WO2012150218A1 - Kunststoffprofile und ein verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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WO2012150218A1
WO2012150218A1 PCT/EP2012/057921 EP2012057921W WO2012150218A1 WO 2012150218 A1 WO2012150218 A1 WO 2012150218A1 EP 2012057921 W EP2012057921 W EP 2012057921W WO 2012150218 A1 WO2012150218 A1 WO 2012150218A1
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plastic
continuous
fiber
reinforced
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Stephan Schleiermacher
Roger Scholz
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Bayer Intellectual Property Gmbh
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    • B29L2031/005—Profiled members, e.g. beams, sections having a profiled transverse cross-section for making window frames

Definitions

  • the present invention relates to plastic profiles, such as window and door profiles reinforced with fibers, and to a method of making same.
  • Unidirectional fiber-reinforced profiles known as pultrudates, whose fibers are bound by a resin matrix, have particular development potential. They are produced in the pultrusion process, in which endless rovings (continuous fibers) pass through an Impregnierech and subsequently a shaping unit. The transport takes place by grippers or double belts, which pull the finished profile out of the forming unit. These pultrudates are mechanically stable. They withstand static and dynamic loads, burglary attempts and thermal cycling. Particularly common inorganic or ceramic continuous fibers are used. Technically very well developed is the production of glass fibers. They are produced as continuous fibers, are particularly thermally stable and have very good mechanical properties, such as. a tensile strength of the single fiber of 3450 MPa.
  • glass fibers have a relatively high thermal conductivity compared to the common resin materials of 0.8 W / (m-K) versus less than 0.25 W / (m-K). While carbon fibers and metal fibers often outperform glass fibers in tensile strength, their thermal thermal conductivities are 10 times worse. They therefore excrete as fiber material for good insulating profiles.
  • Natural fibers and engineering thermoplastic fibers have lower thermal conductivities than glass.
  • the disadvantages are their significantly lower tensile strengths. Low tensile strength, however, endangers production safety. Since the endless fibers are subjected to tensile stress in the pultrusion process for the entire process duration, the probability of production stoppages increases.
  • EP 1842657 describes a pultruded hollow chamber profile in which glass fiber rovings and glass fiber mats are connected to one another by a polyurethane resin.
  • the profile may contain metal fibers.
  • the high thermal conductivity of glass and the even higher thermal conductivity of metal fibers impairs the insulating effect of such a profile.
  • chambers may be filled with foam which prevents convection in the chambers.
  • Object of the present application was to provide plastic profiles available that can be produced by a simple process and have a high stability and at the same time a high insulation effect.
  • the invention relates to a method for producing unidirectional fiber-reinforced plastic profiles with at least two side cheeks (3 (3 ') and 4 (4')) and at least one longitudinal strut (7 (5 and 6)), which connects the two side cheeks together marked that
  • the at least one longitudinal strut of a blend of the same plastic (K) and endless yarns / twists of natural fibers and / or engineering thermoplastic endless fibers are prepared by pultrusion, wherein the continuous fibers and continuous yarns / twines and / or thermoplastic endless fibers by a bath or a chamber which (s) a molten plastic (K) or a liquid reactive mixture, which ausreagiert to a plastic (K) contains are drawn and impregnated, and the impregnated continuous fibers and continuous yarns / twists and / or Thermoplastendlosmaschinen are formed in a molding unit to the plastic profile.
  • K molten plastic
  • K liquid reactive mixture
  • the plastic (K) is preferably a thermoplastic or a thermosetting plastic obtained from a reactive mixture.
  • thermoplastic is particularly preferably thermoplastic polyurethane and the reactive mixture is a polyurethane reactive mixture.
  • inorganic continuous fibers are referred to as fibers drawn from an inorganic melt, e.g. Basalt fibers and glass fibers. Glass fibers are particularly preferred.
  • Suitable natural fibers are seed fibers, e.g. Cotton and kapok, bast fibers, e.g. bamboo, nettle, hemp, jute, kenaf, linen and ramie, leaf fibers, e.g. Bananas, Caroä, Curauä, New Zealander flax and sisal, as well as fruit fibers, e.g. Coconut.
  • Thermoplastendlosier are fibers of polyester, in particular polyethylene terephthalate, polyamide, polyacrylonitrile and polymethylmethacrylate.
  • An advantage of the method according to the invention is that a profile with locally different fibers can be produced in one working step.
  • Another object of the invention are unidirectional fiber reinforced, pultruded plastic profiles with at least two side cheeks (3 (3 ') and 4 (4')) and at least one longitudinal strut (7 (5 and 6)), which connects the two side cheeks, characterized that
  • the at least two side cheeks are constructed from a mixture of a plastic (K) and inorganic continuous fibers; and (ii) the at least one longitudinal brace is made from a blend of the same plastic (K) and continuous yarns / twists of natural fibers and / or the engineering thermoplastic endless fibers , ⁇
  • the plastic (K) is preferably a thermoplastic or a thermosetting plastic obtained from a reactive mixture.
  • thermoplastic is particularly preferably thermoplastic polyurethane and the reactive mixture is a polyurethane reactive mixture.
  • the reactive mixture is a polyurethane reactive mixture.
  • the longitudinal strut 7 or in the longitudinal struts (5 and 6) natural fibers and / or organic fibers are used. In a particular embodiment, up to 50% by volume of the natural fibers and / or organic fibers may be replaced by inorganic fibers.
  • the sidewalls 3 (3 ') and 4 (4') contain inorganic fibers, which in a preferred embodiment may be partially replaced by natural fibers and / or organic fibers.
  • the side cheeks 3 (3 ') and 4 (4') basically contain more volume percent of inorganic fibers than the longitudinal strut 7 or the longitudinal struts (5 and 6), preferably at least 10 volume percent, more preferably at least 20 volume percent, most preferably at least 30 Volume percent more.
  • the selection of natural fibers and / or organic fibers with low thermal conductivity reduces the thermal conductivity in the profile.
  • the use of high tensile strength inorganic fibers reduces the likelihood of fiber breakage and increases process reliability in the pultrusion process, particularly when using reactive blends, e.g. Polyurethane reactive mixtures ensured.
  • Another advantage is that the side bolsters are resistant to rots against moisture, microbes or fungi.
  • a further advantage is that the plastic profiles according to the invention can be produced despite the presence of different fibers in a single step.
  • the heat transport by convection in the profile can be further reduced by training several chambers in the profile and / or by foaming the profile or the profile chambers.
  • the unidirectionally fiber-reinforced, pultruded plastic profiles according to the invention are characterized in particular by the fact that the at least one longitudinal strut ((7) (FIGS. 5 and 6)) which connects the two side cheeks to one another leads to the at least two side cheeks (3 (3 ') and 4) (4 ')) has a lower thermal conductivity of at least 0.1 watt / (mK), preferably 0.2 watt / (mK).
  • FIG. 1 shows a frame 1 and a glass pane 2 located in this frame.
  • FIG. 2 shows a cross-section along the line X-X 'through the frame 1 and the glass pane 2 according to FIG. 1.
  • the frame consists of two side cheeks 3 and 4 and two longitudinal braces 5 and 6.
  • FIG. 3 likewise shows a cross section through a frame 1 and a glass pane 2 according to FIG. 1 with an alternative cross-sectional shape.
  • the frame consists of two side walls 3 'and 4' and a longitudinal strut 7.
  • Component AI Linear polypropylene oxide polyol, hydroxyl number 28 mg KOH / g.
  • Component A2) trifunctional polypropylene oxide polyol with glycerol as starter, hydroxyl number
  • Component A3) trifunctional polypropylene oxide polyol with glycerol as initiator, hydroxyl number 450 mg KOH / g.
  • Component A4) Trifunctional polypropylene oxide polyol with glycerol as starter, hydroxyl number 1050 mg KOH / g.
  • Component B Polymeric MDI with an NCO content of 31.4 wt .-%.
  • Component D Release agent Techlube 550 HB from Technick Products.
  • Component F glass fiber Owens Corning OCF 366 Multiend - 4400 Tex.
  • Component G 50% by weight of Diolen® 174S high-tenacity polyester cord Dtex 3300 f 630 X 7 Z 20
  • the endless glass rovings (endless fibers) first passed through an injection box into which the freshly mixed polyurethane reaction mixture was metered in with a low-pressure metering system with a rotating static mixer.
  • the metering system mixed the components A and C to E with the component B according to the stated proportions of the components of the reaction mixture.
  • the so impregnated fibers passed a first cooled to room temperature zone of the molding unit, which prevents heat flow from the molding unit into the injection box and is connected directly to the injection box.
  • the impregnated fibers passed three successive heating zones of the molding unit (120 ° C, 200 ° C and 180 ° C in the order of enumeration). With the forming unit a rectangular flat profile of 3 mm thickness was produced. The cured profile, which leaves the molding unit, was continuously pulled out of the molding unit by tandem operation horizontally movable gripper and then cut with a saw to length.
  • Reaction mixture 20% by weight
  • the PU pultrudate had 65% by volume of glass fibers and had a thermal conductivity of 0.5 W / (m-K) and a tensile strength of 1300 MPa and a tensile modulus of 51.9 GPa.
  • Reaction mixture and PET fibers in the area were:
  • the area of the PUR pultrudate reinforced only with PET fibers had a thermal conductivity of 0.16 W / (m.K) and a tensile strength of 278 MPa and a tensile modulus of 10.5 GPa.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Kunststoffprofile, wie beispielsweise Fenster- und Türprofile, die mit Fasern verstärkt sind, und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Profile enthalten zwei verschiedene Arten von Fasern, nämlich anorganische Endlosfasern und Natur- und/oder technische Thermoplastendlosfasern.

Description

Kunststoffprofile und ein Verfahren zu deren Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft Kunststoffprofile, wie beispielsweise Fenster- und Türprofile, die mit Fasern verstärkt sind, und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Profile, die zwei Temperaturniveaus thermisch gegeneinander isolieren, wie z.B. Fenster- und Türprofile, müssen zum einen ein gutes Isolationsniveau erreichen und zum anderen hohe mechanische Anforderungen erfüllen. Viele Werkstoffe scheitern an der Kombination beider Anforderungen.
Besonderes Entwicklungspotential besitzen unidirektional faserverstärkte Profile, sogenannte Pultrudate, deren Fasern durch eine Harzmatrix gebunden werden. Sie werden im Pultrusionsverfahren hergestellt, bei dem endlose Rovings (Endlosfasern) eine Impregniereinheit durchlaufen und nachfolgend eine Formgebungseinheit. Der Transport erfolgt durch Greifer oder Doppelbänder, die das fertige Profil aus der Formgebungseinheit herausziehen. Diese Pultrudate sind mechanisch stabil. Sie widerstehen statischen und dynamischen Lasten, Einbruchsversuchen und thermischen Wechselbelastungen. Besonders häufig werden anorganische oder keramische Endlosfasern eingesetzt. Technisch besonders gut ausgereift ist die Herstellung von Glasfasern. Sie werden als Endlosfasern produziert, sind thermisch besonders beständig und besitzen sehr gute mechanische Eigenschaften, wie z.B. eine Zugfestigkeit der Einzelfaser von 3450 MPa. Allerdings weisen Glasfasern eine relativ hohe thermische Leitfähigkeit im Vergleich zu den gängigen Harzmaterialien von 0,8 W/(m-K) gegenüber weniger als 0,25 W/(m-K) auf. Während Carbonfasern und Metallfasern häufig Glasfasern in der Zugfestigkeit noch übertreffen, sind ihre thermischen Wärmeleitfähigkeiten um den Faktor 10 schlechter. Sie scheiden deshalb als Fasermaterial für gut isolierende Profile aus.
Naturfasern und technische Thermoplastfasern besitzen niedrigere thermische Leitfähigkeiten als Glas. Nachteilig sind ihre deutlich niedrigeren Zugfestigkeiten. Niedrige Zugfestigkeit gefährdet jedoch die Produktionssicherheit. Da im Pultrusionsverfahren die Endlosfasern für die gesamte Prozessdauer einer Zugbeanspruchung unterliegen, steigt die Wahrscheinlichkeit von Produktionsstillständen.
In EP 1842657 wird ein pultrudiertes Hohlkammerprofil beschrieben, in dem Glasfaserrovings und Glasfasermatten durch ein Polyurethanharz miteinander verbunden werden. Zusätzlich kann das Profil Metallfasern enthalten. Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Glas und die noch höhere Wärmeleitfähigkeit von Metallfasern beeinträchtigt jedoch die Isolationswirkung eines solchen Profils.
Die Konvektion von Luft in Profilkammern verringert ebenfalls die Isolationswirkung eines Profiles. Ihr kann wirkungsvoll begegnet werden, indem Profile mit mehreren Kammern versehen werden. „
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Alternativ oder zusätzlich können Kammern mit Schaum gefüllt werden, der die Konvektion in den Kammern unterbindet.
US 5876641 beschreibt ein solches Konzept. Allerdings lässt es unberücksichtigt, wie der Wärmefluss über das Pultrudat selbst unterbunden werden kann. Zwar werden außer Glasfasern auch andere Fasern genannt, aber ihre Anordnung im Profil wird nicht beschrieben. Die Erwähnung von Carbonfasern mit einer weitaus höheren Wärmeleitzahl als Glasfasern zeigt außerdem, dass der Einfluss der Fasern auf das Isolationsvermögen eines Pultrudates nicht erkannt und berücksichtigt wurde.
EP 902148 beschreibt pultrudierte Voll- oder Hohlprofile, bei denen Naturfasern in Form von Fäden, Kordeln oder Schnüren sowie als textile Flächengebilde eingesetzt werden. Nachteilig in diesem Verfahren ist, dass die Einzelfaser einer Naturfaser im Vergleich zu Glasfasern niedrige Zugfestigkeiten besitzt. Außerdem ist die durchschnittliche Länge der Einzelfasern gering. Deshalb ist es nötig, die Einzelfasern miteinander zu Fäden zu verspinnen. Durch diesen Aufbau bleibt die Zugfestigkeit eines Fadens hinter derjenigen der Einzelfaser aus dem gleichen Material zurück. Eine geringe Zugfestigkeit von Fasern verringert unmittelbar die Prozesssicherheit in einer Pultrusionsanlage, weil das Risiko eines Abrisses des gesamten Faserstranges erheblich steigt. Dies gilt insbesondere dann, wenn Reaktivharzgemische eingesetzt werden.
Aufgabe der vorliegenden Anmeldung war es, Kunststoffprofile zur Verfügung zu stellen, die durch ein einfaches Verfahren herstellbar sind und die eine hohe Stabilität und gleichzeitig eine hohe Isolationswirkung aufweisen.
Diese Aufgabe konnte dadurch gelöst werden, dass die Seitenwangen des Profils, die zu den Außenbereichen und Innenbereichen weisen, anorganische Endlosfasern aufweisen und die diese Seitenwangen verbindenden Längsstreben Naturfasern und/oder technische Thermoplastfasern aufweisen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von unidirektional faserverstärkten Kunststoffprofilen mit mindestens zwei Seitenwangen (3 (3 ') und 4 (4')) und wenigstens einer Längsstrebe (7 (5 und 6)), die die zwei Seitenwangen miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass
(i) die mindestens zwei Seitenwangen aus einer Mischung eines Kunststoffes (K) und anorganischen Endlosfasern gleichzeitig mit
(ii) der wenigstens einen Längsstrebe aus einer Mischung desgleichen Kunststoffes (K) und Endlosgarnen/-zwirnen von Naturfasern und/oder technischen Thermoplastendlosfasern durch Pultrusion hergestellt werden, wobei die Endlosfasern und Endlosgarne/-zwirne und/oder Thermoplastendlosfasern durch ein Bad oder eine Kammer, welche(s) einen aufgeschmolzenen Kunststoff (K) oder ein flüssiges Reaktivgemisch, welches zu einem Kunststoff (K) ausreagiert, enthält, gezogen und imprägniert werden und die so imprägnierten Endlosfasern und Endlosgarne/- zwirne und/oder Thermoplastendlosfasern in einer Formgebungseinheit zum Kunststoffprofil geformt werden.
Bevorzugt handelt es sich bei dem Kunststoff (K) um einen thermoplastischen Kunststoff oder um einen duroplastischen Kunststoff, der aus einem Reaktivgemisch erhalten wird.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem thermoplastischen Kunststoff um thermoplastisches Polyurethan und bei dem Reaktivgemisch um ein Polyurethanreaktivgemisch.
Als anorganische Endlosfasern werden im folgenden Fasern bezeichnet, die aus einer anorganischen Schmelze gezogen werden, wie z.B. Basalt-Fasern und Glasfasern. Glasfasern sind besonders bevorzugt. Als Naturfasern eignen sich Samenfasern, wie z.B. Baumwolle und Kapok, Bastfasern, wie z.B. Bambus, Brennnessel, Hanf, Jute, Kenaf, Leinen und Ramie, Blattfasern, wie z.B. Faserbananen, Caroä , Curauä , Neuseeländer Flachs und Sisal, sowie Fruchtfasern, wie z.B. Kokos.
Als Thermoplastendlosfasern (organische Fasern) eignen sich Fasern aus Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat, Polyamid, Polyacrylnitril und Polymethylmethacrylat.
Vorteilhaft bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, dass ein Profil mit lokal unterschiedlichen Fasern in einem Arbeitsschritt hergestellt werden kann.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind unidirektional faserverstärkte, pultrudierte Kunststoffprofile mit mindestens zwei Seitenwangen (3 (3 ') und 4 (4')) und wenigstens einer Längsstrebe (7 (5 und 6)), die die zwei Seitenwangen miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass
(i) die mindestens zwei Seitenwangen aus einer Mischung eines Kunststoffes (K) und anorganischen Endlosfasern und (ii) der wenigstens einen Längsstrebe aus einer Mischung desgleichen Kunststoffes (K) und Endlosgarnen/-zwirnen von Naturfas ern und/o der technischen Thermoplastendlosfasern aufgebaut sind. Λ
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Bevorzugt handelt es sich bei dem Kunststoff (K) um einen thermoplastischen Kunststoff oder um einen duroplastischen Kunststoff, der aus einem Reaktivgemisch erhalten wird.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem thermoplastischen Kunststoff um thermoplastisches Polyurethan und bei dem Reaktivgemisch um ein Polyurethanreaktivgemisch. In der Längsstrebe 7 bzw. in den Längsstreben (5 und 6) werden Naturfasern und/oder organische Fasern eingesetzt. In einer besonderen Ausführungsform können bis zu 50 Volumenprozent der Naturfasern und/oder organischen Fasern durch anorganische Fasern ersetzt werden.
Die Seitenwangen 3 (3') und 4 (4') enthalten anorganische Fasern, die in einer bevorzugten Ausführungsform teilweise durch Naturfasern und/oder organische Fasern ersetzt werden können. Die Seitenwangen 3 (3') und 4 (4') enthalten grundsätzlich mehr Volumenprozent an anorganischen Fasern als die Längsstrebe 7 bzw. die Längsstreben (5 und 6), bevorzugt mindestens 10 Volumenprozent, besonders bevorzugt mindestens 20 Volumenprozent, ganz besonders bevorzugt mindestens 30 Volumenprozent mehr.
Durch die Auswahl von Naturfasern und/oder organischen Fasern mit niedriger Wärmeleitzahl wird die Wärmeleitfähigkeit im Profil reduziert. Zugleich wird durch den Einsatz anorganischer Fasern mit hoher Zugfestigkeit die Wahrscheinlichkeit eines Abrisses der Fasern gesenkt und die Prozesssicherheit beim Pultrusionsverfahren, insbesondere bei Einsatz von Reaktivgemischen, wie z.B. Polyurethanreaktivgemischen sichergestellt. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Seitenwangen gegen Feuchte, Mikroben oder Pilze verrottungsstabil sind.
Vorteilhaft ist weiterhin, dass die erfindungsgemäßen Kunststoffprofile trotz des Vorhandenseins unterschiedlicher Fasern in einem einzigen Arbeitsschritt hergestellt werden können.
Der Wärmetransport durch Konvektion im Profil kann zusätzlich durch Ausbildung mehrerer Kammern im Profil und/oder durch Ausschäumen des Profils oder der Profilkammern weiter gesenkt werden.
Die erfindungsgemäßen unidirektional faserverstärkten, pultrudierten Kunststoffprofile zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass die wenigstens eine Längsstrebe ((7) (5 und 6)), die die zwei Seitenwangen miteinander verbindet, eine zu den mindestens zwei Seitenwangen (3 (3') und 4 (4')) geringere Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,1 Watt/(m-K), bevorzugt 0,2 Watt/(m-K) aufweist.
Die erfindungsgemäßen unidirektional faserverstärkten, pultrudierten Kunststoffprofile werden vorzugsweise zur Herstellung von Fenster- und Türprofilen eingesetzt. Die Figur 1 zeigt einen Rahmen 1 und eine in diesem Rahmen befindliche Glasscheibe 2.
Die Figur 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie X-X' durch den Rahmen 1 und die Glasscheibe 2 nach Figur 1. Der Rahmen besteht aus zwei Seitenwangen 3 und 4 sowie zwei Längsstreben 5 und 6.
Die Figur 3 zeigt ebenfalls einen Querschnitt durch einen Rahmen 1 und eine Glasscheibe 2 nach Figur 1 mit einer alternativen Querschnittsform. Der Rahmen besteht aus zwei Seitenwangen 3' und 4' sowie einer Längsstrebe 7.
Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert werden.
Beispiele:
Bestandteile des Reaktionsgemisches:
Komponente AI): Lineares Polypropylenoxidpolyol, Hydroxylzahl 28 mg KOH/g.
Komponente A2): Trifunktionelles Polypropylenoxidpolyol mit Glyzerin als Starter, Hydroxylzahl
235 mg KOH/g.
Komponente A3): Trifunktionelles Polypropylenoxidpolyol mit Glyzerin als Starter, Hydroxylzahl 450 mg KOH/g.
Komponente A4): Trifunktionelles Polypropylenoxidpolyol mit Glyzerin als Starter, Hydroxylzahl 1050 mg KOH/g.
Komponente B): Polymeres MDI mit einem NCO-Gehalt von 31,4 Gew.-%.
Komponente C): Trocknungsmittel auf Basis Zeolith.
Komponente D): Trennmittel Techlube 550 HB von Technick Products.
Komponente E): Fomrez UL29: Katalysator der Firma Momentive.
Komponente F): Glasfaser Owens Corning OCF 366 Multiend - 4400 Tex.
Komponente G): 50 Gew% Diolen® 174S Hochfestes Polyester Kord Dtex 3300 f 630 X 7 Z 20
Zylindrische Kreuzspulen und 50 Gew% Diolen® 174S Hochfestes Polyester Kord Dtex 1670 f 210 X 14 Z 20 Zyl. Kreuzspulen produziert von der Polyester High Performance GmbH. Herstellung eines Pultrudates aus Polyurethan (PUR) und Glasfasern:
Die endlosen Glasrovings (Endlosfasern) durchliefen zunächst eine Injektionsbox in die frisch vermischtes Polyurethanreaktionsgemisch mit einer Niederdruckdosieranlage mit rotierendem Statikmischer eindosiert wurde. Die Dosieranlage vermischte die Komponenten A und C bis E mit der Komponente B entsprechend den angegebenen Mengenanteilen der Bestandteile des Reaktions- gemisches.
Nachfolgend passierten die so getränkten Fasern eine erste auf Raumtemperatur gekühlte Zone der Formgebungseinheit, die einen Wärmefluss aus der Formgebungseinheit in die Injektionsbox unterbindet und unmittelbar mit der Injektionsbox verbunden ist. Im Anschluss passierten die getränkten Fasern drei aufeinander folgende Heizzonen der Formgebungseinheit (120°C, 200°C und 180°C in der Reihenfolge der Aufzählung). Mit der Formgebungseinheit wurde ein rechteckiges Flachprofil von 3 mm Dicke hergestellt. Das ausgehärtete Profil, welches die Formgebungseinheit verlässt, wurde durch im Tandembetrieb arbeitende horizontal verfahrbare Greifer kontinuierlich aus der Formgebungseinheit herausgezogen und anschließend mit einer Säge auf Länge geschnitten.
Mengenanteile der Bestandteile des Reaktionsgemisches: [Gew.-%]
Komponente AI) 28,02
Komponente A2) 42,05
Komponente A3) 35,01
Komponente A4) 35,03
Komponente C) 2,88
Komponente D) 6,05
Komponente E) 0,96
Komponente B) 173,99
Mengenverhältnis :
Reaktionsgemisch: 20 Gew.-%
Glasfasern: 80 Gew.-% (= 65 Vol.-%)
Das PUR-Pultrudat wies 65 Vol.-% Glasfasern auf und hatte eine Wärmeleitzahl von 0,5 W/(m-K) und eine Zugfestigkeit von 1300 MPa und einen Zug-E-Modul von 51,9 GPa.
Herstellung eines Pultrudates aus Polyurethan (PUR), Glasfasern und PET-Fasern: Die endlosen Glasrovings (Endlosfasern) und PET-Fasern wurden in gleicher Art und Weise wie im vorherigen Beispiel beschrieben verarbeitet. Die Fasern aus den beiden Materialien wurden so verteilt, dass die beiden Ränder des Flachprofils ausschließlich Glasfasern enthielten und die von den Rändern begrenzte Fläche des Flachprofils ausschließlich PET-Fasern enthielt.
In den beiden Randbereichen des Flachprofils entsprach das Mengenverhältnis von Glasfasern und Reaktionsgemisch, dem im vorherigen Versuch bereits beschriebenen. Das Mengenverhältnis von
Reaktionsgemisch und PET-Fasern in der Fläche betrug:
Mengenverhältnis :
Reaktionsgemisch: 31 Gew.-%
PET-Fasern: 69 Gew.-% (= 65 Vol.-%)
Die nur mit PET-Fasern verstärkte Fläche des PUR-Pultrudates hatte eine Wärmeleitzahl von 0,16 W/(m-K) und eine Zugfestigkeit von 278 MPa und einen Zug-E-Modul von 10,5 GPa.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von unidirektional faserverstärkten Kunststoffprofilen mit mindestens zwei Seitenwangen (3 (3') und 4 (4')) und wenigstens einer Längsstrebe (7 (5 und 6)), die die zwei Seitenwangen miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass
(i) die mindestens zwei Seitenwangen aus einer Mischung eines Kunststoffes (K) und anorganischen Endlosfasern gleichzeitig mit
(ii) der wenigstens einen Längsstrebe aus einer Mischung desgleichen Kunststoffes (K) und Endlosgarnen/-zwirnen von Naturfasern und/oder technischen Thermoplastendlosfasern durch Pultrusion hergestellt werden, wobei die Endlosfasern und Endlosgarne/-zwirne und/oder Thermoplastendlosfasern durch ein Bad oder eine Kammer, welche(s) einen aufgeschmolzenen Kunststoff (K) oder ein flüssiges Reaktivgemisch, welches zu einem Kunststoff (K) ausreagiert, enthält, gezogen und imprägniert werden und die so imprägnierten Endlosfasern und Endlosgarne/-zwirne und/oder Thermoplastendlosfasern in einer Formgebungseinheit zum Kunststoffprofil geformt werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kunststoff (K) um einen thermoplastischen Kunststoff oder um einen duroplastischen Kunststoff, der aus einem Reaktivgemisch erhalten wird, handelt.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, das s es sich bei dem thermoplastischen Kunststoff um thermoplastisches Polyurethan handelt.
4. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Reaktivgemisch um ein Polyurethanreaktivgemisch handelt.
5. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den anorganischen Endlosfasern um Basalt-Fasern und Glasfasern handelt.
6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den technischen Thermoplastendlosfasern um Fasern aus Polyester, Polyamid, Polyacrylnitril und Polymethyl- methacrylat handelt.
7. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Endlosgarnen/- zwirnen von Naturfasern um Samenfasern, Bastfasern, Blattfasern sowie Fruchtfasern handelt.
8. Umdirektional faserverstärkte, pultrudierte Kunststoffprofile mit mindestens zwei Seitenwangen (3 (3') und 4 (4')) und wenigstens einer Längsstrebe (7 (5 und 6)), die die zwei Seitenwangen miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass
(i) die mindestens zwei Seitenwangen aus einer Mischung eines Kunststoffes (K) und anorganischen Endlosfasern und
(ii) der wenigstens einen Längsstrebe aus einer Mischung desgleichen Kunststoffes (K) und Endlosgarnen/-zwirnen von Naturfasern und/oder technischen Thermoplastendlosfasern aufgebaut sind.
9. Umdirektional faserverstärkte, pultrudierte Kunststoffprofile gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Kunststoff (K) um einen thermoplastischen Kunststoff oder um einen duroplastischen Kunststoff, der aus einem Reaktivgemisch erhalten wird, handelt.
10. Umdirektional faserverstärkte, pultrudierte Kunststoffprofile gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Reaktivgemisch um ein Polyurethanreaktivgemisch handelt.
11. Umdirektional faserverstärkte, pultrudierte Kunststoffprofile gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den anorganischen Endlosfasern um Basalt-Fasern und Glasfasern handelt.
12. Umdirektional faserverstärkte, pultrudierte Kunststoffprofile gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den technischen Thermoplastendlosfasern um Fasern aus Polyester, Polyamid, Polyacrylnitril und Polymethylmethacrylat handelt.
13. Umdirektional faserverstärkte, pultrudierte Kunststoffprofile gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Endlosgarnen/-zwirnen von Naturfasern um Samenfasern, Bastfasern, Blattfasern sowie Fruchtfasern handelt.
14. Umdirektional faserverstärkte, pultrudierte Kunststoffprofile gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Längsstrebe (5 (5 und 5 ')), die die zwei Seitenwangen miteinander verbindet, eine zu den mindestens zwei Seitenwangen (3 (3') und 4 (4')) geringere Wärmeleitfähigkeit von mindestens 0,1 Watt/m- K aufweist.
15. Verwendung der umdirektional faserverstärkten, pultrudierten Kunststoffprofile gemäß Anspruch 8 bis 14 zur Herstellung von Fenster- und Türprofilen.
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