DE3310951A1 - Mineralfaserverstaerkte formmassen - Google Patents

Mineralfaserverstaerkte formmassen

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DE3310951A1
DE3310951A1 DE19833310951 DE3310951A DE3310951A1 DE 3310951 A1 DE3310951 A1 DE 3310951A1 DE 19833310951 DE19833310951 DE 19833310951 DE 3310951 A DE3310951 A DE 3310951A DE 3310951 A1 DE3310951 A1 DE 3310951A1
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Peter Dipl.-Chem. Dr. 4150 Krefeld Bier
Edgar Prof. Dr.-Ing. Dr. 5090 Leverkusen Muschelknautz
Norbert Dr.-Ing. Dr. 4049 Rommerskirchen Rink
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Bayer AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02Fibres or whiskers
    • C08K7/04Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14Glass

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  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Description

  • Mineralfaserverstärkte Formmassen
  • Zur Polymerverstärkung hat sich für viele Anwendungsgebiete der Einsatz von endlos gesponnenen E-Glasfasern durchgesetzt. Solche Fasern werden entweder als chopped strands oder milled fibers in Polymere eingearbeitet.
  • Sie weisen üblicherweise einen Durchmesser bis herunter zu 10 bei sehr geringer Durchmesserverteilung auf. Sowohl milled fibers als auch chopped strands weisen Nachteile auf, die dazu führen, daß der theoretisch mögliche Verstärkungseffekt nicht erreicht wird. Milled fibers enthaltend aufgrund des Mahlprozesses einen merklichen Anteil von scharfkantigen Faserbruchstücken, die den Verstärkungseffekt um bis zu 50 % von dem theoretisch zu erwartenden Verstärkungseffekt herabsetzen.
  • Chopped strands sind Faserbündel, die bei der Einarbeitung in die Polymeren erst vereinzelt werden müssen.
  • Die dabei aufzubringende Verteilungsarbeit führt aber gleichzeitig zur Zerkleinerung der Fasern selbst, so daß ein ungünstiges Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis resultiert. Wird die Einarbeitungsarbeit gering gehalten, so werden die Fasern nicht hinreichend vereinzelt, so daß aufgrund der vorgetäuschten größeren Faserdicke ebenfalls ein ungünstiges Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis resultiert.
  • Das Eigenschaftsbild glasfaserverstärkter Polymere ist daher für viele Anwendungsgebiete nicht ausreichend.
  • Für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten wird daher vorgeschlagen, andere Verstärkungsmaterialien, wie Whisker mit extrem feinem Faserdurchmesser, oder kombinierte Verstärkungsmaterialien wie Kohlenstoff-Fasern und Füllstoffe, einzusetzen.
  • Es wurde auch bereits vorgeschlagen, nach dem jet-blast-Verfahren hergestellte Schlackenfasern mit 2 bis 5 Durchmesser als Verstärkungsfasern einzusetzen. Jedoch liefern solche Fasern wegen ihrer hohen Sprödigkeit gegenüber Glasfasern um 50 % herabgesetzte Zugspannungswerte.
  • Es wurde nun gefunden, daß mit E-Glas-Wollefasern verstärkte Polymere gegenüber mit Textil-E-Glasfasern verstärkten Polymeren überlegene mechanische Eigenschaften aufweisen.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher eine Formmasse aus mineralfaserverstärkten Polymeren, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie als Verstärkungsfasern E-Glas-Wollefasern enthält.
  • Vorzugsweise wird nach dem Düsenblasverfahren zerfasertes E-Glas eingesetzt.
  • Worauf der überlegene Verstärkungseffekt der E-Glas-Wollefasern zurückzuführen ist, ist nicht vollständig verstanden. Jedoch unterscheiden sich nach dem Düsenblasverfahren hergestellte Fasern von endlos gezogenen Textilglasfasern durch eine gewisse Faserdickenverteilung, die Anwesenheit von unregelmäßig geformten Faserstücken, z.B. gekrümmten Faserstücken oder Fasern mit über ihre Länge veränderlicher Faserdicke, z.B. mit verdickten Faserenden, die offenbar eine bessere Verankerung der Fasern in der Polymermatrix bewirken. Ferner scheint durch das unterschiedliche Herstellungsverfahren ein unterschiedlicher Spannungszustand in den Fasern eingefroren zu sein. Dies zeigt sich in dem Bruchverhalten. Während Textilglasfasern nach der Einarbeitung in die Polymerschmelze unregelmäßig geformte Bruchflächen aufweisen, zeigen E-Glas-Wollefasern im wesentlichen glatte Bruchstellen, die durch zur Faserachse im wesentlichen senkrechte Bruchflächen gekennzeichnet sind. Als Folge des unterschiedlichen Bruchverhaltens zeigen mit Textilglasfasern verstärkte Formmassen einen gewissen Gehalt an scharfkantigen Faserbruchstücken, deren L/D-Verhältnis bei 1 oder unterhalb von 1 liegt. Solche Faserbruchstücke werden in mit E-Glas-Wolle-verstärkten Polymeren nicht gefunden. Die erfindungsgemäßen Formmassen zeigen ferner ausgeprägte verbesserte mehrdimensionale mechanische Eigenschaften.
  • Dies läßt auf eine bessere Verteilung der Fasern in den Formmassen schließen.
  • Als Matrix für die erfindungsgemäßen Formmassen eignen sich insbesondere die nachstehend aufgeführten Kunststoffe und Kunststoffvorprodukte, die vorzugs- weise im Schmelz zustand oder aus Lösungen verarbeitet werden: Polyolefine wie Polyethylen oder Polypropylen, Styrol-Polymerisate und Styrol-Copolymerisate und Pfropf-Copolymerisate,- halogenhaltige Homo- und Copolymerisate, Polyvinylacetate, Polyacrylate und Polymethacrylate, Polyolefine und Polymere mit gemischtem Kettenaufbau, Polyacetate wie Polyoxymethylene, Polyphenylenoxide oder modifizierte Polyphenylenoxide, Cellulosederivate wie Celluloseester, Polyester wie Polycarbonate, Polyestercarbonate, Polyethylenterephthalate, Polybutylenterephthalate Polyamide, Polyimide, Polysulfone, Polyarylsulfone, Polyethersulfone, Polyarylether, Polyphenylensulfid, Polyurethane, Epoxidharze, ungesättigte Polyesterharze, Phenolharze, Aminoplaste, Silikonharze oder Cyanatharze. Bezüglich der Eigenschaften, Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren der Polymere wird auf die umfangreiche einschlägige Handbuchliteratur verwiesen.
  • Die erfindungsgemäß einzusetzenden E-Glas-Wollefasern sollen vorzugsweise eine mittlere Faserdicke von 1 bis 15 , besonders bevorzugt 1 bis 8 A aufweisen. Ganz besonders bevorzugte E-Glas-Wollefasern weisen eine mittlere Faserdicke zwischen 4,5 und 6 ß auf.
  • Die Faserdickenverteilung soll durch eine Standardabweichung der Faserdicke von unter 3,5, vorzugsweise unter 3 gekennzeichnet sein Die Mittelung der Faserdicke bzw. die Ermittlung der Standardabweichung der Faserdickenverteilung erfolgt jeweils unter Zugrundelegung der Anzahlhäufigkeit von Fasern mit einer bestimmten Faserdicke, wobei ein Dickstellenanteil von bis zu 5 Gew.-% bei der Ermittlung der Mittelwerte bzw. der Standardabweichung außer Betracht bleibt. Unter Dickstellenanteil im Sinne der vorliegenden Erfindung werden bei der Faserherstellung entstehende Teilchen mit hundeknochen ähnlicher Gestalt, Perlenform oder miteinander verklebte Einzelfasern verstanden, deren kleinste Querschnittsabmessung größer ist, als der dreifache mittlere Faserdurchmesser. Diese Dickstellenanteile liegen deutlich außerhalb einer Faserdickenverteilungskurve mit nur einem Maximum. Die Dickstellenanteile entstehen demnach offenbar nicht aufgrund natürlicher statistischer Schwankungen bei der Faserbildung, sondern aufgrund stochastischer Störungen des Faserbildungsprozesses.
  • Der Einfluß dieser Dickstellen auf die mechanischen Eigenschaften der daraus hergestellten Polymerformkörper scheint sehr gering. Jedoch kann es zu Störungen der Oberflächenglätte der Polymerformkörper kommen.
  • Wenn demnach eine besonders glatte Oberfläche der Polymerforinkörper verlangt wird, ist es zweckmäßig, die Glaswolle mit Dickstellenanteilen von unter 2 Gew.-% einzusetzen. Für extreme Anforderungen kann der Dickstellenanteil vor der Einarbeitung der Fasern in die Polymere abgetrennt werden.
  • Die Standardabweichung der Faserdickenverteilung soll vorzugsweise größer als 1,5 sein. Besonders bevorzugte einzusetzende Faserdickenverteilungen weisen Standardabweichungen von 2 bis 2,5 auf.
  • Das Verhältnis von Faserdicke zu Faserlänge wird im wesentlichen durch die Einarbeitung der Fasern in die Polymere bestimmt. Der Einarbeitungsprozeß soll so geführt werden, daß Verhältnisse L/D von zwischen 10 und 50 im Polymerformkörper vorliegen. Im allgemeinen sind Verhältnisse L/D zwischen 15 und 30 ausreichend.
  • Der Anteil der Fasern in den Polymerformkörpern beträgt vorzugsweise 5 bis 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 45 Gew.-%. Dabei kann der Anteil der Fasern bei Einsatz dünnerer Fasern geringer sein. Größere Faserdicken verlangen im allgemeinen etwas höhere Anteile von Fasern im Polymerformkörper, um optimale Verstärkungseffekte zu erzielen. Die Einarbeitung der Fasern in die Polymere kann in üblichen Mischaggregaten, wie Walzen, Knetern, Ein- und Mehrwellenextrudern, usw. erfolgen. Besonders vorteilhaft hat sich die Zugabe der Fasern zur bereits plastifizierten Polymermasse erwiesen. Damit werden größere L/D-Verhältnisse im Polymerformkörper erzielt. Ferner ist der mechanische Abrieb der Maschine geringer.
  • Zur Verbesserung der Kupplung zwischen dem Polymeren und den Fasern werden vorzugsweise Haftvermittler eingesetzt. Als Haftvermittler können die üblichen, aus der Polymerverstärkung mit Textilglasfasern bekannten Haftvermittler oder Schlichtemittel eingesetzt werden.
  • Die Haftvermittler können während der Einarbeitung in die Polymeren zugegeben werden oder auf die Fasern vor der Einarbeitung in die Polymermassen aufgebracht werden.
  • Die erfindungsgemäß einzusetzenden E-Glas-Wollefasern werden vorzugsweise nach speziellen Düsenblasverfahren hergestellt.
  • Beim Düsenblasverfahren werden einzelne, aus den Düsennippeln an der Unterseits eines Schmelzetiegels ausströmende Schmelzefäden unter der Wirkung von in einer Ziehdüse erzeugten, zu den Schmelzefäden im wesentlichen parallelen, Gasströmen zu Fäden ausgezogen.
  • Die bevorzugten Düsenblasverfahren bewirken nun eine zweistufige Zerfaserung, wobei zunächst der in die Blasdüse eintretende Schmelzestrom im Bereich des Düseneinlaufs durch einen hier erzeugten starken Druckgradienten in eine Vielzahl von Sekundärfäden aufgespalten wird. Diese Sekundärfäden werden in einem anschließenden Ausziehteil durch zu den Fäden im wesentlichen parallele Zugkräfte einer überschallausziehgasströmung bei möglichst geringem Druckgradienten der Gasströmung weiter ausgezogen und erstarrt. Ein solches Verfahren ist z.B. in der US-Patentschrift 4 337 074, sowie in der korrespondierenden Europäischen Offenlegungsschrift 38989 beschrieben. Bezüglich der Offenbarung des Herstellungsverfahrens für die erfindungsgemäß einzusetzenden E-Glas-Wollefasern wird ausdrücklich auf die genannten Schutzrechtsveröffentlichungen verwiesen.
  • Ein besonders bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden E-Glas-Wolle wird in dem nachfolgenden Herstellungsbeispiel für E-Glas-Wolle beschrieben.
  • Herstellungsbeispiel für E-Glas-Wollefasern Die Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden E-Glasfasern wird anhand der nachfolgenden Figuren 1 bis 3 beschrieben: Figur 1 zeigt einen Schmelzetiegel 1, der die E-Glasschmelze 3 enthält. Unterhalb des Schmelzetiegels sind Schmelzeaustrittsöffnungen 5 und 5' in auf Lücke versetzter Doppelreihe angeordnet. Unterhalb des Schmelzetiegel 1 befindet sich die Ziehdüse 2, die aus Ziehdüsensegmenten 2a, 2b, 2c und 2d besteht. Die Ziehdüsensegmente sind auf einem Träger 30 angeordnet, der eine Vielzahl von vertikal hierauf befestigten Trägerplatten 31 trägt. Die Ziehdüsensegmente 2a bis 2d sind über Schwalbenschwanzführungen 32 einzeln höhenjustierbar, um den Abstand zwischen der Ziehdüsenoberkante und den Schmelzeausflußöffnungen 5, 5' einzustellen. Zur Justierung sind Antriebsmotoren 40, die über eine Achse 41 und ein Zahnrad 42 auf die mit den Ziehdüsensegmenten verbundene Zahnstange 43 wirken, vorgesehen.
  • Die einzelnen Ziehdüsensegmente sind durch Abschlußbleche 33 gasdicht gegen die Trägerplatten 31 abgeschottet.
  • Die Ziehdüse selbst besteht aus dem Einlaufteil 6, dem Ausziehteil 7 sowie Treibstrahldüsen 18 mit Treibgaszufuhrleitungen 9. Jedem Segment wird über die Zufuhrleitung 19 das Treibgas getrennt zugeführt. Am unteren Ende des Ausziehteils 7 befindet sich jeweils eine Bohrung durch die Ziehdüse senkrecht zur Ziehdüsenmittelebene. Die Bohrung erlaubt über eine Verbindungsleitung 13a und Druckmeßgerät 14 die Messung des Gasdrucks am Ausziehteil 7. Bei Abweichungen des Gasdrucks im Ausziehteil 7 von einem Sollwert kann über Leitung 44 der Motor 40 zur Höhenjustierung jedes Düsensegmentes 2a bis 2d getrennt gesteuert werden.
  • Ferner sind Querstrahldüsen 20 vorgesehen.
  • Figur 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitts-Querschnitt durch die Ziehdüse gemäß Figur 1, insbesondere den Bereich des Einlaufteils 6. Die Kontur 16 des Einlaufteils 6 soll von der Ziehdüsenoberkante A zunächst scharfkantig bis außerhalb eines Radius R2 = 40 % der engsten Querschnittsabmessung d der Ziehdüse, vorzugsweise innerhalb der Radien R1 = 25 % und R2 = 40 % der engsten Querschnittsabmessung d, verlaufen.
  • Von der Steile der engsten Querschnittsabmessung d verläuft die Kontur 16 parallel oder bis zu einem Winkel 4 /2 = 10 divergent zur Ziehdüsenachse.
  • 2 Die Länge des Einlaufteils 6 in Achsenrichtung, d.h.
  • der Abstand der Ebenen A und B soll maximal der engsten Querschnittsabmessung d entsprechen. Vorzugsweise beträgt die Länge des Einlaufteils zwischen 0,5 und 0,8 d.
  • In der Ebene B sind beidseitig des Einlaufteils 6 Treibstrahldüsen 18 vorgesehen. Die Treibstrahldüsenachse 18 b ist vorzugsweise um den Winkel -20 bis +50 gegen die Ziehdüsenmittelebene geneigt. In der Ebene B erweitert sich die Ziehdüse auf eine Querschnittsabmessung, die 1,5- bis 2,4-mal so breit ist wie die engste Querschnittsabmessung d. Die Treibstrahldüsen 18 weisen am Treibstrahldüsenausgang einen sich erweiternden Teil 18 a auf. Die Treibstrahldüsen werden über die Zuleitung 9 mit Druckgas von 4 bis 10 bar beaufschlagt, so daß die Treibstrahlen aus den Treibstrahldüsen mit einer Geschwindigkeit von 1,5 bis 3-facher Schallgeschwindigkeit austreten. Durch die Treibstrahlen wird Gas aus der Umgebung des Einlaufteils in den Einlaufteil der Ziehdüse eingesaugt, wobei sich die Einlaufströmung 10 ausbildet. Einlaufteil, Treibstrahldüsen und Gasdruck der Einlaufdüsen, sowie die Menge des in die Ziehdüse eintretenden Schmelzestroms 11 werden so gewählt, daß der Gasdruck am Ende des Einlaufteils gleich dem Gasdruck der Treibstrahldüsen am Treibstrahldüsenausgang ist. Unterhalb der Ebene B schließt sich der Ausziehteil 7 an. Die Begrenzungswände 17 des Ausziehteils 7 sind um einen Winkel B/2 von 0,5 bis 1,2" gegen die Ziehdüsenmittelebene geneigt, so daß im Ausziehteil der Ziehdüse im wesentlichen konstanter bzw. leicht fallender Druck herrscht. Der Ausziehteil 7 soll in Richtung der Ziehdüsenachse eine Länge von mindestens dem 6-fachen der engsten Querschnittsabmessung d vorzugsweise dem 8- bis 20-fachen der engsten Querschnittsabmessung d aufweisen. An den Ausziehteil kann sich ein Unterschalldifuser anschließen.
  • Im Einlaufteil sind ferner Querstrahldüsen 20 vorgesehen, durch die Gasstrahlen im wesentlichen quer zur Einlauf strömung 10 in die Einlaufströmung eingeblasen werden. Hierdurch kann das Druckgefälle im Ziehdüseneinlauf, durch das die Aufspaltung des Schmelzestromes 11 etwa am Zerfaserungspunkt Z in eine Vielzahl von Sekundärfäden 12 bewirkt wird, erheblich erhöht werden.
  • Es werden relative Druckgradienten (bezogen auf die engste Querschnittsabmessung d) von t p d//\ 1 von 2,4 bis 4 bar erreicht.
  • Die Querstrahldüsen 20 werden vorzugsweise in die Zwischenräume zwischen je zwei Schmelzeströmen 11 einer einzelnen Reihe von Schmelzeströmen gerichtet, und zwar abwechselnd von beiden Seiten. Bei einer, wie in Figur 1 gezeichneten, doppelreihigen Anordnung der Schmelzeströme werden die Querstrahldüsen 20 vorzugsweise zwischen je zwei Schmelzeströme einer Reihe auf den Schmelzestrom der gegenüberliegenden Reihe gerichtet.
  • Bei einer Ziehdüse mit d = 4 mm, in deren Umgebung Atmosphärendruck herrscht, wird ein Druckabfall von 0,3 bis 0,5 bar auf 0,5 mm Länge erreicht.
  • Bei einer Ziehdüse, deren Treibstrahldüsen und Treibgasdruck so ausgelegt sind, daß am Austritt des Treibstrahls ein Druck von z.B. 0,3 bar herrscht, wird der Druck am Ende des Ausziehteils durch Regelung des Abstandes von Schmelzetiegel und Ziehdüseneinlauf auf 0,2 bis 0,3 bar geregelt.
  • Figur 3 zeigt einen Schnitt 3-3 durch die Darstellung der Figur 2. Dabei ist die Ziehdüse von unten darge- stellt. Die Pfeile 21 bezeichnen die Querstrahlen in relativer Anordnung zu den Schmelzeaustrittsöffnungen 5.
  • Die übrigen Ziffern bezeichnen gleiche Elemente wie in Figur 2. Die Treibstrahldüsen 18 sind vorzugsweise so eng angeordnet, daß die divergierenden Teile 18a der Treibstrahldüsen 18 überlappen.
  • Für die Herstellung von E-Glaswolle für die nachfolgend beschriebenen Einarbeitungsversuche in Polymerschmelzen wurde eine Vorrichtung gemäß Fig. 1 bis 3 mit folgenden Abmessungen eingesetzt: Engster Querschnitt im Ziehdüseneinlauf d = 4 mm, Radius des konvergierenden Teils R = 1,8 mm, Durchmesser der Treibstrahldüsen 1 mm, Durchmesser am Ausgang der Treibstrahldüsen 1,5 mm, Breite am Anfang des Ausziehteils 8 mm, Erweiterungswinkel des Ausziehteils 1,50, Länge des Ausziehteils 60 mm, Länge des Ziehdüseneinlaufs 3 mm, Durchmesser der Schmelzeausflußöffnungen des Tiegels 1 mm, Anzahl der Düsennippel, die in Einziehdüsensegment münden: 13 in Doppelreihe, Anzahl der Segmente: 16.
  • Die Verfahrensparameter waren folgende: Luftdruck in der Treibgaszufuhrleitung 9 = 6 bar, Gasdruck am Ende des Ausziehteils de Ziehdüse 0,35 bar je Düsennippel austretende Schmelzemenge: 2 g/min, Schmelzetemperatur im Schmelzetiegel: 1400"C.
  • Es wurden E-Glas-Fasern mit einem mittleren Durchmesser von 4,8 A erhalten. Der Dickstellenanteil oberhalb von 15 ß betrug 2,6 Gew.-%. Die Faserdickenverteilung ist in Figur 4 dargestellt, wobei die Anzahlhäufigkeit in Prozent über der Faserdicke aufgetragen ist.
  • Durch Erniedrigung der Schmelzetemperatur und gleichzeitige Vergrößerung des Durchmessers der Schmelzeausflußöffnung (damit die Ausflußmenge erhalten bleibt) werden Fasern mit größeren mittleren Faserdurchmessern erhalten.
  • Beispiele 1 bis 4 (Herstellung glasfaserverstärkter Polyamid-Formkörper) Nach dem Herstellungsbeispiel hergestellte E-Glas-Wollefasern mit den in der nachfolgenden Tabelle 1 angegebenen mittleren Faserdurchmessern wurden durch Aufschlemmen mit einem üblichen Haftvermittler oberflächenbehandelt. Als Polymeres wurde Polycaprolactam mit einer relativen Viskosität von 3,1, gemessen als 1 gew.-%ige Lösung in m-Kresol bei 250C eingesetzt. Das Polycaprolactam enthielt ferner geringe Mengen eines Nukleier- und Entformungsmittels. Es wurde auf einem kontinuierlich arbeitenden Zweiwellenextruder der Firma Werner und Pfleiderer bei einer eingestellten Heiztemperatur von 2600C aufgeschmolzen. Durch einen zweiten Einfüllstutzen wurde die oberflächenbehandelte E-Glas-Wolle unter Stickstoffatmosphäre in die Polyamidschmelze eindosiert und in der Schmelze homogen dispergiert. Vor dem Austritt aus der Düse des Extruders wurde die Schmelze entgast. Zylindertemperaturen und Drehzahl des Extruders wurden so gewählt, daß die Massentemperatur etwa bei 2800C lag. Der Schmelzestrang wurde dann in Wasser abgekühlt, granuliert und getrocknet. Aus dem Granulat wurden auf einer Standardspritzgießmaschine (Allrounder der Firma Arburg) Normkleinstäbe (nach DIN 53 453), Zugstäbe (nach DIN 53 455) sowie Platten von 3 x 60 x 60 mm Abmessung bei 900 Formtemperatur verspritzt.
  • An den Proben wurden die Reißfestigkeit R' die Reißdehnung und der Zug-E-Modul nach DIN 53 455 getestet, ferner die Schlagzähigkeit an nach DIN 53 543, und die Schlagzähigkeit bei mehraxialer Belastung (EKWA-Test) nach DIN 53 443, Blatt 2 (Durchschlagung einer Platte von 2 x 60 x 60 mm Abmessung mit einem Durchstoßdorn mit kugelförmiger Spitze, Durchmesser 20 mm, und 35 kg Gewicht bei einer Fallhöhe von 1 m). Die Bestimmung des Verhältnisses Länge zu Durchmesser der Fasern im Polymerkörper (L/D Verhältnis) wurde nach Auflösen der Normkleinstäbe mit Ameisensäure, Abtrennen der Fasern und Auszählen unter dem Mikroskop bestimmt.
  • Die erhaltenen Meßwerte sind in der nachfolgenden Tabelle 1 angegeben.
  • (Vergleichs-)Beispiele 5 und 6 Die Vergleichsbeispiele wurden völlig analog zu den Beispielen 1 bis 4 durchgeführt, wobei anstelle der E-Glas-Wollefasern Textil-E-Glasfasern als beim Faserziehprozeß beschlichtete chopped strands eingesetzt.
  • Faserdurchmesser und Vergleichsmeßwerte sind ebenfalls in Tabelle 1 angegeben.
  • Beispiele 7 bis 9 Als Polymeres wurde Polycarbonat mit einer relativen Viskosität von 1,285, gemessen in einer 0,5 eigen Methylenchloridlösung bei 25"C eingesetzt. Die Polycarbonatschmelze enthielt geringe Mengen eines Haftvermittlers. Die E-Glas-Wollefasern wurden unbe- schlichtet eingesetzt. Im übrigen erfolgte die Herstellung der Probekörper und deren Prüfung analog zu den Beispielen 1 bis 4, wobei die Massetemperatur im Extruder 3200C betrug, die Formtemperatur beim Verspritzen bei 1100C. Die Auflösung der Proben zur Bestimmung des L/D-Verhältnisses erfolgt mit Methylenchlorid. Die Meßergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.
  • (Vergleichs-) Beispiele 10 und 11 Die Beispiele wurden völlig analog zu den Beispielen 7 bis 9 durchgeführt, wobei anstelle der E-Glas-Wollefasern aus endlos gesponnen E-Glasfasern hergestellte milled fibers von 120 ß Länge eingesetzt wurden. Die Meßergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 1 Polyamidformkörper, enthaltend 30 Gew.-% Verstärkungsfasern Beispiel Fasereigenschaften Eigenschaften des Formkörpers Nr. D L/D #R #R Zug-E-Modul an EKWA µm MPa % GPa KJ/m² Nm 1 5 17 182 9,8 10,2 83 10,6 2 7 20 175 8,2 9,8 78 6,8 3 11 22 168 7,4 9,6 68 3,9 4 15 22 157 4,5 9,3 52 2,9 5 10 25 155 4,4 9,2 50 2,0 6 14 24 144 3,5 8,9 38 1,5 Tabelle 2 Polycarbonatformkörper, enthaltend 20 Gew.-% Verstärkungsfasern Beispiel Fasereigenschaften Eigenschaften des Formkörpers Nr. D L/D #R #R Zug-E-Modul an EKWA µm MPa % GPa KJ/m² Nm 7 5 12 92 10,2 5,9 n.g.* 24 8 11 12 78 8,3 5,2 83 18 9 15 9 72 6,4 4,8 56 16 10 10 11 67 5,6 4,6 44 10,6 11 14 10 65 5,2 4,6 42 8,4 * n.g. = nicht gebrochen

Claims (7)

  1. Patentansprüche 1. Formmasse aus mineralfaserverstärkten thermoplastischen und/oder duroplastischen Polymeren, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Verstärkungsfasern E-Glas-Wollefasern enthält.
  2. 2. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern eine mittlere Faserdicke von 1 bis 15 ij aufweisen.
  3. 3. Formmasse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserdickenverteilung durch eine Standardabweichung von unter 3,5 charakterisiert ist.
  4. 4. Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserdickenverteilung durch eine Standardabweichung von mindestens 1,5 charakterisiert ist.
  5. 5. Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern mit einem mittleren Verhältnis von Länge zu Dicke zwischen 10 und 100, vorzugsweise zwischen 15 und 60, vorliegen.
  6. 6. Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Verstärkungsfasern 5 bis 60 Gew.-% bezogen auf die Formmasse beträgt.
  7. 7. Formmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfasern nach dem Düsenblasverfahren hergestellt wurden.
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