KR20100099302A - 발포 반응성 수지를 함유하는 지지체 물질의 성형물 - Google Patents

발포 반응성 수지를 함유하는 지지체 물질의 성형물 Download PDF

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마르쿠스 쉬테
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바스프 에스이
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Abstract

본 발명은 a) 발포성 반응성 수지를 지지체 물질에 도입하는 단계, 및 b) 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질을 압축 변형하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있는 성형물에 관한 것이다.

Description

발포 반응성 수지를 함유하는 지지체 물질의 성형물 {MOLDED PARTS MADE OF CARRIER MATERIALS WHICH CONTAIN FOAMING REACTIVE RESIN}
본 발명은 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질에 대해 압축 변형 단계를 수행하여 상기 지지체 물질로부터 제조가능한 성형물, 및 또한 이러한 성형물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 성형물을 포함하는 패널, 및 항공기 건설을 비롯한 수송 수단 건설에서의 또는 화재 보호층으로의 상기 성형물 및/또는 패널의 용도에 관한 것이다.
DE-A 196 40 887은 섬유-강화 함수 규산나트륨의 하나 이상의 층 Ⅰ 및 가요성 개방-셀 발포체, 보다 구체적으로는 멜라민/포름알데히드 수지의 하나 이상의 층 Ⅱ를 갖는 편평한 화재 보호 물질에 관한 것이다. 상기 화재 보호 물질의 제조에서, 층 Ⅰ과 Ⅱ는 서로 분리되어 배열되고, 화재 보호 물질은 또한 2개 이상의 층 Ⅰ과 Ⅱ를 교호하여 포함할 수 있다. 화재 보호 물질은 전형적으로 에폭시 수지 커버로 덮이며, 예를 들어 알루미늄 포일 또는 폴리에스테르, 폴리에틸렌 또는 폴리비닐 클로라이드의 필름 또는 종이 시트와 같은 보호층이 적층되어 있다. 그러나 DE-A 196 40 887에는 발포성 반응성 수지를 가요성 개방-셀 발포체에 도입하고 이어서 이에 대해 압축 변형 단계를 수행하는 것에 대해선 개시되어 있지 않다.
DE-A 42 11 762에는 예를 들어 이음매, 벽 구멍 또는 성분 사이의 중간 공간과 같은 건축에서의 틈을 화재 보호 밀봉하는 것을 의도한, 연소성이 낮거나 없는 발포 프로파일이 개시되어 있다. 발포 프로파일은 그의 공동 내 및/또는 표면 전체에서 화재 시에 팽창성을 띄고 단열층을 형성하는 물질, 예를 들어 팽창성 흑연, 규산염 또는 폴리우레탄 (PU)을 포함한다.
예를 들어, 사용된 발포체 물질은 멜라민 수지 발포체이다. 단열층을 형성하는 물질은 또한, 질소 함유 팽창제의 경우에는 폴리비닐 아세테이트 분산액을 포함할 수 있고 수성 알칼리 금속 규산염의 경우에는 라텍스 분산액을 포함할 수 있다. 발포체 프로파일은 단열층을 형성하는 팽창성 물질로 발포체의 모든 측면을 코팅하고/하거나 발포체에 함침시킴으로써 제조한다. 예를 들어, 단열층을 형성하는 물질의 용액 또는 분산액에 발포체를 침지시키고, 이어서, 바람직하게는 딥 롤 또는 압착 롤의 도움으로, 압착하여 과잉 용액 또는 분산액을 제거하고 이어 건조함으로써 함침을 수행할 수 있다. 함침의 정도는 롤 압력을 변화시킴으로써 다양하게 할 수 있다. 그러나, DE-A 42 11 762에는 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질의 압축 변형 단계에 대해선 전혀 기재되어 있지 않다. 경화 절차 후, 이 방법은 원칙적으로 부서지기 쉽고 경질인 물질을 산출한다. 상기 특허 문헌에 기재된 발포 프로파일은 수송 수단 건설의 용도로 쓰이는 경량 성형물로서는 적절하지 않다.
WO 2005/095728은 단열 코어 물질과 하나 이상의 금속 시트 사이에 팽창성 조성물의 화재 보호층이 도입되어 있는, 단열 코어 물질과 2개의 금속 시트를 포함하는 외부 단열 및 마감 계에 관한 것이다. 사용된 화재 보호층은 예를 들어 내열 멜라민 수지 발포체 (예를 들어, 바소텍트 (Basotect, 등록상표)) 또는 겔화된 알칼리 금속 규산염 용액 (예를 들어, 팔루솔 (Palusol, 등록상표))을 포함하는 화재 보호 적층물일 수 있다. 후자는 또한 팽창성 조성물로 규명되고, 폴리우레탄 수지 또는 에폭시 수지, 및 또한 예를 들어 아크릴레이트 분산액과 같은 수지 기재 분산액을 기재로 하는 접착제를 추가적으로 포함할 수 있다. 게다가, 팽창성 흑연 또는 멜라민 화합물과 같은 첨가제가 화재 보호층, 즉 멜라민 수지 발포체 또는 팽창성 조성물에 첨가될 수 있다. 그러나 WO 2005/095728의 어디에도 폴리우레탄 또는 에폭시 수지를 기재로 하는 접착제를 지지체 물질 (멜라민 수지 발포체)에 도입하고 이어 이에 대해 압축 변형 단계를 수행하는 것은 개시되어 있지 않다.
EP-A 0 672 524는 예를 들어, 높은 인장 강도의 외부 박층을 멜라민/포름알데히드 수지인 개방-셀 열경화성 발포체로 구성된 보드의 양쪽 측면에 적층함으로써 치수적으로 안정한 음향제어 성분을 제조하는 방법에 관한 것이다. 발포체 보드의 표면에 수성 현탁액 형태의 결합제를 적용하고, 외부 층을 그 위에 놓고, 이러한 조립체를 50 내지 250℃의 온도와 2 내지 200 bar의 압력에서 압축시킨다. 적절한 결합제는 대략 50%의 수성 현탁액 형태로 사용되는 멜라민 수지, 우레아 수지 및 페놀 수지와 같은 경화성 축합 수지를 포함한다.
본 출원인의 독일 특허 출원 07 120 027.3에서, 1종 이상의 지지체 물질, 1종 이상의 화합물, 예를 들어, 팽창성 조성물 또는 규산염 화합물, 및 1종 이상의 비닐방향족 단량체로부터 제조될 수 있는 1종 이상의 중합체를 포함하는 층 (A)가 개시되어 있다. 이 층은 코어에 적용될 수 있고, 예를 들어 접착성 층 또는 연소 방지층으로서, 그리고 또한 샌드위치 패널에서 내염성을 향상시키기에 적합하다. 게다가, 이 층은 하나 또는 2개의 외부 층을 추가로 포함하는 외부의 단열 및 마감계의 일부일 수 있다. 상기한 성분 외에, 상기 (A) 층에는 또한 폴리우레탄 또는 에폭시드를 기재로 하는 접착제가 있을 수 있다. 그러나, 상기 특허 출원에는 층에 대해 압축 변형 단계를 수행하는 것에 대해 개시되어 있지 않고, 접착제가 발포성 반응성 수지인 것에 대해 개시되어 있지 않을 뿐 아니라, 적절할 경우 물의 부재 하에서 반응성 수지를 지지체 물질에 도입하는 것에 대해 개시되어 있지 않다.
폴리프로필렌 또는 폴리카보네이트와 같은 플라스틱, 또는 아라미드 섬유 (노멕스 (Nomex) 종이)로 제조된 벌집형 물질은 비교적 중량이 낮을 뿐만 아니라 기계적 강도가 높은 물질이고, 특히 항공 우주 산업에서 꼬리장치 또는 날개 부분에 사용한다 (독일 "Wikipedia"의 인터넷 발췌 참조 ("Wabe", "Honeycomb" 및 "Aramid"를 표제어로 한 www.de.wikipedia.org 참조)). 아라미드 또는 방향족 폴리아미드 (폴리아라미드)는 긴 사슬의 합성 폴리아미드이며, 미연방무역위원회의 정의에 따르면 아미드기의 85% 이상이 2개의 방향족 고리에 직접적으로 부착된다. 아라미드 섬유는 상표명 "노멕스" 또는 "케블라 (Kevlar)"로 판매되고 있다.
본 발명에서 다룬 문제는 한편으로는 중량이 가볍고 또 다른 한편으로는 안정적이어서 수송 수단 건설에서, 보다 구체적으로는 항공기 및 철도 분야에서 경량 성분으로 사용할 수 있는 새로운 성형물을 제공하는 것이다. 이러한 문제는
a) 발포성 반응성 수지를 지지체 물질에 도입하는 단계, 및
b) 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질을 압축 변형하는 단계
를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있는 성형물에 의해 해결된다.
본 발명의 장점은 성형물이 자동화될 수 있는 방법으로 제조될 수 있으며 향상된 기계적 특성을 가진다는 것이다. 이에 따라 본 발명의 성형물은 양호한 굴곡 강도와 인장 강도 및 또한 높고 안정적인 변형성을 특징으로 한다. 게다가, 그의 밀도는 낮고 중량이 가볍고 연소성이 낮아, 또한 화재 보호층으로 사용될 수 있다. 발포성 반응성 수지가 지지체 물질에 구배의 형태로 분포되어 있는 성형물이 특히 유리하다. 이 경우, 예를 들어 지지체 물질의 내부 (코어)는 극도로 가벼운 (발포성 반응성 수지를 덜 포함하는) 반면, 지지체 물질의 가장자리는 코어보다 무겁다 (발포성 반응성 수지를 더 포함한다). 대안은 지지체 물질이 그의 편평한 측면 중 한 측면에서 발포성 반응성 수지를 매우 적게 포함하거나 또는 전혀 포함하지 않고 그 대향 측면에서 발포성 반응성 수지를 매우 높은 농도로 포함하도록 반응성 수지 구배를 설정하는 것이다. 본 발명의 성형물이 특히 더 유리한 것은 본 발명의 방법으로 인해 용이하게 임의의 목적하는 형태로 얻을 수 있고 동시에 매우 안정적이기 때문이다.
하기에 본 발명의 성형물과 본 발명의 성형물의 제조 방법을 보다 자세히 규명한다. 성형물은 바람직하게는 편평한 성형물이다. 달리 말하면 성형물의 제 3 치수 (두께)가 제 1 치수 (길이)와 제 2 치수 (폭)보다 작은 성형물이다. 성형물뿐만 아니라 성형물의 제조 방법이 본 발명의 대상이다. 본 발명의 성형물은 하기 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.
a) 발포성 반응성 수지를 지지체 물질에 도입하는 단계
단계 a)에서, 발포성 반응성 수지를 포함하며 하이브리드 발포체로도 지칭되는 지지체 물질을 제조한다. 적절한 경우, 2개 이상의 상이한 발포성 반응성 수지를 지지체 물질에 도입되는 것 또한 가능하다.
원칙적으로 당업자에게 공지되어 있고 지지체, 매트릭스 또는 틀 (framework)로 사용가능한 모든 편평한 물질이 지지체 물질로서 적합하다. 지지체 물질은 바람직하게는 높은 흡수성을 지닌다. 그것들은 원칙적으로 임의의 목적하는 형태 또는 두께로 조정될 수 있다. 바람직하게는, 편평한 지지체 물질은 보드 형태이고, 제 3 치수 (두께)가 제 1 치수 (길이)와 제 2 치수 (폭)보다 작다. 이러한 편평한 지지체 물질의 길이와 폭은 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 지지체 물질의 두께는 일반적으로 사용한 물질의 성질에 좌우되고 보통 0.1 내지 50 mm, 바람직하게는 1 내지 20 mm이다.
바람직한 지지체 물질은 개방-셀 발포체, 제직물, 섬유, 면 직물, 유리 솜, 미네랄 솜, 판지, 골판지, 멜라민 수지 섬유 또는 다른 발포체로부터 선택한다.
지지체 물질로서 개방-셀 발포체를 사용하는 것이 보다 바람직하다. 적합한 개방-셀 발포체는 멜라민 수지 발포체 (예를 들어 바소텍트, 등록상표), PIR (폴리이소시아누레이트), 폴리이미드 발포체 또는 알루미늄 포스페이트, 규산염, 탄화된 발포체 또는 세라믹화된 발포체와 같은 무기 물질을 기재로 하는 발포체이다. 멜라민 수지 발포체가 특히 바람직하다. 멜라민 수지 발포체와 그의 제조 방법은 예를 들어 WO 01/94436에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 밀도가 25g/l 이하이고/이거나 공극의 크기가 10μm 내지 1000μm, 바람직하게는 50μm 내지 300μm인 개방-셀 발포체를 지지체 물질로서 사용한다. 이러한 실시양태에서, 개방-셀 발포체는 바람직하게는 멜라민 수지 발포체이다.
원칙적으로 당업자에게 공지되어 있고 발포 특성을 지니는 모든 반응성 수지가 발포성 반응성 수지로서 사용하기에 적합하다. 상기 발포성 반응성 수지는 바람직하게는 1종 이상의 (발포성) 폴리우레탄 수지 (PU 수지), (발포성) 폴리에스테르 수지 또는 (발포성) 에폭시 수지로부터 선택한다. 보다 구체적으로는, 상기 발포성 반응성 수지는 폴리우레탄 수지이다. 적합한 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지는 당업자에게 공지되어 있다. 이러한 수지는 예를 들어, (불포화) 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리우레탄 또는 에폭시 수지 표제어의 Roempp 온라인, 버전 3.0 (Georg Thieme Verlag; 2007)에 개시되어 있다.
본 발명의 목적을 위해, 폴리우레탄 수지는 보다 구체적으로는 폴리우레탄을 기재로 하는 수지를 의미한다. 그것들은 공기건조시킨 오일 (트리글리세리드, 불포화 지방산)로부터 주로 얻어지는데, 먼저 글리세롤과 트랜스에스테르화시켜 모노글리세리드와 디글리세리드의 혼합물을 얻는다. 이어서 생성된 생성물을 디이소시아네이트, 바람직하게는 디이소시아나토톨루엔과 1:1 이하의 이소시아네이트 대 히드록실기 몰비로 반응시켜, 더 이상 어떠한 이소시아네이트 기도 함유하지 않고 알키드 수지와 유사한 방식으로 건조하고 공기 산화를 통해 경화시켜 폴리우레탄을 수득한다. 별법으로, 이들은 불포화 산 (예, 톨유)으로 부분적 에스테르화된 폴리알코올 (글리세롤, 펜타에리스리톨)과 디이소시아네이트로부터 제조할 수 있다.
본 발명의 목적을 위해, 폴리에스테르 수지는 바람직하게는 불포화 폴리에스테르 수지를 의미한다. 보다 구체적으로는, 폴리에스테르 수지는, 적용 동안 중합 및 가교로 경화되어 열경화성 조성물을 형성하는, 말레산 또는 푸마르산과 같은 불포화 디카르복시 산과 에틸렌 글리콜 또는 프로판-1,2-디올과 같은 주로 2가 알코올로부터 제조된 불포화 폴리에스테르를 기재로 하는 반응성 수지이다. 상기 수지의 제조 동안, 용매 또는 희석제로서의 공중합성 단량체 (스티렌, α-메틸스티렌, 비닐톨루엔, 메틸 메타크릴레이트 등.), 가교제로서의 2관능성 단량체 (예, 디비닐벤젠, 디알릴 프탈레이트), 및 경화제 (중합 개시제, 예를 들어 과산화물), 촉진제, 안료, 가소제, 정전기 방지제, 충전제 및 강화제 (유기계 또는 무기계 섬유)를 추가 성분으로서 사용할 수 있다.
본 발명의 목적을 위해, 에폭시 수지는 바람직하게는 열경화성 수지를 제조하는 데 사용할 수 있는, 분자당 하나 초과의 에폭시드 기를 가진 올리고머 화합물뿐만 아니라 해당 열경화성 수지 자체를 의미한다. 에폭시 수지를 열경화성 수지로 변환하는 것은 적합한 경화제와의 중부가 반응 및/또는 에폭시드 기를 통한 중합에 의해 달성된다. 에폭시 수지는 바람직하게는 사슬형 화합물을 형성하는 알칼리 매질 중 비스페놀 A (방향족 디히드록시 화합물)와 에피클로로히드린의 반응을 통해 제조된다.
본 발명에서 사용되는 발포성 반응성 수지는 일반적으로 지지체 물질에 도입할 때, 보다 구체적으로는 하나 이상의 롤 도입 단계 후 발포 작용을 나타낸다. 발포성 반응성 수지의 특성은 다른 수지에 비해 더 낮은 온도에서 그리고/또는 더 빠르게 경화될 수 있다는 것이다. 바람직하게는, 발포성 반응성 수지는 150℃ 미만, 보다 구체적으로는 100℃ 미만의 온도 및/또는 5분 이하, 보다 구체적으로는 1분 이하의 시간에서 경화될 수 있다. 예를 들어 EP-A 0 672 524에 개시된 유형의 경화성 축합 수지는 상기 수지보다 빨리 경화될 수 없고/거나 더 높은 온도에서 경화된다.
EP-A 0 672 524에 기재된 경화성 축합 수지, 예를 들어, 결합제로 사용되는 멜라민 수지, 우레아 수지 및 페놀 수지는 본 발명에 따른 발포성 반응성 수지의 정의에 포함되지 않는다.
당업자에게 공지된 임의의 방법에 의해, 예를 들어 발포성 반응성 수지를 지지체 물질에 함침시킴으로써 발포성 반응성 수지를 지지체 물질에 도입할 수 있다. 별법으로, 지지체 물질 (지지체 물질의 표면)에 또한 발포성 반응성 수지를 분무할 수 있다. 보통, 발포성 반응성 수지를 최대한 균일하게 적용하며, 사용되는 발포성 반응성 수지의 양 (ml)은 지지체 물질의 양 (그램)의 대략 1-10 배에 달한다. 본 발명의 방법은 발포성 반응성 수지를 포함하는 함침 용액에 지지체 물질을 완전히 침지시키거나, 지지체 물질의 단 하나의 편평한 측면만 침지시킴으로써 수행될 수 있다. 이어서 적절한 경우, 지지체 물질의 대향 측면을 동일하거나 상이한 함침 용액에 마찬가지로 침지시킬 수 있다. 예를 들어, 이러한 방법을 사용하여 하기 기재된 반응성 수지 구배를 설정할 수 있다. 적절한 경우, 함침 단계 (도입)를 반복할 수 있다. 이를 발포성 반응성 수지를 지지체 물질에 도입하는 분무 또는 다른 방법에 적용할 수 있고 필요한 경우에는 변경할 수도 있다.
본 발명의 일 실시양태에서, 발포성 반응성 수지, 보다 구체적으로는 폴리우레탄 수지는 단계 a)를 수행하기 바로 전에 제조한다. 이러한 경우, 당업자에게 공지되어 있는 방법을 사용하여, (2종의) 액체 반응물을 혼합함으로써 발포성 반응성 수지를 제조하고, 바람직하게는 발포제를 첨가한다. 폴리우레탄 수지를 사용하는 경우 발포제는 또한 물일 수 있다. 바로 다음에, 예를 들어 지지체 물질에 분무 적용하고, 적절한 경우, 이어서 롤러 또는 롤로 지지체 물질에 도입함으로써 발포성 반응성 수지를 지지체 물질에 도입한다. 별법으로, 발포성 반응성 수지를 사실상 지지체 물질에 있는 각각의 반응물로부터 제조할 수 있다. 따라서 이러한 실시양태에서, 미리 제조된 반응성 수지보다는 반응성 수지 반응물을 지지체 물질에 도입한다.
본 발명의 일 실시양태에서, 단계 a)는 물의 부재 하에 수행한다. 본 발명의 목적을 위해, 물의 부재는 사용된 발포성 반응성 수지의 양을 기준으로 단계 a)에서 얻어진 생성물 내에 있을 수 있는 물이 2 중량% 이하, 바람직하게는 0.5 중량% 이하, 보다 구체적으로는 0.1 중량% 이하임을 의미한다. 예를 들어, 이러한 잔류 물은 각각의 반응물에, 그의 제조 과정으로 인해, 존재할 수 있다. 상기 실시양태를 바람직하게는 발포성 반응성 수지가 1종 이상의 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지로부터 선택하였을 때 사용할 수 있다.
예를 들어, (함침 또는 분무에 의해) 발포성 반응성 수지를 지지체 물질에 도입한 후, 하나 이상의 변형 단계를 수행하는 것이 바람직하며, 적합한 도구 (예를 들어, 롤)를 이용해 지지체 물질에 반응성 수지를 도입한다. 예를 들어 엄격함 및/또는 지속이 상이한 단계들을 포함하는 여러 롤 단계와 교호 순서로 여러 번 함침하는 것과 같이 상기 단계를, 적절한 경우, 여러 번 반복할 수 있다. 예를 들어, 지지체 물질에 목적하는 양의 발포성 반응성 수지가 존재할 때까지 롤링에 의해 잉여의 발포성 반응성 수지가 제거될 수 있다. 단계 a)에서, 생성물은 바람직하게는 전체 밀도 (overall density, OD)가 20 내지 400 g/l인 하이브리드 발포체 (반응성 수지를 포함하는 지지체 물질)이다. 적절한 경우, 더 높은 전체 밀도를 생성하는 것 또한 가능하다.
상기 방법으로 제조된 하이브리드 발포체의 특성은 사용된 발포성 반응성 수지 (예를 들어, 폴리우레탄 계)와 설정 전체 밀도로부터 야기된다.
본 발명의 바람직한 일 실시양태에서, 발포성 반응성 수지가 지지체 물질에서 구배의 형태이다. 이 경우, (편평한) 지지체 물질의 가장자리보다 지지체 물질의 내부에 발포성 반응성 수지가 적다. 결과적으로, 지지체 물질의 내부 (코어)가 지지체 물질의 가장자리보다 중량이 더 가볍다. 예를 들어, 단계 a)를 여러 번 반복함으로써, 보다 구체적으로는 여러 번 함침하고, 적절한 경우, 여러 번 롤링함으로써 이런 유형의 구배를 설정할 수 있다. 한 대안은 지지체 물질이 한 편평한 측면에서 발포성 반응성 수지를 매우 적게 포함하거나 전혀 포함하지 않고 그 대향 측면에서 발포성 반응성 수지를 매우 높은 농도로 포함하도록 반응성 수지 구배를 설정하는 것이다.
하이브리드 발포체는 또한 추가적으로 첨가제를 포함할 수 있다. 적합한 첨가제의 예는 팽창성 조성물, 알칼리 금속 규산염, 멜라민, 멜라민 폴리포스페이트, 멜라민 시아누레이트, 알루미늄 수산화물, 마그네슘 수산화물, 암모늄 폴리포스페이트, 유기 인산염 또는 난연 할로겐 화합물과 같은 난연제를 포함한다. 마찬가지로, 가소제, 핵 형성제, 카본 블랙 및 흑연과 같은 IR 흡수제, 알루미늄 산화물 분말 또는 Al(OH)3, 가용성 및 불용성 염료, 살생물제 활성을 가진 물질 (예를 들어 살진균제), 및 안료도 첨가제로서 적합하다.
또한, 적절한 경우, 하이브리드 발포체는 추가의 유기 또는 무기 입자로 강화될 수 있다. 이러한 입자를 도입하는 가장 좋은 방식은 발포성 반응성 수지와 블렌딩하는 것이다. 적합한 강화 충전제의 예는 짧은 유리 섬유, 탈크, 초크 또는 다른 광물, 나노튜브, 필로규산염 또는 탄소 섬유이다.
b) 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질 (하이브리드 발포체)의 압축 변형 단계
본 발명의 목적을 위해, 용어 "압축 변형" 또는 "압축 변형 단계" (단계 b))는 승압 및 승온에서 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질 (하이브리드 발포체)을 처리하는 것을 지칭한다. 당업자에게 공지된 적합한 몰드가 사용되고 바람직하게는 가열가능하며, 그것의 형상이 제조되는 성형물의 형상을 결정한다. 여기서, 예를 들어 폭넓게 다양한 외관 및/또는 두께의 작업편 (성형물)을 제조하기 위한 특별한 모양의 표면을 가진, 소위 삽입물 또는 몰드를 사용하는 것이 가능하다.
승압은 대기압 (1 bar)보다 높은 임의의 압력을 의미한다. 본 발명에 따라서 단계 b)는 보통, 단계 a)에서 얻어진, 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질을 적합한 몰드에 삽입하고 압력을 가함으로써 수행한다. 본 발명의 바람직한 일 실시양태에서, 압축 변형 단계는 승온에서 수행한다. 이러한 바람직한 실시양태에서 단계 b)는 열성형 단계로도 또한 언급된다. 여기에서 원리는 단계 b)에서 사용된 온도가 더 높을수록, 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질의 몰드에서의 체류시간이 더 적다는 것이다.
바람직하게는, 단계 b)는 50 내지 200℃의 온도 및/또는 2 내지 200 bar의 압력에서 수행한다. 사용한 계에 따라서, 완성된 성형물은 예를 들어 0.5 내지 2 분과 같은 몇 분 후에 제거할 수 있다. 적절한 경우, 압축 변형 단계를 더 오랜 기간에 걸쳐 수행할 수도 있다.
얻은 성형물의 물리적 특성은 압축 정도, 사용한 지지체 물질, 사용한 발포성 반응성 수지, 및 지지체 물질 내의 반응성 수지의 양에 좌우된다. 사실상 무한한 범위의 성형물을 제조할 수 있다.
압축 변형 단계의 결과로, 완성한 편평한 성형물의 두께는 보통 단계 a)에서 사용한 지지체 물질의 두께보다 작거나, 기껏해야 동일한 정도이다. 압력 변형 (단계 b)) 후 성형물은 바람직하게는 단계 a)에서 사용한 지지체 물질의 두께와 비교하여 80% 이하의 두께를 가진다. 본 발명의 일 실시양태에서, 완성한 성형물의 두께는 단계 a)에서 사용한 지지체 물질의 두께의 10% 내지 50%로 감소할 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에서 단계 b) 이전 또는 이후에, 바람직하게는 단계 b) 이전에, 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질의 하나 이상의 (편평한) 측면에 외부 층을 적용하는 것이 가능하다. 단계 b) 이전에 외부 층을 적용하는 경우, 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질 (하이브리드 발포체)의 하나 이상의 (편평한) 측면 (표면)에 외부 층을 적용한다. 단계 b) 이후 외부 층을 적용하는 경우, 완성된 성형물의 한 측면 (표면)에 외부 층을 적용한다. 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질의 두 대향 (편평한) 측면 각각에 외부 층을 적용하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 해당 물질은 동일한 물질이거나 상이한 물질일 수 있다. 적절한 경우, 하이브리드 발포체 또는 완성한 성형물의 적어도 하나의 측면 또는 두 대향 측면에 2개 이상의 외부 층을 적용할 수 있다. 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질의 적어도 하나의 측면 (표면)에 외부 층이 있는 본 발명의 성형물은 패널이라 지칭된다. 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질의 두 대향 측면에 외부 층이 있는 경우, 샌드위치 패널이라는 용어로 부른다.
원칙적으로 당업자에게 공지되어 있는 모든 외부 층이 외부 층으로서 적합하다. 바람직하게는, 외부 층은 완전히 또는 부분적으로 예를 들어 중합체 필름 또는 플라스틱 시트, 주름잡힌 금속 시트, 다른 금속 시트, 유리 섬유 제직물, 유리 섬유 매트, 가루 석고 (plaster) 또는 칩보드 형태로 금속, 보다 구체적으로는 알루미늄, 목재, 단열재, 플라스틱으로 구성된다. 목재의 외부 층이 사용되는 경우, 목재 베니어의 외부 층이 바람직하고, 플라스틱 외부 층은 또한 폴리우레탄 발포체를 포함한다. 알루미늄, 금속 시트, 유리 섬유 제직물, 중합체 필름, 플라스틱 시트 또는 목재 베니어의 외부 층이 보다 바람직하고, 알루미늄의 외부 층이 특히 바람직하다. 외부 층은 바람직하게는 포일/필름, 유리 섬유 매트 또는 이들 둘 다이다.
바람직하게는 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질을 롤링 처리한 후 지지체 물질에 적용한다. 외부 층의 두께는 바람직하게는 지지체 물질의 두께보다 얇고, 바람직하게는 10의 인수만큼 얇다. 적합한 외부 층의 예로는 0.1mm 두께의 알루미늄 포일을 들 수 있다. 바람직하게는, 후속 단계 b)에서 하나 이상의 외부 층을 포함하는 성형물은 지지체 물질의 초기 두께의 80% 이하로 압축된다. 하이브리드 발포체와 외부 층 사이의 접착은 보통 압착 과정 중에 발포체로부터 삼출되는 발포성 반응성 수지로부터 기인한다. 본 발명의 일 실시양태에서, 발포성 반응성 수지는 단계 a)에서 (예를 들어, 함침 또는 분무에 의해) 지지체 물질의 오직 하나의 편평한 측면에만 도입된다. 이러한 방식으로, 발포성 반응성 수지가 도입된 지지체 물질의 측면 (표면)에 발포성 반응성 수지의 농도가 보다 높은 구배가 형성된다. 지지체 물질의 코어에서 반응성 수지 농도는 더 낮은 반면, 지지체 물질의 대향 (편평한) 측면에는 발포성 반응성 수지가 없다. 이러한 방식으로, 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질의 오직 한 편평한 측면에 예를 들어, 유리 섬유 매트, 단열재, 목재, 금속 또는 폴리우레탄 발포체인 외부 층을 제공한 패널을 제조하는 것은 간단하다.
본 발명은 또한 상기 개시에 따른 방법으로 제조할 수 있는 본 발명의 하나 이상의 성형물을 포함하는 패널을 제공한다. 본 발명의 목적을 위해, 용어 "패널"은 보다 구체적으로는 성형물 (코어)과 성형물의 하나 이상의 (편평한) 측면 상에 적용된 외부 층을 갖는 물품을 일컫는다. 패널은 곧은 (굽어있지 않은) 것이거나 또는 만곡 (굽은) 점이 하나 (또는, 적절한 경우, 2개 이상) 있을 수 있다. 게다가, 패널은 또한 결이 있을 수 있다. 바람직하게는, 패널은 외부 층이 성형물의 두 대향 (편평한) 측면에 적용된 샌드위치 패널이다. 적합한 외부 층은 상기에 이미 설명하였다. 두 외부 층은 적절한 경우 상이한 물질일 수 있지만 바람직하게는 동일한 물질이다. 보다 구체적으로는 두 외부 층은 알루미늄, 금속 시트, 유리 섬유 제직물, 유리 섬유 매트, 중합체 필름, 플라스틱 시트 또는 목재 베니어로부터 선택된다.
본 발명은 또한 하나 이상의 본 발명의 성형물을 포함하는 상기 패널의 제조 방법을 제공한다. 패널의 제조 방법은 상기 개시된 본 발명의 성형물의 제조 방법과 원칙적으로 일치한다.
성형물의 변형과 경화 동안, 외부 층과 발포체 코어 사이에 마찰 연결부분이 생성될 뿐만 아니라 외부 층이 또한 발포체 코어와 함께 변형될 수 있다.
본 발명은 또한 수송 수단 건설에서의 또는 화재 보호층으로서의 본 발명의 (편평한) 성형물의 용도를 제공한다. 본 발명의 성형물은 바람직하게는 수송 수단 건설에 사용되고, 보다 구체적으로는 항공기 또는 철도 분야에 사용된다. 본 발명의 성형물은 수송 수단 건설에 사용할 경우의 특별한 장점은 제조 방법으로 인해, 보다 구체적으로는 열성형 단계 b)의 결과로써, 성형물은 간단한 방식으로 임의의 목적하는 모양으로 변형될 수 있다는 것이다. 이어, 이러한 모양은 아주 안정적이고 뛰어난 기계적 특성과 낮은 연소성을 갖는다. 본 발명은 추가적으로 수송 수단 건설에서, 보다 구체적으로는 항공기 또는 철도 분야에서 또는 화재 보호층으로서, 본 발명의 성형물을 포함하는 패널의 용도를 제공한다.
하기 실시예로 본 발명을 설명한다.
실시예 1
대략 10 mm 두께의 바소텍트 발포체 보드 (밀도: 10 g/l, 면적: 1 ㎡)의 양쪽 측면에 경질 폴리우레탄 발포체 계 (엘라스토포르 (Elastopor) H)를 함침시키고 (자유 밀도: 30 g/l, 시작 시간: 30 초, 상승 시간: 120 초), 폴리우레탄 수지를 수동 롤러를 사용하여 도입하였다.
Figure pct00001
하기 표에는 도입된 폴리우레탄 수지의 양과 생성된 하이브리드 발포체의 밀도가 나타나 있다.
Figure pct00002
이렇게 함침된 보드를 삽입물 (높이: 4 mm)이 있는 가열된 몰드 (100℃, 높이: 8 mm)에 도입하였다. 2 분의 이형 시간 후에, 도입된 폴리우레탄 수지의 양과 압축 정도에 따라 전체 밀도 (overall density)가 39 내지 300 g/l로 다양하고 두께가 8 mm 및 4 mm이고 경도가 높은 구배 보드가 얻어졌다.
Figure pct00003
보드는 180℃ 이하의 온도에서 치수적으로 안정하였고 또한 물에 대한 노출에 대해 안정하였다. 화재 시험에서 보드의 화재 등급은 B2였다 (순수한 폴리우레탄 발포체의 화재 등급은 B3임).
실시예 2
제 2 시험에서 유리 섬유 매트를 몰드에 삽입한 것을 제외하고 동일한 방식으로 수행하였다. 유리 섬유 매트가 성형물의 매끄러운 측면에 단단하게 붙어 있는 성형물이 생성되었다. 분센 (Bunsen) 버너 화염을 외부 유리 섬유 층에 적용하였으나 성형물은 발화가 일어나지 않았다.
실시예 3
실시예 3을 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다. 폴리우레탄 신발 발포체 계 1000 g을 사용했다. 그러나, 얻어진 구배 보드는 부피 중량이 200 g/l이었고 화재 시험에서 실시예 1과 유사한 결과를 얻었다.
Figure pct00004
실시예 4
실시예 4를 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다. 폴리우레탄 엘라스토머 계 2000g을 사용했다. 그러나 얻어진 구배 보드는 부피 중량이 400 g/l이고 화재 시험에서 실시예 1과 유사한 결과를 얻었다.
Figure pct00005

Claims (14)

  1. a) 발포성 반응성 수지를 지지체 물질에 도입하는 단계, 및
    b) 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질을 압축 변형하는 단계
    를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있는 성형물.
  2. 제1항에 있어서, 지지체 물질이 멜라민 수지 발포체이고/이거나 발포성 반응성 수지가 1종 이상의 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지로부터 선택되는 것인 성형물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 b)의 수행 전에, 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질의 하나 이상의 측면에 외부 층이 적용된 성형물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질의 전체 밀도 (overall density)가 20 내지 1000 g/l인 성형물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 발포성 반응성 수지가 지지체 물질에 구배 형태로 분배되어 있는 성형물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 승온 하에서 단계 b)에서 압축 변형이 수행된 성형물.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b)가 50 내지 200℃의 온도 및/또는 2 내지 200 bar의 압력에서 수행된 성형물.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 압축 변형 (단계 b)) 후 성형물이 단계 a)에서 사용된 지지체 물질의 두께와 비교하여 80% 이하의 두께를 갖는 성형물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 층이 금속, 보다 구체적으로는 알루미늄, 목재, 단열재, 플라스틱, 주름진 금속 시트, 다른 금속 시트, 유리 섬유 제직물, 유리 섬유 매트, 가루 석고 (plaster) 또는 칩보드인 성형물.
  10. a) 발포성 반응성 수지를 지지체 물질에 도입하는 단계, 및
    b) 발포성 반응성 수지를 포함하는 지지체 물질을 압축 변형하는 단계
    를 포함하는, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 성형물의 제조 방법.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 성형물을 포함하는 패널.
  12. 제11항에 있어서, 성형물의 두 대향 측면 각각에 외부 층이 적용되고, 두 외부 층이 적절할 경우 상이한 물질인 샌드위치 패널인 패널.
  13. 제12항에 있어서, 두 외부 층이 알루미늄, 금속 시트, 유리 섬유 제직물, 유리 섬유 매트, 중합체 필름, 중합체 보드 또는 목재 베니어인 패널.
  14. 수송 수단 건설에서, 보다 구체적으로는 항공기 또는 철도 분야에서, 또는 화재 보호층으로의, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 성형물 또는 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 패널의 용도.
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