KR20000076172A

KR20000076172A - 반응사출성형된 폴리우레탄을 위한 후경화처리

Info

Publication number: KR20000076172A
Application number: KR1019997008264A
Authority: KR
Inventors: 맥라렌존더블유; 레트만케네쓰제이
Original assignee: 그래햄 이. 테일러; 더 다우 케미칼 캄파니
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1998-03-10
Publication date: 2000-12-26
Also published as: JP2001515421A; TR199902286T2; CN1252750A; EP0966348A1; ATE208706T1; WO1998041387A1; CN1068542C; EP0966348B1; DE69802502D1; CA2283736A1; DE69802502T2; AU6695298A; ES2163259T3; US20010041754A1; US6265464B1; US6552100B2; AR012064A1; AU738216B2; BR9808336A

Abstract

본 발명은

반응사출성형된 폴리우레탄, 폴리우레탄/우레아 또는 폴리우레아 중합체를 충분한 양의 적외선 에너지에 노출시켜 중합체의 온도를 180℃ 이상까지 증가시키는 단계; 및 이어서

중합체의 온도를 충분한 시간 동안 상기 온도에서 또는 그보다 높은 온도에서 유지하여 ASTM D-3029를 사용하여 측정되는 가드너 충격성을, 환류 오븐 안에서 동일한 시간 동안 동일한 온도까지 가열되어 이 온도에서 유지된 동일한 중합체와 비교하였을 때 증가시키는 단계

를 포함하는, 반응사출성형된 폴리우레탄, 폴리우레탄/우레아 및 폴리우레아 중합체를 처리하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 충격, 열 처짐 및 열 변형 온도 특성에 있어서 현저한 향상을 가져오고 따라서 특히 대량 생산 컨베이어를 사용한 신속한 부품 제조에 특히 적절하고 "E-코트" 공정과 같은 늦게 고온 과정에 도입된 부품 제조에 매우 적절하다.

Description

반응사출성형된 폴리우레탄을 위한 후경화처리{POSTCURE TREATMENT FOR REACTION INJECTION MOLDED POLYURETHANES}

일반적으로 폴리우레탄-관련된 중합체(폴리우레아 및 폴리우레탄/폴리우레아)로서 지칭되는 반응사출성형된 중합체는 금형으로부터 꺼낸 후 후경화처리를 하면 유리한 것으로 공지되어 있다. 후경화처리를 하면 일반적으로 잔사성 이소시아네이트가 미반응된 폴리올 및 폴리아민과 반응하여 폴리우레탄 및 폴리우레아 반응을 완결시키고, 잡혀있는 기체를 방출하여 착색성을 향상시키며, 미경화된 중합체에서 발견되는 것보다 더욱 낮은 에너지 수소 결합된 망상구조의 형성을 가능하게 한다. 이는 열 변형성을 향상시켜 더욱 양호한 최종 용도 성능을 제공한다. 후경화는 또한 반응 및 탈기하는데 필요한 시간을 3일에서 수시간까지 감소시킨다. 대부분의 산업분야에서, 특히 자동차 부품분야에서, 이러한 후경화는 일반적으로 환류 오븐에서 열에 오래 노출시킴으로써 수행되었다(통상적으로 1시간). 140℃의 오븐 온도가 자동차 계기판을 제조하기 위해 선택된 중합체를 경화하기 위해 사용되고 있다. 이는 명백하게 시간 소모적이고 비교적 에너지 집약적이지만, 상기 지시된 성질에서 상당한 향상점을 가져오므로 이러한 후경화 처리를 도입하는 제조방법을 지속적으로 사용하고 있다.

그러나, 종래에 급속도로 퍼지고 있는 이들 중합체의 하나의 응용분야는 수직 차체 패널 영역이다. 지금까지 주로 강철로 제조되었던 차체 패널은 일반적으로 "E-코트"로서 공지된 광범위하게 사용되는 자동차 온라인 예비착색 공정에 도입되어야 하는데, 이때 내식 에폭시 수지는 강철 표면에 도포된 후 훨씬 높은 온도, 일반적으로 180 내지 200℃에서 오븐 경화에 도입된다. 중합체성 차체 패널을 사용하면 새로운 문제점이 나타나는데, 왜냐하면 차체 패널이 이러한 E-코트 공정 전에 충분히 경화되지 않으면, 이러한 E-코트 공정에 필요한 높은 온도가 패널의 치수 안정성에 악영향을 미치기 때문이다. 그러나, 패널을 2개의 분리된 연속적인 고온 공정―성형후 후경화처리, 및 E-코트 공정의 일부로서 열처리―에 도입하는 것은 매우 비용이 많이 든다. 왜냐하면 이러한 접근시 컨베이어 라인상에 요구되는 환류 오븐이 매우 커야하고 실제로 대류 가열과 관련된 고유 문제에 기인하여 200℃보다 훨씬 높은 온도까지 가열되어야 하기 때문이다. 예를 들면, 기판 온도가 공기 온도에 접근함에 따라, 부품으로의 열 이동이 극적으로 떨어진다. 그러나, 부품의 코어가 목적 온도에 확실히 도달하도록 하기 위해 높은 공기 온도를 사용하면 부품의 표면의 열화를 초래할 수 있다는 또 다른 문제점을 낳는다. 따라서, 이러한 고온 컨베이어 라인을 중합체 품질에 문제를 일으키지 않으면서, 또한 후속적인 E-코트 공정에 치수 안정성의 손실을 유도하는 열등한 경화의 위험 없이 사용하여 적절히 후경화시키는 것은 어렵다. 부품을 소규모-비컨베이어 오븐에 넣는 대체 방법 또한 비효율적이다. 따라서 제조업자들은 수송된 부품상에서 수행되어, 고온 환류 오븐에 대한 후속적인 노출이 부품에서 허용불가능한 치수 변화를 일으키지는 않는, 고온 환류 오븐에 의존하지 않으면서 후경화를 실행하는 방법을 필요로 하게 되었다.

본 발명은 반응사출성형된(reaction injection molded, RIM) 폴리우레탄에 관한 것이고, 특히 향상된 성질을 제공하는 이의 후경화처리(postcure treatment)에 관한 것이다.

본 발명은 이러한 방법을 제공하고, 또한 예기치 못했던 놀라운 중합체 성질 향상을 제공한다. 본 발명에 따르는 방법은,

중합체의 온도를 충분한 시간 동안 상기 온도에서 또는 그보다 높은 온도에서 유지하여 ASTM D-3029를 사용하여 측정되는 가드너 충격성(Gardner impact property)을, 환류 오븐 안에서 동일한 시간 동안 동일한 온도까지 가열되고 이 온도에서 유지된 동일한 중합체보다 증가시키는 단계

를 포함하는, 반응사출성형된 폴리우레탄, 폴리우레탄/우레아 및 폴리우레아 중합체를 처리하는 방법이다. 바람직하게는 가드너 충격성은 환류 오븐 안에서 동일한 시간 동안 동일한 온도까지 가열되어 이 온도에서 유지되는 동일한 중합체와 비교할 때 25% 이상 증가한다. 더욱 바람직하게는, 가드너 충격성은 환류 오븐 안에서 동일한 시간 동안 동일한 온도까지 가열되어 이 온도에서 유지된 동일한 중합체와 비교했을 때 35% 이상 증가한다. 바람직하게는 중합체는 20 내지 35분 동안 목적하는 목표 온도(180℃ 이상)에서 유지되고, 또한 바람직하게는 중합체의 온도는 중합체가 임의의 후속적인 가공, 예를 들면 E-코트 공정에 노출되는 가장 높은 온도보다 -10℃ 이상 높은 온도에 도달하도록 증가한다. 바람직한 파장은 0.76 내지 2 ㎛이다.

본 발명을 사용하면 충격성, 열 처짐(sag) 및 열 변형 온도와 같은 중요한 기계적 성질을 향상시킬 수 있다. 환류 가열과 비교할 때 이는 상당히 더 빠르고 더 저렴하다. 최종적으로, 전체 중합체 질량이 본질적으로 동시에 가열되기 때문에 부품 표면의 열화가 나타나지 않는다.

본 발명은 놀랍게도 후경화처리를 위해, 전자기 스펙트럼에서 가시광 및 전자파 사이에 해당하는 전자기선 형태인 적외선을 사용한다. 적외선은 일반적으로 모든 유형의 전자기 방사선중 가장 높은 열 이동 특성을 제공하는 것으로 공지되어 있다. 그 특성은 단파장, 중파장 및 장파장으로 명명되는 파장에 의해 나누어지고 단파장 영역의 최대 강도("고강도"로서 공지됨)에 해당하는 파장은 0.76 내지 2 ㎛이다.

이러한 새로운 접근에서 작동 메카니즘은 이러한 제한된 파장 범위 안에서 방사선을 흡수한다는 것이다. 유기 분자에 의한 이러한 흡수는 분자를 더 높은 에너지 상태로 들뜨게 하고, 그 분자를 그 기저 에너지 상태로 되돌아 가게하여 기본적으로 열로서 에너지를 방출한다. 비록 발명자들이 넓은 밴드 IR 노출로 실험하였지만(2.5 내지 15 ㎛의 범위에서 원칙적으로 집중된 파장, 단 1 내지 100 ㎛의 범위에서 오버톤 밴드(overtone band)가 나타난다), 성능은 0.76 내지 2 ㎛의 파장에 대해 강한 선호도를 보였다. 이러한 IR 방사선의 영향은 중합체의 온도가 환류 오븐을 단독으로 사용할 때 가능한 것보다 훨씬 빠르게 상승한다는 것이고, IR 처리 없이 후경화된 동일한 중합체와 비교했을 때, 이러한 신속한 온도 상승에 이어서 일반적으로 20 내지 35분의 짧은 시간 동안 온도를 유지하면 훨씬 우수한 성질, 예를 들면 내충격성 및 열 처짐에 의해 측정되는 치수 안정성을 나타내는 완전히-경화된 중합체가 생성되며, 단 대신에 목표 온도에 도달하기에 충분한 시간 동안 환류 오븐에 위치되고 이어서 IR-처리된 중합체와 동일한 양의 시간 동안 동일한 온도에서 유지된다. 대부분의 응용에 있어서, IR 공급원은 환류 오븐을 사용할 때는 15 내지 30분인 점과 비교하여 중합체의 온도를 목적하는 후경화 온도까지 2 1/2 분 안에 올릴 수 있다. 이는 공정 차체 패널 부품에 필요한 오븐의 치수를 감소시키고, 이러한 점은 컨베이어 라인과 함께 사용하기 위해 매우 중요하며, IR 공급원 또는 통상적인 환류 수단을 사용하여 공정의 온도 지속 단계를 수행하고 이는 초기 가열로 이어진다. 일반적으로, IR 공급원 및 환류 오븐은 하나의 장치 안에서 결합되어 다소 동시에 공정의 모든 단계를 수행하게 된다.

적외선이 적용되는 반응사출 중합체는 특히 "폴리우레아" 및 "폴리우레탄/우레아"로서 공지된 것을 포함하고, 이는 일반적으로 자동차에 사용되는 강성의 반응사출성형된 탄성중합체 및 내구성 물질(예를 들면, 가구, 장난감, 가정 설비물)을 포함한다. 단지 "폴리우레탄"으로 분류되는 많은 중합체에 존재하는 폴리우레아 함량에 대한 몇가지 논쟁이 있기 때문에, "폴리우레탄"은 그 자체로 본 발명의 실시양태에 포함한다. 이들 중합체는 우레아 기, 우레탄 기 및/또는 이의 혼합물을 갖는다. 즉, 본 발명의 중합체는 단지 폴리우레탄 또는 폴리우레아 기를 형성하기 위해 포함하거나 반응하는 물질로부터 제조될 수 있거나, 또는 폴리우레탄 및 폴리우레아 기 모두를 형성하기 위해 포함하거나 반응하는 물질로부터 제조될 수 있다. 그 밖의 중합체 결합이 또한 본 발명의 실행에서 형성될 수 있으며, 예를 들면 폴리우레탄, 폴리우레아 및 이소시아누레이트 기를 갖는 중합체가 제조될 수 있다. 일반적으로, 이들 중합체는 이소시아네이트, 이소시아네이트-반응성 물질, 예를 들면 폴리올 및 쇄-연장제와 목적하는 최종 결과에 따라 포함되는 추가의 물질과의 반응을 통해 제조될 수 있다. 폴리이소시아네이트, 폴리이소시아네이트-반응성 화합물(폴리올 및 폴리아민을 포함함) 및 폴리에폭사이드를 비롯한 배합물로부터 제조된 폴리우레아/폴리우레탄 중합체가 또한 포함된다. 이들 배합물은 150℃ 이상에서 후경화되면 향상된 열 안정성을 나타내고, 이는 예를 들면 미국 특허 제 5,525,681 호에 기술되어 있다.

특히 반응사출성형된 폴리우레탄의 제조를 위해 선택된 1차 이소시아네이트-반응성 물질은 하이드록시-작용성 물질, 즉 폴리올로 명명되는 것이다. 본원에서 사용되는 폴리올은 알킬렌 옥사이드 및 방향족 아민 또는 알킬렌 산화물 개시제로부터 제조된 것을 포함한다. 이들 물질을 제조하기 위해 적절한 방향족 아민은 임의의 이작용성, 또는 다작용성 방향족 아민을 포함할 수 있다. 개시제로서 적절한 방향족 아민은 톨루엔 디아민(TDA)의 이성질체(예: 2,6-TDA 및 2,4-TDA); 예를 들면 2,2'-MDA, 2,4'-MDA 및 4,4'-MDA를 포함하는 메틸렌 디아민(MDA)의 이성질체; 예를 들면 방향족 환 수 3 내지 6을 갖는 이성질체성 화합물의 혼합물을 포함하는 MDA의 올리고머; 4-메틸-2,6-TDA 및 이메틸-MDA의 이성질체와 같은 방향족 아민의 알킬 유도체; 3-클로로-2,4-TDA와 같은 TDA의 할로겐화 유도체; 이들 화합물의 등가물 및 혼합물을 포함한다.

적절하게 사용되는 알킬렌 산화물은 탄소수 2 내지 8, 바람직하게는 탄소수 2 내지 4의 산화물을 포함한다. 예를 들면, 적절한 알킬렌 산화물은 에틸렌 산화물, 프로필렌 산화물, 1,2-부틸렌 산화물, 2,3-부틸렌 산화물, 스티렌 산화물, 에피클로로하이드린, 3-메틸-1,2-부틸렌 산화물 등 및 이들의 혼합물이 있다. 본 발명에 있어서, 프로필렌 산화물의 중합체 및 공중합체가 바람직하다.

본 발명에 사용되는 배합물중에 바람직하게 포함된 쇄-연장제는 바람직하게는 저분자량 디올 및 트리올로부터 선택된다. 에틸렌 글리콜이 특히 유용하고, 단 유사한 다른 화합물도 사용될 수 있다. 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜이 또한 본 발명에 사용하기에 적절하다.

그러나, 특히 바람직한 것은 지방족 또는 방향족인 아민-함유 물질이지만, 바람직하게는 원래 방향족이다. 이러한 성분은 폴리아민 및 아민-종결된 폴리올로부터 선택될 수 있다. 800 미만, 바람직하게는 500 미만의 분자량을 갖는 디아민이 통상적으로 사용된다.

바람직한 아민기 함유 화합물은 제 1 아미노기에 대해 오르토 위치에 있는 하나 이상의 선형 또는 분지형 알킬 치환체, 및 제 2 아미노기에 대해 오르토 위치에서 1 내지 3개의 탄소원자 하나 이상을 함유하는 하나 이상, 바람직하게는 2개 이상의 선형 또는 분지형 알킬 치환체를 함유하는 입체장애 방향족 디아민을 포함한다. 이들 방향족 디아민은 1-메틸-3,5-디에틸-2,4-디아미노벤젠, 1-메틸-3,5-디에틸-2,6-디아미노벤젠, 1,3,5-트리메틸-2,4-디아미노벤젠, 1-메틸-5-t-부틸-2,4-디아미노벤젠, 1-메틸-5-t-부틸-2,6-디아미노벤젠, 1,3,5-트리에틸-2,4-디아미노벤젠, 1-메틸-5-t-부틸-2,4-디아미노벤젠, 1-메틸-5-t-부틸-2,6-디아미노벤젠, 1,3,5-트리에틸-2,4-디아미노벤젠, 3,5,3',5'-테트라에틸-4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,5,3',5'-테트라이소프로필-4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,5-디에틸-3',5'-디이소프로필-4,4'-디아미노디페닐메탄, 3,3'-디에틸-5,5'-디이소프로필-4,4'-디아미노디페닐메탄, 1-메틸-2,6-디아미노-4-이소프로필벤젠 및 상기 디아민의 혼합물을 포함한다. 가장 바람직한 것은 1-메틸-3,5-디에틸-2,4-디아미노벤젠 및 1-메틸-3,5-디에틸-2,6-디아미노벤젠의 50:50 내지 85:15, 바람직하게는 65:35 내지 80:20의 중량비의 혼합물이다.

비장애 방향족 폴리아민이 입체장애 쇄-연장제와 함께 사용될 수 있고 2,4- 및/또는 2,6-디아미노톨루엔, 2,4'- 및/또는 4,4'-디아미노디페닐메탄, 1,2'- 및 1,4-페닐렌 디아민, 나프탈렌-1,5-디아민 및 트리페닐 메탄-4,4',4"-트리아민을 포함한다. 이작용성 및 다작용성 방향족 아민 화합물은 또한 4,4'-디-(메틸아미노)-디페닐메탄 또는 1-메틸-2-메틸아미노-4-아미노벤젠과 같은 2차 아미노기만 또는 부분적으로 함유할 수 있다. 아닐린을 포름알데히드와 축합하여 수득된 유형의 폴리페닐 폴리메틸렌 폴리아민의 액체 혼합물이 또한 적절하다.

일반적으로 비장애 방향족 디아민 및 폴리아민은 너무 반응성이어서 RIM 폴리우레탄 및 폴리우레아와 같은 중합체를 제조하는데 충분한 공정 시간을 제공하지 못한다. 따라서, 이들 디아민 및 폴리아민은 하나 이상의 상기 입체장애 디아민과 조합하여 사용되어야 한다. 여기에 대한 하나의 예외는 메틸렌 디오르토클로로아닐린의 경우이다. 이러한 특정 디아민은 입체 장애되진 않았어도 RIM 폴리우레탄/폴리우레아를 제조하기 위한 적절한 물질이다.

중합체 조성물은 또한 일반적으로 폴리이소시아네이트를 포함한다. 당해 기술분야에 공지된 폴리이소시아네이트 또는 폴리이소시아네이트 혼합물은 본 발명의 실행에 적합하다. 유용한 폴리이소시아네이트가 예를 들면 미국 특허 제 4,785,027 호에 기재되어 있다. 폴리이소시아네이트는 지방족 또는 방향족일 수 있다. 본원에서 사용하기 위한 적절한 방향족 이소시아네이트는 페닐 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 디톨루엔 디이소시아네이트, 나프탈렌 1,4-디이소시아네이트, 2,4'- 및/또는 4,4'- 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 폴리메틸렌 폴리페닐렌폴리이소시아네이트(중합체상 MDI), 및 이들의 등가물 또는 이들의 혼합물이다. 적절한 지방족 폴리이소시아네이트는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 1,4-사이클로헥실 디이소시아네이트, 이들의 등가물 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 폴리올 또는 쇄-연장재와 폴리이소시아네이트를 반응시켜 제조한 예비중합체가 또한 적절하다.

폴리이소시아네이트는 90 내지 130의 이소시아네이트 지수를 갖는 반응사출성형된 조성물을 제조하기 위해 적절한 양으로 사용될 수 있다. 바람직하게는, 지수는 100 이상, 더욱 바람직하게는 105 내지 130, 더욱 바람직하게는 110이다. 이소시아네이트 지수는 이소시아네이트 당량수를 이소시아네이트-반응성 물질의 당량수로 나누고, 여기에 100을 곱함으로써 결정된다. 본 발명의 폴리이소시아네이트는 2.0, 바람직하게는 2.5, 더욱 바람직하게는 2.6 내지 3.5, 더욱 바람직하게는 3.3, 및 더욱 바람직하게는 3.0의 평균 공칭 작용기를 가질 수 있다.

본 발명에 사용하기에 적당한 반응사출중합체를 제조하는데 하나 이상의 선택적 성분이 종종 포함된다. 이는 예를 들면 하나 이상의 공중합체 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 촉매, 충진제, 가교결합제, 계면활성제, 금형 이형제, 및/또는 난연화제를 포함할 수 있다. 필수적인 것은 아니지만, 하나 이상의 가교결합제, 촉매 및 금형 이형제가, 이들 물질이 양호한 물리적 성질, 예를 들면 그린 강도(green strength)를 증진시키고 제작자가 공정 단계를 중개하기 위해 제한된 필요성을 갖는 일련의 부품을 신속하고 용이하게 제조할 수 있는 능력을 증가시키기 때문에, 이들 물질을 포함하는 것이 통상적이다.

폴리우레탄 촉매는 또한 본 발명에 따라 적절히 사용된다. 촉매는 바람직하게는 본 발명의 조성물의 이소시아네이트 기와 하이드록실-반응종 사이의 반응 속도를 증가시키기 위해 적절한 양으로 바람직하게 도입된다. 비록 광범위한 물질이 이러한 목적으로 유용하다고 공지되어 있지만, 가장 광범위하게 사용되고 바람직한 촉매는 3급 아민 촉매 및 유기주석 촉매이다.

본 발명에 유용한 중합체를 제조하기 위해 적절한 폴리우레탄 촉매의 예는 3급 아민 촉매로서, 다음과 같다: 트리에틸렌디아민, N-메틸 모르폴린, 디메틸에탄올아민, 펜타메틸디메틸렌트리아민, N-에틸모르폴린, 디에틸에탄올아민, N-coco 모르폴린, 1-메틸-4-디메틸아미노에틸 피페라진, 비스(N,N-디메틸아미노에틸)-에테르, 이들의 등가물, 이들의 혼합물.

아민 촉매는 폴리올 중합체 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5, 바람직하게는 0.2 내지 3중량부의 양으로 사용된다. 유기금속 촉매가 또한 적절하고, 예로서 유기납, 유기철, 유기수은, 유기비스무스, 및 바람직하게는 유기주석 화합물을 포함한다. 가장 바람직한 것은 디부틸주석 디라우레이트, 디메틸주석 디라우레이트, 주석 옥토에이트, 주석 클로라이드 및 유사한 화합물과 같은 주석 화합물이다. 유기금속 화합물은 폴리올 조성물의 100중량부를 기준으로 0.05 내지 0.5 중량부의 양으로 사용된다.

3급 아민 촉매의 예는 예를 들면 트리에틸렌디아민, N-메틸 모르폴린, N -에틸 모르폴린, 디에틸 에탄올아민, N-coco 모르폴린, 1-메틸-4-디메틸아미노에틸 피페라진, 3-메톡시-N-디메틸프로필아민, N,N-디에틸-3-디에틸 아미노프로필아민, 디메틸벤질 아민을 포함한다. 3급 아민 촉매는 폴리올 배합물 중량을 기준으로 0.01 내지 2%의 양으로 사용되는 것이 유리하다.

유기주석 촉매의 예는 디메틸주석 디라우레이트, 디부틸주석 디라우레이트, 디옥틸주석 디라우레이트, 주석 옥토에이트를 포함한다. 효과적인 촉매의 그 밖의 예는 예를 들면 미국 특허 제 2,846,408 호에 교시되어 있다. 바람직하게는 유기주석 촉매는 폴리올 배합물의 중량을 기준으로 0.001 내지 0.5%의 양으로 사용된다.

본 발명의 중합체는 중합체 블렌드 및 중합체 침투 망상구조 중합체일 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 폴리우레탄은 또 다른 중합체, 예를 들면 아크릴로니트릴-부타디엔 스티렌 중합체와 블렌딩된 후 정전기적으로 착색될 수 있다. 본 발명에 유용한 그 밖의 블렌딩가능하 중합체는 비제한적으로 나일론, 폴리에틸 테레프탈레이트 및 폴리아크릴레이트를 포함한다. 망상 중합체의 침투는 에폭시 수지 및 폴리카보네이트 수지와 같은 물질과 본 발명의 중합체로 제조할 수 있다. 망상 중합체는 상기 물질이 함께 계속해서 또는 상 분절된 동일계 중합체 망상구조를 형성하도록 본 발명의 배합물중 하나 이상의 단량체를 포함함으로써 제조될 수 있다. 바람직하게는, 우레아/우레탄 기 함유 중합체는 본 발명의 다중중합체 조성물의 주성분이다.

본 발명의 폴리우레탄/폴리우레아 중합체를 형성하는 바람직한 수단은 반응사출성형(RIM)에 의해서이다. RIM 중합체를 제조하는 것은 당해 기술분야에 공지되어 있지만, 일반적으로 상호 반응성 물질의 2개 이상의 스트림을 혼합헤드를 통해 금형안으로 도입하는 단계를 포함하고, 이때 물질은 중합되어 성형된 중합체 제품을 생성한다. 하나의 스트림이 이소시아네이트 성분으로 되고, 다른 스트림은 폴리올, 쇄-연장제 및 임의의 선택적인 추가의 물질, 예를 들면 촉매, 충진제, 금형 이형제 등이 되는 것이 통상적이고, 경우에 따라 특정 선택적인 추가의 물질이 이소시아네이트 성분에 첨가될 수 있다. RIM 중합체의 가공은 일반적으로 1 내지 5분의 시간 동안 금형안에서 이루어지고 이어서 탈금형된다. 이어서 중합체는 바로 본 발명의 후경화를 수행하기 위해 적외선으로 처리된다.

바람직하게 사용된 적외선 장치는 방사선의 지정된 파장을 방출할 수 있는 임의의 적외선 공급원일 수 있다. 바람직하게는 이러한 장치는 비-수동 계시(timing) 수단을 통해 최적의 상업적 공정을 위해 제어되고, 이러한 계시 수단은 온도 측정에 의해 결정된다. 온도를 측정하기 위한 선택적 고온계의 도입이 바람직하다.

다음 실시예에서 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 어떠한 방식으로든 이러한 실시예들로 본 발명의 범주를 제한하고자 하는 것은 아니다. 달리 지시되지 않으면, 모든 부 및 백분율은 중량 기준이다. 특성 측정을 위해 참조로 하는 시험 프로토콜을 위한 ASTM 지시는 다음과 같다:

비중	ASTM D-792
굴곡 모듈러스	ASTM D-790
(중량)% 충진제	ASTM D-297
열 처짐	ASTM D-3769
가드너 충격	ASTM D-3029

실시예 1

신시네티-밀크론 HT(Cincinnatti-Milcron HT) 반응사출성형(Reaction Injection Molding, RIM) 기계를 사용하여 판 금형 안에 패널을 성형하였다. 중합체 배합은 SPECTRIM HH^*및 20% PRIMGLOSI^**, 규회석이었다[^*SPECTRIM HH은 더 다우 케미칼 캄파니(The Dow Chemical Company)의 상표명이고,^**PRIMGLOSI는 니코 캄파니(Nyco Co.)의 상표명이다]. 탈금형 후, 패널중 하나를 190℃까지 가열함으로써 후경화하고 온도를 1분 동안 190℃에서 ITW BGK, 모델(Model) #2516-48HP 적외선 오븐을 사용하면서 유지하였다. IR 에너지의 파장은 0.76 내지 2.0 ㎛이었다. 온도를 내부 광학 고온계와 내부 공급원료 제어 루프에 의해 모니터링하였다. 그후, 패널을 30분 동안 190℃에서 환류 오븐 안에 둔 후 냉각시켰다. 냉각된 패널의 생성된 성질은 다음과 같다:

비중	1.25
(중량)% 충진제	20.23
굴곡 모듈러스(평행)	241,679 psi
굴곡 모듈러스(수직)	117,522 psi
열 처짐	1.0 mm
가드너 충격	46 in-lb.

실시예 2(비교실시예)

실시예 1과 동일한 배합을 사용하여 동일한 절차를 통해 제조된 또 다른 패널을 환류 오븐에서 후경화하였다. 오븐 안에서 30분 후, 패널은 190℃의 온도에 도달하였고 이어서 190℃에서 30분 동안 오븐 안에서 유지하였다. 냉각된 비교용 패널의 결과적인 성질은 다음과 같았다:

비중	1.25
(중량)% 충진제	20.23
굴곡 모듈러스(평행)	255,923 psi
굴곡 모듈러스(수직)	122,148 psi
열 처짐	1.3 mm
가드너 충격	32 in-lb.

실시예 3

신시네티-밀크론 HT 반응사출성형(RIM) 기계상에서 패널을 실시예 1 및 실시예 2(비교실시예)에 사용된 절차를 사용하여 판 금형을 사용하여 성형하였다. 패널을 ITW BGK 모델 #2516-48HP 적외선 후경화 오븐 안에서 후경화하였다. 패널은 2분 및 20초 안에 190℃의 후경화 온도에 도달하고 이어서 30분 동안 이 온도에서 유지되었다. 패널을 오븐으로부터 제거하였고 냉각시키고 성질을 측정하였다. 결과를 다음과 같다:

비중	1.21
(중량)% 충진제	19.9
굴곡 모듈러스(평행)	221,942 psi
열 처짐	9.3 mm
가드너 충격	46 in-lb.

이어서 동일한 시간에 후경화된 패널을 40분 동안 환류 오븐에서 185℃에 도입하여, E-코트 조건을 시뮬레이션하였다. 냉각 후 결과적인 성질은 다음과 같다:

비중	1.23
(중량)% 충진제	20.3
굴곡 모듈러스(평행)	216,243 psi
열 처짐	3.7 mm
가드너 충격	26 in-lb.

실시예 4(비교실시예)

상기 실시예 및 비교실시예와 동일한 방식으로 성형된 패널을 환류 오븐에서 후경화하였다. 패널을 190℃에 30분 안에 도달하게 하고 이어서 이 온도에서 30분 동안 유지하였다. 패널을 오븐으로부터 제거하고 냉각하였다. 물리적 성질은 다음과 같다:

비중	1.23
(중량)% 충진제	20.0
굴곡 모듈러스(평행)	231,382 psi
열 처짐	9.7 mm
가드너 충격	28 in-lb.

동일한 시간에서 제조되고 환류 오븐 안에서 후경화된 또 다른 패널을 40분 동안 185℃의 E-코트 시뮬레이션에 도입하였다. 패널을 냉각시킨 후 성질을 측정하면 다음과 같다:

비중	1.21
(중량)% 충진제	20.0
굴곡 모듈러스(평행)	223,654 psi
열 처짐	6.7 mm
가드너 충격	18 in-lb.

Claims

반응사출성형된 폴리우레탄, 폴리우레탄/우레아 또는 폴리우레아 중합체를 충분한 양의 적외선 에너지에 노출시켜 중합체의 온도를 175℃ 이상까지 증가시키는 단계; 및 이어서

중합체의 온도를 충분한 시간 동안 상기 온도에서 또는 그보다 높은 온도에서 유지하여, 환류 오븐 안에서 동일한 시간 동안 동일한 온도까지 가열되어 이 온도에서 유지된 동일한 중합체와 비교했을 때 ASTM D-3029를 사용하여 측정되는 가드너 충격성(Gardner impact property)을 증가시키는 단계

를 포함하는, 반응사출성형된 폴리우레탄, 폴리우레탄/우레아 및 폴리우레아 중합체를 처리하는 방법.
제 1 항에 있어서,

가드너 충격성이 환류 오븐 안에서 동일한 시간 동안 동일한 온도까지 가열되어 이 온도에서 유지되는 동일한 중합체와 비교했을 때 25% 이상 증가하는 방법.
제 2 항에 있어서,

가드너 충격성이 환류 오븐 안에서 동일한 시간 동안 동일한 온도까지 가열되어 이 온도에서 유지되는 동일한 중합체와 비교했을 때 35% 이상 증가하는 방법.
제 1 항에 있어서,

중합체의 온도가 175℃ 이상까지 상승하고 이 온도에서 20분 이상 동안 유지되는 방법.
제 4 항에 있어서,

중합체의 온도가 196℃ 이상까지 상승하는 방법.
제 1 항에 있어서,

중합체가 컨베이어 수단에 의해 수송되어 적외선 에너지와 접촉하는 방법.
제 1 항에 있어서,

중합체의 온도가 30분 이상 동안 환류 오븐에 의해 유지되는 방법.
제 7 항에 있어서,

중합체의 온도가 196℃ 이상까지 상승하는 방법.