(57)【要約】本発明は、次の層構造；（ｉ）２〜２０ｍｍの金属、合成樹脂又は木質、（ｉｉ）１０〜３００ｍｍのビチューメンを含む混合物、（ｉｉｉ）２〜２０ｍｍの金属、合成樹脂又は木質、を有する複合材料要素に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の層構造；
（ｉ）２〜２０ｍｍの金属、合成樹脂又は木質、
（ｉｉ）１０〜３００ｍｍのビチューメンを含む混合物、
（ｉｉｉ）２〜２０ｍｍの金属、合成樹脂又は木質、
を有する複合材料要素。
【請求項２】
（ｉｉ）として、無機フィラー及び／又は合成樹脂を有するビチューメン混合物を含む請求項１に記載の複合材料要素。
【請求項３】
（ｉｉ）として、ＳＢＳ、ＳＢＲ、ＳＩＳ、ＥＰＤＭ、ポリオレフィン、アクリル酸エチレンブチル、酢酸エチレンビニル、及び／又はアクリル酸エチレンメチルを有するビチューメン混合物を含む請求項１に記載の複合材料要素。
【請求項４】
ＤＩＮ５２０１０による針入度が０．１〜８０ｍｍである、ＤＩＮ５５９４６第１部のビチューメンを含む請求項１に記載の複合材料要素。
【請求項５】
ＤＩＮ５２０１１による軟化点が５０℃以上であるビチューメンを含む請求項４に記載の複合材料要素。
【請求項６】
８〜３０％のアスファルテン含量を有するビチューメンを含む請求項１に記載の複合材料要素。
【請求項７】
酸化ビチューメンを含む請求項１に記載の複合材料要素。
【請求項８】
層（ｉ）と層（ｉｉ）の間への、溶融又は軟化ビチューメンを含む混合物を導入する、請求項１に記載の複合材料要素の製造方法。
【請求項９】
溶融又は軟化した（ｉｉ）を、（ｉ）の表面に施して、次いで溶融又は軟化した（ｉｉ）へ（ｉｉｉ）を固定する、請求項１に記載の複合材料要素の製造方法。
【請求項１０】
（ｉ）及び（ｉｉ）への（ｉｉ）の接着結合を含む、請求項１に記載の複合材料要素の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれかに記載の複合材料要素を含む土木工学作業用部材又は船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、次の層構造；
（ｉ）２〜２０ｍｍ、好ましくは３〜１０ｍｍ、特に好ましくは５〜１０ｍｍの金属、木質、又は合成樹脂（例、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ、熱可塑性ポリウレタン、ＡＳＡ又はＰＶＣ等）、好ましくは金属、
（ｉｉ）１０〜３００ｍｍ、好ましくは１０〜１００ｍｍのビチューメンを含む混合物、
（ｉｉｉ）２〜２０ｍｍ、好ましくは３〜１０ｍｍ、特に好ましくは５〜１０ｍｍの金属、木質、又は合成樹脂（例、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ、熱可塑性ポリウレタン、ＡＳＡ、又はＰＶＣ等）、好ましくは金属、
を有する複合材料要素に関する。
【０００２】
本発明はさらに、これらの複合材料要素の製造方法、及びその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
船舶、例えば船体及び船倉被覆部材等、又は橋、屋根、又は高層建築物の設計に用いられる構造構成部品は、外部の力からの相当な応力に耐えることができなければならない。これらの要求に応えて、この種の構造構成部品は、通常、金属板又は金属支持体からなり、適切な幾何学的形状又は適当な支柱により強化されている。増加する安全基準のために、タンカーの船体は、通常、内殻と外殻から構成され、いずれの殻も１５ｍｍの厚さの鉄板から組み立てられていて、約２ｍの長さの鉄製の支柱を通じて互いに連結されている。これらの鉄板は、相当な力を受けるために、外側及び内側の鉄製の殻はいずれも、溶接された強化用部材によって強化されている。この伝統的な構造構成部品の欠点は、第１に、相当な量の鉄を要すること、第２に、時間浪費的及び労働集約的製造方法にある。この種の構造構成部品はさらに相当な重量があり、船舶の積載量を減少させ、燃料消費を増加させる。加えて、外側表面及び鉄製の構成部品、外側及び内側の殻の間の鉄製の構成部品及び外側表面のいずれも、腐食防護を定期的に供給されなければならないために、鉄を用いたこの種の構造構成部品はさらに、膨大な保守整備を要する。
【０００４】
鉄を用いた設計についての既知の代替物としては、金属及び合成樹脂（通常はポリイソシアネート重付加産生物）から作られた複合材料を含むＳＰＳ要素（サンドイッチプレートシステム）がある。この２つの金属層への合成樹脂の接着は、鉄を用いた既知の設計に対して著しい利点を有する複合材料要素を生み出す。ＵＳ６０５０２０８、ＵＳ５７７８８１３、ＤＥ−Ａ１９８２５０８３、ＤＥ−Ａ１９８２５０８５、ＤＥ−Ａ１９８２５０８４、ＤＥ−Ａ１９８２５０８７及びＤＥ−Ａ１９８３５７２７は、この種のＳＰＳ要素を開示している。
【０００５】
ＳＰＳにおける合成弾性高分子の重要な性質は、その加工性と費用効果性とを伴った高温特性である。
【０００６】
【特許文献１】
ＵＳ６０５０２０８
【特許文献２】
ＵＳ５７７８８１３
【特許文献３】
ＤＥ−Ａ１９８２５０８３
【特許文献４】
ＤＥ−Ａ１９８２５０８５
【特許文献５】
ＤＥ−Ａ１９８２５０８４
【特許文献６】
ＤＥ−Ａ１９８２５０８７
【特許文献７】
ＤＥ−Ａ１９８３５７２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、良好な耐熱性を有し、使用及び設置が簡易であり、そして製造に高価な費用を要しない新規な複合材料要素を創出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、この目的が冒頭に記載した複合材料要素によって達成されることを見いだした。
【０００９】
すなわち、次の層構造；
（ｉ）２〜２０ｍｍの金属、合成樹脂又は木質、
（ｉｉ）１０〜３００ｍｍのビチューメンを含む混合物、
（ｉｉｉ）２〜２０ｍｍの金属、合成樹脂又は木質、
を有する複合材料要素である。
【発明の効果】
【００１０】
同じ用途に用いられる既知の複合材料要素に対する本発明の複合材料要素の利点は、適したビチューメンの耐熱性、複合材料要素の設置の間中を含めた簡易な取り扱い、及び費用効果のある製造等において、見いだすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の目的のため、ビチューメンは、原油の処理から得られた低揮発性混合物であり、種々の有機物質を含み、温度によって変化する粘弾性を有している。ビチューメンの他の定義は、Ｒoｍｐｐ  Ｃｈｍｉｅ  Ｌｅｘｉｋｏｎ、第９版、Ｇｅｏｒｇ  Ｔｈｉｅｍｅ  Ｖｅｒｌａｇ、Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ、Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ、及び特にＤＩＮ５５９４６第１部によって与えられており、疑いある場合にもそれは明白である。ビチューメンは、公知であり、様々な種類が市場で入手可能である。ビチューメン、その様々な種類、添加物、処理及び取り扱いに関する情報の例は、Ｓｈｅｌｌ  Ｂｉｔｕｍｅｎ  ｆuｒ  ｄｅｎ  Ｓｔｒａｓｓｅｎｂａｕ  ｕｎｄ  ａｎｄｅｒｅ  Ａｎｗｅｎｄｕｎｇｓｇｅｂｉｅｔｅ、第７版、１９９４年、Ｄｅｕｔｓｃｈｅ  Ｓｈｅｌｌ  Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ、Ｈａｍｂｕｒｇ、及びＴｈｅ  Ｓｈｅｌｌ  Ｂｉｔｕｍｅｎ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ、Ｓｈｅｌｌ  Ｂｉｔｕｍｅｎ出版、Ｃｈｅｒｔｓｅｙ、Ｓｕｒｒｅｙ、ＵＫ、１９９５（ＩＳＢＮ−０−９５  １６６２５−１−１）に記載されている。
【００１２】
原則的に、どんな種類のビチューメンも、本発明の複合材料要素においてその適用に用いることができる。この複合材料要素について可能な製造方法と様々な適用を考慮に入れて、軟化点、通常用いる温度での粘度、（ｉ）及び（ｉｉｉ）層への接着、及びさらに弾性特性に関して好適であると記載されている、既知のこれらのビチューメン生産物から好適に選択することができる。この選択、又はビチューメン又はビチューメン混合物の適合可能性は、この分野の当業者にとっては、ありふれた問題である。例えば、複合材料要素、特に高い熱応力にさらされる複合材料要素には、高い軟化点を有するビチューメンが好適に使用可能である。
【００１３】
ＤＩＮ５２０１０による針入度が０．１〜８０ｍｍであるＤＩＮ５５９４６のビチューメンは、（ｉｉ）として好適に使用することができる。
【００１４】
ＤＩＮ５２０１１の軟化点が５０℃以上、好ましくは８０℃以上であるビチューメンを含む複合材料要素は、さらに好適に使用することができる。
【００１５】
８〜３０質量％のアスファルテン含量を有するビチューメンを含む複合材料要素もまた、好適に使用することができる。
【００１６】
酸化ビチューメンを含む複合材料要素もまた、好適に使用することができる。この酸化ビチューメンは、既知の方法で製造することができ、市場で入手可能である。
【００１７】
この複合材料要素は、好適には、層（ｉ）及び（ｉｉｉ）の間の層（ｉｉ）として、無機フィラーとの、及び／又は合成樹脂とのビチューメン混合物を含む。このビチューメン混合物の特性にとって適切な添加物の利点は、公知であり、種々の文献に記載されている。この混合物の既知の特性を用いると、当業者は、この複合材料要素の非常に広範な種類のあらゆる適用についても、好適なブレンドを、例えば機械的又は熱的応力について適切なブレンドを、使用することができる。
【００１８】
（ｉｉ）として好適に使用される物質は、ＳＢＳ（スチレンブタジエンスチレン）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＳＩＳ（スチレンイソプレンスチレン）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、アクリル酸エチレンブチル、酢酸エチレンビニル（ＥＶＡ）、アクリル酸エチレンメチル、及び／又は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレン共重合体等のポリオレフィンとのビチューメン混合物である。これらの合成樹脂とのビチューメン混合物は、種々の文献に記載されており、通常、当業者にはありふれたものである。添加物として適した合成樹脂は、ドイツのＥｌｅｎａｃ  Ｇｍｂｈから販売されており、例えば、商標Ｌｕｃｏｂｉｔがある。この合成樹脂、特にこのポリオレフィンは、２００００〜１０００００ｇ／モルの数平均分子量を有すると好ましい。ビチューメン混合物中の合成樹脂の含量は、それぞれの場合の（ｉｉ）の全質量に対して、通常、０〜３０質量％、好ましくは０〜１３質量％である。
【００１９】
本発明の目的のための無機フィラーの例には、石膏、硫酸バリウム、砂、セメント、及び／又は岩粉がある。これらの無機添加物は、ビチューメンの添加物として種々の文献に記載され、公知である。これらの粒径は、通常、１〜７５μｍであり、また砂の場合には通常、０．０８〜２ｍｍである。しかしながら、より大きな粒子も適切に使用することができ、例えば４ｍｍ以上、好ましくは４〜１０ｍｍの粒子の大きさを有する砂利が、この目的のために知られている。ビチューメン混合物における無機フィラーの含量は、それぞれの場合の（ｉｉ）の全質量に対して、通常、０〜９０質量％、好ましくは０〜９０質量％である。
【００２０】
このビチューメンのために記載された添加物に加えて、例えばガラス繊維、セルロース及び／又は岩綿等のこの目的のために知られた繊維、及び／又はさらに例えば染料、油、ワックス又は脂肪等の既知の添加物も使用することができる。
【００２１】
使用可能な添加物の記載及びビチューメンとの使用の例は、ＤＥ−Ａ１９９０３３１４、ＥＰ−Ａ１００８６３０及びＵＳ６１３３３５０に記載されている。
【００２２】
ビチューメンは、通常、記載された使用可能な他の成分と１４０〜２４０℃で混合され、この温度は使用されるビチューメンと望ましい添加物の相関関係によって選択されることが好ましい。この混合は、使用する添加物に応じて、公知の方法によって行われる。
【００２３】
記載された添加物とビチューメンとの混合物は、種々の文献に記載されており、極めて多種類のものが市販されている。
【００２４】
次の層構造；
（ｉ）  ２〜２０ｍｍ、好ましくは３〜１０ｍｍ、特に好ましくは５〜１０ｍｍの金属、
（ｉｉ）  １０〜３００ｍｍ、好ましくは１０〜１００ｍｍのビチューメン、
（ｉｉｉ）  ２〜２０ｍｍ、好ましくは３〜１０ｍｍ、特に好ましくは５〜１０ｍｍの金属、
を有する複合材料要素が好適である。
【００２５】
この好ましい実施の態様においては、ビチューメンという用語は、例えば冒頭に記載した添加物のような、ビチューメン混合物において公知である他の成分と、ビチューメンとを含む混合物をも意味する。
【００２６】
本発明の複合材料要素を製造するひとつの方法は、層（ｉ）と（ｉｉｉ）の間に、通常、軟化又は溶融したビチューメン、好ましくは１４０〜２４０℃のビチューメン温度で、ビチューメンを含む混合物を導入することである。（ｉ）と（ｉｉｉ）の間の充填されるべき空間全体が充填される前に、（ｉ）と（ｉｉｉ）の間のビチューメンが、望まれない早期冷却とそれにより硬化することを防ぐために、ビチューメンの導入の前、及び／又は導入の間に、層（ｉ）及び（ｉｉｉ）は、好ましくは４０〜２４０℃、特に好ましくは６０〜１５０℃に好適に加熱される。金属は高い熱容量を有し、これが冷えていれば高温のビチューメンを急速に冷却し得るために、上記方法は層（ｉ）と層（ｉｉ）が金属からなる場合に特に用いられる。
【００２７】
複合材料形成要素の製造の例には、閉鎖鋳型においてする処理があり、この場合には、（ｉｉ）の充填前の（ｉ）と（ｉｉｉ）は、（ｉｉ）の導入が完了すると密封される鋳型内に位置している。複合材料要素は、（ｉｉ）が硬化した後に鋳型から取り出すことができる。
【００２８】
一実施例において、（ｉ）と（ｉｉｉ）は、例えば互いに平行等の適切な配列で固定される。選択される分離距離は、通常、（ｉ）と（ｉｉｉ）の間が１０〜３００ｍｍの厚さの空間を形成するように設けられる。（ｉ）と（ｉｉｉ）を固定する方法の例には、スペーサーを用いる方法がある。これは、（ｉ）と（ｉｉｉ）の間の空間が（ｉｉ）で充填されるように、しかし、構成要素の漏出を妨げるように、介在する空間の端が封止されていることが好ましい。封止処理には、通常の合成樹脂フィルム又は金属箔、及び／又は金属板を用いることができ、そしてこれらはスペーサーとしても働く。
【００２９】
（ｉ）及び（ｉｉｉ）は垂直又は水平方向いずれかにおいて、（ｉ）と（ｉｉｉ）の間の空間に（ｉｉ）が充填されるような配置を有してもよい。
【００３０】
熱されたビチューメンの運搬又は注入する通常の機械器具を、好ましくは連続的に、（ｉ）と（ｉｉｉ）の間の空間に（ｉｉ）を充填するために用いることができる。充填処理の間の（ｉｉ）の粘度に依存して、（ｉｉ）は単純に注ぎ込まれるか、あるいは加圧下で注入される。（ｉｉ）が硬化する前に、（ｉ）と（ｉｉｉ）の間の空間への充填が完全に完了することが好ましい。
【００３１】
複合材料要素を製造する他の方法は、溶融又は軟化した（ｉｉ）を（ｉ）の表面に施すこと、及びそれに次いで溶融又は軟化した（ｉｉ）へ（ｉｉｉ）を固定することからなる。例えば、溶融又は軟化したビチューメンを含む混合物を、（ｉ）のうえに圧延、コテ塗り、塗布することができる。層（ｉｉｉ）を、次いで（ｉｉ）と接触させ、好ましくは（ｉｉ）が硬化するまでに所望の位置に固定する。（ｉｉ）が（ｉ）へ施されるとき、均一な厚みの層（ｉｉ）となることが、達成可能で好ましい目的であり、この厚みは複合材料要素の所望の寸法に依存している。過剰なビチューメンは、（ｉ）及び／又は（ｉｉｉ）のあらかじめ開けられた開口部から、又は縁から、流出又は突出する。
【００３２】
これとは別に、層（ｉｉ）をあらかじめ作り、例えば（ｉ）と（ｉｉｉ）に対して固形である間に、これを接着結合する方法がある。（ｉ）と（ｉｉｉ）へ（ｉｉ）を接着結合する処理は、これらの物質に対して公知の接着剤を用いて行うことができる。当業者であれば、ごく単純な日常業務的な試験をして、適切な接着剤を見つけることができる。
【００３３】
複合材料要素が製造されたときに、（ｉｉ）が接着される（ｉ）及び／又は（ｉｉｉ）の表面へ、砂又は鋼球を吹きつけることが好ましい。通常の処理では、この砂の吹きつけ（サンドブラスト）が使用される。例えば、通常の砂が、高圧で表面をサンドブラストするのに用いられ、これによって例えば、表面の洗浄又は粗面化処理がなされる。この種の処理に適した機械器具は、市場で入手できる。
【００３４】
（ｉｉ）と接触し、（ａ）が（ｂ）と反応した（ｉ）及び（ｉｉｉ）の表面のこの処理は、（ｉ）及び（ｉｉｉ）への（ｉｉ）の接着を、著しく増大させることができる。サンドブラストは、（ｉ）と（ｉｉｉ）の間の空間へ（ｉｉ）を生じる成分を導入するのに先立って、直接に行われることが好ましい。（ｉ）と（ｉｉｉ）に（ｉｉ）が接着する表面からは、例えば油又は脂肪等の接着を弱めるような無機及び／又は有機物質、又は離型剤として一般に知られるあらゆる物質を除去しておくことが好ましい。
【００３５】
使用される層（ｉ）及び（ｉｉｉ）は、通常、シートであり、例えば鉄、通常の鋼、あらゆる種類の製錬鋼、アルミニウム、及び／又は銅等の通常の金属であることが好ましい。
【００３６】
（ｉ）又は（ｉｉｉ）のいずれも、本発明の複合材料要素を製造するために用いる前に、例えば下塗り、塗装、及び／又は通常の合成樹脂で被覆する等、被覆されたものでもよい。（ｉ）と（ｉｉｉ）は被覆されていないものが好ましく、これらは使用される前に、例えば通常のサンドブラスト等によって、洗浄されたものが特に好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の複合材料要素は、大きな力に抗する構造構成部品が求められる分野で主として用いられ、例えば、外部及び内部壁を有する二重船殻等の船体（船殻）、または船倉被覆部材、船倉隔壁、又は船倉扉等の造船業における構造構成部品、あるいは、例えば橋等の土木工学作業における構造構成部品、または建築物、特に高層建築物の建造における構造構成部品として、用いられる。
【国際公開パンフレット】
2004525788.tif 000002
2004525788.tif 000003
2004525788.tif 000004
2004525788.tif 000005
2004525788.tif 000006
2004525788.tif 000007
2004525788.tif 000008
2004525788.tif 000009
2004525788.tif 000010
2004525788.tif 000011
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004525788.tif 000012
【国際調査報告】
2004525788.tif 000013
2004525788.tif 000014
2004525788.tif 000015
2004525788.tif 000016
2004525788.tif 000017
2004525788.tif 000018