DE2853755A1 - Geschlichteter glasseidenspinnfaden und seine verwendung zum verstaerken von olefinpolymeren - Google Patents

Geschlichteter glasseidenspinnfaden und seine verwendung zum verstaerken von olefinpolymeren

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Description

Die Erfindung betrifft einen neuen geschlichteten Glasseidenspinnfaden und dessen Verwendung zur Verstärkung von Olefinpolymeren. Insbesondere richtet sich die Erfindung auf Glasseidenspinnfäden, die mit einer besonderen wässrigen Schlichte behandelt worden sind und die unmittelbar von sogenannten Formpackungen, die bei der Herstellung der Glasseidenspinnfäden aufgewickelt worden sind, verwendet werden können.
Es ist bekannt, Polyolefine mit Glasfasern in Form von kontinuierlichen Glasseidenspinnfäden, Stapelglasseide oder Glasseidenmatten zu verstärken. Ferner ist bekannt, dass ohne ein wirksames Kupplungsmittel die Haftung zwischen dem Glas und dem Polyolefin schwach ist, so dass bei üblichen Scher- oder Zugbeanspruchungen eine Trennung erfolgt. Ausserdem ist es auch bekannt, dass die Affinität des Glases zum Wasser die Haftfestigkeit zwischen Glas und Polyolefin noch weiter herabsetzt, wenn das Polyolefin nicht ausreichend an das Glas gebunden ist.
Man hat schon ein Verfahren ausgearbeitet, um die Haftung zwischen Glas und im wesentlichen kristallinen Polymeren von "niedrigen" Olefinen mit drei oder mehr Kohlenstoffatomen im Molekül zu verbessern. In der US-PS 30 13 915 ist in Spalte 2, Zeilen 38 bis 46 ausgeführt, dass die Haftung der Polyolefine verbessert werden kann, indem man die Glasoberfläche reinigt, ein Kupplungsmittel auf sie aufträgt, eine Behandlung
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mit einem chemischen Mittel vornimmt, das eine Quelle für dehydrierende oder oxydierende Reste ist, das Polyolefin mit dem Glas in Berührung bringt und das Polyolefin oberhalb seines Schmelzpunktes erwärmt, um die Verbindung zu vervollständigen. In Spalte 4, Zeilen 16 bis 19, werden als Quelle für die Reste Verbindungen mit niedrigen Zersetzungspunkten unterhalb 82°C angegeben und in Spalte 4, Zeilen 69 bis 71, wird ausgeführt, dass die Einwirkung von Wärme vermieden werden muss.
In der US-PS 38 49 148 wird ein Verfahren zum Schlichten von Glasseidenspinnfäden mit einer wässrigen Schlichte vorgeschlagen, wobei die Schlichte ein Kupplungsmittel, ein wärmebeständiges organisches Peroxid, ein nicht ionisches oberflächenaktives Mittel und ein Gleitmittel enthält. Durch dieses Verfahren werden geschlichtete Glasseidenspinnfäden erhalten, die eine gewisse Lagerzeit haben, doch sind die Lagerzeiten unbefriedigend und die geschlichteten Fäden sind noch immer dem Abbau bei hohen Lagertemperaturen unterworfen.
In der US-PS 38 82 068 wird ein Schlichtemittel für Glasfaden, die zur Verstärkung von verschiedenen Kunststoffsystemen dienen, beschrieben, wobei dieses Schlichtemittel ein Kupplungsmittel und eine Polyole" finemulsion enthält.
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Aus der US-PS 34 37 550 ist ein Verfahren zur Verbesserung der Bindung von Glasfasern an Polyolefine bekannt, bei dem die Faser mit einer kristallinen Polypropylen-Matrix behandelt wird. Die bevorzugten Modifiziermittel sind Maleinsäureanhydrid und Acrylsäure.
In der US-PS 38 83 333 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer kontinuierlichen Glasfasermatte beschrieben, wobei geschlichtete Fasern verwendet werden, die eine befriedigende Haftung mit Polyolefinen haben sollen. Das Verfahren und die Vorrichtung zeigen ebenfalls das Ablegen der Faser sofort nach der Bildung der Spinnfäden.
Durch die geschilderten Verfahren und Zusammensetzungen ist ein gewisser Fortschritt in der Schlichtung von Glasfasern erreicht worden, doch verbleibt der Wunsch nach Verbesserung der Bindung zwischen Polyolefinen und kontinuierlichen Glasseidenspinnfäden mit einer verbesserten Haftung zwischen diesen Materialien. Ausserdem ist ein Bedarf für geschlichtete Glasseidenspinnfäden vorhanden, die eine praktisch unbegrenzte Lagerung der geschlichteten Spinnfäden als Formpackungen ermöglichen. Schlichten, die Peroxide als Bestandteile enthalten, besitzen nur eine begrenzte Lagerzeit und sind sehr empfindlich gegen TemperaturSchwankungen beim Trocknen der Fäden und beim Auftreten von hohen Temperaturen bei der Lagerung. Dadurch kann eine vorzeitige Zersetzung der Peroxide eintreten, wodurch die Wirksamkeit der Schlichte hinsichtlich der Vermittlung der Haftfestigkeit zwischen dem Glasseidenspinnfaden und der Polypropylenmatrix herabgesetzt wird. 030008/0554
Aufgabe der Erfindung ist deshalb ein geschlichteter Glasseidenspinnfaden (strand), der eine gute Haftung mit Olefinpolymeren besitzt, während des Trocknens
keinen thermischen Abbau der Schlichte zeigt, als
Formpackung lange lagerfähig ist und sich unmittelbar von der Formpackung zum Verstärken von Olefinpolymeren verwenden lässt.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch
einen geschlichteten Glasseidenspinnfaden, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schlichte ein Kupplungsmittel, einen Stabilisator, ein Gleitmittel, ein unvemetztes filmbildendes Polymeres und ein vernetztes filmbildendes Polymeres enthält.
Man erhält einen derartigen geschlichteten Glasseide Spinnfaden, indem man ein Schlichtemittel, das die genannten Komponenten vorzugsweise in einem wässrigen
System enthält, auf einen Glasseidenspinnfaden in bekannter Weise aufbringt. Der geschlichtete Faden wird dann zu einer Formpackung aufgespult und für seine
spätere Verwendung als Verstärkungsmittel für Olefinpolymere getrocknet. Nach dem Trocknen kann der geschlichtete Spinnfaden zu einem beliebigen Zeitpunkt von der Formpackung abgespult und zu einer Matte niedergelegt werden, die dann beispielsweise mit einer
Folie oder einer Platte aus Polypropylen in Berührung gebracht wird und unter Anwendung von Wärme und Druck zu einem faserverstärkten Gegenstand verarbeitet wird.
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Durch Verwendung des neuen Schlichtesystems werden bei der Erfindung zahlreiche Vorteile erreicht. Die Benutzung einer lagerbeständigen Schlichte ohne Begrenzung der Lagerzeit verbessert die Flexibilität der Fabrikation. Vor der Erfindung war es notwendig, die geschlichteten Spinnfäden kurz nach ihrer Herstellung oder sogar sofort zu Matten und weiter zu Verbundgegenständen zu verarbeiten. Ausserdem war das Trocknen der geschlichteten Faser schwierig, da die Trocknungsbedingungen beschränkt waren, weil die Zersetzung des Peroxids vermieden werden mußte. Durch Benutzung des neuen Schlichtesystems ist es möglich, Formpackungen aus den geschlichteten Glasseidenspinnfäden an einer zentralen Stelle herzustellen. Diese können dann ohne Begrenzungen hinsichtlich der Temperatur oder Atmosphäre an verschiedene Stellen für die Weiterverarbeitung zu Verbundkörpern aus Glasfasern und Polyolefin transportiert werden. Für die Herstellung der Glasfäden können beliebige geeignete Gläser verwendet werden, zum Beispiel sind Soda-Kalk-Gläser und Borsilikat-Gläser (11E") besonders geeignet.
Man kann die bei der Erfindung verwendeten Glasseidenspinnfäden typischerweise nach dem Verfahren der US-PS 21 33 238 herstellen. Die Glasseidenspinnfäden bestehen aus einer Vielzahl von feinen Glaseinzelfäden, die mit hoher Geschwindigkeit aus geschmolzenen Glaskegeln an den Spitzen von kleinen Öffnungen in einer Spinndüse ausgezogen werden. Während des Ausziehens der Einzelfäden werden diese mit der wässrigen Schlichte
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beschichtet. Die Einzelfäden bewegen sich dabei in der Regel mit einer Geschwindigkeit von 305 bis 7100 m / min. Die Schlichte wird in unmittelbarer Nachbarschaft der heissen Spinndüsen und des Glasofens, in dem das Glas geschmolzen wird, aufgetragen. Nach dem Überziehen der Glaseinzelfäden mit der Schlichte bewegen sich diese noch über eine kurze Strecke zu einer Sammeleinrichtung. Nachdem die Glasseidenspinnfäden geschlichtet worden sind, können sie getrocknet werden, um die restliche Feuchtigkeit zu entfernen.
Die wässrige Schlichte enthält ein Kupplungsmittel, einen Stabilisator, ein Gleitmittel, ein unvernetztes filmbildendes Polymeres und ein unter sich vernetzendes filmbildendes Polymeres.
Das Kupplungsmittel kann eine beliebige Verbindung sein, die die Bindung zwischen dem Glasseidenspinnfaden und dem Olefinpolymeren verbessert. Typische Kupplungsmittel dieser Art sind Metallsalze von starken Mineralsäuren, wie basisches Chromchlorid, basisches Chromsulfid mit einem dreiwertigen Metallion, wie Chrom, Kobalt, Nickel, Kupfer oder Blei, gebunden an mindestens eine Hydroxylgruppe des Metalls und mindestens einem Anion einer starken Mineralsäure, gebunden an das Metall; Komplexsalze nach Werner mit einem dreiwertigen Kernatom, wie Chrom, in Koordination mit einer organischen Säure, wie Methacrylsäure, zum Beispiel das Komplexsalz aus Methacrylsäure und Chrom-III-chlorid, und andere Kupplungsmittel, die Komplexsalze nach Werner bilden und Vinylalkylamino-, Epoxy-, Mer-
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capto-, Thioalkyl- und Phenolgruppen. Besonders geeignet sind bei der Erfindung als Kupplungsmittel Silane und Siloxane. Typischerweise enthalten solche Kupplungsmittel hydrolysierbare Vinyl-, Allyl-, beta-Chlorpropyl-, Phenyl-, Thioalkyl-, Thioalkaryl-, Aminoalkyl-, Methacrylat-, Epoxy- und Mercaptogruppen, wobei auch die Hydrolyseprodukte und die Polymeren und Mischungen solcher Verbindungen in Betracht kommen. Ein ganz besonders bevorzugtes Kupplungsmittel ist gamma-Aminopropyltriäthoxysilan, da es schon bei niedrigen Konzentrationen eine Kupplung von hoher Stabilität zwischen den Glasseidenspinnfäden und den Olefinpolymeren ergibt.
Als Stabilisator kann jedes sekundäre Kupplungsmittel verwendet werden, das die Stabilität des Schlichtesystems verbessert, die Vernetzung unterstützt und die Wirksamkeit des Kupplungsmittels, insbesondere des Silans, fördert. Typische Stabilisatoren für Schlichten sind bei der vorliegenden Erfindung die äthylenisch ungesättigten Mono- oder Dicarbonsäuren oder ihre Anhydride. Beispiele für solche Säuren und ihre Anhydride sind Maleinsäure, Fumarsäure, Itakonsäure, Zitrakonsäure, Acrylsäure, Methacrylsäure, Krotonsäure, Isokrotonsäure, Mesakonsäure, llHimic"-Anhydrid, Maleinsäureanhydrid, Itakonsäureanhydrid, Zitrakonsäureanhydrid und Mischungen davon. Ein bevorzugter Stabilisator ist Maleinsäure, die ein besonders beständiges System ergibt und die Kupplungswirkung des Silan-Kupplungsmittels unterstützt.
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Als Gleitmittel können in der Schlichte beliebige Gleitmittel verwendet werden, die die Filmbildung und die Kupplung fördern. Besonders geeignete Gleitmittel sind chemisch-Tnodifizierte Polypropylene* Unter diesen Produkten sind die malonisierten und mit Acrylverbindungen modifizierten Polypropylene besonders bevorzugt, da sie einen Spinnfaden mit besonders guten Lagereigenschaften und besonders guter Abwickelbarkeit von der Formpackung ergeben.
Als unvernetztes Polymeres kann bei der Erfindung ein beliebiges unvernetztes Polymeres verwendet werden, das die Integrität des Spinnfadens vermittelt und das Abwickeln des Spinnfadens von der Formpackung ermöglicht. Das.unvernetzte Polymere verleiht der Schlichte den gewünschten Grad an Plastizität, so dass der geschlichtete Faden eine längere Lagerzeit besitzt und sich auch mit gutem Erfolg in Form einer Matte nadeln lässt. Als unvernetzte Polymere sind beispielsweise Homopolymere oder Mischungen von Homopolymeren geeignet, die unter den Schlichtebedingungen, den Trocknungsbedingungen und den Verformungsbedxngungen, denen die geschlichteten Fäden unterworfen werden, nicht vernetzen. Bevorzugte unvernetzte filmbildende Polymere sind Epoxypolymere, Polyesterpolymere, Polyurethane, Acrylpolymerej Vinylpolymere, Mischungen solcher Polymere und Copolymere von entsprechenden Monomeren. Ein besonders bevorzugtes unvernetztes filmbildendes Polymeres ist das Homo-
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polymere von Vinylacetat, das bei den in Betracht kommenden Temperaturen nicht abgebaut wird, dem Spinnfaden eine gute Integrität verleiht und zu niedrigen Kosten zur Verfugung steht,
Das vernetzte filmbildende Polymere des geschlichteten Glasseidenspinnfadens nach der Erfindung kann ein beliebiges Polymeres oder Copolymeres sein, das zur Erzeugung des Spinnfadens, seiner Integrität und Härte^ seiner Verlegung und seiner Nadelbarkeit beiträgt und zur Selbstvernetzung geeignet ist. Diese selbstvernetzenden Polymeren besitzen die Fähigkeit zur Vernetzung ohne Zugabe eines weiteren Materials unter den Bedingungen, wie sie bei der Trocknung des geschlichteten Glasseidenspinnfadens unter Bildung der Formpackung auftreten. Typische selbstvernetzende Polymere besitzen untereinander reaktionsfähige Gruppen, wie zum Beispiel Epoxypolymere, Polyesterpolymere, Polyurethane, Acrylpolymere, Viny!polymere, Mischungen solcher Polymeren und Copolymere aus den entsprechenden Monomeren. Ein besonders bevorzugtes selbstvernetzendes Copolymeres ist ein Mischpolymerisat aus Vinylacetat und N-Methylolacrylamid. Dieses Copolymere hat den Vorteil, dass es mit Olefinpolymeren, insbesondere Polypropylen, gut verträglich ist, eine gute Beständigkeit bei den Verformungstemperaturen der Olefinpolymeren besitzt und zu niedrigen Kosten zur Verfügung steht.
Die geschlichteten Glasseidenspinnfäden können in üblicher Weise hergestellt und geschlichtet werden. Eine
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typische Arbeitsweise für die Herstellung und das Schlichten der Glasseidenspinnfäden ist in Figur 2 der US-PS 38 49 148 beschrieben. Bei dieser Arbeitsweise treten Einzelglasfäden aus den Öffnungen der elektrisch geheizten Spinndüse aus. Diese Fäden werden ausgezogen und zu einem Glasseidenspinnfaden beziehungsweise einem Glasseidenbündel zusammengefasst, das aus zahlreichen Einzelfäden besteht. Die Schlichte wird auf die Fäden mit Hilfe üblicher Einrichtungen aufgebracht, zum Beispiel durch eine Rakelvorrichtung oder eine Walzenvorrichtung. Einzelheiten für eine Auftragsvorrichtung für die Schlichte sind in der US-PS 27 28 972 beschrieben. Nachdem die Fäden die Spinndüse verlassen haben, werden sie mit Luft oder vorzugsweise mit Wasser gekühlt. Die Fäden werden durch einen Sammelschuh in Bündel zusammengefasst und werden dann einer Ausziehvorrichtung für den Spinnfaden zugeführt, wie sie zum Beispiel in der US-PS 32 92 013 und in der bereits erwähnten US-PS 38 49 148 beschrieben ist. Der Glasseidenspinnfaden beziehungsweise die Glasseidenspinnfäden, wenn die aus der Spinndüse austretenden Einzelfäden auf mehrere Spinnfäden aufgeteilt worden sind, werden dann auf einem Formrohr (forming tube) auf einer Spindel (collet) aufgewickelt, die sich mit einer Geschwindigkeit von 7500 upm dreht, wodurch eine Bewegungsgeschwindigkeit des Spinnfadens von etwa 3660. bis 4570 m/min entsteht. Die Formpackungen der Glasseidenspinnfäden werden dann getrocknet. Dies erfolgt im allgemeinen dadurch, dass die Formpackungen auf eine Temperatur und für einen Zeitraum erwärmt werden, die aus-
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reichend ist, um im wesentlichen das gesamte Wasser zu entfernen. Im allgemeinen liegen die Trocknungszeiten für die geschlichteten Spinnfäden bei 132°G bei etwa 11 Stunden. Nach dem Trocknen kann das Formrohr entfernt werden und man erhält dann eine Formpackung des geschlichteten Glasseidenspinnfadens. Diese Formpakkungen können praktisch unbegrenzt gelagert werden. Wenn die Absicht besteht, die Formpackung zur Verstärkung eines Polyolefinverbundkörpers zu verwenden, wird eine Gruppe von Formpackungen so angeordnet, dass die Spinnfäden aus ihnen abgewickelt werden können und als Fasermatte niedergelegt werden, zum Beispiel nach den Verfahren gemäss der US-PSS 33 83 333 und 36 64 909. Die Matte wird dann genadelt und mit dem Olefinpolymeren kombiniert oder imprägniert oder mit einer Platte oder einer Folie des Olefinpolymeren laminiert. Man erwärmt dann dieses 2wischenerZeugnis zweckmässigerweise auf eine Temperatur von 204 bis 221°C und unter erhöhtem Druck, zum Beispiel 650 kg / cm , für etwa 5 bis etwa 20 Minuten, um die geschlichteten Glasfäden mit den Olefinpolymeren zu verbinden. Die laminierten Erzeugnisse aus Olefinpolymeren und der Glasfasermatte können dann in verschiedener Weise gepresst oder verformt v/erden, zum Beispiel gemäss der US-PS 36 64 909. Man kann dadurch glasfaserverstärkte Polyolefinlaminate herstellen, die als Behälter oder andere Gegenstände von hoher Festigkeit und niedrigen Kosten dienen können.
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Das Kupplungsmittel wird in solchen Mengen verwendet, dass es eine gute Haftung zwischen deti Glasfaden und dem Olefinpolymeren vermittelt« Silarikupplungsmittei sind in einer Konzentration von etwa 0,2 bis 18 Gew%, bezogen auf das Gewicht der Feststoffe der Schlichte^ -besonders geeignet. Eine bevorzugte Konzentration <des Silans liegt in der Grössenordnung von etwa 6 Gew% der Feststoffe der Schlichte, wobei eine maximale Haftung mit minimalen Kosten erzielt wird«
Die Menge des Gleitmittels ist nicht erfindungswesentlich. Es kann eine beliebige Menge verwendet werden, die dem Schlichtesystem eine gute Beständigkeit und den geschlichteten Fäden die gewünschte Gleitfähigkeit verleiht. Brauchbare Mengen liegen in der Regel bei etwa 30 bis etwa 80 Gew% der Feststoffe der Schlichtelösung. Insbesondere bei der Verwendung von malonisiertem amorphem Polypropylen als Gleitmittel sind Mengen von etwa 60 Gew% dieses Gleitmittels, bezogen auf die Feststoffe der Schlichtezubereitung, besonders gut brauchbar.
Die Menge des verwendeten Stabilisators richtet sich nach den gewünschten Eigenschaften der Glasseidenspinnfäden. Eine geeignete Menge liegt in der Regel bei etwa 1 bis etwa 9 % Stabilisator, bezogen auf die Feststoffe der Schlichtezubereitung. Eine bevorzugte Menge des Stabilisators liegt bei etwa der Hälfte der Menge des Sxlankupplungsmittels, wobei eine besonders gute Haftung des Filmbildners auf dem Kupplungsmittel erreicht wird.
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A*
Der unvernetzte Filmbildner und das selbstvernetzbare Vernetzungsmaterial werden in solchen Mengen verschnitten, dass der geschlichtete Spinnfaden die gewünschte Handhabbarkeit hat. Das nicht vernetzte Polymere,, insbesondere das Vinylacetathomopolymere, verleiht der Faser Plastizität und sein Anteil schwankt in Abhängigkeit von der Härte oder der Brüchigkeit des seIbstvernetzbaren Filmbildners. Der selbstvernetzbare Filmbildner trägt dazu bei, dass die Integrität des Glasseidenspinnfadens erhalten bleibt und dass er während der Verarbeitung oder des Schneidens nicht in Einzelfäden zerfällt. Üblicherweise wird das unvernetzte Polymere in Mengen von etwa 5 bis 40 Gew% der Feststoffe der Schlichtezubereitung verwendet. Eine geeignete Menge des selbstvernetzbaren Filmbildners liegt zwischen etwa 10 und etwa 50 Gew% Feststoffe der Schlichtezubereitung. Eine bevorzugte Menge des selbstvernetzbaren Filmbildners liegt bei etwa 22 Gew% der Feststoffe der Schlichtezubereitung, wobei eine besonders gute Integrität des Spinnfadens erreicht wird. Eine bevorzugte Menge des unvernetzten Vinylacetathomopolymeren, die eine besonders gute Handhabbarkeit des Spinnfadens ergibt, liegt bei etwa 9 Gew% der Feststoffe der Schlichtezubereitung.
Die zur Herstellung der geschlichteten Glasseidenspinnfäden verwendeten Schlichtezubereitungen enthalten im allgemeinen etwa 95 bis 80 % Wasser. Bevorzugt wird zum Auftragen eine Rakelvorrichtung verwendet und hierzu eignen sich in der Regel Schlichteemulsionen beziehungsweise Schlichtelösungen mit 83 bis 93 Gew% Wasser. Der
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Feststoffgehalt der Schlichtezubereitung hängt infolgedessen stark von der Art der verwendeten Auftragsvorrichtung ab.
Die geschlichteten Spinnfäden und ihre Formpackungen sind grundsätzlich für die Verstärkung von beliebigen Gegenständen aus polymeren Materialien geeignet. Besonders eignen sie sich jedoch für die Verstärkung von Olefinpolymeren, einschliesslich von Polyäthylen und Polymeren von 5-Methylpenten. Ein besonders bevorzugtes Olefinpolymeres für die geschichteten Glasseidenspinnfäden nach der Erfindung ist Polypropylen, da dieses Polymere an dem geschlichteten Faden besonders gut haftet, bei der Verstärkung mit dem geschlichteten Glasseidenspinnfaden gute Festigkeitseigenschaften besitzt und zu niedrigen Rosten zur Verfügung steht. Das Verhältnis des Olefinpolymeren zu Glas kann innerhalb weiter Grenzen schwanken. Im allgemeinen ist ein Anteil von etwa 10 bis etwa 60 Gevr% in dem verstärkten Olefinkörper geeignet. Eine bevorzugte Menge liegt bei etwa 35 bis etwa 45 Gew% in einem verstärkten Polypropylengegenstand mit hoher Festigkeit, sonstigen guten Eigenschaften und niedrigen Kosten.
Die Menge der auf den Glasseidenspinnfaden aufgebrachten Schlichte hängt von der gewünschten Festigkeit des Verbundkörpers mit dem Olefinpolymeren, der guten Integrität der Faser und ihrer Handhabbarkeit ab. Eine geeignete Menge Schlichte liegt bei etwa 0,02 bis etwa 1 Gew% der Schlichtefeststoffe, bezogen auf das Gesamtgewicht
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des geschlichteten Glasseidenspinnfadens. Bevorzugt ist eine Grössenordnung von etwa 0,6 %, bei der eine besonders gute Integrität und Handhabbarkeit der Faser erhalten wird.
In dem folgenden Beispiel wird die Erfindung noch näher erläutert. Die Angaben über Teile und Prozentsätze sind Gewichtsangaben, falls nichts anderes festgestellt wird.
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Beispiel
Zusammensetzung der Schlichte S e stan d t e
Funktioneile Chemische Identifizierung identifizierung Gewichtsteile Gew% Festder Schlichte stoffe der Schlichte
Kupplungsmitte1
Stabilisator Gleitmittel
nicht-vernetzend er Filmbildner
selbstvernetzender Filmbildner
Wasser
(entionisiert)
gamma-Arainopropyltriäthoxysilan (Onion Carbide A-IlGO)
Maleinsäure
Emulsion von malo-
nisiertem amorphem
FqIypropy1en
22 % aktiv
10 % oberflächenaktives Mittel und KOH
68 % Wasser
oberflächenaktive s
Mittel = alkoxyliertes
Phenol
VinylacetathomopoIy-
meres
(Emulsion mit 54 Gew%
Feststoffen) (National Starch
Resyn 25-1031)
Vinylacetat-N-methylolacrylamid-Copolymeres
Emulsion mit 54 Gew% Feststoffen (National Starch Resyn 25-2828) 0,7
0, 7,3
1,1
2,6
87,95
3 60
22
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Die Schlichte für den Glasseidenspinnfaden wird hergestellt, indem der grösste Teil des erforderlichen entionisierten Wassers in einen Mischtank gegeben wird und das Gleitmittel unter Rühren dem Wasser zugefügt wird. Dann wird das Kupplungsmittel eingeführt: und nachher die Maleinsäure, wot>ei ständig gerührt wird. Nach der Zugabe der Maleinsäure wird das Rühren für etwa 20 Minuten fortgesetzt, um die Säure aufzulösen. Dann wird das nichtvernetzende filmbildende Material in den Tank gegeben und danach die Emulsion des vernetzbaren Polymeren, die vor der Zugabe mit einer gleichen Menge von kaltem entionisiertem Wasser verdünnt wird. Das zur Ergänzung erforderliche Wasser wird dann zugefügt und der Ansatz wird geprüft, um festzustellen, ob sein pH bei etwa 6 und sein Feststoffgehalt bei etwa 5 % liegt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die wässrige Schlichte auf die Glasfäden aufgetragen, die aus einer Spinndüse mit 400 Öffnungen ausgezogen werden. Die Fäden werden unter Verwendung einer Rakelvorrichtung mit einer derartigen Menge der Schlichte überzogen, daß sie etwa 0,6 % Schlichtefeststoffe auf den beschichteten Glasfäden besitzen. Dann werden die Fäden in vier oder mehr Glasseidenspinnfäden beziehungsweise Glasseidenbündel zusammengefasst und auf Spindeln aufgewickelt, wobei sie Formpackungen von etwa 9 kg oder mehr bilden. Die Formpackungen werden etwa 11 Stunden bei 132°C getrocknet und ausgehärtet. Nach der Härtung können die Formpakkungen unbegrenzt bei Umgebungsbedingungen gelagert werden. Die Formpackungen werden dann zur Herstellung einer
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Matte aus dem kontinuierlichen Faden verwendet und diese Matte kann genadelt und mit einem Olefinpolymeren kombiniert werden. Dazu können beispielsweise 60 Teile Polypropylen und 40 Teile der genadelten Matte verwendet werden. Die Verstärkung des Olefinpolymeren und der Matte kann bei 204°C und einem Druck von 6,3 kg / cm^ für etwa
5 Minuten erfolgen. Das Erhitzen unter Druck kann zwischen Edelsfcählbändern stattfinden. Das Laminat aus der Matte des geschlichteten Glasseidenspitmfadens und des Olefinpolymeren kann dann in Prüfkörper zugeschnitten werden, wie es zum Beispiel in der US-PS 38 49 148 in den Spalten
6 und 7 beschrieben ist, um die Strukturfestigkeit und den Strukturmodul zu bestimmen. Bei Verwendung von Polypropylen als Olefinpolymeren beträgt die Biegefestigkeit mindestens etwa 1610 kg / cm und der Biegemodul mindestens etwa 70 000 kg / cm . Das Beispiel zeigt infolgedessen, dass mit geschlichteten Glasseidenspinnfäden nach der Erfindung verstärktes Polypropylen hervorragende Eigenschaften auch dann besitzt, wenn die Formpackungen der Spinnfäden über einen langen Zeitraum gelagert worden sind.
Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abwandlungen möglich, so kann man zum Beispiel der Schlich telösung ein Pigment oder einen Farbstoff zusetzen. Ausser dem kann man eine andere Auftragsvorrichtung für die Schlichte verwenden, bei der nicht eine so grosse Wassermenge in der Schlichte erforderlich ist. Ferner kann der Glasseidenspinnfaden beziehungsweise seine Formpackungen zur Verstärkung von anderen polymeren Materialien als
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Olefinpolyraeren verwendet werden. Ausserdem kann man Kombinationen der geschlichteten Glasseidenspinnfäden oder deren Formpackungen mit anderen geschlichteten oder ungeschlichteten Spinnfäden oder mit Stapelfasern verwenden.
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Claims (1)

  1. Dr. Michael Hann (1176) H / Ha / Du
    Patentanwalt 2953755
    Ludwigstrasse 67
    6300 Giessen
    PPG Industries, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, USA
    GESCHLICHTETER GLASSEIDENSPINNFADEN UND SEINE VERWENDUNG ZUM VERSTÄRKEN VON OLEFINPOLYMEREN
    Priorität: 14. August 1978 / USA / Ser. No. 933 Patentansprüche:
    1. Geschlichteter Glasseidenspinnfaden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlichte ein Kupplungsmittel, einen Stabilisator, ein Gleitmittel, ein unvernetztes filrabildendes Polymeres und ein vernetztes filmbildendes Polymeres enthält.
    2. Faden nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmittel ein Silan oder ein Siloxan ist.
    3β Faden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmittel ein Aminosilan ist.
    020008/0554 original inspected
    " 2 " 285375b
    4. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisator eine äthylenisch ungesättigte Mono- oder Dicarbonsäure oder ihr Anhydrid ist.
    5. Faden nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisator Maleinsäure oder ihr Anhydrid ist.
    6. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel eine Emulsion von chemisch modifiziertem Polypropylen ist.
    7. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlichte 2 bis 18 Gew% Kupplungsmittel, 1 bis 9 Gew% Stabilisator, 30 bis 80 Gew% Gleitmittel, 5 bis 40 Gew% des nicht vernetzten filmbildenden Polymeren und 10 bis 50 Gew% eines vernetzten filmbildenden Polymeren enthält.
    8. Faden nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel ein malonisiertes amorphes Polypropylen ist.
    030008/0554
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass das unvernetzte filmbildende Polymere ein Epoxypolymeres, Polyesterpolymeres, Polyurethan, Acrylpolymeres, Vinylpolymeres oder eine Mischung davon ist.
    10. Faden nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass das unvernetzte filmbildende Polymere ein Homopolymeres von Vinylacetat ist.
    11. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass das vernetzte filmbildende Polymere ein
    Epoxypolymeres, Polyesterpolymeres, Polyurethanpolymeres, Acrylpolymeres, Vinylpolymeres, ein Copolymeres dieser Monomeren oder eine Mischung dieser Polymeren ist.
    12. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass das vernetzte Polymere ein Vinylacetatcopolymeres ist.
    030008/0554
    13. Faden nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schlichte gamma-Aminopfopyltriäthoxysilan, Maleinsäure, raalonisiertes amorphes Polypropylen, ein Vinylacetathomopolymeres und ein Vinylacetat-N-Methylolacrylamid-Copolymeres enthält.
    14. Faden nach Anspruch 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schlichte etwa 0,6 Gew% des geschlichteten Fadens ausmacht.
    15. Faden nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schlichte etwa 6 Gew% Silan, etwa
    3 Gew% Maleinsäure, etwa 60 Gew% malonisiertes amorphes Polypropylen, etwa 9 Gew% des Vinylacetat homopolymeren und etwa 22 Gew% des Vinylacetat-N-Methylolacrylamid-Copolymeren enthält.
    16. Faden nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisator "Himic" - Anhydrid ist.
    030008/0654
    17. Verwendung des geschlichteten Glasseidenspinnfadens nach einem der Ansprüche 1 bis 16 zum Verstärken von Polyolefinen.
    18. Verwendung nach Anspruch 17,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Polyolefin ein Polypropylen, Polyäthylen, 5-Methylpenten oder eine Mischung davon isto
    030008/0554
DE2853755A 1978-08-14 1978-12-13 Lagerbeständige Formpackung eines Glasseidenspinnfadens und deren Verwendung zum Verstärken von Polyolefinen Expired DE2853755C2 (de)

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