DD267483A1 - Schlichte zur behandlung von glasfasern - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schlichte zur Behandlung von Glasfasern, insbesondere zur Rovingherstellung fuer glasfaserverstaerkte Polyolefine, die Haftvermittler, Binder und oberflaechenaktive Substanzen enthaelt. Durch Zusatz einer mit energiereichen Strahlen bestrahlten Polyolefindispersion verbessern sich die Werte fuer die Schlagbiegefestigkeit sowie die Zugfestigkeit wesentlich.
Description
Anwendungsgebiet dnr Erfindung
Die Erfindung betiifft eine Schlichte zur Behandlung von Glasfasern, insbesondere zur Herstellung von Rovings, die zur Glasfaserverstärkung von Polyolefinen verwendet werden.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Es ist bekannt, auf die Ε-Glasfasern zunächst eine zur Plastverstärkung speziell geeignete Schlichte üblicher Zusammensetzung aufzubringen. In der ReQeI erfolgt die Präparation der Glasfaserstoffe mit einer Spinnschlichte. Sie enthält für die Herstellung von Glasseide hauptsächlich ein Bindemittel in wäßriger Dispersion zur Bündelung der Vielzahl von Einzelfäden, Hilfsmittel für die Verarbeitbarkeit der Fäden in Nachfolgestufen sowie im Falle der Erzeugung von Plast-Verstärkungserzeugnissen geeignete Haftvermittler (Loewonstein, K.L. The manufacturing technology of continnous glass fibres. Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam, London, New York. 1973, S. 191-233).
Allgemein ist anhand der Literatur eine Erweiterung der Funktionen der Schlichte bei der Thermoplastverarboitung zu erkennen. Die Schlichte wird in ihrer Gesamtheit von einem reinen Verarbeitungshilfsmittel (mit Ausnahme der Haftvermittler) zu einem integralen Verbundbestandteil und damit zu einem aktiven Träger der Verbundkennwerte.
Bekannt ist es, zur Glasfaserverstärkung von Polyolefinen, PA und PETP Kombinationen von Haftvermittlern, insbesondere Aminosilane, Vinylsilane und Methycrylsilane einzusetzen, wobei eine eindeutige Zuordnung spezieller Haftmittel zu konkreten Matrices nicht beschrieben wird, Es werden Schlichtekompositionen beschrieben, die die Glasfasern gut umhüllen oder durch physikalische Wirkungen Eigenschaftsverbesserungen hervorrufen. Die bekannten Läsungen erreichen meist nur eine partielle Verbesserung der mechanischen Verbundeigenschaften.
Als Schlichtebinder ist bekannt, fur die Thermoplastverstärkung P< IR-Ionomere, PVAC-Dispersionon, Polyolefindispersionen, Vinylesterharze, Polyacrylate und wäßrige Epoxidharzsysteme bzw Kombinationen dieser Substanzen einzusetzen. Zur Verbesserung der Verbundeigenschaften bei der Glasfaserverstärkung i/on PA-6 ist bekannt, eine wäßrige Emulsion eines nichtionischen härtbaren PUR der Schlichte zuzusetzen (DE-OS 1V2441). Es ist weiterhin bekannt, insbesondere zur Verbesserung der Schlagzähigkeit bei Thermoplasten, eine Schlk'htezusammenseUung, bestehend aus Oi bis 3,0% wasserlöslichem Epoxidharz, 2,5 bis 5,0% PVAC (Mischpolymeris.it), 2,5 bis 5,0% Vinylethylen-Mischpolymerisat, 0,1 bis 1,0% Wachs, 0,1 bis 1,5% Gleitmittel, 0,1 bis 5,0% Siliconemulsion und 0,01 bis 5,0% Methacrylsüan (A-174, Union Carbide) zu verwenden sowie die Glasfasern mit Epoxidharz und Aminosilanen zu tränken (JP-PS 53102948, DE-OS 2150974). Bekannt ist auch, eine Schlichte zu verwenden, die ein niedermolekulares Polyolefin mit Molgewichten von 200 bis 5000 besitzt und endständige olefinische BinHungen aufweist (DE-OS 2220297). Weiterhin ist bekannt, eine Schlichte für Glasfasern zur Verbesserung der Verbur jkennwerte bei PA und Polyolefinen einzusetzen, die als Schlichtebinder Polyurethanlatex und als Gleitmittel 1,0% einer Polyolefinemulsion enthält (DE-OS 2300368, DE-OS 2426654, DE-OS 2426655, DE-OS 2426656). Bekannt ist auch, Schlichtemittel zu verwenden, das 2 bis 30% Polyolefinemulsion, 0,25% Aminosilan und 0,25% Ammoniumorthophosphat enthält (DE-OS 2360698).
Weiterhin sind Schlichtekompositionen zur Glasfaserverstärkung von Polyolefinen beschrieben, die neben Silanhaftvermittlern, Stabilisatoren, filmbildenden Polymeren unH nherflächenverbessernden Substanzen Polypropylen-Gleitmittel enthalten (DE-OS 2853735). Es ist auch eine Emulsion zur Verwehdung bei der Glasfaserherstellung bekannt, die carboxylierte amorphe und isotaktische Polypropylene enthält (BE-PS 881181). Becchrieben ist auch eine glasfaserverstärkte thermoplastische Formmasse mit verbesserter Fließfähigkeit und Zähigkeit, die 0,1 bis 2 Ma.-% eines niedermolekularen Polyolefinwachses enthält, auf dem 2 bis 50Ma.-% polare Seitenketten aufgepfropft sind (DE-OS 2348840).
Nachteilig bei den beschriebenen Schlichterezepturen ist, daß die im Schlichteansatz verwendeten Polyolefine dort die Funktionen als Schmier- oder Gleitmittel erfüllen sowie eine deutliche Erhöhung sämtlicher Eigenschaftskennziffern der Verbünde bisher kaum erreicht wird.
ZIaI der Erfindung
Ziel der Erfindung is» es, durch geeignete Zusammensetzung der Schlichte die Eigenschaftskennwerte der Verbünde, der mit dieser Schlichte behandelte Glasfasern enthält, zu verbessern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, geeignetere Ausgangsstoffe für eine Schlichie einzusetzen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Schlichte eine Polyolefindispersion, vorzugsweise ein anverseiftes oxidiertes PE-Wachs mit einem Molgewicht zwischen 1500 und 2000, eingesetzt wird, die durch eine Elektronenbestrahlung mit einer Strahlendosis zwischen 30 und 10OkGy aktiviert wurde. Neben einer Bestrahlung in Luft, die zur Kettenverlängerung und Bildung von COOH-Gruppen führt, kann auch zusätzlich unter Anwesenheit von 5Ma.-%, bezogen auf die Polyolefindispersion eines reaktiven Silans, z. B. Vinyltriethoxysilan, eine Verbindung des Polyolefins mit dom Silan erfolgen. Die aktivierten Polyolefindispersionen werden in einer Menge von 20 bis 70Ma.-%, bezogen auf die Gesamtschlichte, zugesetzt. Die Schlichte enthält weiterhin 20 bis 70Ma.-% Polyurethandispersion, bis 1 Ma.-% Vinyltriethoxysilan und 0,05 bis 1 Ma.-% Aminosilan. Durch die Verwendung der aktivierten Polyolefindispersion, vorzugsweise zur Rovingherstellung für glasfaserverstärkte Polyolefine, werden in Verbindung mit chemisch modifizierten Polyolefinen die Verbundfestigkeit, Biegefestigkeit, insbesondere die Schlagzähigkeit und die Wärmeformbeständigkeit, stark erhöht.
Ausführungsbeispiele
Nachstehend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
a) Herstellung der Polyolefindispersion
200ml Polyolefindispersion, hergestellt aus 30% Feststoff eines anv6rseiften oxidierten PE-Wachses mit einem Molgewicht zwischen 1500 und 2000 und 70% entionisiertom Wasser, wird in ein ebenes, flaches Bestrahlungsgefäß aus Aluminium gegeben, so daß die Schichtdicke der Dispersion 3 mm nicht übersteigt. Die so vorbereitete Polyolefindispersion wird an Luft mit einer Strahlendosis von 3OkGy bei einer Strahlenenergie von 1,1 MeV bestrahlt.
b) Zusammensetzung der Schlichte
— Polyolefindispersion 4.5Ma.-%
— Polyurethandispersion 4,5Ma.-%
— Vinyl-tris-(2-methoxyethoxy)silan 0,5Ma.-%
— Gleitmittel (z. B. Fettsäurepolyglykolester) 0,25Ma.-%
— y-Aminopropyltriethoxysilan 0,1 Ma.-%
— entionisiertesWasserzu 100,0Ma. ·%
c) Herstellung der Schlichte
In oinem Mischbehälter wird etwa Vw der Gesamtmenge Wasser vorgelegt und mit Essigsäure auf pH 4,5 angesäuert. Die Silane werden zugegeben und etwa 15min bis zur kompletten Hydrolyse gerührt. In einem anderen größeren Mischbehälter wird die restliche Menge Wasser vorgelegt und die Polyolofindispersion unter langsamen Rühren zugegeben. Nach 3 bis 4minütigen Rühren wird die Polyurethandispersion zugegeben und weitere 5min langsam gerührt. Schließlich wiid der pH-Wert der Gesamtmischu;· j mit Essigsäure auf pH 4,5 eingestellt. f'.l Herstellung und Trocknung der geschlichtetem Glasfasern
Die Glasfasern werden in bekannter Weise durch Ausziehen von Strömen geschmolzenen Glases, die durch Öffnungen einer Spinndüse fließen, hergestellt. Diese Glasströme werden dünn ausgezogen, wobei das Ausziehen durch Aufspulen der Filamente (nach einer Vereinigung zu einem Spinnfaden) auf eine rotierende Hülse erfolgt. Vor der Verunreinigung zu einem Spinnfaden werden die Fasern in bekannter Weise über ein kontinuierlich gespeistes Schlichteorgan mit der Schlichte überzogen. Die spinnfeuchten Spulen werden in einem Heizluftofen bei 125... 140°C getrocknet.
Der Roving aus den beschlichteten Glasfasern (2400tex) ist flusenarm, zeigt eine gute Dispergierung in Elementarfäden und ist nicht verfärbt.
a) Herstellung der Polyolefindispersion
In 190ml Polyolefindispersion (30% Feststoff, oxidiertes PE-Wachs, Molgewicht zwischen 1500 und 2000) werden unter langsamen Rühren 10ml Vinyi-tris-(2-methoxyethoxysilan) eingemischt. Nach etwa 3minütigem Rühren wird die Mischung in ein ebenes, flaches Bestrahlungsgefäß aus Aluminium gegeben, so daß die Schichtdicke der Dispersion 3mm nicht übersteigt. Die so vorbereitete Mischung wird an Luft mit einer Strahlendosis von 5OkGy bei einer Strahlenenergie von 1,1 MeV bestrahlt.
b) Zusammensetzung der Schlichte
— Polyolefindispersion 5Ma.-%
— Polyurethandispersion 4Ma.-%
— Gleitmittel (z.B. Fettsäurepolyglykolester) 0,25Ma.-%
— Vinyl-tris-(2-methoxyethoysilan) 0,5Ma.-%
— γ-Aminopropyltriethoxysilan 0,1 Ma.-%
— entionisiertesWasserzu 100Ma.-%
c) Herstellung der Schlichte
Die Herstellung der Schlichte mit der Polyolefindispersion erfolgt analog Beispiel 1.
d) Herstellung und Trocknung der geschlichteten Glssfasorn Wie in Beispiel 1 beschrieben.
Vergleichsbeispiel
Verwendung eines bekannten Polyolefinbindemittels
a) Zusammensetzung der bekannten Schlichte
— Polyolefindispersion (hergestellt aus30Ma.-%eines4,5Ma.-%anverseiften oxidierten Polyethylenwachses mit einem Molgewicht zwischen 1500 und 2000 und 70% entionisiertem Wasser («Marvelan PED", Hersteller: VEB Fettchemie, Karl-Marx-Stadt)
— Polyurethandispersion (Xionel 9851"),
Hersteller: Savid/Italien 4,5Ma.-%
— Gleitmittel (z.B. Fettsäurepolyglykolester) 0,25Ma.-%
— Vinyl-tris-(2-mi'thoxyethoxy)silan 0,5Ma.-% (A-172, Union Carbide)
— γ-Aminpropyltriethoxysilan 0,1 Ma.-%
— entionisieites Wasser zu 100Ma.-%
b) Herstellung der Schlichte Wie in Beispiel 1 b< schrieben.
c) Herstellung und Trocknung der geschlichteten Glasfasern Wie in Beispiel 1 boschrieben.
Anhand des mit bekannten Mitteln geschlichteten Ε-Glases werden bei der Compoundierung mit chemisch gekoppeltem Polypropylen (jeweil/, 30 Ma.-% Glas) Schlagbiegefestigkeiten von 38,7 kJ/m2 (geprüft nach TGL14068) erzielt. Die Zugfestigkeit beläuft sich auf 64MPa (geprüft nachTGL 14070) an ISO-Stäben 80 χ 10 χ 4mm. Beim Einsatz der nach Beispiel 1 geschlichteten Glasfasern werden die Werte für die Schlagbiegefestigkeit beim chemisch gekoppelten Polypropylen auf etwa 104% gesteigert.
Die Zugfestigkeit erreicht eine Steigerung auf 113%.
Beim Einsatz der nach Beispiel 2 geschlichteten Glasfasern werden die Werte für die Schlagbiegetestigkeiten beim chemisch gekoppelten Polypropylen auf etwa 104% gesteigert.
Die Zugfestigkeit erreicht eine Steigerung auf 115%.
Dio War tr jformbeständigkeit des chemisch gekoppelten Polypropylens, charakterisiert durch die Längenänderung im Bereich bis 1600C bei konstanter Belastung, beträgt bei Verwendung des mit bekannten Mitteln geschlichteten E-Glases (Vergleichsbeispiel) 2,0%. Die Längenänderung wird beim Einsatz der nach Beispiel 1 geschlichteten Glasfasern auf 1,4% und beim Einsatz der nach Beispiel 2 geschlichteten Glasfasern auf 0,6% reduziert.
Claims (3)
1. Schlichte zur Behandlung von Glasfasern, insbesondere zur Rovingherstellung für glasfaserverstärkte Polyolefine, die Haftvermittler, Binder und oberflächenaktive Substanzen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlichte 20 bis 70 Ma.-%, bezogen auf die Gesamtschlichte einer mit energiereichen Strahlen mit einer Strahlendosis von 30 bis 100 kGy bestrahlten Polyolefindispersion, enthält.
2. Schlichte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlichte ein anverseiftes oxidiertes Polyethylen-Wachs mit einem Molgewicht von 1500 bis 2 000 enthält.
3. Schlichte nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlichte eine zusammen mit 5Ma.-%, bezogen auf die Polyoldefindespersion eines reaktiven Silans, vorzugsweise eines Vinyltriethoxysilans, bestrahlte Polyolefindispersion enthält.
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| DD30964387A DD267483A1 (de) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | Schlichte zur behandlung von glasfasern |
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| DD267483A1 true DD267483A1 (de) | 1989-05-03 |
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| DD (1) | DD267483A1 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0457202A1 (de) * | 1990-05-14 | 1991-11-21 | Ppg Industries, Inc. | Webbarer Textilglasstrang |
| US5286562A (en) * | 1988-07-01 | 1994-02-15 | Ppg Industries, Inc. | Weavable textile glass strand |
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1987
- 1987-11-30 DD DD30964387A patent/DD267483A1/de not_active IP Right Cessation
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Legal Events
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