JP3516724B2 - 非認容性の熱可塑性プラスチックからなる多層プラスチック複合体および該多層プラスチック複合体の製造法 - Google Patents

非認容性の熱可塑性プラスチックからなる多層プラスチック複合体および該多層プラスチック複合体の製造法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多層複合体中の少なく
とも２つの非認容性プラスチックＡおよびＢからなるプ
ラスチック複合体に関するものであり、この場合、Ａと
Ｂとの層の順序が選択的であり、プラスチックＢからな
る層が規則的な間隔で中断されており、かつ層Ｂの空隙
にプラスチックＡが充填されている。
【０００２】
【従来の技術】プラスチック複合体は公知である。この
場合、大部分は、良好な付着を複合部材の間に得ること
が意図されている。この場合、技術的に突出している領
域の１つは、繊維または帯状物を用いるプラスチック板
の強化である。
【０００３】従って、例えばドイツ連邦共和国特許出願
公開第３８３５５７５号明細書には、熱可塑性プラスチ
ックで含浸された、強化繊維からなる形成物からなるエ
ンドレス成形体の製造法が記載されており、この場合、
繊維形成物は、熱可塑性樹脂の溶融液によって導かれ
る。含浸することによって、熱可塑性マトリクス材料中
の強化繊維の良好な付着は達成される。
【０００４】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８４０
３７４号明細書の記載は、熱可塑性樹脂、ポリアミド、
低分子量の酸アミドおよび場合によっては付着助剤の溶
融液を用いて強化繊維を含浸することによって得られる
熱可塑性の繊維強化された複合工作材料並びに該複合工
作材料の製造法および使用法を包含している。就中、熱
可塑性樹脂、ポリアミド、酸アミノおよび場合によって
は付着助剤からなる混合物を、予め完成された薄膜の形
かまたは新たに押出された溶融薄膜の形で使用し、かつ
マットの形かまたは一方向のエンドレス繊維ストランド
の形で存在する強化繊維と一緒に、連続的な圧縮に供給
する別の１つの方法について特許の保護が請求されてい
る。また、前記発明の場合、繊維と熱可塑性マトリクス
との間の良好な付着に大きな価値が置かれている。
【０００５】米国特許第４０５８５８１号明細書には、
黒鉛繊維によって強化された成形体の連続的製造法が記
載されており、この場合、まず、個々の黒鉛繊維が、熱
可塑性樹脂の溶液、好ましくはアクリル酸でグラフトし
たポリプロピレンによって付着を媒介する含浸に導かれ
る。
【０００６】欧州特許出願公開第０２８２１９９号明細
書には、熱可塑性樹脂溶融液を用いる繊維の含浸によ
る、熱可塑性プラスチックのマトリクスと一方向の強化
繊維とからなる繊維複合工作材料の製造法が記載されて
いる。この場合、連続的に同時に、機械的には互いに結
合されていない繊維束および熱可塑性プラスチックは、
二軸圧縮機（Doppelbandpresse）中に導入され、高い圧
力および高い温度で、一定の時間圧縮され、この後冷却
される。該繊維は、前記方法の場合に完全かつ同時に含
浸され、この場合、熱可塑性プラスチックのマトリクス
中の５０容量％を上廻る高い繊維含量が可能である。本
明細書の場合でも、繊維と熱可塑性プラスチックとの間
の良好な付着は重要である。
【０００７】欧州特許出願公開第０４０７８５２号明細
書には、騒音防止部材として、ほぼ中心にある単繊維の
プラスチック糸またはかかる糸からなる格子織物を有す
るアクリルガラスからなる適当な平板が記載されてお
り、この場合、有利にポリアミド糸が使用される。ポリ
アミド糸は、この種の糸と糸を包囲するアクリルガラス
との間の付着が相対的に僅かであるので、低い温度で、
引裂き強度のさしたる損失を有していない。
【０００８】欧州特許第０４０７８５２号明細書までに
は、公知技術水準に参照された特許明細書および公開公
報は、専ら、付着助剤層を有するプラスチック複合体が
記載されている。付加的な付着助剤の使用は、一般に、
例えば付着助剤のための供給装置または同時押出しされ
たプラスチック複合体の場合の特殊な溶融液の供給およ
び／または押出し品の供給のような高い技術的費用のも
ととなる。その上更に、プラスチック複合体中での付着
助剤層を介して得られる付着は制限されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】前記のことから、課題
は、付着助剤なしに済ませる、非認容性のプラスチック
を組合わせるための方法および殊にその機械的性質を供
与する方法であった。公知技術水準で参照された欧州特
許第０４０７８５２号明細書は、前記課題を条件つきで
かつ極めて複雑な方法でのみ解決し、この場合、殊にア
クリルガラスとプラスチック糸とからなるプラスチック
複合体を非連続的に製造することは極めて費用がかか
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】驚異的なことに、ＡとＢ
との層の順序が選択的であり、かつプラスチックＢから
なる層が規則的な間隔で中断されており、この場合、層
中の空隙はプラスチックＡで充填されている場合には、
層の間に良好な付着を有する少なくとも２つの非認容性
プラスチックＡおよびＢからなる多層プラスチック複合
体が製造できることが見出された。本発明の有利な実施
態様の場合、プラスチックＢからなる層は、一方向のス
トランドとしてプラスチックＡの中に埋設されている。
【００１１】本発明のもう１つの有利な実施態様の場
合、プラスチックＢが、プラスチックＡよりも大きな熱
膨張を示し、この場合、特に有利に、プラスチックＡは
非晶質であり、かつプラスチックＢは非晶質、結晶性ま
たは部分結晶性である。有利に、該複合体は、同時押出
しによって製造され、この場合、特に有利に、プラスチ
ックＢは振動する材料流（oszillierendem Massestro
m）を用いて加工され、このことは、プラスチックＢか
らなる層セグメントの横断面が周期的に変化することを
結果として生じる。
【００１２】発明の実施 熱可塑性プラスチックＡおよびＢ ２つの重合体（プラスチック）の混合物は、一般に非認
容性である。非認容性重合体混合物は、例えば機械的重
合体混合物と呼称される（これに関しては、Kirk-Othme
r、Encyclopedia of Chemical Technology、第３版、第
１８巻、第４４３〜４４７頁、Wiley Interscience、１
９８２年を参照のこと）。従って、プラスチックＡおよ
びＢの選択は、極めて少ない範囲に限定される。有利
に、熱可塑性プラスチックＡは非晶質であり、非晶質、
部分結晶性または結晶性であってもよいプラスチックＢ
よりも僅かな熱膨張率を有している。有利に、プラスチ
ックＢは、マトリクスプラスチックＡよりも高い破断時
の伸び、高い剪断安定性並びに高い粘度を有する。
【００１３】例えば、非晶質プラスチックＡまたはＢと
しては次のものが記載される：ポリビニルエステル、ポ
リビニルエーテル、非晶質ポリハロゲン化ビニル、ポリ
スチロール、ポリフェニレン酸化物、ポリフェニレン硫
化物、ポリカーボネート、ポリスルホン、非晶質ポリア
ミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエーテル
イミド、ポリフルオルアルケン、ポリエステルカーボネ
ート、非晶質ポリオレフィンおよび特に有利にポリ（メ
ト）アクリレート。
【００１４】結晶性または部分結晶性プラスチックＢの
例は、結晶度が均一なタクチシティーまたは十分に小さ
い置換基によって制限され、その結果、少なくとも部分
的に、結晶格子が形成されうる重合体である。記載すべ
き例は、ポリエステル、結晶性ポリオレフィン、結晶性
ポリハロゲン化ビニル、主鎖および／または側鎖中にメ
ソゲン基を有する液晶性重合体または特に有利に結晶性
ポリアミドである。プラスチックＡおよびＢの製造およ
び特性決定のためには、例えばKirk-Othmer、Encyclope
dia of Chemical Technology、第３版、第１８巻、第７
２０〜７５５頁、Wiley Interscience、１９８２年を参
照する。
【００１５】プラスチック複合体 図１は、１つの非晶質プラスチックＡおよび１つの非晶
質、結晶性または部分結晶性プラスチックＢからなり層
の順序Ａ−Ｂ−Ａを有する三層のプラスチック複合体の
原理的構造を示している。層Ｂは、規則的な間隔で中断
されており、この場合、空隙はプラスチックＡで充填さ
れ、かつこのことによって２つの層Ａの間の強力な付着
が保証される。プラスチックＢは、プラスチックＡより
も大きな熱膨張率を有する。このことによって、プラス
チックＡが埋設されているプラスチックＢからなる層を
冷却する際に、Ｂのより大きな熱収縮によって制限され
て、プラスチックＢからなる層の初期応力（Vorspannun
g）を達成することができる。このことは、プラスチッ
ク複合体の有利な機械的性質、例えばより高い破壊強
さ、より高い屈曲強さ、より高い寸法安定性および衝撃
応力の際の粉砕の回避を生じる。
【００１６】本発明のもう１つの有利な実施態様は、横
断面が周期的に変化しているプラスチックＢからなる層
セグメントの埋設であり、この場合、プラスチックＡ中
のプラスチックＢからなる層の卓越した固定が達成され
る（図２）。同様にこの場合、プラスチックＢからなる
層の初期応力は、冷却の際に明らかに向上し、このこと
は、プラスチック複合体の既に上に記載された機械的特
徴に役立っている。
【００１７】透過性のプラスチックＡおよび透過性でな
いかまたは極部分的に透過性のプラスチックＢを使用す
る場合、プラスチック複合体は、例えば日除けまたは光
制御ために使用される遮光作用を得ることができる。
【００１８】異なる色のプラスチックＡおよびＢを使用
することによって、ネオンサインまたは照明の分野およ
び装飾の分野での他の使用方法のためのプラスチック複
合体製造することができる。
【００１９】プラスチック複合体の製造 好ましくは非晶質プラスチックＡおよび非晶質、結晶性
または部分結晶性プラスチックＢからなる本発明による
プラスチック複合体は、比較的簡単に１つの製造工程で
同時押出しによって製造される。
【００２０】図３は、記載された複合体を製造するため
の装置、いわゆる同時押出しノズルの主要部分を示して
いる。図示されたノズルの場合、プラスチックＡは、供
給装置（２）により供給され、次に、２つに分けられた
分配路（５）中で望ましい製品幅に分配される。プラス
チックＡのための分配路（５）の間に、プラスチックＢ
は、供給位置（３）で横方向の分配孔部材（Quervertei
lerbohrung）（６）中に供給される。プラスチックＢ
は、Ａからのマトリクス中のＢからのセグメントの数に
相応する多数の孔（７）を通って横方向の分配孔部材を
離れる。
【００２１】また、Ｂが孔から出てくる場所で、Ａから
なる２つの層は合わされ、これによってＢからなるスト
ランドを包囲する。
【００２２】Ａの中のセグメントＢは、本質的に、出口
領域中の孔（７）の形状およびプラスチックＡとＢとの
粘度の比に左右される。Ｂの粘度がＡの粘度よりも大き
い場合には、ＢおよびＡのセグメントは、横断面ではむ
しろ円形であり、これとは逆の粘度比の場合には、むし
ろ平板状である。
【００２３】ノズルを離れた後に、該複合体を、１つの
常用の艶出し器中で較正することができる。プラスチッ
クＢはプラスチックＡの中に密閉されているので、該プ
ラスチックＢは、相対的に緩除にのみ冷却することがで
きる。このことによって、部分結晶性または結晶性プラ
スチックＢの場合、ストランドＢの常用の押出しの場合
よりも本質的に高い結晶度が達成される。
【００２４】セグメントＢの横断面の縦長の周期的変化
が望ましい場合には、このことは、簡単な方法で、位値
（３）で供給された材料流の周期的変化によって行うこ
とができる。プラスチックＢは、プラスチックＡよりも
高い熱膨張を有するので、２つのプラスチックの間の圧
締め（Formschluss）を用いる結合の場合に、セグメン
トＢの初期応力が達成される（鉄筋コンクリートと比較
可能である）。このことは、複合体の機械的性質を更に
向上させることができる。
【００２５】以下の実施例は本発明を説明するものであ
る。
【００２６】
【実施例】
例 ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、Plexiglas（登
録商標）７Ｈ、レーム社（Fa.Roehm））からなる８ｍｍ
の肉厚の平板の上に、４５度の角度で１．５ｍの高さか
ら１００ｍｍの直径を有する鋼球（重さ約４ｋｇ）を衝
突させる場合、前記の平板は、多数の大きな破片を形成
しながら打ち抜かれる。同じ試験を、プラスチックＡ
は、ＰＭＭＡ（Plexiglas（登録商標）７Ｈ、レーム社
（Fa.Roehm）、熱膨張率α1は、１２０℃で１．８×１
０~4Ｋ~1である）であり、プラスチックＢは、ポリアミ
ド１２（ヒュルス社（Fa.Huels AG）のVestamid（登録
商標）Ｘ１８５２、熱膨張率α2は、１２０℃で２．７
×１０~4Ｋ~1である）であり、かつセグメントＢは、３
０ｍｍの間隔および３ｍｍの平均直径の場合に楕円形の
横断面を有している本発明による平板を用いて実施する
場合には、該平板はひびが入るだけであり、球の衝撃点
では、裏面が皺になっており、球は保持され、かつ破片
は生じない。
【００２７】本発明による平板の場合に、球の落下高さ
を２．２ｍに高くした場合には、平板は球によって打ち
抜かれる。それにもかかわらず、全ての破片が保持され
ている。記載された性質は、縦長の周期的に変化する横
断面およびこのことによって生じるＡとＢとの圧締めを
有するセグメントＢの使用によって尚一層改善すること
ができる。
【００２８】熱膨張率αは、ＤＩＮ ５３７５２により
測定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】非晶質プラスチックＡおよび非晶質、結晶性ま
たは部分結晶性プラスチックＢからなりＡ−Ｂ−Ａの順
序を有する三層のプラスチック複合体の原理的構造を示
す略図。
【図２】プラスチックＡの中に埋設された、横断面が周
期的に変化しているプラスチックＢからなる層セグメン
トを示す略図。
【図３】本発明による複合体を製造するための装置を示
す略図。
【符号の説明】
Ａ 非晶質プラスチック、 Ｂ 非晶質、結晶性または
部分結晶性プラスチック、 １ 同時押出しノズル、
２ 供給装置、 ３ 供給位値、 ４ 出口領域、 ５
分配路、 ６ 横方向の分配孔部材、 ７ 孔
フロントページの続き (72)発明者 ハンス ローレンツ ドイツ連邦共和国 ダルムシュタット ブレンターノシュトラーセ 16 (72)発明者 ミヒャエル マイアー−カイザー ドイツ連邦共和国 プフングシュタット アダム−シュヴィン−シュトラーセ 16 (72)発明者 ミヒャエル ミュラー ドイツ連邦共和国 ベンスハイム パー ター−デルプ−シュトラーセ 32 (72)発明者 クラウス−エルンスト ペールマン ドイツ連邦共和国 ダルムシュタット ジルヒャーヴェーク ９ (56)参考文献 特開 平１−301225（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−36387（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−130821（ＪＰ，Ａ) 米国特許4592938（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 B29C 47/00 - 47/96

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも２つの非認容性の熱可塑性プ
    ラスチックＡおよびＢからなる多層プラスチック複合体
    において、ＡとＢとの層の順序が選択的であり、プラス
    チックＢからなる層が規則的な間隔で中断されており、
    かつ層Ｂの空隙にプラスチックＡが充填されており、そ
    の際、プラスチックＢがプラスチックＡよりも大きな熱
    膨張率を有することを特徴とする、多層プラスチック複
    合体。
  2. 【請求項２】 プラスチックＢからなる層が、一方向の
    ストランドとして、プラスチックＡ中に埋設されてい
    る、請求項１に記載の多層プラスチック複合体。
  3. 【請求項３】 プラスチックＡが非晶質であり、かつプ
    ラスチックＢが非晶質、部分結晶性または結晶性であ
    る、請求項１または２に記載の多層プラスチック複合
    体。
  4. 【請求項４】 プラスチックＢからなる層セグメントの
    横断面が周期的に変化する、請求項1から３までのいず
    れか1項に記載の多層プラスチック複合体。
  5. 【請求項５】 層構造体が同時押出しによって得られ
    る、請求項１から４までのいずれか１項に記載の多層プ
    ラスチック複合体の製法。
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