KR20100058619A - 발포 물품을 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 개방 셀 발포체의 부피의 90% 이상을 형성하는 공극을 갖는 가요성 개방 셀 발포체를 포함하는 코어층(1)으로부터 출발하여 생성되는 발포 물품에 관한 것이다. 코어층(1)은 몰드(6, 8) 내에서 이의 하부 몰드 표면(5)과 상부 몰드 표면(9) 사이에서 임의적으로 상부 커버층(3) 및/또는 하부 커버층(2)과 함께 도포된다. 몰드(6, 8)는 밀폐되고, 경화성 발포성 조성물(7)은 몰드 내에서 발포되어, 개방 셀 발포체의 공극을 채우는 추가 발포체를 생성한다. 개방 셀 발포체의 공극을 채우기 위해 더 적은 발포성 조성물(7)을 사용하기 위해, 코어층(1)은 하부 몰드 표면(5) 상에 위치하고, 발포성 조성물(7)은 하부 몰드 표면 상에 위치한 코어층(1) 상에 분무되어, 발포성 조성물(7)이 개방 셀 발포체 코어층(1) 내로 중력에 의해 적어도 부분적으로 관통하게 된다. 더욱이, 발포성 조성물(7)은 코어층(1) 상에 도달할 때에 1/s의 전단 속도에서 측정하여 1000 mPa. 미만의 동적 점도를 갖는다.

Description

발포 물품을 제조하는 방법{PROCESS FOR THE PRODUCTION OF A FOAMED ARTICLE}
본 발명은, 발포 물품, 특히 시트형 또는 패널형 물품을 제조하는 방법으로서, 개방 셀 발포체(open cell foam)의 부피의 적어도 90%를 형성하는 개방 공극(open void)을 갖는 가요성 개방 셀 발포체를 포함하는 상기 물품에 대해 적어도 하나의 코어층을 제공하는 단계와, 상기 코어층을 하부 몰드 표면과 상부 몰드 표면 사이에 도포하는 단계와, 경화성 발포성 이소시아네이트 기재 액체 조성물을 상기 개방 셀 발포체의 개방 공극에서 발포시켜서 이들 개방 공극을 채우는 추가 발포체를 생성시키면서 하부 몰드 표면과 상부 몰드 표면 사이에서 코어층을 유지시키는 단계와, 생성된 물품을 상부 몰드 표면과 하부 몰드 표면 사이로부터 빼내는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다.
종래 기술에는, 개방 셀 발포체, 보다 구체적으로는 망상 발포체의 개방 공극을 발포체로 채워서 발포체 충전 개방 셀 발포체를 생성시키기 위한 2가지 서로 상이한 방법이 기술되어 있다.
US-A-4548861에 기술된 첫 번째 방법에서, 개방 셀 발포체는 유전성 및/또는 자기성 입자로 사전 충전되어 발포체가 전자기파를 흡수하게 된다는 사실로 인해 비교적 강성인 망상 폴리우레탄 발포체이다. 이러한 망상 발포체의 경질 구조 패널을 생성시키기 위해, 망상 발포체의 개방 셀 (즉, 개방 공극)은 폐쇄 셀 경질 폴리우레탄 발포체로 채워진다. 이는 폐쇄 셀 폴리우레탄 발포체를 생성시키기 위한 발포성 조성물을 몰드 내에 붓고, 후속적으로 망상 발포체의 시트를 몰드 내에서 발포성 조성물의 상부에 위치시킴으로써 수행된다. 그 다음, 몰드는 밀폐되어 발포성 조성물이 망상 발포체 시트의 간극 (개방 공극) 내로 팽창하게 된다.
두 번째 방법에서는, 커버층이 망상 발포체 층의 양면에 도포되어 샌드위치 구조를 생성시킨다. 이러한 방법은 예를 들어 JP 11/042655에 기술되어 있다. 이 방법에서는, 망상 발포체 층이 2개의 커버층을 분리하여 유지시키기 위한 스페이서 재료로서 역할을 한다. 샌드위치 구조를 생성시키기 위해, 망상 발포체 층 및 커버층은 몰드 내에 위치하고, 몰드는 밀폐되며, 경화성 발포성 조성물은 반응 사출 성형 (RIM) 기술에 따라 밀폐 몰드 내에 주입된다.
2가지 종래 기술의 단점은 발포성 조성물이 망상 발포체의 개방 공극을 추가 발포체로 실질적으로 완전히 채울 수 있도록 비교적 고도의 과충전 (즉, 생성되는 발포체의 평균 밀도는 자유 상승 밀도보다 상당히 더 높아야 함)으로 도포되어야 한다는 점이다. 첫 번째 방법에서, 발포성 조성물은 사실상 망상 발포체 내로 전체적으로 상승해야 한다. 발포체의 상승 동안 발포 조성물의 증가하는 점도로 인해, 망상 발포체 스트럿에 의해 제공되는 저항성이 또한 증가하여, 망상 발포체 내로 전체적으로 관통할 수 있도록 더 많은 양의 발포성 조성물이 요구된다. 두 번째 방법에서, 발포성 조성물은 하나의 주입구를 통해 (또는 제한된 수의 주입구를 통해) 몰드 캐비티 내로 주입된다. 발포 조성물을 몰드 내에서 망상 발포체를 통해 면에서 분무시켜야 하는 비교적 큰 거리로 인해, 망상 발포체를 또한 몰드의 더 먼 위치에서 채우기 위해 또한 더 많은 양의 발포성 조성물이 몰드 내에 주입되어야 한다.
본 발명의 목적은 개방 셀 발포체의 개방 공극을 채우기 위해 필요한 발포성 조성물의 양을 감소시킬 수 있는 신규 방법을 제공하는 데에 있다.
이를 위해, 본 발명에 따르는 방법은 경화성 발포성 조성물이 코어층 상에 분무되고, 코어층에 도달할 때에 1/s의 전단 속도에서 측정하여 1000 mPa. 미만의 동적 점도를 가지며, 코어층이 그 위에 발포성 조성물을 분무할 때에 누운 위치로 유지되어 분무된 발포성 조성물이 코어층의 개방 셀 발포체 내로 중력에 의해 적어도 부분적으로 관통되게 된다.
본 발명자들은 상기 방법이 개방 셀 또는 다시 말하면 개방 셀 발포체의 개방 공극을 채우기 위해 필요한 발포성 조성물의 양을 감소시키게 되며, 개방 공극은 바람직하게는 80 부피% 이상, 바람직하게는 90 부피% 이상, 더 바람직하게는 95 부피% 이상 상기 추가 발포체로 채워짐을 발견하였다.
발포성 조성물은, 예를 들어 코어층이 커버층에 의해 덮이지 않는 경우 또는 코어층이 개방 커버층 (오프닝을 나타냄)에 의해 덮이는 경우에, 개방 셀 발포체의 개방 공극 내로 직접 적어도 부분적으로 분무될 수 있다. 다른 한편으로는, 코어층이 밀폐되지만 투과성인 커버층에 의해 덮이는 경우, 상기 커버층의 상부에 분무되는 저점성 발포성 조성물은 커버층을 통해 중력에 의해 관통할 수 있으며, 이것이 상승하기 시작하기 전 및 이것이 유동하기는 너무 점성이 되기 전에 실질적으로 개방 셀 발포체 층 내로 더 스며들 수 있다. 개방 셀 발포체의 재료는 바람직하게는, 재료 자체, 즉 셀 스트럿이 실질적으로 발포성 조성물을 흡수하지 않을 정도의 재료이다. 상기 방식으로, 또한 개방 셀 발포체를 채우기 위해 더 적은 발포성 조성물이 필요하다.
망상 발포체 코어의 개방 공극을 발포성 조성물로 채우는 것은 US-A-5135959에 이미 공지되어 있다. 그러나, 여기에 기술된 발포성 조성물은 이소시아네이트계 발포성 조성물이 아니고 폴리이미드 발포체 전구물질이다. 이러한 발포체 전구물질을 사용하는 것은 수가지 단점을 제공한다. 특히, 폴리이미드 발포체 전구물질은 일반적으로 분말 형태로 도포된다. US-A-5135959에 따르면, 이런한 분말은 비교적 미세한 셀 망상 발포체 (선상 인치당 10-100 개의 공극을 가짐) 상에 분무된 후에, 몰드 내에 넣어지고 폴리이미드 전구체의 발포 및 경화 온도로 가열되어, 폴리이미드 발포체가 망상 발포체의 개방 공극을 채우게 된다. 기술된 예에 따르면, 이러한 폴리이미드 발포체 전구물질은 전구물질을 발포시키기 위해 20분 동안 200℃를 초과하는 가열 온도(US-A-3554939에 기재된 바와 같이, 전구물질의 융점보다 더 높음), 및 폴리이미드 발포체를 경화시키기 위해 수시간 동안 훨씬 더 높은 온도 (235℃)를 필요로 한다. 본 발명에 따르는 이소시아네이트계 발포성 조성물을 사용함으로써, 발포성 조성물을 발포시키고 경화시키기 위한 이러한 고온 및 장시간의 단점은 전혀 필요하지 않다. 대조적으로, 이소시아네이트계 발포성 조성물의 일반적으로 높은 반응성으로 인해, 본 발명은 비교적 저온 (120℃ 미만 또는 심지어는 90℃ 미만)에서 단지 수분의 단시간 내에 발포성 조성물을 경화시키게 된다. 폴리이미드 발포체 전구물질을 분말로서 도포하는 것 이외에, US-A-5135959에는 또한 망상 발포체를 점성 폴리이미드 발포체 전구물질로 함침시키는 것이 기술되어 있다. 이는 망상 발포체가 상기 기술된 바와 같이 오븐 내에 넣어져서 폴리이미드 발포체를 발포시키고 경화시키기 전에, 상기 용매로 희석된 액체 폴리이미드 발포체 전구물질을 망상 발포체 상에 분무하거나, 망상 발포체를 폴리이미드 발포체 전구물질 중에 침지시키고 과량의 액체 폴리이미드 발포체 전구물질을 제거시킴으로써 수행될 수 있다. 액체 폴리이미드 발포체 전구물질을 도포하는 것은 폴리이미드 발포체를 발포시키고 경화시키기 전에 건조 단계를 추가로 필요로 한다. 발포체 전구물질을 경화시키기 전에 과량의 액체 발포체 전구물질을 제거하고 용매를 건조시키는 이들 추가의 단계는 본 발명에 따르는 방법에 의해 완전히 방지된다 (경화성 발포성 이소시아네이트계 조성물은 충분히 낮은 점도를 갖기 위해 용매를 함유하지 않아도 되고 상기 발포성 조성물은 바람직하게는 용매를 함유하지 않거나 5 중량% 미만의 용매를 함유한다). 더욱이, 과량의 액체 발포체 전구물질을 제거해야 하지 않으면서, 본 발명의 방법은 더 낮은 과충전도를 얻게 되며, 즉, 망상 발포체 코어의 개방 공극을 채우기 위해 필요한 발포성 조성물의 양을 감소시킨다. 이는 저점성 이소시아네이트계 발포성 조성물을 개방 셀 발포체 상에 분무시킴으로써 달성되어, 상기 조성물이 개방 셀 발포체 내로 중력에 의해 적어도 부분적으로 관통하게 되고, 더욱 자유롭게 상승하게 되고, 망상 발포체의 개방 공극을 채우기 위해 더 적은 발포성 조성물이 필요하게 된다. 본 발명에 따르는 방법에서, 코어층에 분무되는 발포성 조성물은 모두 바람직하게는 발포 단계 전에 과량의 발포성 조성물을 제거할 필요가 없도록 발포되게 된다.
샌드위치 구조의 커버층 둘 모두 상에 발포성 이소시아네이트계 조성물을 분무하는 것은 그 자체로 공지되어 있으며, FR-A-2171949 및 DE-A-10153973에 더 상세하게 공지되어 있다. 이들 종래의 방법에 사용되는 코어층은 비교적 경질의 벌집구조이며, 이는 본 발명의 방법에서 코어층으로서 사용되는 가요성 개방 셀 발포체 층과 대조적이다. FR-A-2171949에 기술된 방법은 발포성 조성물을 2개의 커버층의 내부 면에 분무한 후, 이어서 벌집형 코어층 상에 도포시켜서 발포 조성물이 코어층 내로 부분적으로 관통되어 커버층을 코어층에 접착시키도록 하는 연속 방법이다. DE-A-10153973에 기술된 방법에서, 제 1 커버층이 몰드 내에 위치하고, 발포성 조성물의 제 1 부분이 상기 제 1 커버층 상에 분무되고, 벌집형 코어층이 제 1 커버층 상에 위치하고, 제 2 커버층이 코어층 상에 위치하며, 발포성 조성물의 제 2 부분이 제 2 커버층 상에 분무되고, 몰드가 밀폐된다. 발포성 조성물은 상승하여, 코어층 내로 다시 단지 부분적으로 관통되어 상기 코어층을 커버층에 접착시키는 발포체를 생성시킨다.
이들 공지된 방법의 단점은 사용되는 벌집형 코어층이 삼차원 형상의 몰드 표면의 형상에 쉽게 일치될 수 없으며, 이러한 벌집형 코어층이 이들에게 비교적 큰 변형을 가할 경우에 종종 인열되거나 균열된다는 점이다. 따라서, 본 발명에 따르는 방법에서는, 삼차원 형상의 몰드 내에 쉼게 도포되고 변형될 수 있는 가요성 개방 셀 발포체층, 특히 드레이프 발포체 층이 사용된다. 개방 셀 발포체층의 또 다른 장점은 이것이 벌집구조보다 더 낮은 비중을 가질 수 있다는 점이다. 그러나, 벌집형 층과는 대조적으로, 가요성 개방 셀 발포체층은 압축에 대한 특정 저항성을 얻기 위해 추가 발포체로 실질적으로 완전히 채워져야 한다는 점이다.
WO 2007/101868에는, 유리섬유 커버층으로 각각 덮어진 벌집형 코어층의 2개의 면에 먼저 저밀도 경화성 폴리우레탄 조성물을 분무한 후, 상기 층형성 재료를 압축 몰드 내에서 압축시키고 경화시키는 방법이 기술되어 있다. 이 방법의 단점은 벌집형 코어 재료의 실질적으로 완전한 충전을 달성하여 더 비싸고 무거운 샌드위치 재료를 유발시키기 위해 비교적 다량의 경화성 조성물이 필요하다는 점이다. 이는 일차적으로 벌집형 재료의 구조가 경화성 재료가 벌집형 재료의 모든 방향으로 분포되는 것을 막고, 이차적으로 폴리우레탄 조성물이 벌집형 코어 재료에 의해 흡수된다는 사실로 인한 것이다. 그런, 상기 설명된 바와 같이, 본 발명은 코어층으로서 개방 셀 발포체의 사용을 수반하고 상기 코어층 상에 발포성 조성물을 분무하면서 이를 누운 위치로 유지시켜서 발포성 조성물이 코어층의 개방 셀 발포체 내로 적어도 부분적으로 즉시 관통될 수 있게 함으로써 상기 문제점에 대한 해결책을 제공한다. 개방 셀 발포체층은 발포성 조성물이 상기 층의 모든 방향으로 분포되도록 하여, 단지 코어층의 면이 분무되는 경우에도 모든 셀이 채워지는 것을 보장하기 위해 과량의 발포성 조성물을 분무할 필요가 없게 되도록 할 것이다. 가요성 개방 셀 발포체층의 사용의 장점은 이러한 발포체층의 중량이 벌집구조의 중량보다 훨씬 더 가벼우며, 가요성 개방 셀 발포체층이 쉽게 연신되어, WO 2007/101868에 기술된 방법과는 대조적으로, 성형 동안 코어층을 주름지게 해서 얻어지는 물품의 중량을 추가로 증가시키는 주름을 생성시킬 필요가 없다는 점이다.
본 발명에 따르는 방법의 바람직한 실시예에서, 개방 셀 발포체, 보다 구체적으로는 망상 발포체는 2000 내지 7000㎛의 평균 셀 크기, 및 바람직하게는 3000㎛을 초과하고, 더 바람직하게는 4000㎛를 초과하는 평균 셀 크기를 갖는다.
이러한 비교적 큰 셀 크기를 갖는 발포체, 특히 망상 발포체는 발포성 조성물의 관통 및 발포체의 상승에 대한 더 작은 저항성을 제공한다.
바람직하게는, 상기 코어층에서의 개방 셀 발포체는, 비압축 상태에서, 상기 평균 셀 크기와 최소한 동일하고, 바람직하게는 상기 평균 셀 크기보다 20배 더 작고, 더 바람직하게는 상기 평균 셀 크기보다 10배 더 작고, 가장 바람직하게는 상기 평균 셀 크기보다 5배 더 작은 평균 두께를 갖는다.
상기 방식에서, 개방 셀 발포체는 충분히 점착성이며, 발포성 조성물은 상승이 시작되기 전에 코어층 내로 비교적 멀리 분무된 직후에 관통될 수 있다.
본 발명에 따르는 방법에서, 물품을 생성시키기 위해 사용되는 발포성 조성물의 전체량이 누운 위치로 유지되는 코어층 상에 분무될 필요는 없다. 발포성 조성물의 일부는 예를 들어 코어층을 하부 몰드 표면 또는 제 1 층 상에 위치시키기 전에 하부 몰드 표면, 보다 구체적으로는 그 위에 위치한 제 1 커버층 상에 분무될 수 있다. 발포성 조성물의 일부는 또한 상부 커버층을 코어층의 상부에 위치시키기 전에 상부 몰드 표면, 보다 구체적으로는 상부 몰드 표면에 도포되는 제 2 커버층 상에 분무될 수 있다. 발포성 조성물의 이들 부분은 코어층과 커버층 사이의 접착을 개선시키는 역할을 할 수 있다. 그러나, 바람직하게는 발포성 조성물의 75 중량% 이상, 더 바람직하게는 90 중량% 이상의 조성물을 코어 층에 분무시킴으로써 도포될 수 있는 반면, 상기 코어층은 생성되는 발포체의 평균 밀도의 감소를 얻을 수 있도록 누운 위치로 유지된다.
본 발명에 따르는 방법은 연속 또는 불연속 성형 방법이다. 연속 방법인 경우, 상부 및 하부 몰드 표면은 컨베이어 시스템에 의해 생성된다. 불연속 방법인 경우, 상부 및 하부 몰드 표면은 개방 또는 밀폐될 수 있는 몰드의 상부 및 하부 표면에 의해 생성된다. 불연속 방법에서, 코어층은 바람직하게는 이를 발포성 조성물을 분무하기 전에 하부 몰드 표면 상에 위치시킴으로써 누운 위치로 유지된다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 본 발명에 따르는 방법의 일부 특정 실시예의 하기의 설명으로부터 명백해질 것이다. 본 설명에서 사용되는 참조 부호는 첨부된 도면에 관련된다.
본 발명은 개방 셀 발포체의 개방 공극을 채우기 위해 필요한 발포성 조성물의 양을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은, 하부 커버층과, 개방 셀 발포체층으로 구성된 코어층과, 상부 커버층이 하부 몰드 표면에 위치하고, 발포성 조성물은 코어층, 보다 구체적으로는 코어층에 위치하는 상부 커버층에 분무되는, 압축 몰드를 도시하는 단순화된 수직 단면도.
도 2는, 압축 몰드를 밀폐시키고 발포성 압축물이 발포되고 경화되어 개방 셀 발포체층의 개방 셀을 추가 발포체로 채우는 후속 제조 단계를 도시한 도면.
도 3은, 생성되는 발포 물품, 보다 구체적으로는 발포성 조성물로부터 생성되는 발포체로 채워진 개방 셀 코어층에 의해 그리고 코어층에 접착된 2개의 커버층에 의해 생성되는 샌드위치 구조의 횡단면도.
도 4는, 도 3의 횡단면도의 일부를 더 큰 척도로 도시한 도면.
도 5 및 6은, 하부 및 상부 커버층 및 코어층이 위치하고 도 5의 이들 층 모두를 통해 그리고 단지 도 6의 하부 커버층을 통해 삽입물이 도포된 몰드의 수직 단면도의 상세를 더 큰 척도로 도시한 도면.
도 7은, 연속 제조 공정을 도시한 도면.
도 8은, 일정량의 발포성 폴리우레탄 조성물이 분무되고 발포되게 된 망상 발포체의 사진.
정의 및 시험 방법
과충전 또는 과충전도
상기 값은 발포성 조성물의 자유 상승 밀도와 개방 셀 발포체의 개방 셀에서 상기 발포성 조성물에 의해 생성되는 추가 발포체의 실제 밀도 (개방 셀 발포체의 완전한 충전을 가정함) 사이의 차를 나타낸다. 이는 하기 방정식에 의해 결정된다:
과충전 = [(성형된 밀도 - 자유 상승 밀도)/자유 상승 밀도] × 100
실행시, 성형된 밀도는 생성되는 물품의 중량 (Wa) 및 코어층의 중량(Wc)에 대한 생성되는 물품의 부피 (Va)를 기준으로 하기 방정식에 따라 결정될 수 있다:
성형된 밀도 = (Wa - Wc)/Va
개방 셀 발포체 (즉, 스트럿 및 이의 임의의 폐쇄 셀)에 의해 얻어지는 부피는 성형된 발포체 밀도를 결정하는 경우를 고려하지는 않는다.
하나 이상의 커버층이 존재하는 경우에, 이들 커버층의 부피 및 중량 및 이들 커버층에 함유된 경화된 발포성 조성물의 중량은 고려되지 않아야 한다 (예를 들어, 상기 기술된 바와 같이 커버층을 제거함으로써 그리고 발포 물품의 나머지 코어 부분에 대한 성형된 밀도를 결정함으로써).
자유 상승 밀도: ISO 1183에 따라 결정됨.
개방 셀 발포체
개방 셀 발포체는 발포체의 부피의 90% 이상을 형성하는 개방 공극을 포함하는 발포체이다. 개방 셀 발포체의 개방 공극은 스트럿(strut)에 의해 점유되지 않거나 개방 셀 발포체에 존재할 수 있는 임의의 폐쇄 셀에 의해 점유되지 않는 개방 셀 발포체의 부피이다.
망상 발포체
망상 발포체는 특별한 유형의 개방 셀 발포체이다. 망상 발포체는 셀 벽을 파괴 또는 제거함으로써, 완성된 폐쇄 셀 또는 개방 셀 발포체를 완전히 개방된 셀 발포체로 변환시켜 제조된다. 발포체를 망상화하기 위한 여러 기계적, 화학적 및 열적 방법이 공지되어 있고, 예를 들어, 미국 특허 제 3,405,217호, 제 3,423,388호, 제 3,425,890호 및 제 4,670,477호에 기술되어 있다.
평균 셀 크기
상기 크기는 WO 2007/031517의 p. 8, l. 21 - p. 9, l. 8에 기술된 바와 같이 렉티셀(Recticel)에 의해 비지오셀(Visiocell) 방법에 의해 결정될 수 있다.
드레이퍼블 ( drapable ) 및 드레이프성
드레이퍼블 코어층은 삼차원으로 형상화될 수 있는 몰드 표면 상에 드레이프될 수 있는, 즉 일반적으로 몰드 표면에 따라 이러한 몰드 표면을 덮을 수 있는 코어층이다. 이는 특히 ASTM 4032에 따라 측정하여, 150 N 미만, 바람직하게는 100 N 미만, 더 바람직하게는 50 N 미만의 굽힘 저항을 갖는다.
굽힘 저항
코어층의 굽힘 저항은 EP-B-1323398의 예에 기재된 바와 같이 변형된 원형 굽힘 시험 ASTM 4032-82에 의해 결정된다.
도 1 및 2에 도시된 방법에서, 발포 물품, 보다 구체적으로는 도 3 및 4에 추가로 도시되어 있는 삼차원 형상의 샌드위치 구조가 제조된다. 이는 가요성 개방 셀 발포체로 이루어진 코어층(1)과, 상기 코어층(1)의 하부 면의 하부 커버층(2)과, 코어층(1)의 상부 면의 상부 커버층(3)을 포함한다. 개방 셀 발포체는 90% 이상, 바람직하게는 95% 이상, 더 바람직하게는 98% 이상의 개방 셀을 포함한다. 개방 셀 발포체 코어층(1)의 이들 개방 셀 또는 개방 공극은 추가 발포체(4)로 80 부피% 이상, 바람직하게는 90 부피% 이상, 더 바람직하게는 95 부피% 이상 채워진다. 추가 발포체(4)는 코어층(1)의 개방 셀 발포체보다 더 작은 셀 크기를 갖는다.
커버층(2, 3)은 특히 보강층, 보다 구체적으로는 유리섬유 매트 또는 더 미세한 유리섬유 베일, 유리섬유 부직포, 유리섬유 랜덤 구조, 유리섬유 티슈, 절단 또는 분쇄 유리섬유 또는 광물섬유, 천연 섬유 매트 및 편직물 또는 직포, 절단 천연 섬유 및 섬유 매트, 중합체 섬유에 근거한 섬유 부직포 및 편직물, 아라미드 섬유의 탄소섬유 또는 이들의 혼합물과 같은 섬유를 함유하는 층을 포함한다. 보강층은 코어층의 양면에서 동일할 수 있거나, 또한 상이할 수 있다. 본 발명은 커버층으로서 또는 단지 유일한 커버층으로서의 보강층으로 제한되지 않는다. 커버층 중 하나 또는 2개의 커버층 모두는 또한 가죽 또는 인조 가죽 모피, 카페트 또는 직물 층과 같은 미적 층을 포함할 수 있다. 물품의 가시적 전방 면을 형성할 이러한 미적 층이 발포성 조성물에 대해 투과성인 경우, 외부 미적 커버층과 코어층 사이에 추가 불투과 커버층이 제공되어야 한다. 커버층은 또한 경질일 수 있으며, 특히 예를 들어 벽 패널 또는 테이블 탑 또는 구조 응용을 위한 다른 생성물을 덮기 위해 사용되는 금속 또는 목재 시트와 같은 경질 시트로 형성될 수 있다.
코어층(1)은, 샌드위치 구조 몰딩시, 샌드위치 구조의 표면 근처에서 (최고 인장강도의 위치에서) 커버층(2), (3)을 유지시키기도록 예정된다. 코어층(1)은 가요성 개방 셀 발포체를 포함한다. 이러한 가요성 발포체층(1)의 중요한 장점은, 예들 들어 경질 벌집 구조와 비교하여, 인열되거나, 균열되거나 손상될 위험 없이 복잡한 삼차원 형상의 몰드 표면 위에 훨씬 더 쉽게 도포될 수 있다는 점이다. 가요성 개방 셀 발포체층, 특히 망상 발포체층은 또한 벌집구조의 밀도보다 낮은 밀도를 가질 수 있으며, 더욱이 이것이 삼차원 형상의 몰드 표면 상에 도포될 경우에 주름질 필요가 없어서 더 경량의 생성 물품을 결과한다. 코어층(1)의 개방 셀 발포체는 바람직하게는 연신될 수 있으며, 더 바람직하게는 ISO 1798에 따라 측정하여, 100% 이상, 바람직하게는 150% 이상의 연신율을 갖는다.
코어층(1)의 개방 셀 발포체는, 예를 들어 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 발포체와 같은 중합체 열가소성 발포체일 수 있거나, 폴리우레탄 발포체과 같은 중합체 열경화성 발포체일 수 있다. 중합체 발포체는 US 2006/0026970에 기술된 바와 같이 많은 상이한 기술에 따라 생성될 수 있다. 바람직한 개방 셀 발포체는 망상 발포체, 특히 망상 폴리우레탄 발포체이다. 바람직하게는, 개방 셀 발포체는 2000 내지 7000㎛의 평균 셀 크기, 더 바람직하게는 3000㎛ 초과, 가장 바람직하게는 4000㎛ 초과의 평균 셀 크기를 갖는다.
코어층(1)은 바람직하게는 ISO 527-3에 따라 측정하여 이것의 E-모듈러스가 0.5 MPa보다 작을 정도로 가요성이다. 코어층(1)은 추가로 바람직하게는 몰드 표면 상에 매우 쉽게 쌓일 수 있을 정도로 훨씬 드레이프성이다. 코어층(1)의 개방 셀 발포체는 바람직하게는 60㎏/㎥ 미만, 더 바람직하게는 50㎏/㎥ 미만, 가장 바람직하게는 40㎏/㎥의 밀도를 갖는다. 이는 추가로 ISO 3386/1에 따라 측정하여 20 kPa 미만, 더 바람직하게는 15 kPa 미만, 가장 바람직하게는 10 kPa 미만의 CLD 40% 경도를 갖는다.
개방 셀 발포체의 개방 공극을 채우는 추가 발포체(4)는 발포 물품의 필요한 성질에 의존하여 가요성 또는 경질 발포체일 수 있다. 추가 발포체(4)는 이소시아네이트계 발포체, 특히 폴리우레탄 발포체, 폴리이소시아누레이트 발포체, 폴리우레아 발포체 또는 폴리우레아 변형 풀리우레탄 발포체이다.
도 3 및 4에 도시된 발포 물품, 보다 구체적으로는 샌드위치 구조를 생성시키기 위해, 하부 커버층(2), 코어층(1) 및 상부 커버층(3)이 도 1에 도시된 바와 같이 하부 몰드 단면(6)의 표면(5)의 상부 상에 쌓인다. 층(1) 및 (3)은 하부 몰드 표면(5) 상에 연속적으로 또는 동시에 쌓일 수 있다. 하부 몰드 표면 상에 쌓이기 전에, 이들은 임의적으로 서로, 밀폐된 막의 생성을 방지하기 위해 서로, 바람직하게는 단지 국소적으로 접착될 수 있다.
층(1) 및 (3)이 몰드 내에 도포된 후에, 경화성 발포성 조성물(7)이 이들 층의 상부에 분무되어 코어층(1)의 공극 내에서 추가 발포체(4)를 생성시키고 층(1) 및 (3)을 서로 접착시킨다. 상기 발포성 조성물은 경화성 이소시아네이트계 조성물, 특히 폴리우레탄, 폴이이소시아네이트, 폴리우레아 또는 폴리우레아 변형 폴리우레탄 생성 조성물을 포함한다. 이소시아네이트계 조성물은 바람직하게는 개방 셀 발포체층 상에 분무될 때에 이미 경화하기 시작하는 반응성 혼합물이다.
상부 커버층(3)이 개방층, 즉 구멍이 제공된 층, 및/또는 발포성 조성물이 코어층(1) 내로 관통될 수 있도록 발포성 조성물(7)에 대해 투과성인 층이어야 하는 것이 분명하다. 하부 커버층(2)는 대조적으로 밀폐된 불투과층일 수 있다. 따라서, 하부 커버층(2)는 열경화성 또는 열가소성 합성 스킨층과 같은 불투과성 미적 커버층일 수 있다. 이러한 합성 스킨층은 먼저 생성되고 하부 몰드 표면 상에 위치할 수 있거나, 또한 예를 들어 분무, 열성형 또는 슬러시 성형 기술에 의해 하부 몰드 표면에 생성될 수 있다. 스킨층은 바람직하게는 몰드 표면에 폴리우레탄 반응 혼합물을 분무시킴으로써 생성되는 탄성 폴리우레탄 스킨층이다 (참조예: EP-B-0303305 및 EP-B-0389014). 스킨층의 후면은 특히 또한 분무 공정에 의해 발포체층이 제공될 수 있다. 발포체층 대신에 또는 이외에, 특히 증가된 강성을 얻기 위해 스킨층과 코어층 사이에 보강층이 또한 도포될 수 있다. 본 발명에 따르는 방법은 예를 들어 EP0642411에 기술된 바와 같이 자체 지지 트림 부품의 경질 합성 운반체를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명은 문 패널과 같은 경량 트림 부품 또는 자동차 크래쉬 패드 또는 좌석 백커버와 같은 구조적 자동차 부품을 생성하는 것을 가능하게 한다.
도 2에 도시된 다음 단계에서, 모둘드(6), (8)은 상부 몰드 표면(9)을 갖는 상부 몰드 단면(8)을 하부 몰드 단면(6)으로 하강시켜 층(1) 및 (3) 및 특히 개방 셀 코어 발포체 코어층(1)을 어느 정도 바람직하게 압축시켜 밀폐된다. 다음으로, 발포성 조성물(7)이 상부(9)와 하부 몰드 표면(5) 사이에서 규정된 몰드 캐비티 내에서 발포 및 경화된다. 이후, 몰드가 개방되고(미도시됨), 생성된 물품이 몰드로부터 분리된다.
코어층(1)에 분무되는 발포성 조성물(7)의 필수적인 특징은 이것이 층(1) 내지 (3)의 상부에 도달시, 1/s의 전단 속도에서 측정하여, 1000 mPa. 미만, 800 mPa. 미만, 더 바람직하게는 500 mPa. 미만 또는 심지어는 300 mPa. 미만의 동적 점도를 갖는다는 점이다. 이러한 낮은 점도로 인해, 그리고 층(1) 및 (3)이 누운 위치로 유지되고, 보다 구체적으로는 하부 몰드 표면에 위치하기 때문에, 발포성 조성물은 보다 구체적으로는 이것이 발포되기 시작하고 점성이 커지기 전에 코어층(1)의 개방 셀 발포체 안으로 중력에 의해 관통될 수 있다. 이러한 방식으로, 발포성 조성물은 발포되기 시작하기 전에 코어층(1) 내로 더욱 고르게 분포되어, 발포 조성물이 개방 셀 발포체에 의해 상승되는 것이 방해를 덜 받게 되어, 개방 셀 발포체를 채우기 위해 더 적은 발포성 조성물이 필요하다. 개방 셀 발포체의 개방 공극은 사실상 발포성 조성물에 의해 생성되는 추가 발포체(4)로 80 부피% 이상, 바람직하게는 90 부피% 이상, 더 바람직하게는 95% 이상 채워져야 한다. 시험은 필요한 과충전이 상기 방식으로 100% 미만, 특히 90% 미만, 보다 구체적으로는 80% 미만의 값 까지 감소될 수 있음을 보여주었다.
코어층(1)이 발포성 조성물이 그 위에 분무될 때에 누운 위치로 유지되어야 한다 하더라도, 이는 코어층(1)이 전체적으로 수평으로 유지되어야 함을 의미하지는 않는다. 그러나, 코어층은 수평면에 대해 75o 미만, 바람직하게는 60o 미만, 더 바람직하게는 45o 미만의 각도로 유지되는 것이 바람직하다. 코어층이 평평한 몰드 표면 상에 위치하지 않지만, 대신에 이차원 또는 삼차원 형상의 몰드 표면 상에 위치하여 코어층이 그 위에 발포성 조성물을 분무할 때에 이차원 또는 삼차원적으로 굽어지게 되는 경우, 코어층의 상부 표면의 평균 경사각이 결정될 수 있다. 코어층의 상부 표면은 코어층의 상면에 접하고 코어층의 발포체 구조를 나타내지 않는 평면에 의해 규정된다. 상기 접한 평면은 각각 약 1㎠의 표면적 및 실질적으로 이들의 길이와 동일한 폭을 갖는 개별적인 평평한 작은 표면으로 분할될 수 있다. 작은 표면들은 각각 수평면에 대해 90o 이하의 각도를 형성한다. 이들 각도의 수평균은 75o 미만, 바람직하게는 60o 미만, 더 바람직하게는 45o 미만이어야 하는 코어층의 평균 각도이다.
개방 셀 발포체를 더 쉽게 채우기 위해, 코어층의 개방 셀 발포체는 바람직하게는 비압축 상태에서 이것의 평균 셀 크기의 20배 미만, 바람직하게는 평균 셀 크기의 10배 미만, 가장 바람직하게는 평균 셀 크기의 5배 미만인 평균 두께 (이것의 두께를 이것의 표면적으로 나눔으로써 측정함)를 갖는다. 충분히 일정한 발포체 층을 달성하기 위해, 개방 셀 발포체층은 바람직하게는 이것의 평균 셀 크기와 최소한 동일한 평균 두께를 갖는다.
발포성 조성물(7)의 저점도는 상부 몰드 표면 상에 이를 분무 또는 살포하는 것을 가능하게 한다. 공기 보조 또는 무공기 분무 노즐을 포함하는 상이한 유형의 분무 노즐이 사용된다. 바람직한 무공기 분무 노즐 및 분무 방법은 예를 들어 EP-B-0303305 및 EP-B-0389014에 기술되어 있다. 발포성 조성물은 바람직하게는 작은 방울, 보다 구체적으로는 ASTM E 799-81에 따라 측정하여 50㎛보다 큰 평균 부피 직경을 갖는 작은 방울 내로, 또는 노즐로부터 일정 거리로 이러한 작은 방울 내로 떨어져 있는 막의 형태로 분무된다.
발포성 조성물은 바람직하게는 20 내지 100㎏/㎥의 자유 상승 밀도를 갖는 발포체를 생성시키도록 제제화된다. 도 1 및 2를 참조하여 상기 기술된 방법에서, 몰드 내에 도포되는 발포성 조성물의 전체량은 하부 몰드 표면(5) 상에 위치한 코어층(1) 상에 분무함으로써 도포된다. 그러나, 발포성 조성물의 일부는 또한, 특히 하부 몰드 표면 상에 위치할 경우에, 그러나 코어층이 그 위에 위치하기 전에 하부 커버층(2) 상에 분무될 수 있다. 발포성 조성물의 또 다른 부분은 또한 상기 상부 커버층을 코어층(1)의 상부에 위치시키기 전에 상부 커버층 상에 분무될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 상기 발포성 조성물의 75 중량% 이상, 바람직하게는 90 중량% 이상은 누운 위치로 유지되는 경우에, 보다 구체적으로는 하부 몰드 표면 상에 위치하는 경우에 코어층 상에 분무함으로써 몰드 내에 도포된다.
코어층(1) 상에 발포성 조성물을 분무하기 전에 상부 커버층(3)을 먼저 도포하는 것 대신에, 발포성 조성물(7) 또는 이의 일부 이상은 또한 상기 코어층(1)을 상부 커버층(3)으로 덮기 전에 코어층(1) 상에 분무될 수 있다. 이는 특히 발포성 조성물이 발포를 시작하기 전에 코어층 내로 더 깊게 관통될 것이므로, 더 두꺼운 코어층, 예를 들어 10㎜보다 더 두꺼운 코어층의 경우에 장점이다. 그러나, 더 얇은 코어층, 특히 10㎜보다 더 얇은 코어층에 대해서, 발포성 조성물 또는 이의 일부 이상은 바람직하게는 코어층(1) 상에 위치한 상부 커버층(3) 상에 분무된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상부 커버층(3) 및 하부 커버층(2)를 도포하는 것 대신에, 코어층(1) 상에 커버층을 도포하지 않거나 단지 상부 커버층(3) 또는 단지 하부 커버층(2)만을 도포하는 것이 또한 가능하다. 커버층이 도포되지 않는 경우, 코어층(1)은 각각의 몰드 표면(들)에 커버층(들)을 유지시키고 더 이상 작용하지 않지만, 추가 발포체(4)의 기계적 성질을 변형시키도록 작용할 수 있다. 코어층(1)과 추가 발포체(4)의 개방 셀 발포체의 성질에 의존하여, 생성되는 합성 발포체 생성물은 광범위한 분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 코어층은 망상 소수성 폴리우레탄 발포체일 수 있는 반면, 추가 발포체는 친수성 폴리우레탄 발포체일 수 있다. 상기 친수성 추가 발포체는 물을 흡수하는 경우 팽윤되는 반면, 망상 발포체 코어는 생성물의 크기의 증가를 방지하기 위해 충분히 강할 것이다. 이들 2가지 유형의 발포체를 조합시킴으로써, 생성되는 합성 발포체는 이들 각각의 장점을 유지하면서 2가지 발포체 유형과 관련된 단점을 극복한다. 상기 합성 발포체 생성물은, 예를 들어 합성 스폰지 및 와이퍼와 같은 세척 분야에 매우 유용하다. 망상 발포체 코어는 개방 셀 발포체의 팽윤을 방지하는 역할을 할 뿐만 아니라, 연마성을 또한 개선하면서 개방 셀 발포체에 대한 손상을 방지할 것이다. 다른 분야에서, 예를 들어 추가 발포체가 경질 발포체인 경우, 개방 셀 발포체 코어(1)는 특히 합성 발포체 층의 굽힘 강도를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 이러한 감소된 굽힘 강도는 발포 물품이 설치 동안 휘어지는 것이 필요한 헤드라이너, A, B 또는 C 필러용 커버 등과 같은 자동차 내부 트림 부품에 대한 기판으로 사용되는 경우 특히 유용하다. 감소된 굽힘 강도는 설치시 이러한 부품의 손상 위험을 감소시킨다. 다른 한편으로, 예를 들어 개방 셀 금속 발포체를 포함하는 코어층을 사용하는 경우, 코어층은 또한 발포 물품을 보강시키는 작용을 할 수 있다.
본 발명에 따르는 장점은 몰드 내에서 크립, 핀 및 화스너와 같은 삽입물(10)을 도포하기 매우 용이하여, 이들이 생성되는 발포 물품 내에 부분적으로 끼워질 것이라는 점이다. 가요성 개방 셀 발포체는 사실상 삽입물(10)의 위치에서 쉽게 압축될 수 있다. 도 5는 삽임물(10)이 코어층(1)을 통해 그리고 상부 커버층(3) 및 하부 커버층(2)를 통해 하부 몰드 단면(6) 내에서 리세스(11) 내로 넣어지는 실시예를 나타낸다. 커버층(2,3)이 존재하지 않는 경우, 삽입물(10)은 단지 코어층(1)을 통해 (또는 단지 하나의 커버층이 제공되는 경우 코어층(1)과 하나의 커버층을 통해) 넣어져야 한다. 삽입물(10)은 옆으로 돌출한 헤드 부분(12)을 갖기 때문에 삽입물(10)은 발포 물품에 고정될 것이다. 코어층(1)의 개방 셀 발포체의 가요성으로 인해, 코어층(1)은 헤드 부분(12) 아래로 쉽게 압축될 수 있다. 헤드 부분(12)은 바람직하게는 몰드 표면(5)의 직립 가장자리에 의해 지지되고, 상기 직립 가장자리를 지나 돌출하여, 발포성 조성물(7)은 헤드 부분(12) 아래로 관통되고, 삽입물(10)을 발포 물품에 고정할 수 있다.
큰 삽입물(10) 또는 헤드 부분(12)의 경우에, 헤드 부분(12)의 상부에 개방 셀 발포체의 조각을 도포하고, 임의적으로 상기 개방 셀 발포체 조각의 상부에 커버층의 추가의 조각을 도포하는 것이 유용할 수 있다. 커버층의 부분은 부분적으로 또는 전체적으로 커버층(3) 위에 뻗어있다.
도 6은, 삽입물(10)의 상부에 강한 복합재를 또한 얻기 위해 개방 셀 발포체와 커버층의 추가 부분이 요구되지 않는 상이한 실시예를 나타낸다. 삽입물(10)은 사실상 하부 몰드 표면(5) 상에 하부 커버층(2)를 위치시킨 후에 몰드 내에서 도포되어, 삽입물(10)의 헤드 부분(12)과 몰드 표면, 보다 구체적으로는 이의 직립 가장자리 사이에 단지 하부 커버층(2)만이 위치하게되고, 보다 구체적으로는 고정되게 된다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 가요성 및 큰 공극 함량으로 인해, 코어층(1)의 개방 셀 발포체는 삽입물(10) 위로 큰 정도로 쉽게 압축될 수 있다.
상기 기술된 실시예에서, 생성되는 발포 물품은 비교적 균일한 두께를 갖는다. 두께가 현저히 상이한 경우에는, 더 두꺼운 두께가 필요한 위치에서 개방 셀 발포체의 2개 이상의 층을 서로의 위에 쌓음으로써 코어층(1)을 생성시킬 수 있다. 다른 한편으로는, 전체 몰드 표면 상에서 2개 이상의 개방 셀 발포체층을 서로의 상부에 도포하는 것 (그리고 예를 들어 이러한 발포체층 중 2개 사이에 삽입물(10)의 헤드 부분(12)을 제공하는 것)이 또한 가능하다. 대안적으로, 코어층(1)을 생성시키기 위해 사용되는 개방 셀 발포체층(들)은 또한 예를 들어 발포체층을 성형하거나 절단시킴으로써 비균일 두께를 가질 수 있다.
상기 기술된 성형 방법에 의해, 삼차원 형상의 발포 물품이 생성될 수 있다. 하부 몰드 표면(5) 및 상부 몰드 표면(9)는 일반적으로 둘 모두 삼차원적으로 형상화될 것이지만, 또한 몰드 표면(5) 또는 (9) 중 하나만이 삼차원적으로 형상화되는 것이 또한 가능하다.
몰드 내에서 불연속 방법에 따라 발포 물품을 제조하는 것 대신에, 발포 물품은 또한 연속 방법에 따라 제조될 수 있다. 이러한 연속 방법은 도 7에 도시되어 있다. 상기 방법에서는, 코어층(1) 및 임의적 커버층(2) 및 (3)이 제 1 컨베이어(13) 상에 도포되고, 이의 상부에 발포성 조성물이 도포되면서, 코어층(1)이 제 1 컨베이어(13) 상에서 전방으로 운반된다. 코어층(1) 및 그 위에 분무된 발포성 조성물은 하부 몰드 표면(5)을 형성하는 제 2 컨베이어(14) 상으로 이동한다. 상부 몰드 표면(9)는 제 2 컨베이어(14) 위에 배열된 제 3 컨베이어(15)에 의해 생성된다. 이들 컨베이어(14) 및 (15)를 통과하는 경우, 발포성 조성물은 발포되어 코어층(1)의 개방 셀 발포체의 공극을 채우고 적어도 부분적으로 경화된다. 발포 물품은 컨베이어(14) 및 (15)에 의해 형성되는 몰드 단면으로부터 뻬내어지고, 제 4 컨베이어(16)에 의해 추가 운반된다. 다음 단계에서, 연속 발포 물품은 분리 조각으로 절단될 수 있다. 또한, 상기 연속 방법에서는, 보다 구체적으로는 상부 컨베이어(15) 및/또는 하부 컨베이어(14) 상에 삼차원 형상의 몰드 표면을 제공하고 이들 2개의 컨베이어를 동기화시킴으로써 삼차원 형상의 발포 물품을 제조하는 것이 가능하다.
생성되는 발포 물품은 바람직하게는 2개의 큰 면 및 비교적 얇은 두께를 갖는 시트형 또는 패널형 물품이다. 이러한 시트형 또는 패널형 물품은 예를 들어 문짝, 계기판, 좌석 뒷받침, 좌석 지지체 또는 헤드라이너와 같은 자동차의 내부 트림 부품으로서 사용되는 경우에, 평평해져야 하지는 않지만 복합 삼차원 형상을 나타낼 수 있다.
예 1 (층을 덮지 않음)
플랫 패널을 얻기 위해, 둘 모두 65℃ 까지 가열한 하부 및 상부 몰드 단면으로 구성된 플랫 몰드를 사용하였다. 몰드 캐비티의 치수는 길이가 800㎜이고, 폭이 500㎜이었으며, 몰드의 깊이는 5㎜이어서, 부피가 2 리터이었다.
제 1 단계에서, 발포 물품을 더 쉽게 탈형시키기 위해 두개의 몰드 단면 모두에 이형제를 분무하였다.
제 2 단계에서, 망상 폴리우레탄 발포체 시트를 하부 몰드 표면 상에 위치시켰다. 상기 발포체 시트는 밀도가 30㎏/㎥이고, 두께가 5㎜이고 셀 크기가 4800㎛이었으며, 상표명 불프렌(Bulpren) S32520 하에 시판된다. 상기 망상 발포체는 약 100%의 개방 셀 함량을 가지며, 따라서 단지 약 0.06 리터의 부피를 점유하여, 나머지 부피(개방 공극 부피)가 약 1.94 리터가 되었다.
제 3 단계에서, 자유 상승 밀도가 48㎏/㎥인 경질 PUR 발포성 조성물을 망상 발포체 시트 상에 균일하게 분무하였다. 성분 A (폴리올 - 달토림(Daltorim) EL 17872 - 헌츠맨(Huntsman))의 동적 점도는 650 mPa.이었으며, 성분 B (MDI 이소시아네이트 - 수프라섹(Suprasec) 5030 - 헌츠맨)에 대해, 점도는 185-235 mPa.이었으며, 두 점도 모두 25℃에서 측정하였다. 100/190 (폴리올/이소시아네이트)의 비의 총 160 g의 2개의 성분을 액체 PUR을 망상 발포체 시트 상에 균질 방식으로 분포시키는 방식으로, 약 65℃에서 공업용 로봇을 사용하여 망상 발포체 시트 상에 분무하였다.
제 4 단계에서, 가열된 몰드를 밀폐하고, PUR을 3분 동안 몰드 내에서 상승시키고 경화시켰다. 몰드를 개방한 후에, 부품을 탈형시켰다. 이에 의해, 몰드와 동일한 치수를 갖고 110㎏/㎥의 전체 밀도를 갖는 완전히 충전된 구조의 평평한 패널이 생성되었다.
약 67% (={[(110-30)-48]/48}×100)의 과충전도가 망상 발포체의 공극의 완전한 충전을 가능하게 하였다.
망상 발포체 코어의 존재는 동일한 치수 및 성형된 밀도를 갖는 순수 경질 발포체 패널과 비교하여 더 낮은 굽힘 강도를 결과하였다 (표 1 참조). 이는 명백하게, 파괴시 절대 굽힘이 똑같이 유지되는 것으로 입증되었다 하더라도, 얻어지는 패널이 더 쉽게 굽어져서 더 적은 힘을 사용하게 되고 패널을 손상시킬 위험이 덜해짐을 나타내는 것이다.
예 2 (층을 덮음)
예 1에 기술된 바와 같은 망상 발포체 시트를 동일한 양의 PUR 발포성 조성물을 그 위에 분무하기 전에 양면에서 연속 필라멘트 유리섬유 매트 (225 g/㎡의 면적 증가, 세인트 고베인-베트로텍스(Saint Gobain-Vetrotex)의 타입 U816/225)로 덮는 것을 제외하고는, 예 1과 동일한 방법을 수행하였다.
얻어진 패널은 완전히 충전되었으며, 200㎏/㎥의 전체 밀도를 가졌다 (그 안에 함유된 망상 발포체, 유리섬유 매트 및 PUR을 포함함). 결과적으로, 기계적 성질이 우수한 샌드위치형 패널이 생성되었다. 이는 특히 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 얻어지는 굽힘 강도에 의해 입증된다. 상기 예에서 얻어지는 발포된 샌드위치 재료를 WO 2007/101868의 예 1에서 얻어지는 샌드위치 재료와 비교할 경우, 훨씬 더 무거운 유리섬유 매트를 본 예에서 사용한다는 사실에도 불구하고, 얻어지는 샌드위치 재료의 면적 증가가 여전히 벌집구조를 사용하여 얻어지는 샌드위치 재료의 면적 증가보다 현저히 더 낮다 (약 1000 g/㎡ 대 약 1350 g/㎡)는 것을 알 수 있다.
굽힘 성질
밀도 ㎏/㎥ 굽힘 강도 Nmm
순수 경질 발포체 패널 80 700
예 1 110 380
예 2 200 >10000
예 3 (층을 덮지 않음)
발포체를 망상 발포체로 제조하는 방식을 보여주기 위해, 더 적은 발포성 조성물을 사용하여 예 1을 반복하였다. 도 8은 어느 정도 이미 발포시킨 발포성 조성물을 함유하는 망상 발포체의 사진이다. 명백하게, 발포성 조성물이 주로 망상 발포체의 스트럿에 분무하지만 또한 부분적으로 중력에 의해 스트럿을 따라 유동시킴으로써 망상 발포체의 스트럿 상에 침전됨을 알 수 있다. 발포성 조성물의 낮은 초기 점도에도 불구하고, 이중 대부분은 망상 발포체의 스트럿 상에 침전된다. 상기 방식으로, 발포성 조성물은 더 자유롭게 상승하여, 망상 발포체의 개방 공극을 채우기 위해 더 적은 발포성 조성물이 필요하게 되며, 즉 더 작은 충전도가 필요하게 될 수 있다.
비교예
자유 상승 밀도가 약 23㎏/㎥인 발포성 폴리우레탄 조성물로부터 출발하여 TDI계 가요성 발포체를 생성시켰다. 상기 조성물을 490×490×100㎜의 몰드 내에 부었다. 몰드를 완전히 채우기 위해 몰드 내에 약 720 g의 발포성 조성물을 부어야 했으며, 필요한 과충전도는 30%이었다.
35㎏/㎥의 밀도를 갖는 490×490×100㎜의 망상 발포체의 블록을 몰드 내의 발포성 조성물 상에 위치시키는 경우, 몰드를 채우기 위해 현저히 더 많은 양, 즉 약 1080 g의 발포성 조성물이 필요하였다. 필요한 과충전도는 95%이었다.
1: 코어층, 2,3: 커버층, 4: 추가 발포체, 5: 하부 몰드 표면, 6: 하부 몰드 단면, 7: 발포성 조성물, 8: 상부 몰드 단면, 9: 상부 몰드 표면, 10: 삽입물, 11: 리세스, 12: 헤드 부분, 13,14,15: 컨베이어

Claims (23)

  1. 발포 물품(foamed article)을 제조하는 방법으로서,
    상기 물품에 적어도 하나의 코어층(core layer)(1)을 제공하는 단계로서, 상기 코어층(1)은 개방 셀 발포체(open-cell foam) 부피의 적어도 90%를 형성하는 개방 공극(open void)을 갖는 가요성의 개방 셀 발포체를 포함하는, 단계와,
    하부 몰드 표면(5)과 상부 몰드 표면(9) 사이에 상기 코어층(1)을 도포하는 단계와,
    경화성 발포성 이소시아네이트계 액체 조성물(7)을 상기 개방 셀 발포체의 개방 공극에서 발포시켜, 상기 코어층(1)이 상부 몰드 표면(9)과 하부 몰드 표면(5) 사이에서 유지되는 동안 상기 개방 공극을 채우는 추가 발포체(4)를 제조하는 단계와,
    상부 몰드 표면(9)과 하부 몰드 표면(5) 사이로부터 상기 제조된 물품을 빼내는 단계를
    포함하는, 발포 물품의 제조 방법에 있어서,
    상기 경화성 발포성 조성물(7)은 상기 코어층(1)에 분무되고, 상기 코어층(1)에 도달시 1/s의 전단 속도(shear rate)에서 측정된 1000 mPa. 미만의 동적 점도(dynamic viscosity)를 가지며, 상기 코어층(1)은 위에 상기 발포성 조성물(7) 분무시 누운 위치(lying position)로 유지되어, 상기 분무된 발포성 조성물(7)이 상기 코어층(1)의 상기 개방 셀 발포체 내로 중력에 의해 적어도 부분적으로 관통하게 되는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 발포성 조성물(7)은 100% 미만, 바람직하게는 90% 미만, 더 바람직하게는 80% 미만의 과충전도(degree of overpacking)로 도포되는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 발포성 조성물(7)은 20 내지 100㎏/㎥의 자유 상승 밀도(free rise density)를 갖는 발포체를 생성하도록 제제화되는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개방 셀 발포체의 상기 개방 공극의 적어도 80 부피%, 바람직하게는 적어도 90 부피%, 더 바람직하게는 적어도 95 부피%가 상기 추가 발포체(4)로 채워지는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개방 셀 발포체는 망상 발포체, 특히 망상 폴리우레탄 발포체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개방 셀 발포체는 2000 내지 7000㎛, 바람직하게는 3000㎛ 초과, 더 바람직하게는 4000㎛ 초과의 평균 셀 크기(cell size)를 갖는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 비압축 상태에서, 상기 코어층 중의 상기 개방 셀 발포체는 상기 평균 셀 크기와 적어도 동일하고, 바람직하게는 상기 평균 셀 크기의 20배 미만, 더 바람직하게는 상기 평균 셀 크기의 10배 미만, 가장 바람직하게는 상기 평균 셀 크기의 5배 미만의 평균 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개방 셀 발포체는, 상기 발포성 조성물을 실질적으로 흡수하지 않는 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포성 조성물(7)은, 상기 코어층(1)에 도달시, 1/s의 전단 속도(shear rate)에서 측정된 800 mPa.s 미만, 바람직하게는 500 mPa.s 미만의 동적 점도를 갖는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포성 조성물(7)의 적어도 75 중량%, 바람직하게는 적어도 90 중량%는, 상기 코어층(1)을 상기 누운 위치에 유지하는 동안 상기 코어층(1)에 이를 분무하여 도포되는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포성 조성물(7)은, 상기 발포성 조성물(7)을 상기 코어층(1)에 분무하기 전 및/또는 후에 적어도 하나의 제 1 커버층(cover layer)(3)으로 덮인 상기 코어층(1)의 제 1 면 위에 분무되는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 코어층(1)은 상기 제 1 커버층(3)으로 덮이고, 상기 발포성 조성물(7)은 상기 제 1 커버층(3)에 분무되며, 상기 제 1 커버층(3)은 상기 발포성 조성물(7)이 상기 제 1 커버층(3)을 통해 상기 코어층(1) 안으로 관통할 수 있도록 상기 발포성 조성물(7)에 대해 투과성이 있는, 발포 물품의 제조 방법.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포성 조성물(7)은 상기 코어층(1)의 제 1 면에 분무되고, 상기 코어층(1)은 상기 제 1 면에 마주하여, 적어도 하나의 제 2 커버층(2), 특히 상기 발포성 조성물에 대해 불투과성인 층을 포함하는 커버층(2)으로 덮인 제 2 면을 가지며, 상기 제 1 면은 바람직하게는 샌드위치 구조를 생성하기 위해 적어도 하나의 제 1 커버층(3)으로 덮인 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어층(1)은 드레이프성이고, 상기 하부 몰드 표면(5) 위로 드레이프되며, 상기 코어층(1)은 바람직하게는 상기 상부 몰드 표면(9)과 상기 하부 몰드 표면(5) 사이에서 압축되는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개방 셀 발포체는 60㎏/㎥ 미만, 바람직하게는 50㎏/㎥, 더 바람직하게는 40㎏/㎥ 미만의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개방 셀 발포체는 신축성이 있고, ISO 1798에 따라 측정된 적어도 100%, 바람직하게는 적어도 150%의 연신율(elongation)을 갖는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개방 셀 발포체는 ISO 3386/1에 따라 측정된 20 kPa 미만, 바람직하게는 15 kPa 미만, 더 바람직하게는 10 kPa 미만의 CLD 40% 경도(hardness)를 갖는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어층(1)은 상기 하부 몰드 표면(5)에 위치하고, 상기 경화성 발포성 조성물(7)은 상기 하부 몰드 표면(5)에 위치시 상기 코어층(1)의 상부에 분무되는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  19. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 불연속인 방법으로서, 상기 발포 물품은, 상기 몰드 표면(9)을 형성하는 상부 몰드 단면(8)과 상기 하부 몰드 표면(5)을 형성하는 하부 몰드 단면(6)을 포함하는 몰드(6, 8)에 제조되고, 상기 상부 몰드 단면(8)과 상기 하부 몰드 단면(6)은 성형 위치(moulding position)와 탈형 위치(demoulding position) 사이에서 서로 이동 가능하고, 상기 방법에서 상기 코어층(1)은 상기 몰드 단면(6, 8)의 상기 탈형 위치에서 상기 하부 몰드 표면(5)에 위치하고, 상기 발포성 조성물(7)은 상기 하부 몰드 표면(5) 상에 위치하는 상기 코어층(1) 상에 분무되며, 상기 몰드 단면(6, 8)은 성형 위치에 있게 되고, 상기 발포성 조성물(7)이 발포된 후에, 상기 몰드 단면(6, 8)은 탈형 위치에 있게 되고, 생성된 물품은 상기 몰드로부터 빼내어지는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  20. 제 1항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 연속적인 방법으로서, 상기 상부 몰드 표면(9)과 상기 하부 몰드 표면(5)은 컨베이어 시스템에 의해 형성되는, 발포 물품의 제조 방법.
  21. 제 1항 내지 제 20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하부 몰드 표면(5) 및/또는 상기 상부 몰드 표면(9)은 삼차원으로 형상화되는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  22. 제 1항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포성 조성물(7)은 상기 코어층(1)의 제 1 면 위에 분무되고, 상기 코어층(1)은 상기 제 1 면에 마주하여, 적어도 하나의 제 2 커버층(2)로 덮인 제 2 면을 가지며, 상기 제 2 커버층(2)은 하부 몰드 표면(5) 상에 도포되고, 바람직하게는 옆으로 돌출한 헤드 부분(12)을 갖는 적어도 하나의 삽입물(insert)(10)이 상기 코어층(1)을 상기 하부 몰드 표면(5) 상에 도포하기 전 또는 후에 상기 제 2 커버층(2)를 통해 상기 하부 몰드 표면(5)의 리세스(recess)(11)로 도포되며, 상기 돌출 헤드 부분(12)은 바람직하게는 상기 하부 몰드 표면(5)으로부터 일정 거리로 유지되어 발포성 조성물(7)을 상기 돌출 헤드 부분(12)과 상기 하부 몰드 표면(5) 사이를 관통하도록 하는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
  23. 제 1항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어층(1)을 상기 하부 몰드 표면(5) 상에 도포한 후, 바람직하게는 옆으로 돌출한 헤드 부분(12)을 갖는 적어도 하나의 삽입물(10)은 상기 코어층(1)을 통해 상기 하부 몰드 표면(5)의 리세스(11)로 도포되며, 상기 돌출 헤드 부분(12)은 바람직하게는 상기 하부 몰드 표면(5)으로부터 일정 거리로 유지되어 발포성 조성물(7)이 상기 돌출 헤드 부분(12)과 상기 하부 몰드 표면(5) 사이를 관통하도록 하는 것을 특징으로 하는, 발포 물품의 제조 방법.
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