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Faserverbundwerks toffe
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Die Erfindung betrifft Formteile aus temperaturbeständigen, mit orientierten
Fasern verstärkten Kunststoffen und Verfahren zur Herstellung solcher Faserverbundwerkstoffe
durch Aufbringen der Kunststoffe auf Vers tärkungsfasern.
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Zur Herstellung von Rochleistungsverbundwerkstoffen wurde bisher praktisch
ausschließlich mit Epoxidharzen als Matrixmaterial gearbeitet.
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Diese Harze bieten wegen ihren niedrigen Viskositäten den Vorteil
der guten Tränkbarkeit der Verstärkungsfasern, sie haben jedoch den Nachteil, daß
daraus hergestelltes Halbzeug nicht beliebig lange lagerbar ist, so daß Formgebung
und Härtung gleichzeitig erfolgen müssen. Dieser Nachteil entfällt bei Verwendung
von temperaturbeständigen thermoplastischen Kunststoffen als Matrismaterial; hier
ergeben sich jedoch andere Probleme: Verwendet man lösliche, amorphe Thermoplasten,
wie z.B. Polysulfone oder Polyethersulfone, so erhält man Formteile, die wegen der
Löslichkeit des Matrixmaterials in organischen Lösungsmitteln spannungsrißempfindlich
sind, was insbesondere ihrem Einsatz im Automobilbereich entgegensteht.
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Versucht man, unlösliche, teilkristalline Thermoplaste, wie Polyetherketone
oder Polysulfidketonet als Schmelze auf Verstärkungsfasern aufzubringen, so erhält
man wegen der hohen Viskosität der Schmelze eine zu geringe Benetzung der Fasern.
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In der EP-A-56 703 wird vorgeschlagen" Fasergebilde mit Schmelzen
niedermolekularer, niedrigviskoser thermoplastischer Polymerer zu imprägnieren.
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Die dabei entstehenden Faserverbundmaterialien zeigen jedoch - insbesondere
bei teilkristallinen Thermoplasten - ein unbefriedigendes Zähigkeits- und Dehnungsverhalten.
In der EP-A-56 703 ist zwar die Möglichkeit der nachträglichen Erhöhung des Molekulargewichts
angedeutet; die empfohlenen Methoden (Festphasenkondensation, Zusatz von Vernetzungsmitteln
und Bestrahlung) führen jedoch bei den dort beschriebenen Polymeren zu unkontrollierbaren
und unerwünschten Nebenreaktionen und somit zur Herabsetzung der mechanischen Eigenschaften
der Fertigteile. Ferner erfordern sie einen hohen apparativen Aufwand.
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Der Erfindung lag nun die Aufgabe zugrunde, Faserverbundwerkstoffe
mit hoher Zähigkeit, guter Wärmeformbeständigkeit und Lösungsmittel- und Spannungsrißbeständigkeit
herzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man ein reaktive
Gruppen enthaltendes, vernetzbares thermoplastisches Polymeres A mit einer Glastemperatur
oberhalb von 80"C, gegebenenfalls zusammen mit einem keine reaktive Gruppen enthaltenden
Polymeren B mit einer Glastemperatur oberhalb von 80"C, auf Verstärkungs-
fasern
aufbringt, das entstandene Halbzeug formt und in dem dabei erhaltenen Formteil die
Kunststoffmatrix so vernetzt, daß ihre Glastemperatur um mindestens 20*C ansteigt,
und daß sie im niedrig siedenden chlorierten Kohlenwasserstoff praktisch nicht mehr
löslich ist.
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Polymere im Sinne der Erfindung sind solche mit einem Polymerisationsgrad
von mindestens 5, vorzugsweise mindestens 10 und inbesondere mindestens 20.
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Bevorzugte vernetzbare Polymere A sind dabei solche, die Nitril- und/oder
Arylthio- bzw, Alkylthio-Gruppen tragen. Unter Arylthio ist die Gruppierung -S-R
zu verstehen, wobei R ein gegebenenfalls substituierter Arylrest ist, beispielsweise
ein Phenyl-, Naphthyl- oder Pyridyl-Rest, der z.B. Halogen-, Aryl- oder Alkyl-Substituenten
tragen kann, unter Alkylthio die Gruppe -S-R', wobei R' ein Alkylrest mit 1 bis
6 Rohlenstoffatomen ist.
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Die genannten Gruppierungen können einerseits die Löslichkeit der
Polymeren A in organischen Lösungsmitteln verbessern, andererseits kann hiervon
die Vernetzungsreaktion ausgehen. Bei der Vernetzungsreaktion werden kovalente Bindungen
geknüpft.
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Weiterhin kann die Löslichkeit von Polymeren A durch die Anwesenheit
von heterocyclischen Gruppierungen im Polymermolekül, z.B. der Gruppierung -N=,
verbessert werden oder durch eine meta-Verknüpfung der Einzelglieder innerhalb der
Polymerkette.
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Als reaktive Gruppen, von denen eine Vernetzungsreaktion ausgehen
kann, können auch folgende Gruppen fungieren:
-NC -NCO -NCS -SCN
-OCN -C=CH
Ferner folgende Gruppierungen in der Polymerkette:
Unter tee Umständen können auch Alkylreste und Halogensubstituenten
als reaktive Gruppen fungieren.
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Wegen der Anwesenheit der reaktiven Gruppen im Polymeren A ist ein
Zusatz von chemischen Vernetzungsmitteln bei den erfindungsgemäßen Verfahren nicht
zwingend erforderlich.
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Besonders bevorzugte Polymere A sind aromatische Polyether der allgemeinen
Formel -X-O-P-O-, worin X und Y folgende Bedeutung haben: X ist ein Arylrest, der
mindestens eine Nitril- und/oder eine Arylthio-Gruppe trägt; Y ist ein Diphenolrest,
vorzugsweise der Bisphenol-S-Rest
oder der Bisphenol-A-Rest
Daneben sind noch die Reste folgender Diphenole geeignet:
Geeignete Arylreste X sind z.B.:
Es können auch Mischungen von zwei oder mehreren verschiedenartige Polymeren A eingesetzt
werden, sowie Copolymere, die verschiedenartige Monomerbausteine X bzw. Y enthalten.
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Das Polymere A ist ein temperaturbeständiger Kunststoff, d.h., seine
Glastemperatur liegt oberhalb von 80"C, vorzugsweise oberhalb von 100"C und insbesondere
oberhalb von 1300C.
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Bei den erfindungsgemäßen Verfahren kann man entweder nur das Polymere
A allein auf die Verstärkungsfasern aufbringen oder eine Mischung des Polymeren
A mit einem keine reaktiven Gruppen enthaltenden temperaturbeständigen thermoplastischen
Polymeren B, welches ebenfalls eine Glastemperatur oberhalb von 80es, vorzugsweise
oberhalb von 1000C und insbesondere oberhalb von 130'C aufweist. Die Polymeren B
sind vorzugsweise amorph und in organischen Lösungsmitteln löslich. In Frage kommen
vorzugsweise Polyethersulfone
Polysulfone
daneben auch Polyetherimide, wie z.B.
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Polycarbonate und aromatische Polyether.
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Die Polymeren A und B werden dabei im Gewichtsverhältnis 100 : 0 bis
1 : 99 eingesetzt. Die Polymeren B enthalten zwar selbst keine reaktiven Gruppen,
bei der Vernetzungsreaktion werden sie jedoch in die vernetzte Struktur miteingebaut,
so daß sie praktisch nicht mehr löslich sind und ihre Spannungsrißanfälligkeit verlieren.
Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Komponenten A und B eine molekulardisperse,
einphasige Mischung bilden, wie z.B. bei Gemischen aus A. 2 bis 20 Gewichtsteilen
des aromatischen Polyethers der Formel
und B. 98 bis 80 Gewichtsteilen Polyethersulfon oder Polysulfon, sowie bei Gemischen
aus A. 98 bis 80 Gewichtsteilen des genannten aromatischen Polyethers und B. 2 bis
20 Gewichtsteilen Polyethersulfon oder Polysulfon.
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Als Verstärkungsfasern kommen übliche Endlosfaserstränge (Rovings),
z.B.
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aus Glas, Kohlenstoff oder aromatischen Polyamiden ((R)Aramid-Fasern)
in
Frage. Sie können als Einzel-Roving, als paralleles Fasergelege
oder als Gewebe eingesetzt werden. Das Volumenverhältnis Kunststoff zu Verstärkungsfasern
liegt bevorzugt zwischen 70 : 30 und 15 : 85, insbesondere zwischen 55 : 45 und
35 : 65.
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Bei einem bevorzugten Herstellverfahren werden die Verstärkungsfasern
mit einer Lösung der thermoplastischen Polymeren getränkt. Als Lösungsmittel kommen
dabei vorzugsweise niedrigsiedende organische Flüssigkeiten in Frage, insbesondere
chlorierte Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt unterhalb von 80"C.
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Besonders geeignet ist Dichlormethan, sowie eine Mischung aus Dichlormethan
und Chloroform im Volumenverhältnis von etwa 1 : 1. Daneben sind auch Trichlorethan,
Chloroform, Hexafluorbenzol, fluorierte aliphatische Kohlenwasserstoffe und höher
chlorierte Kohlenwasserstoffe geeignet.
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Grundsätzlich können auch höhersiedende Lösungsmittel verwendet werden,
wie z.B. Dimethylformamid oder N-Methylpyrrolidon. Diese Lösungsmittel sind aber
schwierig aus dem Halbzeug zu entfernen. Vorzugsweise tränkt man mit 5 bis 40, insbesondere
mit 10 bis 30 gew.%igen Lösungen. Die Lösungen sollten dabei eine Viskosität unterhalb
von 10.000 mPas, vorzugsweise unterhalb von 5000 mPas und insbesondere zwischen
50 und 1000 mPas haben. Beim Tränken werden die Rovings einzeln oder in Bandform
nebeneinanderliegend durch das Lösungsmittelbad gezogen. Die Rovings sollten dabei
möglichst gut gespreizt, d.h. flächig auseinandergezogen sein, was durch bekannte
Vorrichtungen bewerkstelligt werden kann.
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Der Fasergehalt des getränkten Rovings kann durch die Konzentration
der Tränklösung, die Verweilzeit im Bad, sowie durch ein nach dem Tränkbad angeordnetes
Quetschwalzenpaar beeinflußt werden. Anschließend an das Tränkbad durchlaufen die
getränkten Rovings eine Trockenstrecke, wo die Lösungsmittel, vorzugsweise bei Temperaturen
oberhalb von 60"C, insbesondere zwischen 80 und 1500C verdampft werden.
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Die imprägnierten, kunstharzgebundenen Prepreg-Rovings können - in
Form von Einzelfäden oder von 0,5 bis 2 cm breiten Bändern - klebfrei auf Spulen
gewickelt werden. Sie stellen ein lagerstabiles Halbzeug dar, das thermoplastisch
weiterverarbeitbar ist. Man kann sie z.B. - gegebenenfalls auch direkt nach dem
Imprägnieren und Trocknen - nach dem Durchlaufen einer Vorheizstrecke auf Kerne
aufwickeln, dort durch Erhitzen auf Temperaturen zwischen 160 und 300"C verbinden
und auf diese Weise rotationssymmetrische Formteile, z.B. Rohre, herstellen.
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Ferner kann man den imprägnierten Roving dirket auf einem Wickelkern
positionieren und erst dann das Lösungsmittel entfernen.
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Flächige Prepregs können hergestellt werden, indem man eine Vielzahl
von Rovings parallel durch das Tränkbad führt und das entstehende, vorzugsweise
2 bis 150 cm breite imprägnierte, kunstharzgebundene Roving-Band nach dem Trocknen
in plattenförmige Stücke schneidet oder endlos auf Spulen wickelt.
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Diese vorzugsweise 0,1 bis 0,5 mm dicken, unidirektional faserverstärkten
Prepregs können schichtweise übereinandergestapelt werden, wobei die einzelnen Prepregs
in beliebige Winkel zueinander gelegt werden können. Die Stapel können dann durch
Verpressen, vorzugsweise bei Temperaturen oberhalb des Schmelzbereichs der Polymeren,
zu Fertigteilen geformt werden.
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Dabei heizt man den Stapel z.B. außerhalb der Presse auf und legt
dann in die Presse ein, die auf einer Temperatur unterhalb des Glaspunktes des Polymeren
gehalten wird.
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Weiterhin können Gewebe mit Lösungen der Polymeren getränkt werden.
Durch Abdampfen des Lösungsmittels erhält man flächige Halbzeug, die wie oben weiterverarbeitet
werden können.
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In den erhaltenen Formteilen wird schließlich die Kunststoffmatrix
so vernetzt, daß ihre Glastemperatur um mindestens 20"C, vorzugsweise um mindestens
50"C auf einen Wert oberhalb von 100"C, vorzugsweise oberhalb von 1800C ansteigt,
und daß sie in niedrigsiedenden chlorierten Kohlenwasserstoffen praktisch nicht
mehr löslich ist. Dabei soll nicht ausgeschlossen werden, daß - im Falle eines großen
Uberschusses an Polymer B -nicht alles Polymer B vollständig mitvernetzt. Dabei
darf jedoch der lösliche Kunststoffanteil (gemessen durch einstündige Extraktion
in Dichlormethan bei 35¢C) 5 X, vorzugsweise 1 %, nicht übersteigen.
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Das Vernetzen der Kunststoffmatrix wird zweckmäßigerweise durch Erhitzen
der Formteile, gegebenenfalls in Gegenwart von Vernetzungskatalysatoren, vorgenommen.
Als Vernetzungskatalysatoren kommen insbesondere Lewis--Säuren, wie z.B. Zinkchlorid
oder Aluminiumchlorid in Frage, die den Polymeren in Mengen von vorzugsweise 0,5
bis 5 Gew.X zugemischt worden waren, ferner Metalloxide, wie z.B. Aluminiumoxid
und Eisen(II)-oxid.
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Bevorzugt werden die Formteile mindestens 5 Min. lang, insbesondere
1 bis 10 Stunden lang auf Temperaturen oberhalb von 200"C, insbesondere zwischen
2500 und 450"C erhitzt.
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Dabei werden unschmelzbare, lösungsmittelbeständige Formkörper erhalten,
die auch bei hohen Temperaturen, z.B. von 3000C noch gute mechanische Eigenschaften
aufweisen. Die Fertigteile sind nach dem Vernetzen gegen die vorher benutzten Lösungsmittel
- z.B. Chlorkohlenwasserstoffe - stabil.
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Bei einem anderen bevorzugten Verfahren werden die Verstärkungsfasern
mit einer Schmelze der thermoplastischen Polymeren getränkt. Diese Schmelze sollte
möglichst niedrigviskos sein, d.h., sie sollte eine Viskosität unterhalb von 100.000
mPas aufweisen. Vorzugsweise sollte die Viksosität unterhalb von 20.000 mPas und
insbesondere zwischen 1.000 und 10.000 mPas liegen.
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Nach diesem Verfahren werden erfindungsgemäß Nitril- und/oder Arylthio-bzw.
Alkylthio-Gruppen tragende, vernetzbare thermoplastische Polymere A mit einer Glastemperatur
oberhalb von 80"C verarbeitet. Sie können mit keine reaktiven Seitengruppen tragenden
thermoplastischen Polymeren B vermischt sein, wobei hier außer den amorphen Polysulfonen
und Polyethersulfonen auch teilkristalline und somit unlösliche temperaturbeständige
Polymere, wie Polyetherketone, Polyphenylensulfid, Polysulfidketone oder Polyamide
in Frage kommen. Die Verfahrensschritte des Tränkens, Verformens und Vernetzens
entsprechen den oben beschriebenen.
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Bei einem anderen Verfahren wird Kunststoffpulver, bestehend aus Polymeren
A sowie gegebenenfalls Polymeren B auf Verstärkungsfasern aufgetragen. Das Pulver
hat vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße von 5 bis 15 p. Dabei werden die durch
Anblasen mit Luft oder durch andere bekannte Vorrichtungen möglichst gut aufgespeizte
Rovings vorgeheizt und durch ein Wirbelbett mit dem Kunststoff-Pulver gezogen. Dabei
hat das Kunststoffpulver eine Temperatur knapp unterhalb des Glaspunktes bzw. Schmelzpunktes.
Anschließend wird das an den Verstärkungsfasern anhaftende Kunststoffpulver aufgeschmolzen,
wobei die Fasern getränkt werden. Daran schließen sich dann die oben beschriebenen
weiteren Verfahrensschritte an.
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In einem weiteren Verfahren geht man aus von Kunststoff-Fasern, die
aus Polymeren A und gegebenenfalls Polymeren B bestehen und stellt Gewebe aus diesen
Fasern und Verstärkungsfasern her, wobei z.B. die eine Faserart Kettfäden und die
andere Faserart Schußfäden sind. Die Kunststoff-Fasern werden beim Formgebungsprozeß
aufgeschmolzen und die entstehenden Halbzeuge wie oben beschrieben weiterverarbeitet.
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Schließlich kann man auch von einer Kunststoff-Folie aus Polymerem
A und gegebenenfalls Polymerem B ausgehen und solche Folien in einer oder mehreren
Lagen mit Flächengebilden aus Verstärkungsfasern dbereinanderdrapieren. Die Lagen
werden dann bei Temperaturen oberhalb des Schmelzbereichs der Kunststoffe verpreßt,
das entstehende Halbzeug wird auf die beschriebene Weise weiterverarbeitet.
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Ein weiterer.Gegenstand der Erfindung sind Faserverbundwerkstoffe,
enthaltend ein temperaturbeständiges thermoplastisches Polymeres A, das Nitril-
und/oder Arylthio- bzw. Alkylthio-Gruppen trägt, gegebenenfalls zusammen einem temperaturbeständigen
thermoplastischen Polymeren B, welches keine reaktiven Gruppen trägt, sowie 30 bis
80 Volumen-% orientierter Verstärkungsfasern, wobei die Kunststoffmatrix eine Glastemperatur
von mehr als 100etc, vorzugsweise von mehr als 1300C und insbesondere von mehr als
1800C aufweist und in einem niedrigsiedenden chlorierten Kohlenwasserstoff praktisch
unlöslich ist.
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Derartige Faserverbundwerkstoffe, die sich durch hohe Zähigkeit, gute
Wärmeformbeständigkeit und Lösungsmittel- und Spannungsrißbeständigkeit auszeichnen,
finden Anwendung als Kraftfahrzeugteile, sowie in der Luft-und Raumfahrtindustrie.
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Die in den Beispielen genannten Teile und Prozente beziehen sich auf
das Gewicht.
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Beispiele a) Herstellung des Polymeren A 1 54,57 g (0,25 Mol) 4,4'-Thiodiphenol
und 43,0 g (0,25 Mol) 2,6-Dichlorbenzonitril werden in 420 ml N-Methylpyrrolidon
und 190 ml Toluol gelöst und mit 35,88 g (0,26 Mol) wasserfreiem Kaliumcarbonat
versetzt. Das Reaktionsgemisch wird unter ständigem Abdestillieren eines azeotropen
Gemisches aus Wasser und Toluol innerhalb von 2 Stunden auf 1500C erhitzt. Nach
vollständigem Entfernen des Toluols wird die Temperatur auf 1800C gesteigert und
das Reaktionsgemisch 5 Stunden bei dieser Temperatur belassen. Durch 30-minütiges
Einleiten eines Methylchlorid-Stromes wird die Polykondensation abgebrochen.
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Die anorganischen Bestandteile werden nach Zugabe von 300 ml Chlorbenzol
abfiltriert und das Polymere in einem Gemisch aus gleichen Teilen 1Xiger Essigsäure
und Methanol gefällt. Nach sorgfältigem Waschen mit Wasser und Methanol wird 12
Stunden bei 100°C im Vakuum getrocknet.
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Das Polymere besitzt eine Grenzviskosität [#]NMP25°C = 0,59 dl .
g-1, eine Glastemperatur Tg = 153°C, und den K-Wert 52.
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b) Herstellung des Polymeren A 2 0,25 Mol 4,4'-Thiodiphenol und 0,25
Mol 2,5-Dichlor-3-cyan-4-methylpyridin werden wie unter a) beschrieben, polykondensiert,
wobei jedoch die Polykondensationszeit 5 Stunden beträgt.
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Das erhaltene Polymere A 2
hat eine Glastemperatur von 154"C, eine reduzierte Viskosität [2'25'C von 0,21 dl.g
1 und einen K-Wert von 29.
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c) Herstellung des Copolymeren A 3 Es wird wie unter b) beschrieben
gearbeitet, wobei jedoch 0,125 Mol 2,6-Dichlorbenzonitril und 0,125 Mol 2,5-Dichlor-3-cyan-4-methyl--pyridin
eingesetzt wurden. Das erhaltene Copolymere A 3 besitzt eine Glastemperatur Tg von
148"C, einen K-Wert von 26.
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Beispiel 1 Eine 20-%ige Lösung des Polymeren A 1 in CH2Cl2 mit einer
Viskosität von 800 mPa.s bei Raumtemperatur wird zum Tränken von Glasfasern (1200
tex--Roving der Fa. Gewetex) benutzt.
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Mehrere Fasern werden dabei parallel durch ein Bad mit der Polymerlösung
gezogen, anschließend wird das Lösungsmittel bei 80 bis 1300C abgezogen und man
erhält flächige, noch thermoplastische, unidirektional verstärkte Prepregs. Jeweils
vier davon werden so übereinander drapiert, daß alle Fasern parallel liegen. Das
Gelege wird in einer Presse bei 300§C und leichtem Druck etwa 1 Stunde lang aufgeheizt.
Danach wird die Temperatur gesteigert bis auf 400°C. Der gesamte Aushärtungsvorgang
dauert etwa 7 Stunden. Die anvernetzte Platte kann jedoch auch schon nach 1 - 2
Stunden unter der Presse für 8 - 15 Stunden in einem Ofen bei 350 - 400"C überführt
werden, um die Vernetzung zu beenden.
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Die fertige Platte ist metallisch schwarz, während das Prepreg-Gelege
nahezu farblos war. Die vernetzte Platte ist gegenüber CH2C12 beständig.
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Die Glastemperatur Tg der Kunststoffmatrix ist auf 300°C angestiegen.
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Der Schubmodul beträgt bei 20"C 5000 N/mm2 und sinkt bei 200°C auf
4000, bei 300°C nur auf 3000 N/mm2 ab. Der Faseranteil beträgt 75 Vol.-t Beispiel
2 Es wird wie in Beispiel 1 gearbeitet, wobei jedoch nur ein Glasfaserroving getränkt
wird.
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Nach Durchlaufen der Trockenstrecke wird der getränkte "Prepreg-Roving"
auf eine Spule gewickelt. Er hat einen Glasfaseranteil von 70 Vol.-X und stellt
ein lagerfähiges Halbzeug dar.
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Der Prepreg-Roving wird auf einer herkömmlichen Wickelmaschine auf
einem zylindrischen Dorn, der auf ca. 200°C getempert ist, abgelegt. Der Lagenaufbau
ist 90°/90°/+45s/-45e/-45°/+45°/90°/90°, der Dorndurchmesser beträgt 70 mm, das
Rohr ist 100 mm lang. Nach dem völligen Bewickeln wird das Rohr 20 Stunden lang
in einem Ofen bei 350 - 400"C zum Fertigteil vernetzt.
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Beispiel 3 Es wird eine 20Die Lösung hergestellt, die gleiche Teile
des Polymeren A 1 und Polyethersulfon mit einer Glastemperatur von 220"C in CH2Cl2
enthält. Die Viskosität der Lösung beträgt 800 mPas bei Raumtemperatur. Mit dieser
Lösung werden Glasfasern (1200 tex. Roving der Fa.
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Gevetex) getränkt. Dabei werden mehrere Fasern parallel durch ein
Bad mit der Polymerlösung gezogen, anschließend wird das Lösungsmittel bei 80 bis
130iC abgezogen und man erhält flächige, unidirektional verstärkte Prepregs.
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Jeweils 4 davon werden so übereinander drapiert, daß alle Fasern parallel
liegen. Das Gelege wird in einem Umluftofen 2 Stunden bei 350"C erhitzt, danach
wird die Platte in einer Presse 2 Stunden lang auf 350°C erhitzt.
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Die anvernetzte Platte wird danach in einem Umluftofen 12 Stunden
lang bei 350°C nachvernetzt.
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Die fertige Platte ist metallisch schwarz, während das Prepreg-Gelege
nahezu farblos war. Die Glastemperatur Tg der Kunststoffmatrix beträgt 280°C. Der
Schubmodul beträgt bei 20°C 4500 N . mm 2 und sinkt bei 200"C
auf
3900, bei 30000 nur auf 3000 N . mm-2 ab. Der Fasergehalt liegt bei 65 Vol.%.
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Bei einem Extraktionsversuch mit CH2C12 ergibt sich, daß die Kunststoffmatrix
praktisch unlöslich geworden ist, d.h., daß auch das Polyethersulfon mitvernetzt
wurde.
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Beispiel 4 Ein 100 cm breites Glasgewebe mit einem Flächengewicht
von 296 g . m-2 wird mit einer 20-%igen Lösung des Polymeren A 2 in CH2Cl2 getränkt,
indem man es kontinuierlich durch ein Tränkbad führt. Es durchläuft anschließend
einen vertikalen Trockenturm, wobei das Lösungsmittel bei 130 - 150"C abgedampft
wird. Das erhaltene Gewebeprepreg wird in Längen von 1 m geschnitten und als Halbzeug
gelagert.
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16 Gewebeprepregs werden in einer Presse übereinandergelegt und bei
340"C und 10 bar 4 Stunden lang verpreßt. Das fertige Formteil wird in einem Umluftofen
10 Stunden bei 340"C nachvernetzt.
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Die entstandene Platte ist gegen Cd2012 lösungsmittelbeständig; die
Glastemperatur Tg der Kunststoffmatrix ist durch die Vernetzung von 150°C auf 300"C
angestiegen.
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Beispiel 5 Es wird eine 30-%ige Lösung des Copolymeren A 3 in CH2Cl2
hergestellt, die bei Raumtemperatur eine Viskosität von 60 mPas aufweist. Durch
diese Lösung werden 100 Kohlenstoff-Fasern (T 300 der Fa. TORAY) mit einer Geschwindigkeit
von 5 m . s-1 parallel hindurchgezogen, anschließend wird das Lösungsmittel bei
13000bis bis 180"C abgedampft und man erhält ein flächiges, thermoplastisches unidirektional
verstärktes Prepreg von 300 mm Breite, von dem Stücke einer Länge von 100 cm abgeschnitten
werden. 8 dieser Stücke werden so übereinandergestapelt, daß alle Fasern parallel
ausgerichtet sind. Das Gelege wird in einer Presse bei 320"C und 10 bar 10 Stunden
lang zu einer Probeplatte mit einem Fasergehalt von 60 Vol.% ausgehärtet. Anschließend
wird 12 Stunden bei 320°C nachgetempert. Die Platte ist lösungsmittelbeständig.
Die Glastemperatur der Kunststoff matrix ist von 148 auf 260°C gestiegen.
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Beispiel 6 20 Rovings aus Kohlenstoff-Fasern (T 300 der Fa. TORAP)
werden gut gespreizt und mit einer Geschwindigkeit von 0,5 m . s 1 durch ein Schmelzebad
mit dem Polymeren A 1 gezogen. Die Badtemperatur betrug 280"C. Nach dem Abkühlen
wird das 6 cm breite Prepreg-Band auf eine Spule aufgewickelt. Es stellt ein lagerfähiges
thermoplastisches Halbzeug dar, das bei Bedarf zu Fertigteilen verformt und bei
erhöhten Temperaturen vernetzt werden kann. Dabei wird die Kunststoffmatrix in CH2C12
unlöslich und die Glas temperatur Tg steigt je nach Vernetzungsbedingungen von 153°
auf 250 bis 350es an.