JP2017529262A - 少なくともある程度の層構造を含む構成要素、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくともある程度の層構造を含む構成要素であって、前記層構造が、以下の層：（ａ）８００ｇ／Ｌより高い密度を有するエラストマー層、（ｂ）少なくとも５０質量％の第一のポリウレタンを含む熱硬化性層を含む構成要素に関連する。本発明はさらに、この種の構成要素を製造する方法であって、以下の工程：（ｉ）前記層構造の個々の層が導入される雌型、又は前記層構造の個々の層が施与される雄型の提供、（ｉｉ）噴霧による前記エラストマー層の製造、（ｉｉｉ）噴霧による前記熱硬化性層の製造、（ｉｖ）結果として得られる構成要素の離型、を含み、工程（ｉｉ）を、工程（ｉｉｉ）の前に実施することができ、又は工程（ｉｉｉ）を、工程（ｉｉ）の前に実施することができる方法に関連する。

Description

本発明は、少なくともある程度の層構造を含む構成要素（component）に関連する。また、本発明はこの種の構成要素の製造方法に関連する。

層構造からなり、エラストマー層および熱硬化性層を含む構成要素は、特に、前記構成要素が衝撃にさらされる用途において使用され得る。前記エラストマー層は、衝撃の影響、及び永久ひずみ（permanent deformation）の可能性を低減する。

さらに、個々の層のための材料の適切な選択は、その結果、これがそれぞれの用途において生じる応力に耐え得るように、前記構成要素の材料の適切な特性を提供することができる。

層構造を有するこの種の構成要素は、例として、石炭及び鉄鋼産業において、例えばスパイラル式分離機（spiral separator）として、又は重力分離における円錐体（cone）、若しくは振動台として使用される。この種の構成要素は、長い耐用年数を確保するように、最大の耐摩耗性を有するように意図されている。ＤＥ−Ａ４００７５６９は、構成要素が、ガラス繊維強化ポリマー製の１層、及びそれに噴霧によって施与されるポリウレタン製のさらなる層を有する層複合材を含む、鉱物の分離用の装置の製造方法を開示する。しかしながら、不利な点は、前記ガラス繊維強化ポリマー層、及び前記ポリウレタン層の両方が一般に脆弱であり、特に衝撃にさらされて破砕し得ることである。

ＤＥ−Ａ１９６３３４７９は、多層シート状成形品（multilayer sheet-like molding）を開示する。これは、支持層、及び可視面（visible side）を含み、例として、衛生用品、又はトレーラー構造（trailer construction）、又は造船(boatbuilding)のために使用され得る。前記支持層は強化ポリウレタン層からなり、前記可視面はポリウレタンコーティング材料の層を含む。記載された成形体は、外装材として使用され得、そのため、ここには特に、衝撃及び摩耗による応力の増加に対する前記材料の十分な耐性の規定はない。

ＤＥ−Ａ１０２０１００４３２８４は、層構造を有する衛生用品であって、前記衛生用品が、熱可塑性シート、及びポリウレタン強化層を含む衛生用品を開示する。

全ての公知の構成要素の特に不利な点は、それらが衝撃及び摩耗による応力に対して限定的な耐性しか有さず、それらが粉々になる傾向があるか、又は永久ひずみを被ることである。

ＤＥ−Ａ４００７５６９ ＤＥ−Ａ１９６３３４７９ ＤＥ−Ａ１０２０１００４３２８４

したがって、本発明の目的は、先行技術から公知の不利な点を有さず、また、特に石炭及び鉄鋼産業において、冷却設備（refrigeration equipment）の製造において、及び一般に、複合材（composite）又はコイルコーティングシート（coil-coating sheet）から製造される表面の代替品として使用され得る構成要素、及びその製造方法を提供することである。

本発明の目的は、少なくともある程度の層構造を含む構成要素であって、前記層構造が、以下の層：
（ａ）８００ｇ／Ｌより高い密度を有するエラストマー層、
（ｂ）少なくとも５０質量％の第一のポリウレタンを含む熱硬化性層
を含む構成要素によって達成される。

エラストマー層及び熱硬化性層を有する前記層構造によって、前記エラストマー層が衝撃による応力の影響を低減するので、特に、衝撃による応力に対する耐性を示す構成要素が製造される。これはまた、前記構成要素が実際にさらされている応力が、破砕を引き起こす場合、問題が少ない破砕種類及び破砕挙動となることを特徴とする。前記エラストマー層の別の利点は、広い温度範囲にわたる、特に低温でのその弾性変形能、さらには摩耗について改善された挙動である。

エラストマー層及び熱硬化性層を有する前記層構造によって、結果として得られる全体の構造は、優れた耐衝撃性及び剛性があり、高い破裂耐性（puncture resistance）を有し、広い温度範囲にわたって粉砕（shattering）に対する耐性を示す。エラストマー層及び熱硬化性層を有する前記層構造の別の利点は、その高い耐熱性である。使用される熱硬化性樹脂のため、前記構造は、最大１５０℃までの高温でさえ、寸法安定性を維持し続ける。

１層のエラストマー層及び１層の熱硬化性層のみを有する構造と並行して、別の可能性は、複数の交互のエラストマー層及び熱硬化性層を提供することである。これにより、例として、より大きい全体の厚さを達成することが可能である。さらに、それぞれ１層より多いエラストマー層及び１層より多い熱硬化性層を有する適切な層構造は、機械的特性にさらに影響を与え得る。前記熱硬化性層及びさらなるエラストマー層の使用によって、構成要素のひずみも低減され得、使用される前記エラストマー層は、異なる膨張係数の補償を提供することができる。

前記熱硬化性層は、発泡層、又は緻密層（compact layer）であり得る。前記熱硬化性層が、緻密、すなわち非発泡である場合、その密度は、好ましくは８００ｇ／Ｌより高い。発泡熱硬化性層の密度は、緻密なポリマーのものとは異なり、一般に６００ｇ／Ｌ未満である。緻密熱硬化性層と比較すると、発泡熱硬化性層のより低い密度は、同等な特性のためにより低い質量をもたらし、したがって、発泡熱硬化性層の使用は、前記構成要素の総質量を低減することができる。さらに、発泡熱硬化性層は、反応中により少ない収縮を示し、したがって、ひずみの影響を受け難く、金型（mold）の形状のより正確な複製を可能にする。

本発明において、前記熱硬化性層は、少なくとも５０質量％の第一のポリウレタンを含む。前記熱硬化性層は、さらに好ましくは少なくとも７０質量％の第一のポリウレタンを、特に１００質量％の第一のポリウレタンを含む。

前記熱硬化性層はまた、ポリウレタンと一緒に、１種以上の他のポリマーを含み得、その場合、前記熱硬化性層は、ポリマーブレンド（polymer blend）を含む。適切な他のポリマーの例は、ポリ尿素、ポリ（メタ）アクリレート、ポリスチレン、ポリアミド、ビスフェノールＡ系ポリマー、及び高いガラス転移温度を有する、特に１００℃を超えるガラス転移温度を有するポリマーである。しかしながら、他のポリマーが一切含まれないことが特に好ましい。ここで前記ポリウレタンは、１種のみのポリウレタン、又は少なくとも２種の異なるポリウレタンの混合物の、いずれかから構成され得る。

前記熱硬化性層のために、４００Ｎ／ｍｎ²より大きい引張係数（tensile modulus）、及び７０℃を超えるガラス転移温度を有するポリウレタンを使用することが好ましい。また、前記ポリウレタンは、前記構成要素の機械的強度を改善するため、低い収縮を示し、且つ低い線熱膨張係数を有することが好ましい。収縮は1％未満であり、線熱膨張係数は最大で１１０・１０^-6 １／Ｋであることが好ましい。

緻密熱硬化性層が使用される場合だけでなく、発泡熱硬化性層が使用される場合も、前記熱硬化性層の破断点引張ひずみ（tensile strain at break）は、好ましくは前記エラストマー層の破断点引張ひずみの、少なくとも１０分の１の大きさである。前記熱硬化性層のガラス転移温度の選択は、特に、前記構成要素の最大使用温度より少なくとも２０℃高くなるように行なわれる。

前記熱硬化性層の特性は、適切な添加剤、例えば、繊維又は粉末状充填剤、中空ガラス球等の低密度充填剤、可塑剤、衝撃改質剤、難燃剤、染料、又はポリマーに通常使用されるその他の添加剤の使用によって調整され得る。当業者は、適切な添加剤を知っている。

繊維又は粉末状充填剤は、特に剛性を向上するため、及び線熱膨張係数を低減するために一般に使用される。ここで使用される繊維状充填剤は、連続フィラメント繊維（continuous-filament fiber）、長繊維、又は短繊維の形態を取り得る。連続フィラメント繊維が使用される場合、それぞれ平行配向された繊維の複数の層に、前記個々の層における前記繊維の配向間の角度で、個々の繊維を配置することが可能である。別の可能性のある手段においては、連続フィラメント繊維が、織布、編布、又は不織布の形態で使用される。長繊維、及び短繊維、さらに粉末状繊維は、前記ポリマーと混合され、したがって、それらが前記ポリマーにおいて存在する形態は、処理方法にもよるが、通常、異方性である。

本発明の一実施形態において、前記層構造は、さらに絶縁層も含み、前記絶縁層が、少なくとも８０質量％のポリイソシアネート、及び／又は第二のポリウレタンを含む硬質フォームを含む。前記絶縁層が、第二のポリウレタンを含む場合、使用される前記第二のポリウレタンは、特性及び構造の点で前記第一のポリウレタンと異なるポリウレタンであり得る。しかしながら、前記熱硬化性層のための第一のポリウレタン、及び前記絶縁層のための第二のポリウレタンとして同一のポリウレタンを使用することも可能である。前記絶縁層として使用される硬質フォームは、前記構成要素が、冷却設備において良好なエネルギー効率で使用され得るか、又は前記絶縁層側で高温が発生する際、反対側では、温度上昇がないか、又はほんの少しであるように、低い熱伝導率及び低い密度を有する。

前記絶縁層に使用される前記硬質フォームのための材料は、好ましくは熱伝導率が、２５ｍＷ／（ｍ・Ｋ）未満になり、密度が、５０ｇ／Ｌ未満でなるような材料である。

前記絶縁層のための材料としてのポリイソシアネート、又はポリウレタンの使用は、同様な化学構造のため、絶縁層及び熱硬化性層の間の良好な接着性が得られる。

前記層構造の一実施形態は、さらなる表面保護を得るため、及び／又は前記表面の光学特性に、特に引っ掻き耐性及び光沢に関して影響を与えるため、さらに少なくとも１層のコーティング材料の層も含む。前記コーティング材料の層は、好ましくはポリウレタン系、又はポリ尿素系コーティング材料を含む。前期コーティング材料はまた、光学特性に影響を与えるため、染料又は顔料を含み得る。水系、又は溶媒系、又は溶媒を含まない（solvent-free）（１００％固体）コーティング材料を使用することが可能である。ここでも同様に、ポリウレタン系、又はポリ尿素系コーティング材料の使用、及び結果として得られる前記熱硬化性層と同様な化学構造が、非常に良好な接着性を達成する。

また、前記熱硬化性層状の前記エラストマー層の良好な接着性のため、前記エラストマー層は、ホモポリウレタン、ホモポリ尿素、並びにポリウレタン及びポリ尿素を含むコポリマーからなる群から選択される材料を含むことが好ましい。前記エラストマー層の弾性特性を得るため、非常に低い架橋レベルで、室温より低いガラス転移温度を有する材料を使用することが好ましい。また、前記エラストマー層のための材料の選択は、好ましくは破断点引張ひずみが、前記熱硬化性層の破断点引張ひずみの、少なくとも１０倍大きさになるように行なわれる。さらに、前記エラストマー層は、使用温度範囲にわたって弾性プラトー（elastic plateau）を有することが好ましい。ここで使用温度は、前記構成要素が、操作中に使用される温度である。好ましい一実施形態において、前記エラストマー層は、１００質量％以下のポリ尿素を含む。ポリ尿素の利点は、同じ硬度のポリウレタンと比較して、高い固有反応性（intrinsic reactivity）、改善された耐熱性、より良好な耐加水分解性、及び良好な低温柔軟性に起因する比較的寛容な加工許容範囲（processing latitude）であり、さらに、優れた摩耗特性である。ポリウレタン及びポリ尿素のコポリマーは、純粋なポリウレタンと比較して、同じ利点を有するが、より少ない程度である。

前記エラストマー層の特性、さらに前記熱硬化性層の特性は、添加剤の添加によって調整され得る。ここでも同様に、適切な添加剤の例は、繊維又は粉末状充填剤、可塑剤、衝撃改質剤、難燃剤、染料、及び当業者に公知であり、ポリマーに慣例的に使用されるその他の添加剤である。

前記エラストマー層のために使用されるエラストマーの選択は、好ましくは、それが少なくとも１５０％、さらに好ましくは少なくとも２５０％、特に好ましくは３５０％の破断点伸びを示すように行なわれる。層構造を製造するためには、さらに高い破断点伸びを有するエラストマーを使用することは難しいので、適切な最大破断点伸びは７００％である。前記破断点伸びは、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ５２７：２０１２に従って測定される。

前記エラストマー層の好ましいショア硬度は、ショアＡ９５未満、さらに好ましくは最大でショアＡ８５、特に好ましくは最大でショアＡ８０であり、前記ショアＡ硬度は、ＤＩＮ ＩＳＯ７６１９−１：２０１０に従って測定される。

ポリウレタン、ポリイソシアヌレート、又はポリ尿素の使用は、結果的に前記層の全てのために化学的に同様な材料を使用することになり、それにより、前記構成要素のより容易な再生利用をもたらす。

さらに、繊維強化材を有さない材料が、個々の層に使用されることが好ましい。これは、より容易な加工をもたらすことができる。特に、繊維の加工のために特別に設計された金型を使用する必要性はない。また、繊維の省略は、前記装置の個々の部品上の応力を低減し、特に使用される繊維によって引き起こされる摩耗に起因する、繊維強化ポリマーに生じる擦り切りが少なくなる。繊維を使用する必要性がないことに起因する別の利点は、粉塵の形成による健康被害を引き起こし得る繊維くずがないことである。さらに、繊維のような配向性充填剤が一切使用されない場合、前記成分は、いかなる異方性挙動を示さない。

本発明に従う構造は、類似の特性を有する複合材料の使用を回避することを可能にする。これにより、前記構成要素は、軽量化を達成することができる。また、前記個々の層のための類似の材料の使用は、製造プロセス中のより短いサイクル時間を提供することができ、材料コストを削減させることができ、より単純で、したがって、より安価な共同の計量機器を使用することが可能になる。別の利点は、より高度の自動化、及び製造設備のより単純な設計の可能性である。

一実施形態において、前記層の少なくとも１層は、前記層構造の機械的特性を調整するため、強化繊維又は補強材を含む。

適切な繊維の例は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウム繊維鉱物繊維、及び天然繊維である。前記熱硬化性層のために既に上述した通り、ここで前記繊維は、連続フィラメント繊維、長繊維、又は短繊維の形態を取り得え、使用される前記連続フィラメント繊維は、レイドファイバースクリーン（laid fiber screen）、編布、澱布、又は不織布の形態を取り得る。

具体的な補強材は、粉末状充填剤、例えば、チョーク、カオリン、タルク粉末、又は中空ガラス球である。異方性挙動を回避するため、使用される補強材は、繊維よりも粉末状充填剤であることが好ましい。

好ましい一実施形態において、前記配置は、次の順序：任意にコーティング材料の層、エラストマー層、熱硬化性層、任意に絶縁層の順序で、個々の層を有する。また、絶縁層が備えられない場合は、前記熱硬化性層に、又は前記絶縁層にコーティング材料のさらなる層を施与することも可能である。ここで前記配置は、構成要素の機械的応力にさらされる側に前記エラストマー層を有する。前記エラストマー層は、熱硬化性層よりも摩耗に対する耐性が高いので、これにより、良好な耐摩耗性を達成することが可能である。

本発明の一実施形態において、前記熱硬化層は、第一の副層及び少なくとも１層の第二の副層を含み、前記第一の副層が、前記第一のポリウレタンを含み、前記第一のポリウレタンが、発泡しており、且つ前記少なくとも１層の第二の副層が、第三のポリウレタンを含み、前記第三のポリウレタンの密度が、前記第一のポリウレタンの密度よりも高い。前記第二の副層は、必要の場合、より高い構成要素の剛性値を提供することができる。同様に、材料収縮における差異、又は異なる熱膨張係数に起因するひずみ（deformation）を低減、又は回避することが可能である。

提供される１層のみの第二の副層が存在する場合、前記配置は、第一の副層の前記エラストマー層に面する側に、又は第一の副層の前記エラストマー層に背を向ける側に、これを有することができる。別の実施形態において、前記配置は、第一の副層の前記エラストマー層に面する側に第二の副層を有し、及び第一の副層の前記エラストマー層に背を向ける側に第二の副層を有することも可能である。

第一の副層、及び少なくとも１層の第二の副層を含む熱硬化性層が使用される場合、前記第一の副層の厚さは、１〜３０ｍｍの範囲であり、前記各第二の副層の厚さは、１〜１０ｍｍの範囲であることが好ましい。前記第一の副層の厚さは、２〜２５ｍｍの範囲、特に３〜２０ｍｍの範囲であることが特に好ましい。前記各第二の副層の厚さは、１〜８ｍｍの範囲、特に１．５〜５ｍｍの範囲であることが特に好ましい。

好ましい一実施形態において、前記エラストマー層の厚さは、０．２〜４ｍｍの範囲であり、前記熱硬化性層の厚さは、２〜４０ｍｍの範囲である。前記エラストマー層の厚さは、０．５〜３．５ｍｍの範囲、特に１．０〜３ｍｍの範囲であることが特に好ましい。前記熱硬化性層の厚さは、３〜３０ｍｍの範囲、特に５〜２５ｍｍの範囲であることが特に好ましい。ここで前記熱硬化性層の厚さは、熱硬化性層の全体の厚さであり、すなわち、第一の副層、及び少なくとも１層の第二の副層を有する構造の場合、それは全ての副層の厚さの合計である。

ここで前記エラストマー層、及び熱硬化性層の厚さはまた、前記構成要素の使用目的によって決まり：例として、より厚い厚さによって、より高い強度が得られ得る。

少なくともある程度の層構造を含む構成要素は、例として、冷却設備において、金属構成要素又は複合材料製の構成要素の代替品として、例えば、筐体部品の代替品として使用される。

別の使用部門は、例えば歩行者の保護のため、又は建設機械若しくは農業機械における使用のため、耐衝撃性及びエネルギー散逸のための比較的厳しい要求を受ける外装部品等の車両部品によって提供される。また、絶縁層の使用は、エンジンの近く、又は車両のその他の高温領域における前記層構造の使用を可能にする。本発明の層構造の使用は、軽量化することができ、さらに、複雑で大きい構成要素を製造することが可能である。

本発明の層構造で作られる、例えば、自動車及びトラック、鉄道車両、路面電車、船舶、又は航空機等の車両の外装部品だけでなく、内装部品も製造することが可能である。前記層構造を使用することによって、耐摩耗性及び低燃焼性を有する表面を実現することが可能である。

完成した構成要素の特性は、例えば難燃剤、染料、又はポリマーに慣例的に使用されるその他の添加剤等の適切な添加剤の、前記構成要素の全てのポリマー層における、又は前記構成要素の選択されたポリマー層における使用によって調整され得る。当業者は適切な添加剤を知っている。

別の実施形態において、前記構成要素は、石炭及び鉄鋼産業における分離機、例えば、その大きさ及び／又は形状についての鉱石粒子の分離のためのスパイラル式分離機である。前記エラストマー層は、改善された耐摩耗性を達成する。さらに、手動プロセスによる複合材耐力構造（composite-load-bearing structure）と比較して、より短いサイクル時間、及び高度な自動化を提供する適切な分離機を製造することが可能である。

前記構成要素の別の使用部門は、例えば、変圧器の筐体、又は風力タービン用のナセル（nacelle）等の電気装置のための筐体としての使用である。

最後に、例えば浴槽、シャワートラフ（shower trough）、渦流プール（whirlpool）、水泳プール、又は洗面台等のスポーツ用品又は衛生用品として前記構成要素を使用することも可能である。

用途に係わらず、本発明の層構造の使用は、慣例の材料の使用と比較して、形状（geometry）、外形（shape）及び表面構造に関してより大きい自由度を提供する。また、必要な接続をより少なくし、より高い完全性を達成できるように、製造時に構成要素を直接一体化することが可能である。さらに、例えば、選択された製造業によって、用途に特有の方法で前記構成要素を構成することが可能である。

以下の工程：
（ｉ）前記層構造の個々の層が導入される雌型、又は前記層構造の個々の層が施与される雄型の提供、
（ｉｉ）噴霧による前記エラストマー層の製造、
（ｉｉｉ）噴霧による前記熱硬化性層の製造、
（ｉｖ）結果として得られる構成要素の離型、
を含み、
工程（ｉｉ）を、工程（ｉｉｉ）の前に実施することができ、又は工程（ｉｉｉ）を、工程（ｉｉ）の前に実施することができる
方法を介して前記構成要素を製造することが特に好ましい。

前記エラストマー層及び前記熱硬化性層の製造のための噴霧プロセスは、前記層間の特に良好な接着性が得られるウェット・イン・ウェット塗布（wet-in-wet application）プロセスを実現することができる。噴霧による前記製造プロセスの別の利点は、均一な層厚を生成することが可能であることである。また、前記噴霧施与は、現在製造を必要とする層の下のいかなる層の材料も置き換えない。別の利点は、開口金型（open mold）を使用することが可能であり、各層のための新たな金型の必要性がないことである。前記層が導入される雌型、又は別法として前記層が施与される雄型を提供することで十分である。打ち抜き、曲げ加工、穿孔（drilling）、コーティング、研磨プロセス、脱脂、はんだ付け、溶接、接着、及びその他の準備工程（金属外層のために使用される）等の処理工程は省略され得る。また、個々の場合において、用途部門、及び荷重に従って、前記全体の構成要素にわたって、又は特定の領域において、より厚い厚さで前記エラストマー層及び／又は熱硬化性層を施与することも可能である。ここで、前記層のより厚い厚さは、例えば、噴霧プロセスにおけるより高い材料処理能力によって、又はより長い噴霧時間によって実現され得る。前記層のより厚い厚さを達成するための好ましい方法は、同じ材料の種々の個々の層を噴霧し、噴霧後に個々の層が接合して１種の連続層（continuous layer）を形成する方法である。

個々の層を噴霧することによって前記層構造を製造する工程の別法は、逐次的鋳造（sequential casting）プロセス、又は噴霧及び鋳造プロセスの組み合わせによって前記層構造を製造する工程である。しかしながら、前記個々の層を完全に噴霧する工程のみからなる製造と比較した場合、これは多数の金型、又は金型の変更を有する多くの成形工程が必要であるという不利な点を有する。

前記熱硬化性層及びエラストマー層に加えて備えられるコーティング材料の層が存在する場合、一実施形態において、コーティング材料の層は、雌型又は雄型に施与される。さらに、この場合、前記コーティング材料の層のための材料は、容易な離型を可能とするために、離型剤を含むことが好ましい。コーティング材料の層が、前記雌型又は雄型に最初に施与される場合、これは、好ましくは同様に噴霧によって施与される。

別の実施形態において、前記エラストマー層及び前記熱硬化性層の製造の後、さらにコーティング材料の層も前記構成要素に施与される。ここで前記コーティング材料の層は、離型プロセスの前に、又は離型プロセスの後に、前記構成要素に施与され得る。前記コーティング材料の層が、離型プロセスの後に施与される場合、この場合、前記構成要素の全ての領域が、前記コーティング材料の層の施与のために自由に利用可能であるので、前記コーティング材料の層の前記雌型又は雄型への施与を省略することが可能である。しかしながら、それにもかかわらず、コーティング材料の層を、前記雌型又は雄型に施与すること、及び離型プロセスの後、特にコーティング材料の層を一切有さない領域で、さらなるコーティング材料の層を施与することが可能である。

硬質フォームで作られる絶縁層も使用される場合、これは同様に噴霧によって施与され得るか、あるいは、密閉金型（closed mold）中に流し込まれ得る。発泡プロセスは、化学的又は物理的発泡剤のいずれかを使用することができる。化学的発泡剤は、一般に、熱にさらされて、互いに化学的に反応を開始し、気体を発生する２種の異なる成分を含む。気体の発生は、ポリマーを発泡させる。物理的発泡剤は、その構造を変化せず、前記ポリマー中に、加圧された気体の形態、又は液体の形態のいずれかで含まれ得る。前記物理的発泡剤が加圧された期待時の形態で含まれる場合、これは、ポリマーが軟化すると直ぐに膨張し、これにより前記フォームが形成される。液体の形態で使用される発泡剤は、熱にさらされて気化され、これによりポリマーを発泡させる。

硬質フォームで作られる絶縁層が備えられる場合、これは、前記エラストマー層及び前記熱硬化性層の導入の前、又は別法として前記エラストマー層及び前記熱硬化性層の導入の後のいずれかに前記金型に導入される。１層以上の熱硬化性層、及び１層以上のエラストマー層が備えられる場合、前記絶縁層は、エラストマー層及び熱硬化性層で作られる２種の複合材の間に配置することも可能である。しかしながら、熱硬化性層及びコーティング材料の層の間の、又はコーティング材料の層が備えられない場合、前記熱硬化清掃の最終層としてのいずれかの１層の外面層としての前記エラストマー層が好ましい。前記絶縁層は、前記熱硬化層に施与されることが好ましい。

前記構成要素の良好な離型のため、前記個々の層の導入の前に、前記雌型又は雄型に離型剤を施与することが可能である。

また、前記個々の層の間の接着性を改善し、発生し得る任意の応力を低減し、完全な硬化を確実にするため、前記離型プロセスの前、又は前記離型プロセスの後に、前記構成要素を加熱することが可能である。加熱は、一般に、前記個々の層及び全体の構造の機械的特性、及び熱的特性におけるさらなる改善を提供することができる。

別の可能性のある別法は、独立した層構造の製造と並行して、既存の構造に続いて、前記個々の層を施与することである。この場合、そのような層が備えられる範囲に前記絶縁層を施与することによって開始し、次いで、そのような層が備えられる範囲に、前記熱硬化性層を施与し、第三に前記エラストマー層を施与し、最後に前記コーティング材料の層を施与することが好ましい。ここで、複数のエラストマー層及び熱硬化性層を交互に施与することが可能である。

さらに、本発明の方法は、２層間の前記個々の層への構造要素の一体化を可能にする。適切な構成要素の例は、足部、例えば、それに続くハンドル、脚部等を適用するためのねじ山の使用を目的とした、ねじ山で結合される要素、発電機又は冷却設備のための保護カバー要素、装飾材料、及びロゴ等である。

最後に、前記離型プロセスの前、又は後に、例えば所定の寸法への切断（cutting-to-size）等によって、要求される形状への調整のため、機械的又は熱的方法を使用することが可能である。

実施例のため、１層構造を、それぞれコーティング材料の層、エラストマー層、及び熱硬化性層の逐次的噴霧によって製造した。いくつかの例においては、比較の目的のため、コーティング材料の層、又はエラストマー層を使用しなかった。最終工程として、前記層構造を金型中に置き、密閉金型中で硬質フォームをコーティングした。４ｃｍの辺長を有する正方形の試験片を、この方法で製造した構成要素から切り出した。

ボール落下試験においては、前記試験片の耐衝撃性を測定した。落下重り（drop weight）の球形に成形したチップ（tip）の直径は２０ｍｍであった。前記試験片を、ボール落下試験において、３０ジュールにさらした。前記試験片の衝撃は、硬質フォームから離れた側で行った。

個々の例における前記層構造について、以下の材料を使用した：

コーティング材料の層：
ショアＤ７０より大きい硬度を有する、ポリウレタン／ポリ尿素コポリマーベースの市販の高強度で、溶媒を含まない、二成分ゲルコーティング。

エラストマーＡ：
３μｍのｄ５０及び１５μｍのｄ９８の平均粒径を有する１０質量％の表面コーティングされた炭酸カルシウムを有し、それぞれＤＩＮ ＩＳＯ７６１９−１：２０１０に従って測定したショアＡ９５及びショアＤ４６の硬度、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ１１８３−１：２０１３に従って測定した１１００ｋｇ／ｍ³の密度、１４ＭＰａの引張強度、１００％のＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ５２７：２０１２に従う破断点伸び、及び５３Ｎ／ｍｍのＤＩＮ ＩＳＯ３４−１：２００４に従う引き裂き抵抗を有する噴霧ポリウレタン／ポリ尿素コポリマー。

エラストマーＢ：
３μｍのｄ５０及び１５μｍのｄ９８の平均粒径を有する１０質量％の表面コーティングされた炭酸カルシウムを有し、ＤＩＮ ＩＳＯ７６１９−１：２０１０に従って測定したショアＡ７７の硬度、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ１１８３−１：２０１３に従って測定した１０６０ｋｇ／ｍ³の密度、８ＭＰａの引張強度、４６０％のＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ５２７：２０１２に従う破断点伸び、及び２０Ｎ／ｍｍのＤＩＮ ＩＳＯ３４−１：２００４に従う引き裂き抵抗を有する噴霧ポリウレタン／ポリ尿素コポリマー。

熱硬化性樹脂Ａ：
２０質量％のチョークを有し、ＤＩＮ ＩＳＯ７６１９−１：２０１０に従って測定したショアＤ６３の硬度、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ８４５：２００９に従って測定した６００ｋｇ／ｍ³のかさ密度、それぞれＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ１７８：２０１０及びＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ１７８ Ａ１：２０１３に従って測定した８７０ＭＰａの３点曲げ弾性係数（3 point flexural modulus of elasticity）、２１ＭＰａの曲げ強度、７ｍｍのたわみ（deflection）、及び７０℃より高いガラス転移温度を有する噴霧ポリウレタン／ポリ尿素コポリマー。

熱硬化性樹脂Ｂ：
８ｍｍの繊維長を有する１５質量％の短ガラス繊維（chopped glass fiber）を有し、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ８４５：２００９に従って測定した８５０ｋｇ／ｍ³のかさ密度、３２ＭＰａの引張強度、２％のＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ５２７：２０１２に従う破断点伸び、及び７０℃より高いガラス転移温度を有する噴霧ポリウレタン。

使用した硬質フォームは、Ｅｌａｓｔｏｃｏｏｌ（登録商標）２０３０／１３／ＯＴ（ＢＡＳＦ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ ＧｍｂＨによる）である。

表１は、種々の層構造についての前記ボール落下試験の結果を示す。

３０ジュールの衝撃の後、落下重りの跡がないか、僅かな跡のみの場合、前記エラストマーには裂け目がなく、前記熱硬化性樹脂には、２ｃｍ未満の長さを有する裂け目が発生し、前記熱硬化性樹脂における裂け目は、１層を超えて影響しなかった場合、前記ボール落下試験は、合格したものと見なされた。

前記ボール落下試験は、以下の基準の１項目を満たされていた場合、合格していないものと見なされた：
・熱硬化性層、エラストマー層、該当する場合、コーティング材料の層を含む前記層構造が、全ての層において裂け目を示した、
・前記裂け目に加えて、前記硬質フォームが、不可逆的に変形された、
・前記コーティング材料の層において発生した裂け目、及び前記落下重りの跡が、視覚的に識別され得る、
・２ｃｍを超える長さを有する裂け目が、前記熱硬化性樹脂に発生した、
・前記エラストマーが、１ｃｍを超える長さを有する明らかな裂け目を示す、
・熱硬化性層、エラストマー層、該当する場合、コーティング材料の層を含む前記層構造が、該当する場合、裂け目を示さないが、前記構成要素における目に見える跡、又は前記硬質フォームから下の層の不可逆的な分離を引き起こすほど、前記硬質フォームが、不可逆的に変形された。

前記例は、前記コーティング材料の層を省くことは、前記衝撃応力の結果に影響を与えないようであるが、エラストマー層は、不可欠であることを明らかに示す。さらに、前記エラストマー層の物理的特性は、前記衝撃応力の結果に影響を有する。

Claims (20)

1. 少なくともある程度の層構造を含む構成要素であって、前記層構造が、以下の層：
   （ａ）８００ｇ／Ｌより高い密度を有するエラストマー層、
   （ｂ）少なくとも５０質量％の第一のポリウレタンを含む熱硬化性層
   を含む構成要素。
2. 前記熱硬化性層が、発泡しており、その密度が６００ｇ／Ｌ未満であるか、又は前記熱硬化性層が、緻密であり、その密度が８００ｇ／Ｌより高い請求項１に記載の構成要素。
3. 前記層構造が、さらに絶縁層も含み、前記絶縁層が、少なくとも８０質量％のポリイソシアネート、及び／又は第二のポリウレタンを含む硬質フォームを含む請求項１又は２に記載の構成要素。
4. 前記エラストマー層が、少なくとも１５０％の、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ５２７：２０１２に従う破断点伸びを有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の構成要素。
5. 前記エラストマー層が、ショアＡ９５未満の、ＤＩＮ ＩＳＯ７６１９−１：２０１０に従うショア硬度を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の構成要素。
6. 前記層構造が、さらに少なくとも１層のコーティング材料の層も含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の構成要素。
7. 前記エラストマー層が、ホモポリウレタン、ホモポリ尿素、並びにポリウレタン及びポリ尿素を含むコポリマーからなる群から選択される材料を含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の構成要素。
8. 前記配置が、次の順序：任意にコーティング材料の層、エラストマー層、熱硬化性層、任意に絶縁層の順序で、個々の層を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の構成要素。
9. 前記熱硬化性層が、第一の副層及び少なくとも１層の第二の副層を含み、前記第一の副層が、前記第一のポリウレタンを含み、前記第一のポリウレタンが、発泡しており、且つ前記少なくとも１層の第二の副層が、第三のポリウレタンを含み、前記第三のポリウレタンの密度が、前記第一のポリウレタンの密度よりも高い請求項２〜８のいずれか１項に記載の構成要素。
10. 前記配置が、第一の副層の前記エラストマー層に面する側に第二の副層を有する、及び／又は前記配置が、第一の副層の前記エラストマー層に背を向ける側に第二の副層を有する請求項９に記載の構成要素。
11. 前記第一の副層の厚さが、１〜３０ｍｍの範囲であり、前記各第二の副層の厚さが、１〜１０ｍｍの範囲である請求項９又は１０に記載の構成要素。
12. 前記エラストマー層が、１００質量％以下のポリ尿素を含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載の構成要素。
13. 前記エラストマー層の厚さが、０．２〜４ｍｍの範囲であり、前記熱硬化性層の厚さが、２〜４０ｍｍの範囲である請求項１〜１２のいずれか１項に記載の構成要素。
14. 前記層の少なくとも１層が、強化繊維又は充填剤を含む請求項１〜１３のいずれか１項に記載の構成要素。
15. 前記構成要素が、鉱業で使用するための分離機、電気装置のための冷却装置若しくは筐体、又は自動車、スポーツ用品、若しくは衛生用品の一部である請求項１〜１４のいずれか１項に記載の構成要素。
16. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載の構成要素を製造する方法であって、以下の工程：
    （ｉ）前記層構造の個々の層が導入される雌型、又は前記層構造の個々の層が施与される雄型の提供、
    （ｉｉ）噴霧による前記エラストマー層の製造、
    （ｉｉｉ）噴霧による前記熱硬化性層の製造、
    （ｉｖ）結果として得られる構成要素の離型、
    を含み、
    工程（ｉｉ）を、工程（ｉｉｉ）の前に実施することができ、又は工程（ｉｉｉ）を、工程（ｉｉ）の前に実施することができる方法。
17. 第一の工程で、コーティング材料の層を、雌型または雄型に施与する請求項１６に記載の方法。
18. コーティング材料の層を、前記離型プロセスの前に、又は前記離型プロセスの後に前記構成要素に施与する請求項１６又は１７に記載の方法。
19. 前記構成要素を、前記離型プロセスの前、又は後に加熱する請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 絶縁層も噴霧又は鋳造によって施与する請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の方法。