DE2028014C3

DE2028014C3 - Mehrschichtige metallplattierte Bauelemente

Info

Publication number: DE2028014C3
Application number: DE19702028014
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr. 6712 Bobenheim-Roxheim Hofmann; Heinz Dr. 6700 Ludwigshafen Mueller-Tamm
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1970-06-08
Filing date: 1970-06-08
Publication date: 1979-08-16
Also published as: CH556499A; JPS5412517B1; DE2028014A1; DE2028014B2

Description

Die Erfindung betrifft mehrschichtige metallplattierte Bauelemente, die sandwichartig aufgebaut sind aus (I) einer 0,05 bis 1 mm dicken ersten, äußeren Schicht au;; einem korrosionsbeständigen Metall, (2) einer 0,02 bis 0,5 mm dicken zweiten, inneren Schicht aus einem Schmelzkleber, (3) einer 5 bis 500 g/m² schweren dritten, inneren Schicht aus Glasfasern, (4) einer 2 bis 20 mm dicken vierten, inneren Schicht aus einem thermoplastischen Polymerisat, (5) einer 5 bis 500 g/m² schweren fünften, inneren Schicht aus Glasfasern, (6) einer 0,02 bi.<· 0,5 mm dicken sechsten, inneren .Schicht aus einem Schmelzkleber und (7) einer 0,05 bis 1 mm dicken siebten, äußeren Schicht aus einem knrrosionsbcständi-

gen Metall.

(Zur Veranschaulichung der einzelnen Schichten vgl. die Figur.)

Bekannte ähnliche Bauelemente weisen bekanntlich gegenüber vergleichbaren anderen Bauelementen eine Reihe von Vorteilen auf, sind aber auch mit dem einen oder anderen Nachteil belastet Zum Beispiel ist es von Nachteil, daß die Haftfestigkeit der einzelnen Schichten der Elemente aufeinander so gering ist, daß sie sich

ίο schon bsi relativ geringer mechanischer Beanspruchung voneinander lösen. Ferner ist es von Nachteil, daß die Elemente eine für manche Anwendungszwecke unzureichende Biegesteifigkeit haben.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Bauelemente der eingangs definierten Art aufzuzeigen, die mit den vorerwähnten Nachteilen nicht oder in erheblich geringerem Maße belastet sind.

Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn bestehen (λ) die zweite sowie sechste, innere Schicht 2 sowie 6 aus einem speziellen Schmelzkleber-Polymerisat und iß) die vierte, innere Schicht 4 aus einem bestimmten Gemisch zweier spezieller Polypropylene.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind dementsprechend mehrschichtige metallplattierte Bauelemente, die sandwichartig aufgebaut sind aus (1) einer 0,05 bis 1 mm dicken ersten, äußeren Schicht aus einem korrosionsbeständigen Metall, (2) einer 0,02 bis 0,5 mm dicken zweiten, inneren Schicht aus einem Schmelzkleber, (3) einer 5 bis 500 g/m² schweren dritten, inneren Schicht aus Glasfasern, (4) einer 2 bis 20 mm dicken, vierten, inneren Schicht aus einem thermoplastischen Polymerisat (5) einer 5 bis 500 g/m² schweren fünften, inneren Schicht aus Glasfasern, (6) einer 0,02 bis 0,5 mm dicken sechsten, inneren Schicht aus einem Schmelzkleber und (7) einer 0,05 bis 1 mm dicken siebten, äußeren Schicht aus einem korrosionsbeständigen Metall.

Die erfindungsgemäßen Bauelemente sind dadurch gekennzeichnet, daß bestehen

(<x) ihre zweite sowie sechste innere Schicht 2 sowie 6 aus einem quartären Polymerisat, das 60 bis 90 Gewichtsteile Äthylen, 0,5 bis 20 Gewichtsteile einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure, 0,5 bis 20 Gewichtsteile eines Esters einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure sowie 0,3 bis 5 Gewichtsteile Isobutylen — wobei die Summe der Gewichtsteile jeweils 100 betragen muß — in polymer gebundener Form enthält, und

(ß) ihre vierte innere Schicht 4 aus einem Gemisch aus

a) 70 bis 80 Gewichtsteilen eines Polypropylens, von dem (bei einem Gewichtsverhältnis Polypropylen : Toluol von 5:95) weniger als 1 Gew.-% in unter Normalbedingungen siedendem Toluol löslich ist, und

b) 20 bis 30 Gewichtsteilen eines Polypropylens, von dem (bei einem Gewichtsverhältnis Polypropylen : Toluol von 5:95) mehr als 99 Gew.-% in unter Normalbedingungen siedendem Toluol löslich sind,

mit den Maßgaben, (I) daß die Summe der Gewichtsteile unter (a) und (b) jeweils 100 beträgt, (II) daß die Polypropylene unter (a) und (b) jeweils sowohl die annähernd gleichen Intrinsic-Viskcr 'täten als auch die annähernd gleichen Molekulargewichtsverteilungen (bestimmt nach der Methode der (iel-Permeations-Chromatographie) aufweisen

und (III), daß bei den Polypropylen unter (a) und (b) die Absolutwerte der Intrinsic-Viskositäten [η] (gemessen in Dekalin bei 130⁰C) jeweils im Bereich von 1 bis 10, vorzugsweise von 1,2 bis 3,8 dl/g liegen.

(Unter dem Ausdruck »annähernd gleich« wird im voriigenden Zusammenhang stets verstanden, daß keine der entsrpechenden Kenndaten mehr als ± 5% von dem Mittelwert der beiden betroffenen Kenndaten pbweicht)

Zu den Schichten der erfindungsgemäßen Bauelemente ist im einzelnen das Folgende zu sagen:

Die Schichten 1 und 7 können beispielsweise bestehen aus Kupfer, Aluminium, Messing oder nichtrostenden Stählen.

Die Schichten 2 und 6 bestehen aus einem quartärenPolymerisat der oben beschriebenen Zusammensetzung. Solche Polymerisate sind an sich aus der Polymerchemie bekannt Sie sollen zweckmäßigerweise folgende Kenndaten haben: Dichte 0,9 biL 1,1 g/cm³, kristalline Anteile unter 60%, Shore-Härte C 50 bis 90.

— Bei den Bauelementen können die Polymerisate der Schichten 2 und 6 in ihrer Zusammensetzung gleich oder voneinander verschieden sein. Die Polymerisate werden vorteilhafterweise in Form von Folien eingesetzt. Da sie nach Art eines Schmelzklebers wirken, müssen sie beim Verarbeiten — d. h. beim Herstellen der Bauelemente

— in plastischem bis zähflüssigem Zustand vorliegen; die zughörigen Temperaturen — und damit die Arbeitstemperaturen — sind 80 bis 250° C, insbesondere 130 bis 220⁰Q — Wie sich gezeigt hat, sind für den erfindungsgemäßen Zweck besonders gut geeignet quartäre Polymerisate, die 71 bis 90 Gewichtsteile Äthylen, 3 bis 9 Gewichtsteile einer aliphatischen äthylenisch ungesättigten C3- bis Cs-Carbonsäure, 1 bis 20 Gewichtsteile eines Ci- bis C₈-Alkylesters einer aliphatischen, äthylenisch ungesättigten Q- bis Cs-Carbonsäure sowie 03 bis 5 Gewichtsteile Isobutylen — wobei die Summe der Gewichtsteile jeweils 100 betragen muß — in polymer gebundener Form enthalten. — Ganz besonders gut geeignet sind quartäre Polymerisate, die 71 bis 90 Gewichtsteile Äthylen, 3 bis 9 Gewichtsteile Acrylsäure, 1 bis 20 Gewichtsteile des n- oder tert-Butylesters der Acrylsäure sowie 0,3 bis 5 Gewichtsteile Isobutylen — wobei die Summe der Gewichtsteile jeweils 100 betragen muß — in polymer gebundener Form enthalten.

Die Schichten 3 und 5 bestehen aus Glasfasern, vorzugsweise in gebündelter Form. Die Glasfaserbündel können vorliegen als einzelne Faserbündel, als Vliese oder als Gewebe, wobei die Faserbündel jeweils einen Durchmesser von 0,15 bis 1,2 mm und die einzelnen Glasfasern jeweils einen Durchmesser von 0,005 bis 0,02 mm haben sollten. Wie sich gezeigt hc\ ist es besonders zweckmäßig, wenn die einzelnen Faserbündel ein Gewicht von 8 bis 150 g/m² und eine Länge von 2 bis 20 mm, die Vliese ein Gewicht von 8 bis 200 g/m² und die Gewebe ein Gewicht von 10 bis 350 g/m² haben.

Die Schicht 4 besteht aus einem bestimmten Gemisch zweier spezieller Polypropylene. Dieses Gemisch kann auf einfache Weise erhalten werden, wenn man von zwei wohlbekannten Tatsachen ausgeht:

Erstens: Bei der üblichen Polymerisation des Propylens nach Ziegler —Natta — etwa in Toluol — entsteht ein Polypropylen, das aus je einem in siedendem Toluol löslichen und unlöslichen Anteil besteht, wobei die lntrinsic-Viskosität des löslichen Anteils erheblich geringer is; als die des unlöslichen Anteils. Zweitens: Bei dieser üblichen Polymerisation läßt sich durch geeignete Variation de^r Verfahrensbedingungen (Verwendung von Molekulargewichtsreglern, Änderungen bei Temperatur und Druck, Modifikation des Katalysatorsystems) ein Polypropylen herstellen, das insgesamt (d. h. sowohl in seinem löslichen als auch in seinem unlöslichen Anteil) entweder eine relativ hohe oder eine relativ niedere lntrinsic-Viskosität hau

— In der Praxis kann man dementsprechend in zwei getrennten Ansätzen ein Polypropylen A mit einer — insgesamt — relativ hohen lntrinsic-Viskosität sowie ein Polypropylen B mit einer — insgesamt — relativ niederen lntrinsic-Viskosität herstellen, derart, daß der in siedendem Toluol lösliche Anteil des Polypropylens A dieselbe lntrinsic-Viskosität hat wie der in siedendem Toluol unlösliche Anteil des Polypropylens B (sind die Polypropylene A und B auch bei sich so weit wie möglich nahekommenden Verfahrensbedingungen hergestellt worden, so sind dann im allgemeinen auch ihre Molekulargewichtsverteilungen gleich oder annähernd gleich). Durch Mischen — etwa in einem Kneter oder Extruder — der beiden letztgenannten Produkt-Anteile in den erforderlichen Mengenverhältnissen kann dann das in Rede stehende Polypropylen-Gemisch erhalten werden. — Es versteht sich jedoch von selbst, daß es nicht auf die Art und Weise ankommt, nach der das Polypropylen-Gemisch hergestellt worden ist, sondern nur auf die spezielle Spezifikation, die dieses Gemisch haben muß.

Das Herstellen der erfindungsgemäßen Bauelemente kann durch einschlägig übliche Verfahren erfolgen. Ein geeignetes Verfahren besteht z. B. darin, daß man in eine Plattenpresse eine Metallfolie — bestimmt für Schicht 1 — einlegt, darauf eine Folie aus dem Schmelzkleber — bestimmt für Schicht 2 —, darauf eine Glasfaserschicht — bestimmt für Schicht 3 —, darauf eine Schicht aus dem thermoplastischen Polymerisat — bestimmt für Schicht 4 —, darauf eine Glasfaserschicht

— bestimmt für Schicht 5 —, darauf eine Folie aus dem Schmelzkleber — bestimmt für Schicht 6 — und darauf eine Metallfolie — bestimmt für Schicht 7. Das Ganze kann sodann in einem Preßrahmen bei erhöhter Temperatur zu einem innigen Verbund gepreßt werden.

— Auf analoge Weise können die Bauelemente auch in i" kontinuierlichen Verfahren erhalten werden.

Die Bauelemente eignen sich beispielsweise für den Fertighausbau, den Schiffs- und Waggonbau sowie als Zwischenwände im Hochbau.

Das im nachstehenden Beispiel verwendete — handelsübliche — quartäre Polymerisat (Schmelzkleber) enthält 86,3 Gewichtsteile Äthylen, 3,8 Gewichtsteile Acrylsäure, 8,2 Gewichtsteile des tert.-Butylesters der Acrylsäure und 1,7 Gewichtsteile Isobutylen einpolymerisiert.

Das im gleichen Beispiel verwendete bestimmte Gemisch zweier spezieller Polypropylene ist wie folgt erhalten worden:

Es wird ausgegangen von

nc (A) einem handelsüblichen feinpulvrigen Polypropylen, das aus einem in siedendem Toluol löslichen und unlöslichen Anteil besteht. Die Intrinsic-Viskositä-

ten [η] (gemessen in Dekalin bei 130⁰C) sind: unlöslicher Anteil: 3,6 dl/g; löslicher ^Λ -'.on: 2,6 dl/g; ■ (B) einem handelsüblichen anderen feinpulverigen Polypropylen, das aus ciiiem in siedendem Toluol löslichen und unlöslichen Anteil besteht. Die Intrinsic-Viskositäten I v] (gemessen in Dekalin bei

130⁰C) sind: unlöslicher Anteil: 2,7 dl/g; löslicher

Anteil: 1,6 dl/g.

Durch Extraktion mit siedendem Toluol isoliert man den löslichen Anieil des Polypropylens unter (A) sowie den unlöslichen Anteil des Polypropylens unter (B), WOIa₁;' ..!iese beiden ^Λ,r.teiie — ihre Molekulargewichts-Verteilungen (bestimmt nach der Methode der Gel-Pernieaiions-Chromaiographie) sind annähernd gleich — im Gewichtsverhältnis 25 :75 miteinander homogenisiert werden (Extruder, Arbeitstemperatur: 220° C).

Beispiel

In einer Plattenpresse werden nach- und übereinander eingelegt (1) eine 0,5 mm dicke Folie aus Aluminium,

(2) eine 0,1 mm dicke Folie des Schmelzklebers, (3) eir 300 g/m² schweres Glasfasergewebe aus Glasiascrbun dein (Durchmesser der Faserbündel 1,0 mm; Durchmesser der Einzelfaser 0,01 mm), (4) eine 3 mm dicke Platte aus dem Polypropylen-Gemisch, (5) ein 300 g/m^; schweres Glasfasergewebe aus Glasfaserbündel (Durchmesser der Faserbündel 1,0 mm, Durchmesset der Einzelfasern 0,01 mm), (6) eine 0,1 mm dicke Folie des Schmelzkleber und (7) eine 0,5 nun dicke Folie au; Aluminium. Das Ganze wird dann bei 200^cC über 2 Minuten bei einem Druck von 0,5 kp/cm² zu einerr innigen Verbund verpreßt. Das so erhaltene Bauelemeni hat eine sehr gute Biegesteifigkeit; seine Einzelschich ten haften sehr fest aufeinander.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Mehrschichtige metallplattierte Bauelemente, die sandwichartig aufgebaut sind aus (1) einer 0,05 bis 1 mm dicken ersten, äußeren Schicht aus einem korrosionsbeständigen Metall, (2) einer 0,02 bis 0,5 mm dicken zweiten, inneren Schicht aus einem Schmelzkleber, (3) einer 5 bis 500 g/m² schweren dritten, inneren Schicht aus Glasfasern, (4) einer 2 bis 20 mm dicken vierten, inneren Schicht aus einem thermoplastischen Polymerisat, (5) einer 5 bis 500 g/m² schweren fünften, inneren Schicht aus Glasfasern, (6) einer 0,02 bis 0,5 mm dicken sechsten, inneren Schicht aus einem Schmelzkleber und (7) einer 0,05 bis 1 mm dicken siebten, äußeren Schicht aus einem korrosionsbeständigen Metall, d a durch gekennzeichnet, daß bestehen

(a.) ihre zweite sowie sechste innere Schicht (2) und (6) aus einem quartären Polymerisat, das 60 bis 90 Gewichtsteile Äthylen, 0,5 bis 20 Gewichtsteile einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure, 0,5 bis 20 Gewichtsteile eines Esters einer äthylenisch ungesättigten Carbonsäure scwie 0,3 bis 5 Gewichtsteile Isobutylen — wobei die Summe der Gewichtsteile jeweils 100 betragen muß — in polymer gebundener Form enthält und

(ß) ihre vierte innere Schicht (4) aus einem Gemisch aus

a) 70 bis 80 Gewichtsteilen eines Polypropylens, von dem (bei einem Gewichtsverhältnis Polypropylen : Toluol von 5 : 95) weniger als 1 Gew.-% in unter Normalbedingungen siedendem Toluol löslich ist, und

b) 20 bis 30 Gewichtsteilen eines Polypropylens, von dem (bei einem Gewichtsverhältnis Polypropylen : Toluol von 5 :95) mehr als 99 Gew.-% in unter Normalbedingungen siedendem Toluol löslich sind,

mit den Maßgaben, (I) daß die Summe der Gewichtsteile unter (a) und (b) jeweils 100 beträgt, (II) daß die Polypropylene unter (a) und (b) jeweils sowohl die annähernd gleichen Intrinsic-Viskositäten als auch die annähernd gleichen Molekulargewichtsverteilungen, bestimmt nach der Methode der Gel-Permeations-Chromatographie, aufweisen und (III), daß bei den Polypropylenen unter (a) und (b) die Absolutwerte der Intrinsic-Viskositäten [η],gemessen in Dekalin bei 130⁰C, jeweils im Bereich von 1 bis 10 dl/g liegen.