzfilm auf den Glasfasern,
höhere Konzentrationen als 15 Gew.- ergeben zu dicke überzugsschichten, die zu einer
Schwächung des aus derartig beschlichteten Glasfasern hergestellten Glasfaser-Kunststoff-Verbundwerkstoffs
führen. Außerdem verbietet es sich aus Kostengründen, noch größere Mengen Filmbildner
auf die Fasern aufzubringen. Vorzugsweise wird die Konzentration der Polyurethan-Ionomer-Dispersion
in einer ererfindungsgemäß anwendbaren Schlichte zwischen 3 und 7 Gew.-, bezogen
auf Polyurethan-Feststoff, gewählt. Der Auftrag einer solchen Schlichte auf die
Glasfasern im Spinnprozeß führt erfahrungsgemäß nach Verdampfung des Wassers zu
einer Beladung der getrockneten Fasern mit Schlichtebestandteilen - wobei der Filmbildner
in der Regel mengenmäßig überwiegt - von etwa 0,4 bis 1,5 Gew.-ffi. Schlichtegehalte
in diesem Bereich werden sowohl vom technischen Standpunkt wie auch aus wirtschaftlichen
Uberlegungen für die erfindungsgemäßen Glasfasern für die Verstärkung von thermoplastischen
Kunststoffen als optimal angesehen.
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Die Konzentration des Haftmittels in einer erfindungsgemäß anwendbaren
Schlichte beträgt 0,05 bis 1,5 Gew.-%, vorzugsweise Jedoch 0,15 bis 0,75 Gew.-%.
Konzentrationen über 1,5 Gew.-% sind wegen der hohen Silan-Kosten unwirtschaftlich.
Bei Konzentrationen unter 0,05 Gew.-% ist die Wirksamkeit des Haftmittels im allgemeinen
nicht ausreichend.
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Konzentrationen zwischen 0,05 und 0,15 Gew.-% werden dann gewählt,
wenn das Aufbringen der Schlichte auf die Glasfasern nicht während des Spinnprozesses,
d.h. in Bruchteilen einer Sekunde, sondern beispielsweise durch Tränkung der Glasfasern
in einem Schlichtebad erfolgt, die aus praktischen Gründen weitaus längere Zeit
erfordert, in welcher eine wesentlich höhere Ausnutzung der Schlichte möglich ist
als beim Auftrag der Schlichte im Spinnprozeß.
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Zur Herstellung der erfindungsgemäß beschlichteten Glasfasern sind
sowohl die für die Glasseidenfabrikation verwandten, bekannten Glastypen wie E-,
A-, C- und S-Glas als auch die bekannten Glasstapelfasererzeugnisse geeignet.
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Auch für Spezialzwecke entwickelte sogenannte Hochmodul-und Hochfestigkeitsgläser
sind zur Herstellung von erfindungsgemäßen beschlichteten Glasfasern verwendbar.
Unter den genannten Glastypen für die Crlasseideherstellung (sogenannte Endlosfasern)
besitzen die E-Glasfasern die größte Bedeutung für die Verstärkung von Kunststoffen.
Denn im Gegensatz zum A- und C-Glas ist E-Glas nahezu alkalifrei, woraus sich seine
guten Elektroisoliereigenschaften und seine höhere Beständigkeit bei Einwirkung
von Wasser oder Alkalien ableitet. Auch bezüglich der Zugfesti3keit und des Elastizitätsmoduls
sind E-Glasfasern den A-Glasfasern überlegen.
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E-, A-, S- und C-Glas haben folgende chemische Zusammensetzung in
Gewichtsprozenten (Richtwerte, nach Wende/ Moebes/Marten "Glasfaserverstärkte Plaste",
VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie Leipzig, 1969, 2. Auflage, s. 74):
Bestandteile
E-Glas A-Glas C-Glas S-Glas (für das Direktspinnverfahren) SiO2 53,2 65,9 65,0 65
Al2O3 14,8 3,8 4,0 25 Fe2O3 -- 0,1-CaO 21,1 6,9 14,0-MgO 0,3 4,6 3,0 10 B2O3 9,0
2,3 5,0-Na2O+K2O 1,3 16,4 8,0 --
Die erfindungsgemäßen beschlichteten
Glasfasern können zur Verstärkung von thermoplastischen Kunststoffen, die in ihrem
Kettenaufbau regelmäßig polEre Gruppen enthalten, verwendet wurden. Unter "polaren
Gruppen" sollen solche verstanden werden, die unter den bekannten Einarbeitungsbedingungen
von beschlichteten Glasfasern in thermoplastische- Kunststoffe in der Lage sind,
derartige physikalische und/oder chemische Bindungen zu den erfindungsgemäßen beschlichteten
Glasfasern zu bilden, daß ein deutlicher Verstärkungseffekt des Kunststoffs durch
die Glasfasern nachweisbar ist, was z.B. durch Messung der Biegefestigkeit, Schlagzähigkeit,
Kerbschlagzähigkeit etc. an genormten Prüfkörpern erfolgen kann. In diesem-Sinne
sind polare Gruppen: primäre, sekundäre und tertiäre Aminogruppen, Amid-und Imidgruppen,
Carbonyl-, Carboxyl-, Ester-, Ather-, Acetal-, Oxiran-, Oxetangruppen, Nitril- und
Sulfongruppen.
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Besonders geeignet zur Verstärkung mit den erfindungsge;-mäßen beschlichteten
Glasfasern sind Polyamide, Polycarbonate, thermoplastische Polyester wie Polyäthylen-
und Polybutylenterephthalate, Styrol-Acrylnitril-Copolymere, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Terpolymere
und Acrylnitril-Methylmethacrylat-Copolymere.
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Es ist zweckmäßig, in einer erfindungsgemäß anwendbaren Schlichte
ein Gleltmittel zu verwenden. Dieses Gleitmittel kann aus nachstehenden Stoffgruppen
gewählt werden: Polyalkylenglykole, höhere Fettsäureamide mit 12 bis 18 C-Atomen,
Polyolefin-Dispersionen. Das Gleitmittel wird vorteilhaft in Konzentrationen von
0>05 bis 1 Gew.- angewendet. Die höheren Werte dieses Konzentrationsbereichs
kommen insbesondere dann in Betracht, wenn als Gleitmittel eine Polyolefin-Dispersion
gewählt wird. Die unteren Werte des genannten Konzentrationsbereichs werden dann
bevorzugt, wenn als
Gleitmittel ein Polyalkylenglykol oder ein
höheres Fettsäureamid benutzt wird.
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Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele noch
näher erläutert werden:
Beispiel 1: a) Zusammensetzung der erfindungsgemäß
anwendbaren Schlichte: Polyurethan-Anionomer-Dispersion Nr. 1 (40 % Feststoff) 12,5
Gew.-t-Aminopropyltriäthoxysilan 0.5 Gew. -Polyäthylen-Dispersion 1,25 Gew.-% entionisiertes
Wasser 85,75 Gew.-% b) Herstellung der Polyurethan-Anicnomer-Dispersion Nr. 1: 209
g (0,125 Mol) eines Hexandiol-Neopentylglykol-Polyadipats (mittleres Molgewicht
1670) werden bei 120 0C im Wasserstrahlpumpenvakuum 30 Min. unter Rühren entwässert.
Man läßt auf 700C abkühlen und fügt 38 g (0,226 Mol) 1,6-Diisocyanatohexan hinzu.
Nach Abklingen der exothermen Reaktion wird das Reaktionsgemisch 2 Stunden bei 120°C
gerührt. Nach Abkühlen auf 70°C gibt man 700 ml Aceton hinzu und reguliert die Badtemperatur
auf 60°C, wodurch das Reaktionsgemisch bei einer Temperatur von 55°C gemahlen wird.
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Man bereitet eine Verlängererlösung, bestehend aus 13,75 g einer wäßrigen
Lösung von N-(2-Aminoäthyl)-2-aminoäthansulfonsaurem Natrium (43 Gew.-% Feststoff)
(0,0313 Mol), 1,90 g (0,0317 Mol) Äthylendiamin sowie 58 g Wasser, und gibt diese
Verlängererlösung zu dem 55°C warmen Reaktionsgemisch. 5 Minuten wird nachgerührt,
dann werden 270 ml destilliertes Wasser hinzugegeben und anschließend wird das Aceton
im Wasserstrahlpumpenvakuum abdestilliert.
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Die erhaltene feinteilige anionische Polyurethandispersion weist einen
Feststoffgehalt-von 40 Gew.- auf, enthält
bezogen auf Feststoff
0,96 Gew.-% SO3e-Gruppen und hat eine Teilchengröße von 150 bis 200 nm.
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c) Herstellung der Schlichte: In einem Mischbehälter wird ca. die
Hälfte des benötigten Wassers vorgelegt. Die Polyurethan-Anionomer-Dispersion wird
unter Rühren hinzugefügt. Anschließend erfolgt unter weiterem Rühren nacheinander
die Zugabe der Polyäthylen-Dispersion und des Silans. Der pH-Wert der Schlichte
wird nach Zusatz des restlichen Wassers mit Essigsäure auf 5,9 bis 6,0 eingestellt.
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d) Prüfung der Verstärkungswirkung von erfindungsgemäß hergestellten
Glasfasern in Polyamid: Mi der oben beschriebenen Schlichte erfindungsgemäß hergestellte
E-Glasfasern werden in Form von auf 6 mm Lange geschnittenen Strängen, die aus je
400 Einzelfäden mit einem Durchmesser von 12 µ bestehen, in einem Doppelwellenextruder
in Polyamid 6 ("Durethan BK 31 F", Hersteller: Bayer AG, Leverkusen) eingearbeitet,
wobei der Glasgehalt im glasfaserverstärkten Polyamid 35 ffi beträgt. Aus diesem
Material werden auf einer Spritzgußmaschine Prüfkörper hergestellt, deren mechanische
Eigenschaften nach den genannten Normvorschriften geprüft werden: Biegefestigkeit
DIN 53 452 2767 kp/cm2 Schlagzähigkeit DIN 53 453 68,7 cm kp/cm2 Kerbschlagzähigkeit
DIN 53 43 13,4 cm kp/cm2
In den folgenden Beispielen werden weitere
erfindungsgemäße Glasfasern beschrieben. Die Herstellung der Schlichten erfolgt
nach der in Beispiel 1 erläuterten Methode.
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Auch die Herstellung der glasfaserverstärkten Polycarbonate aus "Makrolon
3200" und aus erfindungsgemäß beschlichteten E-Glasfasersträngen (Stranglänge 6
mm, 400 Einzelfäden mit einem Durchmesser von 12 µ) sowie deren Prüfung geschieht
in der in Beispiel 1 beschriebenen Weise. Der Glasgehalt des verstärkten Polycarbonats
beträgt 20 Gew.-%.
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Beispiel 2: a) Schlichtezusammensetzung: Polyurethan-Anionomer-Dispersion
Nr. 2 (30 % Feststoff) 16,7 Gew." γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan 0,25 Gew.-%
Polyäthylen-Dispersion (40 % Geststoff) 1,25 Gew.-% entionisiertes Wasser 81,8 Gew.-%
b) Herstellung der Polyurethan-Anionomer-Dispersion Nr. 2: Ansatz: (1) 5080 g Hexandiol-NeopentyIglycol-Polyadipa.t
vom mittleren Molgewicht 1980 (2) 980 g Addukt aus l.l.l.-Trimethylolpropan und
Tetrahydrophthalsäureanhydrid im Molverhältnis 1:1,2; 80 %-ig in Methylisobutylketon
(3) 350 g Harnstoff (4) 200 g 2-Dimethylaminoäthanol
(5) 1000 g
1,6-Diisocyanatohexan (6) 1000 ml Methylisobutylketon (MIBK) (7) 170 g auf Glycerin
gestarteter Polyäther aus Äthylenoxid und Propylenoxid (8) 70 g äthoxyliertes Nonylphenol
(9) 500 ml 30 -iger Formaldehyd in Wasser 14500 ml Wasser Durchführung: Zu dem entwässerten
Ester (1) gibt man den Kettenverlängerer (2), Harnstoff (3) und MIBK (6). Bei 350C
fügt man das Diisocyanat (5) zu und rührt 1 1/2 Stunden bei 60 bis 68°C.
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Anschließend wird auf 135 0C aufgeheizt und 1 Stunde bei dieser Temperatur
gerührt. In die SchmelZe gibt man den Polyäther (7) und das äthoxylierte Nonylphenol
(8). Man dispergiert bei einer Rührgeschwindigkeit von 100 U/min.. 2,5 1 H20 werden
mit dem Amin (4)-in 2 Min. zugesetzt, dabei sinkt die Temperatur von 95 0C auf 850C
ab. Es wird 1 Stunde bei 800C und 1 Stunde bei Fließwasserkühlung nachgerührt. Man
erhält eine 32 -ige PU-Dispersion mit einem pH-Wert von 7 und einer FBV4 = 26".
Die Dispersion wurde auf 30 % verdünnt, sie ist bei Raumtemperatur unbegrenzt lagerstabil.
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Mit der erfindungsgemäß anwendbaren Schlichte auf bekannte Weise imprägnierte
E-Glasfasern werden in Gestalt von geschnittenen Strängen-von 6 mm Länge, die aus
Je 400 Einzelfäden mit einem Durchmesser von 12/u bestehen, in-einen Doppelwellenextruder
dosiert und dort mit geschmolzenem Polycarbonat "Makrolon 3200" (Herst.: Bayer AG,
Leverkusen) vermischt und extrudiert. Aus dem 20 Gew.-% Glasfasern enthaltenden
Makrolon-Granulat werden auf einer Schneckenspritzgußmaschine Prüfkörper hergestellt.
An diesen Prüflingen werden nach den unten genannten Normvorschriften folgende mechanische
Eigenschaften gemessen:
c) Mechanische Eigenschaften der Prüfkörper:
Biegefestigkeit DIN 53 452 1704 kp/cm2 Schlagzähigkeit DIN 53 453 57,4 cm kp/cm
Kerbschlagzähigkeit DIN 53 453 11,0 cm kp/cm2 Beispiel 3: a) Zusammensetzung der
erfindungsgemäß anwendbaren Schlichte: Polyurethan-Kationomer-Dispersion (43 % Feststoff)
11,6 Gew.-γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan 0,25 Gew.-% Stearinsäureamid 0,05
Gew.-% entionisiertes Wasser 88,1 Gew.-b) Herstellung der Polyurethan-Kationomer-Dispersion:
19 200 g (11,361 Mol) eines Adipinsäure-Phthalsäure-Äthylenglykol-Polyesters werden
2 Stunden unter Rühren bei 120 0C im Wasserstrahlpumpen-Vakuum entwässert. Man kühlt
auf 70 0C ab und gibt 2 880 g (17,143 Mol) 1,6-Diisocyanatohexan hinzu.
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Nach Abklingen der Reaktionswärme wird das Reaktionsgemisch weitere
2 Stunden bei 120°C gerührt. Man läßt die Temperatur auf 70 0C absinken und verdünnt
mit 3 1 Aceton. Die Temperatur wird in der Folgezeit so reguliert, daß das Reaktionsgemisch
auf 550C gehalten wird. 465 g (3,908 Mol) N-Methyldiäthanolamin werden in 1,5 1
Aceton gelöst und zum Reaktionsgemisch gegeben, anschließend wird mit weiteren 1,5
1 Aceton verdünnt. Während der nächsten 3 Stunden gibt man zur Viskositätserniedrigung
weitere 9 1 Aceton hinzu. Danach wird die acetonische Polyurethanlösung mit 453
g (3,595 Mol)
Dimethylsulfat in 1,5 1 Aceton versetzt, 30 Minuten
nachgerührt und dann eine Verlängererlösung, bestehend aus 165 g (2,754 Mol) Athylendiamin,
7,,5 g (0,073 Mol) Diäthylentriamin sowie 1 600 g destilliertem Wasser, hinzugegeben.
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Ein 30 Minuten später aufgenommenes IR-Spektrum zeigt keine NCO-Bande
mehr.
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Zur Reaktionsmischung werden 450 ml 20 %-ige Phosphorsäure sowie 30
1 destilliertes Wasser, das zuvor auf 50 0C erwärmt wurde, gegeben, und anschließend
wird Aceton im Wasserstrahlpumpen-Vakuum abdestilliert. Zu der erhaltenen feinteiligen
Dispersion fügt man 300 ccm einer 40 %-igen wäßrigen Formaldehydlösung, rührt 1
Stunde bei 50 0C nach und läßt die Dispersion schließlich unter Rohren erkalten.
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Man erhält eine feinteilige, kationische Polyurethandispersion, die
einen Feststoffgehalt von 43 % und einen pH von 3 aufweist, 0,23 Gew.-% an quartärem
Stickstoff, bezqgen auf Feststoff, enthält und deren Teilchengröße bei 75 - 10 mm
liegt.
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Die Herstellung und Anwendung der Schlichte, die Konfektionierung
der Glasfasern, iht>e Einarbeitung in Polybutylenterephthalat, die Herstellung
und Prüfung der Prüfkörper erfolgen wie in Beispiel 1 beschrieben.
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c) Mechanische Eigenschaften der Prüfkörper (Glasgehalt: 28,3 Gew.-%):
Schlagzähigkeit DIN 53 455 46,8 cm kp/cm2 Kerbschlagzähigkeit DIN 53 453 11,1 cm
kp/cm2 Biegefestigkeit DIN 53 452 1858 kp/cm2 Zugfestigkeit DIN 53 455 1511 kp/cm2
Zug-E-Modul DIN 53 457 104 200 kp/cm2