DE1769434C3

DE1769434C3 - Multi-layer composite panels made of metal and plastic

Info

Publication number: DE1769434C3
Application number: DE19681769434
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr 6700 Ludwigshafen; Hof mann Alfred Dr 6712 Bobenheim-Roxheim Müller-Tamm
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Filing date: 1968-05-24
Publication date: 1978-01-05

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrscnichtige Platte aus Metall und Kunststoff, die einen Schichtenverbund aufweist, aus (1) einer 0,005 bis 0,5 mm didken ersten, äußeren Schicht aus einem korrosionsbeständigen Metall, (2) einer 0,02 bis 1,5 mm dicken zweiten, inneren Schicht aus einem thermoplastischen Polymerisat, (3) einer 0.3 bis 4 mm dicken dritten, inneren Schicht aus einem formbeständigen Metall, sowie (4) einer ü,02 bis 1,5 mm dicken vierten Schicht aus einem thermoplastischen Polymerisat, welche Schichten in der angegebenen Reihenfolge unmittelbar miteinander verbunden sind, bei der das thermoplastische Polymerisat der Schichten (2) sowie (4) ein Terpolymerisat ist, das 71 bis 90 Gewichtsteile Äthylen, 3 bis 9 Gewichtsteile Acrylsäure sowie 1 bis 20 Gewichtsteile des tert.-Butylesters der Acrylsäure — wobei die Summe der Gewichtsteile jeweils 100 betragen muß — in polymer gebundener Form enthält, nach Patent 16 69 719.The invention relates to a multi-layer plate made of Metal and plastic, which has a layer composite, from (1) a 0.005 to 0.5 mm didken first, outer layer of a corrosion-resistant metal, (2) a 0.02 to 1.5 mm thick second, inner Layer made of a thermoplastic polymer, (3) a 0.3 to 4 mm thick third, inner layer a dimensionally stable metal, and (4) a 0.2 to 1.5 mm thick fourth layer made of a thermoplastic Polymer, which layers are directly connected to one another in the order given are, in which the thermoplastic polymer of layers (2) and (4) is a terpolymer that 71 to 90 parts by weight of ethylene, 3 to 9 parts by weight of acrylic acid and 1 to 20 parts by weight of the tert-butyl ester of acrylic acid - the sum of the parts by weight must be 100 - in polymer contains bound form, according to patent 16 69 719.

Ein solcher in der Hauptanmeldung beschriebener Schichtenverbund ist. dort ein Schichtkörper, der dank des Einsatzes des speziellen Copolymerisats gegenüber bekannten Schichtkörpern verbesserte Zugscherfestigkeit bei Erhalt guter Schälfestigkeit aufweist. Außerdem ist die Witterungs- und Alterungsbeständigkeit bei diesen Schichtkörpern besonders gut.Such a layer composite described in the main application is. there a laminated body that thanks the use of the special copolymer improves tensile shear strength compared to known laminates has good peel strength while maintaining good peel strength. In addition, the weather and aging resistance is at these laminates are particularly good.

Es sind bereits Verbundplatten bekannt, welche aus fünf Schichten bestehen.Composite panels are already known which consist of five layers.

Die bekannten Metallplatten dieser Art enthalten als zwischenliegende Schichten (2) und (4) aus einem thermoplastischen Polymerisat im allgemeinen Schichten aus einem — als Schmelzkleber wirkenden — Polyamid, Polyester oder Äthylen-Vinylacetat-Copo- &5 lymerisat. Bei diesen Platten haben die einzelnen Schichten gegeneinander einerseits eine relativ gute Schälfestigkeit, andererseits jedoch eine relativ schlechThe known metal plates of this type contain as intermediate layers (2) and (4) from one thermoplastic polymer in general layers of a - acting as a hot melt adhesive - Polyamide, polyester or ethylene-vinyl acetate copo- & 5 lymerisat. On the one hand, the individual layers of these plates are relatively good against one another Peel strength, but on the other hand a relatively poor one

te Zugscherfestigkeit.te tensile shear strength.

Es sind auch mehrschichtige Metallplatten bekannt, die als zwischenliegende Schichten (2) und (4) sogenannte Haftkleber enthalten, z. B. solche auf der Basis von Polyisobutylen, Polyacrylsäureestern oder Naturkautschuk, also polymeren Stoffen, die bei Normaltemperatur permanent plastisch sind und eine große Adhäsion gegenüber Metallen haben. Auch diese Platten haben den vorerwähnten Nachteil (relativschlechte Zugscherfestigkeit) sowie ferner den Nachteil, daß ihre Zeitstandfestigkeit und ihre Temperaturbeständigkeit zu wünschen übrig lassen.There are also multilayer metal plates known as intermediate layers (2) and (4) contain so-called adhesive, e.g. B. those based on polyisobutylene, polyacrylic acid esters or Natural rubber, i.e. polymeric substances that are permanently plastic at normal temperature and one have great adhesion to metals. These plates also have the aforementioned disadvantage (relatively poor Tensile shear strength) and also the disadvantage that their creep strength and temperature resistance leave a lot to be desired.

Bekannt sind indessen auch mehrschichtige Metallplatten mit relativ guter Zugscherfestigkeit, relativ guter Zeitstandfestigkeit und relativ guter Temperaturbeständigkeit. Bei solchen Platten bestehen die zwischenliegenden Schichten (2) und (4) aus einem sogenannten Reaktionskleber, d. h. im allgemeinen einem Epoxydharz, Polyesterharz oder Polyurethanharz. Nachteilig an diesen Platten ist, daß sie eine relativ schlechte Schälfestigkeit haben.However, multilayer metal plates with relatively good tensile shear strength are also known, relative good creep strength and relatively good temperature resistance. In the case of such plates, there are intermediate ones Layers (2) and (4) made of a so-called reaction adhesive, d. H. in general an epoxy resin, polyester resin or polyurethane resin. The disadvantage of these plates is that they are a relatively have poor peel strength.

Als äußere Metallschichten für die Platten kommen Schichten (Folien oder Bleche) aus den einschlägig üblichen Metallen in Betracht, d. h. insbesondere solche aus Kupfer, Messing und nichtrostenden Stählen. Auch Schichten aus Edelmetallen, wie Silber und Gold, kommen in Betracht, da die betreffenden Schichten keine tragende oder versteifende Funktion haben und daher praktisch beliebig dünn sein können. Die Metallschichten können bei den Platten in ihrer Dicke und der Art ihrer Metalle gleich oder verschieden sein.As outer metal layers for the plates, layers (foils or sheets) come from the relevant common metals, d. H. especially those made of copper, brass and stainless steels. Also Layers of precious metals, such as silver and gold, come into consideration as the layers in question have no load-bearing or stiffening function and can therefore be practically as thin as you want. the Metal layers in the plates can be the same or different in terms of their thickness and the nature of their metals.

Als innere Metallschicht (3) kommen Schichten (Bleche) aus den einschlägig üblichen Metallen in Betracht, d. h. insbesondere solche aus Aluminium oder Stahl. Die Schicht wird vorzugsweise so dick gewählt, daß durch sie die gewünschte Biegesteifigkeit oder Formbeständigkeit der Metallplatte im überwiegenden Maße bestimmt wird.As the inner metal layer (3), layers (sheets) made of the relevant common metals are used Consideration, d. H. especially those made of aluminum or steel. The layer is preferably chosen so thick that that through them the desired flexural rigidity or dimensional stability of the metal plate predominantly Dimensions is determined.

Will man diese Platten beispielsweise für Ummantelungen oder für dekorative Elemente einsetzen, so müssen die Verbundplatten gebogen und geknickt werden. Bei der Verarbeitung der Verbundplatten kommt es daher darauf an, daß die Platten eine besonders gute Zugscherfestigkeit bei gleichzeitig guter Schälfestigkeit aufweisen. Andererseits würden sich die Schichten beim starken Biegen voneinander lösen oder es könnte die Schicht des Copolymerisats an der Knickstelle reißen.If you want to use these plates for cladding or decorative elements, for example the composite panels must be bent and kinked. When processing the composite panels it is therefore important that the plates have a particularly good tensile shear strength while at the same time being good Have peel strength. On the other hand, the layers would separate from one another if they were bent sharply or the layer of the copolymer could tear at the kink.

Es liegt die Aufgabe vor, die Eigenschaften der Schichtkörper gemäß dem Hauptpatent auch bei Fünfschicht-Verbundplatten zu nutzen, so daß die Verbundplatten eine verbesserte Zugscherfestigkeit, Witterungsbeständigkeit und Alterungsbeständigkeit an den Kanten besitzen, ohne daß verschlechterte Schälfestigkeit, Zeitstandfestigkeit und/oder Temperaturbeständigkeit hingenommen werden müssen.It is the task of the properties of the laminated body according to the main patent also with To use five-layer composite panels, so that the composite panels have an improved tensile shear strength, Have weather resistance and aging resistance on the edges without impaired peel strength, Creep rupture strength and / or temperature resistance must be accepted.

Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß die Platte aus dem eingangs beschriebenen Schichtenverbund mit der Kunststoffschicht (4) und einer unmittelbar verbundenen Metallschicht (5), die 0,005 bis 0,5 mm dick ist, besteht, wobei die Kunststoffschicht (4) und die äußere Metallschicht (5) zusammen nicht dicker als 2 mm sind.This object was achieved in that the plate from the layer composite described above with the plastic layer (4) and a directly connected metal layer (5) which is 0.005 to 0.5 mm thick, consists, the plastic layer (4) and the outer metal layer (5) together not being thicker than 2 mm.

Diese fünfschichtigen Verbundplatten eignen sich beispielsweise zum Verkleiden von Fassaden sowie als konstruktive und dekorative Elemente für den Fahrzeug-, Schiffs- und Maschinenbau. Die Verbundplatten lassen sich dank der verbesserten Zugscherfestigkeit und Schälfestigkeit biegen, ohne daß die Schichten sichThese five-layer composite panels are suitable, for example, for cladding facades and as constructive and decorative elements for vehicle, ship and mechanical engineering. The composite panels can be bent thanks to the improved tensile shear strength and peel strength without the layers separating

lösen oder das Copolymerisat reißt. Infolge der verbesserten Alterungs- und Witterungsbeständigkeit tritt keine Materialschädigung an den Kanten auf.dissolve or the copolymer tears. As a result of the improved aging and weather resistance there is no material damage to the edges.

Die dem Zwecke der Erfindung dienenden Copolymerisate für die zwischenliegenden Schichten (2) und (4) haben folgende Kenndaten: Dichte 0,9 bis 1,1 g/cm³; kristalline Anteile unter 60%, Shore-Härte C 50 bis 90. Bei den Metallplatten können die Terpolymerisate der Schichten (2) und (4) in ihrer Zusammensetzung innerhalb der vorgeschlagenen Bereiche gleich oder voneinander verschieden sein. Die Terpolymerisate werden vorteilhafterweise in Form von Folien eingesetzt. Da die Terpolymerisate nach Art eines Schmelzklebers wirken, müssen sie beim Verarbeiten — d.h. beim Herstellen der Metallplatten — im plastischen bis zähflüssigen Zustand vorliegen. Bei den vorliegenden Terpolymerisalen sind die zugehörigen Temperaturen — und damit die Arbeitstemperaturen — 80 bis 250⁰C, insbesondere 130 bis 220° C.The copolymers used for the purpose of the invention for the intermediate layers (2) and (4) have the following characteristics: density 0.9 to 1.1 g / cm ³ ; crystalline proportions below 60%, Shore hardness C 50 to 90. In the case of the metal plates, the terpolymers of layers (2) and (4) can be identical or different in their composition within the proposed ranges. The terpolymers are advantageously used in the form of films. Since the terpolymers act like a hot-melt adhesive, they must be in a plastic to viscous state during processing - that is, when manufacturing the metal plates. And thus the working temperatures - - 80 to 250 ⁰ C, in particular 130 to 220 ° C. In the present Terpolymerisalen the associated temperatures are

example

In einer Plattenpresse wird auf eine 0,1 mm dicke Kupferfolie — bestimmt als Schicht (1) — eine 0,2 mm dicke Folie — bestimmt als Schicht (2) — gelegt, die aus einem Terpolymerisat besteht (es enihält 883 Gewichtsteile Äthylen, 3,5 Gewichtsteile Acrylsäure und 8,2 Gewichtsteile tert.-Butylacrylat einpolymerisiert).In a plate press, a 0.1 mm thick copper foil - determined as layer (1) - a 0.2 mm thick film - determined as layer (2) - laid out a terpolymer (it contains 883 parts by weight of ethylene, 3.5 parts by weight of acrylic acid and 8.2 Parts by weight of tert-butyl acrylate polymerized).

Darüber wird ein 2,2 mm dickes Eisenblech — bestimmt als Schicht (3) — gelegt sowie eine 1 mm dicke Folie — bestimmt als Schicht (4) — die ebenfalls aus einem Terpolymerisat besteht. Dajüber wird eine 0,1 mm dicke Kupferfolie —bestimmt als Schicht (5) — gelegt, worauf bei einer Preßtemperatur von 190⁰C während 5 Minuten bei einem Druck von 0,15 kp/cm- zu einem innigen Verbund verpreßt wird. Die mehrschichtige Metallplatte wird der Presse bei einer Temperatur von 70⁰C entnommen und ohne Preßdruck auf Raumtemperatur abgekühlt.A 2.2 mm thick sheet of iron - determined as layer (3) - and a 1 mm thick film - determined as layer (4) - which also consists of a terpolymer is placed. Dajüber a 0.1 mm thick copper foil is used as a layer (5) -bestimmt - placed, whereupon pressed at a press temperature of 190 ⁰ C for 5 minutes at a pressure of 0.15 kgf / cm in a sound bond. The multi-layer metal plate is removed from the press at a temperature of 70 ⁰ C and cooled to room temperature without molding pressure.

Claims

Claim:

Multi-layer plate made of metal and plastic, which has a layer composite, made of (1) a 0.005 to 0.5 mm thick first, outer layer of a corrosion-resistant metal, (2) a 0.02 up to 1.5 mm thick second, inner layer made of • a thermoplastic polymer, (3) a 0.3 up to 4 mm thick third, inner layer made of a dimensionally stable metal, and (4) a 0.02 to 1.5 mm thick fourth layer made of a thermoplastic polymer, which layers in the specified sequence are directly connected to each other, in which the thermoplastic Polymer of layers (2) and (4) is a terpolymer which is 71 to 90 parts by weight Ethylene, 3 to 9 parts by weight of acrylic acid and 1 to 20 parts by weight of the tert-butyl ester of acrylic acid - The sum of the parts by weight must be 100 in each case - in polymer-bound form contains according to patent! 6 69 719, characterized in that the plate consists of the layer composite and an outer (5) directly connected to the plastic layer (4) Metal layer, which is 0.005 to 0.5 mm thick, consists of the plastic layer (4) and the outer Metal layer (5) together are not thicker than 2 mm.

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