JP2014508057A - 複合要素 - Google Patents

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Abstract

本発明の対象は、
a)フォーム又は多孔性材料製の核、
b)核a)上に施された外層、及び
c)外層b)とは異なる、熱可塑性合成物質製のホイル
を含む複合要素である。

Description

本発明の対象は、フォーム又は多孔性材料からできており、且つ合成物質のホイルで被覆されている核から構成される複合要素である。
少なくとも1つの被覆層で囲まれているフォームから構成される複合材料は、一般的に公知である。これらは装飾的な目的に使用され、しかしながら好ましくは断熱、例えば建物又は冷却装置の断熱に使用される。
冷却装置は、商業部門にも、民間部門にも大きな意義を有している。その製造は大抵の場合、ケーシング(外被)を製造し、このケーシングにポリウレタン−硬質フォーム系の液状混合物を施してポリウレタンに硬化させることによって行われる。
熱伝導率を低下させるために、最近では簡略化してVIPとも称される、いわゆる真空断熱パネルが使用されている。これらも大抵は、ケーシングの中に施され、そしてその個所でポリウレタン−硬質フォームで発泡される。
これらの方法は手間がかかり面倒である。特に、VIPの導入に、固定が必要になる。輸送と更なる処理、及びVIPの発泡で、(例えば溶接の継ぎ目部の領域で)これらが損傷を受ける危険性が生じる。
基材を合成物質ホイルで包む(被覆する)ための、ある公知の方法は、Permaskin法である。この方法は、例えば特許文献1(WO01/32400)に記載されている。
ここで、所定の成形体(型)がチャンバー内で、相互に所定の距離を置いて配置された2つの熱可塑性のホイルの間に配置され、及び固定され、その後、チャンバーから空気が排出され、そしてこれにより(ホイルの間で真空が維持される間)ホイルが成形体の表面に押し付けられる。ここで、ホイルは好ましくは加熱され、特にホイルの軟化温度を超える温度に加熱される。
ポリウレタン−硬質フォーム、例えば熱−/冷温遮断の領域で使用されるものは、原則として基材としても使用することができる。これらは特許文献2(WO2008/135550)に記載されている。このようにして製造された、両側が被覆された硬質ファーム要素は、改良された耐荷重性、耐破断性、耐天候性、及び改良された感触、液体の侵入に対する改良された遮断作用を示す。実施例では、Neopolenの硬質フォームが被覆されている。ポリウレタン−硬質フォームを使用可能なことも記載されている。使用される硬質フォームは、更なる、予め施された機能性の層を有していない。
WO01/32400
しかしながら、このようにして製造された成形体は、ガス−交換プロセスのために、長期的には、不適切な遮断特性しか示さない。更に、機械的な荷重(負荷)、例えば尖った又は鋭角の物品で負荷をかけた時に生じるような機械的な荷重に対する安定性(丈夫さ)が小さい。
本発明の目的は、冷却装置のために使用可能であり、及び場合によりVIPの組込み(内装)を許容する複合要素を提供することにある。本発明の複合要素は、容易に製造され、機械的な強度が良好であり、及び自重(正味重量)が低いものであることが意図されている。本発明の複合要素は、装飾的な層を施すことが可能であることが意図されている。
この課題は驚くべきことに、本発明の対象、すなわち、
a)フォーム又は多孔性材料、好ましくはフォーム製の核、
b)核a)上に施された外層、及び
c)外層b)とは異なる、熱可塑性合成物質製のホイル
を含む複合要素によって解決される。
更に、本発明の対象は、複合要素の製造方法、及びその使用方法、特に冷却装置を製造するために使用する方法である。
核a)は、好ましくは、フォーム及び多孔性材料を含む群から選ばれる。
フォームa)は、好ましくは、連続気泡ポリウレタン−硬質フォーム、独立気泡ポリウレタン−硬質フォーム及びメラミン−ホルムアルデヒド−フォームを含む群から選ばれる。
多孔性材料は好ましくは、モノリス性の有機、又は無機ポリマーであり、これは以降、モノリスとも称される。モノリスについては、エーロゲルが特に好ましい。エーロゲルは、(臨界超過の条件下で乾燥された)多孔性のゲルである。
本発明の好ましい一実施の形態では、核a)はフォーム、特に硬質フォームである。使用する分野に応じて複合要素は、連続気泡又は独立気泡のフォームである。連続気泡フォームは、ポリウレタン−硬質フォーム又はメラミン−ホルムアルデヒド−フォームであり、好ましくはポリウレタン−硬質フォーム、及び特に連続気泡ポリウレタン−硬質フォームである。
硬質フォームについては、本発明の範囲内で。DIN 7726(05/1982)に従うフォーム(該フォームは、圧縮負荷下での変形に、比較的高い抵抗性を有する(10%の圧縮での圧縮応力、又はDIN 53421,06/1984に従う圧縮強度≧80kPa))であると理解される。
核a)として使用されるポリウレタン−硬質フォームは公知である。排気可能な(空にすることができる)連続気泡フォームも、種々に記載されており、例えば特許文献1(EP2072548)に記載されている。フォームは更に処理することなく、核a)として使用できる。特許文献2(WO2006/120183)には、排気性を改良するために、フォームを圧縮することができることが記載されている。
メラミン−ホルムアルデヒド−フォームも、例えば特許文献3(EP74593)から同様に公知である。このような生成物は例えば、BASF SEからのNamen Basotect(登録商標)で販売されている。
核a)として採用するために使用可能なエーロゲルは、例えば特許文献4(WO2007/065847)に記載されている。
外層b)(外部層b))は、好ましくは、ガスに対する遮断層(これは拡散遮断体とも称され、ここで水蒸気もガスとして考慮される)、難燃層、及び機械的な支持層を含む群から選ばれる。
拡散遮断体は、好ましくは、水蒸気及び他のガスに対して緊密な(漏れない、又は非浸透性の)ホイルである。
難燃性遮断体は、好ましくは、ミネラルウール、アルカリ金属シリケート層(例えば特許文献5(WO2006/040097)に記載されているもの)で作られた薄い層状のマット、又は他の公知の難燃材、例えばリン、グラファイト、メラミン、又は三酸化アンチモニで作られた層を含む。
機械的に支持された層(被覆層)は、好ましくは、板紙、合成物質(プラスチック)、又は金属薄板で構成された1層又は複数ラミネーション層を含み、これらは場合により追加的にその下部に位置するハニカム構造によって強化されていても良い。
外層b)として使用される拡散遮断体は、上述したように、ホイルであることが特に好ましい。
外層b)は、最も単純な場合には金属層であり、アルミニウム製のホイルが好ましい。外層b)は、複合ホイルであることが好ましい。
特に好ましくは、外層b)は、メタライゼーションされた、又はラミネーションにより形成された金属層を有する、複数層複合体を含む。
外層b)として使用されるホイルの金属層は、特に好ましくはアルミニウムでできている。
従って外層b)は、特に、アルミニウム−又はアルミニウム複合体ホイルである。
外層b)として使用されるホイル自体は特に、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、例えばポリエチレン、又はポリプロピレン、又はポリビニルアルコールでできている。
真空絶縁パネルの分野では、後に密封化を行うために、(厚さが約6マイクロメーターのアルミニウム層、及びポリエチレン層でできた)アルミニウム複合体ホイルb)、又はAlがメタライゼーションされたポリエチレン−又はポリエチレンテレフタレート−積層体でできた、金属化された高遮断性積層体(ここで、Al層の厚さは僅か30〜100nmである)が好ましい。金属化された高遮断積層体は、小さな分子、例えば水の侵入を、拡散路を長くすることによって防止するために、少なくとも2つのAl層から構成される。しかしながら、複合要素を断熱に使用する場合、金属層の厚さは、数マイクロメーターを超えてはならない。この理由は、そうでなければ熱の逃げ道、を介した、特に角部での消費による熱の損失が非常に大きくなるからである。
本発明の好ましい一実施の形態では、外層b)は、核a)を完全に包んでいるホイルである。特に好ましくは、外層b)は上述したように、ガス非透過性のホイルである。本発明のこの実施の形態では、核a)は、好ましくは排気されている。
この実施の形態では、核a)として、好ましくは、上述した連続気泡フォーム、例えば連続気泡ポリウレタン硬質フォーム、及びメラミン−ホルムアルデヒド−フォームが使用される。ここで核a)は、外層b)によって完全に包まれ、そしてガスに対して緊密に閉じられている(封止されている)。
ホイルc)は上述したように、熱可塑性合成物質で構成されている。この熱可塑性合成物質は、好ましくは、ポリビニルクロリド、スチレンコポリマー、ポリプロピレン、ポリビニリデンフルオリド、熱可塑性ポリウレタン(TPU)、及びポリメチルメタクリレート(PMMA)、及び熱可塑性ポリウレタンとスチレンポリマーとの混合物を含む群から選ばれる。
このようなホイルは公知であり、そして例えばWO2004/098878に記載されている。
使用するホイルc)は、好ましくは厚さが、50〜750μm、好ましくは100〜500μm、及び特に好ましくは200〜350μmである。これらは、顆粒状態の対応する出発物質から、ホイルを製造するための公知の方法を使用して製造することができる。ここで、ブローホイル、又はキャストホイルを含めることができ、キャストホイルを製造するためには押出法が好ましい。
接着特性を改良するために、ホイルは、1面又は2面上をコロナ処理することができる。
WO2008/135550には、ホイルc)の特殊な実施の形態が記載されている。これらは熱可塑性ポリウレタン(TPU)及びアクリロニトリル−スチレン−アクリルエステル−コポリマー(ASA)を含む混合物から構成されている。
これらの混合物(1)は、混合物(1)の全質量に対して、好ましくは混合物(1)中の(A)と(B)の重量の合計に対して、1質量%(重量%)〜40質量%、好ましくは3質量%〜30質量%、特に好ましくは5質量%〜25質量%の(A)熱可塑性ポリウレタン、特に脂肪族イソシアネートに基づく熱可塑性ポリウレタン、及び60質量%〜99質量%、好ましくは70質量%〜97質量%、特に好ましくは75質量%〜95質量%の(B)アクリルニトリル−スチレン−アクリルエステル−コポリマー(ASA)及び/又はアクリルニトリル−エチレンホモ、又はコポリマー−スチレン(AES)−材料、好ましくはアクリロニトリル−スチレン−アクリルエステル−コポリマー(ASA)を含む。
ASA(B)は、好ましくは以下のものに基づく:
(B1)10〜90質量%(重量%)の少なくとも1種のグラフトラバーであって、以下のものに基づくもの
(B11)50〜95質量%のグラフトベースであって、以下のもので製造されるもの
(B111)70〜99.9質量%の少なくとも1種のアクリル酸アルキルエステル
(B112)0.1〜30質量%の少なくとも1種の、少なくとも2官能性の架橋剤、
(B113)0〜29.9質量%の少なくとも1種の、更なる共重合可能なモノマー、
(B12)5〜50質量%のグラフトシェルであって、以下のものに基づくもの
(B121)65〜90質量%、好ましくは70〜80質量%の少なくとも1種のビニル芳香族モノマー、
(B122)10〜35質量%、好ましくは20〜30質量%の少なくとも1種の極性の、共重合可能な不飽和性モノマー、好ましくはアクリロニトリル、及び/又はメタクリロニトリル、
(B123)0〜25質量%の少なくとも1種の更なる共重合可能なコモノマー、
(B2)10〜90質量%の、以下の成分で製造される、少なくとも1種のコポリマー
(B21)60〜85質量%の少なくとも1種のビニル芳香族モノマー、
(B22)15〜40質量%の少なくとも1種の極性の、共重合可能な不飽和性モノマー、
(B23)0〜9質量%の少なくとも1種のコモノマー。
ここで、(B1)〜(B2)についての質量データーは(B)の質量に基づき、(B11)及び(B12)についての質量データーは(B1)の質量に基づき、(B111)、(B112)及び(B113)についての質量データーは、成分B(11)の質量に基づき、(B121)、(B122)及び(B123)は(B12)の質量に基づき、及び(B21)、(B22)及び(B23)についての質量データーは(B2)の質量に基づいている。
AES材料は、ポリスチレン、及びアクリロニトリル及び場合により他のモノマーからできたマトリックスで構成される。好ましい成分Bについて上述したデーターに関し、AES材料は、成分ASA材料とは成分B11で異なる(成分B11は、AES材料の場合には、エチレンホモ−又はコポリマーに基づくことができる)。使用可能なコポリマーとして、例えばC3−〜C20−アルファ−オレフィン、好ましくはC3−〜C8−アルファ−オレフィンが例示される。AES−合成物質の適切な組成、及びその関連した製造方法が、Handbuch der Technischen Polymerchemie,VCH Verlag,1993、特に第490頁に詳細に記載されている。
TPUは、好ましくは、脂肪族TPUで、使用されるイソシアネートとしてヘキサメチレンジイソシアネート−1,6(HDI)が特に好ましい。
ホイルb)及びc)の間の接着(付着)を改良するために、両方のホイルの間に接着剤を施すことが好ましい。
接着剤として、好ましくはポリウレタンに基づく水性系が使用される(1成分系であっても2成分系であっても良い)。
1成分接着剤としては、大抵の場合、ポリウレタン分散物が考慮される。これらは公知であり、そして市販されており、ここで記載しても良い例はJowat社のJowat(登録商標)150.50である。使用可能な2成分接着剤は、大抵の場合、ポリウレタン分散物、例えばJowapur(登録商標)150.30と、イソシアネート、例えばJowat社のJowat(登録商標)195.40の組み合わせである。アクリレート−又はエポキシド樹脂ベースの接着剤も使用するのに適切である。
接着剤の供給(塗布)は、通常の方法、例えばスプレーダー塗布、ローラー塗布、又はスプレー塗布することによって行うことができ、ここでスプレー塗布が特に好ましい。上述したシステムでは、接着剤を施した後、室温で20分間乾燥させることで十分である。
接着剤が、ホイルb)及びc)上に存在することが可能であり、ホイルc)上に存在することが好ましい。エラストマー性スチレン−ブタジエン−ブロックポリマーに基づく接着促進剤を有する2層のホイルが特に適切であり、これらの例は、本発明に従い硬質フォームに塗布する場合には、WO−A96/23823及びWO−A97/46608に記載されたものである。上述した接着ホイルを使用することにより、通常、追加的な接着剤の使用を省略することができる。好ましくは、支持体層、例えばポリスチレン、HIPS、ASA、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレン又はポリエステル、及びエラストマー性サーモプラスト、例えば上述したスチレン−ブタジエン−ブロックポリマーでできた接着促進剤層から構成される、共押出された2層ホイルが使用される。
複合要素は通常、DIN A4フォーマットから数平方メートルまでの寸法を有する。複合要素の層厚さは、通常、50〜2000mmの範囲である。
複合要素の製造は、好ましくは、WO01/32400に記載された方法に従って行われる。
これらの方法は通常、以下の工程を含む;
−核を準備する工程、
−層b)を施す工程、
−被覆された(フォーム又は多孔性材料から構成される)核a)を、少なくとも1つのホイルc)と一緒に、ホイルc)と被覆された核を分離した状態で、チャンバー内に配置し、及びこれらを固定する工程、
−チャンバーから空気を排気する工程、
−合成物質c)を加熱する工程、及び
−合成物質c)を被覆された核a)の表面にプレスする工程、
−複合要素を取り出す工程。
多くの場合、層b)は、別個の方法で核a)に施すことができる。
ホイルを外層b)(外側層b))として使用する場合、外層b)として使用されるホイルの供給(被覆)は、ホイルc)を施すための装置に挿入する前に、直接的に行うこともできる。
ホイルb)とc)を同じ装置内で施すことも可能である。
核a)が排気される(空にする)場合、排気及び成分b)での密封化は、ホイルc)を施す前に行うことができる。
このような方法は以下の構成を含むことができる;
a1)フォーム又は多孔性材料製の核a)を準備する工程、
b1)核をホイルb)で覆う(被覆する)工程、
c1)核a)を排気し、そしてホイルb)を気密的に封止する工程、
d1)被覆された核a)を、少なくとも1つのホイルc)と一緒に、且つホイルc)と被覆された核とを分離した状態でチャンバー内に配置し、及びこれらを固定する工程、
e1)チャンバーから空気を除去(真空化)する工程、
f1)合成物質c)を加熱する工程、および
g1)合成物質ホイルc)を被覆された核a)の表面にプレスする工程、
h1)複合要素を取り出す工程。
本発明の方法に従う他の実施の形態では、核の排気(evacuation)は、ホイルc)を施すための装置内で行うことができる。
このような方法は、以下の工程を含む;
A)フォーム又は多孔性材料製の核a)を準備する工程、
B)核をホイルb)で覆う(被覆する)工程、
C)被覆された核a)を、少なくとも1つのホイルc)と一緒に、且つホイルc)と被覆された核とを分離した状態でチャンバー内に配置し、及びこれらを固定する工程、
D)チャンバーから空気を除去(真空化)する工程、
E)ホイルb)を気密的に閉鎖する(封止する)工程、
F)合成物質c)を加熱する工程、
G)合成物質c)を被覆された核a)の表面にプレスする工程、
H)複合要素を取り出す工程。
本発明に従う方法の、この実施の形態では、核a)に成分b)を別個に施すよりも、容易に及び迅速に工程を行うことができる。
工程d)とe)の間で、被覆された核及び/又はホイルc)に接着剤を施すことが好ましい。
ホイルc)は、工程f)で、軟化点を超えて加熱されることが好ましい。
好ましくは、工程b)と工程c)は、同じ装置内で行われる。
合成物質ホイルで核a)の両面を被覆するための、本発明に従う方法について、以下のことが本質的である;
−カプセル内で、成形体(molding)とホイルとが分離した状態で配置され、そして固定される、
−カプセルから空気が除去され、そして
−ホイルの間に真空状態が形成される間、ホイルが成形体の対向する面にプレスされる。これにより、表面の障害、例えば折り目、又はゆがみが防止される。
ホイルc)は、複合要素の1面に施すことができる。好ましくは、ホイルc)は、成形体(molding)の対向する2面に施される。ここで、ホイルc)は、成形体の縁部で締めくくる(flush with)ことができ、そして本発明の他の実施の形態では、ホイルc)を成形体の縁部で屈折させることができる。ここで、成形体はホイルc)によって完全に囲まれることも可能である。
本発明に従う複合要素は、種々に使用することができる。例えば、これらは建築業、例えば建物の断熱に使用することができる。ここでホイルc)は、装飾的な目的にも、天候に影響に対する核a)の保護にも使用することができる。
種々の外層b)によって、(例えば、難燃性についての)複合要素の所望の特性を得ることができる。
本発明に従う成形体を、冷却装置の製造に使用することが特に有利である。複合要素は、冷却装置の壁、又はドアの形式で製造することができる。これらの構造部分を、冷却装置を組み立てるのに使用することができる。これにより、冷却装置の製造が相当に容易化される。ここでも、ホイルc)によって、冷却装置の色及び装飾を変化させることができる。更に、表面の保護が達成される。
排気された(空にされた)複合要素を使用することによって更に、冷却装置の熱伝導性を低減することができる。

Claims (16)

  1. a)フォーム又は多孔性材料製の核、
    b)核a)上に施された外層、及び
    c)外層b)とは異なる、熱可塑性合成物質製のホイル、
    を含む複合要素。
  2. 核a)が、連続気泡ポリウレタン硬質フォーム、独立気泡ポリウレタン硬質フォーム、及びメラミン−ホルムアルデヒド−フォームを含む群から選ばれるフォームであることを特徴とする請求項1に記載の複合要素。
  3. 核a)がエーロゲルであることを特徴とする請求項1に記載の複合要素。
  4. 外層b)が、ガスに対する遮断層、難燃層、及び機械的な支持層を含む群から選ばれることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の複合要素。
  5. 外層b)が、金属ホイル−又は金属−複合ホイルであることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の複合要素。
  6. 外層b)が、メタライゼーション又はラミネーションにより形成された金属層を有する複数層複合体ホイルであることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の複合要素。
  7. 外層b)の金属層がアルミニウムでできていることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の複合要素。
  8. 外層b)が、核a)を完全に包囲したホイルであり、その核a)は排気されていることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の複合要素。
  9. ホイルc)が、複合要素の2つの対向する側にのみ施されていることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の複合要素。
  10. 外層b)とホイルc)の間に、接着剤が施されていることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の複合要素。
  11. ホイルc)のための材料が、ポリ塩化ビニル、スチレンコポリマー、ポリプロピレン、フッ化ポリビニリデン、熱可塑性ポリウレタン(TPU)、及びポリメチルメタクリレート(PMMA)、及び熱可塑性ポリウレタンとスチレンコポリマーとの混合物を含む群から選ばれることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の複合要素。
  12. 以下の工程、
    a1)フォーム又は多孔性材料製の核a)を準備する工程、
    b1)前記核をホイルb)で覆う工程、
    c1)核a)を排気し、及びホイルb)を気密に封止する工程、
    d1)被覆された核a)を、少なくとも1つのホイルc)と一緒にチャンバー内に配置し、そしてホイルc)と被覆された核とを分離した状態で固定する工程、
    e1)チャンバーから空気を除去する工程、
    f1)合成物質ホイルc)を加熱する工程、
    g1)合成物質ホイルc)を被覆された核a)の表面上にプレスする工程、
    h1)複合要素を取り出す工程、
    を含むことを特徴とする請求項1〜11の何れか1項に記載の複合要素を製造するための方法。
  13. 工程d1)及びe1)の間で、接着剤を、被覆された核、及び/又はホイルc)上に施すことを特徴とする請求項12に記載の方法。
  14. 工程f1)で、ホイルc)を、軟化点を超えて加熱することを特徴とする請求項12又は13に記載の方法。
  15. 工程b1)及びc1)を、同じ装置内で行うことを特徴とする請求項12〜14の何れか1項に記載の方法。
  16. 請求項1〜11の何れか1項に記載の複合要素を、冷却装置を製造するために使用する方法。
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