KR101027296B1 - 복합 구조 재료 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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페이트릭 에이취 윈터즈
미카엘 에이취 클레멘트
체루바리 카틱 해리 다란
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헌터 페인 엔터프라이즈즈, 엘엘씨
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Abstract

예를 들면 목재 보드의 대체물로서 적합한 복합 구조 재료가 개시된다. 이는 코어 재료에 접착되어 있는 치수 안정한 층상 덮개 안에 싸여진 치수 안정한 코어 재료를 포함한다. 상기 층상 덮개는, 종이 및 천으로 구성된 군에서 선택된 강성화된 적어도 한 층의 웹 재료(10)에 접착된 적어도 한 층의 평행 코드(19)로 구성된다. 적합한 코어 재료는 과립화된 고무, 팽창된 펄라이트, 팽창가능한 중합체 비드 및/또는 유리 미소구의 입자(32)로 선택적으로 충진된 폴리우레탄 발포체(38)를 포함한다. 상기 평행 코드(19)는 그 날줄로서 폴리에스테르 천 스트립의 형태로 공급되는 것이 바람직하다. 웹 재료(10)는 바람직하게는 에폭시 수지로 강성화된 크라프트지이다.
Figure R1020047016687
복합 재료, 코어, 덮개, 평행 코드, 에폭시 수지, 크라프트지

Description

복합 구조 재료 및 그의 제조 방법 {Composite Structural Material and Method of Making Same}
목재를 대신하여 사용할 목적으로, 합성 수지로부터 적어도 부분적으로 제조된 많은 상이한 구조 재료들이 존재한다. 그러한 재료를 고안함에 있어서 까다로운 목적은 합리적인 가격과 비교적 높은 강도 및 경성과의 조합에 있다. 따라서, 예를 들면 폐 목재 섬유 및 폴리에틸렌과 같은 재생 열가소성 재료의 혼합물을 고온 용융 압출하여 만들어진 합성 판재는 충분히 낮은 비용으로 제조될 수 있어서 데크 보드로서 사용을 실용가능하게 한다. 그러나 그러한 합성 판재는 보다 높은 굴곡 및 압축 부하를 견딜 것이 요구되거나, 증가된 정적 강도 및 경성 요건을 필요로 하거나 및/또는 보다 큰 내충격성이 요구되는 용도에는 일반적으로 부적합한 것으로 생각된다. 따라서, 이는, 지주, 들보, 빔 및 선적 팔레트용 수평재와 같은 주된 구조적 부하-내성 요소로 사용하기에는 일반적으로 부적합하다. 이러한 유형의 용도를 위해서, 재료는 중합체 및 목재 입자의 고온 용융 압출물에서 발견되는 것보다 더 높은 파열 시 굴곡 탄성율, 아이조드 내충격성, 궁극적인 압축 강도, 영 탄성율 및/또는 가속 중량 내성을 가져야 한다.
광범위한 실험의 결과, 본 발명자들은 경제적으로 제조될 수 있지만 비교적 높은 파열 시 굴곡 탄성율, 아이조드 내충격성, 궁극적인 압축 강도, 영 탄성율 및 가속 중량 내충격성을 갖는 복합 구조 재료를 위한 일종의 착안을 발견하였다. 또한, 바람직하다면, 비교적 경량의 재료를 사용하여, 상기 복합재가 판재용으로 사용되는 어떤 종류의 목재의 것에 접근하는 비중을 갖도록 할 수 있다.
발명의 요약
본 발명의 복합 구조 재료는 코어 재료에 접착된 치수 안정한 층상 덮개로 싸인 치수 안정한 코어 재료를 포함한다. 상기 층상 덮개는 강성화된 종이 및 강성화된 천으로 구성되는 군에서 선택된 적어도 한 층의 치수 안정한 웹 재료에 접착된 실질적으로 평행한 보강 코드의 적어도 하나의 밴드를 포함한다.
코어 재료는 임의의 치수 안정한 고체일 수 있다. 강성 및 반-강성 고체가 사용될 수 있다. ("강성"은 여기에서 적어도 실질적으로 강성인 것을 의미한다.) 강성 고체의 예로서, 목재 자체가 코어 재료로 사용될 수 있으며, 석고 및 포트랜드 시멘트 조성물, 예를 들면 셀룰로오스 섬유와 혼합(희석)된 시멘트가 사용될 수 있다. 반-강성의 카테고리에는 엘라스토머, 예를 들면 천연 또는 합성 고무가 있다. 바람직하게는, 상기 코어는 복합재의 한 표면 상에서 그 반대 표면 상에 하중(응력)을 전달하도록 충분한 내파쇄성을 갖는다. 즉, 상단 표면이 압축 하중 하에 놓일 경우, 코어의 내파쇄성으로 인하여 상기 바닥 표면은 인장 하에 놓일 것이다.
강성이건 반-강성이건 간에, 상기 코어 재료는 바람직하게는 수지를 포함한다. 어떤 응용의 경우, 상기 코어 재료는 수지상 매트릭스 중에 삽입된 충진재 고체의 단편들을 포함한다. (여기에서 사용된 "수지상 매트릭스"라는 용어는 충진된 및 충진되지 않은 수지를 포함하는 것으로 의도된다.) 층상 덮개가 치수 안정하기 때문에, 이는 본 발명의 복합 구조 재료에서 오히려 외골격처럼 작용한다.
수지상 매트릭스
코어 재료가 수지상 매트릭스를 포함할 경우, 이는 바람직하게는 열경화성 수지이다. 적합한 열경화성 수지의 예로서, 에폭시 수지, 우레아-포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 폴리에스테르 수지 및 폴리우레탄 수지(폴리에테르-폴리우레탄 및 폴리에스테르-폴리우레탄을 둘 다 포함)를 들 수 있다.
구조 물질이 가능한 한 합리적으로 낮은 비중을 갖는 것이 중요할 경우에, 상기 수지상 매트릭스는 발포된 합성 수지인 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 강성 또는 반-강성의 폴리우레판 또는 페놀계 발포체이다. 폴리우레탄 수지는 폴리올과 폴리이소시아네이트를 반응시킴으로써 제조된다. 반응은 발열성이다. 폴리우레탄 분자의 가교 또는 분지화는 상기 반응 혼합물 중에 적어도 3 개의 작용기를 갖는 약간의 폴리올 분자 및/또는 이소시아네이트 분자를 포함시키고 그에 따라 반응물의 비율을 조절함으로써 수행될 수 있다. 충분한 가교를 갖는 강성 또는 반-강성의 열경화성 중합체가 수득된다. 강성의 정도는 예를 들면 사용되는 폴리올의 선택에 의해 조절될 수 있으며, 이는 당 분야에 공지되어 있다.
강성 또는 반-강성의 폴리우레탄 발포체를 제조하기 위해서, 다작용성 이소시아네이트, 폴리올, 발포제, 촉매, 및 일반적으로 셀-크기 조절제(예, 계면활성 제)로 혼합물을 제조한다. 일단 상기 성분들이 합해지면 우레탄-형성 반응이 시작된다. 발열이 형성되고, 상기 발포제(들)이 폐쇄된 셀들을 만들어 덩어리가 팽창 및 고체화되면서 중합체를 형성한다. 발열은 약 150°F 이상의 최고 온도에 전형적으로 도달한다. 상기 이소시아네이트 및 폴리올 반응물은 가교 또는 분지화의 정도가 적어도 반-강성의 발포체를 생성하기에 충분하도록 3 개 이상의 작용기를 갖는 충분한 분자를 포함한다.
강성 또는 반-강성의 발포체를 제조할 때 방향족 폴리이소시아네이트가 종종 사용된다. 몇 가지 예는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 및 중합체 이소시아네이트(PMDI)이고, 이는 아닐린과 포름알데히드의 축합에 의해 수득된다.
사용가능한 폴리올은 폴리에테르 폴리올 및 폴리에스테르 폴리올을 포함한다. 다작용성 히드록시 화합물 또는 아민의 프로필렌 옥사이드 부가물이 사용가능한 폴리에테르 폴리올의 한 종류이다. 폴리에스테르 폴리올과 폴리에테르 폴리올의 혼합물이 종종 사용된다.
히드로클로로플루오로카본 및 히드로플루오로카본과 같은 할로겐화 탄화수소가 발포제로서 사용될 수 있다. 부탄, 펜탄 및 시클로펜탄과 같은 저급 알칸도 사용가능하다. 액체 이산화탄소가 사용될 수 있다. 물도, 이소시아네이트와 반응하여 그 자리에서 이산화탄소를 생성할 것이므로, 사용가능하다. 때로는 물 또는 카르보디이미드 촉매가 공-발포제로서 이산화탄소를 생성하기 위해 사용된다. 종종 발포제(들)가 폴리올과, 촉매, 및 통상 계면활성제인 셀-크기 조절제와 함께 미리 배합된다.
상기 언급된 모든 것은 당업자에게 공지되어 있고, 예를 들면 문헌[Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 4th Ed. (1997), vol. 24, pp. 695-715]에 기재되어 있으며, 상기 문헌은 여기에 참고문헌으로 도입된다.
"폴리우레탄 계"라는 용어는 폴리우레탄 발포체를 형성하기 위해 반응할 수 있는 이소시아네이트, 폴리올, 촉매, 발포제 및 셀 크기 조절제의 특정 조합을 의미하도록 사용될 수 있다. 폴리우레탄 계를 확인하고 구별하는 데 도움이 되는 특징은 상기 성분이 개방 용기에서 혼합될 때 특정 계가 만들어 내는 발포체의 밀도("자유 팽창 밀도")이다. 약 3 또는 4 pcf 내지 약 35 pcf의 자유 팽창 밀도를 수득할 수 있는 폴리우레탄 계가 일반적으로 본 발명에 사용하기 바람직하며, 가장 바람직하게는 약 4 내지 약 20 또는 25 pcf의 자유 팽창 밀도를 수득할 수 있는 것들이다.
본 발명에 사용하기 위한 폴리우레탄 계를 형성하는 데 사용될 수 있는 몇 가지 시판 이소시아네이트/폴리올 짝의 예는 다음과 같다.
이소시아네이트 성분 폴리올 성분 등급화된 자유 팽창 밀도 (pcf)
루비네이트 (Rubinate) M 림라인(Rimline) WL 87380 8-9
루비네이트 M 림라인 WL 87381 15-18
바이두르(Baydur) 645 B 바이두르 645 A 5
바이두르 730 B (U 731 B) 바이두르 649 A 9
상기 표에서, 루비네이트 및 림라인 반응물은 헌츠만 케미칼즈(Huntsman Chemicals)로부터 입수가능하고, 바이두르 반응물은 바이엘 사(Bayer Corporation)로부터 입수가능하다.
페놀계 발포체는 예를 들면, 몰 과량의 포름알데히드로부터 제조된 페놀-포름알데히드 수지와 같은 레솔(resole) 수지로부터 제조될 수 있다. 그러한 발포체의 제조는 예을 들면 미국 특허 제 5,653,923 호(Spoo 등)에 개시되어 있고, 상기 특허는 여기에 참고문헌으로 도입된다.
충진재 고체
충진재 고체는, 사용되는 경우에, 다음의 하나 이상의 단편들을 바람직하게 포함한다: 리그노셀룰로오스 재료, 셀룰로오스 재료, 유리질 재료, 시멘트성 재료, 탄소질 재료, 플라스틱 및 고무.
셀룰로오스 및 리그노셀룰로오스 충진재
적합한 리그노셀룰로오스 재료는 목재, 예를 들면 목분, 목재 플레이크 및 폐 목재 섬유, 뿐만 아니라 목질 식물로부터의 섬유를 포함한다. 적합한 셀룰로오스 재료는 예를 들면 대나무, 야자 섬유, 바가스, 볏짚, 쌀겨, 밀짚, 대마, 사이잘마(sisal), 옥수수 속대, 및 종자 껍질, 예를 들면 호두 껍질을 포함한다. 리그노셀룰로오스 또는 셀룰로오스 재료가 사용되는 경우에, 이는 바람직하게는 섬유성이다.
유리질 충진재
적합한 유리질 재료는 유리(화산성 유리 포함), 비산회 및 세라믹 입자를 포함한다. 유리 구, 예를 들면 중량의 대부분이 약 5 내지 225 미크론의 직경을 갖는 유리 또는 세라믹 미소구가 사용될 수 있다. 경량화를 위해, 상기 미소구는 중공의 것일 수 있다. 특정 예로서, 약 0.7 g/cc의 벌크 밀도 및 약 2,000 내지 3,500 psi의 파쇄 강도를 갖는 3M 사로부터 시판되는 Z-라이트(Z-Light(R)) 세라믹 미소구를 들 수 있다. 이는 다양한 유형으로 공급된다. 특히 적합한 것으로 생각될 수 있는 하나의 유형은 Z-라이트 W-1020 미소구이고, 그 중량의 대부분은 약 10 내지 120 미크론 범위의 직경 및 약 3,500 psi의 파쇄 강도를 갖는다.
사용될 수 있는 다양한 중공 유리 미소구 중에, 예를 들면 약 0.38 g/cc의 벌크 밀도, 약 4,000 psi의 파쇄 강도 및 대부분이 (미소구의 수가 아닌 중량으로 측정할 때) 약 8 내지 88 미크론의 범위에 해당하는 스카치라이트 538과 같은 역시 3M 사로부터 시판되는 스카치라이트(Scotchlite(R)) 유리 버블이 있다.
예를 들면 원료의 비용 절약이 복합재의 중량을 낮게 유지하는 것에 비해 더 중요한 우선권을 갖는 경우에서와 같이, 비교적 높은 비중을 갖는 충진재가 사용될 수 있는 경우에, 비교적 저가인 고체 유리 미소구가 사용될 수 있다.
사용된다면, 유리 미소구는 예를 들면, 마무리된 재료의 코어 부피의 약 2 내지 90%를 구성할 수 있다.
특히 경량의 덩어리를 형성하도록 팽창되는 경우에는 유리질 충진재로서 펄라이트가 종종 바람직하다. 사용될 경우, 팽창된 펄라이트는 예를 들면 마무리된 재료의 코어 부피의 약 10 내지 80%를 구성할 수 있을 것이다.
유리 또는 세라믹 보강 섬유도 사용될 수 있다.
시멘트성 충진재
적합한 시멘트성 재료로서 예를 들면 포틀랜드 시멘트, 석고, 용광로 시멘 트, 실리카 시멘트 및 알루미나 시멘트를 들 수 있다.
탄소질 충진재
적합한 탄소질 재료로서 예를 들면 카본 블랙 및 흑연, 그리고 탄소 섬유를 들 수 있다.
플라스틱 충진재
플라스틱 재료에 관해서는, 열경화성 및 열가소성 수지가 둘 다 사용될 수 있다. 적합한 플라스틱으로서 예를 들면 부가 중합체(예, 에틸렌계 불포화 단량체의 중합체), 폴리에스테르, 폴리우레탄, 아라미드 수지, 아세탈 수지, 페놀-포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 및 우레아-포름알데히드 수지를 들 수 있다. 단독 중합체 및 공중합체가 사용될 수 있다. 적합한 공중합체는 상호중합체(interpolymer), 그래프트 공중합체 및 블럭 공중합체를 포함한다.
적합한 부가 중합체의 예로서 폴리올레핀, 폴리스티렌 및 비닐 중합체를 들 수 있다. 적합한 폴리올레핀은 예를 들면 2 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 올레핀 단량체, 예를 들면 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 및 디시클로펜타디엔으로부터 제조된 것들을 포함한다. 폴리(비닐 클로라이드) 및 아크릴로니트릴 중합체가 사용될 수 있다. 폐 플라스틱의 입자, 예를 들면 사용된 플라스틱 봉지 및 용기와 같은 소비-후 폐 플라스틱이 사용될 수 있다. 예로서 고밀도 폴리에틸렌 및 폴리에틸렌 식료품점 봉지로 만들어진 병을 들 수 있다.
적합한 폴리에스테르로서 1종 이상의 폴리카르복실산과 1종 이상의 다가 알코올 화합물, 예를 들면 알킬렌 글리콜 또는 폴리에테르 알코올의 축합 반응에 의 해 형성된 중합체를 들 수 있다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 적합한 폴리에스테르 수지의 예이다. 잘게 자른, 사용된 폴리에스테르 용기는 그러한 충진재 입자의 원천이다.
적합한 플라스틱은 또한 합성 섬유 - 예를 들면 폐 카페트로부터 재생된 섬유, 예를 들면 나일론, 폴리올레핀 또는 폴리에스테르 카페트 섬유를 포함한다.
적합한 폴리우레탄은 예를 들면 폴리에테르 폴리우레탄 및 폴리에스테르 폴리우레탄을 포함한다.
코어 재료에 사용될 수 있는 다양한 플라스틱 충진재 중에 팽창가능한 중합체 비드가 있다. "비드"라는 말은 여기에서 임의의 기하학적 형태, 예를 들면 구형, 원통형 또는 울퉁불퉁한 형태를 갖는 입자를 의미한다. 팽창가능한 중합체 비드는 종종 경량의 성형 물품을 형성하는 데 사용되는 팽창가능한 중합체의 셀형 펠렛이다. 다소 과립 형태로 만들어지고 셀 내에 팽창제를 함유하여, 상기 비드는, 종종 약 165 내지 185°F의 범위인 그 연화점보다 높은 온도로, 발포되어 원하는 벌크 밀도의 느슨한 덩어리를 수득할 때까지 가열함으로써, 전형적으로 예비-발포, 또는 "예비-팽창"된다. 다음, 그 셀형 구조를 유지하는 예비-발포된 입자를 금형 또는 여타 공동에 넣고 힘찬 증기로 가열하여 그들을 소결시키고 함께 융합시켜 그 치수가 금형 공동의 것에 해당하는 경량의 셀형 고체를 형성할 수 있다. 완전히 팽창될 때, 상기 비드는 팽창되지 않은 "원래" 비드보다 약 2 내지 4 배의 직경을 가질 것이다.
강성 코어 재료가 제조되는 방식에 따라, 상기 비드는 코어 재료의 수지 매 트릭스 내에 둘러싸이면서 소결되도록 가능한 높은 온도로 가열될 수 있다. 그렇게 한다면, 비드의 적어도 상당한 부분이 그들의 셀형 구조를 상실하여, 발포체 중에 다양한 크기를 갖는 기체-충진된 포켓을 만들 것이며, 이것이 상기 셀형 구조를 형성하는 중합체로 둘러싸이게 된다. 이는 단리된 구형 비드가 비교적 구형의 포켓을 생성하는 것으로 나타난다. 상기 경질의 중합체 소구가 그 내파쇄성을 실질적으로 저하시키지 않으면서 코어 재료의 밀도를 낮출 수 있다. 사실 상, 상기 중합체 소구들이 내파쇄성을 심지어 향상시킬 수도 있는 것으로 나타난다.
비드 소결을 일으키는 데 필요한 열의 원천은 비드가 둘러싸이는 매트릭스 수지를 형성하는 발열 반응일 수 있다. 따라서, 예를 들면, 상기 매트릭스 수지는 약 185 내지 285°F 범위의 최고 온도를 갖는 발열을 생성하기 위해 필요한 반응물을 배합함으로써 형성될 수 있다.
팽창가능한 중합체 비드 중 주요한 것은 팽창가능한 폴리스티렌(EPS) 비드 및 팽창가능한 폴리올레핀(EPO) 비드이다.
팽창가능한 폴리스티렌 비드의 제조 방법은 공지되어 있다. 예를 들면, 모두가 여기에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 3,991,020 호; 4,287,258 호; 4,369,227 호; 5,110,835 호; 5,115,066 호; 및 5,985,943 호에 개시된 바와 같이, EPS 비드는 중합반응의 초기에, 도중에 또는 말기에 공급되는 1종 이상의 팽창제의 존재 하에, 수성 현탁액 중에서 스티렌을 중합시킴으로써 제조될 수 있다. 그렇지 않으면, 그들은 미세하게 분쇄된 폴리스티렌 입자의 수성 현탁액에 팽창제를 가함으로써 제조될 수도 있다.
"발포제"라고도 불리우는 팽창제는 스티렌 중합체에 용해되지 않으며 중합체의 연화점 미만의 온도에서 비등하는 기체 또는 액체이다. 적합한 발포제의 예로서 저급 알칸 및 할로겐화 저급 알칸, 예를 들면 프로판, 부탄, 펜탄, 시클로펜탄, 헥산, 시클로헥산, 디클로로디플루오로메탄 및 트리플루오로클로로메탄을 들 수 있다. 종종 상기 비드는 중합체의 중량을 기준으로 약 3 내지 15%의 발포제를 함유한다. 바람직하게는, 상기 발포제는 약 3 내지 7%의 수준으로 존재할 것이다.
여기에서 "폴리스티렌"은 스티렌 단독 중합체 또는 50 중량% 이상, 바람직하게는 80 중량% 이상의 스티렌을 함유하는 공중합체를 의미한다. 적합한 공단량체의 예로서, α-메틸스티렌, 고리-할로겐화된 스티렌, 고리-알킬화된 스티렌, 아크릴로니트릴, 아크릴 또는 메타크릴산과 탄소수 1 내지 8의 알코올과의 에스테르, N-비닐카바졸 및 말레산 또는 무수물이 있다. 소량의 공중합된 사슬-분지화제가 상기 중합체에 또한 포함될 수 있다. 그러한 적합한 분지화제는 디비닐 벤젠, 부타디엔 및 부탄디올 디아크릴레이트와 같이 α,β-에틸렌계 불포화기를 2 개 이상 함유하는 화합물이다. 분지화제는 스티렌을 기준으로 약 0.005 내지 0.05 몰%의 양으로 일반적으로 사용된다.
EPS 비드 중 폴리스티렌은 일반적으로 약 130,000 내지 약 300,000 범위의 중량 평균 분자량을 갖는다.
EPS 비드는 다양한 팽창되지 않은 입자 크기로 공급된다. 일반적으로, 중량 평균을 기준으로 비드의 가장 긴 디멘션(예, 직경)은 약 0.1 내지 6 mm, 종종 약 0.4 내지 3 mm의 범위일 것이다. 약 0.4 내지 1.6 mm 범위의 팽창되지 않은 입자 크기가 본 발명에 사용되는 비드를 위해 바람직한 것으로 생각된다.
팽창되지 않은 중합체 비드는 그들의 팽창 능력, 즉 그들이 팽창 온도로 가열될 때 얼마나 커질 수 있느냐에 따라 변한다. 부분적으로, 이는 그들이 얼마나 많은 발포제를 함유하는지의 함수이다. 중합체 비드의 팽창 능력은 그들이 완전히 팽창되었을 때 형성하는 비드의 느슨한 응집물의 벌크 밀도("완전히 팽창된 밀도")로 보고될 수 있다. 여기에서 "완전히 팽창된"이란 미국 특허 제 5,115,066 호의 실시예 2에 기재된 "2회 통과" 팽창 방법으로부터 결과되는 팽창을 의미한다. 이는 약 211°F의 입구 증기 온도 및 약 74 파운드/시간의 입구 증기 유량으로 작동되는 트라이 매뉴팩춰링(Tri Manufacturing) 모델 502 팽창기(또는 그에 상응하는 것)의 사용을 수반한다. 첫번째-통과 처리량은 약 208 파운드/시간이다. 수득되는 예비팽창물(prepuff)을 식히기 위해 유동 베드 건조기, 주위 공기의 취입이 사용된다. 주위 온도 및 습도에서 3 시간 동안 숙성시킨 후, 상기 예비팽창물을, 약 217 파운드/시간의 처리량으로 작업하는 것 외에는 같은 조건 하에서 다시 팽창기를 통해 작업한다.
본 발명에서는 약 0.5 내지 4.5 파운드/입방 피트(pcf), 예를 들면 약 1 내지 3 pcf 범위의 완전 팽창 밀도에 도달할 수 있는 능력을 갖는 EPS 비드를 사용하는 것이 바람직한 것으로 생각된다. 본 발명에 사용될 수 있는 몇 가지 시판되는 EPS 비드의 예는 헌츠만 케미칼(Huntsman Chemical)로부터의 3371, 5371 및 7371 형 및 BASF 사(BASF Corporation)로부터의 BFL 322, BFL 422, BF 322, BF 422 및 P 240형이 있다.
팽창가능한 폴리올레핀 비드의 예로서 팽창가능한 폴리에틸렌(EPE), 팽창가능한 폴리프로필렌(EPP), 팽창가능한 폴리부틸렌(EPB), 및 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 1,3-부타디엔 및 기타 올레핀 단량체, 특히 5 내지 18 개의 탄소 원자를 갖는 알파-올레핀 단량체 및/또는 시클로헥산, 시클로펜텐, 시클로헥사디엔 및 노르보넨과 같은 시클로알킬렌 단량체의 공중합체를 언급할 수 있다. 프로필렌/에틸렌 공중합체 및 프로필렌/부틸렌 공중합체가 바람직할 수 있다.
팽창가능한 폴리올레핀 비드의 제조 방법은 예를 들면 미국 특허 제 6,020,388 호; 5,496,864 호; 5,468,781 호; 5,459,169 호; 5,071,883 호; 4,769,393 호 및 4,675,939 호에 개시되어 있으며, 이들은 모두 여기에 참고문헌으로 도입된다.
팽창가능한 중합체 비드는 상기 비드 또는 팽창된 제품에 특정 성질을 부여하기 위해 기타 첨가제를 함유할 수 있다. 이들은 예를 들면, 방염제, 방화제, 핵형성제, 분해가능한 유기 염료, 윤활제, 충진재 및 응집방지제를 포함한다. 여기에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 6,271,272 호에 개시된 바와 같이, 상기 비드는 비드가 팽창 온도로 가열될 때 팽창 속도를 가속화하는 특정 석유 왁스와 같은 첨가제를 포함할 수도 있다. 의도된 효과에 따라, 상기 첨가제는 비드에 균질하게 분산되거나 표면 피복으로서 존재할 수 있다.
팽창가능한 중합체 비드가 본 발명의 코어 재료를 제조하는 데 충진재 고체로서 사용되는 경우, 이들은 팽창되지 않은, 부분적으로 팽창된, 또는 실질적으로 완전히 팽창된 상태의 매트릭스 수지 전구체 혼합물과 혼합될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 매트릭스 수지가 고정되는 시간까지는, 상기 중합체 비드는 적어도 부분적인 팽창, 뿐만 아니라 소결을 진행하여, 매트릭스 내에 둘러싸인 중합체 소구를 생성할 것이다. 이는 본 발명자 중 하나인 아써 제이 롯(Arthur J. Roth)에 의한 발명의 명칭이 "강성 폴리우레탄 발포체를 제조하는 개선된 방법"인 2002년 3월 22일 자 출원된 함께 계류 중인 미국 특허 출원에 보다 상세히 기재되어 있다. 상기 출원의 명세서는 여기에 참고문헌으로 도입된다.
고무 충진재
예를 들면 스티렌-부타디엔 수지, 폴리부타디엔 또는 폴리이소프렌으로 만들어진 고무와 같은 합성 또는 천연의 고무 조각이 충진재 고체로서 또한 사용될 수 있다. 고무의 바람직한 원천은 사용된 및 조각난 타이어이며, 이는 공기 타이어 또는 비-공기 타이어일 수 있다.
낡은 타이어는 그들이 일반적으로 보다 적은 휘발성 물질을 가지며 보다 덜 탄성이기 때문에 바람직하다. 트럭 타이어가 보다 큰 강성을 가지므로 승객용 타이어에 비해 바람직하다. 특히 복합 구조 재료가 선적용 팔레트를 구성하기 위해 사용되는 경우에, 바람직하게는 금속 벨트로부터의 타이어 중 임의의 금속은 고무의 약 3 중량% 이하의 양이고, 가장 바람직하게는 1% 이하이다. 거기에는 여러 가지 이유가 있다. 금속 함량이 많을수록, 팔레트 중량이 커지고, 이것이 선적 비용을 증가시킨다. 또한, 금속 단편의 존재는 복합 구조 재료를 제조하기 위해 사용되는 장비, 예를 들면 스크루컨베이어(augers), 압출기 및 사출 헤드 상에 추가의 마모 및 인열을 초래할 수 있다. 또한, 충진재 고체로서 사용되는 타이어 단편 중 에 남아 있도록 허용되는 경우에, 금속 선, 파편 또는 부스러기는 상기 복합재가 압축될 때 층상 덮개를 통해 돌출되어 팔레트 상에 부하를 손상시키거나 재료-취급자의 안전에 위험 요소로 존재할 수 있다.
분마된 폐 타이어 고무는 상업적으로 입수가능하며 다양한 입자 크기로 공급된다. 아마도, 바람직하게는 타이어 코드("플러프(fluff)"라고도 칭함)가 제거되지 않은 제 4 호(No. 4) 타이어 과립이 본 발명을 위해 바람직하다. 검정 및 백색 타이어 부스러기가 둘 다 사용될 수 있다.
사용될 경우, 과립화된 타이어 고무는 마무리된 재료 코어의 부피의 약 20 내지 90%를 차지할 수 있다.
조각난 타이어 고무는 부피 기준으로 볼 때 비교적 저가의 충진재이다. 그러나 이는 비교적 무겁고, 복합 구조 재료의 비중이 특정 값 이하인 것이 중요한 경우에, 사용될 수 있는 타이어 고무의 양은 그에 따라 제한될 수 있다. 따라서, 예를 들어 복합 구조 재료가 선적용 팔레트를 제조하기 위한 합성 보드로서 사용되어야 할 경우에는 비중(즉, 마무리된 팔레트 중량)이 문제가 된다. 그러한 보드의 코어 재료는 약 0.65 g/cc 이하의 비중, 예를 들면 약 40 pcf 이하의 최종 밀도를 갖는 것이 바람직하다. 일반적으로 이는 45 중량% 이하의 고무를 함유하는 코어 재료를 사용하는 것을 의미한다.
한편, 구조 재료가, 예를 들면 레인지 펜스, 정지 루핑재(stationary decking) 또는 고속도로 가드 레일 기둥 또는 블럭과 같은, 비중의 면에서 덜 요구하는 응용을 위해 사용되어야 하는 경우에, 그러한 복합재는 말하자면 0.95 만큼 높은, 또는 심지어는 1.10 g/cc의 비중, 예를 들면 60 내지 70 pcf 만큼 높은 최종 밀도를 가질 수 있다. 이는 종종, 코어 재료의 중량을 기준으로 70 내지 85%에 이르는 고무 농도의 사용을 허용한다.
충진재 입자는 예를 들면 섬유, 플레이크 또는 과립(구형의, 예를 들면 실리케이트 소구, 및 중합체 미소구를 포함하는 중공의 중합체 소구를 포함하는)과 같은 임의의 형태일 수 있다.
코어 재료에 사용되는 충진재 단편의 크기에 관해서는, 그의 가장 긴 디멘션이 바람직하게는 복합 구조 재료의 두께의 약 50% 이하일 것이다. 따라서, 예를 들어, 복합 구조재료가 1 인치의 두께를 갖는 보드일 경우, 충진재 고체의 실질적으로 모든 단편은 약 1/2 인치 이하인 가장 긴 디멘션을 가질 것이다.
바람직하게는 매트릭스 수지의 성질, 충진재 입자(존재한다면)의 성질 및 양, 및 매트릭스 수지의 발포(존재한다면) 정도는 모두, 상기 코어 재료가 약 300 파운드/평방 인치(psi) 이상, 예를 들면 약 300 내지 2500 psi 범위의 내파쇄성을 갖도록 선택될 것이다. (이는 코어 재료의 두께를 10% 감소시키는 데 필요한 압력의 양을 의미한다.) 매트릭스 수지가 발포될 경우, 그러한 내파쇄성은 예를 들면 제목이 "강성 셀형 플라스틱의 압축 성질"인 ASTM D 1621-94에 의해 측정될 수 있다.
강성 고체의 내파쇄성은 일반적으로 그 밀도에 직접 관계되며, 따라서 못을 고정시키는 재료의 능력에도 관계된다. (강성 고체의 밀도가 더 높을 수록, 일반적으로 못을 고정시키는 능력이 더 크다.) 본 발명은 선적용 팔레트를 위한 목재- 보드-대체물을 제공하는 데 특히 유용하다. 못을 고정시킬 필요가 없고 가장 낮은 사용가능한 비중이 종종 요구되는 (하중을 가볍게 하기 위해) 선적용 팔레트의 데크 보드의 경우, 약 1100 psi 이상의 내파쇄성이 바람직함에도 불구하고, 약 300 psi (수반되는 그의 낮은 밀도와 함께) 만큼 낮은 내파쇄성이 일반적으로 사용될 수 있다. 일반적으로 못을 고정시켜야 하는 선적용 팔레트의 수평재의 경우, 일반적으로 내파쇄성은 약 1800 psi 이상, 가장 바람직하게는 약 2200 psi 이상이어야 한다.
많은 응용의 경우에, 매트릭스 수지 및 충진재 입자(존재한다면)의 조성 및 양은 상기 구조 재료가 약 2.5 내지 3.5 x 10-5/°F 범위인 선형 열팽창 계수를 갖도록 하는 것이 바람직할 것이다.
웹 재료
층상 덮개의 웹 재료는 강성화된 종이 또는 천이다. 천보다 저가이므로, 종이가 바람직하다. 종이가 사용되는 경우, 그는 바람직하게는 약 0.015 내지 0.020 인치 범위의 두께를 가질 것이다. 약 0.017 인치의 두께가 가장 바람직하다. 종이는 예를 들면 셀룰로오스, 유리, 탄소, 금속 및 합성 수지로 구성된 군에서 선택된 1 종 이상과 같은 다양한 섬유의 웹일 수 있다. 적합한 합성 수지 섬유의 예로서 폴리아미드 섬유 및 폴리에스테르 섬유를 들 수 있다. 가장 바람직하게는 상기 섬유는, 예를 들면, 때로는 "밀(milled) 방향"이라고도 불리우는 기계 또는 날실 방향으로 섬유가 배향되어 있는 종이에서와 같이, 종이 중에 배향되어 있다.
경제적 이유로, 예를 들면 목재 펄프로부터의 셀룰로오스 섬유로 적어도 주로 만들어진 종이를 사용하는 것이 바람직한 것으로 생각된다. 바람직한 셀룰로오스 종이는, 예를 들면 약 65 파운드/msf(1000 평방 피트) 이상, 예를 들면 약 65 내지 100 파운드의 기초 중량(또는 "등급 코드")을 갖는 크라프트 라이너보드 지이다. 바람직한 습기 함량은 약 7 내지 9 중량%, 예를 들면 약 8%이다. 뮬렌(Mullen) 값은 바람직하게는 약 130 또는 140 내지 약 145 psi이다. 종이의 CD 고리 파쇄(Ring Crush) 값은 바람직하게는 약 120 또는 130 내지 약 140 파운드이다.
하나의 적합한 종이는 약 69 파운드의 기초 중량을 갖는 100% 재생된 표준 라이너보드 지이다. 그러한 것은, 예를 들면 게이로드 컨테이너 사(Gaylord Container Corporation)에 의해 제조된다. 또다른 적합한 종이는 약 90 파운드의 기초 중량을 갖는 25% 재생된 크라프트 라이너보드이다. 그러한 것은 예를 들면 롱뷰 파이버 사(Longview, Washington 소재의 Longview Fibre Company)로부터 제품 번호 5204로 입수될 수 있다. 물론 새로운 종이도 사용될 수 있지만, 이는 재생지에 비하여 낮은 모세관 현상을 갖는 경향이 있으므로, 그러한 이유로 재생지가 일반적으로 바람직하다.
일반적으로 종이는 약 40 중량% 이상의 재생된 재료를 함유하는 것이 바람직하다.
여기에서 더욱 상세히 후술하는 바와 같이, 코드를 웹 재료에 접착시키기 위해서 및 웹 재료를 함침시켜 경화시키기 위해서 수지가 사용되는 것이 바람직하다. 그러한 구현예에서, 웹 재료의 가장 바깥쪽 겹(예, 종이)은 수지가 웹 재료를 통하여 배어 나오는 것을 방지하는 장벽 층을 포함한다면 유용할 수 있다. 상기 장벽 층은 예를 들면 폴리(비닐 알코올)과 같은 수지를 포함할 수 있고, 이는, 웹 재료의 두께에 걸친 에폭시 수지의 이동에 대한 효과적인 장벽일 수 있다. 이러한 성질을 이용하여, 웹 재료의 가장 바깥쪽 겹이 수지-투과성인 코어-대면 층 및 수지 이동을 방해하는 외부 층을 갖는 경우, 상기 수지는 웹 재료를 경화시키는 동안, 수지가 경화되는 동안 코어 웹 재료 및 코드의 조립체를 원하는 형태로 고정시키는 데 사용되는 성형 장치의 접촉 표면을 가능하게 손상할 수 있는, 복합재의 외부 표면으로 배어나오지 않을 것이다.
바람직하다면, 상기 복합재를 금형으로부터 제거한 후, 수지를 함유하지 않는 두 갈래로 나뉜 종이의 외부 층을 마무리 조성물로 피복(예, 분무)하여, 복합재의 외부 표면에 바람직한 물리적 및/또는 화학적 성질을 부여할 수 있다. 그러한 다층 종이의 예로서 롱뷰 파이버 사로부터의 제품 번호 6228이 있다.
또다른 선택은, 방화제가 가장 효과적일 장벽-층-함유 종이의 외부 층에 방화제를 농축시키는 것이다. 이는 종이가 2 개의 외부 다공성 층(각 측면에 하나씩) 및 그 둘의 사이에 끼인 장벽 층을 포함하는 경우에 가장 잘 이루어진다.
평행 코드
복합재가 신장될 경우, 층상 덮개에 사용된 코드가 길이 방향으로 정렬되는 것이 종종 바람직할 것이다. 그렇지 않으면, 상기 코드는 복합재의 길이 방향에 수직 또는 대각선 방향으로 진행될 수 있다. 예를 들면, 신장된 복합재가 둥근 단 면적을 갖는 경우에, 상기 코드는 코어 주위에 나선형으로, 바람직하게는 균일한 코드 층으로 코어를 감싸도록, 감길 수 있다. 나선형-감긴 복합재를 예를 들면 고속도로 가드 레일을 지지하기 위한 기둥으로 사용하고자 하는 경우에, 적합한 덮개는 종이의 두 겹 사이에 끼인 스크림 형태로, 한 겹의 폴리에스테르 코드를 갖는 두 겹의 종이로 구성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 층상 덮개에 사용되는 코드는 코드 당 약 5 내지 18 파운드 범위, 가장 바람직하게는 약 16 파운드의 인장 강도를 갖는다. 코드는 바람직하게는 약 0.67 내지 1.10 gf/TEX, 가장 바람직하게는 약 0.85 gf/TEX의 파열 인성을 갖는다.
코드는 연속 필라멘트 또는 스테이플 섬유로 만들어질 수 있다. 단일필라멘트 코드가 사용될 수 있지만, 복수의 연속 필라멘트로 만들어진 코드(소위 "멀티필라멘트" 코드)가 바람직하다. 바람직한 멀티필라멘트 코드는 약 40 내지 70 개의 필라멘트로 만들어진 것이다. 멀티필라멘트 코드가 사용될 경우, 필라멘트들은 꼬이거나 꼬이지 않을 수 있다. 꼬이는 경우, 코드는 1 인치 당 3.25 회 꼬임을 넘지 않는 것이 바람직하다.
파열 신장율의 경우, 바람직하게는 상기 코드는 약 10 내지 50%, 예를 들면, 약 20 또는 25% 내지 약 45 또는 50%의 범위에 있다. 단일필라멘트 코드의 경우 약 30 내지 40%, 예를 들면 약 35%의 파열 신장율이 가장 바람직하다. 멀티필라멘트 코드의 경우 약 15 내지 20%, 예를 들면 약 17%의 파열 신장율이 가장 바람직하다.
코드는 전체 또는 부분이, 합성 수지, 유리, 탄소 또는 금속의 섬유/필라멘트를 포함하는, 천연 또는 합성의 섬유 또는 필라멘트로 만들어질 수 있다. 예를 들면 폴리에스테르, 폴리아미드(나일론 및 폴리-파라페닐렌 테레프탈아미드와 같은), 또는 폴리올레핀 섬유 또는 필라멘트와 같은 합성 수지 섬유/필라멘트가 종종 바람직하다. 유리 섬유/필라멘트는 일반적으로 복합 구조 재료 중에 보다 큰 경성을 일반적으로 제공한다. 예를 들면 펜스 보드와 같은 특정 용도의 경우, 구부러지는 능력이 더 좋은 것이 바람직할 수 있다; 이러한 경우 폴리에스테르 섬유/필라멘트가 일반적으로 섬유유리보다 더 잘 작용한다.
코드가 수축가능한 섬유/필라멘트로 만들어진 경우, 이는 본 발명의 복합 구조 재료를 구성하는 데 사용되기 전에 열 안정화되는 것이 바람직하다.
단일필라멘트로 만들어진 경우, 코드는 바람직하게는 약 8 내지 15 mil(즉, 약 0.008 내지 0.015 인치), 가장 바람직하게는 약 10 내지 12 mil의 직경을 갖는다. 멀티필라멘트로 만들어진 경우, 코드는 바람직하게는 약 600 내지 1,000 데니어, 가장 바람직하게는 약 900 데니어를 갖는다.
밴드 중 평행 코드의 밀도 - 즉, 밴드의 폭 1 인치 당 코드의 수 - 에 관해서, 바람직한 수준은 코드의 직경 또는 데니어의 역 비례 관계로 변한다. 코드가 두꺼울수록 바람직한 밀도가 더 낮아진다. 그러나, 일반적으로 밀도는 바람직하게는 밴드 폭 1 인치 ("측방 인치") 당 약 10 또는 12 개 코드 이상일 것이며, 일반적으로 1 측방 인치 당 약 35 개 코드를 넘지 않는다.
평행 보강 코드는 서로 연결되어 있지 않을 수 있거나, 그들은 예를 들면 교차-코드에 의해 측방으로 연결될 수 있다. 후자의 배열은 층상 덮개의 형성 도중 세로 코드를 제 자리에 유지하는 것을 도울 수 있는 장점을 갖는다. 이러한 방식으로 코드를 제공하는 유리한 방법은 세로 코드가 날실, 즉 천의 "기계 방향"으로 "얀", "섬유" 또는 "실"을 구성하는 천의 스트립을 사용하는 것이다. 여기에서 "천"이란 직포 또는 교차-놓인 스크림을 의미한다. 후자는 연속적인 얀 또는 실의 평행한 열을 날실 방향으로 놓은 다음 교차 얀 또는 실의 평행 열을 상기 층의 상단에, 그에 대하여 90 도의 각으로 놓고, 상기 두 층을 코드 교점에서, 예를 들면 열 접착에 의해 또는 접착제를 이용하여 함께 접착시킴으로써 형성된 부직의 그물이다. 교차-놓여진 스크림이 사용될 경우, 날실 측은 복합재로부터 외부를 향하여 또는 내부를 향하여 마주볼 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 이는 외부를 향하여 마주보며 웹 재료의 층에 이웃할 것이다.
일반적으로, 사용되는 임의의 천은 약 90 내지 200 파운드/측방 인치(pli), 가장 바람직하게는 약 155 내지 185 파운드/측방 인치 범위 내의 날실 방향 인장 강도를 갖는 것이 바람직하다. 이는 1-인치 폭 밴드의 천을 인열하는 데 필요한, 날실 방향으로 작용하는 세로 응력의 양을 의미한다.
그 천이 임의의 수축가능한 섬유/필라멘트를 포함하는 경우에, 이들은 그 천이 본 발명의 복합재를 구성하는 데 사용되기 전에 바람직하게 열 안정화될 것이다.
교차-코드(즉, 천의 씨줄 또는 씨실, 종종 "픽(pic)" 또는 "필(fill)"이라고도 칭함)는 날실에 비하여 더 작은 직경 및/또는 보다 적은 밀도(천 1 인치 당 보 다 적은 코드 수)를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들면, 날줄의 직경 또는 데니어는 씨줄의 직경의 약 1.8 내지 2.5 배일 수 있고, 날줄의 밀도(즉, 천 1 측방 인치 당 코드의 수)는 씨줄의 밀도(즉, 천 1 세로 인치 당 코드의 수)의 약 1.5 내지 3 배일 수 있다.
날실 방향으로 10 내지 12 mil의 단일필라멘트로 만들어진 직포가 사용되는 경우, 날실 밀도는 천 1 측방 인치 당 약 20 개 코드 이상, 예를 들면 천 1 측방 인치 당 약 20 내지 35 개 코드의 범위가 바람직할 것이다. 그러한 천의 씨줄은 바람직하게는 약 4 내지 8 mil, 가장 바람직하게는 약 6 내지 8 mil 범위의 직경을 가질 것이다. 그러한 천의 씨실 밀도는, 예를 들면 천 1 세로 인치 당 약 10 내지 18 개 코드일 수 있다.
보강 코드를 공급하는 데 매우 유효할 수 있는 부직포 중에, 날실로서 약 8 내지 12 mil 폴리에스테르 단일필라멘트 및 씨실로서 약 6 내지 8 mil 폴리에스테르 단일필라멘트로 구성된 것들이 있다. 유리하게는 상기 폴리에스테르 천은 날실로 1 인치 당 약 20 내지 30 개 코드를 가지며, 씨실로 1 인치 당 약 10 내지 15 개 코드를 갖는다. 인더스트리얼 패브릭스 사(Minneapolis, Minnesota 소재의 Industrial Fabrics Corporation)로부터의 원형 직물 번호 XF368080은 상기 명세에 부합되는 폴리에스테르 직포이다. 그 날줄은 약 10 mil의 직경, 코드 당 약 5.2 파운드의 인장 강도, 및 약 46%의 파열 신장율을 갖는다. 날줄의 밀도는 1 측방 인치 당 약 27 내지 29 개 코드이다. 씨줄은 약 8 mil의 직경을 갖는다. 상기 천의 1-인치-폭 스트립은 날실 방향에서 약 95 내지 105 파운드의 인장 강도 및 약 46%의 파열시 신장율을 갖는 것으로 예측된다.
직전에 언급한 것과 동일하지만 1 측방 인치 당 단지 24 개 코드의 날줄 밀도를 갖는 폴리에스테르 직포가 또한 적합하다. 이것도 인더스트리얼 패브릭스 사로부터 입수될 수 있다. 상기 직포는 1 측방 인치 당 약 91 파운드의 날실 방향 인장 강도 및 약 46%의 파열시 신장율을 갖는다.
적합한 교차-놓인 스크림의 예는 콘웨드 플라스틱스 사(Minneapolis, Minnesota 소재의 Conwed Plastics, Inc.)의 제품인 커넥트(ConnectTM) 스크림이다. 그의 한 구현예는 약 1000의 데니어를 갖는 꼬이지 않은 폴리에스테르 멀티필라멘트 코드(60 필라멘트/코드)로 이루어진 날실을 갖는다. 상기 날실은 1 측방 인치 당 12 개 코드의 코드 밀도를 갖는다. 상기 날줄은 코드 1 가닥 당 약 17.5 파운드의 인장 강도를 갖는다. 상기 스크림의 1-인치-폭 날실 방향 스트립은 약 185 파운드의 인장 강도, 약 24%의 파열 신장율 및 약 0.92 gf/TEX의 파열 인성을 갖는다.
바람직하게는, 상기 층상 덮개는 상기 구조 재료의 적어도 한 면을 덮는 팽행 코드의 밴드(이는 앞서 지적된 바와 같이, 천의 스트립일 수 있다)를 포함할 것이다. 예를 들면, 상기 재료의 단면적 주위의 약 25% 이상이 팽행 코드의 하나 이상의 밴드로 덮일 수 있다. 상기 재료가 직사각형의 단면을 가질 경우, 적어도 2 개의 마주보는 면이 코드의 밴드로 덮이는 것이 가장 바람직하다. 가장 바람직하게는, 상기 구조 재료의 모든 면이 코드의 밴드로 덮일 것이다. 단면이 신장된 직 사각형이고, 상기 재료가 선적용 팔레트의 데크 보드로, 예를 들면 1" x 4" 또는 1" x 6" 판재의 대체물로 사용될 경우, 상기 보드의 적어도 두 넓은 면이 코드의 밴드로 덮이는 것이 바람직하다.
그러나, 다른 용도의 경우, 단지 두 면이 코드의 밴드로 덮여지는 경우, 보다 좁은 면이 덮여지는 것이 바람직할 수도 있다. 즉, 예를 들면, 선적용 팔레트에서, 수평재는 종종 "연부(edge) 상에" 고정된 목재 2 x 4s 또는 3 x 4s 이다. 본 발명의 구조 재료가 상기 목재 보드의 대신 사용되어야 할 경우에는, 적어도 2 개의 좁은 면이 코드의 밴드로 덮이는 것이 바람직하다.
그러나 선적용 팔레트를 위해 가장 바람직한 것은 데크 보드 및 수평재 양자의 모든 4 개 면이 평행 코드의 밴드로 보강되는 것이다. 이러한 방식으로, 팔레트가 큰 하중을 견딜 수 있을 뿐 아니라 보드의 수직 표면을 따르는 손상, 예를 들면 포크 리프트 살(tines)인한 손상에 대하여 더욱 내성이 된다.
보드-형 복합재의 모든 면이 코드의 밴드로 덮이게 되는 경우, 4 개의 밴드가 항상 동일하게 구성되어야 할 필요는 없다. 따라서, 예를 들면 한 쌍의 마주보는 면은 다른 두 면보다 더 낮은 인장 강도를 갖는 밴드를 필요로 할 수 있을 것이다.
코드가 스크림에 의해 공급되고 상이한 면에 상이한 코드 밴드(예를 들면 상이한 인장 강도를 갖는)를 사용하는 것이 바람직한 경우에는, 상기 보드의 코어 주위를 감싸기에 충분히 넓은 다-영역 스크림을 사용할 수 있다. 그것이 4-영역 스크림인 경우, 각각의 영역은 상기 보드의 4 면 중 하나의 폭을 가질 것이다(즉 그 에 감합될 것이다). 씨실 방향에서의 코드 및 코드 밀도는 균일하게 유지되는 한편, 4 개의 상이한 영역에서 상이한 날줄 및/또는 상이한 코드 밀도가 사용될 수 있다.
디멘션에 관한 한, 본 발명은 약 1/2 인치 내지 8 인치의 두께 및 약 2 내지 48 인치의 폭을 갖는 보드-형 복합재 및 약 2 내지 18 인치 범위의 직경을 갖는 기둥-형태의 복합재의 구성을 위해 매우 유용하지만, 이는 확실히 상기 재료에 국한되는 것은 아니다.
최대의 강도를 위해, 상기 층상 덮개 중 보강 코드의 적어도 일부가 미리인장된 상태의 웹 재료에 접착되는 것이 바람직하다. 인장의 양은 코드가 얼마나 많이 신장되었느냐로 표현될 수 있다. 따라서, 각각의 코드는, 코드가 파열되기 전에 신장에 의해 코드의 길이가 얼마나 많은 백분율로 증가될 수 있는냐로 표현되는 파열시 신장율 값을 갖는다. 더 많이 신장될 수록, 코드 상에 더 많은 인장이 적용된다. 본 발명에서는, 코드가 그 능력의 약 85%를 넘게 신장(즉, 연장)되는 것이 일반적으로 바람직할 것으로 생각된다. 따라서, 말하자면 그 파열 시 신장율이 30%인 경우라면, 코드는 인장에 의해 그 초기 길이의 125.5%를 넘도록 신장되지 않는 것이 바람직하다.
신장의 최소 양에 관해서는, 상기 코드가 그 능력의 약 10% 이상, 가장 바람직하게는 그 능력의 약 20%, 30% 또는 40% 이상까지 신장되는 것이 바람직하다. 종종 가장 바람직한 범위는 그 능력의 약 50 또는 60% 내지 약 80%일 것이다. 천이 평행 코드의 원천으로 사용되는 경우, 그것이 약 10 pli 이상, 가장 바람직하게 는 약 50 pli 이상, 예를 들면 약 75 또는 100 pli 이상의 값으로 날실 방향으로 미리인장되는 것이 일반적으로 바람직할 것이다.
상이한 삽입물
층상 덮개는 선택적으로 코어 및 덮개와는 상이한 재료의 삽입물을 포함할 수 있으며, 이는 복합재 또는 그 복합재가 포함되는 물품을 규정짓는 특징으로서 작용할 수 있는, 일정 거리에서 측정할 수 있는 물리적 성질, 예를 들면 인덕턴스, 반사율, 두께, 밀도 또는 2-차원 형태를 갖는다. 상기 재료는 예를 들면 금속, 활산염, 염화물 또는 흑연으로 구성될 수 있다. 적합한 금속의 예로서, 알루미늄, 구리, 금, 니켈, 카드뮴, 아연, 청동, 크롬, 코발트, 칼륨, 크롬, 납, 주석 및 은을 들 수 있다. 예를 들면, 기판 상에 침착된 금속 층이 사용될 수 있다.
삽입물은 코드 및/또는 웹 재료와 동일 한계 내에 있을 수 있거나, 보다 작은 부분일 수 있다. 삽입물의 물리적 성질은 예를 들면 외부-원천의 전자기적 방사, 예를 들면 x-선 또는 전파를 이용하는 회절 또는 굴절 기술에 의해 검출될 수 있다. 삽입물은 전자기장에 의해 접촉될 경우 신호를 방출하는 회로 패턴을 포함할 수도 있다.
상기 삽입물 특징을 이용하여, 복합재(또는 그로부터 제조되는 물체, 선적용 팔레트 등)에, 예를 들면 복합재 또는 물제가 만들어진 1종 이상의 성분의 성질을 나타내거나 언제 및/또는 어디서 그것이 제조되었는지, 또는 누구의 소유인지를 표시하기 위한 일종의 꼬리표-부여 장치가 구비될 수 있다.
다른 층 또는 성분들
층상 덮개는 1종 이상의 식물-성장 억제제를 선택적으로 포함할 수 있다. 즉, 예를 들면, 고속도로 가드레일 기둥으로 사용될 복합재 상의 가장 바깥쪽 피복은 담쟁이와 같이 기어오르는 식물을 퇴치하는 화학물질을 함유할 수 있다.
층상 덮개에 선택적으로 포함될 수 있는 또다른 화학적 첨가제는 방화제 또는 난연제이다. 유사하게, 예를 들면 고속도로 안전 표지판에 사용되는 종류의 반사성 입자가 가장 바깥쪽 피복에 삽입될 수 있다. 안료 및/또는 염료가 장식 또는 표시 목적으로 또한 포함될 수 있다. 또한, 예를 들면 상기 복합재가 층상 덮개와 달리 반응하거나 이를 분해할 수 있는 화학 약품과 접촉하게 되는 것이 예상되는 경우에는 부식-방지 화학약품이 포함될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 특정의 부식성 화학 약품을 함유하는 드럼의 선적용 팔레트를 구성하는 데 사용될 보드-형 복합재는 그 가장 바깥쪽 피복 중에, 누출의 경우 그 화학물질에 내성을 부여하는 성분을 함유할 수 있다.
특정의 목적을 위해, 복합재의 하나 이상의 면의 가장 바깥쪽 표면은 일정한 규정된 한계 내의 마찰 계수를 갖는 것이 중요할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 선적용 팔레트 상의 데크 보드의 상단 표면은 이동 도중 하중의 이동이 문제가 되지 않을 만큼 충분히 높지만, 화물을 팔레트 상에서 또는 그로부터 허용되지 않을 만큼 활강하기 어렵도록 높지는 않은 마찰 계수를 가져야 한다. 바람직한 마찰 계수를 조정하는 것을 돕기 위해서, 상기 층상 덮개 상의 가장 바깥쪽 피복은 표면으로부터 돌출된 마찰-증가성 거침을 가질 수 있다. 그러한 거침(asperity)은 픽업 트럭 베드라이너(bedliner) 표면을 미끄러짐에 견디도록 하기 위해 사용되는 것과 같 은 기술을 이용하여, 예를 들면 피복에 모래와 같은 석질 재료를 삽입하거나, 중합체 피복을 매끈하지 않도록 하는 방식으로 형성하거나, 표면에 작은 돌기를 남기는 수지의 방울로 표면을 점각함으로써 제공될 수 있다.
장식 또는 다른 목적을 위해, 상기 층상 덮개의 가장 바깥쪽 층은 선택적으로, 예를 들면 약 4 mil 이상의 두께를 갖는 목재 베니어일 수 있다. 상기 두께가 약 20 mil 이상일 경우, 그러한 베니어는 일반적으로 구조 막으로 기능한다 - 즉, 복합재에 강도를 부여한다.
접착/경성화 수지
상기 코드는 수지, 가장 바람직하게는 에폭시, 폴리우레탄, 아크릴, 니트릴, 부틸, 알릴, 우레아-멜라민, 비닐 에스테르, 페놀, 실리콘 및 시아노아크릴레이트 수지로 구성된 군에서 선택된 수지에 의해 웹 재료에 접착되는 것이 바람직하다. 예를 들면 열경화성 비닐 에스테르 수지 또는 열경화성 에폭시 수지와 같은 열경화성 수지가 가장 바람직하다. 코어 재료가 매트릭스 수지를 포함하는 경우에는, 상기 접착 수지가 매트릭스 수지와 상용성인 것이 바람직하며, 즉 매트릭스 수지에 접착될 것이다. 이에 관하여, 특정 폴리우레탄 및 에폭시 수지가, 특정 페놀계 및 비닐 에스테르 수지와 같이, 상용성인 것으로 알려져 있다.
층상 덮개를 치수 안정하게 만들기 위해, 상기 웹 재료를 경화 수지로, 가장 바람직하게는 경화된 열경화성 수지로 함침시키는 것이 바람직하다. 다시, 임의의 접착 수지 및 사용되는 매트릭스 수지와의 상용성이 요구된다. 바람직하게는, 상기 코드를 웹 재료에 접착시키는 데 사용되는 동일한 결합 수지가 웹 재료를 함침 및 경성화시키는 데도 사용된다.
에폭시 수지가 아마도 경성화 수지 및 접착 수지로서 바람직하다. 경화에 상승된 온도를 필요로 하는 1-성분 에폭시 수지 계 및 실온에서 경화될 수 있는 2-성분 에폭시 수지 계가 둘 다 사용될 수 있다. 2-성분 계는 별도의 수지 및 경화제 성분을 갖는다.
점도에 관해서는, 상기 계는 분무가능하도록 충분히 묽거나 예를 들면 용액 롤러(bath roller) 또는 "핀" 롤러로 도포되어야 할 만큼 점성인 것일 수 있다. 분무가능한 종류의 예는 콥스 인더스트리즈 사(Mequon, Wisconsin 소재의 Copps Industries, Inc.)의 제품 코드 R 88-14B/H 88-14E이며, 이는 경화제 1 부에 4.2 부 수지의 중량비로 혼합된 경우 약 1,480 cP의 점도(혼합 직후)를 갖는 2-성분 계이다. 그의 77°F에서의 겔화 시간은 ASTM 시험 D2471에 의해 측정할 때 약 24 분이다. 역시 사용가능하지만 효과적으로 분무되기에는 너무 점성인 계의 예는 콥스 인더스트리즈 R 88-14A/H-14D이며, 이는 1 부의 경화제에 대하여 3.1 부 수지의 중량비로 혼합된 경우 약 3,000 cP의 점도를 갖는 2-성분 계이고, 77°F에서의 겔화 시간은 약 42 분이다.
성분계 R 88-14B/H 88-14E는 라미네이트 구조를 결합시키도록 고안되고, 다른 재료들 중에서도 셀룰로오스 종이, 섬유유리 메쉬, 폴리우레탄 발포체 및 재생 고무에 잘 결합될 것이다. R 88-14A/H 88-14D 또한 광범위한 유사 및 비유사 재료에 접착되도록 고안된다. R 900/H 900으로 명명되는 콥스로부터의 발전된 에폭시 수지 계가 또한 적합하다.
층상 덮개는 단일 층의 웹 재료 및 단일 층의 코드를 포함할 수 있다. 그렇지 않으면 하나 또는 이 둘 모두의 복수의 층이 사용될 수 있다. 복수의 평행-코드 층이 사용되는 경우, 웹 층은 바람직하게는 매 두 평행-코드 층의 사이에 끼워 넣어질 것이다. 바람직하게는, 상기 덮개는 평행-코드 층에 대하여 외부에 있는 웹 층에 접착된 한 층의 평행 코드의 적어도 하나의 조합을 포함할 것이다. 따라서, 예를 들면, 코어로부터 시작하여, 코드 층/ 웹 층/ 코드 층/ 웹 층의 4-겹 배열에 의해 우수한 강도가 수득될 수 있다.
복합재의 성질은 그 종횡비, 즉 복합재의 층상 덮개(또는 파시아(facia))의 두께 Tf의 복합재 총 두께 T에 대한 특정 단면 방향에서의 비에 따라 변할 것이다. 따라서, 예를 들면, 1/8" 두께의 파시아로 둘러싸인 1" x 4" 보드의 형태를 가진 복합재는 0.25의 두께 종횡비(Tf = 2 x 1/8" = 1/4"; T = 1") 및 0.062의 폭 종횡비(Tf = 2 x 1/8" = 1/4"; T = 4")를 가질 것이다. 일반적으로, 적어도 하나의 단면 방향에서, 상기 복합재는 0.1 이상의 종횡비를 갖는 것이 바람직하다.
상이한 두께의 파시아가 복합재의 상이한 면에, 심지어는 마주보는 면에 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들면, 복합재가 최소의 측방 부하를 받지만 큰 수직 부하를 받게 되는 보드일 경우에는, 상단 및 바닥 상에서보다 측방에서 보다 얇은 파시아를 사용함으로써 비용을 절약할 수 있을 것이다. 상기 보드가 격렬한 진동을 받게 될 경우에는 바닥에서보다 상단에서 보다 두꺼운 벽을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
모든 평행-코드 및 웹 층들의 가장 바깥쪽이 웹 층인 경우, 보다 큰 표면 평활성이 일반적으로 얻어질 수 있다. 이는 구조 재료가 위생적으로 유지되어야 하는 경우에 유리할 수 있다. 예를 들어서, 구조 재료가 선적용 팔레트의 보드로서 (예를 들면, 수평재 또는 데크 보드로서) 사용되어야 하는 경우, 상기 팔레트가 식품 제조 또는 취급의 분야에 사용되는 경우에 이는 소독되어야 할 것이다. 이는 수증기 처리 및/또는 염소-함유 시약과 같은 살균제를 함유하는 소독약으로의 세척을 수반할 수 있다. 본 발명의 복합 구조 재료는, 특히 수지-경성화된 웹 재료를 그 외부 표면에 갖는 경우에, 미생물이 서식할 수 있는 흠, 틈 및 세공을 보다 적게 가짐으로 인하여 실제 목재 보드보다 소독하기가 용이할 수 있고, 열 또는 소독제와의 접촉을 아마도 피할 수 있다.
분할된 덮개를 갖는 복합 구조 재료의 제조
층상 덮개는 단일편으로 되어 있거나 세로 분할로 되어 있을 수 있다. 제조를 용이하게 하기 위해, 상기 층상 덮개는 구조 재료의 전체 길이에 걸친 두 개의 짝을 이루는 C 채널을 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 C 채널은 그들의 입구가 서로 대면하도록 마주 볼 것이다. 두 채널은 그들의 세로 연부를 따라서 중첩되며, 예를 들면 상기 웹 재료를 강성화하는 데 사용된 것과 같은 열경화성 수지로써 결합되어 있는 것이 바람직하다. 상기 구조 재료의 단면 형태가 비-정사각의 직사각형인 경우에는, 각각의 C 채널이 상기 구조 재료의 넓은 면의 하나를 덮는 것이 - 즉, 두 C 채널의 중첩되는 연부가 좁은 면 위에 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 복합 구조 재료의 C 채널 형은 예를 들면 다음 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다:
a) 열경화성 수지 전구체 혼합물로 함침된 다공성 웹 재료의 첫번째 신장된 C 채널을 수득하여 상기 채널을 C가 위를 향하도록 배향시키고,
b) 웹 재료 중의 수지 전구체 혼합물과 상용성인 열경화성 수지 전구체 혼합물로 천 스트립을 함침시키고;
c) 상기 천 스트립을 첫번째 C 채널의 내부 바닥 상에 날실이 채널의 길이 방향으로 진행되게 놓아, 채널의 길이를 연장시키고;
d) 상기 웹 재료 및/또는 천의 하나 이상의 추가되는 층을 상기 C 채널 상에 선택적으로 놓고;
e) 상기 C 채널 중 상단 층 위에 매트릭스 수지 전구체 조성물(매트릭스 수지 전구체 조성물은 웹 재료 중의 수지 전구체 혼합물 및 천의 수지 전구체 혼합물의 양자와 상용성임)의 유체 혼합물 및 충진재 고체 단편들을 침착시키고;
f) 첫번째 C 채널을, C가 아래를 향하여 배향된 열경화성 수지 전구체 혼합물로 함침된 다공성 웹 재료의 두번째 C 채널로 덮어서, 상기 두 채널의 수직 면이 중첩되어 서로 접촉하며 상기 두 C 채널이 그들 사이의 코어 공간을 정의하도록 하고;
g) (i) 코어 공간 중 매트릭스 수지, (ii) 다공성 웹 재료 중 열경화성 수지, 및 (iii) 천 중 열경화성 수지의 경화를 촉진하는 조건 하에 상기 두 C 채널을 3 종의 수지가 모두 경화되기 충분한 일정 시간 동안 함께 유지시킴으로써, 상기 두 C 채널이 그들이 중첩되는 데서 함께 접착되게 하고, 상기 천 스트립이 상기 첫번째 C 채널에 접착되며, 상기 코어 공간은 매트릭스 수지와 충진재 고체 단편들의 혼합물로 채워지게 되며, 상기 매트릭스 수지는 천 및 웹 재료와 접착되게 함.
전술한 단계들은 나열된 순서로 수행되어야 할 필요는 없다. 예를 들어서, 천 스트립은 다공성 웹 재료가 C-채널 형태로 만들어지기 전 또는 후에 상기 다공성 웹 재료 상에 놓여질 수 있다. 또한, 웹 재료 및 천을 열경화성 수지로 함침시키는 것은 상기 천을 웹 재료 상에 층형성하기 전 또는 후에 일어날 수 있다.
상기 구조 재료의 밀도 및 가격을 비교적 낮게 유지하기 위해서, 발포가능한 매트릭스 수지를 사용하고, 매트릭스 수지 전구체 조성물과 충진재 고체(사용되는 경우)의 혼합물을 바닥 C 채널의 가장 상단 층에 불충분한 부피의 양으로 발포없이 침착시켜 웹 재료의 두 C 채널 사이의 공동을 채우는 것이 바람직하다. 이러한 방법에서, 상기 두 C 채널을 상기 매트릭스 수지의 형성, 발포 및 경화를 촉진하는 조건 하에 함께 유지시킴으로써, 수지와 충진재 고체(사용되는 경우)가 팽창하여 상기 두 C 채널 사이의 공동을 채우도록 한다. 발포는 수지 전구체 혼합물 중에서, 예를 들면 이산화탄소, 질소, 히드로플루오로카본(예, HFC 245SA 및 HFC 134A), 클로로플루오로카본 및 펜탄 등의 저급 알칸으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 기체의 방출, 팽창 또는 발생에 의해 일어날 수 있다. 발포된 열경화성 수지의 발생을 위한 수지 계는 당 분야에 공지되어 있으며, 예를 들면 상기 언급된 폴리우레탄 수지 계를 포함한다.
최대의 복합재 강도를 위해서, C 채널 제조 방법을 사용하는 경우, 단계 e에 사용되는 두번째(상단) C 채널은 웹 재료 중의 수지 전구체 혼합물과 상용성인 열경화성 수지 전구체 혼합물로 또한 함침되는 두번째 천 스트립의 밑바닥에 깔린다. 상기 천은 또한 상기 두번째 C 채널의 길이를 연장시켜야 하며, 이 또한 상기 두번째 C 채널 및 상기 매트릭스 수지의 양자와 단계 f 도중에 접착되어야 한다.
바람직하게는, 두 C 채널 모두에서 매트릭스 수지 전구체 조성물을 접촉하는 층은 다공성 웹 재료, 가장 바람직하게는 종이의 층이다. 예를 들면, 각각의 C 채널에서 모두 3개 층이 사용될 수 있다: 두 층의 다공성 웹 재료와 그 사이에 끼인 천 층. (그러한 구조에서, 가장 안쪽 웹 재료는 수지-장벽 층을 갖지 않는 것이 바람직하다.) 가장 안쪽 층으로 천보다는 웹 재료를 사용하는 것이 코어의 매트릭스 수지의 경화 도중 보다 균일한 압력 분포를 제공하고, 따라서 감싸진 코어 재료의 보다 균일한 조성을 제공하는 것으로 나타난다.
C 채널 제조 방법은 각각의 다공성 웹 재료 스트립 및 직포 스트립(들)을 그 자체의 공급 롤로부터 잡아 당김으로써 실질적으로 연속적인 원리로 수행될 수 있다. 각 C 채널의 경우, 다공성 웹 재료는 그것이 열경화성 수지 전구체 혼합물로 함침되어 있는 습윤 스테이션을 통해 당겨질 수 있다. 열경화성 수지 전구체 혼합물의 점도에 따라, 습윤은 상기 혼합물의 패턴을 웹 재료 상에 분무, 그라비어 인쇄하거나, 상기 웹 재료를 상기 혼합물의 욕에 통과시킴으로써 수행될 수 있을 것이다. 습윤 스테이션의 전 또는 후에, 웹 재료의 각각의 진행은 그것이 원하는 C 채널 단면으로 접어지는 형성 스테이션을 통해 당겨질 수도 있다.
한편, 각각의 천 스트립은 그것이 그의 열경화성 전구체 혼합물로 함침되는 습윤 스테이션을 통해 당겨질 수 있다. 천의 함침된 스트립들의 하나를 첫번째 (위를 향해 마주보는) C 채널의 내부 바닥 상에 놓이도록 한 다음, 매트릭스 수지 전구체 조성물과 충진재 고체 단편들의 유체 혼합물을 천의 상단에 침착시킨다. 두번째 함침된 천 스트립을 두번째 (아래를 향해 마주보는) C 채널의 아래면에 대하여 놓이도록 한 다음, 이를 상기 첫번째 C 채널 위에 유지시킨다.
상기 유체 혼합물이 위를 향하는 첫번째 C 채널 상에 침착되는 스테이션 후에, 상기 채널을 천으로 안을 댄, 아래를 향하는 두번째 C 채널로 덮을 수 있다. 상기 두 C 채널의 치수가 동일할 경우, 위의 것을 측 방향으로 약간 상쇄시켜, 그 측벽(즉, 그 수직 벽)의 하나가 바닥 C 채널의 측벽 중 하나의 외부에 겹치는 한편, 상단 C 채널의 다른 측벽은 상기 바닥 C 채널의 다른 측벽 내에 겹치도록 할 수 있다. 그렇지 않으면, 상기 C 채널의 하나가 다른 것보다 약간 더 넓게 만들어져서, 그것이 다른 C 채널에 완전히 양다리를 걸치도록 (즉, 아치형으로 걸치도록) 할 수 있다.
일단 이런 방식으로 짝지워지면, 수지-함침된 천의 두 흐름과 수지-함침된 웹 재료의 두 흐름이 적절한 온도로 유지된 연속 성형기를 통해 동시에 당겨져, 매트릭스 수지, 다공성 웹 재료 내의 열경화성 수지 및 천에 있는 열경화성 수지 모두가 형성 및 경화되게 할 수 있다. 그러나, 연속적인 성형기로 들어가기 전에, 상기 수지-전구체-혼합물-함침된 웹 재료 및 천이 가열되는 것이 바람직할 것이다. 이는 상기 혼합물(들) 중의 약간의 용매를 날려 보내고/또는 일어나야 할 반응을 가속화하며, 그 결과 짝지워진 C 채널이 상기 연속적 성형기 내에 머물러야 하는 시간을 단축시킬 수 있다.
상기 연속적 성형기는 예를 들면, "무한 굴곡성 벨트 금형"의 종류로 종종 언급되는, 적어도 하나의 트랙터(tractor) 금형일 수 있다. 이는 함께 작동하는 반-금형 부분이 마주보는 난형의 컨베이어 트랙 상에 회전하여 그들 사이에 축 방향으로 움직이는 연속적인 선형 공급 재료의 부분을 죄어 그것을 일정 시간 동안 유지시키는 한편, 상기 재료 및 인접하는 반-금형 부분은 전진을 계속하는 금형의 종류이다. 반-금형 부분은, 트랙터 바닥에서의 결합과 거의 유사하게, 앞 뒤에서 같은 부분에 연결되어 있다. 각 쌍은 공급 재료의 부분을 상기 재료가 고체화됨에 따라 원하는 형태로 고정시키는 외부 다이를 형성하도록 협조한다. 반-금형 부분은 공급 재료 중의 합성 수지를 상기 부분이 그 전방 진행의 말단에 도달하는 시간 까지 경화되게 하도록 온도-제어 수단을 구비할 수 있다. 거기에서 마주보는 부분이 분리되고, 공급 재료의 부분을 이탈시키고, 각각의 부분이 상기 공급 재료의 또다른 부분을 조이기 시작하도록 재순환된다. 한편, 공급 재료의 개입 길이는 다른 쌍의 반-금형 부분에 의해 조여지고 처리되었다. 이러한 유형의 이동식 금형의 한예가 미국 특허 제 5,700,495 호(Kemerer 등)에 개시되어 있고, 이는 여기에 참고문헌으로 도입된다. 트랙터 금형의 전방 진행은 바람직하게는, 상기 두 C 채널이 금형으로부터 빠져나오는 시간까지 함침하는 수지와 매트릭스 수지가 모두 형성되고 경화되도록 충분히 길다. 그러나, 필요하다면, 상기 공급재료를 일련의 두 개 이상의 트랙터 금형으로 통과시켜, 그 안의 수지가 모두 경화될 때까지 상기 재료를 원하는 형태로 유지시킬 수 있다.
매트릭스 수지 전구체 조성물 및 충진재 고체의 혼합물은 예비형성되어 도포기의 도관을 통해 하나의 균질 혼합물로서 분출되어, 바닥 C 채널의 가장 상단 층 위에 착지될 수 있다. 그렇지 않으면, 상기 혼합물의 성분들은 둘 이상의 분리된 흐름으로 별도로 유지되고, 그 흐름들이 혼합 노즐에서, 또는 심지어는 그들의 각각의 도포기 도관의 출구와 상기 성분이 착지하는 층의 표면 사이의 공간에서 혼합될 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 재료 흐름의 어느 것도 독립적으로 경화가능하지 않고; 대신 경화가능한 혼합물이 수득되기 전에 둘 이상의 흐름이 혼합되어야 하도록 조처될 수 있다. 따라서, 상기 방법은 필요한 경화 촉매 및/또는 가교제가 하나의 흐름 중 금형 공동의 구멍을 채우도록 전달되는 한편, 경화가능한 혼합물을 제공하기 위해 촉매 및/또는 가교제와 혼합될 필요가 있는 단량체 또는 예비중합체는 별도의 흐름에서 전달되는 반응 사출 성형(RIM 성형이라고 함)과 거의 유사하게 수행될 수 있다. 각 도포기 도관의 출구를 넘어 공간에 있는 흐름을 혼합하기 위해서, 그들은 상기 흐름을 공기 중에서 충돌시킬 목적으로 만들어진 노즐을 통해 분출될 수 있다. 그렇지 않으면, 상기 흐름들은 혼합 헤드 내에서 혼합될 수 있다.
모든 필요한 성분들이 도포기 노즐에(을) 들어가거나 나갈 때까지 경화가능한 혼합물을 형성하지 않는 것의 하나의 장점은 상기 공정이 초기에 마감될 경우, 너무 짧은 보관 수명을 가짐으로 인하여 폐기되어야 할 예비혼합된 수지의 부피가 공급 용기에 있지 않을 것이라는 점이다.
상기 공정이 그 시작 단계를 일단 지나가면, 천 스트립과 웹 재료는 모두, 나오는 강성의 복합재를 조이고 그를 성형기로부터 축 방향으로, 예를 들면 트랙터 메카니즘을 이용하여 분출시킴으로써 연속적 성형기를 통하여 동시에 및 균일하게 당겨질 수 있다. 상기 복합재는 그 후, 절단 스테이션에서, 예를 들면 플라잉(flying) 커터를 사용하여 원하는 길이로 절단될 수 있다.
일단 상기 공정이 그 시작 단계를 지나가고 나오는 복합재가 연속적 성형기로부터 당겨지고 절단 스테이션을 향하여 밀어내지면, 상기 연속적 성형기로 들어가는 천 스트립 상에 인장이 가해져, 천의 날실을 구성하는 코드(세로 코드)가 매트릭스 수지 및 웹 재료에 접착될 때 미리 인장된다.
발포가능한 매트릭스 수지를 사용하는 경우, 연속적 성형기를 빠져나오는 구조 재료의 비중은 이동하는 웹 재료 상의 매트릭스 수지 전구체 조성물과 충진재 고체의 혼합물의 침착 속도에 의해 어느 정도 조절된다. 이동하는 웹 재료 1 피트 당 침착되는 혼합물의 양이 클 수록, 마무리된 코어 재료는 더욱 압축되고 따라서 그 비중이 더 커질 것이다.
열가소성 매트릭스 수지가 사용되는 경우에는, 웹 재료 상에 침착시키기 전에 또는 상기 침착 후에 수지와 충진재 고체의 혼합물을 수지 용융 온도까지 가열해야 한다. 또한, 연속적 성형기의 마지막 부분은 냉각 수단을 구비하여, 다이의 출구 말단으로부터 복합 재료가 나오기 전에 상기 매트릭스 수지를 다시 고체화되게 할 수 있다.
열경화성 매트릭스 수지가 사용된다 할지라도 연속적 성형기의 마지막 부분을 냉각시켜 복합 재료가 성형기를 빠져 나오기 전에 그 온도를 낮추는 것은 약간 의 장점을 가질 수 있다 - 즉, 복합재를 연속적 성형기 내에서 냉각시킴으로써 상기 복합재가 덜 변형되고 그 온도가 상기 복합재를 안전하게 취급할 수 있는 범위까지 보다 신속하게 저하될 것이다. 트랙터 금형을 사용하여, 이는 일련의 두 개 이상의 그러한 금형을 필요로 하여, 마지막 트랙터 금형이 열경화가 일어나는 금형에 비하여 더 낮은 온도로 작동될 수 있게 한다.
매트릭스 수지와 충진재 고체의 혼합물이 연속적 성형기를 통과하는 동안 상기 혼합물에 열이 적용되어야 할 필요가 있는 경우에는, 예를 들면 무선 주파수, 극초단파 및 유도 가열을 포함하는 임의의 적합한 열원이 사용될 수 있다.
단일-편 덮개를 갖는 복합 구조 재료의 제조
그렇지 않으면, 본 발명의 복합 구조 재료는 보강 코드의 부직 가닥을 사용하여, 층상 덮개가 두 개의 세로 부분으로 되지 않고 단일 편인 방식으로 제조될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 코어 재료를, 바람직하게는 약간의 중첩을 갖도록 완전히 감싸기 충분히 넓은 웹재료의 단일 스트립이 사용될 수 있다. 각각 그 자체의 공급 두루마리로부터 나온 보강 코드의 평행한 가닥이 웹 재료의 면에 놓여질 수 있고, 매트릭스 수지 전구체 조성물과 충진재 고체 단편의 유체 혼합물이 웹 재료의 코드-담지 면 상에 침착될 수 있으며, 상기 웹 재료는 상기 코드-담지 면이 형태의 내부를 마주보도록 구조 재료의 원하는 단면 형태를 갖는 소매-같은 형상으로 만들어질 수 있다. 그 후, 소매-같은 형상인 채로 상기 혼합물-담지 웹 재료는 전술한 연속적 성형기를 통과할 수 있다. 본 구현예에서도, 일단 마무리된 복합 재료가 성형기로부터 빼내어지면, 코드는 미리 인장될 수 있다. 다공성 웹 재료 는, 보강 코드가 접착용 수지로 별도로 적셔질 필요가 없도록, 경성화 수지 전구체 혼합물로 충분히 함침될 수 있다. 그러나, 코드를 별도로 적시는 것은 여전히 선택 사양으로 남는다.
바람직하게는 상기 웹 재료는 매트릭스 수지 전구체 조성물과 충진재 고체 입자의 혼합물이 웹 재료 상에 침착되기 전에 소매-같은 형상으로 만들어진다. 웹 재료를 소매-같은 형상으로 만드는 것은 상기 재료를 상기 연속적 성형기의 외부 다이 부분에 형태가 상응하는 신장된 굴대 주위에 감싸고, 이를 뒤집어 씌움으로써 용이해질 수 있다. 이러한 방식으로 상기 굴대는 웹 재료에 그의 형태를 부여하고 외부 다이는 그 형태를 유지하는 것을 돕는다.
수지/충진재 고체 혼합물을 웹 재료 상에 침착시키기 전에 웹 재료를 소매-같은 형상으로 만드는 것이 바람직하므로, 웹 재료의 이동하는 스트립 위에 유지된 출구에 내부 경로 말단을 갖는 굴대를 사용하는 것이 유리하다. 이러한 방식으로, 수지와 충진재 고체의 혼합물이 상기 굴대의 내부 경로를 통해서 및 상기 출구 밖으로 분출되어, 웹 재료 상에 침착될 수 있다. 이러한 배열에서 (C 채널 구현예에서와 같이) 상기 웹 재료는 매트릭스 수지와 충진재 고체의 혼합물을 상기 연속적 성형기를 통해 운반하면서 관형 컨베이어 벨트와 같이 작용한다.
이 방법은 개개의 코드 가닥 대신 하나 이상의 천 스트립을 사용하여 수행될 수 있다.
단일-편 덮개를 갖는 복합 구조 재료의 신장된 형을 제조하는 또다른 방법은 다음 단계에 의한다:
a) 그 사이에 끼인 적어도 하나의 천 스트립을 가지며, 길이 방향으로 진행하는 천의 날실과 다공성 웹 재료의 스트립을 가지며, 다공성 웹 재료의 스트립들과 상기 스트립들 사이에 놓인 모든 재료는 열경화성 수지 전구체 혼합물로 함침되어 있는, 종이와 천으로 구성된 군에서 선택된 다공성 웹 재료의 두 스트립의 접힐 수 있는 라미네이트를 형성하고,
b) 상기 라미네이트를 구유 형태로 접고, 다공성 웹 재료의 하나의 스트립을 상단에, 다공성 웹 재료의 다른 스트립을 바닥으로 하여, 그를 수평으로 배향하고;
c) 여전히 접힐 수 있는 구유 형태의 라미네이트에, 상기 라미네이트 중 수지 전구체 혼합물과 상용성이고, 완전히 반응할 경우 적어도 반-강성인 열경화성 매트릭스 수지를 생성하는 유체 매트릭스 수지 전구체 조성물을 침착시키고;
d) 상기 라미네이트를 접어서 폐쇄하고 봉하여 그것이 상기 매트릭스 수지 전구체 조성물을 함유하는 코어 공간을 둘러싸며 정의하도록 하고;
e) 상기 폐쇄된 라미네이트 및 그 내용물을, 상기 라미네이트 중 열경화성 수지와 상기 코어 공간 중 매트릭스 수지 양자의 경화를 촉진하는 조건 하에 금형 내에, 두 수지가 모두 경화되기 충분한 시간 동안 유지시킴으로써 (i) 상기 라미네이트 및 매트릭스 수지가 둘 다 적어도 반-강성으로 만들어지고, (ii) 상기 매트릭스 수지가, 그것이 함유할 수 있는 임의의 충진재 고체와 함께 코어 공간을 채우고, (iii) 상기 라미네이트와 매트릭스 수지가 함께 접착되도록 함.
선적용 팔레트
상기 언급된 바와 같이, 본 발명은 선적용 팔레트를 구성하는 데 사용될 수 있는 복합재 보드의 제조에 이상적으로 적합하다. 목재 보드 또는 블럭으로 구성될 수 있는 임의의 종류의 선적용 팔레트가 본 발명의 하나 이상의 복합재 보드 또는 블럭을 이용하여 제조될 수 있다. 당 분야에 공지된 바와 같이, 그러한 팔레트는 전형적으로 데크 보드(수평으로 배열된) 및 데크 보드의 상단 층 아래에 수직으로 배열된 수평재(때때로 "활주부(runners)" 또는 "기둥"이라고도 함)를 갖는다. 하부 데크의 사용은 선택적이다. 수평재 팔레트는 전형적으로 양쪽의 연부 및 중앙의 수평재를 포함한다. 때때로 단일의 중앙 수평재가 사용되지만, 다른 경우에는, 예를 들면 각각이 서로 접촉하거나 약 6 내지 20 인치 분리되어 하중을 고르게 분포시키는 두 개의 중심 수평재가 사용될 것이다.
수평재 대신, 어떤 팔레트는 상단 및 하단 데크 보드에 못으로 고정된 블럭 및 연결부 보드를 포함한다.
모든 보드는 다양한 폭, 길이 및 두께를 가질 수 있다. 그러나, 전형적으로 데크 보드는 1 x 4s 또는 1 x 6s 이다. 수평재는 전형적으로 2 x 4s 또는 3 x 4s이다. 전형적인 블럭 팔레트는 6 개의 외부 블럭, 3 개의 중앙 블럭, 3 개의 연결부 보드, 약 1 x 4 x 40 인치인 4 개의 상단 데크 보드, 약 1 x 6 x 40 인치인 5 개의 상단 데크 보드, 약 1 x 6 x 37 인치인 3 개의 바닥 데크 보드, 및 약 1 x 6 x 40 인치인 2 개의 바닥 데크 보드를 포함할 것이다.
수평재 팔레트는 2-방식 팔레트의 형상을 가질 수 있으며, 여기에서 상기 수평재는 두 마주보는 방향에서만 포크살이 들어오는 것을 허용한다.
그렇지 않으면, 상기 팔레트는 4-방식 팔레트의 형상을 가질 수 있으며, 여 기에서 상기 수평재는 노치되거나 그렇지 않으면 절단되어, 모든 4 방향으로부터 포크살이 들어오는 것을 허용한다.
수평재 팔레트의 데크 및 바닥 보드는 외부 수평재의 외부 연부로써 편평하게 되어 "수평(flush) 팔레트"를 만들 수 있거나, 상기 데크 및/또는 바닥 보드가 상기 외부 수평재의 외부 연부를 지나 연장되어 "단일-날개" 또는 "2중-날개" 팔레트를 제조할 수 있다. 또한, 상기 바닥 보드가 완전히 생략되어 "단일-데크" 또는 "활주(skid)" 팔레트를 만들 수도 있다.
바람직하다면, 상기 데크 및 바닥 보드는 그들의 수, 크기 및 위치가 동일하도록 형상화될 수 있고, 상단 및 바닥이 "바뀔 수 있는" 팔레트를 제조할 수 있다.
데크 보드 복합재는 예를 들면 약 10 내지 15 부피%의 과립화된 타이어 고무 및 약 40 내지 50 부피%의 팽창된 펄라이트를 함유하는 코어를 가질 수 있을 것이다.
상기 데크 보드는 일반적으로 못을 단단히 고정시키기에 충분히 밀도가 높아야 할 필요가 없으므로, 상기 코어 재료 중 임의의 충진재 고체가 없이 제조될 수도 있다. 예를 들면, 데크 보드는 입방 피트 당 (pcf) 약 15 내지 21 파운드, 바람직하게는 약 17 내지 19 pcf의 밀도를 갖는 폴리우레탄 발포체로 구성된 코어 재료로 만들어 질 수 있을 것이다.
데크-지지 보드는 적어도 약간 양의 과립화된 타이어 고무, 예를 들면 약 45 내지 75 부피%, 가장 특별하게는 약 55 내지 65 부피%를 함유하는 것이 바람직할 것이다.
도 1은 본 발명의 보드-형 복합 재료를 제조하는 하나의 방법을 도식적으로 나타내는 것이다.
도 2는 본 발명의 보드로 구성된 선적용 팔레트의 정면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 보드-형 복합재를 제조하는 또다른 방법을 도식적으로 나타내는 것이다.
도시된 방법 실시예 1
본 발명은 아마도 신규 복합 구조 재료를 제조하는 하나의 방법의 이하 설명을 고려함으로써 더 잘 이해될 것이다.
본 실시예는 C-채널 방법을 이용하여 1x4, 즉, 3/4 인치 x 3-1/2 인치의 단면 치수를 갖는 복합재 보드의 구조를 기술한다. 이 방법은 연속적이고 도 1에 도식적으로 예시된다. 도 1의 비율은 실제 크기는 아니다. 예를 들면, 도시를 용이하게 하기 위해 종이(10 및 21)의 두께가 과장되어 있다. 날줄(19) 및 씨줄(20)의 직경도 마찬가지이다. 그리고, 도면은 1 x 4의 폭을 가로질러 약 두 다스의 날줄을 나타내지만, 실제로는 70 개 이상이 바람직하게 존재할 것이다. 또한, 도 1B에서 1J는, 특정의 세부를 쉽게 도시하기 위해, 도 1A에 비하여 크게 나타내었다.
도 1을 참고하면, 재생된 크라프트 지(10)의 스트립을 공급 롤(11)로부터 당기고, 가이드 롤러(50), 인장 롤러(51) 및 가이드 롤러(52)의 주위에 통과시킨 다음, 분무 막대(12)로 통과시켜 거기에서 에폭시 수지와 경화제 성분의 갓 제조된 혼합물로 분무된다. 가이드 롤러(50 및 52) 및 인장 롤러(51)의 조합은 종이 (10)의 균일한 전달, 즉, 비틀어짐 없는 전달을 제공하는 것을 돕는다. 종이(10) 중의 셀룰로오스 섬유(도시되지 않음)는 스트립의 길이 방향으로 배향된다. 한편, 폴리에스테르 직포(14)는 공급 롤(15)로부터 당겨져서, 가이드 롤러(53), 인장 롤러(54), 가이드 롤러(55) 및 두번째 인장 롤러(17) 주위를 통과한 다음, 분무 막대(16)를 통과하여 거기에서 동일한 에폭시 수지 혼합물로 분무된다. 수지-함침된 천(14)을 적층 스테이션(18)로 당기고, 거기에서 이를 종이(10)의 젖은 아래면에 대하여 압축하여 도 1D에 나타낸 형상을 만든다. 도 1C 및 1D에 나타난 바와 같이, 천(14)의 날실은 코드(19)로 구성된다. 코드(19)는 직경이 더 작은 씨줄(20)에 의해 제 자리에 유지된다.
종이(10)과 동일한 재생된 크라프트 지(21)의 두번째 스트립을 공급 롤(22)로부터 당기고, 가이드 롤러(59), 인장 롤러(60) 및 가이드 롤러(61) 주위를 통과시킨 다음, 같은 에폭시 수지 조성물로 함침시켜, 이것이 분무 바(23)로부터 종이(21)의 윗면 상에 분무되게 한다. 한편, 폴리에스테르 천(25)을 그 공급 롤(26)로부터 당겨서, 가이드 롤러(56), 인장 롤러(57), 가이드 롤러(58) 및 두번재 인장 롤러(28) 주위로 통과시킨 다음 그 아래면 상에 분무 막대(27)로부터의 같은 에폭시 수지 조성물로 분무한다. 천(25)은 천(14)와 동일하다. 수지-함침된 천(25)을 적층 스테이션(29) 내로 당기어 거기에서 종이(21)의 내부 바닥에 대하여 압축시킴으로써 도 1E에 도시된 조립품을 만든다. 접기 스테이션(24)(장치는 도시되지 않음)에서 종이(21)의 연부가 상향으로 구부러져서, 도 1F에 나타낸 것과 같이 위를-향하는 C 채널을 형성한다. 종이 C 채널(21)과 폴리에스테르 천 스트립(25)의 조합을 분출 노즐(30)을 통해 당겨, 거기에서 매트릭스 수지 전구체 성분과 충진재 고체의 혼합물이 천 스트립(25) 상에 침착된다. 도 1G에 나타낸 바와 같이, 혼합물 침착물(31)은, 강성의 열경화성 중합체 발포체를 형성하기 위해 반응할 성분들의 유체 혼합물(33) 중에 현탁된 충진재 고체(32)로 구성된다. 다음, 도 1G에 나타낸 바와 같은 C 채널, 천 및 코어 재료 전구체 혼합물(31)의 조합을 연속적 성형기(37)를 향해 당긴다. 하지만, 상기 조합물이 성형기(37)에 들어가기 전에, 도 1H에 나타난 바와 같이 종이(10)와 천(14)의 적층된 스트립은 롤러(34)에 의해 바닥 C 채널(21) 위의 위치로 인도된다. 다음 상단 종이(10)를 접기 스테이션(13)(장치는 도시되지 않음)에서, 도 1I에 나타낸 바와 같이, 위를 향하는 C 채널(21)과 중첩되는 아래를 향하는 C 채널 내로 구부려 넣는다. 다음, 그 조립품을, 수지 전구체 유체(33)의 형성, 발포 및 경화를 돕기 위해 적정한 온도로 유지된 연속적 성형기(37)를 통해 당겨서, 마무리된 보드의 단면을 나타내는 도 1J에서 보이는 것과 같은 셀형 매트릭스 수지(38)를 생성한다. 연속적 성형기(37)의 내부(도시되지 않음)는 사실 상 종이, 천 및 코어 재료 혼합물의 조립품을 원하는 단면 형태로 유지시키는 외부 다이이다. 상기 종이 및 천을 연속적 성형기(37)의 내벽에 대하여 압축시키는 압력은 상기 수지를 발포시키는 뜨거운 기체에 의해 발생된다.
마무리된 보드(40)를 트랙터 장치(41)에 의해 연속적 성형기(37)로부터 연속적으로 잡아 당긴다. 일단 보드(40)가 성형기(37)로부터 나오기 시작하면, 인장 롤러(17)의 조절에 의해 천 (14) 위에 인장이 가해지고, 인장 롤러(28)의 조절에 의해 천(25) 위에 인장이 가해진다. 연속적 성형기(37)는, 보드(40)가 성형기로부터 나오기 전에, 상단 천(14) 및 바닥 천(25) 양자의 코드(19)가 강성화된 종이 스트립(10 및 21)에, 뿐만 아니라 발포된 매트릭스 수지(38)에 충분히 강하게 접착되도록 충분히 길어서, 일단 보드가 부분으로 절단되면 코드(19)의 인장이 그 결합을 파괴하기에 충분하지 않게 될 것이다. 상단 C 채널(10)은 하부 C 채널(21)에, 그들의 측벽이 중첩되는 계면(42 및 43)에서 경화 에폭시 수지에 의해 접착되어 있다.
도시된 방법 실시예 2
본 발명의 복합재 보드를 제조하는 또다른 방법이 도 3 및 도 4에 개략적으로 도시되어 있다. 도 3에서, 폴리(비닐 알코올)의 내부 장벽 층을 갖는 두-겹 종이(101)가 종이 및 플라스틱 라미네이트를 제조하기 위한 공지된 기술 및 장치를 사용하여 가이드 롤러(103) 위로 에폭시 수지 도포기(104)를 통해 롤(102)로부터 공급된다. 폴리에스테르 스크림(131)은 롤(107)을 떠나 또한 에폭시 수지 도포기(104)를 통과한다. 동시에, 단일 겹 종이(108)는 롤(109)를 떠나서 에폭시 수지 도포기(104)를 통과한다. 액체 에폭시 수지 전구체 조성물(113)(이후 "에폭시 수지"라고 약칭한다)는 공급 노즐(110)을 통하여 종이(101 및 108) 사이의 공간으로 전달된다.
도시된 바와 같이 롤(102)에서 출발하여, 종이(101)의 아래 겹은 윗면의 겹보다 얇은 것이 유리할 것이다. 이는 아래면의 겹은 마무리 피복을 수용하기에 충 분히 두껍기만 하면 되고, 천 스크림에 단단히 적층되도록 에폭시 수지를 충분히 흡수해야 할 필요는 없기 때문이다.
에폭시 수지 도포기(104)를 떠난 후, 종이(101 및 108) 및 스크림(131)은 캘린더 롤러(105 및 106) 사이를 하향으로 통과하여 경화되지 않은 라미네이트(111)를 형성한다. 수지의 도포 및 롤러(105 및 106)로부터 라미네이트(111)의 출현 사이의 시간 간격은 그 동안에 종이(108)를 통하여 에폭시 수지가 거의 또는 전혀 배어나오지 않도록 충분히 짧다. 그러나, 미리 주의하기 위해, 그라비어 블레이드(112)가 캘린더(106)에 대하여 진행되어 상기 표면에 전이되는 임의의 에폭시 수지를 긁어 낸다.
스크림(131)은 에폭시 수지(113)가 상기 스크림을 통해 캘린더(105 및 106)에 의해 쉽게 압축되도록 충분히 다공성이다. 굴곡성 라미네이트(111)는 가이드 롤러(114)를 지난 다음, 일련의 꽃줄(festoon) 롤러(115)의 위 아래를 지나면서 직조된다. 꽃줄 롤러(115)의 윗 벌과 아랫 벌 사이의 간격은 상기 라미네이트(111)가 상기 배열을 통한 이동을 완결하는 데 필요한 시간이 에폭시 수지를 부분적으로 경화시키지만 강성화하지는 않도록 컴퓨터에 의해 조정된다. 롤러(115)는 에폭시 수지의 경화를 가속화하기 위해 선택적으로 가열될 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 굴곡성 라미네이트(111)는 그 후 조절가능한 웹 주름기계(creaser)(116)를 통과하여, 거기에서 마무리된 보드의 4 개 연부를 형성할 4 개의 접는 선(도시되지 않음)이 표시된다. 주름잡힌 라미네이트(112)는 그 후 형성 스테이션(117)을 통과하여, 거기에서 형성 롤러 및/또는 굴대(도시되지 않 음)를 통과하여, 웹 주름기계(116)에 의해 부여된 두 개의 주름 선을 사용하여 J-형 단면 형상(118)으로 구부러진다. 두 개의 남은 주름 선(119 및 120)은 단면 J의 높은 수직 면에서 볼 수 있다.
다음, 상기 J-형태의 라미네이트(118)는 코어 충진 스테이션(121)을 통과하여, 거기에서 매트릭스 수지 전구체 성분과 충진재 고체의 혼합물(도시되지 않음)이 라미네이트(118)의 구유형 부분에 침착된다. 상기 혼합물은 반응하여 열경화성 폴리우레탄 발포체를 형성하는 성분의 유체 혼합물과 충진재 고체로 구성된다. 메자닌(mezzanine)-설치된 중력 공급 충진기(도시되지 않음)와 같은 공지의 장치가 상기 혼합물을 움직이는 라미네이트의 구유 부분에 침착시키는 데 사용될 수 있다. 이상적으로는 침착된 혼합물 중 임의의 것이 라미네이트 구유로부터 되튀는 것을 방지하기 위해 튐 경계막(splash guard)이 사용될 것이다.
다음, 상기 혼합물-담지 라미네이트(122)를 폐쇄 스테이션(123)으로 통과시켜, 거기에서 라미네이트(122)가 주름 선(119 및 120)을 따라 접혀, 연부(124)가 폐쇄된 라미네이트(125)의 인접한 면에 대하여 놓이도록 한다. 폐쇄 스테이션(123)은, 고-강도, 열-경화성, 신속-경화성 접착제 - 예를 들면 골판지 산업에 사용되는 종류의 접착제, 예를 들면 에폭시 또는 폴리아미드/폴리우레탄 접착제를 사용하여 연부(124)에서 복합재를 봉하여 닫는 비드 접착제 라미네이터(도시되지 않음)를 포함한다. 예를 들면, 봉함 접착제의 비드 선을 직립하는 수직 연부의 외면에 도포하고, 하강하는 상단 연부를 상기 접착제에 대하여 누를 수 있다. 수 초 내에, 상기 접착제는 충분히 경화되어, 상기 혼합물-담지 소매(125)가 트랙 터 성형 스테이션(126)으로 들어갈 수 있고, 거기에서 소매(125)는 가열된 금형 부분(도시되지 않음)에 단단히 고정되면서, 상기 매트릭스 수지는 발포 및 부분적으로 경화되고 라미네이트 중 상기 에폭시 수지는 적어도 어느 정도는 강성이 된다. 트랙터 금형(126)은 발포하는 폴리우레탄 혼합물로부터 약 10 psi에 달하는 내부 소매 압력을 견디도록 충분히 강한 것이 바람직하다. 다음, 수득되는 부분적으로 강성인 복합재(127)를, 상기 복합재를 원하는 직사각 형태로 유지하면서 수지가 더 경화되게 함으로써 내부 기체 압력으로 인한 임의의 돌출을 방지할 목적으로, 실질적으로 덜 연속적인 성형기(128)에 통과시킨다. 연속적 성형기(128)는 약 6 또는 7 psi의 발포 압력만을 견딜 필요가 있을 것이다. 따라서, 이는 보다 고가의 트랙터 금형보다는 벨트 형 연속적 성형기일 수 있다.
수득되는 강성의 복합재(129)를 트랙터 기구(130)에 의해 두번째 트랙터 금형(128)로부터 당기어, 절단 스테이션(도시되지 않음)을 향해 통과시킨다. 바람직하다면, 복합재(129)를 피복 스테이션으로 먼저 통과시켜 거기에서 마무리 피복(도시되지 않음)으로 분무되게 할 수 있다.
일단 도 3 및 4의 과정이 시작 단계를 지나가고 트랙터 기구(130)에 의해 당겨지는 강성의 복합재(129)가 생성되면, 스크림(131)에 인장이 적용될 수 있다. 인장은 또한 종이(101) 및/또는 종이(108)에도 적용될 수 있다. 바람직하게는, 마무리된 복합재(129)의 전체를 둘러싸는 매끈하고 고른 외부 표면을 유지하기 위해 종이(101)에 충분한 인장이 가해진다. 일반적으로 기계 인장이 상기 목적을 위해 충분할 것이다.
잘 알 수 있듯이, 도 3 및 4에 나타낸 시스템은 라미네이트에 3 겹 이상을 사용할 수 있도록 개조될 수 있다. 마무리된 보드의 강성, 굴곡성, 내구성, 중량, 연소 특성 등은 상기 라미네이트를 다양한 재료 및 다양한 형상으로 층형성함으로써 영향을 받을 수 있다. 다음의 5 가지 라미네이트가 구체적으로 고려되는데, P는 종이의 내부 층을 나타내고, Po는 종이의 가장 바깥쪽 층을 나타내며, S는 스크림 층을 나타내고, Pi는 종이의 가장 안쪽 층을 나타낸다:
1. Po - S - Pi
2. Po - S - S - Pi
3. Po - S - P - S - Pi
4. Po - P - S - S - Pi
5. Po - P - S - P - S - Pi
도시된 선적용 팔레트 실시예
예시의 목적으로, 도 2는 본 발명의 복합재 보드로 구성될 수 있는 선적용 팔레트의 단지 한 종류의 정면도이다. 이는 둘 다 1 x 4s로 구성된 상부 데크(210) 및 하부 데크(211)로 이루어진다. 말단 수평재(212 및 213)는 3 x 4s 이고 연부에 고정되어 있다. 두 중앙 수평재(214 및 215)는 모두 2 x 4s 이며, 역시 연부 상에 고정되어 있다. 이제 예를 들면 상기 데크 보드 및 수평재가 본 발명의 복합 구조 재료로 어떻게 형성될 수 있는지를 기술한다.
각각의 보드는 실시예 2 및 도 3과 4에 기재된 것과 같이 단일-편 적층된 덮개로 만들어진다. 종이 및 스크림 겹의 Po - S - S - Pi 배열이 사용된다. 상기 스크림은 1000 데니어 멀티필라멘트 폴리에스테르 코드로 만들어진 날실과 250 데니어 멀티필라멘트 폴리에스테르 코드로 만들어진 씨실을 갖는다. 날실 밀도는 1 측방 인치 당 12개 코드이고; 씨실 밀도는 1 세로 인치 당 6 개 코드이다. (예를 들면 섬유유리 스크림과 같은 여타의 천이 상기 폴리에스테르 스크림을 대체할 수 있다.) 스크림의 날실 측은 각 보드의 외부를 향한다. 모든 보드의 Po 층은 약 90 파운드의 기초 중량을 갖는 100% 재생된 두-겹 크라프트지이고, Pi 층은 약 90 파운드의 기초 중량을 갖는 100% 재생된 표준 라이너보드 지(한 겹)이다. 라미네이트는 콥스 인더스트리즈 사(Copps Industries, Inc.)로부터의 제품 코드 R 88-14B/H 88-14E와 같은 2-성분 에폭시 수지로 강성화된다. 모든 보드에서, 날줄은 그 능력의 약 80-85%까지 미리 인장된다.
상단 데크 보드(210)에서, 코어 재료는 25.55 중량부(pbw)의 폴리우레탄 발포체 계, 5.06 pbw의 헌츠만 케미칼 5371 EPS 비드 및 자기적으로 분리되었으며 타이어 코드 보풀을 제거하지 않은 69.39 pbw의 No. 4 타이어 과립(마이너스 10 메쉬)의 혼합물로 만들어진다. 폴리우레탄 계는 바이두르 645B 이소시아네이트와 바이두르 645A 폴리올로 이루어진다. EPS 비드는 다른 성분들과 혼합되기 전에 실질적으로 완전히 팽창된다. 상기 코어 재료는 약 9.6 내지 10.2 lbs/ft3 범위의 비중을 갖는다.
바닥 데크 보드(211)는 모두 보드(210)의 코어 재료와 동일한 성분, 그러나 21.26 pbw의 폴리우레탄 발포체 계, 6.57 pbw의 EPS 비드 및 72.17 pbw의 과립화된 고무의 비율로 만들어진 코어 재료를 함유한다. 바닥 데크 보드(211)의 코어는 모두 상단 데크 보드(210) 중 코어 재료의 비중보다 약 9.3 내지 9.8 lbs/ft3, 약 0.2 내지 0.4 lbs/ft3 적은 범위의 비중을 갖는다. (그렇지 않으면, 도시되지는 않았지만 바닥 보드는 상단 보드와 같은 코어 재료를 갖지만, 그다지 많은 하중을 실을 필요가 없으므로 상단 보드보다 약 17 내지 33% 더 얇을 수 있다. 세번째 선택으로서, 상기 상단 및 바닥 데크 보드는 물론 동일할 수 있다.)
수평재(212-215)는 모두 28.58 pbw의 폴리우레탄 발포체 계 및 71.42 pbw의 과립화된 고무의 혼합물로 만들어진 코어 재료를 함유한다. 폴리우레탄 발포체 계는 바이두르 645B 이소시아네이트 및 바이두르 649A 폴리올로 구성된다. 같은 과립화된 고무를 상기 데크 보드에서와 같이 사용한다. 과립화된 고무의 증가된 농도 및 임의의 EPS 비드의 부재로 인하여, 수평재(212-215)의 코어 재료는 약 47.7 내지 48.3 lbs/ft3 범위의 비중을 갖는다.
모든 데크 보드(상단 및 바닥)는 홀스테드 건 네일(Halstead gun nails) No. HOR30131 및/또는 홀스테드 벌크 네일 No. BOT 30131에 의해 수평재(212-215)에 고정되는데, 상기 네일은 둘 다 하이-그립(high-grip)이고, 다음 명세를 갖는 조합 링크 섕크(combination rink shank)/드라이브 나사못이다:
· 둥근, 0.295 내지 0.305 인치 직경 헤드
· 헤드 두께 0.065 - 0.070 인치
· 카운터싱크(countersink) 각 130°
· 길이 3 인치
· 고리 섕크 폭 0.130 - 0.132 인치
· 0.120 인치 직경의 당겨진, 저 탄소의 강철 와이어로부터 제조
· 42°의 각을 갖는 다이아몬드 점
· 100,000 psi의 최소 인장 강도 (굽힘 항복)
· 열가소성 수지로 피복 (건조된 라텍스 접착제)
본 발명의 구체적인 구현예를 상세하게 위에 기재하였으나, 상기 설명은 단지 예시의 목적임이 이해될 것이다. 위에 기재된 바람직한 구현예의 개시된 국면에 상응하는 다양한 수정 및 동등한 구조가, 첨부의 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 당업자에 의해 만들어질 수 있다.

Claims (67)

  1. 코어 재료에 접착된 층상 덮개로 싸인 치수 안정한 코어 재료를 포함하고,
    여기서 상기 층상 덮개는 실질적으로 평행한 보강 코드의 적어도 하나의 밴드를 포함하고,
    상기 보강 코드는 그의 외부에 있는 적어도 한 층의 강성화된 종이 웹 재료에 접착되어 있고,
    상기 실질적으로 평행한 보강 코드의 적어도 하나의 밴드는 강성화된 종이 웹 재료 자체에 존재할 수 있는 코드 또는 섬유 이외의 것이고,
    상기 코어 재료는 수지상 매트릭스를 포함하는 것인,
    복합 구조 재료.
  2. 제 1 항에 있어서, 보강 코드가 수지에 의해서 웹 재료에 접착되고, 웹 재료 및 코드가 층상 덮개를 실질적으로 안정하게 하는 양으로 동일한 수지로 함침된 복합 구조 재료.
  3. 제 2 항에 있어서, 복합 구조 재료가 신장되고, 코드의 적어도 하나의 밴드가 복합 구조 재료의 세로 방향으로 배향되고 실질적으로 그의 전체 길이에 연장되어 있는 복합 구조 재료.
  4. 제 3 항에 있어서, 복합 구조 재료가 그 길이에 걸쳐 실질적으로 균일한 단면을 가지며, 코드의 밴드의 폭이 상기 단면의 주위의 약 25 내지 100%를 차지하는 복합 구조 재료.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 코드가 날실 방향의 인장 하에 웹 재료에 접착된 천 스트립의 날실인 복합 구조 재료.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 천이 열경화성 수지에 의해 상기 웹 재료에 접착된 복합 구조 재료.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 웹 재료가 발포되지 않은 강성화 합성 수지로 함침된 종이인 복합 구조 재료.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 종이가 셀룰로오스 섬유를 포함하는 복합 구조 재료.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 코어 재료가 상기 수지상 매트릭스 내에 삽입된 충진재 고체의 단편들을 포함하는 복합 구조 재료.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 수지상 매트릭스가 열경화성 수지를 포함하는 복합 구조 재료.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 코어 재료가 1 평방 인치 당 약 300 파운드 이상의 내파쇄성을 갖는 복합 구조 재료.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 충진재 고체의 단편들이 리그노셀룰로오스 재료, 셀룰로오스 재료, 유리질 재료, 시멘트성 재료, 탄소질 재료, 플라스틱 및 고무로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 고체 단편들을 포함하는 복합 구조 재료.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 충진재 고체의 단편들이 고무 타이어 단편, 유리 미소구, 팽창가능한 중합체 비드 및 팽창된 펄라이트로 구성된 군의 적어도 하나를 포함하는 복합 구조 재료.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 수지상 매트릭스가 에폭시 수지 및 폴리우레탄 수지로 구성된 군에서 선택된 수지를 포함하는 복합 구조 재료.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 층상 덮개가 적어도 합성 섬유 또는 필라멘트로 구성된 보강 코드에 접착된 종이 층의 적어도 하나의 조합을 포함하는 복합 구조 재료.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 층상 덮개가 폴리에스테르 섬유 또는 필라멘트를 포함하는 보강 코드에 접착된 종이 층의 적어도 하나의 조합을 포함하는 복합 구조 재료.
  17. 제 15 항에 있어서, 종이가 적어도 셀룰로오스 섬유로 구성된 복합 구조 재료.
  18. 제 17 항에 있어서, 코어 재료가 발포된 폴리우레탄 수지를 포함하는 매트릭스 내에 삽입된 충진재 고체의 단편들을 포함하는 복합 구조 재료.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 층상 덮개 중, 가장 안쪽 및 가장 바깥쪽 층이 적어도 셀룰로오스 섬유로 구성된 종이의 층이고, 가장 바깥쪽 층은 에폭시 수지의 배어 나옴에 대한 장벽인 수지의 층이 두 겹의 사이에 끼인 두-겹 종이이고, 가장 바깥쪽 층의 외겹은 그 층의 내겹보다 더 얇은 복합 구조 재료.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 층상 덮개 중 웹 재료의 층 각각이, 보강 코드와 코어 재료를 웹 재료에 결합시키는 것을 돕는 경화된 에폭시 수지로 함침된 복합 구조 재료.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 층상 덮개가 상기 보강 코드의 밴드에 접착된 크라프트 지(Kraft paper) 층의 적어도 하나의 조합을 포함하며, 코드는 약 0.010 내지 0.015 인치의 직경을 갖는 단일필라멘트 코드 및 약 600 내지 1,000의 데니어를 갖는 멀티필라멘트 코드로 구성되는 군에서 선택되는 연속 폴리에스테르 필라멘트를 포함하는 복합 구조 재료.
  22. 제 21 항에 있어서, 적어도 하나의 조합 중 크라프트 지가 약 65 내지 100 파운드의 기초 중량을 갖는 복합 구조 재료.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 코어 재료가 1 평방 인치 당 약 300 내지 2,500 파운드의 내파쇄성을 갖는 복합 구조 재료.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 층상 덮개가, 날실 방향으로 천의 폭 1 인치 당 약 10 파운드 이상의 인장 하에 종이 층에 접착되어 있는 적어도 하나의 천 스트립을 포함하는 복합 구조 재료.
  25. 제 24 항에 있어서, 복합 구조 재료가 신장되고 단면 형태가 직사각형이어서, 복합 구조 재료가 4개의 면을 가지며, 상기 층상 덮개는 복합 구조 재료의 적어도 한 면을 덮는 보강 코드의 적어도 하나의 밴드를 포함하는 복합 구조 재료.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 단면 형태가 비-정사각의 직사각형이어서, 복합 구조 재료가 두 개의 마주보는 넓은 면과 두 개의 마주보는 좁은 면을 가지며, 층상 덮개가 복합 구조 재료의 상기 각각의 넓은 면을 덮는 상기 보강 코드의 적어도 하나의 밴드를 포함하는 복합 구조 재료.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 층상 덮개가 두개의 마주보는, 중첩되는, 연합된 C 채널을 포함하고, 각각의 C 채널이 넓은 면의 하나를 덮고 복합 구조 재료의 전체 길이로 뻗어 있는 복합 구조 재료.
  28. 제 6 항에 있어서, 상기 코드가 직포인 천 스트립의 날실인 복합 구조 재료.
  29. 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코드가 스크림의 형태로 공급된 복합 구조 재료.
  30. 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 복합 구조 재료가 신장되고 그 길이에 걸쳐 실질적으로 균일한 단면을 가지며, 코드의 적어도 하나의 밴드의 폭이 상기 단면의 주위의 약 100％를 차지하는 복합 구조 재료.
  31. 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코드가 스크림의 형태로 공급되고, 복합 구조 재료가 신장되고 그 길이에 걸쳐 실질적으로 균일한 단면을 가지며, 코드의 적어도 하나의 밴드의 폭이 상기 단면의 주위의 약 100％를 차지하는 복합 구조 재료.
  32. 제 10 항에 있어서, 적어도 하나의 단면 방향에서의 종횡비가 0.1 이상인 복합 구조 재료.
  33. a) 열경화성 수지 전구체 혼합물로 함침된 종이와 천으로 구성된 군에서 선택된 다공성 웹 재료의 첫번째 신장된 C 채널을 수득하여 상기 채널을 C가 위를 향하도록 배향시키고;
    b) 웹 재료 중의 수지 전구체 혼합물과 상용성인 열경화성 수지 전구체 혼합물로 천 스트립을 함침시키고;
    c) 상기 천 스트립을 첫번째 C 채널의 내부 바닥 상에 날실이 채널의 길이 방향으로 진행되게 놓아, 채널의 길이를 연장시키고;
    d) 상기 천 스트립의 상단에, 웹 재료 중 수지 전구체 혼합물 및 천의 수지 전구체 혼합물의 양자와 상용성이며, 반응 시 적어도 반-강성인 매트릭스 수지를 생성하는 유체 매트릭스 수지 전구체 조성물을 침착시키고;
    e) 첫번째 C 채널을, C가 아래를 향하여 배향된 열경화성 수지 전구체 혼합물로 함침된 다공성 웹 재료의 두번째 C 채널로 덮어서, 상기 두 채널의 수직 면이 중첩되어 서로 접촉하며 상기 두 C 채널이 그들 사이의 코어 공간을 정의하도록 하고;
    f) (i) 코어 공간 중 매트릭스 수지, (ii) 다공성 웹 재료 중 열경화성 수지, 및 (iii) 천 중 열경화성 수지의 경화를 촉진하는 조건 하에, 상기 두 C 채널을 3 종의 수지가 모두 경화되는 일정 시간 동안 함께 유지시킴으로써, 상기 두 C 채널이 그들이 중첩되는 데서 함께 접착되게 하고, 상기 천 스트립이 상기 첫번째 C 채널에 접착되며, 상기 코어 공간은 매트릭스 수지로 충진되며, 상기 매트릭스 수지는 천 및 웹 재료와 접착되게 하는 것을 포함하는, 신장된 복합 구조 재료의 제조 방법.
  34. a) 그 사이에 끼인 보강 코드의 밴드의 적어도 하나의 스트립을 가지며, 길이 방향으로 뻗어 있는 코드를 가지며, 다공성 웹 재료의 스트립과 상기 스트립들 사이에 놓인 모든 재료는 열경화성 수지 전구체 혼합물로 함침되어 있는, 종이와 천으로 구성된 군에서 선택된 다공성 웹 재료의 두 스트립의 접힐 수 있는 라미네이트를 형성하고;
    b) 상기 라미네이트를 구유 형태로 접고, 다공성 웹 재료의 하나의 스트립을 상단에, 다공성 웹 재료의 다른 스트립을 바닥으로 하여, 그를 수평으로 배향하고;
    c) 여전히 접힐 수 있는 구유 형태의 라미네이트에, 상기 라미네이트 중 수지 전구체 혼합물과 상용성이고, 완전히 반응할 경우 적어도 반-강성인 열경화성 매트릭스 수지를 생성하는 유체 매트릭스 수지 전구체 조성물을 침착시키고;
    d) 상기 라미네이트를 접어서 폐쇄하고 봉하여 그것이 상기 매트릭스 수지 전구체 조성물을 함유하는 코어 공간을 둘러싸며 정의하도록 하고;
    e) 상기 폐쇄된 라미네이트 및 그 내용물을, 상기 라미네이트 중 열경화성 수지와 상기 코어 공간 중 매트릭스 수지 양자의 경화를 촉진하는 조건 하에 금형 내에서, 두 수지가 모두 경화되는 시간 동안 유지시킴으로써 (i) 상기 라미네이트 및 매트릭스 수지가 둘 다 적어도 반-강성으로 만들어지고, (ii) 상기 매트릭스 수지가, 그것이 함유할 수 있는 충진재 고체와 함께 코어 공간을 채우며, (iii) 상기 라미네이트와 매트릭스 수지가 함께 접착되도록 하는 것을 포함하는, 신장된 복합 구조 재료의 제조 방법.
  35. 제 34 항에 있어서, 상기 매트릭스 수지 전구체 혼합물이 적어도 반-강성인 발포된 폴리우레탄을 형성하는 데 필요한 반응물과 발포제를 포함하는 방법.
  36. 제 35 항에 있어서, 웹 재료의 상기 두 스트립이 종이인 방법.
  37. 제 36 항에 있어서, 종이의 바닥 스트립은, 에폭시 수지의 배어 나옴에 대한 장벽인 수지의 층이 두 겹의 사이에 끼인 두-겹 종이이고, 종이의 상단 스트립은 그러한 장벽 층을 갖지 않는 방법.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 열경화성 수지 전구체 혼합물이 에폭시 수지를 형성하는 데 필요한 반응물을 포함하는 방법.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 종이 스트립들 사이에 끼인 코드가 연속적 폴리에스테르 필라멘트, 섬유유리 또는 양자 모두를 포함하는 것인 방법.
  40. 제 39 항에 있어서, e) 단계 도중, 상기 라미네이트는, 상기 단계로부터 수득되는 구조 재료의 외부 종이 층이 실질적으로 주름이 없도록 길이 방향으로 인장력 하에 유지되는 방법.
  41. 제 34 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서, e) 단계 도중, 종이 스트립의 사이에 끼인 코드가 연속 폴리에스테르 필라멘트를 포함하는 것인 방법.
  42. 제 34 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매트릭스 수지 전구체 조성물이 타이어 고무, 유리 미소구, 팽창가능한 중합체 비드 및 팽창된 펄라이드로 구성된 군에서 선택된 적어도 1종의 충진재 고체의 단편들을 포함하는 방법.
  43. 제 34 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매트릭스 수지 전구체 조성물은 고무의 중량을 기준으로 약 3% 이하의 벨트 금속을 함유하는 타이어 고무의 단편을 함유하며, 상기 고무의 양은 마무리된 재료의 코어의 약 20 내지 90 부피%를 차지하도록 하는 방법.
  44. 제 34 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매트릭스 수지 전구체 조성물은 유리 미소구를 함유하며, 그의 중량 대부분은 약 5 내지 225 미크론 범위의 입자 크기를 가지며, 상기 미소구의 양은 그들이 마무리된 재료의 코어의 약 2 내지 90 부피%를 차지하도록 하는 방법.
  45. 제 34 항 내지 제 40 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매트릭스 수지 전구체 조성물이, 마무리된 재료의 코어의 약 10 내지 80 부피%를 차지하도록 하는 양의 팽창된 펄라이트를 함유하는 방법.
  46. 열경화성 수지에 의해 코어 재료에 접착된 층상 덮개 중에 감싸지고 열경화성 합성 수지를 포함하는 강성의 발포체 코어 재료를 포함하고,
    여기서 상기 층상 덮개는 종이를 치수 안정하게 하는 양의 강성화 열경화성 수지로 함침된 종이 층에 접착된 보강 코드의 적어도 하나의 밴드를 포함하고,
    종이 층은 보강 코드에 대해 외부에 존재하고 보강 코드는 복합 구조 재료의 세로 방향으로 배향되어 실질적으로 그 전체 길이에 연장되며,
    보강 코드의 상기 적어도 하나의 밴드가 복합 구조 재료의 적어도 두 마주보는 면을 실질적으로 덮으며,
    상기 코어 재료는 약 300 psi 이상의 내파쇄성을 갖고,
    보강 코드의 적어도 하나의 밴드는 종이 층 자체에 존재할 수 있는 코드 또는 섬유 이외의 것인,
    그 길이에 걸쳐 실질적으로 균일한 직사각형의 단면을 갖는 신장된 4-면의 복합 구조 재료.
  47. 제 46 항에 있어서, 코어 재료가 타이어 고무, 팽창된 펄라이트, 팽창가능한 중합체 비드 및 유리 미소구로 구성된 군에서 선택되는 적어도 1종의 충진재 고체의 단편들을 포함하며 약 300 내지 1700 psi 범위의 내파쇄성을 갖는 복합 구조 재료.
  48. 제 47 항에 있어서, 상기 코어 재료가 약 1800 내지 2500 psi 범위의 내파쇄성을 갖는 복합 구조 재료.
  49. 제 47 항에 있어서, 동일한 수지가 코어 재료에 층상 덮개를 접착하고, 종이 층을 강성화하고, 종이 층에 보강 코드를 접착하는 것인 복합 구조 재료.
  50. 제 49 항에 있어서, 코어 재료가 폴리우레탄 발포체 매트릭스를 포함하는 것인 복합 구조 재료.
  51. 제 50 항에 있어서, 에폭시 수지를 사용하여, 코어 재료에 층상 덮개를 접착하고, 종이 층을 강성화하고, 종이 층에 보강 코드를 접착한 복합 구조 재료.
  52. 제 46 항 내지 제 51 항 중 어느 한 항에 있어서, 층상 덮개가 종이 층, 2개의 보강 코드 층, 및 제2 종이 층의 순으로 구성되는 것인 복합 구조 재료.
  53. 제 46 항 내지 제 51 항 중 어느 한 항에 있어서, 층상 덮개가 종이 층, 코드 층, 종이 층, 코드 층, 및 종이 층의 순으로 구성되는 것인 복합 구조 재료.
  54. 데크 보드, 및 (a) 수평재 및 (b) 블럭과 연결부 보드의 조합으로 구성된 군에서 선택된 데크-지지 보드를 포함하고,
    여기서 상기 데크 보드 또는 데크-지지 보드의 적어도 하나가, 열경화성 수지에 의해 코어 재료에 접착된 층상 덮개 중에 감싸진 적어도 반-강성의 폴리우레탄 발포체 코어 재료를 포함하는, 그의 길이 전체에 걸쳐서 실질적으로 균일한 직사각형 단면을 갖는 신장된 4-면의 복합재 구조 재료이고,
    상기 층상 덮개는 종이를 치수 안정하게 하는 양의 강성화 열경화성 수지로 함침된 종이 층에 접착된 보강 코드의 적어도 하나의 밴드를 포함하며,
    종이 층은 보강 코드에 대해 외부에 존재하고 보강 코드는 상기 구조 재료의 세로 방향으로 배향되어 실질적으로 그 전체 길이에 연장되어 있으며,
    보강 코드의 상기 적어도 하나의 밴드가 상기 구조 재료의 적어도 두 마주보는 면을 실질적으로 덮으며,
    상기 코어 재료는 약 300 psi 이상의 내파쇄성을 갖고,
    보강 코드의 적어도 하나의 밴드는 종이 층 자체에 존재할 수 있는 코드 또는 섬유 이외의 것인,
    선적용 팔레트.
  55. 제 54 항에 있어서, 각각의 복합재 데크 보드 중 코어 재료는 타이어 고무, 팽창된 펄라이트, 팽창가능한 중합체 비드 및 유리 미소구로 구성된 군에서 선택된 적어도 1종의 충진재 고체의 단편들을 포함하고 약 300 내지 1700 psi 범위의 내파쇄성을 갖는 선적용 팔레트.
  56. 제 55 항에 있어서, 각각의 복합재 데크-지지 보드 중 코어 재료는 타이어 고무 및 유리 미소구로 구성된 군에서 선택된 적어도 1종의 충진재의 단편들을 포함하고 약 1800 내지 2500 psi 범위의 내파쇄성을 갖는 선적용 팔레트.
  57. 제 56 항에 있어서, 각각의 복합재 데크 보드 및 데크-지지 보드 중 코드의 각 밴드는 1 측방 인치 당 약 10 개 이상의 코드를 갖는 선적용 팔레트.
  58. 제 57 항에 있어서, 각 복합재 보드의 4면 각각이 상기 보강 코드의 적어도 하나의 밴드에 의해 실질적으로 완전히 덮여 있는 선적용 팔레트.
  59. 제 58 항에 있어서, 선적용 팔레트가 수평재 팔레트이고 각각의 데크 보드가 상기 복합재 데크 보드이며 각각의 수평재가 상기 복합재 구조 재료로 이루어진 것인 선적용 팔레트.
  60. 제 59 항에 있어서, 각각의 복합재 데크 보드 중 코어 재료가 약 40 내지 50 부피%의 팽창된 펄라이트를 포함하는 선적용 팔레트.
  61. 제 54 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서, 데크 보드 및 데크-지지 보드 중 적어도 하나의 층상 덮개 중에, 코어 및 덮개와 상이하며 일정 거리로부터 측정될 수 있고 팔레트의 식별 성질로서 작용할 수 있는 물리적 성질을 갖는 재료로 된 삽입물이 존재하는 선적용 팔레트.
  62. 제 54 항 내지 제 60 항 중 어느 한 항에 있어서, 데크 보드 및 데크-지지 보드 중 적어도 하나의 층상 덮개 중에, 기판 상의 금속 층을 포함하며 일정 거리로부터 측정될 수 있고 팔레트의 식별 성질로서 작용할 수 있는 물리적 성질을 갖는 삽입물이 존재하는 선적용 팔레트.
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