DE3818478A1 - Verbundwerkstoff, enthaltend eine metallschicht und eine faserverstaerkte polypropylenschicht - Google Patents

Verbundwerkstoff, enthaltend eine metallschicht und eine faserverstaerkte polypropylenschicht

Info

Publication number
DE3818478A1
DE3818478A1 DE19883818478 DE3818478A DE3818478A1 DE 3818478 A1 DE3818478 A1 DE 3818478A1 DE 19883818478 DE19883818478 DE 19883818478 DE 3818478 A DE3818478 A DE 3818478A DE 3818478 A1 DE3818478 A1 DE 3818478A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
composite material
polypropylene layer
polypropylene
metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19883818478
Other languages
English (en)
Other versions
DE3818478C2 (de
Inventor
Paul Dipl Chem Dr Spielau
Bernd Hentschel
Karlo Klaar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SPIELAU, PAUL, DIPL.-CHEM. DR., 5210 TROISDORF, DE
Original Assignee
Huels Troisdorf AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huels Troisdorf AG filed Critical Huels Troisdorf AG
Priority to DE19883818478 priority Critical patent/DE3818478A1/de
Publication of DE3818478A1 publication Critical patent/DE3818478A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3818478C2 publication Critical patent/DE3818478C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/12Bonding of a preformed macromolecular material to the same or other solid material such as metal, glass, leather, e.g. using adhesives
    • C08J5/124Bonding of a preformed macromolecular material to the same or other solid material such as metal, glass, leather, e.g. using adhesives using adhesives based on a macromolecular component
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06Fibrous reinforcements only
    • B29C70/08Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers
    • B29C70/088Fibrous reinforcements only comprising combinations of different forms of fibrous reinforcements incorporated in matrix material, forming one or more layers, and with or without non-reinforced layers and with one or more layers of non-plastics material or non-specified material, e.g. supports
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B15/00Layered products comprising a layer of metal
    • B32B15/04Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B15/08Layered products comprising a layer of metal comprising metal as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00Use of organic ingredients
    • C08K5/04Oxygen-containing compounds
    • C08K5/14Peroxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02Fibres or whiskers
    • C08K7/04Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/14Glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D123/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D123/02Coating compositions based on homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C09D123/10Homopolymers or copolymers of propene
    • C09D123/12Polypropene
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2023/00Use of polyalkenes or derivatives thereof as moulding material
    • B29K2023/10Polymers of propylene
    • B29K2023/12PP, i.e. polypropylene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
    • C08J2323/10Homopolymers or copolymers of propene
    • C08J2323/12Polypropene

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff, enthaltend eine Metallschicht und eine faserverstärkte Polypropylenschicht ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie die Verwendung des Verbundwerkstoffes.
Unter "Verbundwerkstoff" im Sinne der vorliegenden Erfindung werden sowohl Formkörper mit definierter Raumform verstanden, wie z.B. Außenteile für Automobile etc., als auch flächige, im wesentlichen ebene Bahnen oder Platten, die als Halbzeuge wei­ terverarbeitet werden können, z.B. durch Umformen etc. zu Form­ körpern.
Werkstoffe aus faserverstärkten Polyolefinen und hier insbeson­ dere die als "GMT" bekannten glasmattenverstärkten Polypropy­ lene werden in technischem Maßstab zu Formteilen, für z.B. Au­ tomobile und sonstige technische Anwendungen, verformt. Diese Teile sind in ihrem Einsatz begrenzt durch die Qualität ihrer Oberfläche, die ohne Nachbearbeitung, wie Schleifen/Spachteln, optisch anspruchsvollen Oberflächen nicht genügt, wie sie im Sichtbereich von Automobil- oder anderen technischen Gerätetei­ len gefordert werden.
In der DE-A-30 11 336 wird zur Überwindung dieser Schwierigkeit vorgeschlagen, einen Verbund aus dünnen Metallblechen mit Fa­ serverbundwerkstoffen zu Karosserieaußenteilen zu verarbeiten. Bei dem in der Praxis vorkommenden Temperaturänderungen, z.B. beim Lackieren, erwiesen sich diese Verbundwerkstoffe als wenig formstabil, da aufgrund der unterschiedlichen thermischen Aus­ dehnungskoeffizienten der einzelnen Schichten ein "Bimetall-Ef­ fekt" entsteht. Dieser Effekt kann bei höheren Temperaturen bis zum Delaminieren der Schichten führen. Zur Vermeidung dieser Nachteile ist bereits vorgeschlagen worden, einen symmetrischen Aufbau eines gattungsgemäßen Verbundwerkstoffes einzusetzen (Veröffentlichung "Steel-Polypropylene-Steel" J.A. DiCello, SAE Technical Paper Series, 1980), jedoch sind solche Verbund­ werkstoffe teuer und schwer umzuformen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen gat­ tungsgemäßen Verbundwerkstoff zu schaffen, der auch bei asymme­ trischem Aufbau und großen Temperaturschwankungen formstabil ist und auch bei hohen Temperaturen keine Delaminierung zeigt, insbesondere bei Temperaturen von bis zu 200°C noch lackiert werden kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, bevorzugt in Verbindung mit einem oder mehre­ ren der Merkmale der Ansprüche 2 bis 6. Bevorzugte Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes sind in den Ansprüchen 7 bis 10, bevorzugte Verwendungen in den An­ sprüchen 11 und 12 angegeben.
Erfindungswesentlich ist dabei die Kombination aus Vernetzung und Faserverstärkung, insbesondere Glasfaserverstärkung, des Polypropylens: überraschend hat sich dabei herausgestellt, daß durch den unterschiedlich erzielbaren Vernetzungsgrad des Poly­ olefins und durch Abstimmung des Glasgehaltes der lineare Tem­ peratur-Ausdehnungskoeffizient der verstärkten Polypropylen­ schicht veränderbar ist und dem linearen Ausdehnungskoeffizien­ ten des Stahls als auch dem des Aluminiums angepaßt werden kann. So zeigt z.B. ein vernetzter, glasfaserverstärkter Poly­ propylenansatz folgender Zusammensetzung
100,0 Gew.-Teile Polypropylen, MFI [230/5] <0,1
  0,4 Gew.-Teile Dicumylperoxid
  1,2 Gew.-Teile γ-Methacryl-oxypropyl-trimethoxysilan (MEMO)
  0,5 Gew.-Teile Stabilisator für Polypropylen
  1,0 Gew.-Teile Farbruß
mit 30 Gew.-% Glasfaserverstärkung einen linearen Temperatur- Ausdehnungskoeffizienten von 23×10-16/K (das entspricht dem linearen Temperatur-Ausdehungskoeffizienten von Aluminium) und bei 40 Gew.-% Glasfaseranteil von 13×10-6/K (das entspricht dem linearen Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten von Stahl). Auch bei asymmetrischem Aufbau des Verbundwerkstoffes kann so­ mit die Verzugsfreiheit bei Temperaturänderungen erreicht wer­ den, da bei gleichem Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten von Metallschicht und Polypropylenschicht kein "Bimetall"-Effekt auftritt.
Im Vergleich hierzu weist ein glasfaserverstärktes Poly­ propylen, jedoch unvernetzt, bei einem Glasfaseranteil von 30 Gew.-% einen linearen Temperatur-Ausdehnungskoeffizienten von 62×10-6/K und mit 40 Gew.-% Glasfaseranteil einen von 50×10-6/K auf.
Die Polypropylenschicht kann neben Polypropylen noch insbeson­ dere Vernetzungsmittel, Vernetzungsbeschleuniger, Peroxid, Sta­ bilisatoren und übliche Zusatzstoffe sowie Glasfasern enthal­ ten. Ggf. können auch Beimischungen anderer Thermoplaste beige­ geben werden, solange die charakteristischen Eigenschaften hierdurch nicht zu sehr beeinträchtigt werden, insbesondere können Mischungen des Polypropylens mit Copolymeren des Propy­ lens mit anderen olefinischen Monomeren mit 2 bis 8 Koh­ lenstoffatomen oder anderen Polyolefinen, wie z.B. Polybutenen, eingesetzt werden, wobei jedoch bevorzugt mindestens 50 Gew.-% homopolymeres Polypropylen enthalten sind.
Bevorzugt wird als Polypropylenschicht glasfaserverstärktes Po­ lypropylen eingesetzt. Bevorzugt weist die Polypropylenschicht 20 bis 50 Gew.-% Glasfasern, bezogen auf das Gewicht der faser­ verstärkten Polypropylenschicht, auf.
Die Glasfasern werden bevorzugt in Gestalt von Glasfasermatten, -vliesen, -gelegen o. dgl. eingesetzt. Sie können Flächenge­ wichte von 100 bis 1 200 g/m2 aufweisen. Es können für eine verstärkte Polypropylenschicht eine oder mehrere Lagen von Glasfaser benutzt werden. Darüber hinaus können auch Matten, Vliese oder Gelege aus gemischten Fasern, d.h. Glasfasern und/oder Carbonfasern und/oder thermoplastischen Fasern, wie Polyester-, Polyether- oder Polyimidfasern oder ähnlichen hoch­ temperaturfesten Kunststoffasern verwendet werden.
Des weiteren können Farbmittel, Stabilisatoren und übliche Zu­ schlagstoffe der Polyolefinverarbeitung in üblichen Mengen zu­ gegeben werden.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Polypropylenschicht eine durch Einsatz einer pfropfba­ ren Silanverbindung und einem Peroxid, ggf. unter Verwendung eines Vernetzungsbeschleunigers vernetzbare Polypropylenschicht eingesetzt, die während oder nach der Verbundwerkstoff-Herstel­ lung ausvernetzt wird.
Als Peroxide kommen, einzeln oder in Mischung, Dicumylperoxid, tert.-Butylperoxy(3,5,5-trimethyl)hexoat, Bis-C-tertiär-butyl­ peroxyisopropylbenzol in Frage. Hierbei werden 0,1 bis 0,8%, bezogen auf das Gewicht der eingesetzten Polypropylene, organi­ sches Peroxid mit einer einminütigen Halbwertszeit-Temperatur von etwa 160 bis 240°C verwendet.
Als Vernetzungsmittel werden 1,0 bis 5%, bezogen auf das Ge­ wicht der eingesetzten Polypropylene und Polyolefine einer oder mehrerer Alkoxisilanverbindungen der Formel
worin R 1 Wasserstoff oder ein Alkylradikal mit 1 bis 4 Kohlen­ stoffatomen, R 2 ein geradkettiges Alkylenradikal mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, R 3 ein Alkoxyradikal mit 1 bis 5 Kohlen­ stoffatomen, das ggf. durch ein Sauerstoffatom unterbrochen sein kann, und m und n = 0 oder 1 sind, eingesetzt, z.B. Vinyl­ trialkoxysilan oder γ-Methacryl-oxipropyl-trialkoxysilan, letz­ teres wird im folgenden kurz als "MEMO" bezeichnet.
Zusätzlich kann auch noch ein Vernetzungshilfsmittel, wie Ver­ netzungsbeschleuniger, z.B. Dibutylzinndilaurat, in Mengen bis zu 0,1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Poly­ olefins, verwendet werden.
Bezüglich der Vernetzung des Polypropylens wird auf die DE-A­ 33 27 149, DE-A1-35 30 364, DE-A1-25 17 256 und DE-A1-33 46 267 verwiesen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die faserverstärkte Polypropylenschicht mittels eines Haftvermitt­ lers (Primers) aus einem Epoxidharz auf Bisphenol A-Basis mit der Metallschicht verbunden.
Hierdurch wird ein ungewöhnlich haftfester Verbund zwischen der Polypropylenschicht und der Metallschicht erreicht, der nur durch Zerstörung der Polypropylenschicht getrennt werden kann.
Als Haftvermittler (Primer) kommen nieder- oder hochmolekulare Epoxidharze auf Bisphenol A-Basis, lösungsmittelfrei oder mit­ tels geeigneter Lösungsmittel auf die gewünschte Viskosität verdünnt, in Frage, die insbesondere mit Dicyandiamid oder mit Säureanhydriden gehärtet werden. Der Primer wird nach Vorreini­ gung des Metallbleches in Mengen von 1 bis 10 g/m2 aufgetragen und einer thermischen Behandlung während 10 bis 20 min. bei 170 bis 190°C unterzogen. Hierbei trocknet der Primer und härtet an (Stufe A), jedoch härtet er noch nicht aus. Die so vorbehan­ delten Oberflächen werden dann direkt entweder dem Vorverbund oder der Formteilherstellung zugeführt.
Der Haftvermittler (Primer) ist während der Herstellung des Verbundes zwischen der geprimerten Metallschicht und der das Vernetzungsmittel enthaltenden Polypropylenschicht noch sehr aktiv und härtet erst während dieses Verbundes vollständig aus, so daß durch die chemische Reaktion zwischen Silan, Peroxid und Primer eine so starke Haftung zwischen den beiden zu verbinden­ den Schichten erzielt wird, daß der Verbund nur unter Zerstö­ rung mindestens einer der Schichten getrennt werden kann.
Nach der vollständigen Vernetzung der Polypropylenschicht im Verbundwerkstoff weist dieser eine außerordentlich hohe thermi­ sche Belastbarkeit auf, der Verbundwerkstoff ist insbesondere noch oberhalb des Kristallitschmelzpunktes des eingesetzten Po­ lypropylens belastbar, insbesondere kann ein Formteil aus dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff ohne Delaminierung oder Ver­ formung bei 180 bis 200°C lackiert werden.
Die vernetzbare und faserverstärkte Polypropylenschicht wird beispielsweise durch Extrudieren von Bahnen einer Dicke von 0,3 bis 3 mm bei Temperaturen von 170 bis 230°C hergestellt, wobei die Mischung noch nicht vernetzt bzw. einen Vernetzungsgrad von <20% und vorzugsweise <5% aufweist und direkt nach der Ex­ trusion zur Penetration einer Verstärkungsmatte zugeführt wird, wie in der EP 01 34 941 und DE-PS 35 30 364 beschrieben.
Ein anderes bevorzugtes Verfahren stellt das Einstreuen des pulvrigen Polypropylens in Mischung mit allen zur Vernetzung notwendigen weiteren Komponenten in das Glasvlies und an­ schließendes Aufschmelzen und Penetrieren zwischen endlosen Bändern unter Druck dar. In Abwandlung dessen kann auch mittels der vorbeschriebenen Extrusion die Beschichtung des Verstär­ kungsvlieses vor dem Verpressen zwischen endlosen Bändern er­ folgen.
Nach einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung des erfin­ dungsgemäßen Verbundwerkstoffes mit vernetzter bzw. vernetzba­ rer Polypropylenschicht wird die Metallschicht mit einem Haft­ vermittler auf der Basis Bisphenol A, der einen Amid- oder Säu­ reanhydridhärter enthält, in Mengen von etwa 1 bis 10 g/m2 be­ schichtet und einer thermischen Behandlung bei etwa 170 bis 190°C während etwa 5 bis 10 min unterzogen. Anschließend wird die das Vernetzungsmittel enthaltende, vernetzbare, jedoch noch nicht ausvernetzte Polypropylenschicht bei Drücken von mehr als 1 bar mit der mit dem Haftvermittler versehenen Metallschicht verbunden.
Die Metallschicht kann dabei vor oder nach der Beschichtung mit dem Haftvermittler nach einem für Metall üblichen ein- oder mehrstufigen Tiefziehprozeß bei Raumtemperatur zu einem Metall­ vorformteil verformt werden, wonach dieses Metallvorfor teil in einer auf 60 bis 120°C beheizten, aus Matrize und Patrize be­ stehenden Preßform eingelegt wird und ein oder mehrere, auf das benötigte Volumen abgestimmte Zuschnitte der Polypropylen­ schicht, die auf eine Temperatur von 190 bis 230°C erwärmt sind, aufgelegt und durch Zufahren der Preßform miteinander verpreßt und verbunden werden. Hierbei wird die Aushärtung der Primerschicht sowie die Vernetzung der Polypropylenschicht ein­ geleitet. Die endgültige Ausvernetzung der Polypropylenschicht kann durch Warmlagerung in feuchter Atmosphäre beschleunigt werden.
Bevorzugt wird die Metallschicht jedoch kontinuierlich mit der Polypropylenschicht zu einem ebenen Halbzeug verbunden, wobei der Verbund zwischen Polypropylenschicht und der Metallschicht beispielsweise mittels einer an sich bekannten Doppelbandpresse erfolgt. Das so hergestellte Halbzeug kann anschließend durch Umformen zu Formkörpern weiterverarbeitet werden.
Soweit ein Metallvorformteil eingesetzt wird, das in einer Preßfor mit der ein Vernetzungsmittel enthaltenden Polypropy­ lenschicht verbunden wird, kann die Preßform bzw. das Form­ werkzeug auf der der Polypropylenschicht zugewandten Seite Ver­ tiefungen aufweisen, entsprechend denen aus der Polypropylen­ schicht versteifende Rippen oder gewünschte Dickensprünge ge­ formt werden.
Bevorzugt können verstärkte Teilbereiche der Polypropylen­ schicht durch Einlegen von Zusatzteilen in die Preßform bzw. das Formwerkzeug gebildet werden, die beim Verpressen der Schichten haftfest mit den Kunststoffschichten verbunden, je­ doch selbst nicht verformt werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten flächigen, im wesentlichen ebenen Bahnen oder Platten (Halbzeuge) werden bevorzugt zu Formteilen weiterverarbeitet, indem entsprechende Zuschnitte des Verbundwerkstoffes nach Vorheizung auf 180 bis 230°C in einer Metalltiefziehpresse, deren Ziehstempel auf 50 bis 130°C, vorzugsweise 70 bis 90°C erwärmt ist, umgeformt wer­ den.
Insbesondere ist vorgesehen, daß die Umformung mehrstufig er­ folgt und jeweils eine Nachheizung der umzuformenden Zuschnitte erfolgt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer Ausführungsbei­ spiele sowie von Vergleichsbeispielen sowie der Zeichnung näher erläutert.
Die Figur zeigt dabei einen erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff mit der Metallschicht 1, dem Primer (Haftvermittler) 2 sowie der glasfaserverstärkten Polypropylenschicht 3.
Beispiel 1
Ein elektrolytisch verchromtes, kaltgewalztes Stahl-Feinstblech der Stärke 0,3 mm, mit einer Härtestufe B nach Euronorm mit ei­ nem thermischen Längen-Ausdehnungskoeffizienten von 13×10-6/K, wird vorgereinigt und mit einem Primer aus einem nieder oleku­ laren Epoxidharz auf Basis Bisphenol A (Epoxy Resin DER-331, DOW Chemical), Dicyandiamid als Härter und Benzyldimethylamin als Beschleuniger im Gewichtsverhältnis 120:3:1,5 mit ca. 10 g/m2 beschichtet und 8 min. bei 170°C getrocknet. Eine ver­ netzbare glasmattenverstärkte Polypropylenschicht folgender Zu­ sammensetzung:
100,0 Gew.-Teile Polypropylen, MFI 230/5 <0,1 (Novolen 1300 Z, BASF)
  0,4 Gew.-Teile Dicumylperoxid
  1,2 Gew.-Teile -Methacryl-oxypropyl-trimethoxy-silan (Dynasilan MEMO, Hüls Troisdorf AG)
  0,5 Gew.-Teile Stabilisator für Polypropylen
  1,0 Gew.-Teile Farbruß
 68,0 Gew.-Teile Glasfasern in Form einer Glasmatte mit 680 g/m²
wird durch Plastifizieren der Polypropylenmasse bei einer Tem­ peratur von 210°C und Penetrieren der Glasmatte hergestellt, bis sie ein Flächengewicht von 1 700 g/m2 aufweist. Je ein Zu­ schnitt des geprimerten Metallbleches und der vernetzbaren glasfaserverstärkten Polypropylenschicht werden in eine Preß­ form gelegt und in der Presse bei 200°C und einem geringen Druck von 5 bar zu einem Verbundmaterial zusammengefügt und nach Abkühlung entnommen. Die so hergestellte Verbundplatte kann wiederholt auf 200°C ohne sichtbare Verformung oder Dela­ minierung gebracht werden. Eine Schichtentrennung bei Raumtem­ peratur ist praktisch nicht möglich. Die Trennung erfolgt ent­ weder im glasmattenverstärkten Polypropylen oder durch partiel­ len Abriß des Stahlblechs. Die Polypropylenschicht wies einen Vernetzungsgrad von 43% und einen thermischen Ausdehnungskoef­ fizienten von 13×10-6/K auf.
Beispiel 2
Ein Aluminiumfeinblech, Stärke 0,2 mm, mit einem linearen Tem­ peratur-Ausdehnungsfaktor von 23×10-6/K, wurde entfettet und mit bromhaltigem Epoxidharz auf Basis Bisphenol A (Epoxy Resin DER-516, DOW Chemical), 75%ig in Methylethylketon, Dicyandi­ amid als Härter und Benzyldimethylamin als Beschleuniger im Gew.-Verhältnis 130:3:1,5 geprimert und nach Vorhärtung bei 180°C mit einer Schicht aus einem glasmattenverstärkten, ver­ netzbaren Polypropylen folgender Zusammensetzung:
100,0 Gew.-Teile Polypropylen, MFI 230/5 <0,1
  0,4 Gew.-Teile Dicumylperoxid
  1,2 Gew.-Teile MEMO
  0,5 Gew.-Teile Stabilisator für Polypropylen
  1,0 Gew.-Teile Farbruß  42,8 Gew.-Teile Glasfasern in Form einer Glasmatte mit 600 g/m²
verpreßt. Sowohl die Haftung als auch die Temperatur- und Tem­ peratur-Wechselbständigkeit waren sehr gut. Die Polypropylenzu­ sammensetzung ist in ihrem linearen Ausdehnungskoeffizienten dem des Aluminiumbleches angepaßt, der Vernetzungsgrad der Po­ lypropylenschicht betrug 45%.
Vergleichsbeispiel 3
Auf eine käufliche Platte aus glasfaserverstärktem homopolyme­ rem Polypropylen, unvernetzt und ohne Vernetzungsmittel, mit einem Glasfaseranteil von 40 Gew.-% und einer Dicke von 2 mm, wurde oberflächlich eine Lösung, bestehend aus 2,5 Gew.-Teilen Toluol, 1,2 Gew.-Teilen MEMO und 0,4 Gew.-Teilen Dicumylperoxid aufgetragen und mit dem geprimerten Stahlblech nach Beispiel 1 bei 180°C und 5 bar verpreßt. Die bei der Verpressung statt­ findende oberflächliche Vernetzung des Polyolefins führt zu ei­ ner guten Haftung. Nach Abkühlung auf 20°C und erneuter Erwär­ mung auf 110°C zeigte sich eine deutliche Wölbung des Verbund­ werkstoffes. Bei Erwärmung auf 190°C erfolgte eine Delaminie­ rung innerhalb der Polypropylenschicht.

Claims (12)

1. Verbundwerkstoff, enthaltend eine Metallschicht und eine faserverstärkte Polypropylenschicht, dadurch gekennzeich­ net, daß die faserverstärkte Polypropylenschicht vernetzt ist und durch Wahl des Vernetzungsfaktors sowie des Faser­ anteils einen linearen thermischen Ausdehnungsfaktor auf­ weist, der dem linearen thermischen Ausdehnungsfaktor der Metallschicht angepaßt ist.
2. Verbundstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare thermische Ausdehnungsfaktor der faserver­ stärkten Polypropylenschicht dem 0,5- bis 2fachen, bevor­ zugt dem 0,66- bis 1,5fachen des linearen thermischen Aus­ dehnungsfaktors der Metallschicht entspricht.
3. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Polypropylenschicht 20 bis 50 Gew.-% Glasfasern enthält.
4. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Polypropylenschicht einen Vernet­ zungsgrad größer 30%, gemessen als der in siedendem Deka­ lin unlösliche Anteil des eingesetzten Polypropylens, auf­ weist.
5. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Metallschicht mit einem Haftvermittler ver­ sehen ist, wobei
  • - der Haftvermittler im wesentlichen aus einem Epoxid­ harz auf Basis Bisphenol A besteht
  • - und daß die Polypropylenschicht ein pfropfbares Si­ lan sowie ein Peroxid als Vernetzungsmittel enthält.
6. Verbundwerkstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Haftvermittler mit einem Amid- oder Säurean­ hydridhärter ausgehärtet ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß die Metallschicht mit dem Haftvermittler auf der Basis Bisphenol A, der einen Amid- oder Säureanhy­ dridhärter enthält, in Mengen von etwa 1 bis 10 g/m2 beschichtet und einer thermischen Behandlung bei etwa 170 bis 190°C während etwa 5 bis 10 min un­ terzogen wird und
  • - daß anschließend die ein Vernetzungsmittel enthal­ tende, vernetzbare, jedoch noch nicht ausvernetzte Polypropylenschicht bei Drücken von mehr als 1 bar mit der mit dem Haftvermittler versehenen Metall­ schicht verbunden wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschicht vor oder nach der Beschichtung mit dem Haft­ vermittler nach einem für Metall üblichen ein- oder mehr­ stufigen Tiefziehprozeß bei Raumtemperatur zu einem Me­ tallvorformteil verformt wird, wonach dieses Metall­ vorformteil in einer auf 60 bis 120°C beheizten, aus Ma­ trize und Patrize bestehenden Preßform eingelegt wird und ein oder mehrere, auf das benötigte Volumen abgestimmte Zuschnitte der Polypropylenschicht, die auf eine Tempera­ tur von 190 bis 230°C erwärmt sind, aufgelegt und durch Zufahren der Preßform miteinander verpreßt und verbunden werden, wobei die Aushärtung der Primerschicht sowie die Vernetzung der Polypropylenschicht eingeleitet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßform bzw. das Formwerkzeug auf der der Polypropylen­ schicht zugewandten Seite Vertiefungen aufweist, entspre­ chend denen aus der Polypropylenschicht versteifende Rip­ pen oder gewünschte Dickensprünge geformt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß verstärkte Teilbereiche der Polypropy­ lenschicht durch Einlegen von Zusatzteilen in die Preßform bzw. das Formwerkzeug gebildet werden, die beim Verpressen der Schichten haftfest mit den Kunststoffschichten verbun­ den, jedoch selbst nicht verformt werden.
11. Verwendung eines Verbundwerkstoffes nach einem der Ansprü­ che 1 bis 6 zum Herstellen von Formteilen, wobei entspre­ chende Zuschnitte des Verbundwerkstoffes nach Vorheizung auf 180 bis 230°C in einer Metalltiefziehpresse, deren Ziehstempel auf 50 bis 130°C, vorzugsweise 70 bis 90°C erwärmt ist, umgeformt werden.
12. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umformung mehrstufig erfolgt und jeweils eine Nachhei­ zung der umzuformenden Zuschnitte erfolgt.
DE19883818478 1988-05-31 1988-05-31 Verbundwerkstoff, enthaltend eine metallschicht und eine faserverstaerkte polypropylenschicht Granted DE3818478A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19883818478 DE3818478A1 (de) 1988-05-31 1988-05-31 Verbundwerkstoff, enthaltend eine metallschicht und eine faserverstaerkte polypropylenschicht

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19883818478 DE3818478A1 (de) 1988-05-31 1988-05-31 Verbundwerkstoff, enthaltend eine metallschicht und eine faserverstaerkte polypropylenschicht

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3818478A1 true DE3818478A1 (de) 1989-12-07
DE3818478C2 DE3818478C2 (de) 1993-04-29

Family

ID=6355507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19883818478 Granted DE3818478A1 (de) 1988-05-31 1988-05-31 Verbundwerkstoff, enthaltend eine metallschicht und eine faserverstaerkte polypropylenschicht

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3818478A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4444880A1 (de) * 1994-09-27 1996-03-28 Pelz Ernst Empe Werke Verfahren zum Herstellen eines Formteils, insbesondere einer Innenverkleidung oder dergleichen für Kraftfahrzeuge
DE10002642A1 (de) * 2000-01-21 2001-08-16 Ticona Gmbh Metall- und Kunststoffverbund aus langfaserverstärkten Thermoplasten
DE10301069A1 (de) * 2003-01-14 2004-07-22 Siemens Ag Thermisch belastbarer Werkstoffverbund aus einem faserverstärkten und einem weiteren Werkstoff
DE102009004341A1 (de) 2009-01-12 2010-07-15 Kühnle, Adolf, Dr. PMMA-Polyolefin-Verbund
WO2012126923A1 (de) * 2011-03-24 2012-09-27 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verbundwerkstoff und strukturbauteil für ein kraftfahrzeug
WO2017125420A1 (de) 2016-01-22 2017-07-27 Basf Se Schichtverbund, aufgebaut aus einer ersten schicht aus einem ersten material und einer zweiten schicht aus einem mit endlosfasern verstärkten polymer
US10946618B2 (en) 2018-09-17 2021-03-16 AISIN Technical Center of America, Inc. Process for making 7xxx series aluminum/fiber reinforced polypropylene hybrid part for automotive crash absorption application

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10238669A1 (de) 2002-08-23 2004-03-18 Audi Ag Dreidimensional geformtes Bauteil, insbesondere Kraftfahrzeug-Karosseriebauteil
DE102004010712A1 (de) * 2004-03-04 2005-09-22 Epcos Ag Gehäuse für Hochleistungsbauteile
DE102016222718A1 (de) 2016-11-18 2018-05-24 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Ag Kraftfahrzeugkarosserie-Anordnung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2947112A1 (de) * 1978-11-22 1980-05-29 Mitsubishi Gas Chemical Co Vernetzbare ueberzogene platten oder boegen und hieraus gebildete schichtgebilde
DE3011336A1 (de) * 1980-03-25 1981-10-01 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Karosserieaussenhautteile aus faserverbundwerkstoff fuer kraftfahrzeuge
DE3327149A1 (de) * 1983-07-28 1985-04-04 Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf Verfahren zum herstellen von halbzeugen bzw. formteilen aus polypropylen
DE3641342A1 (de) * 1986-12-03 1988-06-09 Huels Troisdorf Schichtpressstoff aus faserverstaerktem, vernetztem polypropylen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2947112A1 (de) * 1978-11-22 1980-05-29 Mitsubishi Gas Chemical Co Vernetzbare ueberzogene platten oder boegen und hieraus gebildete schichtgebilde
DE3011336A1 (de) * 1980-03-25 1981-10-01 Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart Karosserieaussenhautteile aus faserverbundwerkstoff fuer kraftfahrzeuge
DE3327149A1 (de) * 1983-07-28 1985-04-04 Dynamit Nobel Ag, 5210 Troisdorf Verfahren zum herstellen von halbzeugen bzw. formteilen aus polypropylen
DE3641342A1 (de) * 1986-12-03 1988-06-09 Huels Troisdorf Schichtpressstoff aus faserverstaerktem, vernetztem polypropylen

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KÄUFER, Helmut: Arbeiten mit Kunststoffen, 2. Aufl., Bd. 1, Springer Verlag, 1978, S.120-122 *
Kautschuk + GummiÈKunststoffe, 34. Jg., Nr. 3, 1981, S. 197-206 *
Kunststoffe, Bd. 60, 1971, Heft 10, S. 751-757 *
LUCKE, H.: Kunststoffe und ihre Verklebung, Verlag Brunke Garrels, Hamburg 1967, S. 48 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4444880A1 (de) * 1994-09-27 1996-03-28 Pelz Ernst Empe Werke Verfahren zum Herstellen eines Formteils, insbesondere einer Innenverkleidung oder dergleichen für Kraftfahrzeuge
DE10002642A1 (de) * 2000-01-21 2001-08-16 Ticona Gmbh Metall- und Kunststoffverbund aus langfaserverstärkten Thermoplasten
EP1510327A2 (de) * 2000-01-21 2005-03-02 Ticona GmbH Metall- und Kunststoffverbund aus langfaserverstärkten Thermoplasten
EP1510327A3 (de) * 2000-01-21 2009-12-16 Ulrich Haack Metall- und Kunststoffverbund aus langfaserverstärkten Thermoplasten
DE10301069A1 (de) * 2003-01-14 2004-07-22 Siemens Ag Thermisch belastbarer Werkstoffverbund aus einem faserverstärkten und einem weiteren Werkstoff
US7250208B2 (en) 2003-01-14 2007-07-31 Siemens Aktiengesellschaft Composite product with a thermally stressable bond between a fiber reinforced material and a further material
DE10301069B4 (de) * 2003-01-14 2007-08-02 Siemens Ag Thermisch belastbarer Werkstoffverbund aus einem faserverstärkten und einem weiteren Werkstoff
DE102009004341A1 (de) 2009-01-12 2010-07-15 Kühnle, Adolf, Dr. PMMA-Polyolefin-Verbund
WO2012126923A1 (de) * 2011-03-24 2012-09-27 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verbundwerkstoff und strukturbauteil für ein kraftfahrzeug
WO2017125420A1 (de) 2016-01-22 2017-07-27 Basf Se Schichtverbund, aufgebaut aus einer ersten schicht aus einem ersten material und einer zweiten schicht aus einem mit endlosfasern verstärkten polymer
CN108541233A (zh) * 2016-01-22 2018-09-14 巴斯夫欧洲公司 由第一材料的第一层和由用连续纤维增强的聚合物的第二层制成的层合品
US10946618B2 (en) 2018-09-17 2021-03-16 AISIN Technical Center of America, Inc. Process for making 7xxx series aluminum/fiber reinforced polypropylene hybrid part for automotive crash absorption application

Also Published As

Publication number Publication date
DE3818478C2 (de) 1993-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3519064C2 (de)
EP0496111B1 (de) Schockabsorbierende Propylenpolymer-Verbundformteile
EP1561575B1 (de) Verbundelemente aus PUR-Werkstoffen mit Oberflächen aus Thermoplast- oder Metallschichten und ein Verfahren zu ihrer Herstellung
DE3818478C2 (de)
DE3514295A1 (de) Verstaerkungs-klebebahn
DE60305920T2 (de) Verbundschaumstruktur mit isotropen und anisotropen bereichen
DE2925271B2 (de) Verfahren zur Herstellung eines hitzebestandigen Verbundkörpers
DE2753697C2 (de) Verformbarer Verbundwerkstoff aus verstärktem Polyolefin, einem Haftvermittler und Weich-PVC
DE3818479A1 (de) Verbundwerkstoff, enthaltend eine metallschicht, einen haftvermittler und eine polypropylenschicht
CH636045A5 (de) Verfahren zum verbinden von formteilen auf weich-pvc-basis mit solchen auf polyolefinbasis.
DE2918923C2 (de) Schichtstoff mit einer Polyvinylidenfluoridschicht
DE3711659A1 (de) Flaechiger verbundwerkstoff mit einer aluminiumhaltigen oberflaechenschicht, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung
EP0413912A1 (de) Ein-oder mehrschichtige Kunststoffolie, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung derselben
EP0272383B1 (de) Verfahren zur Herstellung von Verbundteilen
EP1077225B1 (de) Verbundelemente
DE1569547C3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Schutzüberzugs auf der Basis von Kunstkautschuk auf einem verstärkten Gieflharz-Formkörper
DE2818385A1 (de) Polyvinylidenfluorid-formkoerper mit textilem flaechengebilde
EP0019754A1 (de) Verfahren zum Verbinden eines Flächengebildes aus thermoplastischem Kunststoff mit einem Polyesterfaservlies
EP0569621B1 (de) Verwendung eines Zusatzes von vernetzten PP-EPDM-Mischungen zur Kraftfahrzeugfolienherstellung
DE19915314A1 (de) Verbundwerkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung
DE2918079C2 (de)
EP0084135A2 (de) Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus faserverstärkten Schichtstoffen
EP0035251A1 (de) Formteile aus Kunststoff, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
EP1682321B1 (de) Herstellung einer fahrzeug-innenverkleidung
EP0027587A1 (de) Verformbarer Verbundwerkstoff aus gefülltem Polyolefin, einem Schmelzkleber und einer weichgemachten PVC-haltigen Deckschicht sowie Verfahren zu seiner Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: SPIELAU, PAUL, DIPL.-CHEM. DR., 5210 TROISDORF, DE

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee