KR100926068B1 - 복합 부재의 제조 방법 - Google Patents

복합 부재의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 (i) 2 내지 20 mm의 금속, 플라스틱 또는 나무, (ii) 10 내지 300 mm의 플라스틱, 및 (iii) 2 내지 20 mm의 금속, 플라스틱 또는 나무의 층 구조물을 갖는 복합 부재의 제조 방법에 관한 것이다. (ii)의 제조를 위한 출발 물질은 액체 상태로, 적어도 2 단계로, (i)과 (iii) 사이의 공간에 도입된다. 최종 충전 공정에서 충전되어야 할 공간은 0.1 내지 1.5 m3의 부피를 가지며, 충전되어야 할 공간의 높이는 25 mm 미만이다.

Description

복합 부재의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING COMPOSITE ELEMENTS}
본 발명은 하기 (i), (ii) 및 (iii)의 층 구조를 갖는 복합 부재의 제조 방법에 관한 것으로서,
(i) 2 내지 20 mm, 바람직하게는 2 내지 10 mm, 특히 바람직하게는 5 내지 10 mm의 금속, 플라스틱 또는 나무, 바람직하게는 금속,
(ii) 10 내지 300 mm, 바람직하게는 10 내지 100 mm의 플라스틱, 바람직하게는 폴리이소시아네이트 중부가물(polyadduct), 및
(iii) 2 내지 20 mm, 바람직하게는 2 내지 10 mm, 특히 바람직하게는 5 내지 10 mm의 금속, 플라스틱 또는 나무, 바람직하게는 금속,
바람직하게는 수평으로 정렬된 층 (i)과 (iii) 사이의 공간을, (ii)의 제조를 위한 액체 출발 성분으로, 바람직하게는 (ii) 폴리이소시아네이트 중부가물의 제조를 위한 (a) 이소시아네이트와 (b) 이소시아네이트에 반응하는 화합물을 함유하는 반응 혼합물로 충전함으로써 제조된다. 층 (i), (ii) 및 (iii)에 대해 앞서 언급된 용적 데이타는 개별적인 층의 두께와 관련된다. 덧붙여, 본 발명은 신규한 방법에 의해 얻어질 수 있는 복합 부재, 및 신규한 복합 부재를 포함하는 선박 및 구조물에 관한 것이다.
선박, 예컨대, 선박의 선체 및 선창 덮개, 선교, 지붕 또는 다층 건축물의 축조를 위해서는, 외력에 의한 상당한 하중을 견딜 수 있는 구조적 부분들을 사용해야만 한다. 이러한 요구들 때문에, 이러한 구조적 부분들은 일반적으로 적절한 기하학이나 적합한 지주에 의해 강화되는 금속판 또는 금속 지지체로 구성된다. 고도의 안전 기준으로 인해, 유조선의 선체는 일반적으로 내부 및 외부 선체로 구성되며, 각각의 선체는 약 2 m 길이의 강철 지주에 의해 서로 연결되는 15 mm 두께의 강철판으로 구성된다. 이들 강철판은 상당한 힘을 받기 때문에, 외부 및 내부 강철 선체 모두 용접된 보강 부재들로 강화된다. 상당한 양의 강철이 요구되며 장시간에 걸친 노동 집약적인 제조 과정이 이들 종래의 구조적 부분들의 단점이다. 더욱이, 이러한 구조적 부분들은 상당한 중량을 가지므로, 적은 톤수의 선박에서는 연료 요구량을 증가시킨다. 더욱이, 강철에 기초한 이러한 종래의 구조적 부재들은 외부 표면과 외부 및 내부 선체 사이의 강철 부분의 표면 모두가 부식되는 것을 정기적으로 방지해야 하기 때문에 막대한 양의 유지비가 요구된다.
금속 및 플라스틱의 복합체를 포함하는 SPS(샌드위치 플레이트 시스템) 부재들은 강철 구조물의 대체물로 알려져 있다. 플라스틱을 2개의 금속 층에 부착시킴으로써 공지된 강철 구조물과 비교시 뛰어난 장점을 갖는 복합 부재가 제조된다. 이러한 SPS 부재들은 US 6 050 208, US 5 778 813, DE-A 198 25 083, DE-A 198 25 085, DE-A 198 25 084, DE-A 198 25 087 및 DE-A 198 35 727에 공개되어 있다. 일반적으로, 이들 복합 부재들은 폴리이소시아네이트 중부가물의 제조를 위한 출발 물질을 단일 조업으로 금속판들 사이에 붓거나 주입함으로써 제조된다. 복합 부재에서 플라스틱을 제조하기 위한 반응성 출발 성분들은 혼합되는 동안 초기에 반응하기 시작하며, 금속판들 사이의 공간을 완전히 충전하는 것이 만족스러운 제품을 위해 필수적이기 때문에, 출발 성분들의 주입 공정은 복합 부재의 제조시 결정적이고 중요한 단계이다.
본 발명의 목적은 앞서 서술된 복합 부재의 개선된 제조 방법을 제공하는 것이다. 이 방법은 판 (i)과 (iii) 사이의 공간을, 판 (i)과 (iii) 사이의 플라스틱 (ii)의 제조를 위한 반응성 출발 성분들로 충전함으로써 특히 최적화된다. 이 제조 방법은 결점있는 부재들의 비율을 실질적으로 감소시키고, 액체 성분들을 복합 부재의 판들 사이에 도입하는 것을 특히 의미한다. 특히, 층 (i)과 (iii) 사이의 구멍, 즉, (i)과 (iii) 사이의 충전되어야 할 공간을 (ii)의 제조를 위한 출발 성분으로 가능한 완전히 충전하는 것을 의미한다.
본 발명자는 본 발명에 따라 (ii)의 제조를 위한 출발 물질을 액체 상태로, 적어도 2 단계로, 바람직하게는 2 단계로, (i)과 (iii) 사이의 공간으로 도입하는 경우, 상기 목적이 성취됨을 밝혔으며, 이 때, 최종 충전 공정에서 충전되어야 할 공간은 0.1 내지 1.5 m3, 바람직하게는 0.4 내지 1.0 m3의 부피; 및 25 mm 미만, 바람직하게는 10 내지 20 mm의 높이를 가진다. 최종 충전 공정에서 충전되어야 할 공간의 높이는 2번째 충전 조업에 도입된 플라스틱(ii)과 상부 층 (i) 또는 (iii) 사이의 거리로부터 얻어진다. 바람직하게는, 각각의 충전 공정에서, 0.1 내지 1.5 m3, 바람직하게는 0.4 내지 1.0 m3의 (ii)의 제조를 위한 액체 출발 성분들이 도입된다. 층 (i) 및 (iii)은 수평으로 정렬되는 것이 바람직하다. 수평면으로부터 (i) 및 (iii)의 편차는 각각의 경우에 바람직하게는 0.5° 미만, 바람직하게는 0 내지 0.3°이다. 충전 조업 (x) 후, 2개의 충전 공정 (x) 및 (x+1)의 액체 출발 성분이 서로 혼합될 수 없을 정도로, 이전 충전 공정 (x)의 출발 성분이 반응하여 플라스틱 (ii)을 생성할 때까지, 이후의 충전 공정 (x+1)이 수행되지 않는 것이 바람직하다. 충전되어야 할 공간은 바람직하게는 0.5 내지 4 m, 특히 바람직하게는 1 내지 3 m의 폭; 1 내지 12 m, 특히 바람직하게는 4 내지 8 m의 길이; 및 바람직하게는 20 내지 150 mm, 특히 바람직하게는 30 내지 60 mm의 높이, 즉, 층 (i)과 (iii) 사이의 거리를 가지며, 즉, 층 (i) 및 (iii)은 또한 적어도 언급된 길이 및 폭을 가지는 것이 바람직하다.
따라서, 신규한 충전 공정은 바람직하게는 이하 2 단계로 나누어 진다:
제1 충전 공정에서, 수평으로 정렬된 판 (i) 및 (iii)를 갖는, 충전되어야 할 공간의 부분은 액체 출발 물질로 충전된다. 제2 충전 공정에서 나머지 공간이 다른 액체 출발 성분으로 완전히 충전되기 이전에, 제2 충전 공정에 도입된 반응성 출발 물질이 제1 충전 공정에 도입된 물질과 혼합되지 않을 정도로, 제1 충전 공정의 출발 성분이 반응되도록 한다. 제1 충전 공정의 끝과 제2 충전 조업의 시작 사이의 시간은 바람직하게는 5 내지 120분이다. 그 후, 제2 충전 공정에서는, 적어도 부분적으로 반응한 (ii)의 제조를 위한 출발 성분이 이미 도입된 나머지 공간은 제1 충전 공정과 동일하거나 상이할 수 있는 추가 출발 성분으로 완전히 충전된다.
이 신규한 공정은 특히 이하 장점들을 가진다:
가능한 공기 함유가 최소로 감소된다. 결과적으로, (ii)의 표면과 (i) 또는 (iii)과의 최대 접촉 및 이에 따른 복합 부재에 하중되는 최적의 힘 분배가 얻어진다. 더욱이, 외부열은 적은 층 두께로 인해 감소하고, (ii)의 수축 또한 감소하므로, 특히, (ii)의 (i) 및 (iii)과의 접촉 표면에서의 복합 부재 내 스트레스가 없어진다. 낮은 외부열은 또한 복합 부재 내 미세 공기 방울에 의해 초래되는 내부압을 감소시킨다. 이는 반응성 출발 성분의 충전 공정에서 (i) 및 (iii)을 고정하는 데 요구되는 장치를 더욱 단순하고 더욱 경제적인 방식으로 고안하는 것을 가능하게 한다. 더욱이, 폴리우레탄 제조 공장의 제한된 생산량으로 인해, 단지 하나의 충전 공정만으로는 불가능했던 더 많은 부피의 (ii)를 생산하는 것이 가능해진다.
(ii)의 제조를 위한 출발 물질은 바람직하게는 액체 상태로 (i)과 (iii) 사이의 공간으로 도입될 수 있으며, 충전되어야 할 (i)과 (iii) 사이의 공간에서의 충전 공정 동안 감압이 발생된다. 이는 특히 최종 충전 공정에서, 액체가 공간으로 흡수되고, 작은 구멍 또한 액체로 충전된다는 장점을 가진다. 충전되어야 할 공간내 감압은 바람직하게는 0.2 내지 0.8 Pa이며, 즉, 충전되어야 할 주형내 압력은 상온 공기압보다 0.8 내지 0.2 Pa 낮아야 한다. 예컨대, 일반적으로 공지된 진공 펌프에 의해 발생될 수 있는 감압은 바람직하게는 이를 통해 (ii)의 제조를 위한 출발 물질이 도입되는 (i) 및/또는 (iii) 내의 오리피스(들) (iv)에 부가하여, (i) 및/또는 (iii)은 이를 통해 감압이 적용되는 적어도 하나의 추가적 오리피스 (v)를 가지는 경우 얻어진다. 튜브는 바람직하게 감압을 발생시키는 진공 펌프와 (i) 내의 오리피스 (v) 사이를 연결한다. 이 튜브는 예컨대, (i)에 압착 또는 점착 결합될 수 있다. (ii)의 제조를 위한 출발 물질의 양은 정확하게 충전되어야 할 공간 (S)이 최종 충전 공정에서 충전되지만 오버플로우는 방해되므로 측정하기가 어렵다. 따라서, 최종 충전 공정에서, (i)과 (iii) 사이의 공간이 보유할 수 있는 양보다 더 많은 양의 (ii)의 제조를 위한 출발 성분이 (i)과 (iii) 사이의 공간으로 도입되는 것이 바람직하다. 결과적인 오버플로우는 바람직하게는 오리피스들 (v)을 통해 제거된다. (i)과 (iii) 사이의 공간이 (ii)의 제조를 위한 출발 성분으로 완전히 채워지자 마자, 바람직하게는 투명한 튜브내에서, 액체의 상승에 기초하여 충전이 종결될 수 있으며, 오리피스 (iv) 및 (v)는 폐쇄될 수 있다. 오리피스의 폐쇄는 예컨대, 오버플로우 용기내에 또는 바람직하게는 오버플로우 용기와 (i) 및/또는 (ii) 사이에 존재하는, 바람직하게는 스크류 폐쇄를 갖는, 플라스틱 또는 금속 플러그에 의해 달성될 수 있다. 오리피스 (iv)는 혼합물 (a)와 (b)의 경화 공정이 끝날 때까지 고정된 혼합 헤드에 의해 폐쇄되어 있는 것이 바람직하다. (i)과 (ii) 사이에 충전되어야 할 공간은 오리피스 (iv) 및 (v), 유출 말단, (iv)에 존재하는 바람직하게는 혼합 헤드, 및 (v)에서 바람직한 감압의 적용을 가능케 하는 것만을 가진다. 이 바람직한 구체예에 따르면 충전되어야 할 공간으로 공기가 유입되지 않으므로, 감압의 발생이 가능하다.
일반적으로, 층 (i) 및 (iii)은 (i)과 (iii) 사이의 공간을 액체로 충전하기 위해 유출 말단을 고착할 수 있는 특징을 갖지 않는다. 용어 유출 말단은 액체가 충전되는 것을 도와주는 종래의 장치들, 예컨대, 탱크 노즐, 튜브 말단, 혼합 헤드, 고정 혼합기 등을 의미할 수 있다. 유출 말단은 바람직하게는 혼합 헤드이다. 이러한 혼합 헤드는 일반적으로 공지되어 있으며, 예컨대, 폴리우레탄 시스템을 위한 종래의 계량 수단과 연결되어 시판중이다. 유출 말단, 바람직하게 혼합 헤드는 바람직하게는 송달 수단의 유출 말단 또는 송달 수단의 유출 말단용 홀더를 적어도 3 지점에서, 바람직하게는 3 내지 6 지점에서, 특히 바람직하게는 4 또는 5 지점에서, 층 (i)에 스크류잉(secrewing)함으로써 고착될 수 있다. 액체는 바람직하게 (i) 및/또는 (iii) 내의 적어도 하나의 오리피스 (iv)를 통해 (i)과 (iii) 사이의 공간으로 도입된다. 예컨대, 혼합 헤드의 고착을 위해서, 나사선(thread)을 가지고, 혼합 헤드 또는 혼합 헤드용 홀더를 고착하기 위해 제공되는 볼트를 층 (i)으로 바람직하게 드라이빙(driving)할 수 있다. 이 볼트는 바람직하게 볼트가 더욱 용이하게 층 (i)으로 도입될 수 있도록 나사선에서 떨어져 인접한 면으로 테이퍼링(tapering)될 수 있다. 볼트는 바람직하게 6 내지 20 mm의 직경 및 8 내지 42 mm의 길이를 가진다. 볼트의 고정 후 외부로 향하는 나사선은 바람직하게는 (iii)에서 떨어져 인접한 면 상에 4 내지 30 mm의 길이를 가진다. 볼트는 예컨대, Hilti에서 시판중인 볼트 드라이버로 드라이빙되어 도입된다. 따라서, 바람직하게 (i)은 액체가 이를 통해 도입되는 오리피스 (iv)에서 유출 말단이 (i)로 스크류잉되는 것을 도와주는 나사선을 가진다. 유출 말단과 층 (i) 사이의 밀폐를 개선하기 위해, 탄력있는 물질의 O-링이 바람직하게 층 (i)과 혼합 헤드 사이에 고정될 수 있다. 이러한 O-링은 일반적으로 공지되어 있으며, 입체적으로 오리피스 (iv) 및 혼합 헤드의 직경에 맞춰질 수 있다. 따라서, 혼합 헤드는 바람직하게 출발 물질이 이를 통해 도입되는 (i) 또는 (iii) 내 오리피스 (iv)에 단단하게 고정된다.
특히 바람직하게, 유출 말단은 층 (i)에 직접 고착되지 않으나, (i)로 스크류되는 홀더에 고정된다. 종래의 물질들, 예컨대, 플라스틱, 나무 또는 바람직하게는 종래의 금속으로 구성될 수 있는 홀더는 이를 통해 (i)에 고정된 나사선이 예컨대, 대응되는 넛트에 의해 관통되고 고착되는 보어를 가지는 구조물인 것이 바람직하다. 더욱이, 홀더는 유출 말단용 고착 부재, 예컨대, 플러그 커넥터, 스크류 커넥터 또는 유출 말단이 탄성 밴드로 홀더에 죄어질 수 있는 엣지(edge)를 가진다. 특히 바람직하게, 유출 말단은 틸팅(tilting)을 피하기 위해 적어도 3 지점에서 홀더에 고착된다. 따라서, 홀더는 바람직하게 (i)에 고착되는 적어도 3개의 나사선 상에 스크류되며, 혼합 헤드는 이 홀더 상에 고정된다. 볼트는 복합 부재의 완료 후, 예컨대, (i)의 표면에서 잘라질 수 있다.
(i)과 (iii) 사이의 공간의 충전은 종래의 운송 수단을 사용하여, 바람직하게는 연속적으로, 예컨대, 고압 및 저압 기계, 바람직하게는 고압 기계를 사용하여 수행될 수 있다. 충전은 바람직하게 출발 성분들이 혼합되는 하나 이상의 혼합 헤드, 바람직하게는 하나의 혼합 헤드를 통한 고압 기계의 사용으로 달성된다. (i)과 (iii) 사이의 공간의 충전은 (i) 및 (iii)의 수직 방향으로 또는 전술된 (i) 및 (iii)의 바람직한 수평 방향으로 달성될 수 있다.
사용되는 층 (i) 및 (iii)은 바람직하게 본 발명에 따른 두께를 갖는 종래의 플라스틱, 나무 또는 바람직하게는 금속판, 예컨대, 철, 강철, 구리 및/또는 알루 미늄판의 형태일 수 있다. (i)과 (iii) 모두는 코팅, 예컨대, 프라이밍(priming) 또는 피니싱(finishing), 및/또는 신규한 복합 부재들의 제조시 사용되는 종래의 플라스틱으로 코팅할 수 있다. (i) 및 (iii)는 비코팅되어 사용되는 것이 바람직하다. (i) 및 (iii)의 표면은 복합 부재의 제조 이전에, 클리닝 및 표면 거칠기를 증가시키기 위해, 모래 또는 강철 볼로, 바람직하게는 강옥 또는 철 황철석으로 블라스팅(blasting)할 수 있다. 상기 블라스팅은 블라스팅 물질이 표면을 치는 종래의 방법들, 예컨대, 고압하에서 달성될 수 있다. 이러한 처리를 위한 적절한 장치들은 시판중이다. (a)와 (b)의 반응 후 (ii)과 접촉하는, (i) 및 (iii)의 표면에 상기 처리를 함으로써, (ii)의 (i) 및 (iii)에 대한 점착은 실질적으로 개선된다. 브라스팅은 바람직하게 (ii)의 제조를 위한 부재들을 (i)과 (iii) 사이의 공간에 도입하기 바로 이전에 수행된다. (ii)가 점착하는 (i) 및 (iii)의 표면은 바람직하게는 점착을 감소시키는 무기 및/또는 유기 물질들, 예컨대, 먼지, 오물, 오일 및 지방 또는 일반적으로 주형 방출제로 알려진 물질들로부터 자유로와야 한다
층 (i) 및 (iii)은 평행으로 정열되는 것이 바람직하다. (ii)로 충전되는 (i)과 (iii) 사이의 공간의 측면 엣지는 바람직하게는 점착 결합, 용접 또는 압착된, 바람직하게는 용접된, 필요한 경우 스페이서로 제공될 수도 있는, 플라스틱 필름 또는 쉬트, 종이 쉬트 또는 금속 호일 또는 금속판으로, 특히 바람직하게는 금속판으로 밀폐되는 것이 바람직하다.
충전되어야 할 공간은 바람직하게 건조될 수 있다. 이는 특히 물에 반응하는 충전되어야 할 액체 성분, 예컨대, 이소시아네이트가 비바람직한 2차 반응을 겪지 않는다는 장점을 가진다. 바람직하게 충전 직후에 일어나는 건조가 예컨대, 뜨거운 공기 또는 압축 공기에 의해 달성될 수 있다. 더욱이, (i)과 (iii) 사이에 충전되어야 할 공간은 (i) 및/또는 (iii)을 20 내지 150℃의 온도로, 10 내지 180분 동안 가열함으로써 건조될 수 있다. (i)과 (iii) 사이에 충전되어야 할 공간은 바람직하게는 (i) 및/또는 (iii) 내 오리피스 (iv) 및 (v)를 통해; 및 (i)과 (iii) 사이에 충전되어야 할 공간을 통해 공기가 관통하는 송풍기로 건조될 수 있다.
오리피스 (iv) 및 (v)는 바람직하게 (i) 및/또는 (iii) 내에 0.5 내지 5.0 cm의 직경을 갖는 보어이다.
(ii)의 제조를 위한 출발 물질로 (i)과 (iii) 사이에 충전되어야 할 공간은 (i)과 (iii) 사이의 전체 공간을 구성할 필요는 없다. (i)과 (iii) 모두는 (ii)에서 떨어진 엣지에서 투입될 수 있는데, 즉, (i)의 (ii)를 통한 (iii)에 대한 결합이 (i) 및 (iii)의 일부에서만 일어난다. 예컨대, (i)과 (iii) 사이의 공간은 밀폐가 (i) 및 (iii)에 의해 종결되는 공간 이내에 존재하며, (i) 및/또는 (iii)의 엣지가 투입되도록, 출발 물질로의 충전 이전에 밀폐될 수 있다.
송달은 충전되어야 할 부피 함수로 다양할 수 있다. (ii)의 균질한 경화를 위해, 송달 및 운송 장치는 충전되어야 할 공간이 (ii)의 제조를 위한 성분들로 0.5 내지 20분에 걸쳐 충전될 수 있도록 바람직하게 선택된다. 바람직하게는 피스톤 계량기를 갖는, 특히 바람직하게는 축 피스톤 계량기를 갖는, 저압 또는, 특히 바람직하게는 고압 기계가 사용되는 것이 바람직하고, 저장 용기는 교반기, 바람직하게는 열안정성 교반기가 장착되는 것이 바람직하며, 저장 용기-혼합 헤드-저장 용기 순환이 존재하는 것이 바람직하고, 유출량(discharge)은 0.1 내지 3.0 kg/초인 것이 바람직하다.
적절한 제조 공정의 개발에 있어서, (ii)의 제조를 위한 액체 출발 성분들의 조절되지 않는 유출이 제거하기 어려운 결점임이 밝혀졌다. 쇼트(shot)당 제한된 양으로 인해, (ii)의 제조를 위한 출발 물질의 조절되지 않는 손실은 (i)과 (iii) 사이의 공간의 충전을 불완전하게 한다. (ii)의 (i) 및 (iii)에 대한 매우 뛰어난 점착 및 빠른 반응 속도로 인해, 불완전한 충전은 큰 부위의 (ii)를 함유하지 않는 복합 부재를 초래하며, 더욱이 출발 성분들로 더이상 충전될 수 없다. 이러한 복합 부재들은 불행하게도 버려져야만 한다. 따라서, 출발 성분들의 손실을 줄이기 위해서는 충전되어야 할 주형에 빈틈이 없는지 주의 깊게 체크하는 것이 바람직함이 증명되었다. 일반적으로, 층 (i) 및 (iii)는 적절한 정렬로, 예컨대, 서로와 평행이도록 고정된다. 공간 간격은 (i)과 (iii) 사이의 공간 (S)이 10 내지 300 mm의 두께를 가지도록 선택된다. (i) 및 (iii)의 고정은 예컨대, 스페이서에 의해, 예컨대, 주형 또는 적절한 홀더에서 달성될 수 있다. 중간 공간의 엣지는 일반적으로 (i)과 (iii) 사이의 공간이 액체 또는 (ii)의 제조를 위한 출발 성분으로 완전히 충전될 수 있도록 밀폐되지만, 이들 출발 성분들의 유출은 완전히 충전되기 전에는 방해된다. 밀폐는 예컨대, 점착 결합, 용접 또는 압착된, 필요한 경우, 스페이서로 제공될 수도 있는, 종래의 플라스틱 필름 및/또는 플라스틱 쉬트, 종이 쉬트 또는 금속 호일 및/또는 금속판으로, 달성될 수 있다. 상기 바람직한 밀폐는 앞서 서술된 바람직한 오리피스 (iv) 및 (v)와 관련되지 않는다. 출발 성분들로의 충전 이전에 (S)의 밀폐는 바람직하게 압력 차이 측정으로 체크된다. 용어 압력 차이 측정은 특정 기간에 걸친 공간 (S)과 외부 대기 사이의 압력 차이를 확인하기 위한 수단, 예컨대, (S)내 압력이 외부 대기 압력에 비교하여 더 낮거나 더 높다는 것을 확인하는 수단으로 이해되어야 한다. 이는 공기나 가스가 공간 (S)으로 펌핑되는 종래의 진공 펌프 또는 일반적으로 알려진 컴프레서로 성취될 수 있다. 안정적인 더 낮거나 더 높은 압력이 (S)내에 발생될 수 있다면, 이는 (ii)의 제조를 위한 출발 성분들로 충전될 수 있는 구멍이 충분히 빈틈이 없다는 것을 나타내는 것이다. 출발 성분들로 (S)를 충전하기 위해 제공되는 오리피스 (iv) 및 (v); 또는 과량의 출발 성분들의 출현을 위한 구부러진 오리피스 또는 오버플로우 오리피스도 마찬가지로 일시적으로 밀폐되었는지 확인하는 것이 바람직하다. 필요한 경우, 이들 오리피스들 중 적어도 하나가 진공 펌프나 컴프레서를 (S)에 연결하기 위해 제공될 수 있다.
충전되어야 할 주형은 바람직하게 상기 층 (i) 및 (iii)로 구성되며, 이 층들은 바람직하게는 평행으로 정열되며, 충전 동안 액체의 유출을 방지하기 위해 바람직하게 층 (i)과 (iii) 사이를 밀폐한다. 따라서, 층 (ii)는 바람직하게 층 (i)과 (iii) 사이를 점착 결합하여 정열된다.
(ii)의 제조를 위한 액체는 바람직하게 (a) 이소시아네이트 및 (b) 이소시아네이트에 반응하는 화합물을 함유한다. 따라서, 층 (ii)는 바람직하게 폴리이소시아네이트 중부가물을 포함한다. 이 명세서에서, 용어 출발 물질 및 출발 성분은 특히 (a) 이소시아네이트 및 (b) 이소시아네이트에 반응하는 화합물을 의미하나, 사용되는 경우에 따라, 또한 (c) 기체, (d) 촉매, (e) 보조제 및/또는 (f) 발포제를 의미한다고 이해되어야 한다.
(ii)를 생성하는 (a)와 (b)의 반응은 바람직하게 1 내지 50 부피%의 기체 (c)의 존재하에 수행된다. 중합체 폴리올이 바람직하게 (b)로 사용된다. (a)와 (b)의 반응은 바람직하게 (f) 발포제의 존재하에 수행된다.
폴리이소시아네이트 중부가물을 제조하기 위한 출발 성분은 일반적으로 0 내지 100℃, 바람직하게는 20 내지 60℃에서 혼합되며, 전술한 바와 같이 (i)과 (iii) 사이의 공간으로 도입된다. 혼합은 교반기 또는 나선 교반기에 의해 기계적으로 달성될 수 있으나, 바람직하게는 고압 기계의 경우에 통상적인 역류 원리에 의해 달성될 수 있으며, 이 때, A 및 B 성분 분출물은 혼합 헤드에서 고압하에 각각의 경우 만나서 혼합되며, 또한 각각의 성분들의 분출물이 쪼개지는 것도 가능하다. 반응 온도, 즉, 반응이 일어나는 온도는 물질 두께에 따라 일반적으로 > 20℃, 바람직하게는 50 내지 150℃이다.
본 발명에 따라 제조된 복합 부재들의 폴리이소시아네이트 중부가물 (ii)은 바람직하게 -45 내지 +50℃의 온도 범위에서(DIN 53 457에 따름) 탄성률 > 275 MPa, (i) 및 (iii)에 대한 점착성 > 4 MPa(DIN 53 530에 따름), -45 내지 +50℃의 온도 범위에서(DIN 53 504에 따름) 연신률 > 30%, 인장 강도 > 20 MPa(DIN 53 504에 따름) 및 압축 강도 > 20 MPa(DIN 53 421에 따름)를 가진다.
따라서, 신규한 복합 부재의 제조는 바람직하게 (i) 및 (iii) 사이에, 폴리이소시아네이트 중부가물의 부피에 기초하여 1 내지 50 부피%의 발포제 (f)의 존재 또는 부존재하에, 적어도 하나의 기체 (c), (d) 촉매 및/또는 (e) 보조제의 존재 또는 부존재하에, (a) 이소시아네이트를 (b) 이소시아네이트에 반응하는 화합물과 반응함으로써, 우레아 및/또는 이소시아누레이트 구조를 가질 수 있는, 폴리이소시아네이트 중부가물 (ii), 일반적으로 폴리우레탄을 제조함으로써 수행되며, (ii)는 바람직하게는 (i) 및 (iii)에 점착한다. 이러한 폴리이소시아네이트 중부가물 (ii)의 제조는 널리 서술되었다
신규한 공정의 출발 물질 (a), (b), (c), (d), (e) 및 (f)는 이하 예로 서술된다:
적절한 이소시아네이트 (a)는 그 자체로 공지된 지방족, 시클로지방족, 아르지방족 및/또는 방향족 이소시아네이트, 바람직하게는 일반적으로 공지된 방법으로 뷰렛화 및/또는 이소시아누레이트화될 수 있는 디이소시아네이트이다. 특정 예에는 알킬렌 라디칼 내 4 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 디이소시아네이트, 예컨대, 도데칸 1,12-디이소시아네이트, 2-에틸테트라메틸렌 1,4-디이소시아네이트, 2-메틸펜타메틸렌 1,5-디이소시아네이트, 테트라메틸렌 1,4-디이소시아네이트, 라이신 에스테르 디이소시아네이트(LDI), 헥사메틸렌 1,6-디이소시아네이트(HDI), 시클로헥산 1,3- 및/또는 1,4-디이소시아네이트, 헥사히드로톨리렌 2,4- 및 2,6-디이소시아네이트 및 대응되는 이성질체 혼합물, 디시클로헥실메탄 4,4'-, 2,2'- 및 2,4'-디이소시아네이트 및 대응되는 이성질체 혼합물, 1-이소시아나토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아나토메틸시클로헥산(IPDI), 톨리렌 2,4- 및/또는 2,6-디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄 4,4'-, 2,4'- 및/또는 2,2'-디이소시아네이트(MDI), 폴리페닐폴리메틸렌 폴리이소시아네이트 및/또는 적어도 2개의 상기 이소시아네이트를 함유하는 혼합물이 있다. 에스테르, 우레아, 알로파네이트, 카르보디이미드, 우레트디온 및/또는 우레탄기를 함유하는 디- 및/또는 폴리이소시아네이트 또한 신규한 방법에 사용될 수 있다. 2,4'-, 2,2'- 및/또는 4,4'-MDI 및/또는 폴리페닐폴리메틸렌 폴리이소시아네이트가 바람직하게 사용되며, 특히 바람직하게 폴리페닐폴리메틸렌 폴리이소시아네이트 및 적어도 하나의 MDI 이성질체를 함유하는 혼합물이 사용된다.
예컨대, 이소시아네이트에 반응하는 기와 같은 히드록실, 티올 및/또는 1차 및/또는 2차 아미노기를 갖으며, 일반적으로 60 내지 10000 g/mol의 분자량을 가지는 화합물, 예컨대, 중합체 폴리올, 폴리에테르폴리알콜, 폴리에스테르폴리알콜, 폴리티오에테르폴리올, 히드록실-함유 폴리아세탈 및 히드록실-함유 지방족 폴리카보네이트 또는 적어도 2개의 상기 폴리올의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 폴리올을 (b) 이소시아네이트에 반응하는 화합물로 사용할 수 있다. 이들 화합물들은 일반적으로 2 내지 6개의 이소시아네이트에 대한 작용기를 가지며, 400 내지 8000의 분자량이 당업자에게 일반적으로 공지되어 있다.
예컨대, 적절한 폴리에테르폴리알콜은 알킬렌 옥시드, 예컨대, 테트라히드로푸란 1,3-프로필렌 옥시드, 1,2- 또는 2,3-부틸렌 옥시드, 스티렌 옥시드 및 바람직하게는 에틸렌 옥시드 및/또는 1,2-프로필렌 옥시드를 종래의 출발 물질과 첨가 반응하여 공지된 기술에 따라 얻어질 수 있는 화합물들이다. 예컨대, 적어도 하나의 히드록실기, 바람직하게는 2 내지 4개의 히드록실기, 및/또는 적어도 하나의 아미노기, 바람직하게는 2 내지 4개의 아미노기를 함유하는, 공지된 지방족, 아르지방족, 시클로지방족 및/또는 방향족 화합물을 출발 물질로 사용할 수 있다. 예컨대, 에탄디올, 디에틸렌 글리콜, 1,2- 또는 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 글리세롤, 트리메틸올프로판, 네오펜틸글리콜, 당, 예컨대 수크로즈, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 에틸렌디아민, 프로판디아민, 네오펜탄디아민, 헥사메틸렌디아민, 이소포론디아민, 4,4'-디아미노디시클로헥실메탄, 2-(에틸아미노)에틸아민, 3-(메틸아미노)프로필아민, 디에틸렌트리아민, 디프로필렌트리아민 및/또는 N,N'-비스(3-아미노프로필)에틸렌디아민을 출발 물질로 사용할 수 있다.
알킬렌 옥시드는 개별적으로, 선택적으로 연속하여, 또는 혼합물로 사용할 수 있다. 폴리올내 1차 히드록실기를 초래하는 알킬렌 옥시드가 바람직하게 사용된다. 알콕실화의 끝에 에틸렌 옥시드와 알콕실화되어 1차 히드록실기를 가지는 폴리올을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
폴리우레탄 화학 분야에 일반적으로 공지된 화합물들, 바람직하게는 스티렌/아크릴로니트릴 그래프트 폴리올을 폴리에테르폴리올의 특별한 분류인 중합체 폴리올로 사용할 수 있다. 폴리이소시아네이트 중부가물, 예컨대, 폴리우레탄의 수축을 두드러지게 감소시켜, (ii)의 (i) 및 (iii)에 대한 점착을 개선시킬 수 있는 중합체 폴리올의 사용이 특히 그러하다. 필요한 경우, 발포제 (f) 및/또는 기체 (c)는 바람직하게 수축을 감소시키기 위한 추가 수단으로 사용될 수 있다. 적절한 폴리에스테르폴리올은 예컨대, 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 유기 디카르복실산, 바람직하게는 4 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 지방족 디카르복실산, 및 폴리히드릭 알콜, 바람직하게는 2 내지 12개, 바람직하게는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 디올에서 제조될 수 있다. 폴리에스테르폴리올은 바람직하게는 2 내지 4개, 특히 2 내지 3개의 작용기를 가지며, 480 내지 3000, 바람직하게는 600 내지 2000, 특히 600 내지 1500의 분자량을 가진다.
신규한 복합 부재는 바람직하게 이소시아네이트와의 반응을 위한 부재 (b)로 폴리에테르폴리알콜을 사용하여 제조되며, 적절한 것들은 1.5 내지 8개, 바람직하게는 2 내지 6개의 이소시아네이트에 대한 평균 작용기를 가지며, 400 내지 8000으 분자량을 가진다.
폴리에테르폴리알콜의 사용은 각각의 경우에 폴리에스테르폴리알콜과 비교하여 가수분해에 대한 폴리이소시아네이트 중부가물의 개선된 안정성 및 낮은 점도로 인해 상당한 장점을 가진다. 가수분해에 대한 개선된 안정성은 선박건축물에 응용하는 경우에 특히 장점이 된다. 폴리에테르폴리알콜 및 폴리에테르폴리알콜을 함유하는 (ii)의 제조를 위한 반응 혼합물의 낮은 점도는 (i)과 (iii) 사이의 공간을 복합 부재의 제조를 위한 반응 혼합물로 충전하는 것을 더욱 빠르고 단순하게 한다. 상당한 용적, 특히, 선박건축물에서 구조적 부분의 용적으로 인해, 저점도 액체는 상당히 유리하다.
이소시아네이트에 반응하는 화합물로서, 400 내지 8000의 통상적인 분자량을 갖는 상기 화합물에 덧붙여, 필요한 경우, 60 내지 <400의 분자량을 갖는 디올 및/또는 트리올을 신규한 공정에서 사슬 증량제 및/또는 교차결합제로서 추가적으로 사용할 수 있다. 그러나, 기계적 성질, 예컨대, 경도를 개선하기 위해, 사슬 증량제, 교차결합제 또는, 필요한 경우 이들의 혼합물의 첨가가 유리한 것으로 증명될 수 있다. 사슬 증량제 및/또는 교차결합제는 바람직하게 60 내지 300의 분자량을 가진다. 예컨대, 2 내지 14개, 바람직하게는 4 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 지방족, 시클로지방족 및/또는 아르지방족 디올, 예컨대, 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,10-데칸디올, o-, m- 및 p-디히드록시시클로헥산, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 및 바람직하게는 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 및 비스(2-히드록시에틸)히드로퀴논, 트리올, 예컨대, 1,2,4- 및 1,3,5-트리히드록시시클로헥산, 글리세롤 및 트리메틸올프로판, 에틸렌 옥시드 및/또는 1,2-프로필렌 옥시드계 저분자량 히드록실-함유 폴리알킬렌 옥시드 및 출발 물질로 전술된 디올 및/또는 트리올, 및/또는 디아민, 예컨대, 디에틸톨루엔디아민 및/또는 3,5-디메틸티오-2,4-톨루엔디아민이 적절하다.
사슬 증량제, 교차결합제 또는 이들의 혼합물이 폴리이소시아네이트 중부가물의 제조를 위해 사용되는 경우, 이들은 (b) 이소시아네이트에 반응하는 화합물의 사용된 전체 중량에 기초하여, 0 내지 30, 바람직하게는 1 내지 30 중량%의 양으로 적절하게 사용된다.
덧붙여, 지방족, 아르지방족, 시클로지방족 및/또는 방향족 카르복실산이 (ii)의 제조시 경화 과정을 최적화하기 위해 (b)로서 사용될 수 있다. 이러한 카르복실산의 예에는 포름산, 아세트산, 숙신산, 옥살산, 말론산, 글루타르산, 아디프산, 구연산, 벤조산, 살리실산, 페닐아세트산, 프탈산, 톨루엔술폰산, 상기 산들의 유도체, 상기 산들의 이성질체 및 상기 산들의 어떠한 소정의 혼합물이 있다. 이들 산들의 양은 (b)의 전체 양에 기초하여, 0 내지 5, 바람직하게는 0.2 내지 2.0 중량%일 수 있다.
아민-출발된 폴리에테르폴리알콜의 사용으로, (ii)의 제조를 위한 반응 혼합물의 경화 성질 또한 개선될 수 있다. (ii)의 제조를 위한 기타 성분들은 물론 화합물 (b)는 물의 이소시아네이트기와의 반응으로 인한 이산화탄소의 형성을 피하기 위해 가능한한 낮은 수분 함량으로 사용되는 것이 바람직하다.
1 bar에서 -50℃ 미만의(즉, -50℃보다 낮은 온도에서) 비등점을 갖는 일반적으로 공지된 화합물들, 예컨대, 공기, 이산화탄소, 질소, 헬륨 및/또는 네온이 (ii)의 제조를 위한 성분 (c)으로 사용될 수 있다. 공기의 사용이 바람직하다. 성분 (c)은 바람직하게 성분 (a)에, 특히 바람직하게는 성분 (a) 및 (b)에 불활성이며, 즉, 기체가 (a) 및 (b)와 거의, 바람직하게는 전혀 검출가능한 반응성을 보이지 않는다. 기체 (c)의 사용은 폼 폴리우레탄의 제조를 위한 종래의 발포제의 사용과 근본적으로 상이하다. 종래의 발포제 (f)가 액체 형태로 사용되며(또는, 기체 물리적 발포제의 경우, 폴리올 부재에 낮은 %로 가용화됨), 반응하는 동안에 열의 생성으로 증발되거나 또는, 물의 경우에는 이소시아네이트기와의 반응으로 기체 이산화탄소가 생성되나, 본 발명에서는 성분 (c)은 바람직하게 예컨대, 폴리올 부재에서 에어로졸과 같은 기체 형태로 사용된다.
이소시아네이트와 이소시아네이트에 반응하는 화합물과의 반응을 크게 가속화시키는 일반적으로 공지된 화합물들은 촉매 (d)로서, 이소시아네이트에 반응하는 화합물의 사용된 전체 양에 기초하여, 0.001 내지 15, 특히 0.05 내지 6 중량%의 전체 촉매 함량으로 사용될 수 있으며, 사용되는 것이 바람직하다. 예컨대, 하기 화합물들이 사용될 수 있다: 트리에틸아민, 트리부틸아민, 디메틸벤질아민, 디시클로헥실메틸아민, 디메틸시클로헥실아민, N,N,N',N'-테트라메틸디아미노디에틸 에테르, 비스(디메틸아미노프로필)우레아, N-메틸- 또는 N-에틸모르폴린, N-시클로헥실모르폴린, N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N'-테트라메틸부탄디아민, N,N,N',N'-테트라메틸헥산-1,6-디아민, 펜타메틸디에틸렌트리아민, 디메틸피페라진, N-디메틸아미노에틸피페리딘, 1,2-디메틸이미다졸, 1-아자비시클로[2.2.0]옥탄, 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄(Dabco) 및 알칸올아민 화합물, 예컨대, 트리에탄올아민, 트리이소프로판올아민, N-메틸- 및 N-에틸디에탄올아민, 디메틸아미노에탄올, 2-(N,N-디메틸아미노에톡시)에탄올, N,N',N'-트리스(디알킬아미노알킬)헥사히드로트리아진, 예컨대, N,N',N'-트리스(디메틸아미노프로필)-s-헥사히드로트리아진, 염화철(II), 염화아연, 납 옥타노에이트 및 바람직하게는 주석(tin) 염, 예컨대, 주석 디옥타노에이트, 주석 디에틸헥사노에이트, 디부틸틴 디라우레이트 및/또는 디부틸디라우릴틴 메르캅티드, 2,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로피리미딘, 테트라알킬암모늄 히드록시드, 예컨대, 테트라메틸암모늄 히드록시드, 알칼리 금속 히드록시드, 예컨대, 수산화나트륨, 알칼리 금속 알콜레이트, 예컨대, 소디엄 메틸레이트 및 포타슘 이소프로필레이트, 및/또는 10 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 장쇄 지방산의 알칼리 금속 염, 및 필요한 경우, OH 측면기.
반응을 가속화시키기 위해 (d)의 존재하에 (ii)의 제조를 수행하는 것이 매 우 유리함이 밝혀졌다.
필요한 경우, (e) 보조제를 폴리이소시아네이트 중부가물 (ii)의 제조를 위한 반응 혼합물에 첨가할 수 있다. 예에는 충전제, 표면-활성 물질, 염료, 안료, 내화제, 가수분해 안정화제, 진균 발육저지 및 세균 발육저지 물질 및 폼 안정화제가 있다.
적절한 표면-활성 물질은 예컨대, 출발 물질의 교질화를 돕는 화합물이며,이는 또한 이는 플라스틱 구조를 조절하기에 적절할 수 있다. 예에는 유화제, 예컨대, 캐스터유 설페이트 또는 지방산의 소디엄 염, 및 아민을 갖는 지방산의 염, 예컨대, 디에틸아민을 갖는 올레산, 디에탄올아민을 갖는 스테아르산 및 디에탄올아민을 갖는 리시놀레산의 염, 술폰산의 염, 예컨대, 도데실벤젠- 또는 디나프틸메탄디술폰산 및 리시놀레산의 알칼리 금속 또는 암모늄 염이 있다. 표면-활성 물질은 일반적으로 이소시아네이트에 대해 반응하는 화합물 (b)의 사용된 전체 양 100 중량%에 기초하여, 0.01 내지 5 중량%의 양으로 사용된다.
적절한 내화제에는 예컨대, 트리크레실 포스페이트, 트리스(2-클로로에틸) 포스페이트, 트리스(2-클로로프로필) 포스페이트, 트리스(1,3-디클로로프로필) 포스페이트, 트리스(2,3-디브로모프로필) 포스페이트, 테트라키스(2-클로로에틸) 에틸렌 디포스페이트, 디메틸 메탄포스포네이트, 디에틸 디에탄올아미노메틸포스포네이트 및 상업적 할로겐-함유 폴리올 내화제가 있다. 상기 언급된 할로겐-치환된 포스페이트에 덧붙여, 무기 또는 유기 내화제, 예컨대, 레드 인, 수화 산화알루미늄 , 삼산화안티몬, 산화비소, 암모늄 폴리포스페이트 및 황산칼슘, 팽창 흑연 또는 시아누르산 유도체, 예컨대, 멜라민, 또는 적어도 2개 내화제의 혼합물, 예컨대, 암모늄 폴리포스페이트 및 멜라민 및, 필요한 경우, 콘스타치 또는 암모늄 폴리포스페이트, 멜라민 및 팽창 흑연 및/또는, 필요한 경우, 방향족 폴리에스테르가 또한 폴리이소시아네이트 중부가물을 내화하는 데 사용될 수 있다. 일반적으로, 이소시아네이트에 반응하는 화합물의 사용된 전체 중량에 기초하여, 5 내지 50, 바람직하게는 5 내지 25 중량%의 상기 내화제가 사용되는 것이 적당함이 밝혀졌다.
충전제, 특히, 보강 충전제는 그 자체로 알려진 종래의 유기 및 무기 충전제, 보강 물질, 중량 물질, 표면 코팅에 마모 성질을 개선하기 위한 조성물, 코팅 물질 등을 의미하는 것으로 이해된다. 특정 예에는 무기 충전제, 예컨대, 실리케이트 미네랄, 예컨대, 쉬트 실리케이트, 예컨대, 안티고라이트, 사문석, 각섬석, 암피볼, 크리소타일 및 활석, 산화금속, 예컨대, 카올린, 알루미나, 산화티타늄 및 산화철, 금속 염, 예컨대, 백악, 중정석 및 무기 안료, 예컨대, 황화카드뮴 및 황화아연 및 유리 등이 있다. 카올린(고령토), 규산알루미늄 및 황산바륨의 공침전물(coprecipitate) 및 규산알루미늄 및 천연 및 합성 섬유 미네랄, 예컨대, 규회석, 및 단(short) 금속 및 유리 섬유가 바람직하게 사용된다. 적절한 유기 충전제의 예에는 탄소, 멜라민, 로진, 시클로펜타디에닐 수지 및 그래프트 중합체 및 셀룰로즈 섬유, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 방향족 및/또는 지방족 디카르복실 에스테르계 폴리우레탄 및 폴리에스테르 섬유 및 특히 탄소 섬유가 있다. 무기 및 유기 충전제는 개별적으로 또는 혼합물로 사용될 수 있다.
바람직하게는 (ii)의 중량에 기초하여 10 내지 70 중량%의 충전제가 (ii)의 제조를 위한 (e) 보조제로 사용된다. 바람직하게 사용되는 충전제는 활석, 카올린, 탄산칼슘, 중정석, 유리 섬유 및/또는 미세유리 구형이다. 충전제 입자의 크기는 바람직하게 (ii)의 제조를 위한 부재들을 (i)과 (iii) 사이의 공간에 도입하는 것이 방해받지 않도록 선택된다. 충전제는 특히 바람직하게 < 0.5 mm의 입자 크기를 가진다.
충전제는 바람직하게 폴리이소시아네이트 중부가물의 제조를 위한 반응에 폴리올 성분과의 혼합물로 사용된다.
충전제는 폴리이소시아네이트 중부가물의 열확장 상수를 감소시키기 위해 , 예컨대, 강철의 열확장 상수보다 크므로, 강철의 열확장 상수로 조정하기 위해 제공될 수 있다. 이는 더 적은 스트레스가 열하중 하에 층들간에 발생되기 때문에, 층 (i), (ii) 및 (iii) 사이의 영구적 강한 결합이 특히 유리하다.
시판중이며, 당업자에게 일반적으로 공지된, 종래의 폼 안정화제, 예컨대, 일반적으로 공지된 폴리실록산/폴리옥시알킬렌 블록 공중합체, 예컨대, Tegostab 2219(Goldschmidt)가 바람직하게 (ii)의 제조를 위한 (e)로 사용된다. (ii)의 제조를 위한 이들 폼 안정화제들의 양은 바람직하게는 (ii)의 제조를 위한 성분 (b), (e) 및, 필요한 경우, (d)의 중량에 기초하여, 0.001 내지 10, 특히 바람직하게는 0.01 내지 10, 특히 0.01 내지 2.0 중량%이다. 이들 폼 안정화제들의 사용은 (ii)의 제조를 위한 반응 혼합물에서 성분 (c)을 안정화 시킨다.
폴리우레탄 화학 분야에 일반적으로 공지된 발포제, 예컨대, 물리적 및/또는 화학적 발포제가 발포제 (f)로 사용될 수 있다. 이러한 물리적 발포제는 일반적으로 1 bar에서 -50℃ 미만의(즉, -50℃보다 낮은 온도에서) 비등점을 가진다. 이러한 물리적 발포제의 예에는 예컨대, 각각 4 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 CFC, HCFC, HFC, 지방족 탄화수소, 시클로지방족 탄화수소, 또는 이들 물질들의 혼합물, 예컨대 트리클로로플루오로메탄(비등점 24℃), 클로로디플루오로메탄(비등점 -40.8℃), 디클로로플루오로에탄(비등점 32℃), 클로로디플루오로에탄(비등점 -9.2℃), 디클로로트리플루오로에탄(비등점 27.1℃), 테트라플루오로에탄(비등점 -26.5℃), 헥사플루오로부탄(비등점 24.6℃), 이소펜탄(비등점 28℃), n-펜탄(비등점 36℃) 또는 시클로펜탄(비등점 49℃)이 있다.
적절한 화학적 발포제, 즉, 예컨대, 이소시아네이트기와의 반응으로 인해 기체 생성물을 형성하는 발포제의 예에는 물, 수화 물을 함유하는 화합물, 카르복실산, tert-알콜, 예컨대, tert-부탄올, 카바메이트, 예컨대, EP-A 1000955의 특히 2페이지, 5 내지 31줄, 및 3 페이지, 21 내지 42줄에 서술된 카바메이트, 카보네이트, 예컨대, 암모늄 카보네이트 및/또는 암모늄 비카보네이트, 및/또는 구아니딘 카바메이트가 있다.
바람직하게 사용되는 발포제 (f)는 물 및/또는 카바메이트이다.
발포제 (f)는 바람직하게 (ii)가 350 내지 1200 kg/m3의 바람직한 밀도를 갖도록 하기에 충분한 양으로 사용된다. 이는 당업자에게 일반적으로 친숙한 단순한 반복적 실험으로 결정될 수 있다. 특히 바람직하게, 발포제 (f)는 각각의 경우에 폴리이소시아네이트 중부가물의 전체 중량에 기초하여, 0.05 내지 10, 특히 0.1 내지 5.0 중량%의 양으로 사용된다.
(ii)의 중량은 (ii)의 제조를 위해 사용된 성분 (a), (b) 및, 필요한 경우, (c), (d), (e) 및/또는 (f)의 중량에 대한 정의에 상응한다.
신규한 폴리이소시아네이트 중부가물의 제조를 위해, 이소시아네이트 및 이소시아네이트에 반응하는 화합물은 이소시아네이트 (a)의 NCO기의 당량수 대 이소시아네이트에 반응하는 화합물 (b) 및, 필요한 경우, (f)의 반응성 수소 원자의 합계 비가 0.85:1 내지 1.25:1, 바람직하게는 0.95:1 내지 1.15:1, 특히 1:1 내지 1.05:1이 되도록 하는 양으로 반응한다. 적어도 일부 이소시아누레이트기가 (ii)네에 결합 형태로 존재하는 경우, NCO 기 대 반응성 수소 원자의 합계 비는 1.5:1 내지 60:1, 바람직하게는 1.5:1 내지 8:1이 일반적으로 사용된다.
폴리이소시아네이트 중부가물은 일반적으로 1-쇼트 공정 또는 예비중합체 공정에 의해, 예컨대, 고압 또는 저압 기술을 사용하여, 제조된다.
2-성분 공정을 사용하는 것; 및 이소시아네이트에 반응하는 화합물 (b), 필요한 경우, 발포제 (f) 및, 필요한 경우, 촉매 (d) 및/또는 보조제 (e)를 성분 (A)(폴리올 부재)에 배합하는 것; 및 바람직하게는 이들을 서로와 골고루 혼합하는 것; 및 이소시아네이트 (a)를 성분 (B)으로 사용하는 것이 특히 바람직함을 밝혔다.
성분 (c)를 (a), (b) 및, 필요한 경우, (f), (d) 및/또는 (e)를 함유하는 반응 혼합물에 및/또는 상기 서술된 개별적인 성분 (a), (b), (A) 및/또는 (B)에 첨가할 수 있다. (c)와 혼합된 성분은 일반적으로 액체 형태로 존재한다. 이 성분은 바람직하게 성분 (b)에 혼합된다.
상응하는 성분의 (c)와의 혼합은 일반적으로 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다. 예컨대, (c)는 일반적으로 공지된 하중 장치, 예컨대, 공기 하중 장치, 바람직하게는 예컨대, 가압 용기로부터의 가압하에서, 또는 예컨대, 노즐을 통해 컴프레서로 압축함으로써, 상응하는 성분에 첨가될 수 있다. 상응하는 성분은 일반적인 액체 성분내의 (c)의 기체 버블이 바람직하게 0.0001 내지 10, 특히 바람직하게는 0.0001 내지 1.0 mm의 크기를 가지도록 (c)와 골고루 혼합되는 것이 바람직하다.
(ii)의 제조를 위한 반응 혼합물내 (c)의 함량은 일반적으로 공지된 측정 장치를 사용하여, 고압 기계의 리턴 라인으로 반응 혼합물의 밀도를 통해 결정될 수 있다. 반응 혼합물내 (c)의 함량은 조절 단위로, 바람직하게는 자동적으로, 이 밀도에 기초하여 조절될 수 있다. 성분 밀도는 기계내에서 이 물질의 통상적인 순환동안, 매우 낮은 순환 속도의 경우에서 조차도, 온라인으로 결정 및 조절될 수 있다.
본 발명에 따라 얻어질 수 있는 복합 부재들은 특히 큰 힘을 견디어야 하는 구조적 부재들, 예컨대, 선박건축물에서의 구조적 부분, 예컨대, 선박 선체, 예컨대, 외부 및 내부 벽을 포함하는 선박 이중 선체, 및 선창 덮개, 선창 칸막이 및 하중 플랩에서의 구조적 부분; 또는 구조물, 예컨대 선교에서의 구조적 부분; 또는 건축물 축조, 특히, 다층 건축물에서 구조적 부재들을 요구하는 분야에서 사용된다.
신규한 복합 부재들을 강인한 폴리우레탄 및/또는 폴리이소시아누레이트 폼 을 코어로 함유하고 일반적으로 열 절연을 위해 사용되는 종래의 샌드위치 부재들과 혼동해서는 않된다. 이들의 비교적 낮은 기계적 강도로 인해, 이러한 공지된 샌드위치 부재들은 상기 응용에 적합하지 않을 것이다.

Claims (8)

  1. 하기 (i), (ii) 및 (iii)의 층 구조를 갖는 복합 부재의 제조 방법으로서,
    (i) 2 내지 20 mm의 금속, 플라스틱 또는 나무,
    (ii) 10 내지 300 mm의 플라스틱, 및
    (iii) 2 내지 20 mm의 금속, 플라스틱 또는 나무,
    여기서, (ii)의 제조를 위한 출발 물질은 액체 상태로, 적어도 2 단계로, (i)과 (iii) 사이의 공간에 도입되고, 최종 충전 공정에서 충전되어야 할 공간은 0.1 내지 1.5 m3의 부피를 가지며, 충전되어야 할 공간의 높이는 25 mm 미만이고, 층 (i) 및 (iii)은 수평으로 정렬되며, 각각의 경우에서 수평면으로부터 0.0° 내지 0.5° 미만의 편차를 가지는 것인 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 각각의 충전 공정에서, (ii)의 제조를 위한 액체 출발 성분이 0.1 내지 1.5 m3 도입되며, 각각의 충전 공정의 충전 높이는 25 mm 미만인 것인 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 충전 조업 이후, 두 충전 공정의 액체 출발 성분이 서로와 혼합될 수 없을 정도로, 출발 성분이 반응하여 플라스틱 (ii)을 생성할 때까지, 이후의 충전 공정이 수행되지 않는 것인 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 충전되어야 할 공간이 0.5 내지 4 m의 폭, 1 내지 12 m의 길이 및 20 내지 150 mm의 높이, 즉, 층 (i)과 (iii) 사이의 거리를 가지는 것인 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, (ii)가 출발 물질인 (a) 이소시아네이트와 (b) 이소시아네이트에 반응하는 화합물을 반응시켜 얻을 수 있는 폴리이소시아네이트 중부가물(polyadduct)을 포함하는 것인 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 따른 제조 방법에 의해 얻을 수 있는 복합 부재.
  7. 제6항에 따른 복합 부재를 포함하는 선박 또는 구조물.
  8. 삭제
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