KR101368497B1 - 복합재 패널 - Google Patents

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얀 크리스티안 스티븐스
루크 반 에쉬
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헌트스만 인터내셔날, 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 2개의 섬유 강화 폴리이소시아누레이트의 층 사이에 끼워진 100 kg/m3 미만의 밀도를 갖는 발포재 층을 포함하는 복합재 패널에 관한 것이다.
복합재 패널, 섬유 강화 폴리시아누레이트, 발포체, 발포재 층

Description

복합재 패널 {COMPOSITE PANEL}
본 발명은 2개의 섬유 강화재층 사이에 끼워진 100 kg/m3 미만의 밀도를 갖는 발포재 층을 포함하는 복합재 패널에 관한 것이다.
수 개의 물질들을 연결하는데 있어서 폴리이소시아누레이트가 사용되는 것은 공지되고, 널리 기술되었으며, 상기 물질들 중에서 특히 유리 섬유가 언급되었다. 언급할 만한 가치가 있는 인용문헌으로는 WO 2006/008780, JP 58-034832, JP 58-145431, JP 58-011529, JP 57-131276, US 6509392, EP 304005 및 WO 04/111101이 있다.
상대적으로 높은 밀도를 갖는 경질 발포체가 1층 이상의 강화 섬유, 및 라디칼 중합성 불포화 수지와 같은 열경화성 수지로부터 만들어진 2개의 섬유 강화 플라스틱 시트들 사이에 제조된 복합재 패널이 US 5928772에 기술되었다. 경질 발포체의 밀도가 200 kg/m3 이하일 때, 발포체의 강도가 감소하고, 이에 따라, 패널 물질의 굴곡 탄성률, 굴곡 강도 등이 감소하고, 또한, 집중된 하중을 받는 발포체 층에 뒤틀림이 일어난다.
또한, US 5662996에는 엘라스토머성 폴리우레탄 스킨, 그 위에 연속 기포 폴리우레탄 발포체 층 및 상기 층 위에 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 경질 합성 담체를 포함하는 합성 트림 부품인 복합재가 기재되어 있다.
담체는 강화될 수 있다.
또한, US 4871612는 기판에 일체식으로 형성된 표면층과 섬유-매트-강화 폴리이소시아누레이트를 함유하는 기판을 기술한다. 표면층은 외부층으로 비발포 플라스틱 및 내부층으로 발포 플라스틱을 포함하거나 또는 직물, 탄성 발포체 및 열가소성 수지 시트의 층을 포함할 수 있다.
EP 1346819는 한쪽 또는 양쪽에 폴리우레탄 수지가 제공된 기판을 열성형하여 만들어지는 복합재를 기술한다.
마지막으로 EP 1199154는 다층 제품을 기술한다. EP 1199154에 따르면, 폴리우레탄 수지를 주입시킨 2개의 섬유 유리 및/또는 천연 섬유의 층들 사이에 삽입된 폴리우레탄 층을 포함하는 샌드위치 제품인 공지된 제품은, 이어서 열성형되어 원하는 성분을 얻는다. 이를 위해 감열성 폴리우레탄 수지가 필요하다. EP 1199154는 경도(rigidity)가 다양한 다층 제품을 제안한다. 이 제품은 한쪽 또는 양쪽이 폴리우레탄 수지의 층과 커플링되고 2개의 유리 섬유 및/또는 천연 섬유의 층들 사이에 삽입된 스폰지상 반강성 중합체 층으로 이루어진 제1 구성요소를 포함하는데, 상기 제1 구성요소는 적어도 제2 구성요소와 커플링된다. 스폰지상 반강성 중합체는 바람직하게는 20 내지 40 kg/m3의 밀도를 갖는 폴리우레탄이다. 제안된 복합재는 복잡한 층 구조를 갖는다.
놀랍게도, 우리는 매우 고강도이고, 양호한 방화성과 함께 매우 가벼운 중량을 갖는 신규한 복합재 패널을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 2개의 섬유 강화 폴리이소시아누레이트 물질 층들 사이에 끼워진, 100 kg/m3 미만, 바람직하게는 10 내지 50 kg/m3, 더욱 바람직하게는 10 내지 35 kg/m3 및 가장 바람직하게는 10 내지 25 kg/m3의 밀도를 갖는 발포재의 층을 포함하는 복합재 패널에 관한 것이다. 100 kg/m3 미만의 밀도를 갖는 발포재의 층 (이하에서 "경량층")은 바람직하게는 2개의 섬유 강화 폴리이소시아누레이트 물질의 층(이하에서 "PIR-층")을 합친 두께를 초과하는 두께를 갖는다. 그들은 주택에서, 특히 흡음이 또한 중요한 경우에 칸막이 벽을 위한 경량 구조 패널로서 및 자동차 부품으로서 사용될 수 있다.
하나 이상의 발포재 층이 PIR-층 사이에 끼워질 수 있고; 복합재는 n+1 개의 PIR-층 사이에 끼워진 n 개의 경량층을 포함할 수 있다. 바람직하게는 n은 1 내지 3, 더욱 바람직하게는 1 내지 2 및 가장 바람직하게는 1이다.
발포재는 임의의 공지된 물질, 예를 들면 발포 폴리스티렌, 발포 폴리에틸렌, 발포 폴리프로필렌 및 발포 폴리우레탄일 수 있다. 폴리우레탄 발포체, 예를 들면 유연성, 강성 및 반강성 폴리우레탄 발포체가 바람직하다.
폴리우레탄 발포체는 친수성 또는 소수성일 수 있다. 그들은 방음용 발포체, 점탄성 발포체, 고탄성 발포체 또는 절연 발포체일 수 있다. 패널은, 발포체의 매우 낮은 밀도에도 불구하고, 큰 강도 및 방화성과 함께 선택된 발포체의 유형에 따른 소정의 특성을 가질 것이다.
바람직한 발포체는 EP 830419에 기술된 것과 같은 연속 기포 경질 발포체, 및 연속 기포 연질 발포체, 특히 1000 내지 2000 Hz 및 0.7 내지 1.0 흡수의 구역에서 흡수 곡선 아래의 30% 이상의 면적을 갖고, 0.8 초과의 최대 흡음을 갖는 연속 기포 경질 및 연질 발포체 (쿤트 튜브(Kundt tube) 내 및 20 mm의 발포체 두께에서 ASTM E 1050-98에 따라 측정됨)가 바람직한데, 이 최대 흡수는 1000 내지 2000 Hz 사이의 주파수에서 도달된다. 이들 발포체로부터 만들어진 본 발명에 따른 복합재 패널은 흡음 및/또는 방음이 중요한 응용분야에 있어서 매우 적합하다.
폴리이소시아누레이트 물질의 섬유 강화층을 만드는데 사용되는 섬유는 천연 섬유, 예를 들면 아마, 삼 및 사이잘초(sisal); 합성 섬유, 예를 들면 폴리아미드, 폴리올레핀, 폴리아르아미드, 폴리에스테르 및 탄소 섬유; 및 광물 섬유, 예를 들면 유리 및 암면 섬유일 수 있다. 섬유들의 조합이 사용될 수 있다.
층의 두께는 넓은 범위에서 다양할 수 있다. PIR 층은 0.1 mm 내지 10 cm, 바람직하게는 0.2 mm 내지 2 cm로 다양할 수 있다. 경량층은 1 mm 내지 1 m, 바람직하게는 0.5 cm 내지 10 cm로 다양할 수 있다. 층의 너비 및 길이는 패널이 만들어지는 주형의 크기에 의해 결정된다.
바람직하게는 발포재가 부착되고, 더욱 바람직하게는 2개의 섬유 강화 폴리이소시아누레이트 물질의 층에 직접적으로 부착된다.
본 발명에 따른 패널은 폴리이소시아네이트 및 폴리올을 포함하는 조성물이 승온에서 주형 중에서 그리고 삼량화 촉매의 존재 중에 반응하도록 하여 만들어지는데, 여기서 상기 조성물은 발포재 층이 사이에 삽입된 2개의 섬유 층들과 밀접한다.
섬유 강화 폴리이소시아누레이트 물질은 폴리이소시아네이트, 폴리에테르 폴리올 및 삼량화 촉매 (이들 3 성분은 총칭하여 '반응성 바인더 조성물'이라 불리움)를 섬유와 합쳐 반응성 복합재를 형성하고, 다음 단계에서 상기 반응성 복합재가 승온에서 반응하도록 하는 단계를 포함하는 방법에 의해 만들어지는데, 여기서 반응성 바인더 조성물의 양은 1 내지 80 중량%이고, 섬유의 양은 20 내지 99 중량%이고, 양자 모두 반응성 바인더 조성물의 양 더하기 섬유의 양을 기초로 계산되었으며, 상기 폴리이소시아네이트 및 폴리올의 양은 반응성 바인더 조성물의 지수가 140 내지 2000이도록 하는 것이다.
본 발명의 문맥에 있어서, 하기 용어들은 하기의 의미를 가진다:
1) 이소시아네이트 지수 또는 NCO 지수 또는 지수 :
퍼센트로 주어진, 제제 중 폴리올로부터의 이소시아네이트-반응성 수소원자 분의 NCO-기의 비:
[NCO] x 100 (%).
[활성 수소]
즉, NCO 지수는 제제 중에 사용된 상기 폴리올로부터의 이소시아네이트-반응성 수소의 양과 반응하는데 이론적으로 필요한 이소시아네이트의 양에 대한 제제 중에 실제로 사용된 이소시아네이트의 퍼센트를 표현한다.
본 원에서 사용된 이소시아네이트 지수가 이소시아네이트 및 폴리올을 포함하는 물질을 제조하는 실제 중합 방법의 관점으로부터 고려되어야 한다는 것을 알아야만 한다. 개질된 폴리이소시아네이트를 제조하는데 예비단계에서 소모된 임의의 이소시아네이트기 (당업계에서 예비중합체라 불리는 이소시아네이트-유도체를 포함)는 이소시아네이트 지수의 계산에서 고려하지 않는다. 실제 중합 단계에서 존재하는 유리 이소시아네이트기 및 (상기 폴리올의) 유리 이소시아네이트-반응성 수소만이 고려된다.
2) 이소시아네이트 지수 계산의 목적으로 본 원에서 사용된 "이소시아네이트-반응성 수소원자"라는 용어는 폴리올 중에 존재하는 히드록실기 중의 총 활성 수소원자를 말하고; 이것은 실제 중합 방법에서 이소시아네이트 지수 계산의 목적에 있어서, 하나의 히드록실기는 하나의 반응성 수소를 포함하는 것으로 여겨지는 것을 의미한다.
3) 본 원에서 사용된 "폴리이소시아누레이트"라는 용어는 고지수, 즉 140-2000에서 삼량화 촉매의 존재하에 상기 폴리이소시아네이트 및 폴리올을 반응시켜 얻는 생성물을 말한다.
4) 본 원에서 사용된 "평균 공칭 히드록실 작용가"라는 용어는 그 제조에 사용되는 개시제(들)의 수 평균 작용가 (분자당 활성 수소원자의 수)라는 가정하에 폴리올 또는 폴리올 조성물의 수 평균 작용가 (분자당 히드록실기의 수)를 지칭한다.
5) "평균"이라는 용어는 달리 언급되지 않는 한 수 평균이다.
6) 삼량화 촉매: 폴리이소시아네이트로부터의 폴리이소시아누레이트기의 형성을 향상시키는 촉매.
폴리이소시아네이트는 지방족, 고리지방족, 아르지방족, 및 바람직하게는, 방향족 폴리이소시아네이트, 예를 들면 2,4 및 2,6-이성질체 및 그의 혼합물 형태의 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트 및 그의 변이체, 및 디페닐메탄 디이소시아네이트 (MDI) 및 "조"로서 당업계에 알려진 2 초과의 이소시아네이트 관능기를 갖는 그의 올리고머의 혼합물 또는 중합체성 MDI (폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트)로부터 선택될 수 있다. 톨루엔 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트의 혼합물 및/또는 상기 MDI의 변이체 및 조 또는 중합체성 MDI가 역시 사용될 수 있다.
변이체는 MDI, 조 MDI 및/또는 중합체성 MDI로부터 만들어진 우레탄, 우레톤이민, 카르보디이미드, 우레아, 뷰렛 및/또는 알로파네이트기를 포함하는 이소시아네이트-말단의 생성물을 포함한다.
사용된 폴리올은 53 내지 2500의 평균 당량, 및 2 내지 8 및 더욱 바람직하게는 2 내지 6의 평균 공칭 히드록실 작용가를 갖는다.
상기 폴리올은 널리 알려져 있고, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 기타 폴리에테르 폴리올, 및 폴리에스테르 폴리올을 포함한다. 상기 폴리올은 시판되고 있다. 예로는 달톨락(Daltolac)TMR200, 달토셀(Daltocel)TMF428, 달토셀 F526, F442, F444 및 F555가 있고, 모두는 헌츠만(Huntsman)의 제품이다. 폴리올의 혼합물이 또한 사용될 수 있다.
이소시아네이트 삼량화 반응 (이소시아누레이트-형성)을 촉매하는 임의의 화합물, 예를 들면 3차 아민, 트리아진 및 가장 바람직하게는 금속염 삼량화 촉매는 본 발명에 따른 방법에서 삼량화 촉매로서 사용될 수 있다.
적합한 금속염 삼량화 촉매의 예는 유기 카르복실산의 알칼리 금속염이다. 바람직한 알칼리 금속은 칼륨 및 나트륨이고, 바람직한 카르복실산은 아세트산 및 2-에틸헥산산이다.
가장 바람직한 금속염 삼량화 촉매는 아세트산 칼륨 (시판된 에어 프로덕츠(Air Products)의 폴리캣(Polycat) 46 및 헌츠만의 촉매 LB 및 칼륨 2-에틸헥사노에이트 (에어 프로덕츠의 다브코(Dabco) K15로서 시판됨)이다. 둘 이상의 상이한 금속염 삼량화 촉매는 본 발명의 방법에서 사용될 수 있다.
삼량화 촉매는 일반적으로 폴리이소시아네이트 및 폴리올의 중량을 기초로 하여 0.01 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.05 내지 3 중량%의 양으로 사용된다. 본 발명에 따른 방법 중에서 사용된 폴리이소시아네이트 및/또는 폴리올은 여전히 삼량화 촉매로서 또는 삼량화 촉매의 일부로서 사용될 수 있는 그의 제제로부터의 금속염을 여전히 함유하는 것이 이루어질 수 있다.
폴리이소시아네이트 및 폴리올의 상대적인 양은 지수가 140 내지 2000 및 바람직하게는 150 내지 1500이도록 하는 것이다.
폴리이소시아네이트, 폴리올 및 삼량화 촉매는 섬유와 임의의 순서로 합쳐질 수 있다. 바람직하게는 폴리이소시아네이트, 폴리올 및 삼량화 촉매가 초기 단계에서 합쳐져서 반응성 바인더 조성물을 형성하고, 다음 단계에서 섬유와 합쳐진다. 반응성 바인더 조성물의 제조는, 바람직하게는 5℃ 내지 40℃ 및 더욱 바람직하게는 10℃ 내지 30℃의 초기 온도에서 임의의 순서로 폴리이소시아네이트, 폴리올 및 촉매를 합치고 혼합하여 행해질 수 있다. 바람직하게는 폴리올 및 촉매가 우선 합쳐지고 혼합된 후, 폴리이소시아네이트를 합치고 혼합한다. 반응성 바인더 조성물을 위한 상기 성분들의 조합 및 혼합은 일반적으로 주변 압력 및 적합한 혼합을 확보하는 시간 및 장치로 수행된다. 일반적으로, 이를 달성하기 위해 기존 혼합기에 의한 5초 내지 5분 동안의 혼합이면 충분할 것이고; 별법으로 충돌 혼합이 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이, 촉매는 이미 폴리이소시아네이트 및/또는 폴리에테르 폴리올 중에 충분한 양으로 존재할 수 있다. 그 경우, 폴리이소시아네이트 및 폴리에테르 폴리올만이 합쳐지고 혼합될 필요가 있다.
반응성 바인더 조성물은 방치되는 시간 동안 그의 부가적인 가공성에 심각한 영향을 주지 않으면서 추가적으로 사용되기에 충분한 시간 동안 실온에서 방치될 수 있다. 이어서 상기 반응성 바인더 조성물은 섬유와 합쳐져 반응성 복합재를 형성한다. 놀랍게도, 이 반응성 복합재는 주변 조건에서 낮은 반응성을 갖고, 더 낮은 온도에서 저장될 수 있다.
반응성 바인더 조성물 및 섬유의 조합은, 바람직하게는 5 내지 40℃의 초기 온도 및 주변 압력에서 수행되고, 바인더 조성물의 코팅, 함침, 적층, 주입, 니딩(kneeding), 캘린더링, 압출, 혼합 및/또는 분무 및/또는 반응성 바인더 조성물 및 섬유 사이의 긴밀한 접촉을 확보하는 임의의 기타 적합한 방식에 의해 행해질 수 있다.
반응성 바인더 조성물의 양은 1 내지 80, 바람직하게는 10 내지 70 중량%이고, 섬유의 양은 20 내지 99, 및 바람직하게는 30 내지 90 중량%이고, 양자는 모두 반응성 바인더 조성물의 양 더하기 섬유의 양을 기초로 계산된다.
임의의 추가 성분, 예를 들면 발포제, 예를 들면 물 및 펜탄, 우레탄 결합의 형성을 촉진하는 촉매, 예를 들면 주석 촉매, 예를 들면 옥토산 주석 및 디라우르산 디부틸주석, 3차 아민 촉매, 예를 들면 트리에틸렌디아민 및 이미다졸, 예를 들면 디메틸이미다졸, 및 기타 촉매, 예를 들면 말레에이트 에스테르, 아세테이트 에스테르 및 금속 카르복실레이트; 계면활성제; 난연제; 매연 억제제; UV-안정제; 착색제; 미생물 억제제; 가소제 및 내부 이형제가 상기 방법에서 사용될 수 있다. 또한, 53 이하의 평균 당량을 갖는 이소시아네이트-반응성 쇄 연장제 및 가교제, 예를 들면 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부탄 디올, 헥산 디올 및 글리세롤이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 이들 쇄 연장제 및 가교제가 사용되지 않거나 또는 상업 등급의 촉매가 상기 쇄 연장제 및/또는 가교제를 함유할 수 있다는 사실의 관점에서 필요한 정도로만 사용된다.
임의의 성분들은 본 발명의 방법에서 사용된 임의의 성분에 및/또는 반응성 바인더 조성물에 및/또는 반응성 복합재에 첨가될 수 있다.
임의의 성분은, 바람직하게는 폴리올에 또는 반응성 바인더 조성물에 첨가된다. 임의의 성분은 적은 양으로 사용되고; 총량은 일반적으로 반응성 복합재 (반응성 바인더 조성물 + 섬유)의 10 중량%를 초과하지 않고, 바람직하게는 반응성 복합재의 8 중량% 미만이다.
이어서, 반응성 복합재는 발포재의 양쪽 모두에 놓이고, 그 다음 이 조합을 바람직하게는 외부 이형제로 처리된 주형에 위치시킨다. 별법으로, 섬유를 우선 발포재의 양쪽에 놓고, 이어서 예를 들면 섬유에 반응성 바인더 조성물을 분무하거나 또는 상술한 방식의 임의의 다른 방식으로 섬유를 반응성 바인더 조성물과 접촉하게 한다. 섬유는 바람직하게는 발포재와 동일한 길이 및 너비를 갖는 매트의 형태로 적용될 수 있다.
이어서, 3개의 층을 주형내에 위치시킨다. 별법으로, 섬유 매트를 우선 주형내에 위치시킨 후, 반응성 바인더 조성물을 분무하고, 그 다음 분무된 매트 위에 발포재를 위치시킨 후, 제2 매트를 위치시키고, 이어서 분무시킨다. 기타 별법은 섬유 매트를 발포재의 한쪽에 놓고, 그 다음 반응성 바인더 조성물로 매트를 분무하고, 발포재의 다른 반대쪽에 또 다른 섬유 매트를 놓고, 이 제2 매트를 반응성 바인더 조성물로 분무하고, 이들 3개의 층을 주형에 넣는다. 바람직하게는, 모든 상기 공정의 별법에서 주형은 외부 이형제로 처리된다.
이어서, 주형을 닫고, 반응성 바인더 조성물이 10초 내지 1시간, 바람직하게는 15초 내지 30분 동안 50 내지 200℃ 및 바람직하게는 80 내지 150℃의 성형 온도에서 반응하도록 한다. 이 방법은 주변 압력에서 수행될 수 있지만, 바람직하게는 승압, 바람직하게는 주형 또는 라미네이터에서와 같이 대기압의 0.1 내지 100 MPa 이상의 압력에서 수행된다.
마지막으로 주형을 열고, 본 발명에 따른 복합재 패널을 주형에서 제거한다. 상기 방법은 배치식(batch-wise), 반연속식으로 또는 연속식으로 행해질 수 있다.
놀랍게도, 본 발명에 따라 제1 복합재 패널이 제조된 후, 수 개의 후속적인 패널이 외부 이형제로 주형을 재처리하지 않고도 만들어질 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명에 따른 방법의 특별한 실시태양은 하기 단계들이 행해지는 방법이다:
1. 외부 이형제를 적어도 패널의 제조에 사용되는 성분과 접촉하게 되는 주형의 표면에 적용하는 단계;
2. 패널을 제조하기 위해 사용되는 성분들을 주형에 넣는 단계;
3. 상기 성분들이 반응하여 패널을 형성하도록 하는 단계;
4. 이렇게 형성된 패널을 주형에서 제거하는 단계; 및
5. 단계 1을 반복하지 않고도 단계 2, 3 및 4를 10회 이상 반복하는 단계.
얻어진 패널은 단계 2, 3 및 4가 1회, 10회, 25회, 40회 또는 그 보다 더 행해진 후 얻어진 물질인지 여부에 관계없이 비슷한 물리적 특성을 갖는다.
성형 방법은 개방 주형 및 폐쇄 주형에서 수행될 수 있고; 바람직하게는 반응은 폐쇄 주형에서 행해진다.
상술한 바와 같이, 단계 1을 반복하지 않고도 단계 2 내지 4를 10회 이상, 바람직하게는 15회 이상, 및 가장 바람직하게는 25회 이상 반복한다. 비록 단계 1을 반복하지 않고 가능한 많은 횟수로 단계 2 내지 4를 반복할 수 있는 것이 바람직하지만, 실무는 단계 1을 반복하지 않고 상당한 횟수로 단계 2 내지 4를 반복한 후, 단계 1을 반복하는 것이 바람직할 수 있음을 보인다. 일반적으로, 제1 패널을 제거하기 위해 필요한 힘에 비해 다음 형분리가 패널을 손상시키지 않고는 행해질 수 없는 것으로 예상되는 정도까지 패널의 제거를 위해 필요한 힘의 상당한 증가가 관찰될 때, 단계 1이 반복되는 것으로 말해질 수 있다. 상업적 제조 라인상의 형분리에 포함된 것들은 단계 1이 반복되어야 하는지 여부 및 시기를 용이하게 결정할 것이다. 비록 형분리 성능의 악화 때문에 아직 필요하지는 않지만, 그럼에도 불구하고 일정한 제조 방법을 갖기 위해 일정 시간 간격 후에 단계 1을 반복하는 것이 바람직하다. 이러한 관점에서, 주형의 복잡성에 따라 2 교대 (예를 들면 8시간) 사이, 24시간 후 또는 1주일 후에 단계 1을 반복하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 방법은 선행기술에 공지된 임의의 유형의 주형에서 수행될 수 있다. 상기 주형의 예는 폴리우레탄 가구 부품, 자동차 좌석 및 자동차 부품을 제조하는데 상업적으로 사용되는 주형이다.
주형의 물질은 금속, 예를 들면 알루미늄, 및 에폭시 수지 같은 선행기술에 알려진 것들로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 단계 1의 바람직한 방법은 선행기술에 공지된 임의의 방식으로 수행될 수 있다. 패널을 제조하기 위해 사용되는 성분들과 접촉하게 되는 표면인 주형의 표면에 외부 이형제를 적용하는 것은 표면에 상기 약제를 적용하는 임의의 방식, 예를 들면 문지름, 솔칠, 분무 및 이들의 조합 및 이후 형분리를 용이하게 하기 위한 임의의 약제 또는 약제들을 적용하는 것을 포함한다. 하나 이상의 외부 이형제 또는 외부 이형제의 혼합물이 사용될 수 있다.
외부 이형제는 그 자체로서 또는 용액, 에멀젼 또는 액체 중 분산액으로 적용될 수 있다.
단계 1에 적용되는 외부 이형제는 하나 이상의 단계로 적용될 수 있다. 선행 기술에 공지된 임의의 외부 이형제가 적용될 수 있고, 적합한 외부 이형제의 예로는 클루버펄(Kluberpur) 41-0039 및 41-0061 (양자 모두 클루버 케미(Kluber Chemie)의 제품), 프로덕토스 콘센트롤 에스.에이.(Productos Concentrol S.A.)의 데스모트롤(Desmotrol) D-10RT, 풀러(Fuller)의 아크모실(아크모실) 180 STBH 및 아크모실 35-5119 및 존슨 앤드 존슨(Johnson and Johnson)의 존슨 시어(Johnson Cire) 103이 있다.
본 발명은 하기 실시예로 설명된다.
실시예 1
22 kg/m3의 밀도를 갖는 연속 기포, 방음용 폴리우레탄 발포체를 경량층으로서 사용하였다. 상기 층의 크기는 100×50×1cm이었다. 450 g의 유리 매트를 평평하게 펼쳐 경량층의 한쪽에 위치시키고, 450 g의 반응성 바인더 조성물로 분무하였다. 그 다음, 층 및 유리 매트를 뒤집고, 다른 450 g의 유리 매트를 평평하게 펼쳐 경량층의 다른(반대) 면에 위치시켰다. 이 유리 매트를 역시 450 g의 상기 반응성 바인더 조성물로 분무하였다. 그 다음, 이들 3층을 100×50×1.2cm의 내부 크기를 갖는 주형에 넣었다. 주형을 외부 이형제 (아크모실 35-5119)로 처리하였다. 성형 온도는 140℃였다. 이어서, 주형을 닫았다. 10분 후, 본 발명에 따른 경량이며 매우 강한 복합재 패널을 형분리하였다. 추가적인 외부 이형제로 주형을 처리하지 않고도, 상기 절차에 따라 50개의 복합재 패널이 만들어졌다. 자발적으로 실험을 정지시켰다. 모든 패널이 손상되지 않고 형분리될 수 있었다.
225 pbw의 수프라섹(Suprasec)TM5115 (헌츠만) 및 폴리올 조성물 (지수 181)을 합친 반응성 바인더 조성물을 믹스 건(mix gun)으로 분무하였다. 폴리올 조성물은 하기 성분을 조합 및 혼합하여 미리 만들어진다: 59.04 pbw의 달토락TMR200 (헌츠만); 25.27 중량부 (pbw)의 시물솔(Simulsol) TOFP (세픽(Seppic) SA); 6.7 pbw의 록시올(Loxiol) G71S (코그니스(Cognis)); 4.33 pbw의 실팻(Sylfat) 2R (아리조나 케미칼(Arizona Chemical)); 0.79 pbw의 프리올루브(Priolube) 1414 (유니케마(Uniqema)), 0.55 pbw의 촉매 LB (헌츠만), 2.35 pbw의 블랙 레피탄(black Repitan) IN99430 (레피(Repi)), 0.5 pbw의 BYK LPX7102 (BYK-케미) 및 0.47 pbw의 물.
실시예 2
22 kg/m3의 밀도를 갖는 연속 기포, 방음용 폴리우레탄 발포체를 경량층으로서 사용하였다. 상기 층의 크기는 100×50×1cm이었다. 450 g의 유리 매트를 평평하게 펼쳐 경량층의 한쪽에 위치시키고, 450 g의 반응성 바인더 조성물로 분무하였다. 그 다음, 층 및 유리 매트를 뒤집고, 다른 900 g의 유리 매트를 평평하게 펼쳐 경량층의 다른(반대) 면에 위치시켰다. 이 유리 매트를 900 g의 상기 반응성 바인더 조성물로 분무하였다. 그 다음, 이들 3층을 100×50×1.2cm의 내부 크기를 갖는 주형에 넣었다. 주형을 외부 이형제 (아크모실 35-5119)로 처리하였다. 성형 온도는 100 내지 120℃였다. 이어서, 주형을 닫았다. 10분 후, 본 발명에 따른 경량이며 매우 강한 복합재 패널을 형분리하였다.
225 pbw의 수프라섹(Suprasec)TM5115 (헌츠만) 및 폴리올 조성물 (지수 181)을 합친 반응성 바인더 조성물을 믹스 건(mix gun)으로 분무하였다. 폴리올 조성물은 하기 성분을 조합 및 혼합하여 미리 만들어졌다: 59.04 pbw의 달토락TMR200 (헌츠만); 25.27 중량부 (pbw)의 시물솔(Simulsol) TOFP (세픽(Seppic) SA); 6.7 pbw의 록시올(Loxiol) G71S (코그니스(Cognis)); 4.33 pbw의 실팻(Sylfat) 2R (아리조나 케미칼(Arizona Chemical)); 0.79 pbw의 프리올루브(Priolube) 1414 (유니케마(Uniqema)), 0.55 pbw의 촉매 LB (헌츠만), 2.35 pbw의 블랙 레피탄(black Repitan) IN99430 (레피(Repi)), 0.5 pbw의 BYK LPX7102 (BYK-케미) 및 0.47 pbw의 물.
실시예 3 (비교)
실시예 2를 삼량화 촉매, 촉매 LB가 사용되지 않고, 지수가 100이고, 0.5 pbw의 우레탄 촉매 다브코(Dabco) EG가 사용된다는 조건하에서 반복하였다.
실시예 2 및 3에 따라 얻어진 패널은 하기의 특성을 갖는다:
Figure 112009002081048-pct00001
하기 테스트를 사용하였다:
밀도 : DIN 53420;
굴곡 탄성률 : ISO 14125;
장력 강도 : ISO 527 pt 1 및 2;
충격 진자(impact pendulum) : ISO 180; 및
번 쓰루(burn through) : 이 시험은 상기에서 만들어져 15×15cm의 조각으로 자른 시험편을 불꽃이 태워서 한쪽으로부터 다른면으로 뚫고 지나가는데 걸리는 시간을 측정하는 시험인데, 여기서 프로판 불꽃은 약 1200℃의 불꽃 온도를 사용하고, 상기 불꽃은 얇은 유리 매트층쪽에 있고, 얇은 유리 매트층쪽의 중간으로부터 약 5 cm의 거리를 유지한다.

Claims (8)

  1. 섬유 강화재가 섬유 강화 폴리이소시아누레이트 물질인 것을 특징으로 하는 2개의 섬유 강화재 층들 사이에 끼워진, 100 kg/m3 미만의 밀도를 갖는 발포재 층을 포함하고,
    상기 발포재가 연속 기포 물질이고, 상기 섬유 강화 폴리이소시아누레이트 물질은 폴리이소시아네이트, 폴리에테르 폴리올, 및 삼량화 촉매를 섬유와 결합시키는 것을 포함하는 공정에 의해 별도로 제조되고, 이어서 상기 발포재에 부착되는 것인, 복합재 패널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발포재가 10 내지 50 kg/m3의 밀도를 갖는 것인 복합재 패널.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발포재의 두께가 2개의 섬유 강화 폴리이소시아누레이트 물질의 층들을 합친 두께를 초과하는 것인 복합재 패널.
  4. 제1항에 있어서, 상기 발포재가 폴리우레탄 발포체이고, 섬유가 섬유 매트이고, 폴리이소시아누레이트가 삼량화 촉매의 존재 하에 폴리이소시아네이트 및 폴리올을 반응시켜 만들어지는 것인 복합재 패널.
  5. 제1항에 있어서, 상기 발포재가 2개의 강화 폴리이소시아누레이트 물질의 층들에 부착되는 복합재 패널.
  6. 제1항에 있어서, 상기 발포재가 2개의 강화 폴리이소시아누레이트 물질의 층들에 직접적으로 부착되는 복합재 패널.
  7. 사이에 발포재 층이 끼워진 2개의 섬유 층들과 밀접해 있는, 폴리이소시아네이트 및 폴리올을 포함하는 조성물이 승온에서 주형 중에서 삼량화 촉매의 존재하에 반응하도록 하는 것을 포함하는, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 복합재 패널의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 하기의 단계들이 수행되는, 복합재 패널의 제조 방법:
    1. 외부 이형제를 적어도 패널의 제조에 사용되는 성분과 접촉하게 되는 주형의 표면에 적용하는 단계;
    2. 패널을 제조하기 위해 사용되는 성분들을 주형에 넣는 단계;
    3. 상기 성분들이 반응하여 패널을 형성하도록 하는 단계;
    4. 이렇게 형성된 패널을 주형에서 제거하는 단계; 및
    5. 단계 1을 반복하지 않고도 단계 2, 3 및 4를 10회 이상 반복하는 단계.
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