DE2118931B2

DE2118931B2 - Verbundmaterial, welches ein organisches Polymeres und ein anorganisches Oxydglas enthält, sowie dessen Verwendung

Info

Publication number: DE2118931B2
Application number: DE2118931A
Authority: DE
Inventors: Neil Hunter Northwich Ray; Francis Raymond Runcorn Sherliker
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1970-04-17
Filing date: 1971-04-19
Publication date: 1974-01-31
Also published as: FR2086159B1; US3732181A; DE2118931C3; BE765908A; GB1356919A; DE2118931A1; JPS5337370B1; FR2086159A1; NL7105181A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf Vcrbundmatcrialien auf Basis von organischen Polymeren und anorganischen Gläsern sowie auf Verfahren zu der^n Herstellung.

Die Vorteile des Verstärkens eines organischen Thermoplasten mit einem anorganischen Füllstoff wie Glas sind bekannt. Die Steifheit des Verbundstoffes ist größer als diejenige des ungefüllten Materials. Die Hinführung des anorganischen Füllstoffes in Form von Fasern verbessert bestimmte andere mechanische Eigenschaften und relativ lange Fasern (im Verhältnis <,₀ zum Faserdurchmesser) können diese Figenschaften weiter verbessern. Jedoch dehnen sich die gewöhnlich verwendeten verstärkenden Materialien, beispielsweise Silik;itgläser. bei den zum Verarbeiten thermoplastischer Materialien verwendeten Temperaturen nicht (.5 mehr aus als etwa I bis 2%. Wenn es auch zutrifft, daß kurze < ilasfaserlängcn in thermoplastische Materialien und den anschließend beispielsweise durch Spritzgießen hergestellten Verbundstoff einverleibt werden können, so ist doch der verwendbare Faseranteil auf etwa 20 Volumprozent begrenzt, und zwar wegen der hohen Viskosität des Gemisches bei der Verarbeitungstemperatur. Größere Anteile an Fasern oder größere Faserlängen können in organische Polymere nur einverleibt werden, indem man relativ fließfähige Harzvorstufen anwendet, v-nd daher werden wärmehärtende Harze im allgemeineren als Matrixmaterial verwendet. Das Ausmaß an Deformierung, welchem dieser Verbundstoff anschließend ausgesetzt werden kann, ist sehr begrenzt, weil ein schwerwiegendes Deformieren des Materials entweder einen Bruch der Verstärkung oder ein Unterbrechen der Bindung zwischen Matrix und Verstärkung verursacht. Daher muß ein Verbundstoff dieses Typs in mehr oder weniger der endgültigen Gestalt hergestellt weiden, welche beim fertigen Gegenstand erforderlich ist.

Bekannte Deformierungsverfahren. beispielsweise Extrudieren, Spritzgießen. Kalandern oder Verspinnen der Fasern, erfordern sämtlich, daß das Material auf eine Temperatur erhitzt wird, bei welcher die Viskosität so niedrig ist. daß eine Deformicrung bzw. Fließen in technisch geeigneter Geschwindigkeit und ohne übermäßige Krafteinwirkung ermöglicht wird. Dies gilt insbesondere für das Spritzgießen, während beim Extrudieren und Kalandern insofern eine Viskositätsabhängigkeit besteht, als zu starkes Fließen beim Transport des Materials von der Verformungsvorrichtung zur Kühlung vermieden werden soll.

Es ist bekannt. Glasfasern mit Kunststoffen zu verbinden, wobei das verwendete Glas einen relativ hohen Erweichungspunkt besitzen soll.

Der Nachteil dieser bekannten Verfahren liegt darin, daß infolge des relativ hohen Erweichungspunktes des Glases die entstehenden Verhundproduktc schwer zu verarbeiten sind, so daß eine gleichzeitige Verformung von Kunststoff und Glas auf große Schwierigkeiten trifft.

Aufgabe der Erfindung ist es. ein Verbundmaterial, enthaltend ein organisches Polymeres und ein anorganisches Oxydglas, /ur Verfugung zu stellen, das leicht beispielsweise durch gemeinsames Schmclzvcrspinnen oder gleichzeitige Verformung durch Extrusion oder Spritzgießen der beiden Komponenten verarbeitbar ist.

Erfindungsgegenstand ist ein Vcrbundmaterial. enthaltend ein organisches Polymeres und ein unorganisches Oxydglas, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas eine Übergangstemperatur im Bereich von 100 bis 400 C. vorzugsweise 120 bis 350 C besitzt.

Unter »Umwandlungstemperatur« eines Glases ist hier die Temperatur zu verstehen, bei welcher eine Steigerung der spezifischen Wärme und des thermischen Ausdehnungskoeffizienten erfolgt, welche mit einer plötzlichen Verminderung der Viskosität einhergeht. Die Umwandlungstemperatur kann nach herkömmlichen Methoden der thermischen Analyse bestimmt werden, beispielsweise nach der thermischen Differenzanalyse oder Differenz-Abtastkalorimctric. Siehe beispielsweise M ο r e y. G. VV.. »The properties of glass«. Rcinhold. N. Y. 1954. S. Aussähe. S. 164 und 165.

Vorzugsweise besitzt das Glas einen elastischen Modul bei 20 C von mindestens 0.14! · \Q^h kg cnr.

Vorzugsweise ist das organische Polymere ein Thermoplast. Auch sind vorzugsweise sowohl der Thermoplast als auch eins Glas so ausgewählt, daß der

Verbundstoff ohne Bruch des Glases bei einer Temperatur in der Gestall verändert werden kann, bei welcher das organische Polymere deformierbar ist. Ausgewählte Kombinationen aus Glas und Polymeren!, welche sich in der Weise verhalten, seien als »thermisch cüdeformierbar« bezeichnet. Diese Temperatur liegt gewöhnlich zwischen 120 C und der Grenzlemperatur für die thermische Stabilität des Thermoplasten. Genau ist die exakte Temperatur bzw. der exakte Temperaturbereich von der Natur des Thermoplasten und des Glases abhängig sowie von dem Verfahren, welchem die Substanzen unterliegen. Der Deformierungsprozcß mag erfordern, daß die Viskosität der Substanzen über einen Bereich von Temperaturen hinweg vergleichbar sind, innerhalh welchem der Prozeß sich abspielt. Die Viskosität sowohl des Glases als auch des Thermoplasten ist von der Temperatur sehr abhängig. Darüber hinaus ist die Viskosität thermoplastischer organischer Substanzen sehr abhängig von der beim Verfahren angewandten Schergeschwindigkeit, während die Viskosität der Gläser viel weniger scherabhängig ist.

In den nachstehenden Tabellen I und Il sind für einige übliche Thermoplasten typische Daten angegeben, welche die Auswahl passender Gläser für das Bilden der Verbundstoffe erlauben.

Polymeres

	Tabelle	I	Verarbeilungstemperalur	LM. Ext.	C)	Viskosität bei !	(K)SCC"'
	Amorphe Thermoplasten	I	LM. Ext.	180—280 150—200	Temperatur. C	KV Pol
Tg	L'ngef. Zcrselzunüs- teniperatur	Ext.	210—240 160—IgO	200 180	0.8 1.15
( C)	I C)	Ext.	290—320	240 200	0.62 4,5
100	320	160—180	320	1,8
105	300		160 180	7.5 5.2
179	400
87	200 (Stabilisator)

Polystyrol

Polymethyimethacrylat

Polysulfon
Polyvinylchlorid

Tg — Glasumwrindlungstemvieraiiir. -..ic oben definiert.

Bemerkung:

Die Zahlen in der Spalte Tg beziehen sich auf Messungen an Polymeren, welche wenig oder keinen Zusatz enthalten. Handelsübliche Polymere können infolge der Anwesenheit von Zusätzen niedrigere Tg-Werte aufweisen.

	Tm	Tabelle	II	Verarbeitungstemperalur- hereich*)	Viskosität bei	K)O see"
	I C)	Teilkristalline Thermoplasten	I C)	Temperatur. C	1(V Po
Polymeres	110—115		l.M. 260—280 Ext. 160—180	260 160	0.26 1,0
	165—175		l.M. 200—300 Ext. 200—250	200 260	0.93 0.44
'olyäthylcn geringer Dichte	240		l.M. 270—300 Ext. -275	270	0,21
Polypropylen	255		270-295 (faserspinnend)	270	0,34
Poly(4-Methylbulen-I)	220-230		l.M. 275—320	300	1.0
Polyäthylentere- phthalat
³ol\carbonat
	L'ngef. /er- setzungstcmperauir
	I Ci
300
300
300
300**)
320

*) 1 M. = Spritzgießen. Ext. = Extrusion.
*♦) Sehr abhängig vom Feuchtigkeitsgehalt.
Tm = Schmelzpunkt.

Um mit dem Thermoplasten codeformicrbar zu sein, muß das Glas einen Kennwert Tg + C (wobei C ein Temperaturintervall ist, welches von der Glasart und den angewandten Verfahrensbedingungen abhängig ist) besitzen, welcher im Verarbeitungstcmperaturhercich der ausgewählten Thermoplasten liegt.

!•'ine Richtlinie für den Wert von C ist die Differenz /wischen Tg und dem Erweichungspunkt des Glases nach Littleton, welcher die Temperatur ist. bei das Glas eine Viskosität von 10⁷'⁶ Poisc. gemessen nach der Testmethode ASTM (338-57. 1965) besitzt.

Die Zersetzungstemperaturen für die bekannten

organischen Thermoplasten liegen so, daß Gläser, in denen der Hauptnctzwcrkbildncr Siliciumdioxyd ist.

<■>> ungeeignet sind. Bevorzugte Gläser sind diejenigen, bei denen der Netzwerkbildner Phosphor*».yd und oder Boroxyd ist. für welche C typisch 50 bis 60 C beträgt.

2 1

ie _G|_üser

Bevorzugte Gläser zum erfindungsgemälkn Gebrauch sind diejenigen, welche Phosphor- und/oder Boroxyde als Netzwerkbildner, mit oder ohne untergeordnete Mengen anderer netzwerkb.ldenaer Oxyde wie Vanadinpentoxyd, wismutoxyd und Siliciumdioxyd, enthalten. Das Netzwerk wird modifiziert durch die Einführung von Kationen wie denjenigen der Alkahmetalle der Erdalkalimetalle, des Silbers, Cadm.ums, Zinks und Bleis.

Bestimmte Elemente wie Aluminium und Bor und Oxyde wie Siliciumdioxid, welche in bestimmten Zusammensetzungsbereichen feuerfeste Phosphate bilden können, sollten in einem hauptsächlichen Phosphatglas nicht bis zu einem Ausmaß von größer als 5 Molprozent anwesend sein \vgen der hohen übergangstemperatur des sich ergebenenden Glases: Aus dem gleichen Grunde sollte der Siliciumdioxydgehalt des Glases 0,5 Molprozent nicht überschreiten.

Sehr bevorzugte Gläser sind diejenigen auf Basis von Bleioxyd-Phosphoroxyd- und Zinkoxyd-Phosphoroxyd-Systemen und deren Gemischen.

Beispiele bleihaltiger Gläser sind diejenigen mit einer Zusammensetzung innerhalb der folgenden Bereiche:

a) mindestens 95 Molprozent PbO und PtO₅. wobei der PbO-Gehalt 20 bis 80 Molprozent beträgt,

b) mindestens 95 Molprozent PbO und R₂O. wobei R eines oder mehrere Alkalimetalle ist, PbO im Bereich von 5 bis 60 Molprozent anwesend ist und R₂O im Bereich von 5 bis 35 Molprozent anwesend ist und der Rest der Zusammensetzung P₂O₅ bis zu einem Ausmaß von bis zu 85 Molprnzent ist oder

c) mindestens 95 Molprozent PbO (5 bis 30 Molprozent) R₂O (5 bis 30 Molprozent) und B₂O₃ (5 bis 20 Molprozent), wobei der Rest P₂O₅ ist. in jedem Falle bestehen die restlichen 0 bis 5% dcr Glaszusammensetzung aus verschiedenen Zusätzen. beispielsweise aus Erdalkali-Oxyden. ZnO kann einen Teil oder das gesamte PbO ersetzen.

Besondere Gläser mit Zusammensetzungen innerhalb der oben beschriebenen Bereiche besitzen Um-Wandlungstemperaturen im Bereich von 160 bis 25O⁰C, Yougs moduli im Bereich von 0,141 bis 0.703
10⁶ kg/cm² und werden durch Wasser bei lOO'C nur leicht beeinflußt. Insbesondere verbessern Erdalkalikationen wie Magnesium, Calcium und Barium, die Wasserbeständigkeit von Blciphosphatgläsern.

Die Gläser können nach herkömmlichen Glasherstellungsmethoden bereitet werden.

Nach dem Zusammenschmelzen der Komponenten ist es erwünscht, das Glas zu raffinieren, indem man es für eine Zeitdauer von 1 bis 24 Stunden auf 300 bis 800 C erhitzt. Die Raffinicrungszcit hat eine Auswirkung auf die Umwandlungstemperatur und daher auf den Erweichungspunkt einiger Gläser, insbesondere derjenigen auf Blciphosphatbasis.

Typischcrweisi· zeigt ein Bleiphosphatglas (70.6 Mol-Prozent P₂O,,. 20.* Molprozent PbO. 2.5 Molprozcnt K₂O. 5,0 Molpnvo'.it Li₂O, 2.5 Molprozcnl BaO) eine Umwandlunjisk'mpcratur. welche von 142"C (nach 931 ψ

I Stunde bei 700"C) bis aui I7O"C (nach 16 Stunden) ansteigt,

Raflinierungszeit des obigen

Glases bei 700'C 1 Std l6Std

s viskosität bei 290"C Poise'' 2,5 ■ lV 50 · ICr¹

Auflösungsgeschwindigkeit
■ Wasser bei 10Q^uC
Prozent ic Minute 5 0 17

Young-Modul (· 10⁶ kg/cm²')' OJ55 OJ 69 ,o Härte (Vickerspyramidc)

Nr. (ASTM-E 92/67) 160 215

_Dje verbundstoffe und Methoden zu ihrer Herstellung *

Eine große Vielzahl an Polymeren kann man in den erfindungsgemäßen Verbundstoffen verwenden. Nicht alle Polymeren sind mit allen Gläsern codeformierbar. Bevorzugte Polymere zum erfindungsgemäßen »jebrauch sind hochdichtes PoL₁ uthyleii. Polypropylen. Poly-4-methylpenten-l, Polyäthy'zn-terephthalat. Polysulfone. Polycarbonate, Polytetrafluoräthylen. PoIyvinylchlorid und Polystyrol.

ledoch können in Berührung mit vielen Gläsern.

welche zur erfindungsgemäßen Verwendung geeignet sind, bestimmte säureempfindliche Polymere /ersetzt werden. Polyamide werden im allgemeinen sehr schwerwiegend zersetzt und mögen für viele erfindungsgemäße Anwendungen nicht geeignet sein. PoIyester werden etwas beeinträchtigt, jedoch weniger schwerwiegend.

Wenn auch die Erfindung sich grundsätzlich auf Verbundstoffe thermoplastischer Harze bezieht, so können doch bestimmte wärmehärtende Harze verwendet werden, wenn sie in der Form wärmeerweichender Vorstufen zugänglich sind. Solche Substanzen können in die Verbundstoffe einverleibt werden und die Stufen der Wiederverformung und der endgültigen Wärmehärtung können in einem einzigen Arbeitsgang vollzogen werden.

Die Herstellung des erfindungsgemäßen Verbundstoffes kann in der Weise erfolgen, daß Fasern vcrspönnen oder nach bekannten Methoden zu Flocken verformt und dann in eine polymere Matrix eingeführt werden. Bei wärmchärtendcn Harzen ist es üblich, die Faser in Form von Matten oder Stapelfasern aufzulegen und diese mit Polymervorstufen zu imprägnieren, woraufhin das Härten zur endgültigen Form folgt. Während des Härtens kann man aus dem niedrigen Erweichungspunkt des Glases Vorteil ziehen, indem man eine weitere Verformungsstufe durchführt, bevor das Polymere zu starr ist, um ein Verformen zu erlauben, wobpi diese weitere Verformungsstufe oberhalb der Umwandlungstemperatur des Glases vorgenommen wird. Das Verbundstoffprodukt kann geschnitzeil und in nrchfolgenden Verformungsarbeiten in herkömmlicher Weise verwendet werden. Vorausgesetzt daß das Glas und das Polymere so ausgewählt sind daß diese thermisch codeformierbar sind, kann mar (₁₀ Operationen wie Spritzgießen oder Extrudieren mi geringerer Beschädigung der Faser durchführen, al: wenn man nerkömmliche, nicht deformierbare Glas faser verwendet.

Das Verbundmaterial der Erfindung kann zu einen

ds Formkörper verarbeitet werden, indem ein Gcmiscl aus Glas und thermoplastischem Polymerem (ein schließlich Vorstufen eines wärmehärtenden Harze!

welches erhitzt und noch oberhalb der Tcmperatu

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deformiert werden kann, bei welcher das Glas deformierbar ist) in eine Verformungsvorrichtung eingeführt wird, in welcher das Kombinieren bzw. Vermischen der Komponenten erfolgt. Das Gemisch kann in Form gesonderter Perlen. Schnitzel oder anderer Partikeln aus Glas und Polymerem (oder dessen Vorstufe) vorliegen oder das Gemisch kann vorgebildet worden sein. Geeignete Auswahl der polymeren Substanz, des Glases und der Verformungsmethode verursacht während der Verarbeitung eine Fascrbildung im Glas. Das Arbeiten gemäß diesem Gesichtspunkt der Erfindung gestattet das Einführen von Glasfaserverstärkimg in die Gegenstände durch eine billigere Technik als normal. Bei der Herstellung von Glasfasern innerhalb des Verbundstoffes ist es erwünscht. Vcrarbcitungstemperatur. thermoplastisches Polymeres und Glas so auszuwählen, daß unter den Verarbeitungsbedingungen die Viskosität des Glases das 0.1- bis lOOOfache der Viskosität des Polymeren beträgt. Diese Viskositäten werden bei Verarbeitungstemperatur, jedoch getrennt von dem Verformungsprozeß, bei einer Schergeschwindigkeit von 10see"¹ gemessen. Typischerweise beträgt die Glaskonzentration im Polymeren 5 bis 66 Volumprozent. Zwecks weiterer Veranschaulichung sind in der nachstehenden Tabelle III einige typische Polymere und geeignete Temperaturen zum Verarbeiten mit bestimmten Gläsern, welche im einzelnen in den Beispielen beschrieben sind, angegeben.

Tabelle III

Glas Nr.
tv Beispiele
für Zusammensetzun
gen I

Glaser mil
einer l.niuandlunüstempcratur

I Cl
im Bereich

140

170

185

Temperatur

C. bei
welcher die Viskosität K)⁵ Poise ivl

200
200

260

312

307

330
370

Beispiele von

Thermoplasten, mit

denen ein /usammen-

verarbeilcn möulich ist

hochdichtes

Polyäthylen.

Polypropylen.

Polystyrol.

Polymethyl-

methacrylat

Polypropylen.

Poly-4-methyl-

penten-1. PoIy-

äthylentcre-

phthalat.

Polycarbonat

Polysulfon.

Polytetrafluor-

äthylen

Das Verbundmaterial der Erfindung kann auch so bereitet werden, daß Partikeln oder Fasern des ausgewählten Glases mit einer Lösung eines Polymeren in einem flüchtigen Lösungsmittel imprägniert werden. Nach dem Imprägnieren entfernt man das Lösungsmittel und der sich ergebene Verbundstoff kann verfestigt werden, indem man Wärme und/oder Druck anwendet. Nach dem Kühlen kann man den Verbundstoff erneut verformen, indem man auf eine geeignete Temperatur erhitzt.

Das Verbundmaterial der Erfindung kann zu glasfaserverstärkten Polymerfasern verarbeitet werden, indem man einen Verbundstoff, welcher eine faserbildende Polymermatrix enthält, und Glas de«, oben allgemein beschriebenen Typs mit einer Viskosität der Spinntemperatur des 1- bis lOOfachcn derjenigen des Polymeren, verspinnt. Der Verbundstoff, aus wclchem die Faser gesponnen wird, ist zweckmäßigerweise ein vorheberciteter Verbundstoff des Polymeren mit Glasgchalt. welcher durch Vermählen oder gemeinsames Extrudieren der beiden Komponenten bereitet wird. Das bevorzugte Polymere ist Polyäthylcnterephthalic, und mit diesem Polymeren wird ein Glas verwendet, welches eine Cbcrgangstcmpcralur von 130 bis 190 C und eine Viskosität im Bereich von 3000 bis 50 000 Poise bei der Spinntemperatur besitzt, welch letztere gewöhnlich etwa 285 bis 295 C beträgt.

Für Polypropylen ist ein Glas mit einer öbergangstemperatur im Bereich von KX) bis 190 C bevorzugt mit einer Viskosität im Bereich von IO⁴ bis IO⁵ Poise und einer Spinntemperatur von 310 bis 315 C. Die so erzeugten Fasern können zur Steigerung der Zugfestigkeit gezogen werden, wobei man bei einer Temperatur zieht, bei welcher sowohl das Glas als auch das Polymere ohne Bruch deformierbar sind.

Aus dem Vcrbundmatcrial der Erfindung können Formkörper dadurch hergestellt werden, daß aus der Schmelze Glasfaserstäbe oder -stränge geformt und anschließend mit Polymerem überzogen werden. Zwei oder mehrere Stäbe bzw. Strange überzogener Faser können zur Bildung von Stäben. Rohren oder Stangen kombiniert werden. Es ist nicht wesentlich, daß besonders dünne Glasfasern verwendet werden, weil der Verbundstoff anschließend in der Wärme erweicht, verfestigt und als Ganzes gezogen werden kann, wobei sowohl Glas als auch Matrix zusammen in einer Richtung gestreckt werden. Es ist so möglich, sehr dicke Verbundstoffabschnitte zu bereiten, indem man Stäbe bzw. Stangen an polymerem Matrixmaterial und Glas ausrichtet und das Ganze in wärmecrweichlcm Zustand durch eine Ziehform oder zwischen Walzen hindurchzieht, um den Durchmesser um einen großen Faktor, beispielsweise bis zu 1000. zu vermindern, so daß das Glas im fertigen Verbundstoff einen üblichen Glasfaserdurchmesser von beispielsweise 0.1 bis 100 Mikron aufweist. In ähnlicher Weise können Stäbe bzw. Stränge des Polymeren mit Glas überzogen und in gleicher Weise kombiniert werden.

Aus dem Verbundmaterial der Erfindung können Schichtsloffe hergestellt werden, indem das G'as zu einem Blatt oder zu Flocken verformt und unter Bildung einer linearen Struktur auf ein Polymerblatt bzw. auf Polymerflocken aufgebracht wird. Es können so Vielfachschichten aufgebaut und das Ganze durch Hitze und wahlweise durch Druck verfestigt werden. Der sich ergebende Verbundstoff kann, beispielsweise durch Walzen, gepreßt werden, um die Dicke herabzusetzen, und Vielfachschichten des so gebildeten Schichtstoff können, beispielsweise durch Falten und erneutes Walzen, zur Erzeugung sogar dünnerer Schichtstoffe kombiniert werden. Ein so bereitetes Blattmaterial kann im Vakuum gebildet werden, und zwar vorzugsweise in zwei Stufen.

Schließlich können auch Verbundstoffe hergestellt werden, welche Polytetrafluorethylen und andere Polymere enthalten, die in dispergierter Form, beispielsweise als Emulsion, verfügbar sind. Gepulvertes Glas vermischt man mit gepulvertem Polymerem oder einer flüssigen Suspension des Polymeren, welche dann koaguliert und verfestigt wird. Das Produkt ist ein Pulver, welches zum Verformen und Sintern geeignet ist.

Anwendungsgebiete

Die crfindungsgcmäßen Verbundstoffe sind für eine große Vielzahl von Anwendungsgebieten geeignet. Das Glas kann dazu dienen, das Polymere zu verstärken oder das Polymere kann dazu dienen, die Sprödigkcit >'cs Glases herabzusetzen. Es sind hohe Gehalte an Glas möglich, während die Vcrarbcitbarkeit erhalten bleibt. Verbundstoffe aus Polytetrafluorethylen mit Glas können als Lagermaterialicn -verwendet werden. Kleine Partikeln können in Fasern. Film oder Blatt einverleibt werden, um die Verschleiß- und Abriebeigenschaften zu modifizieren.

Glasfasern aus den oben beschriebenen Gliisern ergeben feste, steife Materialien, welche thermisch deformicrbar sind. Bei hohen Glasgehaltcn kann die Entflammbarkeit herabgesetzt sein.

Schichtfilme oder -folien, welche Glas bzw. Glasfasern enthalten, können als Einwickel- bzw. Verpackungsmaterial verwendet werden. Man kann Bänder zum Verbinden herstellen.

Fasergefülltc Fasern, in denen entweder die Matrix oder der Füllstoff Glas ist, besitzen sowohl ein ansprechendes Aussehen als auch gesteigerte Festigkeit bzw. herabgesetzte Sprödigkeit. Das Glas bzw. die Faser kann in bekannter Weise pigmentiert bzw. angefärbt sein.

Steife, hohle Gegenstände können durch Formblauen geeigneter Verbundstoffe hergestellt werden.

Die Erfindung sei an Hand der folgenden Ausführungsbeispiele erläutert.

Beispiele
A. Herstellung der Gläser

P-O₅ j PbO j K₂O

Molprozent
Gewichts-

58.6 29.28

8.3

prozent

52.5 41.2 4.99

MgO

1.22
0.31

CaO

1.22

0.43

1.46

0.57 931

Dieses Glas besitzt die folgenden Eigenschaften:

Utnwandlungstempcratur.. 202 C

Erweichungspunkt 250 C

Yoimg-Modul 0.316 · 10" kg cm²

Dichte 3.27 g cm'

Auflösungsgesch windigkeit

in Wasser bei 100 C 0.2% je Minute

Schmclzviskosität 10^ft Poise bei 310 C

Glas 2

Ein Glas mit niedrigem Erweichungspunkt wird bereitet, indem man 4 Stunden bei 400 C ein inniges Gemisch folgender Bestandteile erhitzt:

Cicwichlslcilc

Ammonium-dihydrogenphosphat . .. 207.09

Bleiglätte " 83.7

Kaliumcarbonat 20.7

BaO 2.88

MgO 0.75

CdO 2.43

V₂O₅ 3.42

Es ergibt sich eine klare, viskose Schmelze. Diese Schmelze wird dann 1 Stunde bei 700 C weiter crhitzl und in eine Form gegossen, wobei sich ein Glas mil der folgenden Norninalzusammcnsetzung ergibt:

Nach den folgenden Arbeitsgängen zur Anwendung bei der Bereitung von Verbundstoffen, wird eine Reihe von Gläsern hergestellt.

Glasl

Man stellt ein Glas mit niedrigem Erweichungspunkt her. indem man 4 Stunden bei 400 C in einem tongebundenen Graphittiegel ein inniges Gemisch der folgenden Bestandteile erhitzt:

Gcwichistcilc

Ammonium-dihydrogenphosphat ... 207.09

Bleiglätte 100.44

Kaliumcarbonat 17.80

Natriumcarbonat 2.4

Magnesiumoxyd 0.75

Calciumoxyd L05

Es ergibt sich eine klare, viskose Schmelze. Diese Schmelze wird dann 1 Stunde bei 700'⁷C weiter erhitzt und in eine Form gegossen, wobei sich ein Glas mit der folgenden Nominalzusammensetzung ergibt:

Molprozent
Gewichtsprozent ...

P: O,	PhO	K, O	Β·,Ο	M μ Ο	CdO
60	25	10	I "¹^	I "'S	1.25
54.4	35.6	6.01	1.23	0.32	1.03

Dieses Glas besitzt die folgenden Eigenschaften:

Umwandlungstemperatur.. 205 C Erweichungspunkt 255 C

Young-Modul 0.352 ■ 10⁶ kg cm²

Dichte 3,4 g cm³

Auflösungsgeschwindigkeit

in Wasser bei 100° C <0.02% je Minute

Schmelzviskosität 10^e Poise bei 310 C

Glas 3

Es wird ein Glas mit niedrigem Erweichungspunkl bereitet, indem man 4 Stunden bei 400" C ein inniges Gemisch folgender Bestandteile erhitzt:

Gewichtsteile Ammonium-dihydrogenphosphat ... 207.09

Bleiglätte 92.1

Kaliumcarbonat 20.7

Bariumoxyd 5.79

Es ergibt sich eine klare, viskose Schmelze. Diesi Schmelze wird dann 1 Stunde weiter bei 700° C er hitzt und in eine Form gegossen, wobei sich ein GIp: mit der folgenden Nominalzusammensetzung ergibt

65	Molprozent Gewichtsprozent	P₂O₅	PbO	K₂O	BaO
60 53.3	27,5 38.33	10 5.88	2.5 2.39

- 2 11

Dieses Glas besitzt die folgenden Eigenschaften:

Umwuncllungstcmpcratur. . 184 C

Erweichungspunkt 235 C

Yoimg-Modul 0.239 · 10^fl kg cm² _s

Dichte 3.4 g cm²

Auflösui gsgeschwindigkeit

in Wasser bei 100 C 0.9% je Minute

Schmcl/viskositäl \(f Poise bei 255 C

Glas 4

Hs wird ein Glas mit niedrigem Erweichungspunkt bereitet, indem man 6^-7₄ Stunden bei 525 C ein inniges Gemisch folgender Bestandteile erhitzt:

Gewichtsleile '

Ammonium-dihydrogenphosphat .. 2415

Bleiglätte 670

Kaliumcarbonat 51.9

Lithiumcarbonat 55.5

Bariumoxyd 57.6

Hs ergibt sich eine klare, viskose Schmelze, welche dann¹2 Stunde bis 16 Stunden bei 700" C weiter erhitzt wird. Die sich ergebenden Gläser besitzen sämtlich die folgende Nominalzusammensetzung:

93

	P₂O₅	PhO	K, O	Li₂ O	BaO
Molprozent. .. .	68,3	19,5	4,9	4.9	2.4
Gewichtsprozent	64,5	29.0	3.05	0.97	2.48

Die Umwandlungstempcniturcn dieser Gläser sind die folgenden, welche mit der Verminderung des Hydroxylgchalts gemäß der Raffinierungszcit ansteigen:

	4Λ	4 B	Cilii	- Nr.	4ΐ·:	41-
	0.5	1.0	4 C	4 O	S	16
laffinicrungszeit, Std.	137	141	2	4	166	17
Umwandlungstcmp.. ⁿC		146	153

Nach einer Raffinierungszeit von einer Stunde besitzt das Glas die folgenden Eigenschaften:

Schmelzviskosität 10⁵ Poise bei 260" C

Dichte 3 g/cm³

Auflösungsgeschwindigkeit in

Wasser bei 100' C 5% je Minute

Gläser 5 bis 11

Gemäß den obigen Arbeitsgängen wird eine weitere Reihe an Gläsern aus geeigneten Ausgangsmaterialien bereitet. Die Zusammensetzung jedes Glases und die Umwandlungstemperatur Tg ist in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt:

	PbO	Zusammensetzung (Molprcv.cn!)	K, O	Na,O	B, O,	ZnO	Li₂O	BaO	CaO	MgO	CdO
P₂O₅	19	4,8				4,8	2,4			2,4
66,1		15		5
80	2C	8,5	1.5					1,2	3,0
65.8	5	10			25
60	35	5
60	10	10								20
60	50
50

Tg Γ C)

122 169 173 205 216 310

B. Herstellung von Verbund durch Extrusion

Beispiel 1
Polysulfon und Glas 2

1 kg von geschmolzenem Glas 2 wurde aus dem Bearbeitungsofen (Temperatur etwa 700° C) entfernt und zu einer dünnen Tafel gegossen, indem es auf ein rostfreies Stahlblech gegossen und auf Raumtemperaitur abkühlen gelassen wurde. Die Tafel wurde zu geeignet dimensionierten Bruchstücken zerbrochen und in einen Backenbrecher eingeführt. Das zerkleinerte Produkt wurde in sieben Fraktionen getrennt, indem es durch einen Satz von sechs Sieben (Testsiebe nach BS 410 von 1962), bestehend aus BS-Siebmaschenweiten von 8, 10, 12, 14, 22, hindurchgegeben wurde. Die gröbsten Teilchen, d. h. diejenigen, die durch das Sieb mit der Maschenweite Nr. 8 zurückgehalten wurden, wurden wieder gemahlen und wieder gesiebt und die feinsten Teilchen, welche durch ein Sieb mit der Maschenweit.3 22 hindurchgehen, wurden zu dem Ofen zum nochmaligen Schmelzen zurückgeführt. In der folgenden Beispielen wird die Größenverteilung dei Glasteilchen für jede Fraktion durch zwei Zahler charakterisiert, wobei die erste die Maschengröße angibt, durch welche die Teilchen hindurchgehen unc die zweite die Zahl der Dimensionierung des Siebes auf welchem sie zurückgehalten wurden. Die viei Fraktionen und der entsprechende Teilchengrößenbe reich sind nachstehend tabellarisch zusammengestellt

	bis 10 ...	Teilchengrößenbereich. Durchmesser	Maximum	in.)	Minimum
	bis 12...	mm
	bis 14 ...	1,997 (0,0787)	1,677 (0,0661)
	bis 16...	1,677 (0,0661)	1,398 (0,0551)
Fraktion	bis 22 ...	1,398 (0,0551)	1,197 (0,0472)
	1,197 (0,0472)	1,002 (0,0394)
Maschenweite	1.002 (0.0394>	0.711 (0,0280)
8
10
12
14
16

Ein Gemisch, bestehend aus 300 g der 8 bis 10 Maschenwcitcn-Fraktion von Glas Nr. 2 und 700 g von Polysiilfonkörnchcn (Qualität Bakelit P 1700-Ünion Carbide Corpn. N. Y.) wurde hergestellt, indem dns Glas zu den Polymerkörnchen allmählich in einer sich langsam drehenden Horizontaltrommcl gegeben wurde. Das Gemisch wurde zu einem Extruder des üblicherweise für die Extrusion von organischen, thermoplastischen Materialien verwendeten Typs geleitet (Typ W. X., hergestellt von Iddon Bros. Lcyland. Lancs.) mit einem elektrisch beheizten Zylinder von einem Durchmesser von 3,18 cm. der mit einer Schnecke ausgerüstet ist. deren Verhältnis von Länge zu Durchmesser 20: I beträgt und entsprechend dem Typ und der Raumgestaltung, wie er für die Extrusion von Polyamid empfohlen wird. Der Zylinder der Vorrichtung war ebenfalls mit Tcmpcraturaufzcichnungs- und Rcgulicrungseinrichtungen im gleichen Abstand voneinander ausgerüstet, und diese waren so eingerichtet. d."ö sie das folgende Temperaturprofil entlang dem Zylinder gaben: 32O°C an der Düse — 300
265 — 250 — 175° C am Einlaß. Unter Anwendung einer Schneckcngcschwindigkeit von etwa 20 UpM wurden die vermischten Körnchen durch eine zylindrische Düse mit einem Durchmesser von 3.18 mm cxtrudiert. um einen kontinuierlichen Stab von Verbundmaterial mit einem Durchmesser von etwa 3.68 mm zu ergeben.

Ein cxtrudiertcr Stab mit einer Länge von 5.08 cm wurde vorsichtig mit Chloroform (einem Lösungsmittel für das organische Polymere) extrahiert, wobei der Rückstand aus Glas in Form eines Bündels von feinen Fasern bestand, die mit ihren Achsen in gleicher Richtung an der langen Achse der ursprünglichen Verbundprobe lagen, d. h. in Extrusionsrichtung. Eine mikroskopische Untersuchung (mit einem Abtast-Elektronenmikroskop) ergab, daß die Fasern von regelmäßigem ellipsoidem Querschnitt waren und im allgemeinen einen Durchmesser von 3 bis 6 μ und ein durchschnittliches Verhältnis von Länge/Durchmesser von 3> 100: 1 besaßen. Der Zugmodul des Stabes betrug 634GNm"² im Vergleich zu einem Wert von 276GNm"² eines ähnlichen Stabes aus unmodifiziertem Polysulfon. der auf gleiche Weise getestet wurde.

Beispiel 2
Polysulfon und Glas I

Beispiel 3
Polypropylen und Glas 3

Ein Gemisch, bestehend aus 30% (Gcw./Gew.) aus Körnchen von Glas 3 (MaschengröHc 5 bis 12) und einem technischen Polypropylen (»Piopathenc« GVVM 22 IC! Limited) wurde unter im wesentlichen den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 hergestellt und extrudiert. jedoch unter Anwendung einer Schnecke des Typs, der zur Extrusion von Polyäthylen empfohlen wird, und es wurde folgendes Temperaturprofil im dem Extruderzylinder angewendet:

240⁰C (Düse) — 240 — 200—180 ·-- 180 C (Einlaß).

Bei der Extraktion des cxtrudierten Stabes mit einer Länge von 2,54 cm (1 inch) mit heißem Xylol blieb ein Rückstand von Glasfasern, die größtenteils ein sehr hohes Verhältnis von Länge/Durchmesser, d. Ii. » 100:1) hatten und in Extrusionsrichtung ausgerichtet waren.

Beispiel 4
Polyäthylcntercphthalat und Glas 3

Ein Gemisch, bestehend aus 50 Gewichtsprozent Körnern von Glas 3 mit einer Maschengröße von 12 bis 14 und Polyethylenterephthalat mit einer reduzierten spezifischen Viskosität von 0.94 (gemessen in einer Lösung in o-Chlorphcnol bei 25° C) wurde wie im Beispiel 1 unter Anwendung folgenden Temperaturprofils extrudiert:

275° C (Düse) — 240 — 220 — 220 — 215^C C (Einlaß).

Das Polyalkylenterephthalat wurde mit heißem o-Chlorphenol extrahiert. Eine mikroskopische Prüfung des Rückstandes zeigte, daß das Glas in faseriger Form vorlag.

Die Arbeitsweise wurde unter Verwendung von 40 und 45 Gewichtsprozent Glas mit dem gleichen Resultat wiederholt. Der Anstieg des Zugmoduls (0.1% Spannung) der extrudierten Stäbe, verglichen mit Polyäthylenterephthalat allein, ergibt sich aus folgender Tabelle:

a) Ein Gemisch, bestehend aus 30 Gewichtsprozent aus Körnchen von Glas 1 (Maschenweite 14 bis 16) wurde unter den Bedingungen von Beispiel 1 hergestellt und extrudiert. wobei das folgende Temperaturprofil in dem Extruderzylinder angewendet wurde: 315° C (Düse) — 290 — 270 — 260 — 240" C.

Der extrudierte Stab besaß eine faserige Verbundstruktur, ähnlich derjenigen des vorstehenden Beispiels.

b) In einem weiteren Experiment unter den gleichen Bedingungen, jedoch unter Verwendung eines feingemahlenen Glaspulvers mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 250 π\μ enthielt der Verbundstab wenig Fasern, und es wurde unter dem Mikroskop beobachtet, daß die Masse des Glases in Form von Kügelehen mit einem durchschnittlichen Durchmesser vnn 1.25 m μ. vorlag.

Glasgehalt	Volumprozent	10	Zugmodul	GNm ^:
Gewichtsprozent			' kg cm²	2.8
—	25		1.86
45	22		5.75	8.1
40		Beispiel	5.42
	5

Poly(4-methylpenten-l) und Glas 3

Ein Gemisch, bestehend aus 30 Gewichtsprozent Körnern von Glas 3 der Maschengröße 14 bis 30 und Körnern von technischem Poly(4-methylpenten-l (»TPX«. Qualität RT 14, ICI Limited) wurde in dei im Beispiel 1 verwendeten Vorrichtung extrudiert jedoch unter Anwendung einer Schnecke des für di< Extrusion von Polyäthylen empfohlenen Typs unc unter Anwendung folgenden Temperaturprofils ii dem Extruder:

290⁰C (Düse) — 270 — 250 — 240 — 230° C (an Einlaß).

Der opake (undurchsichtige) extrudierte Stab be stand aus einem Verbund von Glasfasern in eine Grundmasse aus partiell kristallinem Polymeren.

Beispiel 6

Polymethylmethacrylat und Glas 7

Ein Glas mit der Zusammensetzung (Molprozent) von Glas 7 wurde gemahlen und zu Teilchen mit einem Durchmesser zwischen 250 und 600 Mikron uesiebt. Es wurde mit Polymethylmethacrylatharz in" Form von 1,5-mm-Kömern in Anteilen von 25 Gewichtsteilen Glas zu 50 Teilen Harz gemischt, und das Ge- misch wurde aus einem Davenport Capillarviskometer mit einem 1-cm-Zylinder und einer 3-mm-Kapillare bei Temperaturen von 200 bis 240° C extrudiert. Das Polymere wurde aus dem extrudierten Stab mit Chloroform extrahiert, und das Rückstandsglas wurde untersucht.

Bei Extrusionstemperaturen unter 205° C war das Glas noch in Form von Körnern bei niedrigen Scherraten. Bei 205^cC war das Glas in Form von kurzen Stäben bei einer Scherrate von 28 see"¹ und wurden Fasern bei einer Scherrate von 620 see"¹ erzeuct.

Bei Temperaturen von 220 und 240° C war das Glas in Form von Fasern bei allen Scherraten, wobei die Fasern Durchmesser von 2 bis 10 Mikron hatten und bis zu 2 cm lang waren. _2<l

Beispiel 7
Polystyrol und Glas 7

Glas 7 wurde gemahlen und zu Teilchen mit einem Durchmesser zwischen 250 und 600 Mikron gesiebt. Es wurde dann mit Polystyrolharz (B 1001 MW) in Form von 100-Mikron-Kügelchen gemischt, um ein Gemisch herzustellen, das 15 Gewichtsteile Glas zu 50 Gewichtsteile Polymeres enthielt. Das Gemisch wurde aus einem Davenport Kapillarviskometer mit einem 1-cm-Zylindcr und einer 3-mm-Kapillarc unter Anwendung von Scherraten von 0,4 bis 1800 sec^¹ bei einer Temperatur von 240" C extrudiert.

Das Polymere wurde aus dem extrudierten Stab mit Chloroform extrahiert, und es wurde gefunden. . laß das Rückstandsglas in Form von Fasern mit einem Durchmesser von 10 bis 50 Mikron und Längen bis zu 2 cm vorlag.

C. Herstellung der Verbünde durch Spritzgießen

Beispiel 8

8

Polysulfon und Glas

55

Der im Beispiel 2a) erzeugte cxtrudicrte Stab wurde granuliert und zu Barren von etwa 50 χ 9 χ 3 mm unter Anwendung einer automatischen Formvorrichtung Austin-Allen, Typ 25OP, bei einer Zylindertemperatur von 310°C und einer Formtemperatur von 25° C geformt. Einer der Barren wurde mit Chloroform behandelt, um die organische Grundmassc zu entfernen. Der Rückstand aus Glas bestand aus einer Masse feiner unregelmäßig dispergierter Fasern. Der Biegemodul der Verbundbarren betrug 3,18 · 10⁵ kg/ 2,54 cm⁷ im Vergleich zu 0,225 · 10^s kg '2.54 cm² Tür einen Polysulfonbarren, der unter den gleichen Bedingungen hergestellt wurde.

D. Thermische Formung von laminierten Verbundbahnen

Beispiel 9
Polyvinylchlorid und Glas 4 B

Eine Bahn von Glas 4 B mit einer Stärke von 0,5 mm wurde hergestellt, indem geschmolzenes Glas (Temperatur 380 bis 400⁰C) in die Quetschstelle einer Zweiwalzenmühle mit Walzen, die bei der gleichen Geschwindigkeit und einer Oberflächentemperatur von 160° C rotieren, gegossen wurde. Es wurde ein Stück der Bahn (15,24 ■ 10,16 cm bzw. 6" -3") von der Bahnlänge mit einem heißen Draht abgeschnitten, zwischen zwei 1 mm dicken Bahnen eines klaren, harten Polyvinylchlorids (»Darvic« ICI Limited) eingeschichtet und der Aufbau dann zwischen zwei Platten unter einem Druck von 2,11 kg/cm² (30 Ib cm²) und bei einer Temperatur von 175 bis 180^cC zusammengepreßt. Nach Entfernung von der Presse wurde der Aufbau schnell über 180 gebogen und für einige Sekunden wieder zur Presse zurückgebracht, um ihn zu verdichten.

Nach Kühlung wurde das Verbundmaterial mit einer Bandsäge unterteilt und unter einem Mikroskop untersucht. Es wurde gefunden, daß das Glas kein Anzeichen von Bruch zeigte.

E. Herstellung von glasfaserverstärkten Fasern

Beispiel 10

Ein Gemisch von 90 Gewichtsprozent Polypropylen-Polymerem mit einer grundmolaren Viskosität von 3.2 dl/g und 10% Glas 3 wurde bei 315⁰C durch ein F.inzelspinndüsenloch mit einem Durchmesser von 0,508 mm extrudiert, und es wurde ein Faden bei einer Geschwindigkeit von 60,96 m'min aufgewunden. Das Glas, welches eine Anfangsteilchengröße >300ιτΐμ hatte, war in der Faser sowohl als Fibrillen als auch als Kügelchen vorhanden, wobei die Durchmesser im wesentlichen unter 5 μ lagen.

F. Verschiedene Verbundstoffe
Beispiel 11

Glas 4 B erhitzt man in einem Platintiegcl auf 300 C und zieht einen Faden von 8 Mikron Durchmesser kontinuierlich von einem 1-mm-Loch im Boden des Tiegels mit einer Geschwindigkeit von 13,4 m je Sekunde ab. Eine Menge des so erhaltenen Fadens wird auf eine mittlere Länge von 6,35 mm zerhackt und mit Polypropylcngranulen vermischt. Das sich ergebende Gemisch enthält 50 Gewichtsprozent Glas. Dieses wird zwischen Druckrollen, welche auf 120" C erhitzt sind, gepreßt und ergibt ein Blatt, welches wahllos dispergierte Glasfasern enthält. Dieses Material ist opak.

Beim Erhitzen auf 180⁰C kann das Verbundblatt ohne Bruch der Glasverstärkung scharf gefaltet werden.

Beispiel 12

Ein Gemisch von etwa gleichen Teilen des Glases 11 und einem Polycarbonatharz wird auf 300" C erhitzt. Durch Einsetzen eines erhitzten Stabes in die Schmelze, bis er die untere Glasschicht berührt, und durch Zielhen

nach auswärts, wird eine Verbundfaser abgezogen, welche aus mit Polycarbonat überzogenem Glas besteht. Bei 270' C kann diese Faser über eine Kante scharf gebogen werden, ohne daß der Glaskern bricht.

Beispiel 13

20 Gewichtsteile des Glases 5 werden grob gepulvert und mit 80 Gewichtsteilen Polyäthylen (»Rigidex 2000«) des Schmclzflußindexes 0.2 vermischt. Das Gemisch extrudiert man bei einer Formtemperatur von 190 C zu einem Verbundstab von 3.175 mm Durchmesser. Die mikroskopische Prüfung von Abschnitten zeigt, daß das Glas in der Form von Fasern vorliegt, welche parallel zur Achse des Stabes liegen.

Beispiel 14

Eine Menge Fasern des Glases 4. welche wie im Beispiel 11 bereitet wurden, wird bis auf eine mittlere Länge von 6.35 mm zerhackt und auf einem durchlöcherten Metallboden zu einer lockeren Matte geformt. Die Matte wird dann mit einer I0%igen Lösung von Polysulfon in Mcthylcnchlorid (Union Carbide) gründlich imprägniert, und man läßt sie trocknen. Die imprägnierte Matte verfestigt man durch lOminutiges Formpressen bei 280 C und 7.03 kg cm². Nach dem Abkühlen behandelt man einen Teil des Blattes mit aufeinanderfolgenden Portionen heißen Chloroforms, um das organische Polymere zu entfernen. Die mikroskopische Prüfung des faserigen Glasrückstandes zeigt, daß viele Fasern an Zwischenabschnitten zusammengeschmolzen sind und die Fasern ohne Bruch nicht getrennt werden können.

Beispiel 15

Polyteirafluoräthylen mit den Gläsern 10 und 1

Fin Gemisch, welches aus 33,3 Gewichtsprozent gepulverten Glases 10 Idurch ein 52maschiges Sieb hindurchgehend) und Polytetral1uoräthylen-»Fluon« G 163 [ICl Limited]) Pulver besteht, wird innig gemischt. Eine Menge dieses Gemisches überträgt man zu einer positiven Preßform und einer Scheibe von

ίο 40 mm Durchmesser und 5 mm Dicke, welche dadurch gebildet wird, daß man 15 Minuten bei einer Temperatur von 380"C einen Druck von 14 t je 6.5 cm² anwendet.

Nach dem Abkühlen wird die Beständigkeit der Scheibe gegen Kompression gemessen, indem man sie zwischen zwei parallele Platten bringt un<· für 30 Minuten eine Belastung quer darüber von 173 kg cm² aufbringt. Man findet, daß die Dicke der Scheibe um 3,1% vermindert ist im Vergleich zu 7.0% für eine unmodifizierte »Fluon«-Scheibe, welche in gleicher Weise bereitet und getestet wurde. Der Versuch wird unter Verwendung des Glases 1 wiederholt. Beim Kompressionstest wird diese Verbundscheibe in der Dicke um 2,5% vermindert. Bei einem weiteren Vcrsuch mit einem Gemisch aus »Fluon«,Glas 1. wobei das Verformen bei 250"C ausgeführt wurde (d.h. unterhalb der »Gelierungstemperatur« des organischen Polymeren, jedoch oberhalb des Tg des Glases), bildet sich eine ein Ganzes ausmachende Scheibe.

welche eine Dickenverminderung von 6.0% beim Kompressionstest ergibt. Eine Kontrollprobe, welche nur »Fluon« enthält und ebenfalls bei 250 C verformt wurde, bricht, wie erwartet, wenn die Kompressionsbelastung aufgebracht wird.

Claims

2 I 18 Patentansprüche:

1. Verbundmaterial, enthaltend ein organisches Polymeres und ein anorganisches Oxydglas, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas eine Übergangstemperatur im Bereich von 100 bis 400 C, vorzugsweise 120 bis 350' C besitzt.

2. Verwendung des Verbundrnaterials nach Anspruch 1 zum Herstellen von Formkörpern, da- _t0 durch gekennzeichnet, daß man zwei oder mehrere beschichtete Stäbe oder Litzen kombiniert, hitzeerweicht und verfestigen läßt, die durch Beschichten von Stäben oder Litzen aus dem Glas mit PoIymerem oder Stuben oder Litzen aus Polymerem mit dem Glas hergestellt wurden.

3. Verwendung des Verbundmaterials nach Anspruch 1 zum Herstellen von geformten Gegenständen durch Vermischen von Glas und Polymerem und gleichzeitiger Verformung dieser beiden Komponenten, indem man die Komponenten des Verbundes zum Fluß bringt und das Glas, das Polymere und die Verarbeitungstemperatur so aufeinander abstellt, daß die Viskosität des Glases (bei der Verarbeitungstemperatur, jedoch separat bei einer Scherrate von 10 see"¹ gemessen) das 0,1- bis lOOOfachc der Viskosität des Polymeren beträgt (ebenfalls bei der Verarbeitungstemperatur, jedoch separat bei einer Scherrate von 10 see"¹ gemessen).

4. Verwendung des Verbundmaterials nach Anspruch 1 zum Herstellen von glasfaserverstärkten Polymerfasern durch Schmelzspinnen des Verbundes, wobei die Viskosität des Glases (bei der Verarbeitungstemperatur, jedoch separat bei einer Scherrate von 10see"' gemessen) das 1- bis lOOfache der Viskosität des Polymeren bei der Spinntemperatur beträgt.

5. Verwendung des Vcrbundmaterials nach Anspruch 1 zum Herstellen von Schichtstoffen durch Verfestigenlassen des schichtenförmigen Verbundes, der durch Aufbringen des Glases in Bahnoder Flockenform auf Polymerbahnen oder -flokken erhalten wurde.