CH432828A - Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen faserhaltiger Polyamidgebilde - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen faserhaltiger Polyamidgebilde
Es ist bekannt, dass die mechanischen Eigenschaften von thermoplastischen Kunststoffen, insbesondere Polyamiden, durch Zusatz faseriger Füllstoffe, insbesondere Glasfasern, bedeutend verbessert werden können.



  So werden namentlich die Zugfestigkeit, die Biegefestigkeit, die Kerbschlagzähigkeit sowie die Wärmestandfestigkeit in erheblichem Masse heraufgesetzt. Glasfaserverstärkte   Pobamide    leugnen   sich      ibesonders    zur Her'stel lung technischer Formteile, die bei hohen Temperaturen mechanisch beansprucht werden, wie Kurbeltriebe, Zahnräder, Bestandteile elektrischer Vorrichtungen usw.



  Bei Polyamiden wird zudem die sonst stark ausgeprägte Abhängigkeit der mechanischen Eigenschaften vom Wassergehalt durch Zusatz von Glasfasern praktisch vollständig aufgehoben. Es besteht daher ein erhebliches Bedürfnis nach einem einfachen, technisch leicht durchführbaren Verfahren zur Herstellung faserhaltiger Polyamide.



   Es wurde schon vorgeschlagen, Glasseidenstränge, sog. Rovings, kontinuierlich in geeigneten Vorrichtungen mit einer Polyamidschmelze zu ummanteln und die nach dem Erstarren der Schmelze erhaltenen Borsten in an sich üblicher Weise in einer Schnitzelmaschine zu einem für die Spritzgussverarbeitung geeigneten Granulat zu zerhacken. Dabei bedarf es jedoch eines erheblichen technischen Aufwandes und besonderer Vorkehrungen, um ein brauchbares Granulat zu erhalten, da sich der ummantelte Roving auf den üblichen Schnitzelmaschinen nur sehr schlecht zerkleinern lässt und ein glattes Durchschneiden der Glasfasern nicht immer gewährleistet ist.



   Erfolgt andererseits das Einarbeiten der Glasfasern durch Tränken der Rovings mit einer Polyamidschmelze, so erhält man zwar ein Produkt, welches sich leichter zerkleinern lässt, doch ist es infolge der Zähflüssigkeit der Schmelze sehr schwierig und nur mit Hilfe besonderer, technisch aufwendiger Massnahmen möglich, eine einigermassen gleichmässige Durchtränkung des Faserstranges zu erreichen.

   Im allgemeinen   enthält    ein   auf      dese    Weise hergestelltes   Granulat      Lult-      te311schliisse, weiche bei der 1der Weiterverarbeitung stören,    und die Glasfasern sind ungleichmässig verteilt, so dass beim Verspritzen Anhäufungen von Glasfasern in der Düse der Spritzgussmaschine auftreten und die Glasfasern nur teilweise und sehr ungleichmässig in den Spritzgusskörper gelangen.



   Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, das gestattet alle genannten Schwierigkeiten zu vermeiden und auf einfache Weise faserhaltige Polyamidgebilde herzustellen.



   Das erfindungsgemässe Verfahren zum Herstellen faserhaltiger   Polyamidgehilde    durch Polymerisieren von Lactamen in Gegenwart von Fasern zeichnet sich dadurch aus, dass man einen Faserstrang kontinuierlich mit einer einen alkalischen Polymerisationskatalysator enthaltenden, wasserfreien Lactamschmelze durchtränkt, den so erhaltenen lactamhaltigen Faserstrang auf Polymerisationstemperatur erwärmt und das Polymerisat kontinuierlich abzieht. Ausserdem kann die Lactamschmelze einen Polymerisationsbeschleuniger enthalten.



   Nach dem erfindungsgemässen Verfahren können faserhaltige Profilteile aller Art, z. B. Stäbe, Borsten u. dgl., kontinuierlich hergestellt werden, welche als solche unmittelbar weiterverwendet werden können. Besonders geeignet ist das Verfahren zur Herstellung von faserhaltigem Polyamidgranulat, welches für die Verarbeitung auf   Spritzguss- und    Extrusionsmaschinen bestimmt ist. Zu diesem Zweck wird gemäss einer speziellen Ausführungsart des erfindungsgemässen Verfahrens eine faserhaltige Polyamidborste hergestellt und diese anschliessend kontinuierlich zu einem Granulat beliebiger Länge zerhackt und dieses aufgeschmolzen und wei   vervenPormt.

   Als s, monomere Lactams kornnten für dlas    erfindungsgemässe Verfahren alle für die ionische Polymerisation geeigneten cyclischen Lactame infrage, im wesentlichen also solche mit mehr als 6 Ringgliedern.



   Das Polymerisieren erfolgt wie erwähnt in Gegenwart von alkalischen Katalysatoren, beispielsweise durch Zugeben von Alkalimetallen, wie Natrium und Kalium, oder von Hydriden von Alkali- oder Erdalkali  metallen, wie Lithium- und Calciumhydrid, zweckmässig bei Temperaturen von etwa   200     und darüber. Durch Zusatz von Polymerisationsbeschleunigern, wie Isocya  naben    oder solche   abspallbeniden      Venbiinidianjen,    Carbodiimiden und   Cyanamiden,    z. B. nach dem Verfahren der   chweierischen      Patentscihrift    366 971,   oder      Säurederi-    vaten, wie Benzylchlorid, Terephthaloylchlorid usw., z.

   B. nach dem Verfahren der deutschen Auslegeschrift   1 067 587,    kann die Polymerisationsgeschwindigkeit gegebenenfalls erheblich heraufgesetzt werden. Auch können in diesem Falle, falls erwünscht, die genannten, stark alkalischen Katalysatoren durch an sich weniger wirksame, schwach basische Katalysatoren, wie Natnumsalze aromatischer Hydroxyverbindungen oder Natriumbicarbonat, ersetzt werden. Auch kann bei Verwendung von Polymerisationsbeschleunigern gegebenenfalls eine niedrige, d. h. unter   200     liegende Polyme  ris ationstemperatur    angewendet werden.



   Als faserige Füllstoffe können alle Fasermaterialien verwendet werden, die sich zu endlosen Strängen anordnen lassen, insbesondere Glasfasern, aber auch Asbestfasern und die bekannten natürlichen und synthetischen Fasermaterialien.



   Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens sind alle Vorrichtungen geeignet, die es gestatten, den Faserstrang kontinuierlich mit der den Katalysator und gegebenenfalls eine Beschleuniger enthaltenden monomeren Lactamschmelze vollständig zu durchtränken, den so erhaltenen Faserstrang auf Polymerisationstemperatur zu erwärmen und dann zu verformen. Eine geeignete Vorrichtung besteht z. B. in einem mit der Lactamschmelze gefüllten, trichterförmigen Behälter, welcher in ein auf die Polymerisationstemperatur erwärmtes Rohr mündet. Durch kontinuierliches Hindurchführen des Faserstranges durch die Schmelze wird dieser vollständig mit dem flüssigen Lactam durchtränkt. Anschliessend erfolgt das Polymerisieren des Lactams zweckmässig in dem auf die erforderliche Temperatur erwärmten Rohr.

   Man kann auf diese Weise kontinuierlich einen Strang aus faserhaltigem Polyamid erhalten, welcher z. B. anschliessend zu einem Granulat von beliebiger Länge zerkleinert werden kann.



   Ein auf diese Weise hergestelltes, faserhaltiges Polyamidgranulat ist völlig frei von Lufteinschlüssen.



  Ausserdem sind die Fasern in der Polyamidmasse so gleichmässig verteilt, dass beim Spritzgussverarbeiten keine Anhäufungen von Fasern eintritt und die Fasern in den erhaltenen Spritzteilen völlig gleichmässig verteilt sind.



   Es ist zwar schon bekannt, beim Herstellen von Formteilen aus Polyamiden durch ionisches Polymerisieren cyclischer Lactame in Formen die Lactamschmelze vor dem Polymerisieren in der Form mit den verschiedensten pulverförmigen Füllstoffen, wie Metallpulvern, Metalloxyden u. dgl., sowie mit Glasfasern, Glasgeweben bzw. Fasern und Geweben aus Polyamiden zu vermischen. Hierbei besteht aber, zumindest bei Verwendung von Zusatzstoffen mit gegenüber der Lactamschmelze höherem spezifischem Gewicht die Gefahr eines teilweisen Sedimentierens der Füllstoffe während des Polymerisierens, wodurch uneinheitliche Formteile entstehen können. Zudem eignet sich ein solches Vorgehen im allgemeinen nur zum Herstellen faserhaltiger Blöcke oder Platten, welche gegebenenfalls noch durch mechanische, z. B. spanabhebende Verfahren, weiterverarbeitet werden können.

   Im Gegensatz dazu erschliesst das erfindungsgemässe Verfahren den faserhaltigen Polyamiden insbesondere das gesamte Gebiet der    Spritzguss- und    Extrusionstechnik, indem es in einfacher Weise ermöglicht, kontinuierlich ein für die Spritzgussverarbeitung hervorragend geeignetes, faserhaltiges Polyamidgranulat herzustellen, und bedeutet somit gegenüber den bekannten Verfahren einen erheblichen technischen Fortschritt.



   Beispiel
Eine Schmelze von E-Caprolactam wird mit 0,4 Gewichtsprozent Phenylisocyanat und 0,04 Gewichtsprozent metallischem Natrium versetzt und unter Stickstoff in einen Trichter eingefüllt, der in ein Rohr von den Abmessungen, die für das zu erzielende Granulat erfor derlich sind, ausläuft. Zugleich wird durch die Schmelze und das auf 200 bis   250     C erwärmte Rohr kontinuierlich der zu imprägnierende Glasfaserstrang geführt. Dabei polymerisiert das Caprolactam in dem Rohr und gibt beim Austritt einen Strang, welcher je nach Weite des Rohres und der Dicke des Glasfaserstranges 5 bis 40   O/o    Glasfaser enthält. Durch langsames Abziehen des Stranges und ständiges Zulaufenlassen der Schmelze lässt sich diese Arbeitsweise kontinuierlich gestalten.

   Durch anschliessendes Zerkleinern erhält man ein glasfaserhaltiges Polyamidgranulat beliebiger Länge.



   Aus einem auf diese Weise hergestellten Poly-E-Caprolactam-Granulat mit einem Glasfasergehalt von 30   O/o    werden auf einer Spritzgussmaschine Normkörper hergestellt, deren Eigenschaften in der nachstehenden Tabelle angegeben und den entsprechenden, mit dem gleichen, jedoch ungefüllten Polyamid erhaltenen Werten gegenübergestellt sind.   

Claims (1)

1. Glasfaserverstärkt Unverstärkt Spritz- 10 Tage Spritz- 10 Tage frisch kondition, iert frisch konditioniert Biegefestigkeit DIN 1796 1616 1092 865 Verformung DIN 3,2 3,2 11,8 12,9 Kerbschlag DIN 25,3 25,6 5,9 9,2 Wärmefestigkeit nach Martens > 200 > 200 56 51 heat distortion 0,25 mm 200 178 74 66 0,33 mm 200 182 90 82 2,00 mm 200 200 182 202 PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zum Herstellen faserhaltiger Polyamidgebilde durch Polymerisieren von Lactamen in Gegenwart von Fasern, dadurch gskennzeichnet, dass man einen Faserstrang kontinuierlich mit einer einen alkalischen Polymerisationskatalysator enthaltenden, wasserfreien Lactamschmelze durchtränkt, den so erhaltenen lactamhaltigen Faserstrang auf Polymerisationstemperatur erwärmt und das Polymerisat kontinuierlich abzieht.

   UNTERANSPRUCH Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lactamschmelze einen Polimerisationsbeschleuniger enthält.

   PATENTANSPRUCH II Verwendung von nach Patentanspruch I hergestellten faserhaltigen Polyamidborsten für die Verarbeitung auf Spritzguss- und Extrusionsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass man die Polyamidborsten konti nuierlich zu einem Granulat zerhackt und dieses aufschmilzt und weiterverformt.