JP2000510067A - 多層複合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、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とからなる多層複合体に関する。該複合体は、隣接した天然繊維層の溶融するプラスチックによって片面又は両面から浸透されかつ層内部に補強材として結合された、溶融する繊維から形成された開放気泡質織物からなる少なくとも１つの補強挿入体を有する。しかしながら、補強挿入体は、付加的に或いはまた天然繊維層と純粋な熱可塑性層の間又は複数の熱可塑性層間のみに配置されていてもよい。こうして構成された複合体では、特に曲げ強さ及び衝撃強さに関する優れた強度特性が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】 多層複合体 本発明は、特に自動車用の、構造部材又は成形部品を製造するための、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、本発明によれば請求項１に記載の上位概念に基づく多層複合体に おいて、該多層複合体が繊維からなる開放気泡質織物からなる少なくとも１つの 補強挿入体を有し、前記織物が隣接した天然繊維層及 び／又は隣接した熱可塑性プラスチック層及び天然繊維層及び／又は熱可塑性プ ラスチック層の溶融するプラスチックによって片面又は両面から浸透されかつ多 層複合体の内部に補強材として結合され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す る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、開放気泡質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２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開放構造を有 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のマ クロ多孔質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開放気泡質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 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＥＥ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．特に自動車用の、構造部材又は成形品を製造するための、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から形成された多 層複合体において、隣接した天然繊維層（２．１，２．２）及び／又は隣接した 熱可塑性プラスチック層及び天然繊維層（１．１，２．１；１．２，２．２）及 び／又は熱可塑性プラスチック層（１．１，１．２）の溶融するプラスチックに よって片面又は両面から浸透されかつ層内部に補強材として結合された、繊維か ら形成された開放気泡質織物からなる少なくとも１つの補強挿入体（３）を有す ることを特徴とする多層複合体。 ２．熱可塑性プラスチック層及び天然繊維層のために使用されるプラスチック が２５０℃未満の溶融温度を有する、請求項１記載の多層複合体。 ３．熱可塑性プラスチック層及び天然繊維層のためのプラスチックが有利には 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．天然繊維層（２．１，２．２）のための天延繊維が有利には亜麻、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．補強挿入体（３）の織物ための繊維材料が溶融するプラスチック、例えば 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、又はガラス 繊維もしくは炭素繊維又は種々の溶融する繊維の組合せからなる、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．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、この熱可塑性結合剤は同時に補強挿入体（３）の繊 維織物に浸透する、並びにそれぞれ第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．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（２．２，１．１）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．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．熱可塑性プラスチック層（１．１，１．２）の変更可能な体積に相応して 、これらの層により形成された構造部材の外面内に成形工程中に形成された機能 素子及び／又は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．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．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．補強挿入体のための融点が使用される熱可塑性プラスチックのための融 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。