DE69332115T2

DE69332115T2 - Verwendung eines mehrschichtiges schichtstoffs als vibrationsdaempfungsplatte und/oder schallisolierendes material

Info

Publication number: DE69332115T2
Application number: DE69332115T
Authority: DE
Inventors: Toshitsugu Kikuchi; Seiji Suzuki
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1992-10-02
Filing date: 1993-10-01
Publication date: 2003-03-27
Anticipated expiration: 2013-10-02
Also published as: JPH06115007A; EP0620110B1; EP0620110A4; EP0620110A1; WO1994007689A1; JP2833378B2; KR100361198B1; DE69332115D1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Mehrschichtverbundstoffes, der durch Laminieren einer faserverstärkten thermoplastischen Harzschicht, die verstärkende Faser enthält, auf eine oder jede Seite einer Aluminiumplatte erhalten wird.

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK

Metallplatten sind dadurch gekennzeichnet, dass sie eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit aufweisen, und sie wurden bisher für verschiedene Materialien verwendet. Sie haben jedoch kein ausreichend leichtes Gewicht, unterliegen wegen ihrer geringen Wasser- und chemischen Beständigkeit Rosten und Korrosion und waren zur Verwendung als schwingungsdämpfende Platten, schallisolierende Materialien usw. wegen einer direkten Reflektion von Schwingungen, Geräuschen usw. von außen auf die Metallplatten ungeeignet. Als Materialien, die frei von solchen Mängeln der Metallplatten sind, sind zum Beispiel Verbundstoffe bekannt, die durch Beschichten oder Plattieren einer Seite oder beider Seiten einer Metallplatte mit einem Harz erhalten werden, um Rosten und Korrosion zu verhindern.
Obwohl solche Verbundstoffe einen etwas verbesserten Widerstand gegen Rosten und Korrosion bieten, bringen sie das folgende Problem mit sich: wegen ihrer sehr dünnen Harzschicht(en) bilden sich feine Löcher, oder die Harzschicht wird durch einen leichten Aufschlag verletzt, so dass ein Metallabschnitt freigelegt ist und rosten kann. Daher kann nicht behauptet werden, dass sie über einen langen Zeitraum gegenüber Rosten und Korrosion stabil sind.
Außerdem waren sie als schlagzähe Platten, schwingungsdämpfende Platten, schallisolierende Materialien usw. unbrauchbar, da Schläge, Schwingungen, Geräusche usw. von außen auf der Metallplatte ohne Absorption und Abschwächung reflektiert werden.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Angesichts solcher Umstände haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung intensiv die Lösung solcher Probleme und die Entwicklung eines Mehrschicht- Verbundstoffes untersucht, dessen Metallplatte nicht rostet oder durch Freilegen eines Metallabschnitts auf Grund eines kleinen Lochs oder eines Kratzers angegriffen wird, und der auch als eine schwingungsdämpfende Platte und ein schallisolierendes Material verwendet werden kann. Folglich wurde die vorliegende Erfindung verwirklicht.
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung eines Mehrschichtverbundstoffes, wie in Anspruch 1 beansprucht, der durch Laminieren einer faserverstärkten thermoplastischen Harzplatte, die verstärkende Faser enthält, auf eine oder jede Seite einer Metallplatte erhalten wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1(A) zeigt eine Schlag- und Schwingungsausrüstung und Fig. 1(B) zeigt eine Skizze eines Verfahrens zum Messen von Schwingung und Geräuschen mittels der Ausrüstung.
Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse der Messung des Geräuschpegels des Mehrschicht-Verbundstoffes, der in Beispiel 4 erhalten wurde, zeigt.
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse der Messung des Geräuschpegels einer Stahlplatte alleine in Vergleichsbeispiel 1 zeigt.
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse der Messung der Schwingung des Mehrschicht-Verbundstoffes, der in Beispiel 4 erhalten wurde, zeigt.
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse der Messung der Schwingung der Stahlplatte alleine in Vergleichsbeispiel 1 zeigt.

BESTE ART UND WEISE DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In dem Mehrschicht-Verbundstoff, der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist die Metallplatte aus Aluminium gefertigt. Die Dicke und Form der Metallplatte sind nicht wesentlich und werden je nach Verwendungszweck angemessen gewählt.
Die faserverstärkte(n) thermoplastische(n) Harzschicht(en), die verstärkende Faser enthält (enthalten), besteht (bestehen) aus der Faser zum Verleihen einer zusätzlichen Festigkeit (die verstärkende Faser) und einem der verschiedenen thermoplastischen Harze, was eine Matrix darstellt.
Als die verstärkende Faser werden normalerweise anorganische Fasern verwendet, wie zum Beispiel Glasfaser, Kohlenstofffaser, Aluminiumoxidfaser usw. Insbesondere wird Glasfaser bevorzugt verwendet.
Obwohl die Faserlänge der verstärkenden Faser nicht wesentlich ist, beträgt sie vorzugsweise 1 mm oder mehr, besonders bevorzugt 10 mm oder mehr, und zwar im Hinblick auf die Leistungsmerkmale des Mehrschicht-Verbundstoffes. Als das thermoplastische Harz können als Beispiel verschiedene thermoplastische Harze, wie zum Beispiel Polypropylene, Polyester usw., genannt werden.
Obwohl eine Kombination der oben als Beispiel angegebenen Verstärkungsfasern und einer thermoplastischen Faser angemessen je nach dem jeweiligen Verwendungszweck bestimmt wird, wird üblicherweise ein aus einer Kombination aus Glasfaser und Polypropylen bestehendes faserverstärktes thermoplastisches Harz verwendet.
Die Mischungsanteile dieser beiden werden angemessen in einem wohl bekannten Bereich ausgewählt, der zur Herstellung eines faserverstärkten thermoplastischen Harzes verwendet wird.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Mehrschicht-Verbundstoff wird durch Laminieren einer faserverstärkten thermoplastischen Harzschicht auf eine oder jede Seite einer Metallplatte erhalten, wie oben beschrieben. Er kann entweder eine Zweischicht-Struktur, die durch Bilden der Harzschicht nur auf einer Seite der Metallplatte erzeugt wird, oder eine Dreischicht-Struktur haben, die durch Bilden der Harzschicht auf jeder Seite der Metallplatte erzeugt wird. Je nach Verwendungszweck kann der Mehrschicht-Verbundstoff eine Vierschicht-Struktur oder eine Struktur mit noch mehr Schichten aufweisen, die durch Laminieren von (einer) Metallplatte(n) und (einer) Harzschicht(en) wechselweise auf eine oder jede Seite eines Mehrschicht-Verbundstoffes mit der Zwei- oder Dreischicht-Struktur hergestellt wird. Ein Mehrschicht-Verbundstoff mit einer faserverstärkten thermoplastischen Harzschicht als äußerste Schicht wird für den Zweck bevorzugt.
Ein Mehrschicht-Verbundstoff mit der Dreischicht-Struktur, der durch Bilden der Harzschicht auf jeder Seite der Metallplatte erzeugt wird, ist besonders bevorzugt.
In einem solchen Mehrschicht-Verbundstoff variiert die Dicke der faserverstärkten thermoplastischen Harzschicht(en) je nach dem jeweiligen Verwendungszweck. Wenn die Dicke zu gering ist, kann der Mehrschichtverbundstoff keine zufriedenstellenden Leistungsmerkmale aufweisen. Daher beträgt die Dicke vorzugsweise 0,2 mm oder mehr, besonders bevorzugt 0,5 mm oder mehr.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Mehrschicht-Verbundstoff kann hergestellt werden durch Verwendung als ein Ausgangsmaterial entweder mindestens einer faserverstärkten thermoplastischen Harzplatte, die zum Beispiel "stanzbare Platte" genannt wird, die zuvor durch Bilden eines faserverstärkten thermoplastischen Harzes, das die oben erwähnte verstärkende Faser enthält, zu einer Platte hergestellt wird, oder mindestens einer Bahn, die als ein halbfertiges Produkt beim Herstellen einer solchen Platte erhalten wird (die Platte und die Bahn werden im Folgenden allgemein als "faserverstärkte thermoplastische Harzplatte" bezeichnet), und Binden der faserverstärkten thermoplastischen Harzplatte(n) an eine Metallplatte mit einem Klebstoff oder dergleichen direkt oder durch eine Zwischenschicht. Am stärksten bevorzugt ist ein Verfahren, in dem eine faserverstärkte thermoplastische Harzplatte auf eine oder jede Seite einer Metallplatte durch thermisches Verschmelzen des thermoplastischen Harzes in der Platte laminiert wird.
Ein typisches Beispiel für das Verfahren unter Verwendung von thermischem Verschmelzen ist ein Verfahren, in dem eine Metallplatte, die in einem vorgewärmten Zustand sein kann, auf eine faserverstärkte thermoplastische Harzplatte platziert wird, die zuvor in einem Heizofen erwärmt wurde, der auf eine vorbestimmte Temperatur eingestellt war, so dass das Harz zumindest im Oberflächenbereich schmilzt, um ausreichend fließfähig zu werden, und die resultierende Anordnung gepresst wird. In diesem Fall variiert die Heiztemperatur je nach dem Matrixharz in der faserverstärkten thermoplastischen Harzplatte. Wenn zum Beispiel das Matrixharz ein Polypropylen ist, beträgt die Heiztemperatur normalerweise 160- 230ºC, vorzugsweise 180-220ºC.
Normalerweise beträgt die Presskraft in dem obigen Verfahren vorzugsweise 5 bis 300 kg/cm², besonders bevorzugt 10 bis 200 kg/cm², um dem Harz ein ausreichendes Fließvermögen und eine ausreichende Haftung an der Oberfläche der Metallplatte zu verleihen.
Die Presszeit beträgt normalerweise 10 bis 300 Sekunden, vorzugsweise 30 bis 200 Sekunden.
Ein Mehrschicht-Verbundstoff mit einer Struktur von drei oder mehr Schichten kann zum Beispiel hergestellt werden, indem eine faserverstärkte thermoplastische Harzplatte, die zuvor derart erwärmt wurde, dass das Harz zumindest im Oberflächenbereich schmilzt, um ausreichend fließfähig zu werden, in eine Pressformmaschine gegeben wird, eine Metallplatte auf der Platte platziert wird, die gleiche faserverstärkte thermoplastische Harzplatte wie oben, die zuvor derart erwärmt wurde, dass das Harz zumindest im Oberflächenbereich geschmolzen ist, auf der Metallplatte platziert wird, um ausreichend fließfähig zu werden, und dann die resultierende Anordnung gepresst wird.
Als ein weiteres Herstellungsverfahren ist es auch möglich, eine geformte Mehrschichtplatte herzustellen, indem eine Metallplatte und mindestens eine faserverstärkte thermoplastische Harzplatte in einer Pressformmaschine aufeinander gelegt werden, um eine gewünschte laminierte Struktur zu bilden, und dann die resultierende Anordnung gepresst wird, nachdem oder während dessen die Pressformmaschine erwärmt wird, so dass das Harz in der (den) Platte(n) schmilzt. Wenn dieses Verfahren verwendet wird, sind die Heiztemperatur, die Presskraft und dergleichen wie oben.
In diesen Verfahren kann, wenn eine Metallplatte und zwei faserverstärkte thermoplastische Harzplatten so gesetzt werden, dass während des Fressens die geschmolzenen Harze in den oberen und unteren Platten, zwischen denen die Metallplatte gehalten wird, fließen können, um es zu ermöglichen, dass die oberen und unteren Platten direkt an dem Ende der Metallplatte verschmelzen können, ein Mehrschicht-Verbundstoff erhalten werden, in dem nicht nur die Oberflächen, sondern auch die Enden der Metallplatte vollständig von einer Harzschicht eingefasst wurden.
Wenn die Metallplatte zwischen den Platten gehalten wird, bewirkt das vorherige Anbringen von ein oder zwei kleinen Löchern in der Metallplatte ein direktes Verschmelzen der Harze in den oberen und unteren Platten durch die Löcher, so dass ein Mehrschicht-Verbundstoff erhalten werden kann, der aus der Metallplatte und den faserverstärkten thermoplastischen Harzplatten, die fester darauf laminiert sind, besteht.
Da der in der vorliegenden Erfindung verwendete Mehrschicht-Verbundstoff aus einer Metallplatte und einem integral darauf laminierten faserverstärkten thermoplastischen Harz besteht, hat er die folgenden Wirkungen: Obwohl die Dicke eine Produktes selber zum Erreichen einer erforderlichen Festigkeit etwas verstärkt ist, kann das Gewicht des Produkts verringert werden; und da die Harzschicht(en) auf der Metalloberfläche dick und zäh ist (sind), ist der Mehrschicht-Verbundstoff frei von den Problemen des Rostens und der Korrosion und damit über einen langen Zeitraum stabil.
Da außerdem die Harzschicht(en) der Oberfläche(n) des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Mehrschicht-Verbundstoffes verschiedene ausgezeichnete Eigenschaften aufweist (aufweisen), zum Beispiel eine Geräusch absorbierende Wirkung und eine Geräusch dämpfende Wirkung als Leistungsmerkmale des faserverstärkten thermoplastischen Harzes selber und eine ausgeprägte schwingungsdämpfende Wirkung, erlaubt die Kombination der Eigenschaften der Metallplatte und solcher Eigenschaften der Harzschicht(en) eine vorteilhafte Anwendung des Mehrschicht-Verbundstoffes als ein schallisolierendes Material und eine schwingungsdämpfende Platte, die eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit aufweisen.
Insbesondere, wenn ein Isoliermaterial, wie zum Beispiel Glasfaser, als die verstärkende Faser verwendet wird, kann der Mehrschicht-Verbundstoff der vorliegenden Erfindung für sehr vielfältige Zwecke verwendet werden, zum Beispiel kann er auch als ein isolierendes Baumaterial verwendet werden, das eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit aufweist.

BEISPIELE

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden mehr im Einzelnen anhand von Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Dem Produkt ähnliche Platten (Bahnen) (300 · 300 mm), die bei der Herstellung von stanzbaren Platten mit einem Grundgewicht von 1 000 g/m² erhalten wurden, die aus Glasfaser, die 80% oder mehr Glasfaser mit einer Faserlänge von 10 mm oder mehr enthielt, und einem Polypropylenharz in einem Gewichtsverhältnis von 4 : 6 bestanden (KP-Platte, ein Handelsname, herg. von K-PLASHEET CORPORATION) und eine Aluminiumplatte (300 · 300 mm) mit einer Dicke von 0,6 mm mit 9 kreisförmigen Löchern mit einem Radius von 5 mm, die im Wesentlichen gleichmäßig angeordnet waren, wurden in der folgenden Reihenfolge in eine Pressmaschine gegeben: die Bahn/die Aluminiumplatte/die Bahn. Sie wurden auf 180ºC erwärmt, während ein Oberflächendruck von 70 kg/cm² angelegt wurde.
Der erwärmte Zustand wurde 60 Sekunden lang gehalten, um einen Dreischicht-Verbundstoff mit einer Dicke von 2,1 mm und einer Struktur von faserverstärkter thermoplastischer Harzschicht/Aluminiumplatte/faserverstärkter thermoplastischer Harzschicht zu ergeben.
Physikalische Eigenschaften des erhaltenen Mehrschicht-Verbundstoffes sind in Tabelle 1 gezeigt.

Vergleichsbeispiele 1 bis 3

Zum Vergleich wurden eine gewöhnliche Stahlplatte (SS41) (Vergleichsbeispiel 1), eine Aluminiumplatte (Vergleichsbeispiel 2) und die gleiche KP-Platte, wie sie in Beispiel 1 verwendet wurde (außer, dass ihre Dicke 4,4 mm betrug) verwendet. Ihre physikalischen Eigenschaften und ihre chemische Beständigkeit wurden bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigt.

Beispiel 2

Beispiel 2 ist kein Beispiel für die Erfindung, sondern veranschaulicht, wie die Eigenschaften des Verbundstoffes bestimmt werden.
Eine stanzbare Platte mit einem Grundgewicht von 2 000 g/m², die aus Glasfaser, die 80% oder mehr Glasfaser mit einer Faserlänge von 10 mm oder mehr enthielt, und einem Polypropylenharz in einem Gewichtsverhältnis von 4 : 6 (KP- Platte, ein Handelsname, herg. von K-PLASHEET CORPORATION), bestand, wurde auf Größen von 250 · 250 mm zugeschnitten. Eine gewöhnliche Stahlplatte mit einer Dicke von 1,2 mm wurde zwischen zwei der so erhaltenen Platten eingeführt und sie wurden in eine Pressmaschine gegeben und auf 210ºC erwärmt, während ein Oberflächendruck von 30 kg/cm² angelegt wurde. Der erwärmte Zustand wurde 2 Minuten lang gehalten, um einen Dreischicht-Verbundstoff mit einer Dicke von 4,5 mm und einer Struktur von faserverstärkter thermoplastischer Harzschicht/Stahlplatte/faserverstärkter thermoplastischer Harzschicht zu ergeben.
Für den erhaltenen Mehrschicht-Verbundstoff wurden der Geräuschpegel beim Aufschlag und die Schwingungsdämpfungsrate mittels der in Fig. 1(A) gezeigten Schlag- und Schwingungsausrüstung gemessen.
Wie in Fig. 1(B) schematisch gezeigt, wurde ein Aufschlag durch den freien Fall einer Stahlkugel mit einem Durchmesser von 11,0 mm und einer Masse von 5,6 g aus einer Höhe von 50 mm erzeugt.
Das Geräusch wurde durch ein Mikrophon gemessen, das an einer vorbestimmten Position platziert wurde, und die Schwingung wurde mittels eines Beschleunigungsmessers, der an der Rückseite des Aufschlagabschnitts angebracht war, gemessen.
Die Ergebnisse des Messens des Geräuschpegels sind in Fig. 2 und die Dämpfungsrate der Schwingung in Fig. 4 gezeigt.

Vergleichsbeispiel 4

Zum Vergleich wurden die gleichen Tests wie in Beispiel 4 durchgeführt, außer dass eine gewöhnliche Stahlplatte (250 · 250 mm) mit einer Dicke von 2,0 mm verwendet wurde.
Die Ergebnisse des Messens des Geräuschpegels sind in Fig. 3 und die Dämpfungsrate der Schwingung in Fig. 5 gezeigt. TABELLE 1 Physikalische Eigenschaften von Mehrschicht-Verbundstoffen
Anmerkung 1: KP bedeutet KP-Platte
Anmerkung 2: kgf/mm²
Anmerkung 3: Steifheit pro Gewichtseinheit Tabelle 2 Chemische Beständigkeit des Mehrschicht-Verbundstoffes

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Mehrschicht-Verbundstoff hat eine ausgezeichnete Schlagzähigkeit, ist frei von der Bildung von kleinen Löchern, im Gegensatz zu beschichteten Metallplatten, und rostet sehr selten durch Freilegen der Oberfläche der Metallschicht auf Grund eines Kratzers auf der Harzschicht, der durch einen leichten Aufschlag entsteht, und daher ist er als eine schwingungsdämpfende Platte und ein schallisolierendes Material höchst nützlich.

Claims

1. Verwendung eines Mehrschicht-Verbundstoffes als schwingungsdämpfende Platte und/oder schallisolierendes Material, wobei der Verbundstoff, eine faserverstärkte thermoplastische Harzschicht, die verstärkende Faser enthält, auf eine oder jede Seite einer Metallplatte aus Aluminium laminiert wird.

2. Verwendung des Mehrschicht-Verbundstoffes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die faserverstärkte thermoplastische Harzschicht auf jede Seite der Metallplatte laminiert wird.

3. Verwendung des Mehrschicht-Verbundstoffes nach Anspruch 1 oder 2, wobei die verstärkende Faser anorganische Faser ist.

4. Verwendung des Mehrschicht-Verbundstoffes nach Anspruch 3, wobei die anorganische Faser eine Glasfaser ist.

5. Verwendung des Mehrschicht-Verbundstoffes nach den Ansprüchen 1 bis 4, wobei die Faserlänge der verstärkenden Faser 1 mm oder mehr beträgt.

6. Verwendung des Mehrschicht-Verbundstoffes nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserlänge 10 mm oder mehr beträgt.

7. Verwendung des Mehrschicht-Verbundstoffes nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laminierung durch thermisches Verschmelzen erfolgt.

8. Verwendung des Mehrschicht-Verbundstoffes nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dicke der faserverstärkten thermoplastischen Harzschicht 0,2 mm oder mehr beträgt.

9. Verwendung des Mehrschicht-Verbundstoffes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er dadurch hergestellt wird, daß man auf eine oder jede Seite einer Metallplatte eine faserverstärkte thermoplastische Harzplatte legt, die zuvor in einem solchen Maß erhitzt wurde, daß das Harz zumindest im Oberflächenbereich schmilzt, um ausreichend fließfähig zu werden, und daß man die resultierende Anordnung anschließend presst.

10. Verwendung eines Mehrschicht-Verbundstoffes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er dadurch hergestellt wird, daß man eine Metallplatte zwischen zwei faserverstärkten thermoplastischen Harzplatten hält, die zuvor in einem solchen Maß erhitzt wurden, daß das Harz zumindest im Oberflächenbereich schmilzt, um ausreichend fließfähig zu werden, und daß man die resultierende Anordnung anschließend presst.

11. Verwendung des Mehrschicht-Verbundstoffes nach Anspruch 9 oder 10, wobei das thermoplastische Harz ein Polypropylen ist.

12. Verwendung des Mehrschicht-Verbundstoffes nach Anspruch 11, wobei die Erwärmungstemperatur 160 bis 230ºC beträgt.

13. Verwendung des Mehrschicht-Verbundstoffes nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Druckkraft 5 bis 300 kg/cm² beträgt.