KR20110089342A - 복합 부재의 제조 방법 - Google Patents

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안스가르 슈미트
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온노 그라알만
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바스프 에스이
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 외부층(a) 및 여기에 견고하게 결합된 층(b)을 포함하고 상기 외부층(a)과 여기에 견고하게 결합된 층(b) 사이에 접착 촉진제(c)가 도포된 복합 부재의 제조 방법으로서, 상기 외부층(a)은 계속 움직이고, 상기 외부층에 접착 촉진제(c) 및 여기에 견고하게 결합되는 층(b) 또는 이의 출발 물질이 연속하여 도포되며, 접착 촉진제(c)의 도포는 수평으로 장착되거나 수평에서 15°까지의 약간의 편차를 갖고 장착되는 회전 디스크에 의해 실시되되, 상기 회전 디스크에는 가장자리에 톱니가 구비되는 것인 방법에 관한 것이다.

Description

복합 부재의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING COMPOSITE ELEMENTS}
본 발명은 복합 부재의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 문맥에서, 복합 부재는 하나 이상의 외부층 및 여기에 견고하게 결합된 층으로 이루어진 시트형 구조이다.
이러한 복합 부재의 예는, 예를 들어 EP　1　516　720에 기술된 바와 같이 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 발포체의 코어, 및 금속의 외부층을 갖는 것이다. 이러한 복합 부재는 또한 종종 샌드위치 부재로서 지칭되기도 한다. 추가예로는, 예를 들어 WO 2006/120234에 기술된 바와 같이 하나 이상의 외부층, 및 광물면 또는 유기 단열재와 같은 단열재, 예를 들어 플라스틱 발포체, 예컨대 폴리우레탄 발포체 또는 폴리스티렌 발포체를 포함하는 사전제작된 코어를 포함하는 복합 부재가 있다. 추가예로는, 예를 들어 WO 2007/093538에 기술된 바와 같이, 2개의 외부층, 바람직하게는 목재, 베니어판, 파티클 보드, 금속 또는 플라스틱, 및 바람직하게는 보드를 포함한 코어 층, 바람직하게는 벌집형 구조, 또는 접힙 또는 삽입에 의해 형성된 구조로 이루어진 소위 경량 빌딩 보드가 있다. 광의의 의미로, 복합 부재는 또한 플라스틱, 합판 또는 금속을 포함하는 외부층으로 코팅된 컴팩트 보드, 예컨대 목재 보드 또는 파티클 보드일 수 있다.
복합 부재의 제조시, 코어재와 외부층 사이에 견고한 결합을 생성하는 것이 필요하다. 사전제작된 코어를 갖는 복합 부재의 경우, 이는 통상 접착제에 의해 실시된다. 샌드위치 부재의 경우, 원칙적으로는 발포체와 외부층 사이에 견고한 접착제 결합이 실시된다. 그럼에도 불구하고, 외부층으로부터의 탈착을 비롯한 발포체의 표면 결함이 발생할 수 있다. 따라서, EP　1516720에 기술된 바와 같이 외부층과 코어 사이에 접착 촉진제를 도포하는 것이 유리하다.
접착제 또는 접착 촉진제를 도포하는 것에 대해서는 다양한 가능성이 존재한다. 도포에 있어서 특히 유리한 방법은 회전 디스크에 의한 것이다. 이러한 도포 방법의 경우, 에어로졸의 형성없이 균일한 코트가 생성될 수 있다.
WO 2006/29786에는 접착 촉진제가 회전 디스크에 의해 도포되는 샌드위치 부재의 제조 방법이 기술된다. 디스크는 평판형, 바람직하게는 타원형 또는 성상형일 수 있다. 디스크의 추가 배치에서는, 캐스케이드형 배치를 가지며, 접착 촉진제의 배출을 위한 개구부가 제공된다.
EP 1593438에는 하나 이상의 개구부가 존재하는 회전판에 의해 외부층에 접착 촉진제가 도포되는 샌드위치 부재의 제조 장치가 기술된다.
WO 2006/120234에는 코어가 외부층 상에 접착 결합되는 복합 부재의 제조 방법이 기술된다. 접착제의 도포는 마찬가지로 EP 1516720에 기술된 바와 같이 회전 디스크에 의해 실시된다.
WO 2007/0936538에는 마찬가지로 WO 2006/29786에 기술된 바와 같이 회전 디스크에 의해 접착제가 도포되는 경량 빌딩 보드의 제조 방법이 기술된다.
하지만, 기술된 디스크는 또한 단점을 갖고 있다. 최적의 효과를 가질 수 있기 위해서는 접촉 촉진제 또는 접착제가 반드시 매우 신속하게 경화되어야 한다는 것을 발견하였다. 이러한 재료의 신속한 반응의 결과로서, 디스크 상에는 반응된 재료가 빠르게 축적된다. 결과적으로, 공지된 디스크 경우의 양상은 불리한 영향을 미치게 된다. 따라서, 디스크 내 구멍이 단지 짧은 시간 만에 차단되어 통제되지 않는 방식으로 재료가 디스크 가장자리 위로 이동하게 된다. 그 결과, 분포는 불균일해지고, 구체적으로는 더 많은 재료가 가장자리 부분으로 이동하게 된다. 드롭의 형성은 이후 얇은 층을 이룬 액체 스레드의 분해의 원리에 따라서만 발생할 뿐 아니라 개별 드롭의 탈착 또는 심지어 얇은 층의 분해에 의해서도 발생한다. 상기 언급된 2가지의 분해 메카니즘은 유의적으로 더욱 광범위한 드롭 크기 스펙트럼을 초래한다. 따라서, 드롭 크기는 더이상 규정되지 않는다. 최적으로 작업되는 디스크를 갖기 위해, 디스크는 접착제의 속도에 따라 20분 후에야 변화하여야 한다. 이는 플랜트의 중단을 야기한다.
게다가, 최근의 디스크는 고체 충전제를 포함하는 접착제 또는 접착 촉진제를 함께 사용하기가 거의 불가능하다.
본 발명의 목적은 심지어 고체 충전제를 포함한 접착제가 도포될 수 있는 경우에도, 하기 사용 수명으로서 언급되는, 장시간에 걸쳐서도 균일한 도포가 보장되는 외부층/하부 표면에 접착제 또는 접착 촉진제를 도포하기 위한 회전 디스크를 제공하는 것이다.
이 목적은 놀랍게도 가장자리 상에 톱니(teeth)가 제공되는 디스크의 사용에 의해 실현될 수 있다.
따라서, 본 발명은 하나 이상의 외부층(a) 및 여기에 견고하게 결합된 하나 이상의 층(b)으로 이루어지고 상기 외부층과 여기에 결합된 층 사이에 이하 접착 촉진제로서도 언급되는 접착제(c)가 회전 디스크에 의해 도포되는 복합 부재의 제조 방법으로서, 상기 회전 디스크에는 가장자리에 톱니가 구비되는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 추가적으로 하나 이상의 외부층(a) 및 여기에 견고하게 결합된 층(b)을 포함하고 상기 외부층(a)과 여기에 결합된 층(b) 사이에 접착 촉진제(c)가 도포된 복합 부재의 제조용 장치로서, 상기 외부층(a)은 계속 움직이고, 상기 외부층에 접착 촉진제(c) 및 여기에 견고하게 결합되는 층(b) 또는 이의 출발 물질이 연속하여 도포되며, 접착 촉진제(c)의 도포는 회전 디스크에 의해 실시되되, 상기 회전 디스크에는 가장자리에 톱니가 구비되는 장치에 관한 것이다.
특히 바람직한 본 발명의 구체예에서, 디스크는 상승된 가장자리(elevated edge)를 갖는다. 톱니는 이 가장자리 상에 장착된다.
톱니의 너비, 갯수 및 테이퍼 각도는, 접착제가 가능한 한 균일하고 미분된 방식으로 외부층/아래의 하부 표면에 도포될 수 있도록 서로 조정된다.
톱니는 삼각형 또는 사각형일 수 있고 0.5∼40　mm의 너비 및 0.1∼50 mm의 길이를 가질 수 있다. 톱니는 모두 동일한 기하 구조를 가질 수 있거나 상이한 기하 구조 및 크기를 가질 수 있다. 톱니는 수평으로 또는 90° 이하의 각도에서 상향 또는 하향으로 장착될 수 있다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 톱니는 끝지점으로 갈수록 점점 가늘어 진다. 하지만, 또한 톱니는 둥근 끝을 가질 수도 있다. 본 발명의 추가 구체예에서, 톱니는 직사각형 또는 사다리꼴형이다. 액체와 접촉시, 액체 스레드는 톱니에서 형성되고, 이 스레드의 드롭으로의 분해는 제어가능하며 좁은 분포를 갖는 드롭 크기 스펙트럼을 유도한다는 것이 중요하다.
상승된 가장자리는 디스크에 비해 0 초과 내지 150°의 각도에서 상승할 수 있다. 80°내지 100°의 상승이 바람직하다. 가장자리는 디스크에 비해 균일한 필름 흐름이 보장되도록 작용한다. 상승된 가장자리로의 전이부는 각지게 형성되거나 둥글게 형성될 수 있다.
톱니의 갯수는 특히 외부층에 대한 액체의 바람직한 분포 및 첨가제의 재료 성질, 예컨대 밀도, 점도 및 표면 장력에 의존된다. 바람직하게는, 디스크는 4개 이상, 600개 이하, 바람직하게는 20∼80개, 특히 40∼60개의 톱니를 갖는다.
디스크의 기본 형태는 원형인 것이 바람직하다. 또한, 디스크는 타원형 또는 성상형으로 디자인될 수도 있다. 또한, 다음과 같이 배치되는 3개의 교차 원의 4개의 내부선을 기술하는 기하 구조를 사용할 수도 있다. 내부의 원은 회전축에 중심점을 갖는다. 더 큰 직경을 갖는 나머지 2개의 원은 회전축을 통과하는 직선 상에 이의 중심점을 갖고 이의 반지름은 원의 중심점과 회전축 사이의 거리보다 크고 기껏해야 더 작은 원이 단지 교차되는 정도로 크다. 상승된 사출 부분에서 가장자리는 원형이고 균일한 흐름을 보장하도록 작용한다. 이러한 원의 직경은 가능한 한 크게 선택될 수 있다.
이러한 디스크는 도 1 내지 도 3에 도시된다.
도 4에는 본 발명에 따른 디스크의 추가 기하 구조가 도시된다.
따라서, S형 디자인의 디스크(도 4a) 또는 오목한 디스크(도 4b) 또는 직선 디스크(도 4c)를 기초로 하는 형태가 사용될 수 있다. 도면에서 기호 ω로 표시된 화살표는 각 디스크의 가능한 회전 방향을 나타낸다.
여기서 중요한 것은, 윤곽이 원과 너무 많이 상이하지 않는 것인데, 그 이유는 그렇지 않은 경우, 특히 윤곽선의 컷팅 가장자리에서 접착제(c)가 각 톱니를 통해 제트를 형성하지 않고; 대신에, 복수의 제트를 병합하여 이후 어수선한 도포 양상을 초래하기 때문이다.
S형 디자인은 비교적 거대한 만입부(원형과의 편차)를 허용하는데, 그 이유는 제트의 집합이 발생할 수 있는 임계점이 둥글기 때문이다. 하지만, 이러한 이유로, 이와 같은 디자인은 회전이 단일 방향으로만 작동될 수 있다.
추가의 구체예는 재료가 분무기 가장자리에 대한 장치의 하면을 따라 수송되는 벨(bell)일 수 있다. 다음의 구체예는 디스크와 벨 모두에 적용된다.
상승된 가장자리에 대한 디스크 직경의 길이 비율은 바람직하게는 5/1 내지 100/1, 바람직하게는 약 20/1이다.
또한 밴드 너비로도 언급되는 외부층의 너비에 따라, 디스크는 타원 디스크의 경우 타원형의 긴 쪽을 기준으로 0.05∼0.4　m, 바람직하게는 0.1∼0.3 m, 특히 바람직하게는 0.12∼0.25　m의 직경을 갖는다. 밴드 너비에 대한 디스크의 직경의 비율은 0.05∼0.35이다.
디스크는 습윤시키고자 하는 외부층 위 0.01∼0.3 m, 바람직하게는 0.03∼0.18　m, 특히 바람직하게는 0.03∼0.15 m의 높이에 장착되는 것이 바람직하다.
회전 디스크는 외부층에 대해 수평으로 또는 수평에서 15° 이하의 약간의 편차로 장착된다.
하부의 외부층에 대한 접착 촉진제의 습윤 반지름은 바람직하게는 0.05∼1.5 m, 바람직하게는 0.35∼1.20 m이다. 비교적 넓은 외부층의 경우, 나란히 배치되거나 상쇄될 수 있는 2개 이상의 디스크를 사용할 수 있다.
디스크의 회전 속도는 바람직하게는 200∼2500 분-1, 특히 바람직하게는 200∼2000 분-1, 특히 600∼1200 분-1이다. 균일한 도포를 보장하는 가능성은 회전 속도의 진동에 의한 것이다. 이러한 절차에서, 회전 속도는 주기적으로 잠시 감소되고 초기 수준으로 다시 증가된다. 잠시의 감소 결과로서, 분출 거리가 감소하여 균일한 코팅 패턴을 유도한다. 감소는 원래의 회전 속도의 10% 이하, 바람직하게는 50%∼80%일 수 있다.
분포시키고자하는 질량 흐름은 10 g/분∼5 kg/분, 바람직하게는 200 g/분∼2　kg/분, 특히 바람직하게는 400 g/분∼1.8 kg/분이다.
본 발명의 특정한 구체예에서, 2개 이상, 5개 이하, 특히 바람직하게는 2개의 디스크는 서로 적층 배치된다. 상부 디스크의 직경은 하부 디스크의 직경보다 큰 것이 바람직하고, 하부 디스크에 대한 상부 디스크의 비율로 1/0.8 내지 1/10, 바람직하게는 3/5가 바람직하다. 적어도 상부 디스크에는 톱니가 구비되며, 바람직하게는 모든 디스크에는 톱니가 구비된다. 모든 전술된 형태는 조합될 수 있다. 또한, 상단 상에 디스크 기하 구조 그리고 하면 상에 벨 기하 구조로 이루어진 부품을 사용할 수도 있다.
복수의 디스크 사용의 이점은 코트 분포가 더욱 균일해진다는 것이다.
서로 적층 배치된 디스크의 경우, 접착제는 각 디스크에 개별적으로 도포되는 것이 바람직하다. 동심원상 갭은 하부 디스크를 충전하기 위한 개구부로서 상부 디스크의 경우에 제공되어야 한다. 갭의 내부 반지름은 샤프트 직경에 상응한다. 상응한 디스크의 외부 반지름에 대한 갭의 외부 반지름의 비율은 0.98 이하, 바람직하게는 0.2∼0.5이다. 하지만, 또한 적당한 내부, 예컨대 보어(bore) 또는 가이드 채널에 의해 단 하나의 디스크를 충전하고 다른 디스크 상에 분포시킬 수도 있다. 구멍 또는 가이드 채널의 갯수는 4∼12개, 바람직하게는 4∼8개, 특히 바람직하게는 4개이다. 개구부는 각각 25∼900 mm², 바람직하게는 100∼650　mm², 특히 바람직하게는 100∼400　mm²의 단면적을 갖는다. 벨의 경우, 재료는 상단에 도포되어 상기 기술된 가이드 채널에 의해 하면으로 수송된다.
디스크는 접착 촉진제에 대해 불활성인 모든 재료로 제조될 수 있다. 금속 또는 플라스틱이 바람직하다. 디스크는 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하다. 열가소성 물질, 예컨대 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리아미드, 테플론 또는 폴리아세탈, 예컨대 폴리옥시메틸렌(POM)이 여기서 특히 바람직하다.
목재 보드, 샌드위치형 플라스터보드, 유리 타일, 알루미늄 호일, 알루미늄, 구리 또는 강철 시트, 바람직하게는 알루미늄 호일, 알루미늄 또는 강철 시트, 특히 바람직하게는 강철 시트가 외부층(a)으로서 사용될 수 있다. 강철 시트는 코팅 또는 비코팅될 수 있다. 바람직하게는, 이들은 코로나 처리되지 않는다.
경량 빌딩 보드의 제조시, 목재 보드 또는 파티클 보드는 외부층(a) 및 층(b)으로서, 예를 들어 목재 또는 보드를 포함하는 벌집체로서 사용될 수 있다.
단열 보드의 제조시, 광물면, 발포된 폴리스티렌 또는 또한 경질 폴리우레탄 발포체로도 언급되는 이소시아네이트계 경질 발포체와 같은 단열재를 포함하는 것은 외부층(a)에 견고하게 결합된 층(b)으로서 사용될 수 있다. 이소시아네이트계 경질 발포체는 또한 이소시아누레이트 기로 변성될 수도 있다.
층(b)으로서 이소시아네이트계 경질 발포체의 사용에 의해, 복합 부재의 제조는 통상 연속적으로 실시된다. 경질 발포체의 액체 출발 성분은 외부층(a)에 도포되고, 이들은 경화되어 발포체를 형성한다.
외부층으로서 본원에 통상적인 금속 시트 또는 호일의 사용에 의해, 이들은 롤로부터 연속하여 언코일링(uncoiled)되고, 프로파일링되고, 가열되고, 경우에 따라 폴리우레탄으로 발포성을 증가시키기 위해 코로나 처리되고, 또한 PU계 또는 PIR계로도 종종 언급되는 이소시아네이트계 경질 발포체(b)를 위한 출발 물질로 발포되고, 이중 벨트 단위에서 경화되고 마지막으로 바람직한 길이로 절단된다.
외부층은 바람직하게는 2∼25　m/분, 특히 바람직하게는 2∼15 m/분, 특히 3∼12 m/분, 특히 바람직하게는 3∼9 m/분의 일정 속도에서 수송된다. 외부층은 적어도 PU계(b)의 도포로부터, 바람직하게는 접착 촉진제의 도포로부터 총 기간 동안 수평 위치로 존재한다. 접착 촉진제는 또한 외부층이 수송 방향으로 약간 기울어지고 이에 따라 수평으로 수송되지 않는 경우에 도포될 수도 있다.
통상의 1-성분 또는 2-성분 접착제는 광물면 또는 폴리스티렌을 기초로 하는 경량 빌딩 보드 또는 단열 보드의 제조시 접착제로서 사용될 수 있다.
이소시아네이트계 경질 발포체를 기초로 하는 복합 부재의 연속 제조시, 폴리우레탄을 기초로 하는 접착 촉진제(c), 특히 2-성분계를 사용하는 것이 바람직하다.
접착 촉진제(c)의 도포는 원칙적으로 외부층의 언코일링 공정과 PU계 또는 PIR계 도포 공정의 모든 시점에 실시될 수 있다.
이는 접착 촉진제(c)의 도포와 및 PU계 또는 PIR계(b)의 도포 사이의 거리가 좁은 경우에 유리하다. 그 결과, 이러한 공정의 처음과 끝에 발생되고 생산 공정의 뜻하지 않은 중단 동안에 발생되는 폐기물은 최소이다.
2-성분계를 사용하는 경우, 접착 촉진제(c)는 회전 디스크에 도포되기 전에 기계적으로 혼합되고, 이는 고압 또는 저압 믹서, 바람직하게는 저압 믹서를 사용할 수 있으며, 적당한 도포 장치, 예컨대 하류 교반기 부재를 통해 디스크에 도포된다. 디스크가 드라이브에 의해 회전이 유발되는 경우, 디스크 하에 존재하는 연속적으로 수송되는 외부층에 걸쳐 접착 촉진제(c)의 폭넓은 분포가 발생하게 된다. 접착 촉진제의 디스크에 대한 혼합 및 도포의 경우에는, 예를 들어 플라스틱을 포함한 교반기 부재가 사용될 수 있다. 도포되는 접착 촉진제(c)의 양은 금속 시트의 1 m2 당 바람직한 도포량이 구현될 수 있는 방식으로 연속 작동 이중 벨트의 속도에 의해 조정된다.
접착 촉진제(c)의 하부 외부층에의 도포가 완료된 후, 이소시아네이트계 경질 발포체(b)를 위한 출발 물질이 도포된다. 접착 촉진제(c)의 반응성은 (b)계 및 (c)계가 서로 반응하도록 조정(이에 따라, (b)의 도포 시점에 접착 촉진제(c)의 오픈 타임은 아직 초과되지 않음)되고. 규정된 시간 후에 경화된다.
접착 촉진제(c)를 사용함으로써, 이중 벨트 온도는 55℃로 감소될 수 있다.
사용되는 접착 촉진제는 종래 기술에 공지된 폴리우레탄계 접착 촉진제일 수 있다. 이들은 통상 이소시아네이트에 대해 반응성인 2개의 수소 원자를 갖는 화합물과 폴리이소시아네이트를 반응시킴으로써 얻어질 수 있고, 변환 비율은 반응 혼합물에서 이소시아네이트에 대해 반응성인 기의 갯수에 대해 이소시아네이트 기의 갯수의 비율은 0.8 내지 1.8　:　1, 바람직하게는 1 내지 1.6　:　1이도록 선택되는 것이 바람직하다.
사용되는 폴리이소시아네이트는 통상의 지방족, 지환족, 특히 방향족 디- 및/또는 폴리-이소시아네이트이다. 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 특히 디페닐메탄 디이소시아네이트와 폴리페닐렌폴리메틸렌 폴리이소시아네이트(미정제 MDI)의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, BASF SE Lupranat®M 50, Lupranat®M 70 및 Lupranat®M 200의 이소시아네이트를 사용한다. 특정 구체예에서, 이소시아네이트계 경질 발포체(b)의 제조에 사용되는 이소시아네이트와 접착 촉진제(c)는 동일하다. Lupranat®M 70이 바람직한 구체예에 사용되고 Lupranat®M 200이 특히 바람직한 구체예에 사용된다.
이소시아네이트에 대해 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 적당한 화합물은 통상 분자에서 OH 기, SH 기, NH 기, NH2 기 및 CH-산성 기, 예컨대 β-디케토 기 등에서 선택되는 2개 이상의 반응성 기를 보유하는 것이다.
폴리에테롤 및/또는 폴리에스테롤이 바람직하게 사용되고, 폴리에테르폴리올이 특히 바람직하게 사용된다. 사용되는 폴리에테롤 및/또는 폴리에스테롤의 히드록실가는 25∼800 mg KOH/g이 바람직하고, 분자량은 통상 400 초과이다. 폴리우레탄은 쇄 연장제 및/또는 가교결합제를 포함 또는 불포함하여 제조될 수 있다. 사용되는 쇄 연장제 및/또는 가교결합제는 특히 400 미만, 바람직하게는 60∼300의 분자량을 갖는 이작용성 또는 삼작용성 아민 및 알콜, 특히 디올 및/또는 트리올이다.
접착 촉진제(c)의 폴리올 성분은 100∼1000　mPas, 바람직하게는 100∼800 mPas, 특히 바람직하게는 150∼400　mPas의 점도(25℃)를 갖는 것이 바람직하다.
접착 촉진제는, 경우에 따라 첨가제 또는 반응성 내화제를 포함할 수 있다. 이러한 내화제는 통상 폴리올 성분의 총 중량을 기준으로 0.1∼30 중량%의 양으로 사용된다.
바람직하게는, 물리적 발포제는 폴리올과 폴리이소시아네이트의 반응에 첨가되지 않는다. 하지만, 사용되는 폴리올은 발포제로서 작용하는 잔류성 물을 여전히 포함할 수 있다. 층으로서 이소시아네이트계 경질 발포체(b)를 사용하는 경우에 바람직하게 사용되는 바와 같이, 생성된 폴리우레탄 접착 촉진제는 이에 따라 200∼1200 g/l, 바람직하게는 400∼1000 g/l, 특히 바람직하게는 450∼900 g/l의 밀도를 갖는다.
본 발명에 따른 방법에 사용되는 이소시아네이트계 경질 발포체(b)는 발포제, 촉매 및 통상의 보조제 및/또는 첨가제의 존재 하에 통상의 공지된 방식으로 이소시아네이트 기와 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 화합물과 폴리이소시아네이트를 반응시킴으로써 제조된다. 사용되는 출발 물질과 관련하여, 하기에 구체적으로 언급될 수 있다.
적당한 유기 폴리이소시아네이트는 방향족 다작용성 이소시아네이트가 바람직하다.
톨루엔 2,4- 및 2,6-디이소시아네이트(TDI) 및 상응한 이성질체 혼합물, 디페닐메탄 4,4'-, 2,4'- 및 2,2'-디이소시아네이트(MDI) 및 상응한 이성질체 혼합물, 디페닐메탄 4,4'- 및 2,4'-디이소시아네이트의 혼합물, 폴리페닐폴리메틸렌 폴리이소시아네이트, 디페닐메탄 4,4'-, 2,4'- 및 2,2'-디이소시아네이트의 혼합물 및 폴리페닐폴리메틸렌 폴리이소시아네이트(미정제 MDI) 및 미정제 MDI와 톨루엔 디이소시아네이트의 혼합물이 예로서 구체적으로 언급될 수 있다. 유기 디- 및 폴리-이소시아네이트는 개별적으로 또는 혼합물의 형태로 사용될 수 있다.
종종, 소위 변성된 다작용성 이소시아네이트, 즉 유기 디- 및/또는 폴리-이소시아네이트의 화학적 반응에 의해 얻어지는 생성물이 또한 사용된다. 이소시아누레이트 및/또는 우레탄 기를 포함하는 디- 및/또는 폴리-이소시아네이트가 예로서 언급될 수 있다. 변성된 폴리이소시아네이트는, 경우에 따라 서로 혼합될 수 있거나 비변성된 유기 폴리이소시아네이트, 예컨대 디페닐메탄 2,4'-, 4,4'-디이소시아네이트, 미정제 MDI, 톨루엔 2,4- 및/또는 2,6-디이소시아네이트 등과 혼합될 수 있다.
추가적으로, 다작용성 이소시아네이트와 다작용성 폴리올의 반응 생성물 및 이의 혼합물과 다른 디- 및 폴리-이소시아네이트의 반응 생성물이 또한 사용될 수 있다.
NCO 함량이 29∼33 중량%이고 25℃에서 점도가 150∼1000 mPas 범위 내에 있는 미정제 MDI는 유기 폴리이소시아네이트로서 특히 유용한 것으로 입증된 바 있다.
특히, OH가가 25∼800 mg KOH/g 범위 내에 있는 폴리에테르 알콜 및/또는 폴리에스테르 알콜은 이소시아네이트 기에 대해 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 화합물(b)로서 사용된다.
사용되는 폴리에스테르 알콜은 통상 2∼12개의 탄소 원자, 바람직하게는 2∼6개의 탄소 원자를 갖는 다작용성 알콜, 바람직하게는 디올과, 2∼12개의 탄소 원자를 갖는 다작용성 카르복실산, 예컨대 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 수베르산, 아젤라익산, 세바식산, 데칸디카르복실산, 말레산, 푸마르산, 바람직하게는 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산 및 이성질체 나프탈렌디카르복실산의 축합에 의해 제조된다.
사용되는 폴리에스테롤은 일반적으로 1.5∼4의 작용가를 갖는다.
특히, 공지된 공정에 의해, 예컨대 촉매, 바람직하게는 알칼리 금속 수산화물의 존재 하에 산화알킬렌과 H-작용성 출발 물질의 음이온성 중합에 의해 폴리에테르폴리올이 사용된다.
사용되는 산화알킬렌은 통상 산화에틸렌 및/또는 산화프로필렌, 바람직하게는 순수 1,2-산화프로필렌이다.
사용되는 출발 물질은 특히 분자에서 3개 이상, 바람직하게는 4∼8개의 히드록실 기 또는 2개 이상의 1차 아미노기를 갖는 화합물이다.
트리메틸올프로판, 글리세롤, 펜타에리트리톨, 당류 화합물, 예컨대 글루코스, 소르비톨, 만니톨 및 수크로스 등, 다작용성 페놀, 레졸, 예컨대 페놀과 포름알데히드의 소중합체 축합물 및 페놀, 포름알데히드 및 디알칸올아민의 마니히 축합물 등, 및 멜라민은 분자에서 3개 이상, 바람직하게는 4∼8개의 히드록실 기를 갖는 출발 물질로서 사용되는 것이 바람직하다.
방향족 디- 및/또는 폴리-아민, 예컨대 페닐렌디아민, 2,3-, 2,4-, 3,4- 및 2,6-톨루엔디아민 및 4,4'-, 2,4'- 및 2,2'-디아미노디페닐메탄, 및 지방족 디- 및 폴리-아민, 예컨대 에틸렌디아민은 분자에서 2개 이상의 1차 아민 기를 갖는 출발 물질로서 사용되는 것이 바람직하다.
폴리에테르폴리올은 바람직하게는 3∼8의 작용가 및 바람직하게는 25 mg KOH/g∼800 mg KOH/g, 특히 240　mg KOH/g∼570 mg KOH/g의 히드록실가를 갖는다.
이소시아네이트에 대해 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 화합물은 또한 경우에 따라 부수적으로 사용되는 쇄 연장제 및 가교결합제를 포함한다. 기계적 성질을 변성시키기 위해서는, 이작용성 쇄 연장제, 삼작용성 및 그 이상의 고작용성 가교결합제, 및 경우에 따라 또한 이의 혼합물을 첨가하는 것이 유리한 것으로 입증될 수 있다. 바람직하게는 분자량이 400 미만, 바람직하게는 60∼300인 알칸올아민, 특히 디올 및/또는 트리올이 쇄 연장제 및/또는 가교결합제로 사용된다.
쇄 연장제, 가교결합제 또는 이의 혼합물은 폴리올 성분을 기준으로 1∼20 중량%, 바람직하게는 2∼5 중량%의 양으로 편의에 따라 사용된다.
경질 발포체의 제조는 통상 발포제, 촉매, 내화제 및 셀 안정화제, 및 필요한 경우 추가의 보조제 및/또는 첨가제의 존재 하에 수행된다.
이산화탄소가 제거된 이소시아네이트 기와 반응하는 물은 발포제로서 사용될 수 있다. 물과 병용하여 또는 바람직하게는 물 대신에, 소위 물리적 발포제가 또한 사용될 수도 있다. 이는 사용되는 성분에 불활성이고 통상 실온에서 액체이며 우레탄 반응의 조건 하에 기화되는 화합물이다. 이러한 화합물의 비점은 50℃ 이하인 것이 바람직하다. 물리적 발포제는 또한 실온에서 기체 상태이며 가압 하에 화합물에 사용되거나 용해되는 성분에 도입되는 화합물, 예컨대 이산화탄소, 저비점 알칸 및 플루오로알칸을 포함한다.
화합물은 통상 4개 이상의 탄소 원자를 갖는 알칸 및/또는 시클로알칸, 디알킬 에테르, 에스테르, 케톤, 아세탈, 1∼8개의 탄소 원자를 갖는 플루오로알칸 및 알킬 쇄에서 1∼3개의 탄소 원자를 갖는 테트라알킬실란, 특히 테트라메틸실란으로 이루어진 군에서 선택된다.
프로판, n-부판, 이소부탄 및 시클로부탄, n-펜탄, 이소펜탄 및 시클로펜탄, 시클로헥산, 디메틸 에테르, 메틸 에틸 에테르, 메틸 부틸 에테르, 메틸 포르메이트, 아세톤 및 대류권에서 분해될 수 있고 이에 따라 오존층에 해가 되지 않는 플루오로알칸, 예컨대 트리플루오로메탄, 디플루오로메탄, 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄, 디플루오로에탄 및 헵타플루오로프로판이 예로서 언급될 수 있다. 상기 물리적 발포제는 단독으로 또는 서로와의 임의의 조합으로 사용될 수 있다.
폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 발포체는 통상 내화제를 포함한다. 브로민-무함유 내화제가 사용되는 것이 바람직하다. 인 원자를 포함하는 내화제가 특히 바람직하고, 특히 트리스클로로이소프로필 포스페이트, 디에틸에탄 포스포네이트, 트리에틸 포스페이트 및/또는 디페닐 크레실 포스페이트가 사용된다.
사용되는 촉매는 특히 이소시아네이트 기와, 이소시아네이트 기와 반응성인 기의 반응을 상당히 가속시키는 화합물이다. 이러한 촉매는 강염기성 아민, 예컨대 2차 지방족 아민, 이미다졸, 아미딘, 및 알칸올아민 및/또는 유기금속 화합물, 특히 주석을 기초로 하는 것 등이다.
이소시아누레이트 기를 경질 발포체에 혼입시키고자 하는 경우, 특정한 촉매가 필요하다. 사용되는 이소시아누레이트 촉매는 통상 금속 카르복실레이트, 특히 칼륨 아세테이트 및 이의 용액이다. 촉매는 요건에 따라 단독으로 또는 서로와의 임의의 혼합물로서 사용될 수 있다.
사용되는 보조제 및/또는 첨가제는 이러한 목적을 위해 자체 기술 분야에 공지된 물질, 예컨대 표면-활성 물질, 발포 안정화제, 셀 조절제, 충전제, 안료, 염료, 가수분해 안정화제, 정전기 방지제 및 정진균제 및 정균제이다.
본 발명에 따른 방법을 수행하는 데 사용되는 출발 물질, 발포제, 촉매 및 보조제 및/또는 첨가제에 대한 추가 정보는, 예를 들어 문헌[Kunststoffhandbuch, volume 7, "Polyurethane", Carl-Hanser-Verlag Munich, 1st edition, 1966, 2nd edition, 1983 and 3rd edition, 1993]에서 찾아볼 수 있다.
이소시아네이트계 경질 발포체를 제조하는 경우, 폴리이소시아네이트 및 이소시아네이트 기에 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 화합물은 폴리우레탄 발포체의 경우에 이소시아네이트 지수가 100∼220, 바람직하게는 115∼180의 범위 내에 있는 양으로 반응된다. 경질 폴리우레탄 발포체는 공지된 혼합 장치에 의해 뱃치식으로 또는 연속식으로 제조될 수 있다.
폴리이소시아누레이트 발포체의 제조시, 또한 >　180, 바람직하게는 200∼500, 특히 바람직하게는 250∼500의 지수를 갖도록 가공될 수도 있다.
출발 성분의 혼합은 공지된 혼합 장치에 의해 실시될 수 있다.
통상, 본 발명에 따른 경질 PU 발포체는 2-성분 방법에 의해 제조된다. 이러한 방법에서, 이소시아네이트 기에 대해 반응성인 2개 이상의 수소 원자를 갖는 화합물은 발포제, 촉매 및 추가의 보조제 및/또는 첨가제와 혼합되어 소위 폴리올 성분을 형성하고 이는 폴리이소시아네이트 또는 폴리이소시아네이트의 혼합물 및 경우에 따라 또한 이소시아네이트 성분으로도 언급되는 발포제와 반응된다.
출발 성분은 통상 15∼35℃, 바람직하게는 20∼30℃의 온도에서 혼합된다. 반응 혼합물은 고압 또는 저압 계량기에 의해 혼합될 수 있다.
이러한 목적에 사용되는 경질 발포체의 밀도는 바람직하게는 10∼400　kg/m3, 바람직하게는 20∼200 kg/m3, 특히 30∼100 kg/m3이다.
복합 부재의 두께는 통상 5∼250 mm의 범위 내에 있다.
본 발명에 따른 디스크 기하 구조에 의해, 디스크 상에 반응된 접착제의 축적에도 불구하고 실질적으로 연장된 사용 수명이 가능하였다. 놀랍게도, 디스크 상에 물질의 축적에도 불구하고, 외부층 상의 접착제의 분포와 드롭 크기는 사실상 변함없이 유지된다. 놀랍게도, 디스크에서 분리된 드롭의 비행 경로는 또한 실질적으로 일정하게 유지된다. 추가의 이점은 외부층 상에 스프레이된 표면의 가장자리가 본 발명에 따른 디스크 기하 구조의 경우에 명확하게 규정될 수 있다는 점이다.
도 2에는 상승된 가장자리를 갖는 디스크를 통과하는 부분이 도시된다.
도 3에는 상승된 가장자리를 갖는 디스크 상의 시점이 도시된다.

Claims (23)

  1. 하나 이상의 외부층(a) 및 여기에 견고하게 결합된 층(b)을 포함하고 상기 외부층(a)과 여기에 견고하게 결합된 층(b) 사이에 접착 촉진제(c)가 도포된 복합 부재의 제조 방법으로서, 상기 외부층(a)은 계속 움직이고, 상기 외부층에 접착 촉진제(c) 및 여기에 견고하게 결합되는 층(b) 또는 이의 출발 물질이 연속하여 도포되며, 접착 촉진제(c)의 도포는 회전 디스크에 의해 실시되되, 상기 회전 디스크에는 가장자리에 톱니(teeth)가 구비되는 것인 방법.
  2. 제1항에 있어서, 디스크는 톱니가 장착된 상승된 가장자리를 갖는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 톱니의 갯수는 4∼600개의 범위 내에 있는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 톱니의 갯수는 10∼100개의 범위 내에 있는 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 톱니는 삼각 형상을 갖는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 톱니는 사각 형상을 갖는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 톱니는 수평으로 장착되는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상승된 가장자리에 대한 디스크 직경의 길이 비율은 5/1 내지 100/1인 방법.
  9. 제2항에 있어서, 상승된 가장자리로의 전이부는 각지게 형성된 것인 방법.
  10. 제2항에 있어서, 상승된 가장자리로의 전이부는 둥글게 형성된 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 2개 이상, 5개 이하의 디스크는 서로 적층 배치되는 것인 방법.
  12. 제1항에 있어서, 디스크는 외부층(a) 위 0.02∼0.2　m의 높이에 장착되는 것인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 외부층(a) 상의 접착 촉진제(c)의 습윤 반지름은 0.25∼1.5 m인 방법.
  14. 제1항에 있어서, 디스크의 회전 속도는 200∼2500　분-1인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 회전 속도는 주기적으로 잠시 감소하고 초기 수준으로 다시 증가되는 것인 방법.
  16. 제1항에 있어서, 사용되는 접착 촉진제(c)는 반응성 1-성분 또는 다-성분 폴리우레탄계인 방법.
  17. 제1항에 있어서, 접착 촉진제(c)는 이소시아네이트계 경질 발포체(b)를 위한 출발 물질을 하부 외부층에 도포하는 시점에 이의 오픈 타임을 아직 초과하지 않는 것인 방법.
  18. 제1항에 있어서, 접착 촉진제(c)는 물리적 발포제를 포함하지 않는 것인 방법.
  19. 제1항에 있어서, 이소시아네이트계 경질 발포체(b)는 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 발포체인 방법.
  20. 제17항에 있어서, 접착 촉진제(c)는 200∼1200 g/l의 총밀도(gross density)를 갖는 것인 방법.
  21. 제1항에 있어서, 외부층으로서 목재, 샌드위치형 플라스터보드, 유리 타일, 알루미늄 호일, 알루미늄, 구리 또는 강철 시트, 바람직하게는 알루미늄 호일, 알루미늄 또는 강철 시트가 사용되는 것인 방법.
  22. 제1항에 있어서, 외부층으로서 알루미늄 호일, 알루미늄 또는 강철 시트, 바람직하게는 알루미늄 호일, 알루미늄 또는 강철 시트가 사용되는 것인 방법.
  23. 하나 이상의 외부층(a) 및 여기에 견고하게 결합된 층(b)을 포함하고 상기 외부층(a)과 여기에 견고하게 결합된 층(b) 사이에 접착 촉진제(c)가 도포된 복합 부재의 제조용 장치로서, 상기 외부층(a)은 계속 움직이고, 상기 외부층에 접착 촉진제(c) 및 여기에 견고하게 결합되는 층(b) 또는 이의 출발 물질이 연속하여 도포되며, 접착 촉진제(c)의 도포는 회전 디스크에 의해 실시되되, 상기 회전 디스크에는 가장자리에 톱니가 구비되는 것인 장치.
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