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Dokumentenidentifikation DE60100378T2 22.04.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001174263
Titel MEHRSCHICHTLAMINAT AUS POLYOLEFIN
Anmelder Sekisui Chemical Co., Ltd., Osaka, JP
Erfinder OKABE, Masashi, Kyoto-shi, Kyoto 601-8105, JP;
FUKUOKA, Takamasa, Kyoto-shi, Kyoto 601-8105, JP;
HIRATA, Masanori, Kyoto-shi, Kyoto 601-8105, JP;
NAKAMURA, Masanori, Tsukuba-shi, Ibaraki 300-4247, JP
Vertreter Paul und Kollegen, 41460 Neuss
DE-Aktenzeichen 60100378
Vertragsstaaten DE, FI, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 07.02.2001
EP-Aktenzeichen 019027853
WO-Anmeldetag 07.02.2001
PCT-Aktenzeichen PCT/JP01/00831
WO-Veröffentlichungsnummer 0001058687
WO-Veröffentlichungsdatum 16.08.2001
EP-Offenlegungsdatum 23.01.2002
EP date of grant 18.06.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.04.2004
IPC-Hauptklasse B32B 27/32
IPC-Nebenklasse B32B 5/18   

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Polyolefinharzcompositelaminate, welche vollständig aus Polyolefinharzen hergestellt sind und aufgrund deren Verwendung im Hoch- und Tiefbau oder deren Einsatz als Baumaterialien, als Gebäudematerialien und als Fahrzeugelemente eine hohe Steifheit aufweisen.

IM HINTERGRUND LIEGENDER STAND DER TECHNIK

Für Hoch- und Tiefbaumaterialien, Gebäudematerialien, Fahrzeugelemente etc. sind eine exzellente Härte und eine hohe Steifigkeit erforderlich und es werden konventionell Holzwerkstoffe wie japanische Zeder, japanische Zypresse etc. eingesetzt. Jedoch führt die Verwendung von Holz zu Umweltproblemen, wie die Zerstörung von Wäldern. Außerdem werden, da es schwierig ist, Holz mit stabilen Eigenschaften bereitzustellen, Plattenmaterialien, wie Sperrholz und Platten von Holzmaterial, wie Spanplatten oder Faserplatten in einem wachsenden Anteil anstatt von Holz als solches eingesetzt [siehe JP-A-49-47509 (1974)].

Trotzdem ist die Verwendung von Platten aus Holzmaterialien mit folgenden Problemen verbunden.

Die Absorbtion von Feuchtigkeit resultiert in großdimensionalen Variationen.

  • – Die Absorbtion von Feuchtigkeit erlaubt Zersetzung.
  • – Ein erschwertes Recycling ist von dem Standpunkt des Erhalts von Ressourcen nicht erwünscht.
  • – Viele der Platten weisen eine Rohdichte von mindestens 700 kg/m3 auf und sind schwer.
  • – Falls ein thermisch aushärtbarer Harzklebstoff für das Anbinden von Furnieren, Span oder Teilchen eingesetzt wird, verflüchtigt sich Formaldehyd von der resultierenden Holzplatte, um atopische Dermatitis etc. zu verursachen.
  • – Die Platten haben einen großen elastischen Bereich und sind plastischen Arbeiten nicht zugänglich.

Um diese Probleme in den Griff zu bekommmen, wurden eine Menge Anstrengungen unternommen, um Materialien von hoher Steifigkeit zu entwickeln, welche hauptsächlich aus einem leichtgewichtigen Kunststoffmaterial bestehen, wobei der Einsatz des einzelnen Kunststoffs Einschränkungen hinsichtlich der Verbesserung der Steifheit verursacht. Die Versuche beinhalten den Nachteil, daß sich nicht vergewissert wurde, wie sich die Formbeständigkeit bei Temperaturschwankungen verhält, wenn man die großen thermischen Expansions-Kontraktionseigenschaften von Kunststoff berücksichtigt.

Um dieses Problem zu bewältigen, wurden FRPs (anorganische, faserverstärkte, thermisch aushärtbare Kunststoffe), welche anorganische Fasern o. ä., anorganische faserverstärkte gedehnte Körper (Glasfaserverkleidungsmaterial + Polystyrolschäume) etc. enthalten, entwickelt [siehe JP-A Nr. 10-311131(1998),]. Jedoch verursacht der unumgängliche Gebrauch von anorganischen Fasern in diesen Materialien die folgenden Probleme.

  • – Schwierigkeiten treten beim Recyclen und der Trennung des Materials in Komponenten auf.
  • – Anorganische Fasern, welche während der Herstellung suspendiert werden, haften an der Haut des menschlichen Körpers, verursachen Probleme wie Schmerzen, Jucken, Allergien o. ä.
  • – Obwohl Polystyrol und thermisch aushärtende Harze für die Gewährleistung einer verbesserten Steifigkeit eingesetzt werden, hat Polystyrol eine geringe Hitzebeständigkeit, während thermisch aushärtbare Harze schwierig zu recyclen sind, sowie eine geringe Elastizität aufweisen und für ein Brechen beim Biegen empfänglich sind.

Bei Berücksichtigung der vorgenannten Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Polyolefinharzcompositelaminate bereitzustellen, welche ausschließlich aus Polyolefinharzmaterialien, die umweltfreundlich und elastisch sind, als Laminate leichtgewichtig sind, eine hohe Steifigkeit aufweisen, frei von Zersetzung bleiben, keine Formveränderungen zeigen, wenn sie Temperatur- oder Feuchtigkeitsänderungen ausgesetzt sind und für das Recycling zugänglich sind, hergestellt werden.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Compositelaminate, welche vollständig aus Polyolefinharzmaterialien hergestellt sind.

Als ein erstes Merkmal stellt die vorliegende Erfindung ein Polyolefinharzcompositelaminat mit einem Polyolefinharzkonstruktionsblech, das eine Dichte von 40 bis 300 kg/m3 und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa (normalerweise bis zu 100 MPa) hat und einem Polyolefinharzblech, welches auf zumindest eine Fläche des Konstruktionsblechs auflaminiert ist und in eine Richtung ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 GPa (gewöhnlich bis zu 50 GPa) aufweist, bereit.

Als ein zweites Merkmal betrifft die Erfindung die Bereitstellung eines Polyolefinharzcompositelaminats mit einem gedehnten Polyolefinharzblech, das bezüglich der darin enthaltenen Zellen ein mittleres Längenverhältnis Dz/Dxy von 1,1 bis 4,0 hat, ein Expansionsverhältnis von 3 bis 20 und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa (gewöhnlich bis zu 100 MPa) aufweist und einem Polyolefinharzblech, welches auf mindestens eine Oberfläche des gedehnten Harzbleches auflaminiert ist und welches in eine Richtung ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 GPa (gewöhnlich bis zu 50 GPa) hat.

Als ein drittes Merkmal betrifft die Erfindung die Bereitstellung eines Polyolefinharzcompositelaminats mit einem gedehnten Polyolefinharz, welches bezogen auf die darin enthaltenen Zellen ein mittleres Längenverhältnis Dz/Dxy von 1,1 bis 4,0 hat, ein Expansionsverhältnis von 3 bis 20 und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa (gewöhnlich bis zu 100 MPa) aufweist und einem gestreckten Polyolefinharzblech, welches an mindestens einer Oberfläche des gedehnten Harzbleches auflaminiert ist, das zumindest zehn Mal (gewöhnlich bis zu vierzig Mal) in eine Richtung gestreckt wurde und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 GPa hat.

Als ein viertes Merkmal betrifft die vorliegende Erfindung die Bereitstellung eines Polyolefinharzcompositelaminats mit einem gedehnten Polyolefinharzblech, das ein Expansionsverhältnis von 3 bis 20 und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa (gewöhnlich bis zu 100 MPa) hat und einem gestreckten Polyolefinharzblech, das auf mindestens eine Oberfläche des gedehnten Harzbleches auflaminiert ist, welches mindestens zehn Mal (gewöhnlich bis zu vierzig Mal) in eine Richtung gestreckt wurde und ein Elastizitätsmodul bei Zug von mindestens 5 GPa (gewöhnlich bis zu 50 GPa) aufweist und welches dadurch erhalten wird, daß zur Modifizierung des Harzes ein Polyolefinharz mit einem modifizierenden Monomer zur Reaktion gebracht, das erhaltende modifizierte Harz geknetet und ein thermisch zersetzbares chemisches Treibmittel hinzugegeben wird, die erhältliche expandierbare Harzmischung zu einem Blech geformt, sowie ein Deckschichtwerkstoff auf mindestens eine Oberfläche des erhaltenen dehnbaren Blechs auf laminiert wird, wobei der Deckschichtwerkstoff eine Stärke hat, die gewährleistet, daß bei der Erwärmung des Blechs zwecks Dehnung das Blech nicht in Richtung der gleichen Ebene expandiert und danach das dehnbare Blech für die Dehnung erwärmt wird.

Als ein fünftes Merkmal betrifft die Erfindung die Bereitstellung eines Polyolefinharzcompositelaminats mit einem Polyolefinharzkonstruktionsblech, das eine Dichte von 40 bis 300 kg/m3, eine Biege-Knickverformung von mindestens 2% (gewöhnlich bis zu 10%) und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa (gewöhnlich bis zu 100 MPa) aufweist und einem gestreckten Polyolefinharzblech, welches auf mindestens eine Oberfläche des Konstruktionsblechs auflaminiert ist, welches zumindest zehn Mal (gewöhnlich bis zu vierzig Mal) in eine Richtung gestreckt wurde und ein Elastizitätsmodul bei Zug von mindestens 5 GPa (gewöhnlich bis zu 50 GPa) hat.

Als ein sechstes Merkmal betrifft die Erfindung die Bereitstellung eines Polyolefinharzcompositelaminats mit einem gedehnten Polyolefinharzblech, welches bezogen auf die darin enthaltenen Zellen ein mittleres Längenverhältnis Dz/Dxy von 1,1 bis 4,0 hat, ein Expansionsverhältnis von 3 bis 20, eine Biege-Knickverformung von mindestens 2 %, bevorzugt mindestens 3% (gewöhnlich bis zu 10%) und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa (gewöhnlich bis zu 100 MPa) aufweist und einem gestreckten Polyolefinharzblech, welches auf mindestens eine Oberfläche des gesamten Harzbleches auf laminiert ist, welches mindestens zehn Mal (gewöhnlich bis zu vierzig Mal) in eine Richtung gedehnt wurde und ein Elastizitätsmodul bei Zug von mindestens 5 GPa (gewöhnlich bis zu fünfzig GPa) hat.

Das Polyolefinharzkonstruktionsblech mit einer Dichte von 40 bis 300 kg/m3 und einem Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa, was bei dem ersten Merkmal der Erfindung gebraucht wird und das Polyolefinharzkonstruktionsblech mit einer Dichte von 40 bis 300 kg/m3, einer Biege-Knickverformung von mindestens 2% und einem Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa, welches beim fünften Merkmal der Erfindung eingesetzt wird, werden im folgenden jeweils kurz als „Konstruktionsblech" bezeichnet. Das gedehnte Polyolefinharzblech, das bezüglich der darin enthaltenen Zellen ein mittleres Längenverhältnis Dz/Dxy von 1,1 bis 4,0 hat, ein Expansionsverhältnis von 3 bis 20 und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa aufweist und für das zweite und dritte Merkmal der Erfindung verwendet wird, sowie das gedehnte Polyolefinharzblech, welches bezogen auf die darin enthaltenen Zellen ein mittleres Längenverhältnis Dz/Dxy von 1,1 bis 4,0 hat, ein Expansionsverhältnis von 3 bis 20, eine Biege-Knickverformung von mindestens 2% und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa aufweist und für das sechste Merkmal der Erfindung eingesetzt wird, werden im folgenden jeweils als „gedehntes Blech" bezeichnet. Das Polyolefinharzblech mit einem Elastizitätsmodul bei Zug in eine Richtung von mindestens 5 GPa, welches bei dem ersten und zweiten Merkmal der Erfindung eingesetzt wird, wird nachfolgend als „hoch zugfestes Blech" bezeichnet. Das gedehnte Polyolefinharz, welches mindestens zehnmal in eine Richtung gedehnt wurde und ein Elastizitätsmodul bei Zug von mindestens 5 GPa aufweist und welches beim dritten bis sechsten Merkmal der Erfindung eingesetzt wird, wird nachfolgend als „gestrecktes Blech" bezeichnet.

Zunächst wird für die Polyolefinharze, welche als Materialien für die Bleche, aus denen die Compositematerialien der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, eine Beschreibung zur Verfügung gestellt.

Die Polyolefinharze für den Einsatz bei der Herstellung des Konstruktionsblechs und des gedehnten Blechs können Homopolymere oder Copolymere von Olefinmonomeren sein und sind nicht spezifisch limitiert. Geeignete Spezies für die Verwendung als solche sind beispielsweise Polyethylen mit niedriger Dichte, Polyethylen mit hoher Dichte, geradkettiges Polyethylen mit niedriger Dichte und wie Polyethylene, Propylenhomopolymer, statistisches Propylenpolymer, Propylenblockpolymer und wie Polyproyplen, Polybuten, Ethylenpropylencopolymere, Ethylenpropylendienterpolymer, Ethylenbutencopolymer, Ethylenvinylacetatcopolymer, Ethylenacrylsäureestercopolymer und wie Copolymere, welche hauptsächlich aus Ethylen bestehen. Besonders geeignet unter diesen sind Polyethylene und Polypropylene. Diese Polyolefinharze können einzeln eingesetzt werden, oder zumindest zwei von diesen können in Kombination verwendet werden.

Das Polyolefinharz kann eine Polyolefinharzzusammensetzung sein, welche ein Polyolefinharz und weniger als 30 Gew.% andere hinzugegebene Harze enthält. Das andere einsetzbare Harz ist zum Beispiel Polystyrol oder ein Styrolelastomer, obwohl dies nicht speziell limitierend ist. Derartige andere Harze werden einzeln eingesetzt, oder zumindest zwei von diesen können in Kombination verwendet werden.

Falls zu dem Polyolefinharz in einem Gehalt nicht größer als 30 Gew.% hinzugegeben, wird das andere Harz wahrscheinlich die hervorragenden Eigenschaften des Polyolefinharzes verschlechtern, wie die Leichtgewichtigkeit, die chemische Beständigkeit, die Flexibilität und Elastizität und wird bei der Gewährleistung der für die Expansion notwendigen Schmelzviskosität Schwierigkeiten bereiten.

Das Polyolefinharz kann außerdem eine Polyolefinharzmischung sein, die ein Modifizierpolymer enthält. Obwohl nicht im einzelnen limitierend, sind Beispiele von solchen Modifiziermonomeren Dioximverbindungen, Bismaleimidverbindungen, Divinylbenzol, multifunktionale Allylmonomere, multifunktionale (Meth)acrylmonomere, Chinonverbindungen, etc. Diese modifizierenden Monomere werden einzeln eingesetzt oder mindestens zwei von diesen werden in Kombination verwendet.

Die Dichte, welche die Konstruktionsbleche gemäß dem ersten und fünften Merkmal der Erfindung definiert, ist eine Rohdichte. Die Rohdichte ist ein numerischer Wert, welcher gemäß JIS K 7222 (1985) für aus dem Polyolefin-Konstruktionsmaterial ausgeschnittene kleine Stücke berechnet ist. Falls die Rohdichte kleiner als 40 kg/m3 ist, ist das Elastizitätsmodul bei Druck des Konstruktionsblechs zu klein, wobei letzteres die gewünschte Biegesteifigkeit nicht zeigt. Falls die Rohdichte größer als 300 kg/m3 ist, trägt das Blech zu einem Übergewicht des Compositelaminats bei. Die bevorzugte Rohdichte des Strukturblechs ist 60 bis 200 kg/m3.

Das Elastizitätsmodul bei Druck, welches die Konstruktionsbleche und die gedehnten Bleche definiert, ist ein numerischer Wert, welcher gemäß JIS K 7220 für das Blech im zusammengepreßten Zustand bei einer Geschwindigkeit von 1 mm/min in Richtung der Dicke davon, gemessen wird. Falls das Elastizitätsmodul bei Druck kleiner als 5 MPa ist, hat das Compositelaminat, welches erhalten werden soll, nicht die gewünschte Biegesteifigkeit. Falls die Rohdichte kleiner als 300 kg/m3 ist, beträgt das Elastizitätsmodul bei Druck gewöhnlich bis zu 100 MPa.

Das Konstruktionsblech zur Verwendung bei dem ersten Merkmal der Erfindung ist nicht spezifisch insoweit limitiert, daß das Blech aus einer Harzmischung hergestellt ist, welche hauptsächlich aus Polyolefinharz besteht und eine Dichte von 40 bis 300 kg/m3 sowie ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa aufweist. Das Konstruktionsblech, welches bei dem fünften Merkmal der Erfindung verwendet wird, ist nicht spezifisch insoweit limitiert, als das Blech aus einer Harzmischung hergestellt ist, welche hauptsächlich aus Polyolefinharz besteht und eine Dichte von 40 bis 300 kg/m3, eine Biege-Knickverformung von 2% und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa aufweist. Die Konstruktionsbleche für die Verwendung bei dem ersten und fünften Merkmal der Erfindung können jeweils in der Form eines gedehnten Körpers, einer Wabenstruktur oder eines Plastikkartons vorliegen. Von dem Standpunkt der Uniformität von Kompressionseigenschaften ist der gedehnte Körper besonders bevorzugt.

Die gedehnten Bleche zur Verwendung bei dem zweiten bis vierten und sechsten Merkmal der Erfindung werden als nächstes beschrieben. Allgemein sind Polyolefinharze keine Kunststoffe von hoher Steifigkeit. Die gedehnten Körper, welche aus Polyolefinharzen hergestellt sind, sind weich und fühlen sich weich an.

Das gedehnte Polyolefinharzblech zur Verwendung bei dem zweiten und dritten Merkmal der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Blech bezüglich der darin enthaltenen Zellen ein mittleres Längenverhältnis der Dz/Dxy von 1,1 bis 4,0 hat und ein Expansionsverhältnis von 3 bis 20 aufweist. Das gedehnte Polyolefinharzblech zur Verwendung bei dem sechsten Merkmal der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Blech bezüglich der darin enthaltenen Zellen ein mittleres Längenverhältnis Dz/Dxy von 1,1 bis 4,0 hat, ein Expansionsverhältnis von 3 bis 20 und eine Biege-Knickverformung von mindestens 2% aufweist. Diese Bleche haben eine bemerkenswert erhöhtes Elastizitätsmodul bei Druck von 5 MPa.

Das Mittel der Längenverhältnisse (Dz/Dxy) der Zellen, welche die gedehnten Bleche bei der Verwendung bei dem zweiten, dritten und sechsten Merkmal der Erfindung definieren, ist 1,1 bis 4,0, bevorzugt 1,3 bis 2,5.

1(a) ist eine perspektivische Ansicht, die ein gedehntes Blech zeigt, und 1(b) ist eine vergrößerte Ansicht des Teils A in 1(a). Das Mittel der Längenverhältnisse (Dz/Dxy) bedeutet das einfache (arithmetische) Mittel der Verhältnisse zwischen den maximalen Durchmessern in spezifischen Richtungen der inneren Zellen des gedehnten Blechs 1, welches in 1 gezeigt ist. Das Mittel wird durch die folgende Methode bestimmt.

Verfahren zur Bestimmung des mittleren Längenverhältnisses (Dz/Dxy):

Ein vergrößertes Foto mit einer Vergrößerung von × 10 wird von einem erhältlichen Abschnitt 2 des gedehnten Blechs 1 parallel zu der Richtung der Dicke davon (bezogen auf die „z-Richtung") aufgenommen, wobei die maximalen Durchmesser von mindestens 50 zufällig ausgewählten Zellen 3 in den spezifischen Richtungen gemessen werden, d. h. in den beiden Richtungen, welche nachstehend erwähnt sind, und das einfache (arithmetische) Mittel der Längenverhältnisse (Dx/Dxy) wird berechnet.

Dz: Maximaler Durchmesser der Zelle 3 in dem gedehnten Blech 1, parallel zur z-Richtung

Dxy: Maximaler Durchmesser der Zelle 3 in dem gedehnten Blech 1, parallel zu der Richtung der Breite des Blechs oder der Richtung der Länge des Blechs, d. h. die Richtung von einer Ebene (bezüglich der xy-Richtung) senkrecht zur z-Richtung

Indem das Mittel der Längenverhältnisse (Dz/Dxy) auf 1,1 bis 4,0 (bevorzugt 1,3 bis 2,5) eingestellt wird, werden die Zellen 3 in dem gedehnten Blech 1 spindelförmig und erben eine Hauptachse in Richtung der Dicke des Blechs 1. Falls das Blech 1 einer Druckkraft ausgesetzt wird, welche in Richtung der Dicke wirkt, dann agiert die Druckkraft auf die Zellen 3 in Richtung deren Hauptachse, und zwar mit dem Resultat, daß das Blech 1 fähig ist, eine hohe Druckfestigkeit (Elastizitätsmodul bei Druck) in Richtung der Dicke des Blechs 1 zu zeigen.

Falls das Mittel der Längenverhältnisse (Dz/Dxy) kleiner als 1,1 ist, werden die Zellen 3 in ihrer Gestalt fast rundlich, erreichen keine zufriedenstellend verbesserte Druckfestigkeit (Elastizitätsmodul bei Druck), welche der Spindelform der Zellen 3 zuzuschreiben ist und verringern daher die Biegesteifigkeit des Compositelaminats, welche durch die vorliegende Erfindung gewährleistet wird. Falls umgekehrt das Längenverhältnismittel (Dz/Dxy), größer als 4,0 ist, wird das expandierbare Harz ausschließlich in z-Richtung ein beachtliches Maß an Dehnungsverformung erleiden, um Schwierigkeiten bei der Kontrolle der Expansion und der Erzeugung eines homogen gedehnten Körper zu verursachen. Obwohl nicht in spezifischer Weise limitierend, ist das Mittel von Dxy der Zellen 3 innerhalb des gedehnten Blechs 1 bevorzugt mindestens 500 &mgr;m, mehr bevorzugt mindestens 800 &mgr;m.

Falls der Zelldurchmesser klein ist, weisen die Zellwände allgemein eine reduzierte Dicke auf, welche das gedehnte Blech für ein Einknicken anfällig machen, und zwar mit dem Resultat, daß falls ein schwerer Gegenstand auf das gedehnte Blech 1 gelegt wird, das Blech entweder zusammenbricht oder einbeult, wobei falls den inneren Zellen 3 des Blechs 1 ein Mittel Dxy von mindestens 500 &mgr;m gegeben wird, das Zusammenbrechen oder das Einbeulen aufgrund des Knickens effektiv unterdrückt werden kann.

Das Expansionsverhältnis, welches das gedehnte Blech für die Verwendung bei dem zweiten bis vierten und sechsten Merkmal der Erfindung definiert, ist 3 bis 20. Das Expansionsverhältnis wird durch das folgende Verfahren gemessen.

VERFAHREN ZUR MESSUNG DES EXPANSIONSVERHÄLTNISSES

Eine Probe in der Form einer Platte wird von einer gedehnten Platte mit einem Schneidwerkzeug ausgeschnitten und hinsichtlich der Rohdichte gemäß JIS K-6767 „Polyethylenschaumtestmethode" geprüft. Der Reziprogwert der gemessenen Rohdichte wird als Expansionsverhältnis genommen.

Falls das Expansionsverhältnis des gedehnten Blechs kleiner als 3 ist, wird das erhaltene Compositelaminat schwerer, teurer und praktisch weniger nützlich, wobei falls das Expansionsverhältnis größer als 20 ist, haben die Zellwände eine herabgesetzte Dicke, welche dem Blech eine unzureichende Druckfestigkeit (Elastizitätsmodul bei Druck) verleihen.

Das expandierte Blech wird durch das nachstehende Verfahren hergestellt.

Obwohl das Verfahren zur Herstellung des gedehnten Blechs, welches derartige spindelförmige Zellen aufweist, speziell nicht limitierend ist, ist es jedoch vorteilhaft, folgendes Verfahren anzuwenden.

Die gedehnten Körper, welche aus Polyolefinharzzusammensetzungen hergestellt sind, werden allgemein in diejenigen unterteilt, welche durch chemische Dehnungsprozesse und welche durch physikalische Dehnungsprozesse erhalten werden. Der gedehnte Körper der Erfindung kann beiden dieser beiden Typen von expandierenden Körpern angehören, wobei derjenige Körper erwünscht ist, welcher durch den chemischen Expansionsprozeß, welcher einen unterstützten Expansionsprozeß beinhaltet, erhalten wird.

Das gedehnte Blech, welches durch den chemischen Expansionsprozeß erhalten werden soll, kann dadurch erhalten werden, daß zunächst in das Polyolefinharzgemisch ein thermisch zersetzbares chemisches Treibmittel dispergiert wird, welches bei Erwärmung ein Gas entwickelt, das das Gemisch zunächst in ein expandierbares Material in der Form eines Bleches formt und anschließend das Blechmaterial erwärmt wird, um das Polyolefinharzgemisch mit dem Gas, welches durch die Zersetzung des Treibmittels erzeugt wird, zu expandieren.

Obwohl das thermisch zersetzbare chemische Treibmittel nicht spezifisch limitiert ist, sind Beispiele von geeigneten Treibmitteln Azodicarboamid (ADCA), Benzolsulfonylhydrazid, Dinitrosopentamethylentetramin, Toluolsulfonylhydrazid, 4,4-Oxybis(benzolsulfonylhydrazid), etc., wobei unter diesen ADCA für die Verwendung mehr bevorzugt ist. Diese thermisch zersetzbaren chemischen Treibmittel werden einzeln eingesetzt, oder zumindest zwei von diesen können in Kombination verwendet werden.

Das gedehnte Blech, welches durch den physikalischen Expansionsprozeß erhalten werden soll, kann dadurch hergestellt werden, daß zunächst ein physikalisches Treibmittel in dem Polyolefinharzgemisch bei hohen Drücken gelöst wird und das Polyolefinharzgemisch mit dem Gas, welches entsteht, falls das Gemisch wieder Atmosphärendruck ausgesetzt wird, expandiert wird.

Obwohl das physikalische Treibmittel speziell nicht beschränkt ist, sind Beispiele für geeignete Treibmittel Wasser, Kohlendioxid, Stickstoff, organische Lösungsmittel etc. Diese physikalischen Treibmittel werden entweder einzeln, oder zumindest zwei von diesen in Kombination eingesetzt.

Spezieller gesehen, wird das gedehnte Blech durch das folgende Verfahren., d. h. durch Dispergieren von 2 bis 20 Gewichtsteilen des thermisch zersetzbaren chemischen Treibmittels in 100 Gewichtsteilen des modifizierten Polyolefinharzgemischs, hergestellt. Letzteres wird dadurch hergestellt, daß im geschmolzenen Zustand ein Polyolefinharz, welches als Hauptkomponente dient, das vorstehend erwähnte modifizierende Monomer und anderes Harz geknetet werden, zunächst die resultierende Zusammensetzung zu einem expandierbaren Blech geformt wird und danach das expandierbare Blech auf eine Temperatur erwärmt wird, welche nicht niedriger ist als die Zersetzungstemperatur des thermisch zersetzbaren chemischen Treibmittels, wobei das gewünschte gedehnte Blech erhalten werden kann.

Obwohl der Vernetzungsgrad niedrig ist, kann das geformte expandierbare Blech bei Atmosphärendruck expandierbar gemacht werden, indem das Polyolefinharz mit dem modifizierenden Monomer modifiziert wird. Der Ausdruck „Vernetzungsgrad", welcher hier verwendet wird, bedeutet eine Gelfraktion, und ein niedriger Vernetzungsgrad bezieht sich auf eine Gelfraktion von bis zu 25 Gew.%. Die Gelfraktion wird dadurch bestimmt, daß eine Probe in heißem Xylen bei 120°C für 24 Stunden gelöst wird, die Trockenmasse der Fraktion (Gelfraktion), welche nicht gelöst wurde, bestimmt wurde und der Prozentsatz der Trockenmasse, basierend auf der Anfangsmasse der Probe, berechnet wird.

Anders als das Blech, welches mit einem Elektronenstrahl vernetzt wurde und das Netz, welches mit einem thermisch zersetzbaren chemischen Vernetzungsreagenz vernetzt wurde, ist das expandierbare Blech niedriger im Vernetzungsgrad (Gelfraktion) und durch Erwärmen bei Atmosphärendruck expandierbar, so daß die Zellen des gedehnten Körpers größer als diejenigen eines gedehnten Körpers sind, welche von dem vernetzten Blech erhalten werden und eine verstärkte Wanddicke aufweisen. Das expandierbare Blech bereitet daher ein gedehntes Blech, welches exzellent hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften, wie Druckfestigkeit und Biegefestigkeit, ist.

Weiterhin hat das gedehnte Blech einen niedrigen Vernetzungsgrad, kann aus diesem Grund durch Erwärmen wieder geschmolzen werden und ist leicht recyclebar. Dies macht das Material wiederverwertbar und für andere Zwecke anwendbar.

Das expandierbare Blech kann durch ein speziell nicht limitierendes Verfahren geformt werden, welche ein Verfahren sein kann, welches allgemein für das Formen von Kunststoffen angewendet wird, wie Extrudieren, Pressen, Blasformen, Kalandrieren, Spritzgießen etc. Speziell bevorzugt unter diesen ist aufgrund der hohen Produktivtät das Extrudieren, durch welches die Polyolefinharzmischung ausgetragen werden soll, wobei z. B. von einem Schneckenextruder diese Mischung direkt in eine Platte geformt wird. Eine kontinuierliche expandierbare Platte, welche eine spezifische Breite hat, ist durch diese Methode verfügbar.

Die expandierbare Platte wird durch einen chemischen Expansionsprozeß in die gedehnte Platte überführt, wobei dieser gewöhnlich in einem Temperaturbereich abläuft, bei dem die Temperatur nicht niedriger als die Zersetzungstemperatur des thermisch zersetzbaren chemischen Treibmittels und die Temperatur nicht höher als die thermische Zersetzungstemperatur des Polyolefinharzes ist.

Das Blech wird bevorzugt durch den Einsatz einer kontinuierlichen Expansionsvorrichtung expandiert. Diese Expansionsmethode, welche durch diese kontinuierliche Vorrichtung praktiziert werden soll, ist nicht speziell limitierend. Beispiele von sinnvollen Methoden schließen jene ein, welche eine Förderschäumungsmaschine für kontinuierliches Expandieren des expandierbaren Blechs einsetzen, wobei das Blech an der Auslaßseite des Wärmeofens, der Bandschäumungsmaschine, dem vertikalen oder horizontalen Schaumofen, der eine konstante Temperatur aufweisenden Heißluftkammer, etc. und solchen, welche ein Ölbad, Metallbad, Salzbad, Heißbad o. ä. verwenden, ausgetragen wird.

Obwohl diese Methode, mit der ein gedehntes Blech mit einem Längenverhältnismittel (Dz/Dxy) von 1,1 bis 4,0 erhalten wird, nicht speziell limitierend ist, ist es bevorzugt, z. B. auf zumindest eine Oberfläche des Blechs, welche expandiert werden soll, ein Verblendungsmaterial aufzulaminieren, welches eine Festigkeit aufweist, die expandierende Kräfte in Richtungen der Ebene (x-, y-Richtungen) der expandierbaren Platte während des Expandierens unterdrückt.

Das Laminieren des Verblendungsmaterials auf zumindest eine Oberfläche des zu expandierenden Blechs unterdrückt die Expansion des expandierbaren Blechs in zweidimensionalen Richtungen (x-, y-Richtungen) in der Ebene des Blechs, wobei es ermöglicht wird, daß das Blech ausschließlich in der Richtung der Dicke (z-Richtung) expandiert und spindelförmige Zellen in dem erhaltenen gedehnten Blech erhalten werden, und zwar mit einer Hauptachse der Zellen, welche in Richtung der Dicke orientiert ist.

Das Verblendungsmaterial ist nicht speziell insoweit limitiert, als daß es geeignet ist, Temperaturen zu widerstehen, welche nicht niedriger sind als die Expansionstemperatur des expandierbaren Blechs, d. h. Temperaturen, die nicht niedriger sind als der Schmelzpunkt des Polyolefinharzes und Temperaturen, die nicht niedriger sind als die Zersetzungstemperatur des thermisch zersetzbaren chemischen Treibmittels. Beispiele für geeignete Verblendungsmaterialien sind Papier, Tuch, Holz, Eisen, nicht eisenhaltige Metalle, gewebte oder nicht gewebte Fabrikate von organischen und anorganischen Fasern, Mull, Glasfaser, Kohlefaser, gestreckte Bleche von Polyolefinharzen, welche nachstehend beschrieben werden, etc. Das gedehnte Blech kann durch die Verwendung eines ablösbaren Blechs, wie ein Teflonblech, als das Verblendungsmaterial, das Expandieren des expandierenden Blechs in die Richtung der Dicke und nachfolgendes Entfernen des ablösbaren Blech, erhalten werden.

Falls das Verblendungsmaterial, welches eingesetzt werden soll, aus einem anderen Material als Polyolefinharz hergestellt ist, ist es, vom Standpunkt der Zugänglichkeit erwünscht, für das Recycling das Verblendungsmaterial in dem geringstmöglichen Anteil einzusetzen.

Unter den erwähnten Verblendungsmaterialien werden die nicht gewebten Fabrikate und Mull bevorzugt eingesetzt, da diese Materialien einen exzellenten Ankereffekt für das gestreckte Blech des Polyolefinharzes, welches laminiert werden soll, bereitstellen und fast keinen negativen Effekt auf den menschlichen Körper und die Umwelt verursachen.

Das fünfte und das sechste Konstruktionsblech sind dadurch gekennzeichnet, daß die Bleche eine Biege-Knickverformung von mindestens 2% aufweisen. Falls das Konstruktionsblech und das gedehnte Blech fortschreitend gedehnt werden, ist der Punkt, an dem sich die Biegebeanspruchung merklich reduziert, wie in 3 gezeigt, als ein Biege-Knickpunkt gemäß der vorliegenden Erfindung definiert. Beim fortschreitenden Biegen wird das Konstruktionsblech und das gedehnte Blech an der Druckstelle am Biege-Knickpunkt geknickt. Falls ein Bruch durch das Biegen vor dem Biegeknick auftritt, wird der beim Biegen auftretende Bruchpunkt als der Biege-Knickpunkt genommen. Weiterhin wird der Ausdruck „Biege-Knickverformung", wie er in der Erfindung verwendet wird, als Biegeverformung am Biege-Knickpunkt definiert. Falls durch Biegen deformiert, erreicht das Compositematerial einen plastischen Deformationsbereich des gestreckten Blechs, das Formbeständigkeit zeigt, bevor das Konstruktionsblech oder das gedehnte Blech einen Dehngrenzpunkt erreicht, bei dem es während des Biegens knickt. Falls die Biege-Knickverformung des Konstruktionsblechs und des gedehnten Blechs kleiner als 2% ist, erfolgt das Druckknicken des Konstruktionsblechs oder des gedehnten Blechs bevor das gebogene Compositelaminat den plastischen Deformationsbereich des Strukturblechs erreicht, wobei es für das Laminat unmöglich wird, plastisch deformiert zu werden.

Hinsichtlich der Formbeständigkeit soll daher die Biege-Knickverformung bevorzugt nicht kleiner als 2% sein. Veranschaulichend für diese Erklärung dieses Phänomens ist ein Graph (2), welcher den Zusammenhang zwischen der Verformung unter Zug des gestreckten Blechs und der Zugbeanspruchung davon zeigt, ein Graph (3), welcher das Verhältnis zwischen der Biege-Knickverformung des gedehnten Blechs und der Biegebeanspruchung davon zeigt und ein Graph (4), der das Verhältnis zwischen der Biegegrenzverformung des Compositelaminats und der Biegebeanspruchung davon zeigt. Das Ausmaß des Biegens oder die Biegeverformung werden berechnet, z. B. gemäß JIS K 7171.

Die Biege-Knickfestigkeit des Konstruktionsblechs und des gedehnten Blechs beträgt bevorzugt 0,5 MPa, mehr bevorzugt zumindest 1,0 MPa. Falls diese Festigkeit kleiner als 0,5 MPa ist, ist es wahrscheinlich, daß das Konstruktionsblech oder das expandierte Blech beim Biegen knickt, und zwar bevor das Compositelaminat beim Biegen den plastischen Bereich des gestreckten Blechs erreicht.

Das Elastizitätsmodul beim Biegen des Konstruktionsblechs und des gedehnten Blechs beträgt bevorzugt 30 MPa bis 5 GPa, obwohl dies nicht speziell limitierend ist. Falls das Elastizitätsmodul beim Biegen kleiner als 30 MPa ist, ist es wahrscheinlich, daß ein Knicken während des Biegens erfolgt, was für das Compositelaminat erschwert, Formbeständigkeit zu zeigen.

Als nächstes wird eine Beschreibung des Blechs mit der hohen Zugfestigtigkeit gegeben, das auf das Konstruktionsblech oder das gedehnte Blech für die Verwendung bei dem ersten und zweiten Compositelaminat auflaminiert werden soll.

Das hoch zugfeste Blech ist dadurch gekennzeichnet, daß das Blech in eine Richtung ein Elastizitätsmodul bei Zug von mindestens 5 GPa hat. Das Elastizitätsmodul bei Zug ist ein numerischer Wert, der gemäß JIS K 7127 gemessen wird.

Falls das Elastizitätsmodul bei Zug kleiner als 5 GPa ist, wird das Compositelaminat, das erhalten werden soll, keine verbesserte Biegefestigkeit haben. Das Modul, welches bei gewöhnlichem Strecken erhalten wird, ist bis zu 50 GPa.

Obwohl das Verfahren zur Herstellung von Blechen mit einem großen Elastizitätsmodul bei Zug aus Polyolefinharzmaterialien nicht speziell limitiert ist, ist Strecken als dieses Verfahren erwünscht. Obwohl die Streckrichtung auch nicht speziell limitiert ist, ist Strecken in eine Richtung besonders erwünscht, und zwar für das Erreichen einer großen Verbesserung bezüglich des Elastizitätsmoduls bei Zug.

Eine Beschreibung des gestreckten Blechs für die Verwendung bei dem dritten bis sechsten Merkmal der Erfindung wird gegeben.

Obwohl das Polyolefinharz für die Herstellung des gestreckten Blechs nicht spezifisch limitiert ist, sind Beispiele für zweckmäßige Polefinharze Polyethylene, wie Polyethylen mit geringer Dichte, Polyethylen mit hoher Dichte und geradkettiges Polyethylen mit niedriger Dichte und Polypropylene, wie Propylenhomopolymer, statistisches Propylenpolymer sowie Propylenblockpolymer. Mehr bevorzugt unter diesen ist Polyethylen, welches ein hohes theoretisches Modul bezüglich des Moduls des gestreckten Blechs hat. Polyethylen mit hoher Dichte, welches einen hohen kristallinen Anteil hat, ist für die Verwendung am besten geeignet. Diese Polyolefinharze können einzeln, oder zumindest zwei von diesen in Kombination eingesetzt werden.

Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts des Polyolefinharzes für die Herstellung des gestreckten Blechs ist nicht speziell limitiert, jedoch beträgt es bevorzugt 100.000 bis 500.000. Falls das Gewichtsmittel des Molekulargewichts des Polyolefinharzes kleiner als 100.000 ist, wird das Polyolefinharz an sich brüchig, so daß eine verschlechterte Streckbarkeit resuliert, wobei, falls umgekehrt das Gewichtsmittel des Molekulargewichts des Polyolefinharzes größer als 500.000 ist, eine verschlechterte Streckbarkeit resultiert, so daß dies Schwierigkeiten beim Formen des gestreckten Blechs oder beim Strecken bei einem hohen Verhältnis bereitet.

Das Gewichtsmittel des Molekulargewichts wird im allgemeinen mit der sogenannten Gelpermeationschromatographiemethode (Hochtemperatur-GPC) gemessen, d. h. durch Lösen des Polyolefinharzes, z. B. in einem heißen organischen Lösungsmittel, wie o-Dichlorbenzol, sowie nachfolgenden Schütten der Lösung in eine Kolonne und Messung der Elutionszeit. Die vorstehend erwähnten Gewichtsmittel des Molekulargewichts sind ebenso Werte, welche bei der Hochtemperatur-GPC-Methode erhalten werden, bei der o-Dichlorbenzol als das organische Lösungsmittel verwendet wird.

Obwohl die Fließgeschwindigkeit der Schmelze (MFR) des Polyolefinharzes für die Herstellung des gestreckten Blechs nicht speziell limitiert ist, beträgt sie bevorzugt 0,1 bis 20 g/10 min. Falls die MFR des Polyolefinharzes kleiner als 0,1 g/10 min., oder größer als 20 g/10 min. ist, ist es wahrscheinlich, daß Schwierigkeiten beim Strecken bei einem hohen Verhältnis auftreten. Die MFR wird entsprechend der JIS K 7210 „Prüfverfahren für den Fluß von thermoplastischen Harzen" gemessen.

Besonders geeignet für den Einsatz als Polyolefinharz für die Herstellung des gestreckten Blechs ist ein Polyethylen mit hoher Dichte, welches ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 100.000 bis 500.000 und eine MFR von 0,1 bis 20 g/10 min. hat.

Das gestreckte Blech kann zusätzlich zu dem Polyolefinharz, welches als Hauptkomponente dient, in sich ein Hilfsvernetzungsmittel, einen Fotoradikalpolymerisationsinitiator, etc. enthalten, und zwar falls dies insoweit nötig ist, als daß solche Additive nicht schädlich für die Realisierung der Aufgabe der Erfindung sind.

Beispiele für Hilfsvernetzungsmittel sind multifunktionale Monomere wie Triallylcyanurate, Trimethylolpropantriacrylate und Diallylphthalate. Weitere Beispiele für nützliche Fotoradikalpolymerisationsinitiatoren sind Benzophenone, Thioxanthone, Acetobenzophenone etc. Diese Hilfsvernetzungsmittel und Fotoradikalpolymerisationsinitiatoren werden einzeln eingesetzt oder zumindest zwei von diesen können in Kombination verwendet werden.

Obwohl der Gehalt des Hilfsvernetzungsmittels oder Fotoradikalpolymerisationsinitiators nicht speziell limitiert ist, ist es wünschenswert, ein bis zwei Gewichtsteile des Hilfsvernetzungsmittels oder des Fotoradikalpolymerisationsinitiators pro 100 Gewichtsteile des Polyolefinharzes einzusetzen. Falls der Gehalt des Hilfsvernetzungsmittels oder des Fotoradikalpolymerisationsinitiators kleiner als 1 Gewichtsteil pro 100 Gewichtsteile des Polyolefinharzes sind, ist es wahrscheinlich, daß das Polyolefinharz nicht vernetzt oder einer schnellen Fotoradialpolymerisation ausgesetzt wird, wohingegen falls umgekehrt der Gehalt des eingesetzten Vernetzungsmittels oder des eingesetzten Polymerisationsinitiators größer als 2 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des Polyolefinharzes sind, ist es wahrscheinlich, daß Schwierigkeiten beim Strecken des Blechs bei hohen Verhältnissen auftreten.

Das gestreckte Blech wird durch ein Verfahren hergestellt, welches nicht speziell limitiert ist, z. B. durch Kneten einer Polyolefinharzmischung im geschmolzenen Zustand, welche ein Polyolefinharz als Hauptkomponente und ein verwendetes Hilfsvernetzungsmittel oder einen eingesetzten Fotoradikalpolymerisationsinitiator, falls notwendig, enthält, mit einem Extruder, um die Mischung zu plastifizieren, wobei danach die geschmolzene Mischung durch ein T-Preßstück in ein Blech extrudiert und nachfolgend gekühlt wird, um zunächst das Blech aus Polyolefinharz, welches gestreckt werden soll (das Blechmaterial soll gestreckt werden), herzustellen.

Obwohl nicht speziell limitierend, ist die Dicke des Blechs, welches gestreckt werden soll, bevorzugt 0,5 bis 10 mm. Falls die Dicke geringer als 0,5 mm ist, gewährleistet das Blech eine zu geringe Dicke im gestreckten Zustand, wobei es keine genügende Festigkeit gewährleistet und eine verschlechterte Handhabbarkeit mit sich bringt. Falls die Dicke umgekehrt größer als 10 mm ist, kann die Streckbarkeit des Blechs erschwert werden.

Als nächstes wird das vorstehend beschriebene Blech gestreckt, um ein gestrecktes Blech zu ergeben.

Das Streckverhältnis für die Streckbehandlung ist so bestimmt, daß das gestreckte Blech ein Elastizitätsmodul bei Zug von mindestens 5 GPa aufweist. Das Streckverhältnis ist bevorzugt 10 bis 40, mehr bevorzugt 20 bis 40. Falls das Streckverhältnis kleiner als 10 ist, wird das gestreckte Blech keinen Elastizitätsmodul bei Druck von 5 GPa erreichen oder es wird nicht bezüglich des mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten, welcher nachstehend beschrieben ist, unabhängig vom Typ des Polyolefinharzes, reduziert, und zwar mit dem Ergebnis, daß das erhaltene Compositelaminat nicht die gewünschte Biegefestigkeit oder Formstabilität aufweist. Falls umgekehrt das Streckverhältnis über 40 ist, kann es Schwierigkeiten geben, eine kontrollierte Streckbehandlung zu erzielen.

Obwohl nicht speziell limitiert, beträgt die Temperatur bei der die Streckbehandlung bevorzugt durchgeführt wird, 85 bis 120°C. Falls die Strecktemperatur kleiner als 85°C ist, wird das gestreckte Blech für das Weißwerden anfällig oder es treten Schwierigkeiten beim Strecken bei einem hohen Verhältnis auf. Falls umgekehrt die Strecktemperatur höher als 120°C ist, neigt das Blech, welches gestreckt werden soll, dazu durchzubrechen, oder es ist schwierig, bei einem hohen Verhältnis u strecken.

Das Verfahren für die Streckung ist ebensowenig speziell limitiert. Das Blech kann gewöhnlich monoaxial gestreckt werden, während die Walzenstreckmethode als speziell vorteilhafte Methode angewendet werden kann.

Die Walzenstreckmethode erfolgt auf die weise, daß das Blech, welches gestreckt werden soll, zwischen zwei Paaren von streckenden Walzen geklemmt wird, welche eine unterschiedliche Geschwindigkeit aufweisen und dabei das Blech unter Erwärmen gezogen wird. Das Blech kann so hergestellt werden, daß die Moleküle effektiv ausschließlich in die Richtung des monoaxialen Streckens ausgerichtet sind. In diesem Fall ist das Geschwindigkeitsverhältnis der beiden Paare von streckenden Walzen das Streckverhältnis.

In dem Fall, in dem das zu streckende Blech eine große Dicke hat, kann es schwierig sein, das Blech nur durch die Walzenstreckmethode schonend zu strecken. In diesem Fall kann das Blech gewalzt werden, bevor das Strecken mit den Walzen erfolgt.

Das Blech wird so gewalzt, indem dieses zwischen ein Paar von in unterschiedliche Richtungen drehenden Druckwalzen gelegt wird, wobei das Blech eine Dicke aufweist, welche größer als die Lücke zwischen den Druckwalzen ist, so daß die Dicke des Blechs, welches gestreckt werden soll, reduziert wird und die Blechlänge erweitert wird. Das Blech, welches auf diese Weise gewalzt wurde, ist vor dem Strecken monoaxial orientiert und wird aus diesem Grund schonend monoaxial durch den nachfolgenden Schritt des Walzenstreckens gestreckt.

Der Streckschritt kann bei einem bevorzugten Temperaturbereich (85 bis 120°C) durch geeignetes Einstellen der Vorheiztemperatur des Blechs, welches gestreckt werden soll, der Temperatur der Streckwalzen, sowie der Temperatur der Atmosphäre etc., durchgeführt werden. Das auf diese Weise erhaltene Blech kann einer Vernetzungsbehandlung unterzogen werden, um eine höhere Hitzeresistenz zu erzielen oder um die Hitzeresistenz und Kriechresistenz des Compositelaminats, welches gegebenenfalls erhalten wird, zu verbessern.

Die Vernetzungsbehandlung kann z. B. durch Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl oder mit ultravioletter Strahlung ausgeführt werden, obwohl diese Maßnahmen nicht limitierend sind.

Falls der Elektronenstrahl für das Vernetzungsverfahren eingesetzt wird, ist die Dosis des Elektronenstrahls nicht speziell limitiert, jedoch kann die Dosis bezüglich der Zusammensetzung und Dicke des gestreckten Blechs in geeigneter Weise eingestellt werden. Allgemein ist die Dosis bevorzugt 1 bis 20 Mrad, mehr bevorzugt 3 bis 10 Mrad. In dem Fall, falls der Elektronenstrahl für die Vernetzungsbehandlung eingesetzt wird, wird das Vernetzungshilfsmittel zunächst in das gestreckte Blech eingeführt, wobei das Blech schonend vernetzt werden kann.

Die Dosis der ultravioletten Strahlung, welche für die Vernetzungsbehandlung angewendet werden soll, ist nicht speziell limitierend, kann jedoch in geeigneter Weise angepaßt werden, z. B. im Hinblick auf die Mischung und die Dicke des gestreckten Blechs. Allgemein ist die Dosis bevorzugt 50 bis 800 mW/cm2, mehr bevorzugt 100 bis 500 mW/cm2. In dem Fall, wenn ultraviolette Strahlung für die Vernetzungsbehandlung eingesetzt wird, wird der Fotoradikalpolymerisationsinitiator oder das Vernetzungshilfsreagenz in das gestreckte Blech zunächst eingeführt, wobei das Blech in schonender Art und Weise vernetzt werden kann.

Obwohl der Vernetzungsgrad von dem gestreckten Blech nicht speziell limitiert ist, ist es erwünscht, daß die vorstehend erwähnte Gelfraktion einen Anteil von 50 bis 90 Gew.% hat.

Das gestreckte Blech wird zunächst mindestens zehn Mal gestreckt und ist aus diesem Grund hinsichtlich des Ausmaßes der thermischen Kontraktion oder Expansion, welches bei gemäß dem Temperaturschwankungen zu berücksichtigen ist, vermindert. Entsprechend verursacht die Laminierung des gestreckten Blechs auf das dritte bis sechste Strukturblech oder auf das gedehnte Blech, daß das gestreckte Blech die thermische Kontraktion oder Expansion des Konstruktions- oder gedehnten Blechs unterdrückt, wobei gewährleistet wird, daß das in Rede stehende Komplexlaminat dimensionsstabil gegenüber Temperaturen ist.

Der mittlere lineare Ausdehnungskoeffizient dient als numerischer Wert, welcher das Ausmaß der thermischen Kontraktion oder Expansion anzeigt.

Das gestreckte Blech für die Verwendung bei dem dritten bis sechsten Merkmal der Erfindung hat einen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten von bis zu 5 × 10–5/°C, bevorzugt bis zu 3 × 10–5/C°, mehr bevorzugt –2 × 10–5/°C bis 2 × 10–5/°C.

Der mittlere lineare Ausdehnungskoeffizient ist ein Maß, welches das Ausmaß der dimensionalen Expansion eines Körpers in Abhängigkeit von der Temperatur anzeigt. Der mittlere lineare Ausdehnungskoeffizient kann während bzw. als Folge der Erhöhung der Temperatur durch präzises Messen der Dimensionen des Körpers mit Hilfe von TMA (mechanische Analyse) präzise bestimmt werden, während es alternativ möglich ist, den Mittelwert dadurch zu bestimmten, daß die Dimensionen des gestreckten Blechs bei 5° und 80° gemessen werden und der Mittelwert von der Differenz berechnet wird.

Allgemein haben die Körper von Polyolefinharzen einen großen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten von 5 × 10–5/°C, wobei die Streckbehandlung gestreckte Bleche hervorbringt, welche einen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten von bis zu 5 × 10–5/°C haben. Das gestreckte Blech verkleinert den mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten, wenn das Streckverhältnis ansteigt.

Falls einmal überprüft. haben das Konstruktionsblech und das gedehnte Blech einen mittleren linearen Expansionskoeffizienten des Polyolefinharzblechs von ungefähr 5 × 10–5 bis 15 × 10–5/°C und haben das Problem, daß diese aufgrund der thermischen Kontraktion oder Expansion große Freimaßtoleranzen aufweisen. Jedoch bietet die Laminierung des gestreckten Blechs, welches einen mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten von bis zu 5 × 10–5/°C hat, auf mindestens eine Oberfläche des Konstruktions- oder gedehnten Blechs ein Compositelaminat, welches einen verkleinerten mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten hat und aufgrund von thermischer Kontraktion und Expansion weniger zu Freimaßtolleranzen neigt.

Da das gestreckte Blech ein erhöhtes Streckverhältnis hat. sowie einen mittleren linearen Expansionskoeffizienten von bis zu 5 × 10–5/°C aufweist, erhöht sich auch die Zugfestigkeit (Elastizitätsmodul bei Zug) in der Streckrichtung. Dies erzeugt den synergistischen Effekt der Erzeugung einer bemerkenswert verbesserten Biegefestigkeit (Elastizitätsmodul beim Biegen) bezüglich des Compositelaminats, welches durch die Laminierung des gestreckten Blechs auf mindestens eine Oberfläche des Strukturblechs oder des expandierten Blechs erzeugt wird.

Als nächstes wird beschrieben, wie das Blech mit der hohen Zugfestigkeit oder das gestreckte Blech auf das Strukturblech oder expandierte Blech auflaminiert wird.

Das Verfahren zur Laminierung des hoch zugfesten Blechs oder des gestreckten Blechs auf zumindest eine Oberfläche des Konstruktionsblechs oder des gedehnten Blechs, um ein Compositelaminat zu ergeben, ist nicht speziell begrenzt limitierend, kann jedoch z. B. eine thermische Anbindungsmethode unter Anwendung von Hitze oder eine Klebemethode unter Verwendung eines Klebers sein. Jedoch ist der Einsatz der thermischen Bindungsmethode, welche exzellent hinsichtlich der Produktivität ist, bevorzugt.

Obwohl das Verfahren zur Herstellung des Compositelaminats durch thermisches Anbinden nicht speziell limitiert ist, sind die folgenden beiden Prozesse im allgemeinen nützlich, z. B. wenn das expandierbare Blech durch einen chemischen Expansionsprozeß gedehnt wird.

[Verfahren I] Laminieren eines Verblendungsmaterials, welches eine Festigkeit hat, um die Expansion des expandierbaren Blechs in ebene Richtungen (x-, y-Richtungen) zu unterdrücken, auf mindestens eine Oberfläche des expandierbaren Blechs, Erwärmung des expandierbaren Blechs zur Expansion und anschließende thermische Anbindung des gestreckten Blechs auf mindestens eine Oberfläche des erhaltenen expandierten Blechs, um das Compositelaminat herzustellen.

[Verfahren II] Laminierung des gestreckten Blechs auf mindestens eine Oberfläche des expandierbaren Blechs durch thermisches Anbinden und nachfolgendes Erwärmen des expandierenden Blechs zum Zweck der Expansion, um ein Compositelaminat herzustellen.

Verfahren II ist anwendbar, falls das gedehnte Blech nicht thermisch deformiert und zwar bei Temperaturen, bei denen das expandierbare Blech für die Expansion erwärmt wird, wobei die Expansionstemperatur für das expandierende Blech gewöhnlich 180 bis 250°C beträgt, so daß das gestreckte Blech für die thermische Deformation zugänglich gemacht wird. Entsprechend ist für die Anwendung Verfahren I mehr bevorzugt als Verfahren II.

Falls das gestreckte Blech durch Verfahren I thermisch an das expandierte Blech angebunden werden soll, kann die Oberfläche des expandierten Blechs oder des gestreckten Blechs mit einer Grundierung behandelt oder beschichtet werden. Ein Polyolefinharzfilm oder etwas ähnliches, welcher einen Schmelzpunkt hat, der niedriger ist als die Temperatur, bei der das gestreckte Blech thermisch deformiert, kann vor der thermischen Anbindung zwischen das gedehnte Blech und das gestreckte Blech gelegt werden.

Obwohl die Richtung der Laminierung des gestreckten Blechs auf das gedehnte Blech nicht speziell limitiert ist, hat das gestreckte Blech, insbesondere in die Richtung, in welche das Blech gestreckt wird, verbesserte mechanische Eigenschaften, so daß das Blech in eine Richtung, um diesen Vorteil, welcher von der Verwendung oder den gewünschten mechanischen Eigenschaften des Compositelaminats abhängt, zu sichern, oder in zumindest zwei Richtungen (rechtwinklig oder bei einem gewünschten Winkel), laminiert werden kann.

Die Anzahl der Schichten, welche das Laminat des gedehnten Blechs bilden, das gestreckte Blech und die Dicke des Compositelaminats werden in geeigneter weise in Übereinstimmung mit der Verwendung und den erwünschten mechanischen Eigenschaften des Compositelaminats bestimmt. weiterhin kann das gestreckte Blech nicht nur an der oberen und unteren Oberfläche des gedehnten Blechs, sondern auch an den Seitenflächen des expandierten Blechs auflaminiert werden. Dies erschwert es, daß sich ein beim Biegen auftretender Fehler von einem Grenzflächenbereich, welcher eine bemerkenswert verbesserte Biegefestigkeit verleiht, weiterentwickelt.

Obwohl die Erwärmungsbedingungen und die Druckanwendungsbedingungen für das thermische Anbinden sich mit dem Typen des einzusetzenden gestreckten Blechs unterscheiden und aus diesem Grund nicht einfach bestimmt werden können, ist es allgemein erwünscht, eine thermische Bindung bei einer Heiztemperatur, welche niedriger als die Schmelztemperatur des Polyolefinharzes ist, welches als die Hauptkomponente des gestreckten Blechs dient und unter einem erhöhten Druck von ungefähr 0,01 bis etwa 1,0 MPa zu erzielen.

Falls die Erwärmungstemperatur für die thermische Bindung nicht kleiner als der Schmelzpunkt des eingesetzten Polyolefinharzes, welche als Hauptkomponente des gestreckten Blechs dient, ist, ist die thermische Kontraktion oder Expansion des gestreckten Blechs wahrscheinlich dazu in der Lage, die Form oder den mittleren linearen Ausdehnungskoeffizienten des Compositelaminats zu verschlechtern. Außerdem ist es wahrscheinlich, daß falls der angewendete Druck für das thermische Anbinden außerhalb des vorstehend genannten Bereichs liegt, daß das Compositelaminat eine verschlechterte Form hat.

Schließlich wird für die Verwendung des Compositelaminats der vorliegenden Erfindung eine Beschreibung gegeben.

Das Compositelaminat der vorliegenden Erfindung ist vollständig aus leichtgewichtigen Kunststoffmaterialien von hoher Festigkeit hergestellt und beispielsweise für die folgenden Verwendungen, für welche Holz, Holzplatten und anorganische faserverstärkte Kunststoffe zur Zeit eingesetzt werden, anwendbar.

– Hoch- und Tiefbau und Baumaterialien

Fußplatten, Formtafeln aus Beton, Schwellen, druckauffangende Platten, Konstruktionsbasisplatten, Brückenträger, dämpfende Hebepaneele, undurchlässige Paneele, erdabstützende Platten, Kunststoffblöcke (Parkmaterialien).

- Gebäudematerialien

Deckmaterialien, Wandpaneele, Fußbodenfundamentelemente, wärmeisolierende Paneele, schallisolierende Paneele, Tatamikerne, Fußbodenauskleidungen, Materialien zur Verhinderung von Wärmebrücken, Trennungskerne, Schreibtischplatten, Wandsicherungsunterlagen fürs Bad, Hinweisschilder.

- Fahrzeugteile

Deckenmaterialien, stoßabsorbierende Elemente, Stoßdämpferbalken, Fußbodendeckmaterialien, untere Böden, Motorhaubenauskleidungen, Wandmaterialien, Türkerne, äußere Paneele.

Die Anwendungen der Compositelaminate der vorliegenden Erfindung sind nicht auf die vorstehenden beschränkt. Es wird erwartet, daß die Laminate breitere Anwendungsmög1ichkeiten finden werden, wobei von der Formbeständigkeit der Laminate Gebrauch gemacht wird und zwar aufgrund der charakteristischen plastischen Deformation davon, wegen den Vorteilen, welche mit der Biegearbeit in Übereinstimmung mit der Form an der Stelle und mit dem Anpassen der Unebenheit des Laminats beim Installieren verbunden sind.

Das gedehnte Blech hat bezüglich der darin enthaltenen Zellen ein mittleres Längenverhältnis Dz/Dxy von 1,1 bis 4,0 und weist ein Expansionsverhältnis von 3 bis 20 auf. Genauer gesagt weist das gedehnte Blech in sich spindelförmige Zellen auf, die in Richtung der Dicke des Blechs orientiert sind und es hat außerdem ein spezifiziertes Expansionsverhältnis und ist daher hervorragend bezüglich mechanischer Eigenschaften wie Druckfestigkeit, Elastizitätsmodul bei Druck, Flexibilität in Biegerichtung, Kriechresistenz und elastischer Instandsetzbarkeit trotz Leichtgewichtigkeit.

Zusätzlich wird das gestreckte Blech, welches entsprechend hinsichtlich dem Elastizitätsmodul bei Zug in Streckrichtung bemerkenswert verbessert ist und anders als gewöhnliche Kunststoffe einer geringen oder keinen thermischen Kontraktion oder Expansion bei Temperaturschwankungen unterliegt, mindestens zehn Mal gestreckt.

Nachstehend sind die Vorteile von Compositelaminaten aufgeführt, welche durch Laminierung des gestreckten Blechs auf Konstruktionsbleche oder gedehnte Bleche erhalten werden.

  • – Da die beiden Bleche jeweils aus einem Polyolefinharz hergestellt werden, ist es weniger wahrscheinlich, daß das Laminat die Umwelt belastet, und das Laminat ist leichter dem Recycling zugänglich als Holzplatten oder anorganische Fasercompositematerialien.
  • – Das gedehnte Blech hat eine hohe Zugsteifigkeit und gewährt somit eine Verstärkung für durch Biegen verursachte Oberflächenkontraktion oder Oberflächenexpansion, während das Konstruktionsblech oder gedehnte Blech trotz Leichtgewichtigkeit eine hohe Drucksteifigkeit hat und daher für die Übertragung von aufgrund des Siegens auftretender Spannung dient. Als ein Resultat ist hoch festes Compositelaminat verfügbar, welches leichtgewichtig ist und eine hohe Drucksteifigkeit und eine hohe Biegesteifigkeit aufweist.
  • – Wenn das gestreckte Blech, dessen thermische Kontraktion oder Expansion stark herabgesetzt ist, auf das gedehnte Blech laminiert ist, unterdrückt es die thermische Kontraktion oder Expansion des gedehnten Blechs, wobei es eine verbesserte Formstabilität gewährleistet.
  • – Das gedehnte Blech erreicht, falls dessen Biege-Knickverformung erhöht ist, beim Biegen den Knickpunkt und zwar wenn es einer Biegebeanspruchung ausgesetzt wird, welche es dem gestreckten Blech ermöglicht, plastisch zu deformieren, und zwar bevor das Compositelaminat aufgrund des Biegens nachgibt. Entsprechend weist das Compositelaminat Formstabilität auf.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1(a) ist eine perspektivische Ansicht, die ein gedehntes Blech zeigt, und

1(b) ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A in 1(a).

2 ist ein Graph, welcher das Verhältnis zwischen der Verformung bei Zug des gestreckten Blechs und der Zugbeanspruchung davon zeigt.

3 ist ein Graph, der die Abhängigkeit zwischen der Biege-Knickverformung des gedehnten Blechs und der Biegebeanspruchung davon zeigt.

4 ist ein Graph, der die Abhängigkeit zwischen der Biegegrenzverformung des Compositelaminats und der Biegebeanspruchung davon zeigt.

5 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Laminats, welches fünf Schichten von drei verschiedenen Komponenten enthält.

6 ist eine schematische seitliche Vorderansicht, die einen Schraubenextruder, wie er in Beispiel 4 eingesetzt wird, um das Treibmittel einzukneten, zeigt.

7(a) ist eine seitliche Vorderansicht, die ein expandierbares Compositeharzblech zeigt, welches in Beispiel 4 erhalten wird, und

7(b) ist eine Draufsicht auf dasselbe Blech.

8 ist eine perspektivische Ansicht eines gedehnten Blechs mit Honigwabenstruktur, welches in Beispiel 4 erhalten wird.

BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1 i) Herstellung eines gedehnten Blechs aus Polyolefinharz (1) Herstellung eines modifizierten Polyolefinharzes

Ein Doppelschneckenextruder, BT40 (Produkt der Plastic Kogaku Kenkyusho), welcher in die gleiche Richtung rotierbare Schnecken aufweist, wurde für die Modifizierung eingesetzt. Der Extruder hatte selbstwischende doppelschraubige Schnecken, mit L/D von 35 und D von 39 mm. Der Extruderzylinder enthielt die Zylinder 1 bis 6, welche bezogen auf die Seite des Extruders, der eine Preßform mit Öffnungen für drei Stränge enthielt, von der stromaufwärts gelegenen Seite stromabwärts angeordnet waren. Der vierte Zylinder hatte eine Vakuumöffnung, um die flüchtige Fraktion zu sammeln.

Die Verfahrensbedingungen sind wie folgt. – Extruderzylindertemperatureinstellung erster Zylinder: 180°C zweiter bis sechster Zylinder: 220°C Preßform: 220°C

– Rotationsgeschwindigkeit der Schnecken: 150 rpm

Zunächst wurde ein Polyolefinharz durch einen hinterendigen Einfülltrichter in den modifizierenden Schneckenextruder, der die vorstehend beschriebene Konstruktion hatte, gegeben, eine Mischung des modifizierenden Monomers und organisches Peroxid wurden durch den dritten Zylinder in den Extruder gegeben und die Inhaltsstoffe wurden im geschmolzenen Zustand geknetet, um das modifizierte Harz zu erhalten. Eine flüchtige Fraktion, welche zu dieser Zeit innerhalb des Extruders entstand, wurde durch Evakuierung durch die Vakuumöffnung entfernt.

Das Polyolefinharz war ein statistisches Polypropylencopolymer („EX6," Produkt von Nippon Polychem Co., Ltd., 1,8 in MFR, eine Dichte 0,9 g/cm3), und es wurde mit einem Durchsatz von 10 kg/h hinzugegeben. Das modifizierende Monomer war Divinylbenzol, und es wurde in einem Gehalt von 0,5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Polylolefinharzes hinzugegeben. Das organische Peroxid war 2,5-Dimethyl-2,5-di(tertbutylperoxid)hexyn-3, und es wurde in einem Gehalt von 0,1 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Polyolefinharzes hinzugegeben.

Das modifizierte Harz, welches durch Kneten im geschmolzenen Zustand aus dem Polyolefinharz, dem modifizierenden Monomer und dem organischen Peroxid hergestellt wurde, wurde durch die Strangpreßform entladen, mit Wasser gekühlt und mit Hilfe einer Körnungsmaschine zerteilt, um modifizierte Harzpellets zu ergeben.

(2) Herstellung der expandierbaren Harzmischung

Ein Doppelschneckenextruder, Modell TEX-44 (Produkt von Japan Steel Works, Ltd.) welcher in die gleiche Richtung drehende Schnecken hat, wurde für das Kneten eines Treibmittels eingesetzt. Der Extruder hatte selbstwischende doppelschraubige Schnecken, mit L/D von 45,5 und D von 47 mm. Der Extruderzylinder enthielt die Zylinder 1 bis 12, welche bezogen auf die Seite des Extruders, welcher eine Preßform mit sieben Strangöffnungen hatte, von der stromaufwärts gelegenen Seite stromabwärts angeordnet waren. Nachstehend sind die Zonen der Temperatureinstellung angegeben.

Der erste Zylinder wurde fortlaufend gekühlt.

erste Zone: zweiter bis vierter Zylinder

zweite Zone: fünfter bis achter Zylinder

dritte Zone: neunter bis zwölfter Zylinder

vierte Zone: Preßform und Adpaterbereich

Der sechste Zylinder, der für die Hinzuführung des Treibmittels dadurch verantwortlich war, wurde in Form eines Seitenaufgebers bereitgestellt. Der elfte Zylinder wurde mit einer Vakuumöffnung für das Sammeln der flüchtigen Fraktion bereitgestellt. Die Verfahrensbedingungen sind wie folgt. – Extruderzylindertemperatureinstellungen Erste Zone: 150°C zweite Zone: 170°C dritte Zone: 180°C vierte Zone: 160°C

– Rotationsgeschwindigkeit der Schnecken: 40 rpm

Das modifizierte Harz, welches auf diese Weise erhalten wurde und Polypropylen des Homotyps („FY4," Produkt von Nippon Polychem Co., Ltd., MFR von 5,0, eine Dichte von 0,9 g/cm3) wurden jeweils mit einem Durchsatz von 10 kg/h zu dem das Treibmittel knetenden Schneckenextruder hinzugegeben. Weiterhin wurde durch den Seitenaufgeber des Extruders das Treibmittel dem Extruder zugeführt. Das Treibmittel war Azodicarboamid (ADCA), und es wurde mit einem Durchsatz von 1,0 kg/h hinzugegeben. Das modifizierte Harz und das Treibmittel, welche zusammen geknetet wurden, gewährleisteten eine expandierbare Harzmischung.

(3) Herstellung eines expandierbaren Blechs aus Polyolefinharz

Das expandierbare Harzgemisch wurde von einer T-Preßform extrudiert, um ein expandierbares Blech aus Polyolefinharz, das 350 mm breit und 0,5 mm dick war, zu ergeben.

(4) Herstellung eines expandierbaren Blechs, das Verblendungsmaterial aufweist

Ein nichtgewebtes Fabrikat von Polyethylenterephthalat („Spanbond ecule 6301A," Produkt von Toyobo Co., Ltd., Gewicht 30 g/m2), welches als Verblendungsmaterial diente, wurde über jede der entgegengesetzten Oberflächen des expandierbaren Blechs des Polyolefinharzes gelegt, und der Zusammenbau wurde mit Hilfe einer Presse bei einer Temperatur von 180°C zusammengedrückt, um ein expandierbares Blech zu ergeben, welches das Verblendungsmaterial aufweist.

(5) Expansion

Die Eckenbereiche wurden von dem expandierbaren Blech entfernt, welches das Verblendungsmaterial aufwies und hergestellt wurde, um eine quadratische Probe mit einer Seitenlänge von jeweils 300 mm zu ergeben. Die Probe wurde in einem Ofen auf 230°C für ungefähr 5 Minuten erwärmt, um das expandierbare Blech auszudehnen und ein gedehntes Blech des Polyolefinharzes zu erhalten, welches eine Dicke von 5 mm hat.

(6) Prüfung des gedehnten Blechs

Das gedehnte Blech des Polyolefins, welches erhalten wurde, wurde hinsichtlich folgender Aspekte geprüft.

– Rohdichte:

Die Rohdichte wurde gemäß JIS K 6767 bestimmt.

– Expansionsverhältnis:

Nachdem das Verblendungsmaterial mit einem Schneidwerkzeug von dem Compositelaminat entfernt wurde, wurde die Rohdichte des Laminats gemäß JIS K-6767 „Polyethylenschaumprüfmethode" gemessen und der Reziprogwert der Messung wurde als Expansionsverhältnis genommen.

– Form der Zellen (mittleres Längenverhältnis):

Das Compositelaminat wurde entlang dessen Dicke (z-Richtung) durchgeschnitten und eine vergrößerte Fotografie wurde vom mittleren Bereich des resultierenden Abschnitts bei einer Vergrößerung von × 15 genommen, während der Abschnitt unter einem optischen Mikroskop beobachtet wurde. Die Dz und Dxy-werte aller Zellen, welche auf der Fotografie abgebildet waren, wurden mit Meßkluppen gemessen, um Dz/Dxy für jede Zelle zu berechnen, und das arithmetische Mittel von Dz/Dxy-Verhältnissen wurde für einhundert Zellen berechnet, wobei dies das Mittel der Längenverhältnisse war. Die Zellen mit einem Dz-Wert von bis zu 0,05 mm (wirklicher Durchmesser) und diejenigen mit einem Dz-Wert von mindestens 10 mm wurden bei der Messung nicht berücksichtigt.

– Elastizitätsmodul bei Druck:

Die Messungen wurden gemäß JIS K 7203 bei einer Prüfgeschwindigkeit von 1 mm/min genommen, um das Elastizitätsmodul bei Druck zu berechnen.

– Biege-Knickverformung

Die Messungen wurden gemäß JIS K 7171 mit einer Prüfgeschwindigkeit von 1 mm/min in einem Meßbereich von 180 mm durchgeführt. Der Punkt, an dem der Prüfkörper aufgrund des Biegens einknickte, und zwar mit deutlicher Abnahme der Biegebeanspruchung, wurde als Biege-Knickpunkt genommen, und die Verformung an diesem Punkt wurde als Biege-Knickverformung gemessen.

– Linearer Ausdehnungskoeffizient

Auf dem Prüfkörper wurden in einem Intervall von ungefähr 150 mm Meßstriche aufgetragen, dann der Prüfkörper in einer Kammer, die eine konstante Temperatur von 5°C aufwies, für eine Stunde stehengelassen, und die Abstände zwischen den Meßstrichen wurden gemessen. Anschließend wurde die Probe in einer Kammer, die eine konstante Temperatur von 80°C aufwies, für eine Stunde lang stehengelassen, und die Abstände zwischen den Meßstrichen wurden auf ähnliche Weise gemessen. Dieses Verfahren wurde drei Mal wiederholt. Die Mittel der Abstände zwischen den Meßstrichen bei 5°C und 80°C, welche bei dem zweiten und dritten Verfahren erhalten wurden, wurden bestimmt. Der lineare Ausdehnungskoeffizient war durch folgende Gleichung gegeben.

ii) Herstellung eines gestreckten Blechs des Polyolefinharzes (1) Herstellung des extrudierten Blechs

Eine Mischung wurde von 100 Gewichtsteilen von Polyethylen mit hoher Dichte (Handelsname: HY540, Produkt von Mitsubishi Chemical Co., Ltd., MFR von 1,0, Schmelzpunkt 133°C, Gewichtsmittel des Molekulargewichts 300.000) und 1 Gewichtsteil Benzophenon (Photopolymerisationsinitiator) hergestellt. Die Mischung wurde geschmolzen und in einem 30 mm Doppelschneckenextruder bei einer Heiztemperatur von 200°C geknetet, durch eine T-Preßform in ein Blech extrudiert und mit Kühlwalzen gekühlt, um ein ungestrecktes Blech zu ergeben, welches 1 mm dick und 100 mm breit war.

(2) Walzen-Vernetzen

Das ungestreckte Blech wurde auf ein Verhältnis von 6 unter Verwendung von 6-inch Walzen (Produkt von Kodaira Seisakusho), welche eine Oberflächentemperatur von 100°C aufwiesen, gewalzt, danach mit einer Geschwindigkeit von 2 m/min mit den Walzen befördert und durch einen Wärmeofen geführt, welcher eine Atmosphärentemperatur von 85°C aufwies, mit einer Geschwindigkeit von 8 m/min. mit Walzen befördert, mit den Walzen auf ein Verhältnis von 5 gestreckt und aufgewickelt. Das erhältliche Blech wurde mit einer Hochtemperaturquecksilberlampe über unterschiedliche Oberflächen davon für 5 Sekunden zur Vernetzung bestrahlt.

Schließlich wurde das erhaltene Blech zur Entspannung bei 130°C frei von Spannung für 1 Minute behandelt.

Das gestreckte Blech, das auf diese Weise hergestellt wurde, war 50 mm breit, 0,2 mm dick und transparent. Dieses Blech hatte ein absolutes Streckverhältnis von 30, einen linearen Expansionskoeffizienten von 1,5 × 10–5, einen Schmelzpunkt von 135°C [der Höchstwert der Temperatur wurde mit DSC (Differenzial Scanning Kalorimeter) gemessen] und ein Elastizitätsmodul bei Zug von 12 GPa.

(3) Prüfung des gestreckten Blechs – Elastizitätsmodul bei Zug

Der Prüfkörper wurde zur Messung von Zugeigenschaften gemäß dem Zugtestverfahren JIS K 7113 geprüft.

– Linearer Expansionskoeffizient

Der lineare Expansionskoeffizient wurde durch das gleiche Verfahren, wie vorstehend beschrieben, gemessen. Wenn orientiert, wurde die Probe mit Berücksichtigung der MD-Richtung (gleiche Richtung wie die Streckrichtung) und TD-Richtung (Richtung senkrecht zu MD) geprüft.

iii) Herstellung des Compositelaminats (1) Laminierung-Thermisches Anbinden

Wie in 5 gezeigt, wurde ein Laminat, welches fünf Schichten von drei verschiedenen Materialien aufweist, hergestellt, indem ein gedehntes Blech 11 aus Polyolefin, das zuerst erhalten wurde, eingesetzt wurde, ein Film von Polyethylen mit niedriger Dichte (UF230, Produkt von Mitsubishi Chemical Co., Ltd., 30 &mgr;m) 14 über alle Oberflächen des Blechs 11 plaziert wurde und weiterhin ein gestrecktes Blech 15 aus Polyolefinharz über den Film 14 gelegt wurde. Die Zusammenstellung wurde mittels einer Handpresse bei einer Temperatur von 125°C und einem Druck von 196 kPa (2 kgf/cm2) für 2 Minuten zusammengedrückt und anschließend mit Wasser durch eine wassergekühlte Presse (Druck von 196 kPa) gekühlt, um ein Compositelaminat zu erhalten, welches eine Dicke von 5 mm aufweist.

(2) Prüfung des Compositelaminats – Elastizitätsmodul beim Biegen

Das Elastizitätsmodul beim Biegen wurde bei einer Prüfgeschwindigkeit von 5 mm/min in einem Meßbereich von 180 mm durch Messen gemäß JIS K 7171 berechnet. Wenn orientiert, wurde die Probe unter Berücksichtigung der MD-Richtung und TD-Richtung geprüft.

– Biegefestigkeit

Die Biegefestigkeit wurde bei einer Prüfgeschwindigkeit von 5 mm/min durch Messen gemäß dem Verfahren nach JIS K 7171 berechnet. Der Ausdruck Biegefestigkeit bezieht sich in diesem Zusammenhang auf ein Maximum der beim Biegen auftretenden Beanspruchung. Wenn orientiert, wurde die Probe unter Berücksichtigung der MD-Richtung und der TD-Richtung geprüft.

– Linearer Ausdehnungskoeffizient

Der lineare Ausdehnungskoeffizient wurde durch dieselbe Methode wie vorstehend beschrieben gemessen. Wenn die Probe orientiert war, wurde diese im Hinblick auf die MD-Richtung und die TD-Richtung geprüft.

– Größenveränderung bei der Absorption von Wasser

Diese wurde gemäß JIS A 5905 unter Berücksichtigung der Expansion in die Richtung der Dicke geprüft.

– Formbeständigkeit

Bei dem beschriebenen, das Elastizitätsmodul beim Biegen betreffenden Versuch wurde das Gefälle des Eindruckstempels dann angehalten, wenn die Biegeauslenkung 3 mm betrug, und die Probe wurde hinsichtlich des Augenscheins geprüft und gemäß der folgenden Kriterien bewertet.

O: Die Probe blieb verbogen, ohne vor dem Prüfen den flachen Zustand wieder anzunehmen.

X: Die Probe kehrte vor dem Prüfen wieder in den flachen Zustand zurück, oder die Struktur knickte bzw. beulte ein und gab infolge des Biegens nach.

Beispiele 2, 3

Compositelaminate wurden auf dieselbe Art und Weise wie in Beispiel 1 mit Ausnahme der Änderung des Expansionsverhältnisses, des Streckverhältnisses und der Art der Laminierung von Beispiel 1, wie in Tabelle 1 aufgelistet, hergestellt. Die Prüfergebnisse der erhaltenen Produkte sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 4 i) Herstellung eines gedehnten Blechs aus Polyolefinharz

Bei der Herstellung des expandierbaren Harzgemisches wurden in Schritt (2) die folgenden Materialien für die Mischung eingesetzt.

Polyethylen mit hoher Dichte („JY20", Produkt von Nippon Polychem Co., Ltd., Dichte von 951 kg/m3, MFR von 9,0 g/10 min.) mit 50 Gewichtsteilen

Polypropylen („MH8," Produkt von Nippon Polychem Co., Ltd., Dichte von 900 kg/m3, MFR von 0,3 g/10 min.) mit 25 Gewichtsteilen

Silanmodifiziertes Polypropylen („XPM800HM," Produkt von Mitsubishi Chemical Co., Ltd., Dichte von 912 kg/m3, MFR von 11 g/10 min.) mit 25 Gewichtsteilen

Silanvernetzungskatalysator (Matercharge von Dibutylzinndilaurat, „PZ-10S," Produkt von Mitsubishi Chemical Co., Ltd.), mit 1,5 Gewichtsteilen

Thermisch zersetzbares Treibmittel (ADCA), mit 4 Gewichtsteilen

Die Mischung dieser fünf vorstehend aufgeführten Materialien wurde in der gleichen Art und Weise wie in Beispiel 1 geknetet, und die geknetete Mischung wurde zwischen eine Vertiefungen aufweisende Walze 13 und eine keine Vertiefungen aufweisende Walze 16 gegeben, indem ein in 6 gezeigter, treibmittelknetender Schneckenextruder 10 mit einem Lippenöffnungsgrad einer Preßform 12, die auf 2 mm eingestellt war eingesetzt wurde, wobei ein expandierbares Harzgemischblech 21 erhalten wurde, welches eine hohe Anzahl von Fortsätzen 22 hatte, die jeweils die Form eines Massivzylinders hatten und wie aus 7 erkennbar, an einer Oberfläche des Blechstücks angeordnet waren.

Das expandierbare Harzgemischblech 21 wurde zur Vernetzung mit Wasser für zehn Stunden bei 95°C unter heißes Wasser getaucht und anschließend wie in dem Expansionsschritt (5) von Beispiel 1 zur Expansion übererhitzt, um ein wabenstrukturförmiges gedehntes Blech 26, welches wie in 8 gezeigt, Bereiche mit hoher Dichte 24 und Bereiche mit niedriger Dichte 25 enthielt, zu erhalten.

Mit Ausnahme von diesen Merkmalen wurde ein Compositelaminat in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 erhalten. Tabelle 1 zeigt das Prüfresultat der erhaltenen Produkte.

Beispiel 5

Dasselbe Verfahren wie in Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme durchgeführt, daß die Expansionszeit von Beispiel 1 auf 10 Minuten geändert wurde.

Vergleichsbeispiel 1

Mit der Ausnahme der Verwendung eines gedehnten Blechs aus Polypropylen („Softron SP#1005," Produkt von Sekisui Chemical Co., Ltd., Expansionsverhältnis 10 cc/g, Dicke 5 mm) anstatt eines gedehnten Blechs aus Polyolefinharz, welches in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde ein Compositelaminat in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Tabelle 1 zeigt die Prüfergebnisse des erhaltenen Produkts.

Da der Drucktest keinen erwähnenswerten elastischen Bereich verriet, wurde als Elastizitätsmodul bei Druck eine Steigung angenommen, welche in ihrem Anfangsstadium dem wert 0 angenähert war.

Die Biege-Knickverformung ist nicht gezeigt, da der Prüfkörper weich war und beim Biegen schwer zu prüfen war.

Vergleichsbeispiele 2, 3

Compositelaminate, welche Eigenschaften haben, welche nicht innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung sind, wurden durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1, jedoch mit den in Tabelle 1 aufgelisteten Änderungen, hergestellt. Tabelle 1 zeigt die Prüfergebnisse der erhaltenen Produkte.

Vergleichsbeispiel 4

Ein kommerzielles MDF, eine Holzfaserplatte mit mittlerer Dichte MDF („Highbestwood L," Produkt von Noda Col., Ltd.) wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 geprüft. Tabelle 1 zeigt die Prüfergebnisse.

Industrielle Anwendbarkeit

Die Erfindung betrifft Polyolefinharzcompositelaminate, welche vollständig aus Polyolefinharzen hergestellt sind und für die Verwendung beim Hoch- und Tiefbau oder als Konstruktionsmaterialien, als Baumaterialien, als Fahrzeugteile, etc., eine hohe Steifigkeit aufweisen. Polyolefinharzcompositelaminate, welche ausschließlich aus Polyolefinharzmaterialien, die umweltfreundlich und elastisch sind, hergestellt sind, werden durch die Erfindung verfügbar gemacht. Die Laminate sind leichtgewichtig, haben eine hohe Steifigkeit, sind nicht der Zersetzung zugänglich, zeigen keine Größenveränderungen, falls sie Temperatur- oder Feuchtigkeitsänderungen ausgesetzt sind und sind recyclebar.


Anspruch[de]
  1. Ein Polyolefinharzcompositelaminat mit einem Polyolefinharzkonstruktionsblech, das eine Dichte von 40 bis 300 kg/m3 und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa hat und einem Polyolefinharzblech, welches auf zumindest eine Fläche des Konstruktionsblechs auflaminiert ist und in eine Richtung ein Elastizitätsmodul bei Zug von mindestens 5 Gpa aufweist.
  2. Ein Polyolefinharzcompositelaminat mit einem gedehnten Polyolefinharzblech, das bezüglich der darin enthaltenen Zellen ein mittleres Längenverhältnis Dz/Dxy von 1,1 bis 4,0 hat, ein Expansionsverhältnis von 3 bis 20 und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa aufweist und einem Polyolefinharzblech, welches auf mindestens eine Oberfläche des gedehnten Harzbleches auflaminiert ist und welches in eine Richtung ein Elastizitätsmodul bei Zug von mindestens 5 GPa hat.
  3. Ein Polyolefinharzcompositelaminat mit einem gedehnten Polyolefinharzblech, welches bezogen auf die darin enthaltenen Zellen ein mittleres Längenverhältnis Dz/Dxy von 1,1 bis 4,0 hat, ein Expansionsverhältnis von 3 bis 20 und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa aufweist und einem gestreckten Polyolefinharzblech, welches an mindestens einer Oberfläche des gedehnten Harzbleches auf laminiert ist, das zumindest zehnmal in eine Richtung gestreckt wurde und ein Elastizitätsmodul bei Zug von mindestens 5 GPa hat.
  4. Ein Polyolefinharzcompositelaminat mit einem gedehnten Polyolefinharzblech, das ein Expansionsverhältnis von 3 bis 20 und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa hat und einem gestreckten Polyolefinharzblech, das auf mindestens eine Oberfläche des gedehnten Harzbleches auf laminiert ist, welches mindestens zehnmal in eine Richtung gestreckt wurde und ein Elastizitätsmodul bei Zug von mindestens 5 GPa aufweist und welches dadurch erhalten wird, daß zur Modifizierung des Harzes ein Polyolefinharz mit einem modifizierenden Monomer zur Reaktion gebracht, das erhaltene modifizierte Harz geknetet und ein thermisch zersetzbares chemisches Treibmittel hinzugegeben wird, die erhältliche expandierbare Harzmischung zu einem Blech geformt, sowie ein Deckschichtwerkstoff auf mindestens eine Oberfläche des erhaltenen dehnbaren Blechs auflaminiert wird, wobei der Deckschichtwerkstoff eine Stärke hat, die gewährleistet, daß bei der Erwärmung des Blechs zwecks Dehnung das Blech nicht in Richtungen der gleichen Ebene expandiert und danach das dehnbare Blech für die Dehnung erwärmt wird.
  5. Ein Polyolefinharzcompositelaminat mit einem Polyolefinharzkonstruktionsblech, das eine Dichte von 40 bis 300 kg/m3, eine Biege-Knickverformung von mindestens 2% und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa aufweist und einem gestreckten Polyolefinharzblech, welches auf mindestens eine Oberfläche des Konstruktionsblechs auflaminiert ist, welches zumindestens zehnmal in eine Richtung gestreckt wurde und ein Elastizitätsmodul bei Zug von mindestens 5 GPa hat.
  6. Ein Polyolefinharzcompositelaminat mit einem gedehnten Polyolefinharzblech, welches bezogen auf die darin enthaltenen Zellen ein mittleres Längenverhältnis Dz/Dxy von 1,1 bis 4,0 hat, ein Expansionsverhältnis von 3 bis 20, eine Biege-Knickverformung von mindestens 2% und ein Elastizitätsmodul bei Druck von mindestens 5 MPa aufweist und einem gestreckten Polyolefinharzblech, welches auf mindestens eine Oberfläche des gedehnten Harzbleches auflaminiert ist, welches zumindestens zehnmal in eine Richtung gedehnt wurde und ein Elastizitätsmodul bei Zug von mindestens 5 GPa hat.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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