DE2033272A1

DE2033272A1 - Verfahren zum Einarbeiten von Glasfasern in thermoplastisches Material

Info

Publication number: DE2033272A1
Application number: DE19702033272
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr 4130 Mohrs Weirauch Kurt Dr Curtius Ulrich Dr Keßler Hans Josef Dipl Ing 4150Krefeld Lohr
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1970-07-04
Filing date: 1970-07-04
Publication date: 1972-01-13
Also published as: NL7109198A; FR2097191B1; BE769462A; GB1330395A; FR2097191A1; CA949277A

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG

LEVERKUS EN-B*yerwerk Pitcni-Abtellung

Mr/ho 3. Juli 1970

Verfahren zum Einarbeiten von Glasfasern in thermoplastisches Material

Die vorliegende Erfindung "betrifft ein Verfahren zum Einarbeiten von Glasfasern in thermoplastisches Material, indem endlose Glasfasern (Rovings) in eine Plastifiziersehneckenmaschine eingegeben werden, in der das thermoplastische Material aufgeschmolzen und mit den Glasfasern vermischt wird und das Gemisch anschließend ausgestoßen wird.

Durch Einarbeiten von Glasfasern in thermoplastische Materialien lassen sich diese modifizieren, so daß Werkstoffe mit wesentlich verbesserten anwendungstechnischen Eigenschaften erhalten werden. Es ist bekannt, Kurzglasfasern etwa bis 1 mm länge einzuarbeiten, auch das Einbringen von Stapelglasfasern in der Größenordnung von etwa 1 - 10 mm Länge wird praktiziert, und schließlich wird das Einbringen von endlosen Glasfasern, sogenannten Rovings, angewendet. Das Einarbeiten erfolgt mittels Einwellen- oder Doppelwellensehneekenextrudern, indem die Glasfaser zusammen mit dem thermoplastischen Material in den Aufgäbetrichter eingegeben wird, oder indem die Glasfasern getrennt in die Schmelze eingeführt werden.

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Bevorzugt werden endlose Glasfasern für die Einarbeitung verwendet, die unmittelbar vor der Einführung in den Extruder geschnitten werden { US Patentschrift 3 453 356) oder die endlos in die Schmelze eingezogen und unmittelbar " im Extruder von der Schneckenwelle zerkleinert werden (US Patentschrift 3 304 282). Beide Verfahren haben den Vorzug, daß die Förderung und - bis zu einem gewissen Grade - auch die Dosierung der zugeführten Glasfaser in einfacher Weise gelöst werden kann. Nachteile dieser Verfahren bestehen darin, daß sich für eine Reihe von Thermoplasten aus Gründen der Verträglichkeit von Glas und Polymer nur solche Glasfasern eignen, die keine Schlichten enthalten. Das Fehlen einer Schlichte auf"den Glasfasern bedingt für den Dauerbetrieb unüberwindbare Schwierigkeiten beim Schneideprozeß, so daß die Dosierung der Glasfasern über die Zuführgeschwindigkeit der Rovings weit außerhalb der erforderlichen Genauigkeit liegt. Käufliche, ungeschlichtete Rovings, die z.B. für bestimmte thermoplastische Polyester ausschließlich zur Verstärkung verwendet werden können, sind im Sinne einer kontinuierlich ablaufenden Produktion nicht schneidbar. Beim Verfahren gemäß der US Patentschrift 3 304 282 werden solche Schwierigkeiten wegen des Direkteinzuges der Rovings in den Extruder umgangen, weil die Zerkleinerung im Extruder selbst erfolgt. Die Dosierung der Glasfasermenge kann durch die "Anzähl der eingeführten Rovings und über die Drehzahl der Schnecke geregelt werden. Von Nachteil ist jedoch, daß .. der wirtschaftliche Betrieb eines Extruders einen optimalen Füllungsgrad verlangt, d.h., daß bei festgelegter Geometrie der Schneckenmaschine der Durchsatz direkt von der Drehzahl· abhängig ist. Andererseits steigt der Zerkleinerungsgrad der eingeführten Glasfaser mit der Drehzahl an. Das bedeutet, daß zur Einhaltung einer geforderten Produktgualitat die Einhaltung einer bestimmten mittleren Faserlänge: notwendig ist. Die Schneckendrehzahl ist somit bei optimiertem.

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Füllungsgrad und geforderter Glasfaserlänge festgelegt. Somit "bleibt als einzige Dosiermöglichkeit in größerem Maßstab die Veränderung der Anzahl der eingeführten Rovings übrig. Da die mechanischen Eigenschaften, wie der Elastizitätsmodul, die Biegefestigkeit, usw. der glasfaserverstärkten Thermoplasten mit der mittleren Glasfaserlange im Granulat ansteigt, muß in vielen Fällen die Drehzahl niedrig gehalten und die Anzahl der einzuziehenden- Rovings stark erhöht werden. Beim Einzug sehr vieler Rovings können örtlich an der Schneckenwelle große Erwärmungen und starker Verschleiß auftreten.

Die Verwendung von Kurzglasfasern oder Stapelglasfasern als | Verstärkungsmaterial reicht in vielen Fällen für die erfor- ^ derlichen mechanischen Eigenschaften des Endproduktes nicht aus, weshalb man auf die Verarbeitung von Rovings als Verstärkungsmaterial zurückgreifen muß. Bei Stapelglasfasern ergeben sich außerdem Schwierigkeiten bei der Dosierung und beim Einzug in die Schneckenmaschine, weil diese zum Zusammenballen neigen und dann in der Schneckenwelle Erwärmungen und Verschleiß verursachen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Einarbeiten von Glasfasern in thermoplastisches Material zu schaffen, das eine Schonung der Maschinen bei genauer Dosierung und der Erzielung einer relativ konstanten * mittleren Glasfaserlänge im Endprodukt ermöglicht, wobei dieses Endprodukt die geforderten mechanischen Eigenschaften besitzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer zweiten, vorgeschalteten Schneckenmaschine die Glasfasern zerkleinert und mit dieser zweiten Schneckenmaschine in die Plastifizierschneckenmaschine eindosiert werden. Dadurch wird erreicht, daß die Plastifizierschneckenmaschine mit optimaler leistung betrieben werden kann, während mit der

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vorgeschalteten Schneckenmaschine die Zerkleinerung und die Dosierung der Glasfaser-Rovings einwandfrei steuerbar sind.

Nach einer besonders günstigen Durchführungsform des erfin-*' dungsgemäßen Verfahrens werden die Glasfasern an einer Stelle in die Plastifizierschneckenmaschine eindosiert, an der das thermoplastische Material bereits aufgeschmolzen ist. Dies bringt den Vorteil, daß die in der vorgeschalteten Schneckenmaschine zerkleinerten Glasfasern in der Plastifizierschneckenmaschine nur noch eine geringe Zerkleinerung erfahren und somit der Verschleiß dieser Maschine gering gehalten wird.

Um den Verfahrensabläuf besser beherrschen zu können, sieht die Erfindung in vorteilhafter Weise vor, daß die Wellen der beiden Schneckenmaschinen unabhängig voneinander antreibbar sind. Es versteht sieh, daß durch entsprechende Regeleinrichtungen die leistung der vorgeschalteten Maschine in Abhängigkeit von der Plastifizierschneckenmaschine oder umgekehrt gesteuert werden kann, indem man veränderliche und meßbare Betriebsgrößen als Ausgangswerte für einen Regelprozeß verwendet.

In vorteilhafter Weise sind die beiden Schneckenmasehinen durch eine feste, abdichtende Verbindung miteinander verbunden, so daß die Eindosierung der Glasfasern in die Polymerschmelze auch gegen hohen Druck möglieh ist.

Weiterhin hat es sich gemäß einer besonderen Atisführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens als vorteilhaft erwiesen, daß in die vorgeschaltete Schneckenmaschiue mit den Glasfasern zusammen ein Gleit- und/oder Entformungsmittel eingegeben wird. Vorzugsweise wird als vorgeschaltete Schnekkenmaschine eine Doppelwellenschneckenmaschine verwendet.

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Diese hat den besonderen Vorteil, daß ihre Zwangsförderung das betriebssichere Abspinnen der Rovings das Zerkleinern und Dosieren und das Einbringen gegen Druck in die Plastifizierschneckenmaschine besonders gut bewältigt.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß auch solche Rovings zerkleinert werden können, die keine Schlichte tragen, und die mit den bekannten Vorrichtungen (US Patentschrift 3 453 356) nicht geschnitten werden können.

Geeignete Thermoplaste für die Einarbeitung von Glasfasern nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind unter anderem: ■ Polycarbonate, Polyamide, Polyäthylen, Polypropylen, . Polystyrol und dessen Copolymere, Polyacetale, Als Gleitmittel eignen sich beispielsweise Glycerinester höherer Fettsäuren.

In einer Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens rein schematisch dargestellt und nachstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren näher beschrieben:

Von einer Rolle 1 werden über eine UmIenkrolle 2 Glasfaser-Rovings 3 von einer Schneckenmaschine 4 in den Einlaßtrichter eingezogen. Aus einem Vorratsbehälter 6 wird ein Gleitmittel in geringer Menge ebenfalls in die Schneckenmaschine·4 *

eindosiert. Die Schneckenwelle 7 zerkleinert die Glasfaser-Rovings entsprechend der eingestellten Drehzahl auf die gewünschte Länge und fördert die Glasfasern zusammen mit dem Gleitmittel zum Einlaßstutzen 8 einer nachgeschalteten Plastifizierschneckenmaschine 9. Die Schneckenmaschine 4 ist mit einem Temperiermantel 10 umgeben, der ein Aufschmelzen des Gleitmittels erlaubt.

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Ber Plastifizierschnecke 9 wird ein Thermoplast in Porm von Granulat aus einem Vorratsbehälter 11 über den Einfülltrichter 12 zudosiert und in der Schneckenmaschine 9 mittels der Temperiervorrichtung 13 aufgeschmolzen. Die Schneckenwelle 14 fördert dann die Schmelze zum Auslaß hin, wobei in die Schmelze durch den Einlaßstutzen 8 die Glasfasern eingeführt werden. In dem zwischen dem Einlaßstutzen 8 und dem Auslaß 15 der Plastifizierschneekenmaschine gelegenen Teil erfolgt eine homogene Vermischung von Schmelze und Glasfaser«, Das Gemisch verläßt die Plastifizierschneckenmaschine 9 durch den Auslaß 15 und wird beispielsweise in einer nicht dargestellten Granuliervorrichtung granuliert.

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Claims

Patentanaprüche: %

1.1 Verfahren zum Einarbeiten von Glasfasern in thermoplastisches Material, indem endlose Glasfasern (Rovings) in eine Plastifizier-Scbneckenmaschine eingegeben werden, in der das thermoplastische Material aufgeschmolzen und mit den Glasfasern vermischt wird und das Gemisch anschließend ausgestoßen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zweiten, vorgeschalteten Schneckenmaschine die Glasfasern zerkleinert und mit dieser zweiten Schneckenmaschine in die Plastifizier-Schneckenmaschine eindosiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Glasfasern an einer Stelle in die Plastifizier-Schnecken- " maschine eindosiert werden, an der das thermoplastische Material bereits aufgeschmolzen ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen der beiden Schneckenmaschinen unabhängig voneinander antreibbar sind.

4· Verfahren nach Anspruch 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß in die vorgeschaltete Schneckenmaschine mit den Glasfasern zusammen ein Gleitmittel und/oder Entfübungsmittel eingegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Doppelwellenschneckenmaschine als vorgeschaltete Schneckenmaschine.

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L e e r s e i t e