KR20020043260A - 복합재 - Google Patents

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게오르그 크노블라우흐
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스테펜 케네디
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Abstract

본 발명은
(i) 금속 2 내지 20 mm,
(ii) 플라스틱 10 내지 300 mm,
(iii) 금속 2 내지 20 mm로 이루어지고, (i) 및(또는) (ii)가 경우에 따라서 밀봉가능한 개구를 갖는 층 구조를 갖는 복합재에 관한 것이다.

Description

복합재 {Composite Elements}
본 발명은
(i) 금속 2 내지 20 mm,
(ii) 플라스틱 물질, 바람직하게는 압착 플라스틱 물질, 바람직하게는 폴리이소시아네이트 중부가 생성물, 특히 바람직하게는 폴리우레탄 10 내지 300 mm, 및
(iii) 금속 2 내지 20 mm로 이루어지고, (i) 및(또는) (iii)이 경우에 따라서 밀봉가능한 개구를 갖는 층 구조를 갖는 복합재에 관한 것이다. 본 발명에서 용어 "개구"는 (i) 및(또는) (iii)이 (ii)로부터 이격되어 대향하는 (i) 및(또는) (iii)의 면 주위로부터 (ii)을 밀봉하지 못함을 의미한다.
또한, 본 발명은 상기 형태의 복합재 중에서의 개방 또는 폐쇄된 밸브의 용도 및 복합재의 용도에 관한 것이다.
배, 예를 들면 배의 선체 및 선창 커버, 교량 또는 고층 건물의 구성물에 사용되는 구조재는 외부 힘으로부터의 상당한 응력을 견딜 수 있어야 한다. 이러한 요건 때문에, 상기 구조재는 일반적으로 적절한 기하형태 또는 적합한 지주에 의해 보강된 금속판 또는 금속 지지체를 포함한다. 따라서, 유조선의 선체는 일반적으로, 강화된 안전 기준 때문에, 내부 및 외부 선체로 이루어지며, 이 때 각 선체는 약 2 m 길이의 강 지주에 의해 서로 연결된 15 mm 두께의 강판으로 이루어진다.이들 강판은 상당한 힘을 받기 때문에, 내부 및 외부 강 외판은 그 위에 용접된 보강재에 의해 보강된다. 이러한 종래의 구조재의 단점은 상당한 양의 강이 요구된다는 것과 제조 방법이 시간이 걸리고 노동 집약형이라는 것이다. 또한, 상기 형태의 구조재는 배의 적재량 감소 및 연료 소비량 증가를 초래하는 상당한 중량을 갖는다. 게다가, 상기 종래의 강 기재의 구조재는, 외부 및 내부 쉘 사이의 강 부품의 표면 및 외부 표면이 모두 정기적으로 부식에 대하여 보호되어야 하기 때문에 상당한 정비를 필요로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 외부 힘에 의해 부여되는 큰 부하량을 견딜 수 있고, 예를 들면 배, 교량 또는 고층 건물의 건설에 사용될 수 있는 구조재를 개발하는 것이다. 복합재라고도 불리우는 개발될 구조재는 강 기재의 공지된 디자인의 대체물로서 사용되고, 특히 그의 중량, 제조 방법 및 유지 조건 측면에서 장점을 나타낼 것이다. 복합재는 특히 고온에서 유지되는 조절가능한 거동을 나타낼 것이다.
금속/플라스틱 물질/금속 복합체로 이루어지는 복합재는 상기한 강에 있어서 디자인의 대체물로서 사용될 수 있다. 이러한 복합재의 경우, 금속 층 사이의 온도가 매우 높으면 상기 층 사이에 증가된 압력이 축적될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다. 이와 같은 과도한 압력은 금속 층의 균열을 야기하고, 이는 전체 복합재의 부하능의 손실을 수반하며, 임의의 갑작스런 압력 감소는 특별한 위험성을 일으킬 것이다. 따라서, 본 발명의 특별한 목적은 금속/플라스틱 물질/금속 복합체 중에 압력이 축적됨으로써 야기되는 임의의 가능한 위험성의 발생을 방지하는 것이다.
본 발명자들은 상기 목적이 상기한 복합재에 의해 달성됨을 발견하였다.
매우 높은 온도에서는 어떠한 경우 금속 층 사이에서 플라스틱 물질이 분해된 후, 금속 층 사이에 증발에 의한 압력이 형성될 수 있다. 이는 플라스틱 물질 층 (ii)가 (i) 및 (iii) 사이에 완전히 둘러싸이는 특별한 경우이다. 본 발명에 따라서, 이러한 형태의 금속 층 (i) 및 (iii) 사이의 임의의 과도한 압력이 (i) 및(또는) (iii) 중 하나 이상의 개구를 통해 방출된다. 이러한 개구는 밀봉되거나 개방되거나 밀봉가능한 형태로 존재할 수 있고, 외부 효과에 의해, 예를 들면 온도 및(또는) 압력 상승에 의해 폐쇄된 개구가 자동적으로 개방되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 개구는 물질로 채워지거나 캡 형태의 밀봉재가 제공되어 (ii)에 압력이 증가하고(하거나) 온도가 증가할 경우 개구가 개방된다. 개구를 가역적으로 밀봉하는 물질의 예로는 융점이 450℃ 미만인 금속, 예를 들면 납 및(또는) 주석, 바람직하게는 납이거나, 그밖에 유기 화합물 또는 플라스틱 물질, 바람직하게는 융점이 250℃ 미만인 것들이다. 상기한 물질 (이후 충전제라 함)을 사용하여 개구를 밀봉하는, 예를 들면 개구를 충전 또는 덮는 것의 장점은, 비록 (ii)가 복합재의 외부 환경, 예를 들면 물, 공기 또는 화학물질로부터 보호될지라도, (ii) 중 임의의 압력의 축적, 구체적으로 온도 증가로 인한 압력의 축적이 급속하게 감소된다는 것이다. 충전제는, 예를 들면 간단하게 해당 지점에 위치시키거나 수동으로 또는 기계적으로, 예를 들면 해머를 사용하여 삽입하므로써 개구에 연화 또는 용융된 형태의 고체로 도입될 수 있다.
개구는 (i) 및(또는) (iii) 중 구멍으로 이루어질 수 있다. 또한, 도면에 (ix)로 표시된 부재, 예를 들면 (i) 및(또는) (iii) 용으로 사용된 물질로부터 제조되고 개구를 갖는 부재를 통해 개구를 (i) 및(또는) (iii)에 도입시킬 수 있다. 이와 같은 부재, 예를 들면 경우에 따라서, 예를 들면 충전제에 의해 폐쇄될 수 있는 밸브의 도입은 (i)과 (iii) 사이의 (ii)의 제조 전, 제조 중 또는 제조 후에 수행될 수 있다. 부재는 나사 또는 볼트, 용접 및(또는) 접착 결합에 의해, 예를 들면 아직 불완전하게 반응한 (ii) 제조용 반응 시스템에 고정될 수 있다. 적합한 개구 및 부재를 도 3, 4, 5 및 6에 나타냈으며, 단순화를 위해 제2 금속 층은 도시하지 않았다.
부재가 (ii)로부터 이격되어 대향하는 표면 상에 (i) 및(또는) (iii)의 표면과 플러쉬 조인트를 갖는 것, 즉 (i) 및(또는) (iii)의 표면이 혼입될 부재와 대등해지고 부재가 그로부터 돌출되지 않는 것이 바람직하다.
개구는 바람직하게는 0.5 내지 100 mm, 특히 바람직하게는 1 내지 10 mm, 가장 바람직하게는 2 내지 8 mm의 직경을 갖는다.
따라서, 본 발명에 따른 개구는, 압력이 보다 높은 (ii) 및 (i) 및(또는) (iii)의 다른 외향면, 즉 복합재의 외부 지역 사이의 압력차가 10 bar 이상일 경우 폐쇄 및 개방되고(되거나) 온도가 250℃를 초과, 바람직하게는 450℃를 초과할 경우에 개방되는 것이 바람직하다.
개구는 특히 바람직하게는 나사의 날을 사용하는 방법에 의해 (i) 및(또는) (iii)에 연결되는 밸브가 바람직하다. 도 4 및 5에 예시한 이러한 형태의 나사로조인 부재는 바람직하게는 5 내지 150 mm, 특히 바람직하게는 15 내지 100 mm의 직경을 갖는다.
도 1은 신규한 복합재의 도해이다. 도에서 (i) 및 (iii)은 적합한 금속 층이고, (ii)는 바람직하게는 (i) 및 (iii) 모두에 부착되는 플라스틱 물질이다. 도 3, 4, 5 및 6은 개구, 예를 들면 개구를 갖고 나사의 날을 사용한 방법에 의해 혼입된 부재 형태의 실시양태의 도해이다
도면에 주어진 숫자는 mm 치수를 갖는다.
복합재는 도 2에 나타낸 바와 같이 배의 이중벽 부재의 형태로 정렬될 수 있다. 개구는 (iv)로 나타낸다. 두 복합재는 (vi) 및 (vii)로 나타낸다. 복합재는 (viii)로 나타낸 교차 지주에 의해 연결된다.
개구는 바람직하게는 (ii)로 연장되고 그의 다른 단부가 파이프에 연결된 개구를 갖지않는 금속 층의 (ii)와 접촉한 표면으로부터 0.5 내지 9.5 mm의 거리에 위치한 파이프 (x)의 한 단부에 연결된다. 이러한 형태의 정렬을 도 7 및 8에 나타낸다. 도면은 그의 개방된 내부가 개구에 연결된 파이프를 나타낸다. 파이프의 다른 단부는 다른 금속 층의 표면으로부터 가능한 적절한 거리로 연장된다. 이는 복합재의 한 면에서 형성된, 예를 들면 화염에 의한 과도한 가열에 의해 형성된 가스가 화염으로부터 이격되어 대향하는 복합재의 면에서 제거된다는 장점이 있다. 이는 화염이 가스를 발화시키는 것을 방지한다.
따라서,
(i) 금속 2 내지 20 mm,
(ii) 플라스틱 물질 10 내지 300 mm, 및
(iii) 금속 2 내지 20 mm
의 층 구조를 갖는, 압력이 보다 높은 (ii)와, (i) 및(또는) (iii)의 다른 외향 면 사이의 압력차를 감소시키기 위한 복합재 중에 개방 또는 폐쇄된 밸브를 사용하는 것이 바람직하고,
(i) 금속 2 내지 20 mm,
(ii) 플라스틱 물질 10 내지 300 mm, 및
(iii) 금속 2 내지 20 mm
의 층 구조를 갖는, (ii)로부터 가스를 배출하기 위한 복합재 중에 개방 또는 폐쇄된 밸브를 사용하는 것이 바람직하다.
도면에서 개구는 상기한 바와 같이 밀봉될 수 있다. 이러한 것이 도면에 상세하게 표시되어 있지 않더라도, 충전제가 각 개구에 존재하거나, 또는 개구가 상기한 바와 같은 캡에 의해 밀봉될 수 있다.
상기한 장점 외에도, 신규한 복합재는 우수한 기계적 성질을 갖는다.
신규한 복합재는 바람직하게는 폴리이소시아네이트 중부가 생성물의 부피를 기준으로 하여 1 내지 50 부피%의 1종 이상의 가스 (c), 및 경우에 따라서 (d) 촉매 및(또는) (e) 보조제 및(또는) 첨가제의 존재하에 (a) 이소시아네이트와 (b) 이소시아네이트 반응성 화합물을 반응시키므로써, 바람직하게는 이들이 부착되는 (i)과 (iii) 사이에, 예를 들면 경우에 따라서 우레아 구조 및(또는) 이소시아누레이트 구조를 가질 수있는 폴리이소시아네이트 중부가 생성물 (ii), 대개 폴리우레탄을 제조하므로써 제조될 수 있다.
바람직한 (c)의 사용에도 불구하고, 가스가 채워진 셀의 네트워크가 형성되지 않기 때문에 폴리이소시아네이트 중부가 생성물은 압착 생성물이라 불릴 수 있다.
반응은 바람직하게는, 예를 들면 외부 층으로서 (i) 및 (iii)을 사용하여 폐쇄된 주형에서 수행되며, 주형이 채워질 경우 (i) 및 (iii)이 (ii)를 제조하기 위한 출발 성분과 함께 주형에 존재하고, 모든 출발 성분이 도입될 경우 주형이 밀봉된다. 일단 출발 성분이 반응하여 (ii)를 제조하면 복합재는 이형될 수 있다. (i) 및 (iii) 사이의 공간의 바람직한 측면 밀봉을 위해 통상의 방법 및 재료가 사용될 수 있다.
일단 복합재가 제조되면 (ii)가 부착되어 있는 (i) 및(또는) (iii)의 표면을 샌드블래스팅하는 것이 바람직하다. 상기 샌드블래스팅을 위해 통상의 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 통상의 모래가 고압으로 표면을 샌드블래스팅하므로써, 예를 들면 표면을 세척하고 조면화하는데 사용될 수 있다. 이러한 형태의 처리에 적합한 장비는 시판중이다.
(c) 및 경우에 따라서 (d) 및(또는) (e)의 존재하에 일단 (a)와 (b)를 반응시키면, (ii)와 접촉하고 있는 (i) 및 (iii)의 표면을 상기와 같이 처리하는 것은 (i) 및 (iii)에 대한 (ii)의 부착력을 현저하게 개선시킬 수 있다. 샌드블래스팅은 바람직하게는 (ii)의 제조에 사용되는 성분을 (i) 및 (iii)의 공간에 도입하기 전에 직접 수행하는 것이 바람직하다.
복합재를 제조하기 위해, 예를 들면 바람직한 (i) 및 (iii)의 표면 처리 후, 이들 층을 바람직하게는 적합한 정렬, 예를 들면 서로 평행하게 고정시킨다. 대개 (i) 및 (iii) 사이의 공간이 10 내지 300 mm의 두께를 갖도록 거리를 선택한다. (i) 및 (iii)은, 예를 들면 스페이서에 의해 고정될 수 있다. 개재된 공간의 가장자리는 (i) 및 (iii) 사이의 공간이 (a), (b) 및 (c), 및 경우에 따라서 (d) 및(또는) (e)로 채워질 수 있지만, 이들 성분이 빠져나가지 못하도록 밀봉되는 것이 바람직하다. 밀봉을 위해서, 통상의 플라스틱 필름 또는 금속 필름 및(또는) 금속 판이 사용될 수 있고, 이들은 스페이서로 작용할 수 있다.
사용된 층 (i) 및 (iii)은 바람직하게는 본 발명에 따른 두께를 갖는 통상의 금속 판, 예를 들면 강판일 수 있다.
(i) 및 (iii) 사이의 공간이 채워질 경우, (i) 및 (iii)은 수직이거나 수평일 수 있다.
통상의 공급 장비, 예를 들면 고압 또는 저압 기계, 바람직하게는 고압 기계가 (i) 및 (iii) 사이의 공간을 (a), (b) 및 바람직하게는 (c), 및 경우에 따라서 (d) 및(또는) (e)로, 바람직하게는 연속적으로 채우는데 사용될 수 있다.
공급 속도는 채워질 부피의 함수에 따라 다양할 수 있다. (ii)의 균일한 경화를 보장하기 위해, 공급 속도 및 공급 장비는 채워질 공간이 (ii)를 제조하기 위한 성분으로 0.5 내지 20 분, 바람직하게는 1.5 내지 7분 내에 채워질 수 있도록 선택된다.
사용된 층 (i) 및 (iii)은 대개 판이고, 대개 금속, 예를 들면 철, 통상의강, 임의의 형태의 정제강, 알루미늄 및(또는) 구리일 수 있다.
신규한 복합재를 제조할 경우, (i) 또는 (ii)가 코팅된 형태로, 예를 들면 통상의 플라스틱 물질로 하도화된 형태, 그렇지 않으면 표면 코팅되고(되거나) 코팅된 형태로 사용될 수 있다. (i) 및 (iii)은 바람직하게는 코팅되지 않은 상태로 사용되고, 특히 바람직하게는 예를 들어 통상의 샌드블래스팅에 의해 세척된 후에 사용된다.
(c) 및 경우에 따라서 (d) 촉매 및(또는) (e) 보조제 및(또는) 첨가제의 존재하에 (a) 이소시아네이트와 (b) 이소시아네이트에 대하여 반응성인 화합물을 반응시켜 (ii) 폴리이소시아네이트 중부가 생성물, 일반적으로 폴리우레탄 생성물 및 경우에 따라서 폴리이소시아누레이트 생성물, 특히 폴리우레탄 엘라스토머를 제조하는 것은 여러번 설명되어 왔다. (ii)를 제조하기 위한 출발 성분에 발포제를 첨가하는 것을 배제하는 것이 바람직하다. 조절불가한 발포 공정을 사실상 배제하기 위하여, 출발 성분 (b)와 (c) 및, 경우에 따라서 (d) 및(또는) (e)가 반응 성분들과 접촉하는 (i) 및 (iii)의 표면과 같이 바람직하게는 건조되어야 한다.
본 발명에 따른 개구의 위치는, 예를 들면 (i) 및 (iii) 사이의 공간이 채워져 (ii)를 제조하는 곳을 경유하는 (i) 및 (iii) 중의 지점일 수 있다. 예를 들면, (i) 및(또는) (iii) 중 적절한 천공된 구멍이 이 목적을 위해 사용될 수 있다.
(a), (b), (c) 및 경우에 따라서 (d) 및(또는) (e)를 포함하는 반응 혼합물의 함수량은 바람직하게는 반응 혼합물의 중량을 기준으로 0 내지 0.03 중량%, 특히 바람직하게는 0 중량%이다. 특히 성분 (b)의 함수량은, 예를 들면 증류에 의해적절한 수준으로 설정될 수 있다. 물과 결합하고 따라서 임의의 발포 반응을 막는 화합물을 반응 혼합물에 첨가할 수도 있다. 이러한 화합물로, 예를 들면 분자체가 일반적으로 공지되어 있다. 예를 들면, 적합한 그리고 바람직하게는 미분 형태의 실리케이트 및 옥사졸리딘을 사용할 수 있다. 이들 화합물은 바람직하게는 반응 혼합물, 바람직하게는 성분 (b)에 반응 혼합물의 중량을 기준으로 0.05 내지 5 중량%, 특히 바람직하게는 2 내지 4 중량%의 양으로 첨가된다.
신규한 방법의 출발 물질 (a), (b), (c), (d) 및 (e)의 예를 하기한다.
가능한 이소시아네이트 (a)는 그 자체가 공지되어 있고 공지된 방법에 의한 뷰렛화 및(또는) 이소시아누레이트화될 수 있는 지방족, 지환족, 아르지방족 및(또는) 방향족 이소시아네이트, 바람직하게는 디이소시아네이트이다. 개별적인 예로는 알킬렌 라디칼 중에 4 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 디이소시아네이트, 예를 들면 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, 헥사히드로톨릴렌 2,4- 및 2,6-디이소시아네이트 및 또한 상응하는 이성체 혼합물, 디시클로헥실메탄 4,4'-, 2,2'- 및 2,4'-디이소시아네이트 및 또한 상응하는 이성체 혼합물, 1-이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토메틸시클로헥산 (IPDI), 톨릴렌 2,4- 및(또는) 2,6-디이소시아네이트 (TDI), 디페닐메탄 4,4'-, 2,4'- 및(또는) 2,2'-디이소시아네이트 (MDI), 폴리페닐폴리메틸렌 폴리이소시아네이트 및(또는) 상기한이소시아네이트 중의 2종 이상을 포함하는 혼합물을 들 수 있다. 또한, 에스테르, 우레아, 알로파네이트, 카보디이미드, 우레트디온 및(또는) 우레탄 기를 함유하는 디이소시아네이트 및(또는) 폴리이소시아네이트가 신규한 방법에 사용될 수 있다. 2,4'-, 2,2'- 및(또는) 4,4'-MDI 및(또는) 폴리페닐폴리메틸렌 폴리이소시아네이트, 특히 바람직하게는 폴리페닐폴리메틸렌 폴리이소시아네이트 및 1종 이상의 MDI 이성체를 포함하는 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
사용가능하고, 이소시아네이트에 대하여 반응성인 화합물 (b)의 예로서, 폴리에테르 폴리알콜 외에, 이소시아네이트에 대하여 반응성인 기로서 히드록실, 티올 및(또는) 1급 및(또는) 2급 아미노기를 갖는 화합물, 예를 들면 폴리에테르 폴리알콜, 폴리에스테르 폴리알콜, 폴리티오에테르 폴리올, 히드록실 함유 폴리아세탈 및 히드록실 함유 지방족 폴리카보네이트, 및 상기한 폴리올 중의 2종 이상의 혼합물로 이루어진 군을부터 선택된 폴리올을 들 수 있다. 이들 화합물은 대개 1 내지 8, 바람직하게는 1.5 내지 6, 특히 바람직하게는 2 내지 6의 관능가 및 바람직하게는 400 내지 8000의 분자량을 가지고, 통상적으로 당업계의 숙련자들에게 공지되어 있다.
폴리에테르 폴리알콜의 예는 알킬렌 옥시드, 예를 들면 테트라히드로푸란, 1,3-프로필렌 옥시드, 1,2- 또는 2,3-부틸렌 옥시드, 스티렌 옥시드 및 바람직하게는 에틸렌 옥시드 및(또는) 1,2-프로필렌 옥시드를 통상적인 개시제 물질에 첨가함으로써 공지된 방법에 의해 얻을 수 있는 것이다. 사용될 수 있는 개시제 물질은, 예를 들면 1개 이상, 바람직하게는 2 내지 4개의 히드록실기 및(또는) 1개 이상,바람직하게는 2 내지 4개의 아미노기를 함유하는 공지된 지방족, 아르지방족, 지환족 및(또는) 방향족 화합물이다. 개시제 물질로 사용될 수 있는 예로는 에탄디올, 디에틸렌 글리콜, 1,2- 또는 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 글리세롤, 트리메틸올프로판, 네오펜틸 글리콜, 당, 예를 들면 수크로스, 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 들 수 있다.
알킬렌 옥시드는 개별적으로 또는 연속하여 교대로 또는 혼합물로서 사용될 수 있다. 폴리올 중에서 1급 히드록실기를 제공하는 알킬렌 옥시드를 사용하는 것이 바람직하다. 사용된 폴리올은 특히 바람직하게는 알콕실화 종반에 에틸렌 옥시드로 알콕실화되고, 따라서 1급 히드록실기를 갖는 것이다.
적합한 폴리에스테르 폴리올은 예를 들면, 2 내지 12개의 탄소 원자를 갖는 유기 디카르복실산, 바람직하게는 4 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 지방족 디카르복실산, 및 다가 알콜, 바람직하게는 2 내지 12개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 디올로부터 제조될 수 있다. 폴리에스테르 폴리올은 바람직하게는 2 내지 4, 특히 2 내지 3의 관능가 및 480 내지 3000, 바람직하게는 600 내지 2000 및 특히 600 내지 1500의 분자량을 갖는다.
신규한 복합재는 바람직하게는 이소시아네이트와의 반응을 위한 성분 (b)로서 폴리에테르 폴리알콜을 사용하고, 유리하게는 평균 관능가 2 내지 8, 바람직하게는 1.5 내지 6, 및 분자량 400 내지 8000을 갖는 것을 사용하여 제조된다.
폴리에테르 폴리알콜의 사용은 폴리에스테르 폴리알콜과 비교하여 폴리이소시아네이트 중부가 생성물의 가수분해에 대한 내성을 증가시키고 그 점도를 감소시켜 상당한 장점을 제공한다. 개선된 가수분해 내성은 특히 생성물이 조선업에 사용될 경우 유리하다. 폴리에테르 폴리알콜, 및 폴리에테르 폴리에테르 폴리알콜을 포함하는 (ii)를 제조하기 위한 반응 혼합물의 보다 낮은 점도는 (i)와 (iii) 사이의 공간을 복합재 제조용 반응 혼합물로 보다 간단하고 신속하게 채울 수 있게 한다. 특히, 조선업에 있어서 구조재의 상당한 치수로 인해, 저 점도 액체가 상당히 유리하다.
이소시아네이트 반응성 화합물로서 적합한 또다른 물질은 10 내지 40개의 탄소 원자 및 2 내지 4개의 이소시아네이트에 대하여 반응성인 기를 포함하는 탄화수소 골격을 갖는 물질이다. 본 발명의 경우, 탄화수소 골격은, 예를 들면 에테르의 경우에서와 같이 산소 원자에 의해 단속되지 않은, 탄소 원자들의 연쇄를 의미한다. 이하 (b3)으로도 언급되는 이같은 형태의 물질로서는, 예를 들면 피마자유 및 그의 유도체를 사용할 수 있다.
이소시아네이트 반응성이고 화합물에는 일반적인 분자량이 400 내지 8000인 상기한 화합물 외에도 경우에 따라서 쇄연장제 및(또는) 가교화제로서 사용될 수 있는 다른 화합물을 60 내지 < 400의 분자량을 갖는 디올 및(또는) 트리올이다. 쇄연장제 및(또는) 가교화제 또는 경우에 따라서 이들의 혼합물의 첨가는 기계적 특성, 예를 들면 경도를 개질시키는데 유리한 것으로 증명될 수 있다. 쇄연장제및(또는) 가교화제는 바람직하게는 60 내지 300의 분자량을 갖는다. 가능한 화합물로는, 예를 들면 2 내지 14, 바람직하게는 4 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 지방족, 지환족 및(또는) 아르지방족 디올, 예를 들면 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,10-데칸디올, o-, m- 또는 p-디히드록시시클로헥산, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 및 바람직하게는 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 및 비스(2-히드록시에틸)히드로퀴논, 트리올, 예를 들면 1,2,4- 및 1,3,5-트리히드록시시클로헥산, 글리세롤 및 트리메틸올프로판, 에틸렌 옥시드 및(또는) 1,2-프로필렌 옥시드 기재 히드록실-함유 저분자량 폴리알킬렌 옥시드 및 개시제 분자로서의 상기한 디올 및(또는) 트리올 및(또는) 디아민, 예를 들면 디에틸톨루엔디아민 및(또는) 3,5-디메틸티오-2,4-톨루엔디아민이다.
쇄연장제, 가교화제 또는 이들의 혼합물이 폴리이소시아네이트 중부가 생성물을 제조하는데 사용되는 경우, 이들은 사용된 모든 이소시아네이트 반응성 화합물 (b)의 중량을 기준으로 0 내지 30 중량%, 바람직하게는 1 내지 30 중량%의 양으로 사용되는 것이 유용하다.
(ii)의 제조시 경화 공정을 최적화시키기 위하여 (b)로서 사용될 수 있는 화합물은 지방족, 아르지방족, 지환족 및(또는) 방향족 카르복실산이다. 이러한 형태의 카르복실산의 예로는 포름산, 아세트산, 숙신산, 옥살산, 말론산, 글루타르산, 아디프산, 시트르산, 벤조산, 살리실산, 페닐아세트산, 프탈산, 톨루엔술폰산, 상기한 산들의 유도체, 상기한 산들의 이성체 및 상기한 산들의 임의의 혼합물을 들 수 있다. 이들 산의 중량 비율은 (b)의 총 중량을 기준으로 0 내지 5 중량%,바람직하게는 0.2 내지 2 중량%일 수 있다.
(b)는 바람직하게는
(b1) 평균 관능가가 1.5 내지 2.99이고 평균 분자량이 400 내지 8000인 폴리에테르 폴리알콜 40 내지 99 중량% 및
(b2) 평균 관능가가 3 내지 5이고 평균 분자량이 150 내지 8000인 폴리에테르 폴리알콜 1 내지 60 중량% (여기서, 각 경우에 나타낸 중량부는 혼합물의 총 중량을 기준으로 함)
를 포함하는 혼합물이다.
(b)는 특히 바람직하게는
(b1) 평균 관능가가 1.9 내지 3.2, 바람직하게는 2.5 내지 3이고 평균 분자량이 2500 내지 8000인 폴리에테르 폴리알콜 40 내지 98 중량%, 바람직하게는 50 내지 80 중량%,
(b2) 평균 관능가가 1.9 내지 3.2, 바람직하게는 2.5 내지 3이고 평균 분자량이 150 내지 399인 폴리에테르 폴리알콜 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 10 내지 25 중량%, 및
(b3) 탄소수 2 내지 14, 바람직하게는 4 내지 10의 1종 이상의 지방족, 지환족 및(또는) 아르지방족 디올 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 10 내지 25 중량% (여기서, 각 경우에 나타낸 중량부는 혼합물의 총 중량을 기준으로 함)
를 포함하는 혼합물이다.
성분 (b)에서 폴리에테르 폴리알콜 대 폴리에스테르 폴리알콜의 중량비는 바람직하게는 > 100, 특히 바람직하게는 > 1000이고, 특히, (ii)를 제조하는데 폴리에스테르 폴리알콜이 (b)로서 사용되지 않는다.
또한, (ii)를 제조하기 위한 반응 혼합물의 경화는 아민으로 개시된 폴리에테르 폴리알콜의 사용에 의해 개선될 수 있다. (ii)를 제조하기 위한 다른 성분과 같이 화합물 (b)는 바람직하게는 물과 이소시아네이트기와의 반응에 의한 이산화탄소의 형성을 피하기 위하여 매우 낮은 함수량으로 사용된다.
(ii)를 제조하기 위해 사용된 성분 (c)는 공지되어 있는 화합물이고, 바람직하게는 25℃ 및 1 bar의 압력에서 기체, 예를 들면 공기, 이산화탄소, 질소, 헬륨 및(또는) 네온일 수 있다. 공기를 사용하는 것이 바람직하다. 성분 (c)는 바람직하게는 성분 (a)에 대해 불활성이고, 특히 바람직하게는 성분 (a) 및 (b)에 대하여 불활성이며, 즉 (a) 또는 (b)에 대한 가스의 어떠한 반응성도 거의 보이지 않고, 바람직하게는 반응성이 없는 것이다. 가스 (c)의 사용은 발포된 폴리우레탄을 제조하기 위한 통상의 발포제의 사용과 기본적으로 상이하다. 통상의 발포제가 액체 형태로 사용되고 열 발생에 의해 또는 물의 경우 이소시아네이트기와의 반응에 의해 이산화탄소 기체를 발생하여 반응 중 증발되는 반면, 본 발명의 성분 (c)는 바람직하게는 사용 전에 가스 상태이다.
(ii), 및 (i) 및(또는) (iii)으로부터 분리된 임의의 생성물 일부의 수축은 (c)의 존재하에 (a)와 (b)를 반응시키므로써 사실상 배제된다. 플라스틱 물질 (ii), 예를 들면 폴리이소시아네이트 중부가 생성물의 수축은 금속 판 (i) 및(또는) (iii)으로부터 플라스틱 물질 (ii)의 어느 정도의 분리를 야기할 수 있다. 그러나, 플라스틱 물질 (ii)의 금속 판 (i) 및(또는) (iii)에 대한 매우 완전한 그리고 완벽한 부착은 구체적으로 이러한 형태의 복합재의 기계적 성질에 대해 특별한 중요성을 갖는다.
촉매 (d)는, 이소시아네이트와 이소시아네이트에 대하여 반응성인 화합물과의 반응을 현저하게 가속화시키는 공지된 화합물을 사용할 수 있다. 사용된 모든 이소시아네이트 반응성 화합물의 중량을 기준으로 0.001 내지 15 중량%, 특히 0.05 내지 6 중량%의 총 촉매 함량을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 하기 화합물이 사용될 수 있다: 트리에틸아민, 트리부틸아민, 디메틸벤질아민, 디시클로헥실메틸아민, 디메틸시클로헥실아민, N,N,N',N'-테트라메틸디아미노에틸에테르, 비스(디메틸아미노프로필)우레아, N-메틸모르폴린 및(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 [다브코 (Dabco)] 및 알칸올아민 화합물, 예를 들면 트리에탄올아민, 트리이소프로판올아민, N-메틸디에탄올아민 및 N-에틸-디에탄올아민, 디메틸아미노에탄올, 2-(N,N-디메틸아미노에톡시)에탄올, N,N',N"-트리스(디알킬아미노알킬)헥사히드로트리아진, 예를 들면 N,N',N"-트리스(디메틸아미노프로필)-s-헥사히드로트리아진, 염화철(II), 염화아연, 옥탄산납 및 바람직하게는 주석염, 예를 들면 이옥탄산주석, 디에틸헥산산주석, 디부틸주석 디라우레이트, 및(또는) 디부틸 디라우릴 주석 머캅타이드, 2,3-디메틸-3,4,5,6-테트라히드로피리미딘, 수산화테트라알킬암모늄, 예를 들면 수산화테트라메틸암모늄, 알칼리 금속 수산화물, 예를 들면 수산화나트륨, 알칼리 금속 알콜화물, 예를 들면 나트륨 메틸레이트 및 칼륨 이소프로필레이트 및(또는) 10 내지 20개의 탄소 원자 및 경우에 따라서 측쇄 OH기를 갖는 장쇄 지방산의 알칼리 금속염.
반응을 가속화시키기 위하여 (d) 존재하에 (ii)를 제조하는 것이 매우 유리한 것으로 밝혀졌다.
경우에 따라, (e) 보조제 및(또는) 첨가제가 (ii) 폴리이소시아네이트 중부가 생성물을 제조하기 위한 반응 혼합물에 혼입될 수 있다. 예로서는 계면 활성 물질, 충전제, 염료, 안료, 난연제, 가수분해 억제제, 살진균 및 세균 발육 방지 작용 물질 및 상기한 분자체 및 발포 안정화제를 언급할 수 있다.
가능한 계면 활성 물질은 예를 들면, 출발 물질의 균질화를 촉진하는 작용을 하는 화합물로서, 또한 플라스틱 물질의 셀 구조를 조절하는데 적합할 수도 있다. 예로서는, 유화제, 예를 들면 피마자유 술페이트 또는 지방산의 나트륨염 및 지방산의 아민염, 예를 들면 디에틸암모늄 올레에이트, 디에탄올암모늄 스테아레이트, 디에탄올암모늄 리시놀레에이트, 술폰산의 염, 예를 들면 도데실벤젠 또는 디나프틸메탄디술폰산 및 리시놀레산의 알칼리 금속 또는 암모늄염을 들 수 있다. 계면 활성 물질은 일반적으로 사용된 모든 이소시아네이트 반응성 화합물 (b)의 총량의 100 중량%를 기준으로 하여 0.01 내지 5 중량%의 양으로 사용된다.
적합한 난연제는 예를 들면, 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 또한 시판되는 할로겐 함유 난연제 폴리올이다. 상기한 할로겐으로 치환된 포스페이트와는 별도로, 폴리이소시아네이트 중부가 생성물을 난연성으로 만들기 위하여 무기 또는 유기 난연제, 예를 들면 적색 인, 수화된 산화알루미늄, 삼산화안티몬, 산화아르센, 다인산암모늄, 및 황산칼슘, 발포성 그라파이트, 또는 시아누르산 유도체, 예를 들면 인산 암모늄 및 멜라민, 및 또한 경우에 따라서는 옥수수 전분 또는 다인산암모늄, 멜라민 및 발포성 그라파이트 및(또는) 경우에 따라서 방향족 폴리에스테르를 사용할 수도 있다. 일반적으로, 사용된 모든 이소시아네이트 반응성 화합물의 중량을 기준으로 5 내지 50 중량%, 바람직하게는 5 내지 25 중량%로 상기한 난연제를 사용하는 것이 유용한 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 경우, 충전제, 특히 보강 충전제는 그 자체가 공지되어 있는 통상적인 유기 및 무기 충전제, 보강재, 증량제, 및 도료, 코팅 등에서 마모 성능을 개선하는 작용제이다. 언급될 수 있는 개별적인 예는 무기 충전제, 예를 들면 규질 광물, 예를 들면 판상 실리케이트, 예를 들면 안티고라이트, 사문석, 각섬석 (hornblendes), 각섬석 (amphiboles), 온석면 및 활석, 금속 산화물, 예를 들면 고령토, 산화알루미늄, 산화티탄 및 산화철, 금속염, 예를 들면 백악, 중정석 및 무기 안료, 예를 들면 황화카드뮴 및 황화아연, 및 또한 유리 등이다. 고령토 (도토), 규산알루미늄 및 황산바륨 및 규산알루미늄의 공침물 및 또한 천연 및 합성 섬유상 광물, 예를 들면 규회석, 및 금속 또는 유리 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 가능한 유기 충전제의 예는 탄소, 멜라민, 수지, 시클로펜타디에닐 수지, 및 그래프트 중합체 및 또한 셀룰로스 섬유, 방향족 및(또는) 지방족 디카르복실산 에스테르 기재 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리우레탄 및 폴리에스테르 섬유 및 특히 탄소 섬유를 들 수 있다. 무기 및 유기 충전제는 개별적으로 또는 혼합물로서 사용될 수 있다.
(ii)의 제조에서, (ii)의 중량을 기준으로 10 내지 70 중량%의 충전제를 (e) 보조제 및(또는) 첨가제로서 사용하는 것이 바람직하다. 바람직한 충전제는 활석, 고령토, 탄산칼슘, 중정석, 유리 섬유 및(또는) 유리 미소구이다. 충전제 입자의 크기는 바람직하게는 (ii)를 제조하기 위한 성분들이 (i)과 (iii) 사이의 공간으로 도입되는 것이 방해받지 않도록 선택된다. 충전제는 특히 바람직하게는 < 0.5 mm의 입자 크기를 갖는다.
충전제는 바람직하게는 폴리이소시아네이트 중부가 생성물을 제조하기 위한 반응에서 폴리올 성분과의 혼합물로서 사용된다.
충전제는, 예를 들면 강의 값보다 큰, 폴리이소시아네이트 중부가 생성물의 열 팽창 계수를 감소시키는 작용을 하고, 따라서 이것을 강의 값과 일치시킬 수 있다. 이것은 온도 변화가 일어날 때 층들 사이의 응력을 감소시키기 때문에, 층 (i), (ii) 및 (iii) 사이에 영구적으로 강한 결합을 얻는데 특히 유리하다.
(ii)의 중량은 정의에 의해 (ii)를 제조하는데 사용된 성분들 (a), (b), (c) 및 경우에 따라서 (d) 및(또는) (e)의 중량에 상응한다.
(ii)를 제조하기 위한 (e)로서 사용되는, 당업계의 숙련자들에게 공지된 통상의 시판중인 발포 안정화제가, 예를 들면 공지된 폴리실록산-폴리옥시알킬렌 블럭 공중합체, 예를 들면 테고스텝 (Tegostab) 2219 (골드슈미트 (Goldschmidt) 제조)인 것이 바람직하다. (ii)를 제조할 경우, 이러한 발포 안정화제의 비율로 성분 (b), (e) 및 경우에 따라서 (d)를 기준으로 하여 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%, 특히 0.01 내지 2 중량%가 사용되어 (ii)를 제조한다. 이러한 발포 안정화제의 사용은 (ii)를 제조하기 위한 반응 혼합물 중 바람직한 성분 (c)를 안정화한다.
(ii)를 제조하기 위한 (a)와의 반응의 경우,
(b1) 평균 관능가가 1.9 내지 3.2, 바람직하게는 2.5 내지 3이고 평균 분자량이 2500 내지 8000인 폴리에테르 폴리알콜 40 내지 98 중량%, 바람직하게는 50 내지 80 중량%,
(b2) 평균 관능가가 1.9 내지 3.2, 바람직하게는 2.5 내지 3이고 평균 분자량이 150 내지 399인 폴리에테르 폴리알콜 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 10 내지 25 중량%, 및
(b3) 탄소수 2 내지 14, 바람직하게는 4 내지 10의 1종 이상의 지방족, 지환족 및(또는) 아르지방족 디올 1 내지 30 중량%, 바람직하게는 10 내지 25 중량% (여기서, (b1), (b2) 및 (b3)에 대한 중량%는 각각 성분 (b1), (b2) 및 (b3)의 총 중량을 기준으로 함),
(e1) 혼합물의 총 중량을 기준으로 발포 안정화제 0.001 내지 10 중량%, 및
(e2) 혼합물의 총 중량을 기준으로 분자체 0 내지 5 중량%
를 포함하는 혼합물을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 폴리이소시아네이트 중부가 생성물을 제조하기 위하여, 이소시아네이트와 이소시아네이트에 대하여 반응성인 화합물의 반응량은 이소시아네이트에 대하여 반응성인 화합물의 반응성 수소 원자의 합에 대한 이소시아네이트의 NCO 기의 당량비가 0.85 내지 1.25:1, 바람직하게는 0.95 내지 1.15:1 및 특히 1 내지 1.05:1이다. (ii)가 적어도 몇개의 이소시아누레이트 기들을 함유하는 경우, 반응성 수소 원자의 합에 대한 NCO 기의 비가 1.5 내지 60:1, 바람직하게는 1.5 내지 8:1인 것이 일반적이다.
폴리이소시아네이트 중부가 생성물은 일반적으로 원-샷법 (one-shot method) 또는 전구중합체법에 의해, 예를 들면 고압 또는 저압 기술에 의해 제조된다.
이성분 방법을 사용하고, (b) 이소시아네이트 반응성 화합물 및 (d) 촉매 및(또는) 경우에 따라서 (e) 보조제 및(또는) 첨가제를 성분 (A)에 합하고, 바람직하게는 이들을 서로 완전히 혼합하고, (a) 이소시아네이트를 성분 (B)로서 사용하는 것이 특히 유리한 것으로 밝혀졌다.
바람직한 성분 (c)는 (a), (b) 및 경우에 따라서 (d) 및(또는) (e)를 포함하는 반응 혼합물에 첨가될 수 있고(있거나), 상기한 개별 성분 (a) 및 (b), 또는 (A) 및 (B)에 첨가될 수 있다. (c)와 혼합되는 성분은 대개 액상 형태이다. 성분은 바람직하게는 성분 (b)로 혼합된다.
적합한 성분과 (c)의 혼합은 통상적으로 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, (c)는 공지된 공급 장비, 예를 들면 공기 공급 장비에 의해, 바람직하게는 가압하에, 예를 들면 압력 용기로부터 또는 컴프레셔에 의해 압축되어,예를 들면 노즐을 통해 적합한 성분에 공급될 수 있다. 상응하는 성분은 바람직하게는 (c)와 완전히 혼합되어 일반적으로 액상 성분 중의 가스 버블 (c)의 크기가 바람직하게는 0.0001 내지 10 mm, 특히 바람직하게는 0.0001 내지 1 mm이다.
(ii)를 제조하기 위한 반응 혼합물 중의 (c)의 함량은 공지된 측정 장치를 사용하여 고압 기계의 반송 라인 중의 반응 혼합물의 밀도를 통해 측정될 수 있다. 반응 혼합물 중의 (c)의 함량은 조절 장치를 통해 이 밀도를 기준으로 하여 자동적으로 조절될 수 있다. 성분의 밀도는 기계 중 물질의 통상적인 순환 중에, 심지어는 매우 낮은 순환률에서도 실시간으로 측정 및 조절될 수 있다.
샌드위치 부재는, 예를 들면 (ii)를 제조하기 위한 출발 성분으로 충전되는, 출발 성분의 주입구 및 배출구를 제외한 (i)와 (iii) 사이의 공간을 밀봉하고 출발 성분 (a), (b), (c) 및 경우에 따라서 (d) 및(또는) (e)를 바람직하게는 혼합 형태로 주입구를 통해, 바람직하게는 통상적인 고압 기계를 사용하여 (i)과 (iii) 사이의 공간에 도입함으로써 제조될 수 있다.
출발 성분들은 일반적으로 0 내지 100 ℃, 바람직하게는 20 내지 60 ℃에서 혼합되고, 상기한 바와 같이 (i)과 (iii) 사이의 공간 내로 도입된다. 혼합은 교반기 또는 교반 스크류를 사용하여 기계적으로 수행할 수 있지만, 바람직하게는 A 및 B 성분의 고압 기류가 혼합 헤드에서 회합하여 혼합되는 고압 기계에서 향류법으로 수행될 수 있다. 또한, 각 성분의 기류는 분할될 수 있다. 반응 온도, 즉 반응이 일어나는 온도는 일반적으로 > 20 ℃, 바람직하게는 50 내지 150 ℃이다.
본 발명에 따라 제조된 복합재의 폴리이소시아네이트 중부가 생성물 (ii)는바람직하게는 -45 내지 +50 ℃ 온도 범위에서의 탄성률이 > 275 MPa (DIN 53457에 따라)이고, (i) 및 (iii)에 대한 부착력이 > 4 MPa (DIN 53530에 따라)이고, -45 내지 +50 ℃ 온도 범위에서의 신장률이 > 30 % (DIN 53504에 따라)이고, 인장 강도가 > 20 MPa (DIN 53504에 따라)이며, 압축 강도가 > 20 MPa (DIN 53421에 따라)이다.
신규한 방법에 의해 제조될 수 있는 신규한 복합재는 공지된 구성물과 비교하였을 때 하기하는 이점들을 갖는다.
본 발명에 따른 개구는 높은 압력차 및(또는) 높은 온도에서 복합재의 성능이 현저하게 개선된다.
(c)의 바람직한 사용으로 인해, (ii)의 수축과 (i) 및 이에 연관된 (iii)에 대한 (ii)의 부착의 손상이 배제될 수 있다.
지주 및 유사한 보강재들은 사실상 완전히 불필요하게 된다. 이것은 재료의 절약 및 현저하게 보다 간단한 부식 보호를 통한 상당한 제조 비용 절감을 가져온다.
조선업에 사용될 때, 감소된 중량은 보다 높은 적재량 및(또는) 연료 소비량의 감소를 야기한다.
예를 들면, 부식으로부터 보호하기 위한 유지보수가 상당히 간단하게 된다. 그 결과, 유지보수 기간이 길어진다.
폴리이소시아네이트 중부가 생성물, 예를 들면 폴리우레탄 엘라스토머를 갖는 샌드위치 구조물은 보다 양호한 에너지 흡수 및 따라서 보다 감소된 균열생장을 가져온다. 공지된 강 구조물은 천공 후 추가로 응력이 가해질 경우, 균열이 형성되는 경향이 강하고, 즉 누출부가 선체 대부분으로 퍼진다. 감소된 균열생장은 사고 또는 극도의 응력 하에 놓여진 경우에 파손의 위험을 최소화시킨다. 이 개선된 안전 기준은 특히 유조선의 경우에 특히 유리하다.
수축은 감소될 수 있고, (ii)의 제조시 본 발명에 따른 (c)의 사용에 의해 (i) 및 (iii)에 대한 (ii)의 부착력이 현저하게 개선된다.
바람직한 폴리에테르 폴리알콜 기재의 폴리이소시아네이트 중부가 생성물은 폴리에스테르 폴리알콜 기재의 생성물보다 가수분해에 대한 저항성이 더 크다. 이것은, 특히 복합재가 조선업에 사용될 때 상당한 이점을 제공한다.
(ii)를 제조하기 위한 폴리에테르 폴리알콜을 포함하는 바람직한 반응 혼합물은 폴리에스테르 폴리알콜 기재의 반응 혼합물보다 현저하게 낮은 점도를 갖는다. 이것은 복합재의 보다 신속하고 보다 단순한 제조를 가능하게 한다.
바람직한 폴리이소시아네이트 중부가 생성물 중의 바람직한 충전제 함량은 (ii)의 열 팽창 계수를 감소시키고, 따라서 그것을 (i)과 (iii)의 계수와 일치시킬 수 있다. 열 응력에 기인한, 특히 주위 온도, 예를 들면 배의 선체의 경우에 상이한 수온에 기인한 (i), (ii) 및 (iii) 사이의 응력은 본 발명에 따라 감소될 수 있다. 그 결과로 (i) 및 (iii)에 대한 (ii)의 부착성이 오래 지속되도록 개선된다.
(i) 및 (iii)의 표면의 바람직한 샌드블래스팅은 (i) 및 (iii)에 대한 (ii)의 부착성이 현저하게 개선되도록 할 수 있다. 개선된 부착성으로 인해, 보다안정하고 보다 내구성인 구조재를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라 얻을 수 있는 복합재들은 주로 큰 힘을 견디는 구조재를 필요로 하는 분야, 예를 들면 조선업, 예를 들면 선체, 예를 들면 외부 및 내부 벽을 포함하는 이중 선체 및 선창 커버에서 또는 건물 건설, 예를 들면 교량에서 구조재로서, 또는 건물 건설, 특히 고층 건물에서 구조재로서 사용된다.
본 발명의 복합재들은 코어로서 강성 폴리우레탄 및(또는) 폴리이소시아네이트 발포체를 포함하고 대개의 열 절연에 사용되는 종래의 샌드위치 부재와 혼동해서는 안된다. 상기 공지된 샌드위치 부재들은 비교적 낮은 기계적 부하능 때문에 상기한 응용분야에 적합하지 않다.

Claims (10)

  1. (i) 금속 2 내지 20 mm,
    (ii) 플라스틱 물질 10 내지 300 mm, 및
    (iii) 금속 2 내지 20 mm로 이루어지고, (i) 및(또는) (ii)가 경우에 따라서 밀봉가능한 개구를 갖는 층 구조를 갖는 복합재.
  2. 제1항에 있어서, 개구의 직경이 0.5 내지 100 mm인 복합재.
  3. 제1항에 있어서, 압력이 보다 높은 (ii)와, (i) 및(또는) (ii)의 다른 외향면 사이의 압력차가 10 bar 이상일 경우, 개구가 폐쇄 및 개방되는 복합재.
  4. 제1항에 있어서, 온도가 250℃를 초과할 경우, 본 발명에 따른 개구가 폐쇄 및 개방되는 복합재.
  5. 제1항에 있어서, 개구가 밸브인 복합재.
  6. 제1항에 있어서, 밸브가 나사의 날을 사용하는 방법에 의해 (i) 및(또는) (iii)에 연결되는 복합재.
  7. 제1항에 있어서, 개구가 (ii)로 연장된 파이프의 한 단부에 연결되고, 파이프의 다른 단부가 파이프에 연결된 개구를 갖지 않는 금속 층의 (ii)와 접촉한 표면으로부터 0.5 내지 9.5 mm의 거리를 갖는 복합재.
  8. (i) 금속 2 내지 20 mm,
    (ii) 플라스틱 물질 10 내지 300 mm, 및
    (iii) 금속 2 내지 20 mm
    의 층 구조를 갖는 복합재 중 개방 또는 폐쇄된 밸브의, 압력이 보다 높은 (ii)와, (i) 및(또는) (iii)의 다른 외향면 사이의 압력차를 감소시키기 위한 용도.
  9. (i) 금속 2 내지 20 mm,
    (ii) 플라스틱 물질 10 내지 300 mm, 및
    (iii) 금속 2 내지 20 mm
    의 층 구조를 갖는 복합재 중 개방 또는 폐쇄된 밸브의, (ii)로부터 가스를 배출하기 위한 용도.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 복합재를 포함하는 배 또는 교량.
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