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技術 非認容性の熱可塑性プラスチックからなる多層プラスチック複合体および該多層プラスチック複合体の製造法

出願人 エボニックレームゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング
発明者 フォルカーベンツハンスローレンツミヒャエルマイアー-カイザーミヒャエルミュラークラウス-エルンストペールマン
出願日 1994年8月3日 (26年4ヶ月経過) 出願番号 1994-182536
公開日 1995年5月30日 (25年6ヶ月経過) 公開番号 1995-137184
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の押出成形 積層体(2)
主要キーワード 繊維形成物 工作材料 屈曲強さ 非晶質プラスチック プラスチック糸 エンドレス繊維 層セグメント 衝撃点
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年5月30日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

目的

付着助剤なしに非認容性プラスチック組合わせるための方法

構成

層の間に良好な付着を有する少なくとも2つの非認容性プラスチックAおよびBからなる多層プラスチック複合体は、2つのプラスチックAとBとの層の順序が選択的であり、かつプラスチックBからなる層が規則的な間隔で中断されており、層中の空隙はプラスチックAで充填されている。

概要

背景

プラスチック複合体は公知である。この場合、大部分は、良好な付着を複合部材の間に得ることが意図されている。この場合、技術的に突出している領域の1つは、繊維または帯状物を用いるプラスチック板強化である。

従って、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第3835575号明細書には、熱可塑性プラスチック含浸された、強化繊維からなる形成物からなるエンドレス成形体製造法が記載されており、この場合、繊維形成物は、熱可塑性樹脂溶融液によって導かれる。含浸することによって、熱可塑性マトリクス材料中の強化繊維の良好な付着は達成される。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第3840374号明細書の記載は、熱可塑性樹脂、ポリアミド、低分子量の酸アミドおよび場合によっては付着助剤の溶融液を用いて強化繊維を含浸することによって得られる熱可塑性の繊維強化された複合工作材料並びに該複合工作材料の製造法および使用法包含している。就中、熱可塑性樹脂、ポリアミド、酸アミノおよび場合によっては付着助剤からなる混合物を、予め完成された薄膜の形かまたは新たに押出された溶融薄膜の形で使用し、かつマットの形かまたは一方向のエンドレス繊維ストランドの形で存在する強化繊維と一緒に、連続的な圧縮に供給する別の1つの方法について特許の保護が請求されている。また、前記発明の場合、繊維と熱可塑性マトリクスとの間の良好な付着に大きな価値が置かれている。

米国特許第4058581号明細書には、黒鉛繊維によって強化された成形体の連続的製造法が記載されており、この場合、まず、個々の黒鉛繊維が、熱可塑性樹脂の溶液、好ましくはアクリル酸グラフトしたポリプロピレンによって付着を媒介する含浸に導かれる。

欧州特許出願公開第0282199号明細書には、熱可塑性樹脂溶融液を用いる繊維の含浸による、熱可塑性プラスチックのマトリクスと一方向の強化繊維とからなる繊維複合工作材料の製造法が記載されている。この場合、連続的に同時に、機械的には互いに結合されていない繊維束および熱可塑性プラスチックは、二軸圧縮機(Doppelbandpresse)中に導入され、高い圧力および高い温度で、一定の時間圧縮され、この後冷却される。該繊維は、前記方法の場合に完全かつ同時に含浸され、この場合、熱可塑性プラスチックのマトリクス中の50容量%を上廻る高い繊維含量が可能である。本明細書の場合でも、繊維と熱可塑性プラスチックとの間の良好な付着は重要である。

欧州特許出願公開第0407852号明細書には、騒音防止部材として、ほぼ中心にある単繊維プラスチック糸またはかかる糸からなる格子織物を有するアクリルガラスからなる適当な平板が記載されており、この場合、有利にポリアミド糸が使用される。ポリアミド糸は、この種の糸と糸を包囲するアクリルガラスとの間の付着が相対的に僅かであるので、低い温度で、引裂き強度のさしたる損失を有していない。

欧州特許第0407852号明細書までには、公知技術水準に参照された特許明細書および公開公報は、専ら、付着助剤層を有するプラスチック複合体が記載されている。付加的な付着助剤の使用は、一般に、例えば付着助剤のための供給装置または同時押出しされたプラスチック複合体の場合の特殊な溶融液の供給および/または押出し品の供給のような高い技術的費用のもととなる。その上更に、プラスチック複合体中での付着助剤層を介して得られる付着は制限されている。

概要

付着助剤なしに非認容性プラスチック組合わせるための方法

層の間に良好な付着を有する少なくとも2つの非認容性プラスチックAおよびBからなる多層プラスチック複合体は、2つのプラスチックAとBとの層の順序が選択的であり、かつプラスチックBからなる層が規則的な間隔で中断されており、層中の空隙はプラスチックAで充填されている。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
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請求項1

少なくとも2つの非認容性熱可塑性プラスチックAおよびBからなる多層プラスチック複合体において、AとBとの層の順序が選択的であり、プラスチックBからなる層が規則的な間隔で中断されており、かつ層Bの空隙にプラスチックAが充填されていることを特徴とする、多層プラスチック複合体。

請求項2

プラスチックBからなる層が、一方向のストランドとして、プラスチックA中に埋設されている、請求項1に記載の多層プラスチック複合体。

請求項3

プラスチックBがプラスチックAよりも大きな熱膨張率を有する、請求項1または2に記載の多層プラスチック複合体。

請求項4

プラスチックAが非晶質であり、かつプラスチックBが非晶質、部分結晶性または結晶性である、請求項1から3までのいずれか1項に記載の多層プラスチック複合体。

請求項5

プラスチックBからなる層セグメント横断面が周期的に変化する、請求項1から4までのいずれか1項に記載の多層プラスチック複合体。

請求項6

層構造体同時押出しによって得られる、請求項1から5までのいずれか1項に記載の多層プラスチック複合体。

技術分野

0001

本発明は、多層複合体中の少なくとも2つの非認容性プラスチックAおよびBからなるプラスチック複合体に関するものであり、この場合、AとBとの層の順序が選択的であり、プラスチックBからなる層が規則的な間隔で中断されており、かつ層Bの空隙にプラスチックAが充填されている。

背景技術

0002

プラスチック複合体は公知である。この場合、大部分は、良好な付着を複合部材の間に得ることが意図されている。この場合、技術的に突出している領域の1つは、繊維または帯状物を用いるプラスチック板強化である。

0003

従って、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第3835575号明細書には、熱可塑性プラスチック含浸された、強化繊維からなる形成物からなるエンドレス成形体製造法が記載されており、この場合、繊維形成物は、熱可塑性樹脂溶融液によって導かれる。含浸することによって、熱可塑性マトリクス材料中の強化繊維の良好な付着は達成される。

0004

ドイツ連邦共和国特許出願公開第3840374号明細書の記載は、熱可塑性樹脂、ポリアミド、低分子量の酸アミドおよび場合によっては付着助剤の溶融液を用いて強化繊維を含浸することによって得られる熱可塑性の繊維強化された複合工作材料並びに該複合工作材料の製造法および使用法包含している。就中、熱可塑性樹脂、ポリアミド、酸アミノおよび場合によっては付着助剤からなる混合物を、予め完成された薄膜の形かまたは新たに押出された溶融薄膜の形で使用し、かつマットの形かまたは一方向のエンドレス繊維ストランドの形で存在する強化繊維と一緒に、連続的な圧縮に供給する別の1つの方法について特許の保護が請求されている。また、前記発明の場合、繊維と熱可塑性マトリクスとの間の良好な付着に大きな価値が置かれている。

0005

米国特許第4058581号明細書には、黒鉛繊維によって強化された成形体の連続的製造法が記載されており、この場合、まず、個々の黒鉛繊維が、熱可塑性樹脂の溶液、好ましくはアクリル酸グラフトしたポリプロピレンによって付着を媒介する含浸に導かれる。

0006

欧州特許出願公開第0282199号明細書には、熱可塑性樹脂溶融液を用いる繊維の含浸による、熱可塑性プラスチックのマトリクスと一方向の強化繊維とからなる繊維複合工作材料の製造法が記載されている。この場合、連続的に同時に、機械的には互いに結合されていない繊維束および熱可塑性プラスチックは、二軸圧縮機(Doppelbandpresse)中に導入され、高い圧力および高い温度で、一定の時間圧縮され、この後冷却される。該繊維は、前記方法の場合に完全かつ同時に含浸され、この場合、熱可塑性プラスチックのマトリクス中の50容量%を上廻る高い繊維含量が可能である。本明細書の場合でも、繊維と熱可塑性プラスチックとの間の良好な付着は重要である。

0007

欧州特許出願公開第0407852号明細書には、騒音防止部材として、ほぼ中心にある単繊維プラスチック糸またはかかる糸からなる格子織物を有するアクリルガラスからなる適当な平板が記載されており、この場合、有利にポリアミド糸が使用される。ポリアミド糸は、この種の糸と糸を包囲するアクリルガラスとの間の付着が相対的に僅かであるので、低い温度で、引裂き強度のさしたる損失を有していない。

0008

欧州特許第0407852号明細書までには、公知技術水準に参照された特許明細書および公開公報は、専ら、付着助剤層を有するプラスチック複合体が記載されている。付加的な付着助剤の使用は、一般に、例えば付着助剤のための供給装置または同時押出しされたプラスチック複合体の場合の特殊な溶融液の供給および/または押出し品の供給のような高い技術的費用のもととなる。その上更に、プラスチック複合体中での付着助剤層を介して得られる付着は制限されている。

発明が解決しようとする課題

0009

前記のことから、課題は、付着助剤なしに済ませる、非認容性のプラスチックを組合わせるための方法および殊にその機械的性質供与する方法であった。公知技術水準で参照された欧州特許第0407852号明細書は、前記課題を条件つきでかつ極めて複雑な方法でのみ解決し、この場合、殊にアクリルガラスとプラスチック糸とからなるプラスチック複合体を非連続的に製造することは極めて費用がかかる。

課題を解決するための手段

0010

驚異的なことに、AとBとの層の順序が選択的であり、かつプラスチックBからなる層が規則的な間隔で中断されており、この場合、層中の空隙はプラスチックAで充填されている場合には、層の間に良好な付着を有する少なくとも2つの非認容性プラスチックAおよびBからなる多層プラスチック複合体が製造できることが見出された。本発明の有利な実施態様の場合、プラスチックBからなる層は、一方向のストランドとしてプラスチックAの中に埋設されている。

0011

本発明のもう1つの有利な実施態様の場合、プラスチックBが、プラスチックAよりも大きな熱膨張を示し、この場合、特に有利に、プラスチックAは非晶質であり、かつプラスチックBは非晶質、結晶性または部分結晶性である。有利に、該複合体は、同時押出しによって製造され、この場合、特に有利に、プラスチックBは振動する材料流(oszillierendem Massestrom)を用いて加工され、このことは、プラスチックBからなる層セグメント横断面が周期的に変化することを結果として生じる。

0012

発明の実施
熱可塑性プラスチックAおよびB
2つの重合体(プラスチック)の混合物は、一般に非認容性である。非認容性重合体混合物は、例えば機械的重合体混合物と呼称される(これに関しては、Kirk-Othmer、Encyclopedia of Chemical Technology、第3版、第18巻、第443〜447頁、Wiley Interscience、1982年を参照のこと)。従って、プラスチックAおよびBの選択は、極めて少ない範囲に限定される。有利に、熱可塑性プラスチックAは非晶質であり、非晶質、部分結晶性または結晶性であってもよいプラスチックBよりも僅かな熱膨張率を有している。有利に、プラスチックBは、マトリクスプラスチックAよりも高い破断時の伸び、高い剪断安定性並びに高い粘度を有する。

0014

結晶性または部分結晶性プラスチックBの例は、結晶度が均一なタクチシティーまたは十分に小さい置換基によって制限され、その結果、少なくとも部分的に、結晶格子が形成されうる重合体である。記載すべき例は、ポリエステル結晶性ポリオレフィン結晶性ポリハロゲン化ビニル、主鎖および/または側鎖中にメソゲン基を有する液晶性重合体または特に有利に結晶性ポリアミドである。プラスチックAおよびBの製造および特性決定のためには、例えばKirk-Othmer、Encyclopedia of Chemical Technology、第3版、第18巻、第720〜755頁、Wiley Interscience、1982年を参照する。

0015

プラスチック複合体
図1は、1つの非晶質プラスチックAおよび1つの非晶質、結晶性または部分結晶性プラスチックBからなり層の順序A−B−Aを有する三層のプラスチック複合体の原理的構造を示している。層Bは、規則的な間隔で中断されており、この場合、空隙はプラスチックAで充填され、かつこのことによって2つの層Aの間の強力な付着が保証される。プラスチックBは、プラスチックAよりも大きな熱膨張率を有する。このことによって、プラスチックAが埋設されているプラスチックBからなる層を冷却する際に、Bのより大きな熱収縮によって制限されて、プラスチックBからなる層の前延伸(Vorspannung)を達成することができる。このことは、プラスチック複合体の有利な機械的性質、例えばより高い破壊強さ、より高い屈曲強さ、より高い寸法安定性および衝撃応力の際の粉砕の回避を生じる。

0016

本発明のもう1つの有利な実施態様は、横断面が周期的に変化しているプラスチックBからなる層セグメントの埋設であり、この場合、プラスチックA中のプラスチックBからなる層の卓越した固定が達成される(図2)。同様にこの場合、プラスチックBからなる層の前延伸は、冷却の際に明らかに向上し、このことは、プラスチック複合体の既に上に記載された機械的特徴に役立っている。

0017

透過性のプラスチックAおよび透過性でないかまたは極部分的に透過性のプラスチックBを使用する場合、プラスチック複合体は、例えば日除けまたは光制御ために使用される遮光作用を得ることができる。

0018

異なる色のプラスチックAおよびBを使用することによって、ネオンサインまたは照明の分野および装飾の分野での他の使用方法のためのプラスチック複合体製造することができる。

0019

プラスチック複合体の製造
好ましくは非晶質プラスチックAおよび非晶質、結晶性または部分結晶性プラスチックBからなる本発明によるプラスチック複合体は、比較的簡単に1つの製造工程で同時押出しによって製造される。

0020

図3は、記載された複合体を製造するための装置、いわゆる同時押出しノズルの主要部分を示している。図示されたノズルの場合、プラスチックAは、供給装置(2)により供給され、次に、2つに分けられた分配路(5)中で望ましい製品幅分配される。プラスチックAのための分配路(5)の間に、プラスチックBは、供給位置(3)で横方向の分配孔部材(Querverteilerbohrung)(6)中に供給される。プラスチックBは、Aからのマトリクス中のBからのセグメントの数に相応する多数の孔(7)を通って横方向の分配孔部材を離れる。

0021

また、Bが孔から出てくる場所で、Aからなる2つの層は合わされ、これによってBからなるストランドを包囲する。

0022

Aの中のセグメントBは、本質的に、出口領域中の孔(7)の形状およびプラスチックAとBとの粘度の比に左右される。Bの粘度がAの粘度よりも大きい場合には、BおよびAのセグメントは、横断面ではむしろ円形であり、これとは逆の粘度比の場合には、むしろ平板状である。

0023

ノズルを離れた後に、該複合体を、1つの常用艶出し器中で較正することができる。プラスチックBはプラスチックAの中に密閉されているので、該プラスチックBは、相対的に緩除にのみ冷却することができる。このことによって、部分結晶性または結晶性プラスチックBの場合、ストランドBの常用の押出しの場合よりも本質的に高い結晶度が達成される。

0024

セグメントBの横断面の縦長の周期的変化が望ましい場合には、このことは、簡単な方法で、位値(3)で供給された材料流の周期的変化によって行うことができる。プラスチックBは、プラスチックAよりも高い熱膨張を有するので、2つのプラスチックの間の圧締め(Formschluss)を用いる結合の場合に、セグメントBの前延伸が達成される(鉄筋コンクリート比較可能である)。このことは、複合体の機械的性質を更に向上させることができる。

0025

以下の実施例は本発明を説明するものである。

0026


ポリメチルメタクリレートPMMA、Plexiglas(登録商標)7H、レーム社(Fa.Roehm))からなる8mmの肉厚の平板の上に、45度の角度で1.5mの高さから100mmの直径を有する鋼球(重さ約4kg)を衝突させる場合、前記の平板は、多数の大きな破片を形成しながら打ち抜かれる。同じ試験を、プラスチックAは、PMMA(Plexiglas(登録商標)7H、レーム社(Fa.Roehm)、熱膨張率α1は、120℃で1.8×10~4K~1である)であり、プラスチックBは、ポリアミド12(ヒュルス社(Fa.Huels AG)のVestamid(登録商標)X1852、熱膨張率α2は、120℃で2.7×10~4K~1である)であり、かつセグメントBは、30mmの間隔および3mmの平均直径の場合に楕円形の横断面を有している本発明による平板を用いて実施する場合には、該平板はひびが入るだけであり、球の衝撃点では、裏面が皺になっており、球は保持され、かつ破片は生じない。

0027

本発明による平板の場合に、球の落下高さを2.2mに高くした場合には、平板は球によって打ち抜かれる。それにもかかわらず、全ての破片が保持されている。記載された性質は、縦長の周期的に変化する横断面およびこのことによって生じるAとBとの圧締めを有するセグメントBの使用によって尚一層改善することができる。

0028

熱膨張率αは、DIN 53752により測定される。

図面の簡単な説明

0029

図1非晶質プラスチックAおよび非晶質、結晶性または部分結晶性プラスチックBからなりA−B−Aの順序を有する三層のプラスチック複合体の原理的構造を示す略図。
図2プラスチックAの中に埋設された、横断面が周期的に変化しているプラスチックBからなる層セグメントを示す略図。
図3本発明による複合体を製造するための装置を示す略図。

--

0030

A非晶質プラスチック、 B 非晶質、結晶性または部分結晶性プラスチック、 1同時押出しノズル、 2供給装置、 3 供給位値、 4出口領域、 5分配路、 6 横方向の分配孔部材、 7 孔

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