DE3875363T2 - Metallfasern enthaltende granulierte zusammensetzung und daraus hergestellte kunststoffgegenstaende. - Google Patents

Metallfasern enthaltende granulierte zusammensetzung und daraus hergestellte kunststoffgegenstaende.

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DE3875363T2
DE3875363T2 DE8888200594T DE3875363T DE3875363T2 DE 3875363 T2 DE3875363 T2 DE 3875363T2 DE 8888200594 T DE8888200594 T DE 8888200594T DE 3875363 T DE3875363 T DE 3875363T DE 3875363 T2 DE3875363 T2 DE 3875363T2
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Description

  • Die Erfindung betrifft einen körnigen Kunststoff-Verbundstoff, der Metallfasern enthält, und hieraus hergestellte Kunststoff-Gegenstände.
  • Bei der Herstellung und Formung von Kunststoff-Gegenständen werden oft Zusatzstoffe enthaltende Kunststoff-Körnchen verwendet, wobei diese Grundmischungskörnchen dann plastifiziert und intensiv mit einer Menge von Harz vermischt werden und somit eine viskose Masse bilden. Aus dieser viskosen Masse können dann durch Extrusion und/oder Formpressen bzw. Gießen Gegenstände geformt werden.
  • Das U.K.-Patent 2.150.936 der Anmelderin beschreibt die Herstellung von körnigen Verbundstoffen, die elektrisch leitfähige Fasern, z. B. rostfreie Stahlfasern, enthalten. Ein derartiger Verbundstoff kann zum Formen von thermoplastischen Gegenständen mit antistatischen Eigenschaften oder Abschirmeigenschaften gegen elektromagnetische Strahlung verwendet werden. Gemäß diesem Patent werden Fasern in einen Kunststoff eingeführt und in diesem unter Verwendung eines körnigen Zwischenverbundstoffs gleichmäßig verteilt. Um eine vernünftige Abschirmeffizienz bei niedrigem Fasergehalt (Vol.-%) in den Kunststoff-Gegenständen zu erhalten, ist es wichtig, daß während der Dispersion eine relativ hohe Faserlänge L und insbesondere ein hohes L/D-Verhältnis (≥ 100) beibehalten wird, wobei D für den äquivalenten Durchmesser der leitfähigen Fasern steht.
  • In der Praxis bedeutet dies, daß während der Einarbeitung in den Kunststoff übermäßiger Faserbruch vermieden werden muß, um einen hohen L- bzw. L/D-Wert zu erhalten. Zusätzlich zu diesen leitfähigen Fasern können auch nicht leitfähige Fasern, bspw. Glasfasern, in der Form eines körnigen Verbundstoffs eingeführt werden, um den Kunststoff zu verstärken.
  • Obwohl die nach diesem Patent erhaltene Dispersion gut ist, müssen die Spritzguß-Prozeßbedingungen sehr genau gesteuert werden. Insbesondere müssen die Scherkräfte in der warmen plastifizierten Masse, die spritzgegossen werden soll, gesteuert werden, um ohne übermäßigen Faserbruch eine ausreichend gleichmäßige Dispersion zu erzielen. Dies bewirkt, daß die Produktionsrate nach diesem Patent relativ klein ist.
  • Die belgische Patentanmeldung Nr. 8700067 (EP-A-0 278 546) der Anmelderin schlägt die Einführung einer Kripp- bzw. Kräusel-Welle (crimping wave) in die Fasern mittels Zahnrad-Krippen (gear crimping) vor. Das so erhaltene voluminöse Faserbündel wird in Kunststoff eingebettet und der so erhaltene Verbundstoff-Strang wird in körnigen Verbundstoff zerhackt. Die lose Packung der Fasern in diesem Granulat führt während des heißen Plastifizierens und Kompoundierens einer Mischung von normalen Harzkörnern mit den vorstehend genannten Körnern des Verbundstoffs zu einer einfacheren Dispersion der Fasern durch den Kunststoff. Die Spritzguß- Prozeßbedingungen können dann innerhalb beträchtlich weiterer Grenzen gewählt werden und führen weiterhin zu einer guten Dispersion.
  • Zusätzlich zum Erzielen einer effektiven Faserdispersion ist es auch notwendig, unter einer Vielzahl von Gußbedingungen (z. B. höhere spritzgußdrücke oder höhere Spritzgeschwindigkeit) mit dem niedrigst möglichen Prozentvolumen von Fasern in dem gegossenen Kunststoff-Gegenstand maximale Abschirmeffizienz über den weitest möglichen Frequenzbereich zu erhalten. Dies bedeutet, daß es das Ziel ist, mit dem niedrigstmöglichen Fasergehalt so nahe wie möglich an ein im wesentlichen kontinuierlich leitfähiges Netzwerk von Fasern in dem Kunststoff zu kommen. Hohe L- und L/D-Werte tragen hierzu sicherlich bei, insbesondere bei niedrigeren Frequenzen. Diese Werte werden auch durch eine erhöhte Zugfestigkeit der Fasern, eine erhöhte Biegefestigkeit und erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Torsion begünstigt. Es ist jedoch gleichsam wichtig, daß die Fasern auch die größtmögliche effektive Länge "l" aufweisen sollten. Diese effektive Länge l wird normalerweise in dem Maß einen Wert in der Nähe von L aufweisen, in dem die Fasern mehr oder weniger geradgestreckt in den Kunststoff eingebettet worden sind. In der Praxis impliziert dies die Verwendung von Fasern mit einer relativ hohen Biegesteifigkeit. Diese Steifigkeit kann durch Wahl eines größeren Faserdurchmessers erhöht werden. Diese Wahl wird jedoch durch die Notwendigkeit begrenzt, geeignete L/D-Werte zu erhalten, die normalerweise zwischen 100 und 2000 sein werden. Eine Erhöhung der intrinsischen Biegesteifigkeit (Modul) des Fasermaterials wird daher im allgemeinen einen günstigen Effekt haben.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Verbundstoff-Strang zum Einbau in Harze bereitzustellen, wobei der Strang Metallfasern umfaßt, die als Bündel in ein Polymer eingebettet sind, bei welchem das Metall von einer austenitischen eisenhaltigen Legierung abgeleitet worden ist, in welcher Legierung der vorhandene Austenit zu wenigstens 85 Vol.-% in Martensit umgewandelt worden ist und in welchem wenigstens eines der Bündel aus, bspw. mittels Zahnrädern, gekrippten bzw. gekräuselten (gear crimped) Fasern besteht und der Harzgehalt in dem Strang zwischen 20 und 80 Vol.-% beträgt, und wodurch unter einer Vielzahl verschiedener Bearbeitungsbedingungen eine sehr gute elektromagnetische Abschirmeffizienz (z. B. ≥ 35 dB E-Feld-Abschirmung bei Faserkonzentrationen unter 1%) sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Frequenzen (50 Hz bis 10 GHz) verwirklicht werden kann. Wie vorstehend beschrieben impliziert dies u. a. die Beibehaltung von hohen L-, L/D- und l-Werten der dispergierten Fasern.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch Verwendung von Metallfasern gelöst, die ein gehärtetes Material (das vorzugsweise durch plastische Deformation gehärtet ist) umfaßt, das von einer austenitischen eisenhaltigen Legierung abgeleitet ist, in welcher wenigstens 85% des Austenits in Martensit umgewandelt worden sind.
  • Im allgemeinen sieht die Erfindung somit die Verwendung von leitfähigen Fasern zum Einbau in nicht oder schwach leitende Materialien vor. Die Fasern enthalten hierbei gehärtetes Material, das von einer austenitischen eisenhaltige Legierung abgeleitet ist, in welcher wenigstens 85% des Austenits in Martensit umgewandelt worden sind.
  • Insbesondere wird das gehärtete Material eine rostfreie Stahl-Legierung sein, nämlich ein austenitischer Fe/Cr/Ni- Stahl (18-8 Typen, wie bspw. die Serien 302, 347, 308 und 316), in welchem die Umwandlung in wenigstens 75% Martensit durch (kalte) plastische Deformation verwirklicht wurde. Es wurde gefunden, daß, um erfindungsgemäß in einem weiten Bereich von Bearbeitungsbedingungen und über einen breiten Frequenzbereich eine ausreichend hohe Abschirmeffizienz zu erzielen, wenigstens 85% und vorzugsweise oft sogar mehr als 90% Martensit erwünscht ist. Es soll festgehalten werden, daß ein erhöhter Martensit-Gehalt auch die Bruchfestigkeit erhöhen wird und somit die L- und L/D-Werte begünstigt. Ahnlich kann ein hoher Martensit-Gehalt auch die Steifigkeit bis zu einem gewissen Maß und somit auch die l- Werte erhöhen.
  • Um eine annähernd konstante Biegesteifigkeit in den Fasern zu garantieren, wird der Querschnitt dieser Fasern vorzugsweise über ihre gesamte Länge annähernd konstant bleiben und auch so rund (kreisförmig) wie möglich sein. Der Querschnitt kann bspw. ein fast regelmäßiges Polygon sein, bspw. ein Hexagon. Ein konstanter und nahezu kreisförmiger Querschnitt beeinflußt auch die Erzielung einer regelmäßigen und annähernd glatten Faseroberfläche vorteilhaft, was eine wünschenswerte Eigenschaft ist.
  • Die L- und L/D-Werte können auch durch Verwendung relativ reiner Metalle erhöht werden, d. h. von Metallen oder Legierungen, die nahezu frei von nicht verformbaren Einschlüssen mit Korngrößen von 3 um oder mehr sind. In der Tat wird oft beobachtet, daß Faserbruch in der Nähe derartiger Einschlüsse auftritt.
  • Es wurde auch als wichtig festgestellt, Fasern zu verwenden, die eine Oberfläche mit guter Leitfähigkeit aufweisen, die bspw. wenig oder schwach oxidiert ist. In der Tat steigt der Kontakt- oder Übergangswiderstand zwischen benachbarten Fasern beträchtlich an, wenn ihre Oberflächen eine niedrige Leitfähigkeit aufweisen oder annehmen. (Dies ist z. B. bei Al-Fasern der Fall, die durch Oxidation eine stark isolierende Al&sub2;O&sub3;-Ummantelung annehmen.)
  • Eine Erhöhung des Faserdurchmessers wird im allgemeinen auch eine erwünschte Erhöhung der Steifigkeit hervorrufen. Nichts desto weniger wird der äquivalente Faserdurchmesser D vorzugsweise unter 15 um gewählt werden, um nicht die Homogenität der Kunststoff-Matrix und somit ihre mechanischen und physikalischen Eigenschaften zu stören. Bevorzugte Durchmesser liegen im Bereich von 4 bis 12 um.
  • Der erfindungsgemäße Strang enthält zwischen 500 und 35000 Fasern als Bündel. Die während der heißen Bearbeitung wirkenden Scherkräfte rufen ein graduelles Ablösen der Fasern von dem Bündel hervor, zunächst an der Außenseite des Bündels und dann graduell in Richtung auf seinen Mittelpunkt zu. Nachfolgend werden die abgelösten Fasern verteilt und durch die Kunststoff-Matrix dispergiert. Die losgelösten Fasern neigen jedoch dazu, abzubrechen (möglicherweise in feinen Staub), wenn die Scherkräfte über eine zu lange Zeitdauer beibehalten werden oder zu streng oder zu stark sind. Obwohl dies zu einer verbesserten Erscheinung des geformten Gegenstands führt (Fehlen von Faseranhäufungen), bewirkt dies auch eine unerwünschte Verminderung der Abschirmeffizienz.
  • Ein sehr dünnes Bündel wird schneller aufgelöst werden und somit für Faserbruch anfälliger sein. Wenn andererseits sehr dicke Bündel verwendet werden, können die äußeren Fasern des Bündels abgelöst werden und somit dispergiert werden und für Faserbruch anfällig sein, bevor die Fasern des Bündelkerns abgelöst worden sind. Dies führt ebenfalls zu unkontrollierten Änderungen in den L- und L/D-Werten während der Bearbeitung und beeinträchtigt die Abschirmeffizienz. Leichtes Auflösen und Dispersion des Bündels wird auch von der Querschnittsform des Bündels abhängen. Ein kreisförmiges Bündel wird im allgemeinen langsamer aufgelöst werden als ein flaches, bandförmiges Bündel mit einer kleineren Dicke als Breite. Zusätzlich zur Bündeldicke sind andere wichtige Faktoren sowohl Faserstärke, Faserlänge in dem aus dem Strang zerhackten Granulat und der Grad der Packungsdichte der Fasern darin als auch die Menge (Vol.-%) in dem Harz und seine Schmelzviskosität.
  • Die erwünschte Faserhärtung und Faserstärke sind bereits behandelt worden. Die Länge des zerhackten Granulats wird vorzugsweise zwischen 2,5 und 10 mm betragen, was somit auch im wesentlichen die Länge der Fasern ist, die darin eingebettet sind und sich von einem Ende des Korns zu dem gegenüberliegenden Ende erstrecken.
  • Wenn der erfindungsgemäße, körnige Verbundstoff ein thermoplastisches Harz enthält, kann er trocken mit einem weiteren thermoplastischen Harz (z. B. Pellets) in einem Verhältnis gemischt werden, das einem vorbestimmten Gehalt leitfähiger Fasern entspricht. Diese Mischung kann dann einer Plastifizierungs-Einrichtung zugeführt werden und nach Heißbearbeitung in der üblichen Weise in Kunststoff-Gegenstände (Vormischung) geformt werden. Die leitfähigen Fasern werden dann so gleichmäßig wie möglich im gesamten Gegenstand oder nur in bestimmten Teilen davon verteilt. Die Länge der Verbundstoffkörnchen beträgt vorzugsweise zwischen 2,5 und 6 mm.
  • Das Formgeben kann durch Spritzguß, Extrusion, Pultrusion, Formpressen etc. durchgeführt werden.
  • Falls erwünscht, ist es auch möglich, die heiße Masse in einen neuen, die darin verteilten Fasern enthaltenden Strang zu extrudieren. Dieser Verbundstrang kann wiederum zerhackt werden, um Verbundgranulat zum Trockenmischen mit anderen Harzgranulaten zu bilden. Diese Mischung kann dann zur Herstellung von mehr oder weniger leitfähigen Kunststoff-Gegenständen heiß bearbeitet und einer Formgebungseinrichtung oder einer Form, wie vorstehend erwähnt, zugeführt werden. Falls der Vorkompoundierungsweg (mit Verbundgranulat) gewählt wird, beträgt die Länge des anfänglichen Verbundstoff-Granulats vorzugsweise zwischen 4 und 8 mm.
  • Die Verwendung wenigstens eines zahnrad-gekrippten (gear crimped) Faserunterbündels in dem Strang ermöglicht eine Steuerung der Kompaktheit der Faseranordnung in dem Strang und dem (Verbundstoff-)Granulat. Entsprechend der Lehre der vorstehend erwähnten belgischen Patentanmeldung 8700067 (EP-A-0 278 546) kann die Krippung (crimp) eine annähernd sinusförmige Zickzack-Krippung mit einer Wellenlänge W zwischen 2 und 30 mm (und vorzugsweise zwischen 4 und 20 mm) und einer Amplitude A zwischen 0,2 und 7 mm sein, wobei W/A > 2 und vorzugsweise ≥ 4 ist. Die Kripp-Welle kann auch aus einer Anzahl einander überlagerter Zickzack-Krippungen bestehen. Die Voluminosität des Bündels kann bspw. auch durch Kombination einer Anzahl von Bündeln unterschiedlicher Krippungseigenschaften in dem gleichen Strang beeinflußt werden. Weiter können in dem gleichen Strang Metallfasern mit anderen Fasern, entweder nicht leitenden Fasern (z. B. Glasfasern) oder Fasern mit einer Leitfähigkeit von weniger als 0,5% des Kupferstandards (z. B. Kohlenstoffasern) kombiniert werden. Vielfadenbündel oder Stapelfaserbzw. Schnittfaser-Bänder können alleine oder in Kombination verwendet werden.
  • Der Harzgehalt in dem Strang muß zwischen 20 und 80 Vol.-% betragen. Harzvolumen unter 20% ziehen das Risiko der Herstellung eines zerbrechlichen Strangs mit zu wenig Zusammenhalt nach sich, wohingegen Harzvolumen von über 80% wenig wirksam wären und sogar das graduelle Freisetzen und die Dispersion der Fasern verzögern können. Natürlich muß das Harz in dem Strang mit der Hauptharzkomponente des zu formenden Gegenstands chemisch im wesentlichen verträglich sein.
  • Um eine schnelle Dispersion zu unterstützen, weist das Strangpolymer vorzugsweise eine relativ geringe Schmelzviskosität auf, die vorzugsweise kleiner ist als die Schmelzviskosität der Hauptharzkomponente des zu formenden Gegenstands. Das Strangpolymer weist auch gute Filmbildungseigenschaften auf. In bestimmten Fällen kann es auch die gleiche oder annähernd die gleiche Zusammensetzung wie die Hauptharzkomponente aufweisen, bspw. wenn dünne Bündel (± 1000 Fäden) verwendet werden. Plastifikatoren und/oder Gleitmittel können auch zugesetzt werden, um die Fließfähigkeitseigenschaften während der Bearbeitung zu verbessern.
  • Falls dies gewünscht wird, können dem Strang sehr fein zerteilte hochpolare organische Verbindungen oder elektrisch leitfähige Materialien zugesetzt werden. Diese unterstützen die Bildung elektrisch leitfähiger Brücken zwischen benachbarten dispergierten Fasern in dem Gegenstand. Diese Verbindungen oder Materialien können somit das Vorhandensein schwach leitfähiger Metalloxide auf den Faseroberflächen kompensieren. Ähnlich kann der Zusatz bestimmter Kopplungsmittel, Haftmittel oder Benetzungsmittel, bspw. Silane, Titanate und Zirkonate, zu dem Polymer des Strangs in Betracht gezogen werden, um die Adhäsion der Faseroberflächen an der Polymermatrix, in die diese Fasern dispergiert werden sollen, zu steuern. Diese Zusatzstoffe können einen günstigen Einfluß auf die Alterungseigenschaften des Kunststoff-Gegenstands ausüben. (In diesem Zusammenhang umfaßt Alterung die Abnahme der Abschirmeffizienz mit der Zeit und/oder Änderungen mit der Temperatur).
  • Die vorstehend erwähnten feinzerteilten leitfähigen oder polaren Verbindungen (möglicherweise in Verbindung mit Antioxidantien, Kopplungsmitteln oder Benetzungsmitteln) können auch gewählt werden, um eine verbesserte Korrosionswiderstandsfähigkeit und bessere Fließfähigkeitseigenschaften zusätzlich zu verbesserter elektrischer Leitfähigkeit und Adhäsion zu erzielen. Wenn dies gewünscht ist, können Versuche unternommen werden, schwach leitfähige Oxide auf den Faseroberflächen durch die Kopplungsmittel chemisch umzuwandeln, um die Bildung einer leitfähigen Brücke von der Faser zu der Polymermatrix zu unterstützen.
  • Schließlich können die wie vorstehend beschrieben mit Harz getränkten Bündel bei der Extrusion mit einer weiteren Polymerschicht bedeckt werden, welche Schicht die gleiche oder annähernd die gleiche Zusammensetzung wie das zum Tränken der Faserbündel verwendete Polymer aufweist. In bestimmten Fällen kann dieses zusätzliche Polymer auch die gleiche oder annähernd die gleiche Zusammensetzung wie die Hauptpolymerkomponente des Kunststoff-Gegenstands aufweisen, wenn bspw. Polycarbonatharz verwendet wird. Ähnlich kann die Zusammensetzung des tränkenden Harzes der Faserbündel dem Hauptpolymer des Kunststoff-Gegenstands entsprechen und das Faserbündel kann ggf. mit einer Schicht des gleichen Polymers bedeckt sein.
    • Beispiel 1
  • Durch Mischen von Harzgranulat mit erfindungsgemäßem körnigem Verbundstoff wurde eine Anzahl verschiedener Harz- Zusammensetzungen zubereitet zum Spritzguß von Kunststoff- Gegenständen mit elektromagnetischen Abschirmeigenschaften über einen weiten Frequenzbereich.
  • Der vorstehend erwähnte körnige Verbundstoff wurde im wesentlichen wie im Beispiel 1 des vorstehend erwähnten U.K.- Patents zubereitet. Jedes Korn enthielt zahnrad-gekrippte (gear crimped) rostfreie Stahlfäden, die in einen linearen Polyester (Dynapol L850) eingebettet waren, und eine Ummantelung aus einem modifizierten Alkyd-Harz mit guten Fließfähigkeitseigenschaften. Die Krippung in den zahnrad-gekrippten Fäden wurde durch Überlagerung von zwei Zickzack- Wellen mit Wellenlängen von 7,5 und 5 mm und Amplituden von 1 bzw. 0,7 mm erzielt. Der zylinderförmige Verbundstoffstrang hatte einen Durchmesser von etwa 2 mm und einen Metallfasergehalt von etwa 30 Vol.-%. Er wurde in 4 mm lange Verbundstoffkörner zerhackt. Anschließend wurde dieses Granulat mit den üblichen Körnern auf ABS-Harzbasis (RONFALIN VE-30®) trockengemischt, um eine Grundmischung mit 1 Vol.-% Metallfasern zu erhalten. Die Mischung wurde einer Stubbe-Spritzgußmaschine zugeführt, wie sie im Beispiel 6 des vorstehend erwähnten U.K.-Patents beschrieben ist. Die Extrusionsdüsen-Temperatur war auf 220 bis 240ºC geregelt und die Schraubengeschwindigkeit betrug 70 U/min bzw. 100 U/min. Die spritzgegossenen quadratischen Platten (150·150 mm) wiesen eine Dicke von 3 mm auf. Es wurden vier rostfreie Fe/Cr/Ni-Fasertypen mit verschiedenem Martensit-Gehalte(%) verwendet: Tabelle 1
  • Die 316 L-Legierungen wiesen einen hohen Reinheitsgrad auf: Sie enthielten wenige nicht verformbare Einschlüsse. Unter den Fe/Cr/Ni-Legierungen werden allgemein jene mit einem Tabelle 1 Proben Nr. Stahl-Typ Mart.% Verbundgranulat D Zahl d. Fasern
  • * Vergleichsproben
  • relativ niedrigen Ni-Gehalt (≤ 10,5%) bevorzugt, da sie während des Prozesses plastischer Deformation während der Faserherstellung leichter Martensit ausbilden. Die plastische Deformation und das Härten werden vorzugsweise während der Herstellung durch ein Bündelziehverfahren eingeführt, wie es z. B. in den US-Patenten 2.050.298 oder 3.277.564 beschrieben ist. Es ist bekannt, daß hohe Martensit-Raten dann durch eine geeignete Wahl der Ziehparameter, bspw. Temperatur, Anzahl der Ziehstufen, Reduktion pro Ziehstufe und Endreduktion, als auch in Abhängigkeit von der Legierungszusammensetzung erhalten werden kann.
  • Der Martensit-Gehalt wurde unter Verwendung eines Sigmameters B3513 auf die übliche Weise durch Messung des ferromagnetischen Charakters bestimmt, d. h. des Volumenprozentsatzes ferromagnetischen Materials in der Faser. Zu diesem Zweck wurden die Fasern bis zur Sättigung magnetisiert und plötzlich aus dem Magnetfeld entfernt, wodurch in nahegelegenen Spulen ein Induktionsstrom erzeugt wurde, welcher Strom durch ein ballistisches Galvanometer aufgenommen wurde. Aus dieser Aufnahme kann der Anteil ferromagnetischen Materials in der Fasermasse abgeleitet werden.
  • Die Reflektionswerte (während Mikrowellenmessungen bei 10 GHz im Fernfeld beobachtet) wurden in Tabelle 2 für verschiedene Plastifizierungsdrücke und Schraubengeschwindigkeiten aufgenommen.
  • Tabelle 2 zeigt, daß die Proben Nummern 3, 4, 6 und 9 mit 8 um-Fasern und mit Martensit-Gehalten von 87% aufwärts im Mittel die höchsten Reflektionswerte zeigen. Es soll auch festgehalten werden, daß die Reflektionswerte der Proben mit hohem Martensit-Gehalt sowohl für hohe als auch für niedrige Plastifizierungsdrücke die besten sind. Weiter nehmen sie im Mittel mit zunehmenden Scherkräften weniger schnell ab als für Proben mit niedrigem Martensit-Gehalt. Tabelle 2 Plastifizierungsdruck N/cm² Schraubgeschw. U/min R (%) pro Proben-Nr.
  • Die Einführung und Dispersion von erfindungsgemäßen gehärteten Metallfasern in nicht oder schlecht leitfähige Substanzen muß nicht notwendigerweise durch den Zusatz von Verbundstoff-Granulat erzielt werden, wie vorstehend beschrieben. Das Einführen kann auch mittels einer gewebten, gewirkten oder nicht gewebten Struktur durchgeführt werden. Dabei kann eine Mischung von Metallfasern und anderen Fasern verwendet werden. Die anderen Fasern können niedrig schmelzende Polymere umfassen.
  • Auf die Einführung in Kunststoffe und anschließendes Heißformen hin wird sich das niedrig schmelzende Polymer dann mit dem (verträglichen) Hauptharz des beabsichtigten Gegenstands aus leitfähigem Verbundstoff verbinden und mit diesem Hauptharz fließen.
  • Obwohl die Erfindung von austenitischen eisenhaltige Legierungen mit hohem Martensit-Gehalt abgeleitete Metallfasern empfiehlt, kann ein günstiger Abschirmeffekt von der Verwendung gehärteter ferritischer Fe/Cr-Legierungen (z. B. von der 430-Serie) oder martensitischer Fe/Cr-Legierungen (z. B. von der 410- oder 416-Serie) oder von anderen gehärteten ferromagnetischen Legierungen nicht ausgeschlossen werden.

Claims (23)

1. Verbundstoff-Strang zum Einbau in Harze, wobei der Strang Metallfasern umfaßt, die als Bündel in ein Polymer eingebettet sind, bei welchem das Metall von einer austenitischen eisenhaltigen Legierung abgeleitet worden ist, in welcher Legierung der vorhandene Austenit zu mindestens 85 Vol.-% in Martensit umgewandelt worden ist und in welchem wenigstens eines der Bündel aus, bspw. mittels Zahnrädern, gekrippten bzw. gekräuselten (gear crimped) Fasern besteht und der Harzgehalt in dem Strang zwischen 20 und 80 Vol.-% beträgt.
2. Strang nach Anspruch 1, bei welchem das Metall durch plastische Deformation gehärtet wurde.
3. Strang nach Anspruch 1, bei welchem das Metall ein austenitischer rostfreier Fe/Cr/Ni-Stahl ist, in welchem Stahl Martensit durch plastische Deformation gebildet wurde.
4. Strang nach Anspruch 1, bei welchem wenigsten 90% des Austenits in Martensit umgewandelt wurden.
5. Strang nach Anspruch 1, bei welchem die Fasern einen annähernd konstanten und nahezu kreisförmigen Querschnitt aufweisen.
6. Strang nach Anspruch 1, bei welchem das Metall nahezu frei von nicht verformbaren Einschlüssen mit Korngrößen von mehr als 3 um ist.
7. Strang nach Anspruch 1, bei welchem die Fasern einen äquivalenten Durchmesser von nicht mehr als 15 um aufweisen.
8. Strang nach Anspruch 1, bei welchem die Bündelanordnung zwischen 500 und 35000 Fasern enthält.
9. Strang nach Anspruch 1, bei welchem zusätzlich zu Metallfasern andere Fasern vorhanden sind.
10. Strang nach Anspruch 9, bei welchem wenigstens ein Teil der anderen Fasern nicht leitfähig ist.
11. Strang nach Anspruch 9, bei welchem wenigstens ein Teil der anderen Fasern leitfähig ist und eine Leitfähigkeit von weniger als 0,5% des Kupferstandards aufweisen.
12. Strang-nach Anspruch 1, in welchem das Polymer eine relativ niedrige Schmelzviskosität aufweist.
13. Strang nach Anspruch 1, bei welchem das Polymer das gleiche oder nahezu das gleiche wie die Haupt-Harzkomponente ist.
14. Strang nach Anspruch 1, bei welchem das Polymer sehr fein zerteilte, elektrisch leitfähige Materialien enthält.
15. Strang nach Anspruch 1, bei welchem das Polymer Kopplungsmittel enthält zur Steuerung der Adhäsion der Faseroberflächen zu den Polymeren.
16. Strang nach Anspruch 1, bei welchem der Strang eine Anzahl von Faserbündeln enthält, die mit Harz getränkt sind, wobei die gebündelte Anordnung von einer zusätzlichen Polymerschicht umgeben ist.
17. Strang nach Anspruch 16, bei welchem die zusätzliche Polymerschicht die gleiche oder annähernd die gleiche Zusammensetzung aufweist wie das zum Tränken der Bündel verwendete Polymer.
18. Strang nach Anspruch 16, bei welchem die zusätzliche Polymerschicht die gleiche oder annähernd die gleiche Zusammensetzung aufweist wie der Haupt-Harzkomponente des Kunststoff-Gegenstands.
19. Strang nach Anspruch 1, bei welchem die Breite des Strangs größer ist als seine Dicke.
20. Körniger Verbundstoff, erhalten durch Abhacken von Körnern von einem Strang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Fasern sich überwiegend von einem Ende des Korns zum gegenüberliegenden Ende erstrecken.
21. Preßmasse, verwendet zum Formen von Kunststoff-Gegenständen, umfassend eine Mischung von körnigen Verbundstoffen nach Anspruch 20 mit einem weiteren Harz.
22. Kunststoffgegenstand, erhalten durch Formen der Masse nach Anspruch 21, bei welchem die leitfähigen Fasern gleichmäßig in vorbestimmten Teilen des Gegenstands oder in dem gesamten Gegenstand gleichmäßig verteilt sind.
23. Verwendung leitfähiger Fasern zum Einbau in nicht leitfähige Materialien, wobei die leitfähigen Fasern gehärtetes Material umfassen, das von einer austenitischen eisenhaltige Legierung abgeleitet ist, wobei der Austenit in der Legierung zumindest zu 85% in Martensit umgewandelt wurde.
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