JP3408821B2 - 多層複合体 - Google Patents

多層複合体

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特に自動車用の、構造部材又は成形部品の
製造するための、熱可塑性プラスチック層と、熱可塑性
プラスチックで結合された天然繊維層とにより形成され
た多層複合体に関する。
天然繊維、例えばジュート、麻、サイザル麻、亜麻及
び同種のものから、又は種々の天然繊維から形成された
構造部材は既に公知である。構造部材を製造するには、
天然繊維に熱可塑性プラスチックからなる繊維を配合す
るか又は天然繊維に直接熱可塑性結合剤を含浸させかつ
繊維マットに予備成形し、該繊維マットを引き続き使用
プラスチックの溶融温度の上にある成形温度で型工具内
でプレス成形することにより所望の形にする。次いで、
プラスチックの冷却及び凝固後に、相応する３次元形の
固定した強固な構造部材が提供される。
高温で熱損傷を受けることがある天然繊維の低い熱負
荷性に基づき、結合剤として合成繊維の形又は含浸の形
で熱可塑性又は低融点の熱硬化性プラスチック、例えば
ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレンビニルアセテ
ート及び同種のもの、但しその溶融温度は250℃を上回
らないか又は著しくは上回るべきでない、が使用され
る。しかしながら、このような複合材料で達成可能な機
械的特性は相応する構造部材に課せられる強度要求をし
ばしば満足しない。
天然繊維を使用して製造された構造部材の強度を高め
かつ繊維マットからなる出発材料の成形特性を高めるた
めには、ドイツ国特許出願公開第4403977（A1）号明細
書で既に、実質的に、内部に埋め込まれた天然繊維を有
する支持層と、内部に結合されたガラス繊維を有する熱
可塑性プラスチックからなる、支持層を両面で被覆する
被覆層とよりなる一体の多層複合体が提案された。付加
的に、この個々の熱可塑性プラスチック層から構成され
た多層体は１つの外面がフォーム層並びに織布からなる
装飾層で被覆されている。この構造及びこの層配置を用
いると、層間の緊密な一体結合及び特に、まさに自動車
によってしばしば要求されるような高い曲げ強さ及び衝
撃強さが達成不能である。
従って、本発明の課題は、天然繊維を使用して製造さ
れたプラスチックからなる複合体を、これらから製造さ
れた構造部材に課せられる、特に曲げ強さ及び衝撃強さ
に適合するように構成することであった。
前記課題は、熱可塑性プラスチック層と、熱可塑性プ
ラスチックで結合された天然繊維層及び織物層とから形
成された多層複合体において、織物が高融点の又は溶融
しない繊維により形成された補強挿入体であり、両側で
天然繊維層に又は一方の面で天然繊維層に及び他方の面
で外層として働く熱可塑性プラスチック層に隣接してお
り、その際補強挿入体内の幅広いメッシュの開放構造に
基づき存在する中空室に、複合体の成形工程の間に溶融
する、隣接した層の熱可塑性プラスチックが両側から浸
透していることにより解決される。
従って、本発明の基本思想は、成形中に溶融するプラ
スチックに対して溶融しないかもしくは高融点の、高強
度の織物を配置し、該織物内に溶融したプラスチックを
両側から侵入させることにある。補強材として作用する
織物により、強度特性は著しく改善されかつ同時に織物
挿入体を介して天然繊維を有するか又は有しない低融点
のプラスチックからなる隣接した層間の緊密な結合が行
われる。
従って、織物からなる補強挿入体を用いて、簡単に製
造可能でありかつ良好な機械的特性、特に高い曲げ強さ
及び衝撃強さを有する複合体構造部材が提供される。
有利には、織物からなる補強挿入体はそれぞれ熱可塑
性プラスチック内に結合された２つの天然繊維層の間に
配置されており、その際まさにこの結合において傑出し
た複合体の強度特性を達成することができる。
しかしまた他面では、補強挿入体が純粋な熱可塑性プ
ラスチック層と、プラスチック結合した天然繊維層との
間にあるか又は最後に２つの熱可塑性プラスチック層の
間に配置されていてもよい複合体を製造することもでき
る。
本発明の有利な構成によれば、複合体は織物からなる
２つ以上の補強挿入体を含有することもできるが、但し
この場合にはいずれにせよ該補強挿入体は低融点のプラ
スチックを含有する２つの層間に配置されている。
特に、使用される材料又は個々の層及び補強挿入体の
配属に関する特殊な実施例に関する、本発明の更なる特
徴及び有利な構成は、従属請求項及び以下に示す実施例
に記載されている。
次に、図面を参照して４つの実施例につき本発明を詳
細に説明する。図面において、 図１は、両外側にある補強織物を有するマットの斜視
図、 図２は、幅広いメッシュの織物からなる唯一の補強挿
入物を有する天然／熱可塑性プラスチック繊維マットの
縁部分の斜視図、 図３は、形成すべき複合体のための３つの補強挿入物
を有する繊維マットの別の実施例の斜視図、及び 図４は、図３に相応するが、但し付加的に両側に配置
された繊維マットを示す図である。
ここに示された実施例における繊維マットは、斜視図
において全ての層を見ることができるように、それぞれ
個々の層の、上にある層に対して切り取った縁部ストリ
ップで示されている。成形すべき複合体もしくは成形さ
れた構造部材のための出発材料を形成する繊維マットの
図式図は、複合体の図と同一のものである。
図１に基づく基本構成では、天然繊維層2.1は、両側
がそれぞれ１つの補強織物3.1及び3.2で被覆される。図
２によれば、繊維マットもしくは複合体は、それぞれ繊
維から形成された第１及び第２の熱可塑性プラスチック
層1.1及び1.2を、複合体を両側で被覆する外層として有
する。熱可塑性繊維材料としては、ポリプロピレン又は
例えばまたポリエチレン又はエチレンビニルアセテート
が使用される。外側にある第１及び第２の熱可塑性プラ
スチック層1.1及び1.2に引き続き、内側に向かってそれ
ぞれ第１及び第２の天然繊維層2.1及び2.2が存在する。
天然繊維層2.1及び2.2は、ジュート、麻、サイザル麻、
亜麻及び同種のもののような天然繊維、或いはまた、熱
可塑性プラスチックからなる結合剤が含浸された又は相
応する繊維と混合されかつ成形後に結合剤と複合体を形
成する天然繊維混合物からなる。
両者の熱可塑性プラスチックで結合された天然繊維層
2.1及び2.2の間に埋め込まれた中央層は、天然繊維層2.
1及び2.2のために使用される熱可塑性結合剤の溶融温度
よりも高い溶融温度を有する繊維材料からなる幅広いメ
ッシュを有する織物からなる補強挿入体３である。該実
施例においては、補強挿入体３の幅広いメッシュの織物
はポリエステル繊維からなる。例えば、ポリブチレンテ
レフタレートからなる繊維又はカーボン繊維又はガラス
繊維或いはまたこれらからなる組合せもしくは別の高融
点の繊維を使用することもできる。
こうして構成された繊維マットは、今や、繊維マット
を一面では使用される熱可塑性プラスチックの溶融温度
範囲内にある約200℃の温度に加熱しかつその際所望の
形にプレス成形することにより、例えば自動車製造のた
めに必要な複合体構造部材に成形される。
天然繊維層2.1及び2.2の外側にある第１及び第２の熱
可塑性プラスチック層1.2及び1.1の体積は、プレス工程
中にこの層に機能素子、例えば固定リンク、リップ等或
いはまた特定の光学的に有効な表面構造を製造すること
ができるように、選択されている。同様に、美的理由か
ら第１及び第２の熱可塑性プラスチック層1.1及び1.2の
特別の着色を行うこともできる。
加熱された繊維マットのプレス成形の際に、天然繊維
層2.1及び2.2の低融点の溶融した熱可塑性プラスチック
は両側から補強挿入体３の幅広いメッシュの織物構造内
に侵入しかつ補強挿入体３の織物を包囲する。従って、
隣接した天然繊維層2.1及び2.2との狭い結合が生じ、そ
の際織物は補強材として作用する。それにより、そうし
て製造された構造部材の、特に曲げ強さ及び衝撃強さに
関する機械的特性は著しく改善される。
図３は、第２変更実施例において３つの補強挿入体3.
1,3.2及び3.3の使用により第１実施例に比して更に改良
された強度特性を有する構造部材を製造するための繊維
マットを示す。複数の層から形成された繊維マットは、
以下に示される順序、即ち第１の熱可塑性プラスチック
層1.1、第２の補強挿入体3.2、第１の天然繊維層2.1、
第１の補強挿入体3.1、第２の天然繊維層2.2、第３の補
強挿入体3.3及び第２の熱可塑性プラスチック層1.2から
なる。
こうして個々の層から形成された繊維マットの加熱及
びプレス成形の際に、第１及び第２の熱可塑性プラスチ
ック層1.1,1.2及び第１及び第１及び第２の天然繊維層
2.1,2.2の溶融した熱可塑性材料はそれぞれ両側から補
強挿入体3.1,3.2及び3.3の、高融点の繊維からなる幅広
いメッシュの織物構造内に浸透し、それにより該構造
は、そうして製造されたサンドイッチ状の一体複合体か
らなる構造部材内に多層の補強材を形成しかつ強度特性
の明白な向上に寄与する。熱可塑性プラスチック層1.1
及び1.2から形成された、複合体の外側層の厚さに相応
して、該外側層にプレス成形の際の再び一定の機能素子
及び表面構造を形成することができる 図４の実施例は、実質的に図３で記載した実施例に相
当するが、但し繊維マットもしくは複合体からなる構造
部材の外面は、例えば光学的特性を改良するために、カ
バーシート4.1及びその他の装飾クロスを備えている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 B60R 13/02

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】熱可塑性プラスチック層と、熱可塑性プラ
    スチックで結合された天然繊維層及び織物層とから形成
    された多層複合体において、織物が高融点の又は溶融し
    ない繊維により形成された補強挿入体（3,3.1,3.2,3.
    3）であり、両側で天然繊維層（2.1,2.2）に又は一方の
    面で天然繊維層（2.1,2.2）に及び他方の面で外層とし
    て働く熱可塑性プラスチック層（1.1,1.2）に隣接して
    おり、その際補強挿入体（3,3.1,3.2,3.3）内に幅広い
    メッシュの開放構造に基づき存在する中空室に、複合体
    の成形工程の間に溶融する、隣接した層の熱可塑性プラ
    スチックが両側から浸透していることを特徴とする多層
    複合体。
  2. 【請求項２】熱可塑性プラスチック層（1.1,1.2）、及
    び天然繊維層内に存在するプラスチックの融点が250℃
    未満である、請求項１記載の多層複合体。
  3. 【請求項３】熱可塑性プラスチック層のためのプラスチ
    ック、及び天然繊維層内に存在するプラスチックがポリ
    エチレン、ポリプロピレン又はエチレンビニルアセテー
    トである、請求項１又は２記載の多層複合体。
  4. 【請求項４】天然繊維層（2.1,2.2）のための天然繊維
    が亜麻、麻、サイザル麻又はジュートもしくはこれらの
    混合物からなる、請求項１又は２記載の多層複合体。
  5. 【請求項５】補強挿入体（3,3.1,3.2,3.3）の織物のた
    めの繊維材料が、ポリエチレンテレフタレートもしくは
    ポリブチレンテレフタレート等の高融点のプラスチッ
    ク、又は溶融しないガラス繊維もしくは炭素繊維又はこ
    れらの繊維の組合わせからなる、請求項１から４までの
    いずれか１項記載の多層複合体。
  6. 【請求項６】中心に配置された補強挿入体（３）並びに
    それぞれ該挿入体の外面にある第１及び第２の天然繊維
    層（2.1,2.2）を有し、その際補強挿入体（3,3.1,3.2,
    3.3）の幅広のメッシュの織物に同時に天然繊維層（2.
    1,2.2）内に存在するプラスチックが浸透しており、か
    つ、それぞれ第１及び第２の天然繊維層（2.1,2.2）の
    残りの外面を被覆しかつこれらの層と結合され、外層と
    して働く第１及び第２の熱可塑性プラスチック層（1.1,
    1.2）を有する、請求項１から５までのいずれか１項記
    載の多層複合体。
  7. 【請求項７】第１の天然繊維層及び熱可塑性プラスチッ
    ク層（2.1,1.1）と、第２の天然繊維層及び熱可塑性プ
    ラスチック層（2.2,1.2）との間にそれぞれ１つの別の
    第２及び第３の補強挿入体（3.2,3.3）が配置されかつ
    隣接した層の熱可塑性材料内に結合されている、請求項
    ６記載の多層複合体。
  8. 【請求項８】熱可塑性プラスチック層（1.1,1.2）が当
    該構造部材の成形中に溶融される繊維物質又はシートか
    らなる、請求項１から７までのいずれか１項記載の多層
    複合体。
  9. 【請求項９】外層を形成する熱可塑性プラスチック層
    （1.1,1.2）の層厚が自由に選べて、かつこの外層に複
    合体の成形工程中に形成された機能素子及び表面構造が
    設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記
    載の多層複合体。
  10. 【請求項１０】熱可塑性プラスチック層（1.1,1.2）が
    着色されている、請求項１から９までのいずれか１項記
    載の多層複合体。
  11. 【請求項１１】外面に熱可塑性プラスチック層（1.1,1.
    2）と結合された被覆層（4.1,4.2）が設けられている、
    請求項１から10までのいずれか１項記載の多層複合体。
  12. 【請求項１２】補強挿入体の融点が使用される熱可塑性
    プラスチックの融点よりも高い、請求項１から11までの
    いずれか１項記載の多層複合体。
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