KR20140005128A - 복합체 물질 및 그 용도 - Google Patents

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KR20140005128A
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solid
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open cell
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알디노 알버텔리
마이클 프리
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아셀 그룹 리미티드
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Abstract

본 발명은 에너지 저항성, 예를 들어, 내폭발성의 물질로서의 층상 복합체 패널 및 그 용도에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 태양은 폭발 감소 기능 및 내탄도성 기능을 모두 갖는 고체의 폼 물질을 포함하는 층상 복합체 패널에 관한 것이다. 추가적인 태양에서, 본 발명은 폭발 저항성 및/또는 내탄도성 물질로서의 용도에 적합한 신규한 복합체 패널을 제공한다. 설명된 일부 구현예에서, 상기 층상 복합체 패널은 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널 (12)에 결합된 폴리머성 물질 (10)을 포함하고, 경화된 폴리머성 물질 (14)이 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널 (12)을 관통한다.

Description

복합체 물질 및 그 용도 {COMPOSITE MATERIALS AND USES THEREOF}
복합체 물질 및 그 용도
본 발명은 에너지 저항성, 예를 들어, 내폭발성(blast-resistant)의 물질로서의 복합체 물질의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 태양은 예를 들어 폭발하는 폭탄(exploding bomb)으로부터와 같은 격렬한 폭발(explosive blast)로부터의 에너지 파동(energy wave)의 효과를 폭발 근처 내의 사람 또는 빌딩, 차량 및 다른 구조물에 미치는 재앙적인 피해를 일으킬 수 있는 수준 아래로 줄일 수 있는 고체의 폼 물질(solid foam material)을 포함하는 층상 복합체 패널에 관한 것이다. 바람직한 태양에서, 본 발명은 폭발로부터 초래되는 에너지 파동 및 고속 파편 모두의 효과를 약하게 하는 층상 복합체 패널(layered composite panel)의 용도에 관한 것이다. 더 바람직한 태양에서, 본 발명은 또한 예를 들어 총탄과 같은 발사체에 대하여 보호를 제공하는 층상 복합체 패널의 용도에 관한 것이다. 따라서, 본 발명에 따라 사용되는 복합체 물질은 바람직하게는 폭발 감소 기능 및 내탄도성(anti-ballistic) 기능 모두를 갖는다. 또 다른 태양에서, 본 발명은 폭발 저항성 및/또는 내탄도성 물질로서의 용도에 적합한 신규한 복합체 패널을 제공한다.
빌딩, 차량 및 다른 구조물은 격렬한 폭발의 효과로부터 보호하는 것은, 예를 들어, 전쟁 지역 내, 테러리스트 공격의 위험이 있는 지역 내, 또는 산업 현장과 같이 우발적인 폭발의 위험이 있는 환경과 같이 많은 환경에서 중요하게 고려된다. 폭발의 부근 내의 사람에게 물리적 피해의 가능성 뿐만 아니라, 통상적인 빌딩 재료는 폭발로부터의 에너지 파동에 대하여 매우 낮은 수준의 저항을 제공한다. 예를 들어, 통상적인 구조의 벽돌 및 몰타르 벽은 매우 낮은 탄성을 갖고, 군용 및 테러리스트에 의해 사용되는 유형의 폭탄에 의해 쉽게 붕괴될 수 있다. 또한, 통상적인 벽돌 및 몰타르 건축물의 벽 또는 빌딩이 폭발에 의해 붕괴되지 않은 곳에서조차도 에너지 파동이 구조를 통해 전달될 수 있어서, 반대편 벽 상의 벽돌 및/또는 몰타르 및/또는 석고(plaster)의 일부가 구조로부터 매우 빠른 속도로 떨어질 수 있어서 벽 뒤/빌딩 내부의 사람 및/또는 기초 시설(infrastructure)에 위험을 내포한다.
이러한 이유로, 격렬한 폭발에 대하여 보호하는 방법이 군사, 정부, 비즈니스 및 산업용 응용분야에서 광범위하게 사용되어 사상자를 줄이고, 기초 시설에 피해를 감소한다.
전통적으로, 폭발 보호 구조물은 격렬한 폭발로부터의 에너지 파동을 목표물로부터 멀어지도록 반사하도록 설계된다. 일반적으로 그러한 구조물은 스틸, 콘크리트 또는 강화 콘크리트 배리어를 포함하고, 적절한 보호를 제공하기 위하여 매우 부피가 커야 한다. 예를 들어, 콘크리트 폭발 보호 구조물은 적절한 보호를 제공하기 위하여 적어도 30 cm의 두께를 가져야 하고, 종종 훨씬 더 두꺼워야 하는데, 예를 들어, 1.0 m 이상의 규모의 두께일 수 있다. 그러한 구조물은 설치하기에 시간이 많이 소비되고 그 무게와 크기 때문에 필요로 하는 지역으로 이동하기가 어려울 수 있다. 특히, 그러한 구조물은, 예를 들어, 많은 군사 작전에 의해 필요하게 되는 것과 같이 공중(air)에 의한 신속한 배치에 전혀 적합하지 않다. 또한, 그 크기 및 볼썽사나운 외모로 인하여, 이러한 구조물은 공간이 부족하고, 건축적 매력이 바람직한 곳인, 민감한 내부-도시 지역용으로 적합하지 않다.
폭발-반사성(blast-reflective) 구조물에 있어서의 단점 때문에, 격렬한 폭발에 결부된 에너지 파동으로부터 어느 정도 에너지를 흡수할 수 있는 폭발 보호 물질 및 구조물에 대한 이 분야에서의 필요성이 있다.
이러한 문제를 해결하고자 개발되어온 물질의 한 부류는 다공성의 수지-결합된 골재(aggregate)를 포함하는 물질이다. 이러한 물질에서, 스톤, 세라믹 또는 글래스 칩과 같은 골재 입자는, 예를 들어, 폴리우레탄 수지와 같은 접착제 또는 수지를 사용하는 매트릭스 내부로 결합된다 (WO 97/16697 참조). 결과적인 매트릭스는 고도로 다공성이어서, 입자와 매트릭스의 치밀질 사이의 결합이 깨짐에 의해, 또한 매트릭스 내의 빈 공간을 통해 에너지 파동이 회절됨에 의해, 격렬한 폭발이 흡수될 수 있다. 하나의 개발에서, 그러한 물질의 예로서 중공 유리구 및 퍼미스(pumice)를 포함하는 미립자 물질이 폭발 에너지 파동의 충격 하에서 부서질 수 있다 (WO 2007/141488 참조). 매트릭스의 다공성으로 인해, 이러한 복합체 물질은 통상적인 강화 콘크리트보다 가볍고, 그 에너지 흡수 특성으로 인해 보다 작은 규모를 요구한다. 그러나, 이러한 구조물의 붕괴는 종종 재활용이 적합하지 않게 되고, 그 결과 목표물이 다중 공격 하에 놓일 수 있는 환경에서는 사용하기에 적합하지 않다. 또한, 보다 더 가벼운 물질이 여전히 요구되고 있다.
또 다른 접근은, 예를 들어, 유리 섬유 또는 스틸 섬유 보강제(reinforcement)를 포함하는 섬유 강화 시멘트질 패널의 사용을 포함한다. 그러한 물질은 강화되지 않은 시멘트질 물질에 비하여 높은 압축 및 인장 강도, 및 우수한 내탄도성 및 폭발 저항 특성을 갖는다. 그러나, 이들 물질의 무게가 여전히 수많은 응용 분야에 적합하지 않게 만든다.
본 발명은 또한 격렬한 폭발 에너지 파동, 및 비행중 발사체와 같은 에너지 파동에 대한 보호를 제공하는 용도로 사용가능한 물질의 범위를 확장한다.
제1 태양에서, 본 발명은 내폭발성 및/또는 내탄도성 쉴드(shield)로서의 층상 복합체 패널(layered composite panel)의 용도를 제공하고, 상기 층상 복합체 패널은: (i) 시트 유형 폴리머성 물질(sheet form polymeric material)의 제1 표면층; 및 (ii) 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널(solid open-cell foam panel)을 포함하거나 또는 이로써 이루어진 코어를 포함하고, 상기 시트 유형 폴리머성 물질은 상기 개방형 셀 폼 패널의 표면을 관통하는(penetrate) 경화된 폴리머성 물질을 포함하여 상기 제1 표면층과 상기 코어 사이에 결합을 형성한다.
도 1 내지 5는 본 발명의 층상 복합체 패널의 다양한 구현예의 개략적인 단면도를 나타낸다 (크기는 도시되지 않음).
도 6a는 프로파일된 표면을 갖는 본 발명의 층상 복합체 패널의 몰딩을 개략적인 단면 분해도로 나타낸다 (크기는 도시되지 않음).
도 6b는 프로파일된 표면을 갖는 본 발명의 층상 복합체 패널의 몰딩을 개략적인 단면도로 나타낸다 (크기는 도시되지 않음).
도 6c는 프로파일된 표면을 갖는 본 발명의 몰딩된 층상 복합체 패널을 개략적인 단면도로 나타낸다 (크기는 도시되지 않음).
도 7a는 충격 전 본 발명의 성형된 층상 복합체 패널을 개략적인 단면도로 나타낸다 (크기는 도시되지 않음).
도 7b는 본 발명의 성형된 층상 복합체 패널에 대한 충격의 효과를 개략적인 단면도로 나타낸다 (크기는 도시되지 않음).
본 발명은 또한 격렬한 폭발 에너지 파동, 및 비행중 발사체와 같은 에너지 파동에 대한 보호를 제공하는 용도로 사용가능한 물질의 범위를 확장한다.
제1 태양에서, 본 발명은 내폭발성 및/또는 내탄도성 쉴드(shield)로서의 층상 복합체 패널(layered composite panel)의 용도를 제공하고, 상기 층상 복합체 패널은: (i) 시트 유형 폴리머성 물질(sheet form polymeric material)의 제1 표면층; 및 (ii) 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널(solid open-cell foam panel)을 포함하거나 또는 이로써 이루어진 코어를 포함하고, 상기 시트 유형 폴리머성 물질은 상기 개방형 셀 폼 패널의 표면을 관통하는(penetrate) 경화된 폴리머성 물질을 포함하여 상기 제1 표면층과 상기 코어 사이에 결합을 형성한다.
본 발명의 상기 태양에 따르면, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 바람직하게는 폴리머성 폼(polymeric foam)을 포함하거나, 이로써 이루어진다. 본 발명의 상기 태양에 따라 사용될 수 있는 고체의, 개방형 셀 폴리머성 폼의 예는 페놀성 수지 폼, 폴리스티렌 폼, 폴리우레탄 폼, 폴리에틸렌 폼, 폴리비닐클로라이드 폼, 폴리비닐아세테이트 폼, 폴리에스테르 폼, 폴리에테르 폼, 및 폼 러버(foam rubber)를 포함한다. 바람직하게는, 상기 폴리머성 폼은 페놀성 수지 폼으로부터 선택된다.
페놀성 수지 폼의 기계적 성질이 특히 내폭발성 및/또는 내탄도성 쉴드의 용도에 적합하게 하는 것을 알아내었다. 또한, 페놀성 수지 폼과 함께 시트 유형 폴리머성 물질의 사용이 매우 높은 강도, 및 폭발성 에너지 파동의 충격 하에서 박리(delamination) 및 파편(fragmentation)에 대한 높은 저항성을 제공한다. 따라서, 상기 층상 복합체 패널은 격렬한 폭발 및 탄도 물질로부터의 이례적인 보호를 제공한다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 내폭발성 및/또는 내탄도성 쉴드로서의 층상 복합체 패널의 용도를 제공하고, 상기 층상 복합체 패널은 (i) 시트 유형 폴리머성 물질의 제1 표면층; 및 (ii) 제1 고체의, 개방형 셀 페놀성 수지 폼 패널을 포함하거나 또는 이로써 이루어진 코어를 포함하고, 상기 시트 유형 폴리머성 물질이 상기 코어의 표면으로 결합된다.
본 발명의 상기 태양에 따르면, 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 표면층은 바람직하게는 경화된 폴리머성 물질을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 경화된 폴리머성 물질은 상기 제1 고체의 개방형 셀 폼 패널의 표면을 관통하여, 상기 제1 표면층 및 상기 코어 사이에 결합을 형성한다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 내폭발성 및/또는 내탄도성 쉴드로서의 층상 복합체 패널의 용도를 제공하고, 상기 층상 복합체 패널은 (i) 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널 및 제2 고체의 폼 패널을 포함하거나, 이로써 이루어진 코어; 및 선택적으로 (ii) 시트 유형 폴리머성 물질의 제1 표면층을 포함하고, 상기 폼 패널들이 접착제 또는 다른 결합제에 의해서 함께 결합되어 모놀리식 층상 구조(monolithic layered structure)를 형성하고, 상기 시트 유형 폴리머성 물질은 상기 코어의 표면으로 결합된다.
본 발명의 상기 태양에 따르면, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 바람직하게는 전술한 바와 같은 폴리머성 폼을 포함하거나, 이로써 이루어진다.
본 발명의 상기 태양에 따르면, 시트 유형 폴리머성 물질의 제1 표면층은, 존재하는 경우, 바람직하게는 경화된 폴리머성 물질을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 경화된 폴리머성 물질은 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널의 표면을 관통하여 상기 제1 표면층 및 상기 코어 사이에 결합을 형성한다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 (i) 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널 및 제2 고체의 폼 패널을 포함하거나, 이로써 이루어진 코어; 및 선택적으로 (ii) 시트 유형 폴리머성 물질의 제1 표면층을 포함하는 층상 복합체 패널을 제공하고, 상기 폼 패널은 접착제 또는 다른 결합제에 의해서 함께 결합하여 모놀리식 층상 구조를 형성하고, 상기 시트 유형 폴리머성 물질은 상기 코어의 표면으로 결합되며, 단, 상기 접착제 또는 다른 결합제는 상기 코어의 폼 패널 주변으로 공기밀봉(air-tight) 실링 코팅을 형성하지 않는다.
본 발명의 상기 태양의 상기 신규한 층상 복합체 패널은 내폭발성 쉴드로서 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명의 상기 태양에 따르면, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 바람직하게는 전술한 바와 같은 폴리머성 폼을 포함하거나, 이로써 구성된다.
본 발명의 상기 태양에 따르면, 시트 유형 폴리머성 물질의 제1 표면층이, 존재하는 경우, 바람직하게는 경화된 폴리머성 물질을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 경화된 폴리머성 물질은 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널의 표면을 관통하여 상기 제1 표면층과 상기 코어 사이에 결합을 형성한다.
본 발명의 상기 전술한 태양에 따르면, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 바람직하게는 압력이 일정 한계를 초과하여 가해지면 비탄성적으로 변형될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 단일 물체로서 일체성을 유지하면서 가소성으로 변형될 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 부서지기 쉬워서, 즉, 압력이 가해질 때 조각으로 부서질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 비탄성적으로 변형될 수 있다는 용어는 압력이 일정 한계를 초과하여 가해지면, 즉, 으스러지거나(crushing), 붕괴되거나(collapsing), 또는 파편화(fragmenting)됨에 의해 비가역적으로 폼 구조로 변화되는 개방형 셀 폼을 의미한다. 따라서, 상기 폼은 비탄성적 변형에 의한 에너지 파동으로부터 에너지를 흡수하도록 의도된다.
바람직한 구현예에서, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 점진적으로(progressively) 변형될 수 있어서, 가해진 힘에 가장 가까운 상기 폼의 셀이 가장 먼저 붕괴되고, 파편화되거나 으스러져서, 가해진 힘으로부터 보다 먼 셀은 초기부터 손상되지 않고 남아 있다.
상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 미분된(finely-divided) 미립자 강화 물질(particulate reinforcing material)을 포함할 수 있다. 적절한 미립자 강화 물질은 바람직하게는 불활성이고 불용성이다. 상기 강화 물질은 상기 폼의 전체 중량 기준으로 10 중량% 이하의 함량으로 존재할 수 있고, 예를 들어 상기 폼의 전체 중량을 기준으로 2 내지 10 중량%, 또는 5 내지 10 중량%일 수 있다. 적절한 강화 물질은 결정질 또는 비정질일 수 있는 유기 또는 무기 (금속성 포함) 미립자 물질을 포함한다. 심지어 섬유상 고체도 또한 바람직하지 않다고 하여도 효과적임을 알아내었다.
적당한 미립자 물질의 비제한적인 예는, 점토, 점토 미네랄, 탈크, 버미큘라이트, 금속 산화물, 내화물(refractories), 고체 또는 중공 유리 마이크로스피어, 플라이 애쉬, 석탄 가루, 목분, 곡분(grain flour), 넛 껍질 분말, 실리카, 미세하게 잘린(finely chopped) 유리 섬유 및 미세하게 잘린 석면, 잘린 섬유, 미세하게 잘린 천연 또는 합성 섬유와 같은 미네랄 섬유, 분말 또는 섬유의 어느 형태로든 가루화된 플라스틱 및 수지, 예를 들어 재활용 폐기 플라스틱 및 수지, 분말화된 페인트 및 카본 블랙과 같은 안료, 및 녹말을 포함한다.
일부 구현예에서, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 상기 개방형 셀 폼 매트릭스 내에 내포된(embeded) 스톤, 세라믹, 유리 또는 다른 골재 물질의 칩을 더 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 칩은 각각의 치수(dimension)가 2 내지 50mm, 더욱 바람직하게는, 각각의 치수가 2 내지 20mm의 크기를 가질 수 있다. 이러한 물질은, 예를 들어, 총알이 패널을 관통하는 것을 막아주는 것과 같이 본 발명의 상기 복합체 패널의 내탄도 성질을 개선하는 것을 알아내었다.
바람직하게는, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 상기 폼 내에 내포될 수 있는 임의의 골재 칩을 배제하고, 100 내지 500 kg·m-3, 더욱 바람직하게는 120 내지 400kg·m-3, 및 가장 바람직하게는 120 내지 250kg·m-3의 범위 내의 밀도를 가질 수 있다.
그러한 폼의 물리적 성질, 특히 압축 강도 및 하중 하에서의 휨이 (다른 요인들 중에서도) 셀 벽 두께 및 평균 셀 직경과 관계되는 것으로 믿어진다. 바람직하게는, 상기 고체의, 개방형 셀 폼의 평균 셀 직경은 약 0.5 mm 내지 5 mm, 더욱 바람직하게는, 0.5 또는 1 mm 내지 2 또는 3 mm 내의 범위이다.
상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널의 셀 또는 기공은 바람직하게는 시트 유형 폴리머성 물질이 적용되는 상기 코어의 표면에 개방되고, 바람직하게는, 이들은 상기 개구부보다 훨씬 넓게 상기 표면 아래로 개방되어, 이로써 상기 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 개방형 셀 폼으로의 결합을 강화하는 언더컷(undercut)을 제공한다.
본 발명의 일부 태양에서, 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 표면층은 시트 유형 경화성 폴리머성 물질, 예를 들어 열경화성 폴리머성 물질로부터 형성된다.
상기 시트 유형 폴리머성 물질은 바람직하게는 열경화성 폴리머 수지를 포함하거나 이로써 이루어진 매트릭스를 포함하고, 예를 들어, 열경화성 폴리머 수지는 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지, 에폭시 수지, 페놀성 수지, 비스말레이미드 수지 또는 폴리이미드 수지로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 상기 시트 유형 폴리머성 물질은 폴리에스테르 수지로부터 선택된 열경화성 폴리머 수지 매트릭스를 포함한다. 상기 시트 유형 폴리머성 물질을 또한 난연제로서 유용한 멜라민을 포함할 수 있다. 상기 시트 유형 폴리머성 물질은 필요에 따라서 경화제, 촉진제, 필러, 안료, 및/또는 임의의 다른 성분을 더 포함할 수 있다.
일부 구현예에서, 상기 시트 유형 폴리머성 물질은 상기 코어의 고체의, 개방형 셀 폼 패널과 접한 상태로 경화되어, 접착층을 필요로하지 않으면서 결합이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 결합은 가열하면서 시트 유형 경화성 폴리머성 물질 및 상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 함께 가압하고(pressing), 상기 시트 유형 경화성 폴리머성 물질을 열을 가하여 경화함으로써 제조될 수 있다. 이러한 방법으로, 상기 시트 유형 경화성 폴리머성 물질로부터 적어도 일부가 상기 셀 및 공극(interstice) 내부로 흘러들어가 경화되면서 상기 코어 및 상기 시트 유형 폴리머성 물질간의 결합을 형성할 수 있다.
일부 구현예에서, 상기 경화된 폴리머성 물질은 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같거나, 더욱 바람직하게는, 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이 내지 2배의 깊이까지, 상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통할 수 있다. 대안으로, 상기 경화된 폴리머성 물질은 적어도 0.5 mm, 더욱 바람직하게는, 적어도 1.0 mm, 및 더더욱 바람직하게는, 적어도 2.0 mm, 예를 들어, 2.5 mm 또는 3.0 mm의 깊이로 상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통할 수 있다.
이러한 방법으로, 상기 시트 유형 폴리머성 물질은 상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널 상에, 상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널의 표면으로 기계적으로 조율된(mechanically keyed) 표면(skin)을 형성한다. "기계적으로 조율된(mechanically keyed)"이란, 상기 시트 유형 폴리머성 물질의 적어도 일부가 상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널의 적어도 일부를 관통하고, 상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널과 기계적 상호작용을 형성함을 의미한다. 따라서, 상기 시트 유형 폴리머성 물질의 적어도 일부는 상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널의 셀의 외부 셀 내부로 효과적으로 포획되어(entrapped), 강한 기계적 결합을 형성한다. 이러한 방법으로, 안정한 모놀리식 층상 복합체 구조가 상기 층 간에 도포되는 접착제를 필요로하지 않으면서 얻어진다.
일부 구현예에서, 상기 표면(skin) 및 고체의, 개방형 셀 폼 패널의 계면에서 얻어지는 결합이 상기 폼 패널 자체의 물질보다 더 강한 것을 알아내었다. 그 결과, 본 발명에 따라 사용된 상기 층상 복합체 패널은 매우 강하고, 상기 코어로부터 상기 시트 유형 물질이 박리되는 것에 대하여 고도의 저항성을 갖고, 폭발성 에너지 파동의 충격 하에서 상기 코어의 파편화에 대하여 고도의 저항성을 갖는다. 구체적으로, 상기 시트 유형 폴리머성 물질은 폭발성 에너지 파동에 의해서 변형되거나/으스러지더라도, 상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널의 온전성(integrity)을 유지하는 유연한 고정 층(retaining layer)으로서 작용한다는 것을 알아내었다. 이러한 건축물은 격렬한 폭발 및 탄도 물질(ballistic material)로부터의 이례적인 보호를 제공한다는 것을 알아내었다.
본 발명의 다른 구현예에서, 접착층이 시트 유형 폴리머성 물질의 제1 표면층 및 상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널 사이에 제공될 수 있다. 원칙적으로, 임의의 유형의 접착제 또는 상기 두 층 간의 강한 결합을 형성하기에 적합한 다른 결합제가 사용될 수 있다.
상기 시트 유형 폴리머성 물질은 바람직하게는, 예를 들어 강화 섬유와 같은 강화제를 포함한다. 상기 섬유는 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 및/또는, 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE)과 같은 폴리에틸렌 섬유의 하나 이상을 포함할 수 있다. 일 바람직한 구현예에서, 상기 강화제는 유리 섬유, 예를 들어 E-유리 섬유 또는 S-유리 섬유를 포함하거나 이로써 이루어진다.
상기 강화 섬유는, 예를 들어 5.0 cm 이하의 길이를 갖는 것과 같은 단섬유일 수 있고, 또는 보다 긴 섬유일 수 있다. 상기 섬유는 묶여 있지 않을 수 있고(loose), 예를 들어, 상기 섬유는 단일 또는 다중 방향으로 배열될 수 있다. 상기 섬유는 네트워크의 일부일 수 있고, 예를 들어, 임의의 적절한 방법으로 함께 직조되거나(woven) 편직(knitted)될 수 있다. 상기 섬유의 배열은 임의 또는 규칙적일 수 있고, 패브릭, 매트, 펠트 또는 직조된 또는 다른 배열을 포함할 수 있다. 섬유는 연속적인 필라멘트 와인딩(winding)을 제공할 수 있다. 선택적으로, 하나 이상의 층의 섬유가 제공될 수 있다.
바람직하게는, 상기 시트 유형 폴리머성 물질은 SMC (시트 몰딩 혼합물, sheet moulding compound)을 포함한다. 상기 SMC는 바람직하게는 전술하여 정의된 열경화성 폴리머 매트릭스 및 또한 전술하여 정의된 강화 섬유를 포함한다. 예를 들어, 상기 SMC는 열경화성 수지, 예를 들어 폴리에스테르 수지를 강화 섬유, 예를 들어 유리 섬유와 함께 포함할 수 있다. 상기 열경화성 폴리머는 첨가제, 예를 들어 미네랄, 불활성 필러, 안료, 안정화제, 억제제, 이형제, 촉매, 증점제, 수화 첨가제(hydrating additive) 및/또는 다른 적절한 물질을 더 포함할 수 있다.
제1 표면층으로 SMC를 사용하는 이점이 있다. 예를 들어, SMC는 다른 시트 유형 폴리머성 물질에 비하여 낮은 밀도를 갖으면서도 유리한 기계적 성질을 갖는다. 특히, 매우 높은 SMC의 압축, 인장, 굴곡 및 충격 강도는 특히 내폭발성 및/또는 내탄도성 패널의 용도, 예를 들어, 격렬한 폭발로부터의 에너지 파동에 대하여 상기 표면층의 박리를 억제하면서 상기 층상 복합체 패널의 온전성을 유지하는 데에 있어서, 적합하게 하는 것을 알아내었다. SMC는 또한 우수한 열적 성질 및 화학적 저항성을 나타낸다. 본 발명에 있어서 특히 중요하게는, 화염에 대한 저항성이 우수하다. 따라서, 본 발명의 상기 패널은 격렬한 폭발 및 일정 유형의 탄도 물질과 결부된 화염의 위험에 대한 일정 수준의 보호를 또한 제공할 수 있다.
상기 시트 유형 폴리머성 물질은 바람직하게는 0.5 내지 25 mm, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 15 mm, 더더욱 바람직하게는, 0.5 내지 10 mm, 및 가장 바람직하게는, 0.5 내지 5 mm 범위 내의 두께를 가진다. 예를 들어, 상기 시트 유형 폴리머성 물질은 1 mm, 2 mm, 3 mm 또는 4 mm의 두께를 가질 수 있다.
바람직하게는, 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 표면층은 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널의 전체 표면을 걸쳐 확장된다.
본 발명의 태양에 따르면, 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 표면층은 잠재적인 격렬한 폭발 또는 탄도성 물질의 기원을 향하도록 사용시에 원하는 방향으로 배향된다.
본 발명의 일부 태양에서, 상기 코어는 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널로 이루어질 수 있다. 본 발명의 다른 태양에서, 상기 코어는 하나 이상의 폼 패널을 포함할 수 있다. 특히, 본 발명의 전술한 일부 구현예들에서, 상기 코어는 접착제 또는 결합제에 의해 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널에 결합된 제2 폼 패널을 포함할 수 있다.
존재하는 경우, 상기 제2 고체의 폼 패널은 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널에 같거나 상이할 수 있다. 따라서, 상기 제2 고체의 폼 패널은 개방형 셀 폼(open-cell foam) 또는 폐쇄형 셀 폼(closed-cell foam)을 포함하거나 이로써 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 제2 고체의 폼 패널은 개방형 셀 폼, 가장 바람직하게는, 개방형 셀 폴리머성 폼, 예를 들어, 전술한 바와 같은 개방형 셀 폴리머성 폼을 포함한다.
상기 제1 및 제2 폼 층을 결합하기 위해 사용되는 접착제 또는 결합제는 바람직하게는 하나 이상의 엘라스토머를 포함하거나 이로써 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 접착제 또는 결합제(bonding agent)는: 천연 고무, 합성 폴리이소프렌, 부틸 고무, 할로겐화된 부틸 고무, 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴 고무, 수소화된 니트릴 고무, 클로로프렌 고무, 실리콘(silicone) 고무, 및 할로겐화된 실리콘(silicone) 고무로부터 선택된 적어도 하나의 엘라스토머를 포함하거나 이로써 이루어진다.
상기 접착제 또는 결합제는 하나 이상의 엘라스토머를 포함하는 경우, 상기 엘라스토머는 바람직하게는, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널의 적어도 일부를 관통한다. 예를 들어, 상기 엘라스토머는 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이로, 더욱 바람직하게는, 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이 내지 2배까지, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통할 수 있다. 대안으로, 상기 엘라스토머는 적어도 0.5 mm, 더욱 바람직하게는, 적어도 1.0 mm, 및 더더욱 바람직하게는, 적어도 2.0 mm, 예를 들어, 2.5 mm 또는 3.0 mm의 깊이로 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 제2 고체의 폼 패널이 개방형 셀 폼을 포함하는 경우, 상기 엘라스토머는 바람직하게는 상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널의 적어도 일부를 관통한다. 예를 들어, 상기 엘라스토머는 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이로, 더욱 바람직하게는, 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이 내지 2배까지, 상기 제1 및/또는 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통한다. 대안으로, 상기 엘라스토머는 적어도 0.5 mm, 더욱 바람직하게는, 적어도 1.0 mm, 및 더더욱 바람직하게는, 적어도 2.0 mm, 예를 들어, 2.5 mm 또는 3.0 mm의 깊이로 상기 제1 및/또는 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통할 수 있다.
필요한 경우, 상기 고체의 폼 패널의 각각의 성질이 상기 층상 복합체 패널의 내폭발성 및 내탄도 성질을 최적화하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 변형 (예를 들어, 으스러지고, 붕괴되거나 또는 파편화됨)에 대한 저항성이 상기 제2 고체의 폼 패널보다 낮을 수 있다. 이러한 방법으로, 상기 층상 복합체 패널은 하나의 고체의 폼 패널에서 다음으로 증가하는 변형에 대한 점진적인 저항성을 가질 수 있다. 상기 고체의 폼 패널 간의 변형에 대한 저항성의 차이는 밀도의 차이에 기인할 수 있다. 다른 배열이 당연히 가능하고, 당업자에 의해 인지될 수 있다.
이러한 건축물은 매우 강하면서, 폭발성 에너지 파동의 충격 하에서 상기 코어층의 박리 및 파편화에 대하여 고도의 저항성이 있고, 또한 격렬한 폭발 및 탄도 물질에 대한 이례적인 보호를 제공하는 내폭발성 및 내탄도성인 패널을 제공하는 것을 알아내었다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 상기 코어는 하나 이상의 코어층을 포함할 수 있다. 이러한 방법으로, 상기 코어는 복수의 층 또는 겹(plies)으로 형성될 수 있고, 상기 복수의 층 또는 겹은 바람직하게는 결합되어 모놀리식 코어 구조를 형성한다.
바람직하게는, 복수의 층 또는 겹은 서로서로 겹쳐진다(coextensive). 그러나, 본 발명의 일부 구현예에서, 상기 코어의 다양한 층 또는 겹이 크기 면에서 상이할 수 있다는 점이 배제되지 않는다. 예를 들어, 하나 이상의 추가적 코어 층은 폭발성 충격에 대한 특정한 취약부의 영역에서만 사용될 수 있거나, 또는 증가된 기계적 스트레스 (예를 들어, 조인트(joint)에서 또는 그 주변)에 놓인 패널의 영역에서 구조적인 보강을 제공하기 위해 사용될 수 있다.
일부 구현예에서,상기 코어는 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널 및/또는 제2 고체의 폼 패널 (존재하는 경우)에 같거나 상이할 수 있는 하나 이상의 추가적 고체의 폼 패널을 포함한다. 따라서, 상기 하나 이상의 추가적인 고체의 폼 패널은 개방형 셀 또는 폐쇄형 셀 폼을 포함하거나 이로써 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 하나 이상의 추가적인 고체의 폼 패널은 개방형 셀 폼, 및 가장 바람직하게는, 개방형 셀 폴리머성 폼, 예를 들어 전술하여 설명된 바와 같은 개방형 셀 폴리머성 폼을 포함한다.
본 발명의 상기 태양에 따르면, 각각의 상기 고체의 폼 패널의 성질은 상기 층상 복합체 패널의 내폭발성 및 내탄도 성질을 최적화하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 변형 (예를 들어, 으스러지고, 붕괴되거나 또는 파편화됨)에 대한 저항성이 상기 제2 고체의 폼 패널보다 낮을 수 있다. 이러한 방법으로, 상기 층상 복합체 패널은 하나의 고체의 폼 패널에서 다음으로 증가하는 변형에 대한 점진적인 저항성을 가질 수 있다. 다른 배열이 당연히 가능하고, 당업자에 의해 인지될 수 있다.
일 구현예에서, 상기 층상 복합체 패널은 세 개의 고체의 폼 패널을 포함한다. 바람직하게는, 두 개의 외부 패널(outer panel)이 내부 패널(inner panel)을 사이에 끼운다(sandwich). 바람직하게는, 상기 내부 패널은 상기 외부 패널보다, 예를 들어, 보다 낮은 밀도를 가짐으로써, 변형에 보다 낮은 저항성을 갖는다. 바람직하게는, 상기 내부 고체의 폼 패널은 100 내지 140 kg·m-3의 밀도를 가질 수 있고, 상기 외부 고체의 폼 패널은 130 내지 170 kg·m-3의 밀도를 가질 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 내부 고체의 폼 패널은 115 내지 125 kg·m-3의 밀도를 가질 수 있고, 상기 외부 고체의 폼 패널은 145 내지 155 kg·m-3의 밀도를 가질 수 있다. 광범위하고 반복적인 충격하에서, 상기 내부 패널은 충격 에너지의 적어도 일부를 흡수하고, 따라서, 예를 들어 부서지기 쉬움(frangible)으로써 변형되고, 이에 반해, 상기 외부 패널은 실질적으로 손상되지 않고 남을 수 있는 것으로 이해된다.
또 다른 구현예에서, 상기 복합체 물질은 세 개 이상의 고체의 폼 패널을 샌드위치와 같은 구조로 포함할 수 있다. 바람직하게는, 하나 이상의 내부 고체의 폼 패널은 각 그 외부 패널 보다 변형에 대한 저항성이 낮다. 바람직하게는, 하나 이상의 내부 고체의 폼 패널은 100 내지 140 kg·m-3의 밀도를 가질 수 있고, 상기 외부 고체의 폼 패널은 130 내지 170 kg·m-3의 밀도를 가질 수 있다. 더욱 바람직하게는, 하나 이상의 내부 고체의 폼 패널은 115 내지 125 kg·m-3의 밀도를 가질 수 있고, 상기 외부 고체의 폼 패널은 145 내지 155 kg·m-3의 밀도를 가질 수 있다. 상기 복합체 물질이 복수의 층 또는 겹을 포함하는 모든 구현예에서, 상기 외부 패널은 서로서로 같거나 상이할 수 있다.
하나 이상의 추가적인 고체의 폼 패널은 서로서로 직접 결합될 수 있어서, 모놀리식 코어 구조를 형성하거나, 또는 하나 이상의 중간층을 통해 함께 결합될 수 있다.
상기 코어가 하나 이상의 추가적인 고체의, 개방형 셀 폼 패널과 같은 하나 이상의 추가적인 고체의 폼 패널을 포함하는 경우, 임의의 두 개의 패널은 접착제 또는 다른 결합제에 의해 함께 결합될 수 있다. 상기 접착제 또는 결합제는 바람직하게는 전술한 바와 같이 하나 이상의 엘라스토머를 포함하거나 이로써 이루어질 수 있다. 상기 엘라스토머는 전술한 바와 같이 하나 이상의 상기 폼 패널을 관통할 수 있다.
따라서, 일 특정 바람직한 구현예에서, 상기 코어는 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널 및, 상기 제1 패널과 동일하거나 상이할 수 있는, 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 포함하고, 상기 패널들은 하나 이상의 엘라스토머를 포함하는 접착제 또는 결합제에 의해 함께 결합되고(joined), 상기 엘라스토머는 전술한 바와 같이 상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널들을 관통한다.
또 다른 특정 바람직한 구현예에서, 상기 코어는 각각 같거나 상이할 수 있는, 제1, 제2 및 제3 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 포함하고, 상기 패널들은 하나 이상의 엘라스토머를 포함하는 접착제 또는 결합제에 의해 함께 결합되고, 상기 엘라스토머는 전술한 바와 같이 상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널들을 관통한다.
일부 구현예에서, 상기 코어는 하나 이상의 보강층(reinforcing layer)을 더 포함할 수 있다.
전술된 상기 층상 복합체 패널에 적합한 보강층의 일 유형은 강화 섬유를 포함한다. 상기 섬유는 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유는 하나 이상의 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 및/또는, 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE) 섬유과 같은 폴리에틸렌 섬유를 포함할 수 있다. 일 바람직한 구현예에서, 상기 보강제(reinforcement)는 유리 섬유, 예를 들어 E-유리 섬유 및/또는 S-유리 섬유를 포함하거나 이로써 이루어진다.
바람직하게는, 상기 하나 이상의 보강층에 사용되는 상기 강화 섬유는, 당업계에 공지된 임의의 적당한 방법으로 형성될 수 있는, 직조된 또는 배향된(orientated) 직물, 펠트, 매트 또는 웹(web)의 형태일 수 있다.
직조된 또는 배향된(orientated) 직물, 펠트, 매트 또는 웹 형태의 강화 섬유를 포함하는 보강층은 바람직하게는 경화성 물질에 의해서 또는 접착제에 의해서 관통될 수 있다. 이러한 방법으로, 상기 보강층은 상기 시트 유형 경화된 폴리머성 물질의 제1 표면층 및 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널 사이의 중간층으로서 사용되어서, 경화된 폴리머성 물질은 바람직하게는 상기 보강층 및 상기 개방형 셀 폼 패널의 표면을 관통하고, 따라서, 상기 보강층이 경화된 폴리머성 물질 내에 내포된(embeded) 상태로 상기 제1 표면층 및 상기 코어 사이에 결합을 형성한다.
또 다른 구현예에서, 상기 보강층은 상기 코어 내의 두 개의 인접하는 폼 패널 사이의 중간층으로서 사용될 수 있고, 상기 보강층은 전술한 바와 같이 폼 패널을 함께 결합하기 위해 사용되는(, 예를 들어 엘라스토머를 포함하는) 접착제 또는 결합제 내에 내포된다.
상기 코어는, 전술한 바와 같이, 시트 유형 폴리머성 물질의 하나 이상의 층을 더 포함한다. 바람직한 구현예에서, 상기 시트 유형 폴리머성 물질은 적어도 하나의 인접하는 고체의, 개방형 셀 폼 패널의 표면을 관통하는 경화된 폴리머성 물질을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 시트 유형 폴리머성 물질은 두 개의 인접하는 고체의, 개방형 셀 폼 패널의 표면을 관통하여 상기 패널을 함께 결합하는 경화된 폴리머성 물질을 포함할 수 있다.
상기 코어는 내폭발성 및/또는 내탄도성 물질의 하나 이상의 다른 유형을 더 포함할 수 있다. 적절한 물질의 범위는 당업계에 공지되어 있고, 전술된 상기 층상 복합체 패널로 쉽게 통합될 수 있다. 예를 들어, 적절한 추가적인 층이 유리 강화 플라스틱 (glass reinforced plastic, GRP) 패널, 세라믹 패널, 세라믹-강화 플라스틱 패널, 스틸 패널 또는 유사한 것으로부터 선택될 수 있다.
상기 코어는 하나 이상의 난연성(fire-retardant) 층을 더 포함할 수 있다. 하나 이상의 난연성 층으로 통합될 수 있는 물질의 예는 암면(rock wool), 석고(gypsum), 퍼라이트(perlite), 버미큘라이트, 알루미나, 알루미늄하이드록사이드, 마그네슘하이드록사이드, 및 칼슘실리케이트를 포함한다.
본 발명의 태양에 따르면, 상기 코어는 바람직하게는, 20 내지 500 mm, 더욱 바람직하게는 20 내지 250 mm, 더더욱 바람직하게는 20 내지 200 mm, 보다 더욱 바람직하게는 20 내지 150 mm, 보다 더더욱 바람직하게는 20 내지 100 mm, 및 가장 바람직하게는 50 내지 100 mm의 범위의 두께를 가진다. 예를 들어, 상기 코어는 적어도 25 mm, 적어도 40 mm, 또는 적어도 50 mm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 태양에서, 상기 층상 복합체 패널은 (iii) 시트 유형 폴리머성 물질의 제2 표면층을 포함하고, 상기 코어는 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 및 제2 표면층 사이에 배치되어, 결과적인 층상 복합체 패널은 상기 코어가 시트 유형 폴리머성 물질의 제1 및 제2 표면층 사이에 샌드위치되는 샌드위치 구조물을 가진다.
시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 및 제2 표면층은 같거나 상이할 수 있다. 바람직하게는, 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제2 표면층은 전술하여 정의된 바와 같이 열경화성 폴리머 매트릭스를 포함하고, 및/또는 바람직하게는, 전술한 바와 같이 강화제(reinforcement)를 포함한다. 바람직한 구현예에서, 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 및 상기 제2 표면층은 전술하여 정의된 바와 같은 SMC로 이루어진다. 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제2 층이 경화된 폴리머성 물질을 포함하는 경우, 상기 경화성 물질의 일부는 바람직하게는 개방형 셀 폼 패널의 상기 표면을 관통하여, 상기 제2 표면층 및 상기 코어 사이의 결합을 형성한다.
상기 코어가 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널로 이루어진 경우, 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제2 표면층은 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 표면층의 반대편의 상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널에 결합된다.
상기 코어가 2개 이상의 층 및/또는 패널을 포함하는 경우, 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제2 표면층은 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 표면층의 반대편의 상기 코어의 표면에 결합된다. 바람직하게는, 상기 코어는 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제2 표면층에 인접한 고체의 폼 층을 포함한다. 더욱 바람직하게는, 상기 코어는 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제2 표면층에 인접한 고체의, 개방형 셀 폼 층을 포함한다.
대안으로, 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제2 표면층은 접착제 또는 다른 결합제에 의해서 상기 코어로 결합된다.
예를 들어 직조된 또는 배향된(orientated) 직물, 펠트, 매트 또는 웹의 형태의 강화 섬유를 포함하는 보강층은, 선택적으로, 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제2 표면층 및 상기 코어 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 태양에 따르면, 상기 층상 복합체 패널은 바람직하게는 21 내지 550 mm, 더욱 바람직하게는 21 내지 275 mm, 더더욱 바람직하게는 21 내지 220 mm, 보다 더욱 바람직하게는 21 내지 165 mm, 보다 더더욱 바람직하게는 21 내지 110 mm, 및 가장 바람직하게는 51 내지 110 mm의 두께를 가진다. 예를 들어, 상기 층상 복합체 패널은 적어도 26 mm, 적어도 41 mm, 또는 적어도 51 mm의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 태양에 따르면, 상기 층상 복합체 패널은 바람직하게는 적어도 20 psi·ms-1의 충격을 갖는 에너지 파동을 견딜 수 있다. 본 발명의 일부 구현예에서, 상기 층상 복합체 패널은 적어도 50 psi·ms-1, 더욱 바람직하게는 적어도 100 psi·ms-1, 더욱 바람직하게는 적어도 150 psi·ms-1, 더더욱 바람직하게는 적어도 200 psi·ms-1, 및 가장 바람직하게는 적어도 250psi·ms-1의 충격을 갖는 에너지 파동을 견딜 수 있다. "견딜 수 있는"이란, 상기 층상 복합체 물질이 시트 유형 폴리머성 물질의 파편화 및/또는 상기 표면층의 박리 없이 손상되지 않고 남아있고, 상기 층상 복합체 물질을 통해 전달되는 충격이 상기 패널 이전의(before the panel) 에너지 파동의 충격의 20% 이하, 바람직하게는 상기 패널 이전의 에너지 파동의 충격의 10% 이하, 더욱 바람직하게는 5% 이하, 및 가장 바람직하게는 2% 이하로 감소되는 것을 의미한다.
층의 다른 배열이 본 발명의 범위 내에서 가능함을 당업자라면 인지할 것이다. 예를 들어, 상기 층상 복합체 패널은 하나 이상의 추가적인 시트 유형 폴리머성 물질, 하나 이상의 추가적인 보강층, 하나 이상의 추가적인 폼 층, 및/또는 하나 이상의 추가적인 난연성 층을 더 포함할 수 있다.
상기 층상 복합체 패널의 구성요소 층 또는 패널은 다양한 방법으로 조립될 수 있다. 따라서, 상기 층은 동시에 또는 연속적으로 함께 결합될 수 있다. 상기 층이 함께 연속하여 결합되는 경우, 상기 층이 함께 결합되는 순서는 제한되지 않는다.
바람직한 구현예에서, 시트 유형 경화성 물질 (예를 들어, SMC) 및 적어도 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 프레스(press) 내에 적층하는 단계 및 상기 층에 열 및/또는 압력을 가하여 상기 시트 유형 물질을 경화하고, 이에 따라 상기 고체의, 개방형 셀 폼을 형성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 상기 층상 복합체 패널이 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 시트 유형 경화성 물질의 적어도 일부 물질이 상기 경화 단계 동안 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널의 셀 또는 공극(interstice) 내부로 흘러들어간다.
상기 결과적인 복합체는 선택적으로 하나 이상의 이어지는 제조 단계에서 하나 이상의 추가적인 코어층 및/또는 시트 유형 폴리머성 물질의 제2 표면층에 결합될 수 있다. 대안으로, 또는 추가적으로, 상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 상기 경화 단계 이전에 하나 이상의 추가적인 코어 구성성분 층 또는 패널에 결합될 수 있다.
추가적인 구현예에서, 상기 방법은 시트 유형 경화성 폴리머성 물질, (예를 들어, 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널, 또는 복수의 코어 패널/층으로 이루어진) 코어, 및 시트 유형 경화성 폴리머성 물질의 제2 층을 프레스(press) 내에 적층하는 단계 및 상기 층에 열 및/또는 압력을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방법으로, 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 및 제2 표면층을 상기 코어에 하나의 단계 내에서 결합될 수 있다.
바람직한 구현예에서, 상기 층상 복합체 패널의 하나의 또는 양면이 프로파일된 표면(profiled surface)을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 층상 복합체 패널의 하나의 또는 양면이 몰딩 기술에 의해 프로파일된 표면(profiled surface)을 가질 수 있다. 프로파일된 표면이 사용되는 경우, 이는 바람직하게는 상기 층상 복합체 패널이 사용되는 경우 보이는 표면 상에 형성된다. 예를 들어, 상기 프로파일은 상기 제1 표면층 상에 형성될 수 있다. 이러한 방법으로, 본 발명의 상기 층상 복합체 패널의 심미적인 효과가 개선될 수 있고, 상기 패널의 기능성이 심미적 및 보안상의 이유로 위장될 수 있다.
바람직한 구현예에서, 상기 프로파일된 표면은 전술한 바와 같은 방법에 의해 형성될 수 있고, 상기 프레스는 상기 원하는 프로파일의 음각 본(negative impression)을 갖는 몰드 표면을 구비한다.
특히, 상기 방법은 바람직하게는 (i) 상기 소정의 프로파일의 음각 본을 갖는 몰드 표면을 제공하는 단계; (ii) 시트 유형 경화성 폴리머성 물질 (예를 들어, SMC)을 상기 몰드의 상기 표면 상부에 적층하는 단계; (iii) 코어 (예를 들어, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널, 또는 복수의 코어 패널/층)를 상기 시트 유형 경화성 폴리머성 물질 상부에 제공하는 단계; 및 (iv) 선택적으로 시트 유형 폴리머성 물질 (예를 들어, SMC)의 제2 표면층을 상기 코어 상부에 제공하는 단계; 및 (v) 상기 층을 몰드 내로, 선택적으로 가열하면서, 프레스(press)하는 단계를 포함한다.
상기 층을 몰드 내로 프레스하는 단계에서, 공기가 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널로부터 빠져나오고, 상기 폼의 일부 셀이 바람직하게는 짓눌러져(crushed) 상기 폼이 몰드의 형상을 하게 되고, 이로써 상기 시트 유형 폴리머성 물질을 상기 몰드로 프레스한다.
제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 선택적으로 상기 몰딩 단계 이전에 하나 이상의 추가적인 코어 층/패널에 결합될 수 있다. 대안으로, 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널 및 하나 이상의 추가적인 코어 층/패널 및/또는 시트 유형 폴리머성 물질의 제2 표면층 사이에 결합이 하나 이상의 후속 단계 동안에 발생할 수 있다. 추가적으로 가능한 것은, 하나 이상의 추가적인 코어층 및/또는 시트 유형 폴리머성 물질의 제2 표면층이 또한 상기 프레스 단계 (예를 들어, 여기서, 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제2 표면층이 경화성 물질을 포함함)에서 함께 결합될 수 있다.
선택적으로, 제2 몰드 표면이 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제2 층 상부로 제공되어서, 층상 복합체 패널이 양면에 프로파일된 표면을 가지면서 제공될 수 있다.
상기 층상 복합체 패널이 몰드에 의해 프로파일된 표면을 가지는 경우, 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 및/또는 제2 층이 바람직하게는 SMC와 같은 시트 유형 경화성 폴리머성 물질로부터 형성된다. 바람직하게는, 상기 시트 유형 폴리머성 물질은 고체의, 개방형 셀 페놀성 수지 폼 패널과 같은 고체의, 개방형 셀 폼 패널에 인접한다.
일부 구현예에서, 상기 시트 유형 폴리머성 물질의 외부 표면은 선택적으로 표면 효과 물질에 결합될 수 있다. 상기 표면 효과 물질은, 예를 들어, 모조 스톤 표면(simulated stone surface), 모조 브릭 표면(simulated brick surface), 모조 우드 표면, 우드 라미네이트 표면, 고 열전도도를 갖는 물질 ("차가운 감촉(cool touch)"의 표면), 또는 반사면(reflective surface)을 갖는 상기 층상 복합체 패널을 제공하기 위하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 모래 또는 금속 입자(granule)와 같은 입자상(granular) 물질, 우드 베니어 요소, 브릭 베니어 요소, 스톤 베니어 요소와 같은 베니어 요소, 또는 금속성 포일/금속성 입자(particle)가 상기 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 표면으로 결합되거나, 또는 부분적으로 내포될 수 있다. 상이한 표면 효과가 사용되는 표면 효과 물질의 유형의 선택에 따라 얻어질 수 있다.
본 발명에 따라서 사용되는 상기 층상 복합체 패널의 강성(rigidity)을 개선하기 위하여, 상기 층상 복합체 패널은 프레임(frame) 내에서, 또는 울타리 층계(stile), 난간(rail), 및/또는 세로창살(mullion)과 같은 프레임 부재(frame member)에 의해서 설치될 수 있다(mounted). 상기 프레임 부재는 목재, 금속 (예를 들어, 알루미늄), 또는 (UPVC와 같은) 플라스틱, 또는 이들의 조합일 수 있다.
일 구현예에서, 본 발명의 상기 층상 복합체 패널은 실질적으로 전체 부피 또는 상기 프레임 내에서의 부피를 차지하여 프레임 부재가 상기 층상 복합체 패널의 가장자리에 인접할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 실질적으로 전체 부피 또는 상기 프레임 내에서의 부피가 상기 코어에 의해 차지되고, 시트 유형 폴리머성 물질의 제1 및/또는 제2 표면층이 실질적으로 상기 프레임의 전체 표면 및 그 내부에 포함된 층 위에 가로놓인다(overlie). 프레임 부재의 용도, 특히 금속 프레임 부재가 본 발명의 상기 층상 복합체 패널의 내폭발성을 절충할(compromise) 것임을 당업자라면 인지할 수 있을 것이다. 따라서, 프레임 부재의 용도는 이상적으로는 본 발명의 상기 층상 복합체 패널의 필요로 하는 구조적 강성을 얻는데 필요한 최소한이어야 한다.
본 발명의 상기 층상 복합체 패널은 넓은 표면적, 또는 연속적인 배치(configuration)로 형성될 수 있고, 이어서 필요한 크기로 재단될 수 있다. 대안으로, 상기 층상 복합체 패널은 특정 응용분야 용도로 필요한 규모로 맞춤 제작될 수 있다.
일 구현예에서, 본 발명의 상기 복합체 물질은 모듈식(modular) 패널의 형태로 제공될 수 있고, 각 패널은 서로 연결하는 수단이 구비되어, 일련의 패널이 서로 연결되도록 한다. 바람직한 구현예에서, 상기 서로 연결하는 수단은 제혀쪽맞춤 배열(tongue and groove arrangement)일 수 있다.
상기 코어가 셋 이상의 층 또는 패널을 포함하는 경우, 상기 제혀쪽맞춤 배열은 하나 이상의 중앙 층 또는 패널을 둘 이상의 외부 층에 대하여 오프셋(offset)시킴으로써 얻어질 수 있다. 상기 오프셋은 선형이거나, 대각선일 수 있다. 상기 오프셋이 선형인 경우, 상기 층상 복합체 패널은 이차원적인 배열로 연결될 수 있다. 상기 오프셋이 대각선인 경우, 상기 층상 복합체 패널은 삼차원적인 배열로 연결될 수 있다.
대안으로, 또는 상기 코어가 3 미만의 층을 포함하는 경우, 상기 제혀쪽맞춤 배열은 상기 코어의 개별 층의 가장자리를 컨투어링(contouring)하여 얻어질 수 있다. 상기 제혀쪽맞춤 배열이 상기 층상 복합체 패널의 두 개의 맞은편 가장자리 상에 제공되는 경우, 상기 패널은 이차원적인 배열로 연결될 수 있다. 상기 제혀쪽맞춤 배열이 상기 층상 복합체 패널의 모든 가장자리 상에 제공되는 경우, 상기 층상 복합체 패널은 삼차원적인 배열로 연결될 수 있다.
제혀쪽맞춤 배열이 사용되는 경우, 상기 텅 및/또는 그루브(tongue and/or groove) 부분은 상기 제혀쪽매(tongue and groove joint)의 온전성을 유지하기 위한 수단을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 텅 및/또는 그루브 부분은 고무화된 코팅과 같이 마감된 표면(gripping surface)이 구비되어 제공될 수 있다. 대안으로, 상기 텅 및/또는 그루브 부분은 상기 패널을 연결하기 전에 접착제와 함께 제공될 수 있다.
본 발명의 일부 태양에서, 상기 층상 복합체 패널은 폴리아라미드 웨빙(poly-aramid webbing) 또는 UHMWPE 웨빙 물질과 같은 강화 웨빙 물질(reinforced webbing material)과 함께 사용될 수 있다. 이러한 웨빙 물질은 당업계에 공지되어 있고, 예를 들어, 격렬한 폭발로부터의 에너지 파동에 노출시 파편화 및/또는 벽의 후방 표면으로부터 고속으로 파편이 떨어지는 것을 방지하기 위해 사용된다.
이러한 웨빙 물질이 또한 격렬한 폭발의 효과를 더욱 감쇠시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 웨빙 물질은 상기 층상 복합체 패널의 후방 표면, 즉, 격렬한 폭발 또는 탄도 물질의 잠재적인 근원을 향하는 표면의 반대편 표면을 가로지르도록 결합되거나 또는 위치된다.
본 발명에 따르면, 상기 복합체 물질 패널은 격렬한 폭발 또는 고속 파편으로부터 손상 또는 부상의 위험이 있는 사람 또는 기초 시설 주변에 내폭발성 및/또는 내탄도성 외피(envelope)를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 상기 복합체 물질 패널은, 예를 들어, 피복(cladding)으로서, 빌딩 또는 차량과 같은 존재하는 구조물을 강화하기 위해 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 상기 복합체 물질 패널은 존재하는 구조물과 떨어져 공간을 둘 수 있거나, 또는 상기 존재하는 구조물에 직접 고정될 수 있다.
다른 구현예에서, 상기 층상 물질 패널은 임의의 내부의 이미 존재하는 구조물 없이 그 자체로서 건축 소재로서 사용될 수 있다. 특히 바람직한 구현예에서, 상기 복합체 물질은 프레임, 예를 들어, 스틸 프레임 내에 설치되어(mounted) 벽 또는 빌딩을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 복합체 물질은 모듈 형태로 제작되어, 벽 및/또는 빌딩의 즉석에서의(in situ) 신속한 건설이 가능하게 할 수 있다. 바람직한 일 구현예에서, 상기 복합체 물질 패널이 당업계에 공지된 유형의 팽창 클립(expansion clip)을 사용하여 설치될 수 있다. 이러한 클립은 상기 복합체 물질 패널과 접하는 폭발성 에너지 파동에 반응하여 확장되어서, 폭발의 에너지를 흡수하는 것을 더욱 도울 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 태양에서, 특히 적절한 고체의, 개방형 셀 폼은 고체의, 개방형 셀 페놀성 수지 폼이다. 예를 들어, 적절한 폼이:
(a) 적어도 1의 반응도 수(reactivity number) (후술되어 정의됨)를 갖는 액체 페놀성 레졸; 및
(b) 상기 레졸용 강산 경화제;
선택적으로: (c) 사용시에 상기 액체 레졸의 적어도 5 중량%의 함량으로 존재하고, 레졸 및 경화제를 포함하는 상기 혼합물을 걸쳐 실질적으로 균일하게 분산된, 미분된(finely divided) 불활성 및 불용성 미립자 고체의 존재하에서
이들 간의 경화 반응에 의해서 제조될 수 있고,
레졸 및 경화제를 포함하는 상기 혼합물의 온도가 가해진 열로 인해 85℃를 초과하지 않고, 상기 온도 및 상기 산 경화제의 농도가 상기 경화 반응의 부산물로서 생성된 화합물이 상기 혼합물이 경화되어 발포된 페놀성 수지 산물이 제조되기 전에 상기 혼합물 내에서 휘발되도록 한다.
페놀성 레졸이란, 적어도 하나의 페놀성 화합물을 적어도 하나의 알데히드, 통상적으로 소듐하이드록사이드와 같은 알칼리성 촉매의 존재하에서 축합하여 제조되는 산 경화성 프리폴리머 조성물의 적절한 용매 내의 용액을 의미한다.
사용될 수 있는 페놀의 예는 페놀 자체, 및, 페놀성 히드록실기에 대하여 오르소- 및 파라-의 페놀성 벤젠 고리 상의 세 위치가 치환되지 않는 조건으로, 치환된, 통상적으로 알킬 치환된 페놀, 그 유도체일 수 있다. 그러한 페놀의 혼합물이 또한 사용될 수 있다. 그러한 페놀의 하나의 하나 이상과 오르소- 또는 파라- 위치 중 하나가 치환된 치환된 페놀과의 혼합물이 레졸의 유동 특성을 향상시키고자 할 때 또한 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 경우, 상기 경화된 페놀성 수지 폼의 가교의 정도가 감소될 것이다. 경제성의 이유로 페놀 성분으로서 페놀 자체가 일반적으로 바람직하다.
알데히드는 일반적으로 포름알데히드일 수 있고, 보다 높은 분자량의 알데히드의 사용이 배제되지 않는다.
레졸의 페놀/알데히드 축합 산물 성분이 페놀과 페놀 몰당 적어도 1몰의 포름알데히드와의 반응에 의해 적절하게 형성되고, 포름알데히드는 일반적으로 수용액, 예를 들어 포말린(formalin)으로서 제공된다. 포름알데히드 대 페놀의 몰비는 적어도 1.25 대 1로 사용되는 것이 바람직하고, 그러나, 바람직하게는 2.5 초과 대 1은 회피된다. 가장 바람직한 범위는 1.4 내지 2.0 대 1이다.
상기 혼합물은 또한 상기 경화 단계 동안 상기 레졸의 페놀/알데히드 반응 산물과 반응할 두 개의 활성 수소 원자 (디하이드릭 화합물, dihydric compound)를 갖는 화합물을 포함하여 가교 밀도를 낮춘다. 바람직한 디하이드릭 화합물은 디올이고, 특히, 알킬렌 디올 또는 히드록시기 사이의 원자의 사슬이 메틸렌 및/또는 알킬 치환된 메틸렌 뿐만 아니라 하나 이상의 헤테로 원자, 특히 산소 원자를 포함하는 디올이다. 적당한 디올은 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 프로판-1,3-디올, 부탄-1,4-디올 및 네오펜틸글리콜을 포함한다. 특히 바람직한 디올은 폴리-, 특히 디-, (알킬렌 에테르) 디올, 예를 들어 디에틸렌글리콜 및, 특히, 디프로필렌글리콜이다.
바람직하게는, 상기 디하이드릭 화합물은 페놀/알데히드 축합 산물의 중량을 기준으로 0 내지 35 중량%, 더욱 바람직하게는 0 내지 25 중량%의 함량으로 존재한다. 가장 바람직하게는, 상기 디하이드릭 화합물, 사용시, 페놀/알데히드 축합 산물의 중량을 기준으로 5 내지 15 중량%의 함량으로 존재한다. 디하이드릭 화합물을 포함하는 그러한 레졸이 본 발명의 방법에서 사용되는 경우, 물리적 성질, 특히 강도의 특히 우수한 조합을 갖는 산물이 얻어질 수 있다.
적당하게는, 상기 디하이드릭 화합물이 상기 형성된 레졸에 첨가되고, 바람직하게는 히드록시기 사이에 2 내지 6개의 원자를 갖는다.
상기 레졸은 페놀/알데히드 반응 산물의 수용액 또는 임의의 다른 적당한 용매 또는, 물을 포함할 수도 있고, 포함하지 않을 수도 있는 용매 혼합물의 용액을 포함할 수 있다.
유일한 용매로 물이 사용되는 경우, 상기 레졸의 15 20 내지 35 중량%, 바람직하게는 20 내지 30%의 함량으로 존재한다. 물의 함량이 공용매, 예를 들어, 알콜 또는, 사용되는 경우, 이전에 언급된 디하이드릭 화합물과 함께 사용된다면, 당연히 실질적으로 적어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 액체 레졸 (즉, 선택적으로 디하이드릭 화합물을 포함하는 페놀/알데히드 산물 25의 용액)은 적어도 1의 반응도 수(reactivity number)를 가져야 한다. 상기 반응도 수는 10/x이고, 여기서 x는 60℃에서 p-톨루엔 설폰산의 66 내지 67% 수성 용액의 레졸의 10 중량% 사용하여 레졸을 경화하는데 필요한 분 단위의 시간이다. 상기 테스트는 약 5 mL의 레졸을 전술한 함량의 p-톨루엔 설폰산 용액과 테스트 튜브 내에서 혼합하는 단계, 60℃로 가열된 워터 배스 내에 상기 테스트 배스를 담그는 단계 및 상기 혼합물이 만져보아서(to the touch) 경화되는데 필요한 시간을 측정하는 단계를 포함한다. 상기 레졸이 유용한 발포된 산물로 제조되기 위해서는 적어도 1의 반응도 수를 가져야 하고, 바람직하게는, 상기 레졸은 적어도 5, 가장 바람직하게는 적어도 10의 반응도 수를 갖는다.
일반적으로 알칼리성인 상기 레졸의 pH는 바람직하게는 락트산과 같은 약한 유기산을 적절히 첨가함으로써 공정 상에 사용되기 위하여 필요시 약 7로 맞춰진다.
강산 경화제의 예는 염산, 황산 및 인산과 같은 무기산, 및 원자성 설폰산, 예를 들어 톨루엔 설폰산, 및 트리클로로아세트산과 같은 강한 유기산이다. 아세트산 및 프로피온산과 같은 약산은 일반적으로 적당하지 않다. 본 발명의 방법에서 바람직한 경화제는 방향족 설폰산, 특히 톨루엔 설폰산이다. 산은 물과 같은 적절한 용매 내의 용액으로 사용될 수 있다.
레졸, 경화제 및 고체의 혼합물이, 예를 들어 몰드 내로 및 슬러쉬 성형(slush moulding) 용기 내로 부어지는(poured) 경우, 상기 레졸과 경화제로 첨가될 수 있는 불활성 고체의 함량이 상기 고체의 부재하에서 레졸과 경화제의 혼합물의 점도에 의해 결정된다. 이와 같이 적용하는 경우, 경화제는 예를 들어, 레졸과 필요한 함량으로 혼합되는 경우 상기 혼합물이 사용되는 온도에서 약 50 포이즈(poise)를 넘지 않는 겉보기 점도(apparent viscosity)를 갖는 액체를 생산하는 용액과 같은 형태로 제공되는 것이 바람직하고, 상기 바람직한 범위는 5 내지 20 포이즈이다. 5 포이즈 아래에서, 존재하는 용매의 함량이 경화 반응시 어려움을 나타낼 수 있다.
상기 경화 반응은 발열성이고, 따라서, 레졸과 산 경화제를 포함하는 상기 혼합물의 온도가 스스로 증가하게 될 것이다. 상기 혼합물의 온도는 또한 가해진 열에 의해 승온될 수 있으나, 상기 혼합물이 그로써 승온될 수 있는 온도 (즉, 임의의 발열 효과를 배제한)가 바람직하게는 85℃를 넘지 않는다. 만약 상기 혼합물의 온도가 경화제를 첨가하지 전에 85℃를 넘으면, 그 뒤로, 일반적으로 초기 경화(incipient curing)로 인하여 상기 혼합물을 걸쳐 경화제가 적절하게 분산되기 어렵거나 또는 불가능하다. 한편, 경화제를 첨가한 후에 혼합물을 균일하게 85℃를 넘게 가열하는 것은 어렵거나 또는 불가능하다.
85℃에 가까운 온도의 증가는 폼의 질감(texture)을 거칠게 하고, 비균일하게 하지만, 적어도 어느 정도까지는 적절한 온도에서 경화제의 농도를 감소함으로상쇄(offset)될 수 있다. 그러나, 75℃를 훨씬 넘는 온도에서는 상기 조성물을 경화하는데 필요한 최소량의 경화제 함량이라도 일반적으로 이러한 단점을 피하기에는 지나치게 많다. 따라서, 75℃를 넘는 온도는 바람직하게는 피하여야 하고, 대부분의 적용에서 바람직한 온도는 주변 온도 내지 약 75℃이다. 바람직한 온도 범위는 일반적으로 어느 정도는, 사용하는 경우, 상기 미립자 고체의 성질에 따른다. 대부분의 고체에 대해서는 상기 바람직한 온도 범위는 25 내지 65℃이지만, 일부 고체에 대해서는, 특히 목분 및 곡분은 상기 바람직한 온도 범위가 25 내지 75℃이다. 가장 바람직한 온도 범위는 30 내지 50℃이다. 예를 들어, 10℃ 아래의 주변 이하의 온도가 원하는 경우 사용될 수 있으나, 그로써 얻어지는 잇점이 일반적으로 없다. 일반적으로, 75℃까지의 온도에서 온도의 상승은 상기 폼의 밀도를 감소시키고, 온도의 하강은 상기 폼의 밀도를 증가시킨다.
존재하는 경화제의 함량이 또한 경화 속도 뿐만 아니라 상기 산물의 성질에 영향을 준다. 따라서, 경화제의 함량의 증가가 상기 조성물을 경화하는데 필요한 시간을 줄이는 효과가 있을 뿐만 아니라, 온도 및 레졸의 성질에 의존하는 일정 수준 이상에서 덜 균일한 셀 구조를 제조하기 쉽게 한다. 또한, 경화 속도의 증가로 인해 상기 폼의 밀도가 증가하는 경향이 있다. 사실은, 지나치게 높은 농도의 경화제가 사용되면, 경화 속도가 너무 빨라서 기포 형성(foaming)이 전혀 일어나지 않고, 일부 조건하에서 수지의 경화된 껍질 내부로 축적된 기체 때문에 상기 반응이 폭발성이 될 수 있다. 적정 함량의 경화제는 발열 경화 반응의 개시 전에 주로 레졸 및 경화제의 혼합물의 온도에 의존할 것이고, 레졸의 반응도 수는 선택된 시간 및 반응도 수에 역으로(inversely) 변할 것이다. 경화제 농도의 바람직한 범위는, 레졸이 실질적으로 중성 반응, 즉, 약 pH 7을 갖는다고 가정할 때, 레졸 내의 페놀/알데히드 반응 산물의 100 중량부당 p-톨루엔 설폰산의 2 내지 20 중량부의 등가량이다. p-톨루엔 설폰산에 대하여 등가라고 하면, p-톨루엔 설폰산의 상기 기재된 함량과 실질적으로 동일한 경화 시간을 부여하는데 필요한 경화제 함량을 의미한다. 가장 적당한 임의의 주어진 온도에 대한 함량 및 레졸과 미분된 고체의 조합이 간단한 실험으로 쉽게 결정될 수 있다. 바람직한 온도 범위가 25 내지 75℃이고, 레졸이 적어도 10의 반응도 수를 갖는 경우, 가장 최상의 결과는 일반적으로 페놀/알데히드 반응 산물의 100 중량부당 p-톨루엔 설폰산의 3 내지 10 중량부와 등가 함량의 경화제를 사용하여 얻어진다. 25℃ 아래의 온도 또는 10 아래의 반응도 수를 갖는 레졸을 사용하면, 더 많은 경화제의 사용이 필요할 수 있다.
온도 및 경화제 농도의 적절한 조절에 의해서, 경화제를 레졸에 첨가한 뒤 조성물이 경화되는 사이의 시간 (본 명세서에서 경화 시간으로서 칭함)이 실질적으로 산물의 밀도 및 셀 구조에 영향 주지 않으면서 수 초에서 시간 또는 그 이상으로 의도적으로 변화될 수 있다.
필요한 경화제 함량을 조절하는 또 다른 요인은, 존재하는 경우, 불활성 고체의 성질일 수 있다. 정확히 중성인 경우는 거의 없고, 고체가 알칼리성 반응을 갖는 경우면, 단지 매우 적은 양이더라도, 이를 중성화하는 필러의 경향으로 인해 추가적인 경화제가 요구될 수 있다. 따라서, 상기에서 주어진 경화제 농도에 대하 바람직한 값이 상기 고체의 어떠한 효과도 고려되어서는 안 되는 것임을 이해하여야 할 것이다. 상기 고체의 성질로 인해 요구되는 임의의 조절은 사용되는 고체의 함량에 따르고, 간단한 실험에 의해 결정될 수 있다.
레졸과 산 경화제의 발열성 경화 반응이 부산물, 특히, 적어도 일부는 휘발성인 알데히드와 물을 형성하게 한다.
경화 반응이 레졸과 경화제의 혼합물에 걸쳐 실질적으로 균일하게 분산된 미분된 불활성 및 불용성 미립자 고체의 존재에 내에서 영향받는다. 불활성 고체란, 사용되는 양 내에서 경화 반응을 막지 못하는 것을 의미한다.
상기 미분된 미립자 고체는 레졸 내에 존재하는, 작은 분자, 주로 포름알데히드 및/또는 물을 휘발시킴으로써 형성되는, 및/또는 경화 작용에 의해서 생성되는 기체 기포용 핵(nuclei)을 제공하는 것으로 이해되고, 기포 형성이 촉진되는 사이트(site)를 제공하고, 이로써, 기공 크기의 균일성을 도와준다. 미분된 고체의 존재는 또한 개개의 기포의 안정화를 촉진할 수 있고, 기포가 뭉쳐져서 결국 경화 전에 기포가 붕괴되는 가능성을 일으키는 경향을 감소시킬 수 있다. 원하는 효과를 얻기 위해서, 상기 고체는 레졸의 중량을 기준으로 5 중량% 이하의 함량으로 존재하여야 한다.
상기 반응 혼합물 내에서 불용성인 임의의 미분된 미립자 고체는 불활성인 조건에서 적절하다. 적당한 미립자 고체의 예는 앞에서 기재되었다.
예를 들어, 알칼리 금속의 실리케이트 및 카보네이트와 같이 약간 이상의 알칼리성 반응을 하는 고체가 산 경화제와의 반응 경향성으로 인해 바람직하게는 회피된다. 그러나, 매우 순한 알칼리성 반응을 하는 탈크와 같은 고체는, 일부 경우 마그네사이트와 같은 보다 강한 알칼리성 물질과의 오염으로 인해 허용될 수 있다.
일부 물질, 특히 목분과 같은 섬유상 물질이 흡착제일 수 있고, 따라서 이들 물질이 우수한 발포된 산물을 얻기 위하여 비섬유상 물질보다 일반적으로 더욱 많은 함량으로 사용될 필요가 있다.
상기 고체는 바람직하게는 0.5 내지 800 미크론의 범위의 입자 크기를 가진다. 입자 크기가 너무 큰 경우, 상기 폼의 셀 구조가 바람직하지 않게 거칠게 된다. 한편, 매우 작은 입자 크기에서는, 상기 얻어진 폼이 보다 밀집되기(dense) 쉽다. 바람직한 범위는 1 내지 100 미크론, 가장 바람직하게는 2 내지 40 미크론이다. 셀 구조의 균일성은 입자 크기의 균일성에 의해 도움을 받는 것으로 보인다. 고체의 혼합물이 원하는 경우 사용될 수 있다.
원하는 경우, 미분된 금속 분말과 같은 고체가 포함될 수 있고, 이들은 상기 공정 중에 생성된 기체 또는 수증기의 부피에 기여한다. 그러나, 단독으로 사용되는 경우, 분해 또는 화학 반응에 의한 기체 이후에 이들이 남기는 잔여물이 본 발명의 방법에 의해 요구되는 상기 불활성 및 불용성 미분된 미립자 고체의 요구 사항을 만족하는 것을 이해하여야 한다.
바람직하게는, 상기 미분된 고체는 레졸보다 크게 상이하지 않은 밀도를 가지어, 상기 미분된 고체가 혼합된 후 상기 혼합물의 바닥으로 축적되려는 경향의 가능성을 줄여준다.
고체의 일 바람직한 부류는 수경 시멘트(hydraulic cement), 예를 들어 석고 및 회반죽이고, 그러나, 포틀랜드 시멘트는 그 알칼리성 때문에 아니다. 이러한 고체는 상기 반응 혼합물 내에 존재하는 물과 반응하는 경향이 있어서 경화된 수지 산물 내에서 경화된 골격 구조를 제공할 것이다. 또한, 물과의 상기 반응은 또한 발열성이고, 기포 생성 및 경화 반응을 돕는다. 이러한 물질을 사용하여 얻어진 발포 산물은 특히 우수한 물리적 특성을 갖는다. 또한, 이들은 화염에 보다 긴 시간 동안 노출되었을 때, 여전히 강하면서 하중을 지지할 수 있는 벽돌과 같은 일관성으로 숯으로 구워지는(char) 경향이 있다. 상기 산물은 또한 매우 우수한 열적 절연성 및 에너지 흡수 성질을 가진다. 불활성 미립자 고체의 바람직한 함량은 레졸 100 중량부 대비하여 20 내지 200 중량부이다.
바람직한 고체의 또 다른 부류는 그 사용이 수경 시멘트를 사용하여 얻어지는 성질과 유사한 성질을 갖는 산물을 생산하기 때문에 탈크와 플라이 애쉬를 포함한다. 이들 고체의 바람직한 함량은 또한 레졸 100 중량부 대비하여 20 내지 200 중량부이다.
전술된 부류의 고체에 대하여, 가장 바람직한 범위는 레졸 100 중량부 대비하여 50 내지 150 중량부이다.
일반적으로, 사용될 수 있는 고체의 최대 함량은 상기 혼합물로 통합되어 상기 혼합물을 취급하는 물리적 문제에 의해서만 조절된다. 일반적으로, 상기 혼합물은 부어질 수 있어야(pourable) 바람직하지만, 상기 혼합물이 반죽 또는 페이스트와 같아서 부어지지 않는 경우, 상당히 높은 고체 농도에서도 바람직한 성질을 갖는 발포 산물을 얻을 수 있다.
다른 첨가제가 상기 폼-형성 혼합물 내에 포함될 수 있다. 이들은: (i) 예를 들어 긴 사슬 알킬 벤젠 설폰산의 소듐염과 같은 음이온성 물질, 폴리(에틸렌옥사이드)에 기반한 비이온성 물질 또는 그 공중합체와 같은 비-이온성 물질, 및 긴 사슬 4차 암모늄 화합물 또는 폴리아크릴아미드에 기반한 양이온성 물질과 같은 양이온성 물질과 같은 계면활성제; (ii) 알킬 셀룰로스, 특히 메틸 셀룰로스와 같은 점도 조절제; 및 (iii) 염료 또는 안료와 같은 착색제를 포함한다. 페놀성 수지용 가소제가 또한, 상기 경화 및 발포(foaming) 반응이 그에 의해 억제되지 않는 한 포함될 수 있고, 경화 중 가교 반응에 참여하는, 이전에 언급된 디하이드릭 화합물 이외의 다관능성 화합물이 포함될 수 있다; 예를 들어, 디- 또는 폴리-아민, 디- 또는 폴리-이소시아네이트, 디- 또는 폴리-카르복실산 및 아미노알콜. 중합가능한 불포화 화합물이 또한, 가능하다면 경화 반응 중 활성화되는 자유 라디칼 중합 개시제, 예를 들어 아크릴 모노머, 이른바 우레탄 아크릴레이트, 스티렌, 말레산 및 그 유도체, 및 이들의 혼합물과 함께 포함될 수 있다. 상기 폼-형성 조성물이, 원하는 경우, 탈수제를 또한 포함할 수 있다.
예를 들어, 발포 및 경화 반응 동안 경화되는 프리폴리머로서, 또는 분말, 에멀젼 또는 분산매(dispersion)로서 다른 수지가 포함될 수 있다. 예로는 폴리비닐아세탈과 같은 폴리아세탈, 비닐폴리머, 올레핀 폴리머, 폴리에스테르, 아크릴 폴리머 및 스티렌 폴리머, 폴리우레탄 및 그 프리폴리머 및 폴리에스테르 프리폴리머, 및 멜라민 수지, 페놀성 노볼락 등이 있다. 통상적인 발포제가 또한 발포 반응을 향상하기 위해 포함될 수 있고, 예를 들어 저비점 유기 화합물 또는 분해되거나 반응하여 기체를 생산하는 화합물이 있다.
SMC가, 예를 들어 폴리에스테르 수지 페이스트와 같은, 적절한 경우 첨가제를 포함하는, 수지 페이스트의 층을 하부 필름 캐리어 상으로 도포함으로써 제조될 수 있다. 강화제로서 유리 섬유가 이어서 상기 필름 캐리어 상의 상기 수지 페이스트의 상부 표면으로 적용된다. 상기 수지 페이스트의 추가적인 층이 적용되어 매트릭스의 층 간에 상기 섬유를 사이에 끼운다(sandwich). 최상부 필름이 상기 매트릭스의 상기 상부 층에 적용된다. 결과적인 층상 조성물은 순차적으로 일련의 롤러를 사용하여 압축되어 상기 필름 캐리어 사이의 상기 SMC의 시트를 형성한다. 상기 물질은 롤러 상으로 롤링되고, 적어도 3일 동안 예를 들어 23 내지 27℃의 조절된 온도에서 유지된다. 결과적인 SMC는 열과 함께 압축성형된다. 상기 SMC의 사용 전의 저장 수명(shelf life)은 통상적으로 수 주이다.
이하, 본 발명의 바람직한 특징이 순수하게 실시예와 하기와 같이 첨부된 도면에 의해 설명될 것이다:
도 1 내지 5는 본 발명의 층상 복합체 패널의 다양한 구현예의 개략적인 단면도를 나타낸다 (크기는 도시되지 않음).
도 6a는 프로파일된 표면을 갖는 본 발명의 층상 복합체 패널의 몰딩을 개략적인 단면 분해도로 나타낸다 (크기는 도시되지 않음).
도 6b는 프로파일된 표면을 갖는 본 발명의 층상 복합체 패널의 몰딩을 개략적인 단면도로 나타낸다 (크기는 도시되지 않음).
도 6c는 프로파일된 표면을 갖는 본 발명의 몰딩된 층상 복합체 패널을 개략적인 단면도로 나타낸다 (크기는 도시되지 않음).
도 7a는 충격 전 본 발명의 성형된 층상 복합체 패널을 개략적인 단면도로 나타낸다 (크기는 도시되지 않음).
도 7b는 본 발명의 성형된 층상 복합체 패널에 대한 충격의 효과를 개략적인 단면도로 나타낸다 (크기는 도시되지 않음).
도 1에서, 층상 복합체 패널은 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널 (12)에 결합된 시트 유형 폴리머성 물질의 제1 표면층 (10)을 갖는 층상 복합체 패널이 도시되고, 경화된 폴리머성 물질 (14)이 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널 (12)의 표면층을 관통한다.
도 2에서, 시트 유형 폴리머성 물질의 제2 표면층(16)이 또한 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널로 결합된다. 또한, 경화된 폴리머성 물질 (18)이 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널 (12)의 표면을 관통한다.
도 3에서, 상기 코어는 각각 시트 유형 폴리머성 물질의 제1 및 제2 표면층 (10, 16)에 결합된 제1 및 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널 (12, 20)을 포함한다. 경화된 폴리머성 물질 (14, 18)은 상기 제1 및 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널 (12, 20)의 표면을 관통하고, 엘라스토머성 접착제 (22)가 상기 제1 및 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 함께 결합한다. 도시된 바와 같이, 상기 엘라스토머성 접착제는 상기 제1 및 상기 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널 각각의 일부를 관통한다.
도 4에서, 제3 고체의, 개방형 셀 폼 패널 (26)은 상기 제1 및 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널 (12, 20) 사이에 제공된다. 엘라스토머성 접착제 (22, 24)가 상기 제1, 제2 및 제3 고체의, 개방형 셀 폼 패널를 함께 결합하고, 상기 폼 패널 각각의 일부를 관통한다. 도시된 바와 같이, 상기 제3 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 스톤, 세라믹, 유리 또는 다른 골재 물질의 상기 고체의, 개방형 셀 폼 매트릭스 내에 내포된(embedded) 칩을 포함한다.
도 5에서, 유리강화 플라스틱 물질과 같은 강화 패널 (30)이 상기 제1 및 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널 (12, 20) 사이에 제공된다.
도 6a 내지 6c에서 도시된 바와 같이, 본 발명의 상기 층상 복합체 패널의 프로파일된 표면은 몰딩 공정에 의해 형성될 수 있다.
따라서, 시트 유형 폴리머성 물질 (10)의 층, 바람직하게는 SMC가 몰드 (32)의 상부 표면에 적용된다. 상기 시트 유형 폴리머성 물질 (10)은 바람직하게는 그 규모가 상기 몰드 표면의 전체를 걸쳐 확장된다. 상기 시트 유형 폴리머성 물질 (10) 상으로 고체의, 개방형 셀 폼 패널 (12)이 적용된다. 사용된 상기 폼이 바람직하게는:
- 구조적이고(structural), 하중 지지 특성을 가지고;
- 부서지기 쉽고, 압력 하에서 형성될 수 있고;
- 비탄성적이어서 그 압축된 형태를 실질적으로 유지하고; 및
- 개방형 셀이어서, 프레싱 단계 동안 상기 폼 매트릭스로부터 기체가 빠져나올 수 있어서, 상기 시트 유형 폴리머성 물질 내의 경화성 물질이 상기 폼의 상기 개방형 셀 내부로 이동하여 상기 시트 유형 폴리머성 물질 및 상기 폼 사이에 강한 결합을 형성할 수 있다.
압력 플레이트 (34)를 사용하여 도 6b에서 나타난 바와 같이 아래 방향의 압력이 상기 성분에 가해진다. 바람직하게는, 상기 층은 또한 가열된다. 상기 폼 층 (12)이 상기 하부 몰드 표면 (32)을 향하여 가압되어, 상기 폼을 짓누르고(crushing), 상기 몰드 표면 (32)의 형상으로 상기 폼 (12)의 하부 표면을 몰딩한다. 상기 시트 유형 폴리머성 물질 (10)은 또한 상기 몰드 표면 (32)과 상기 폼 층 (12) 사이에서 가압된다. 바람직하게는, 상기 시트 유형 폴리머성 물질은 가열되어 상기 폴리머성 물질을 경화한다.
상기 시트 유형 폴리머성 물질 (10) 및 상기 폼 층 (12) 사이에 갇힌 공기 및 다른 기체가 상기 폼의 상기 개방형 셀 구조를 통해 지나간다. 상기 성분이 상기 층 사이에 결합을 형성하는 충분한 시간, 예를 들어 상기 SMC의 경화 시간 동안 압력 및 열이 가해지면서 상기 몰드 내에 유지된다. 이어서, 도 6c에서 나타난 바와 같이, 결과적인 산물이 상기 몰드로부터 제거되고, 전술한 바와 같이, 이어서 제1 절연 층에 결합될 수 있다.
도 7a 및 7b에서, 층상 복합체 패널은 보다 낮은 밀도의 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널 (20)을 사이에 끼우는 두 개의 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널 (12)을 갖는 것으로 도시되고 있다. 도 7a에서, 에너지 파동 (36)이 상기 복합체 패널을 접근하는 것으로 도시되고 있고, 도 7b에서 상기 복합체 패널 상에 충돌하고 있는 것으로 도시되고 있다. 도 7b에서 나타난 바와 같이, 상기 충격은 보다 낮은 밀도의 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 압축한다. 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널은 손상되지 않고 남아있다.
실시예
실시예 1
내폭발성 패널이 단일의, 고체의, 개방형 셀 페놀성 수지 폼 패널로 이루어진 코어 (82 mm 두께), SMC의 제1 표면층 (1.5 mm) 및 SMC의 제2 표면층 (1.5 mm)으로부터 제작되었다. 배향된 유리 섬유 직물의 층 (1 mm)이 상기 페놀성 수지 폼 패널 및 SMC의 상기 제1 표면층 사이에 제공되었다. 상기 내폭발성 패널을 구성하는 층이 조립되었고, 가열 및 가압되어 상기 SMC를 경화하여 SMC의 상기 제1 표면층으로부터의 경화성 물질이 상기 배향된 유리 섬유 직물 및 상기 페놀성 수지 폼의 표면을 관통하였고, SMC의 상기 제2 표면층으로부터의 경화성 물질이 상기 페놀성 수지 폼 패널의 상기 반대편 표면을 관통하였다. 그 결과적인 패널은 85 mm의 두께를 가지었다. KevlarTM 웨빙 (폴리아라미드 웨빙)의 층이 SMC의 제2 표면층에 고정되었다.
높이 2.0 m 및 너비 0.80 m로 측정된 4개의 이러한 패널을 팽창 클립을 사용하여 스틸 프레임 내에 서로서로 접하도록 조립하여, 대략 높이 2.4 m 및 너비 4.0 m의 벽을 형성하였다.
장약(explosive charge) (1800 kg의 암모늄 나이트레이트-연료 오일)을 벽으로부터 70 m 거리에서 폭발시켜, 150 psi·ms-1의 충격을 갖는 충격파(shock wave)를 발생하였다.
상기 벽 뒤에 위치한 압력 모니터에서 폭발 동안 격렬한 폭발로 인한 압력의 변화가 기록되지 않았다. 또한, 상기 패널에 손상이 관찰되지 않았다.
실시예 2
내폭발성 패널이 그 자체로 제2 고체의, 개방형 셀 페놀성 수지 폼 패널 (40 mm 두께)에 결합된 유리 섬유 강화된 플라스틱 (13 mm)에 결합된 제1 고체의, 개방형 셀 페놀성 수지 폼 패널 (40 mm 두께)을 포함하는 코어로부터 제작되었다. 따라서, 상기 코어는 두 개의 페놀성 수지 폼 패널 사이에 유리 섬유 강화된 플라스틱 물질을 포함한다. SMC의 제1 표면층 (1.5 mm) 및 SMC의 제2 표면층 (1.5 mm)이 제1 및 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널에 각각 결합되었다. 배향된 유리 섬유 직물의 층 (1 mm)이 상기 제1 고체의, 개방형 셀 페놀성 수지 폼 패널 및 SMC의 상기 제1 표면층 사이에 제공되었다. 상기 내폭발성 패널을 구성하는 층이 조립되었고, 가열 및 가압되어 상기 SMC를 경화하여 SMC의 상기 제1 표면층으로부터의 경화성 물질이 상기 배향된 유리 섬유 직물 및 상기 제1 고체의, 개방형 셀 페놀성 수지 폼 패널의 표면을 관통하였고, SMC의 상기 제2 표면층으로부터의 경화성 물질이 상기 페놀성 수지 폼 패널의 반대편 표면을 관통하였다. 그 결과적인 패널은 85 mm의 두께를 가지었다. KevlarTM 웨빙 (폴리아라미드 웨빙)의 층이 SMC의 제2 표면층에 고정되었다.
상기와 같이, 높이 2.0 m 및 너비 0.80 m로 측정된 4개의 이러한 패널을 팽창 클립을 사용하여 스틸 프레임 내에 서로서로 접하도록 조립하여, 대략 높이 2.4 m 및 너비 4.0 m의 벽을 형성하였다.
장약(explosive charge) (1800 kg의 암모늄 나이트레이트-연료 오일)을 벽으로부터 70 m 거리에서 폭발시켜, 150 psi·ms-1의 충격을 갖는 충격파를 발생하였다.
상기 벽 뒤에 위치한 압력 모니터에서 폭발 동안 격렬한 폭발로 인한 압력의 변화가 기록되지 않았다. 또한, 상기 패널에 손상이 관찰되지 않았다.
비교실시예 3
대략 높이 15 cm, 길이 30 cm 및 깊이 20 cm 크기의 콘크리트 블록 및 규격 빌딩 몰타르로부터, 대략 높이 2.4 m 및 너비 4.0 m 및 깊이 0.20 m로 측정된 벽을 제작하였다.
장약(explosive charge) (1800 kg의 암모늄 나이트레이트-연료 오일)을 벽으로부터 70 m 거리에서 폭발시켜, 150 psi·ms-1의 충격을 갖는 충격파를 발생하였다. 손상되지 않고 남아있는 몰타르 조인트가 전혀 없고, 대부분의 콘크리트 블록이 파편화되어 벽이 완전히 붕괴되었다.

Claims (77)

  1. 내폭발성 및/또는 내탄도성 쉴드(shield)로서의 층상 복합체 패널(layered composite panel)의 용도로서,
    상기 층상 복합체 패널이 (i) 시트 유형 폴리머성 물질(sheet form polymeric material)의 제1 표면층; 및 (ii) 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널(solid open-cell foam panel)을 포함하거나 또는 이로써 이루어진 코어를 포함하고,
    상기 시트 유형 폴리머성 물질은 상기 개방형 셀 폼 패널의 표면을 관통하는(penetrate) 경화된 폴리머성 물질을 포함하여 상기 제1 표면층과 상기 코어 사이에 결합을 형성하는
    용도.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널이 폴리머성 폼을 포함하거나 또는 이로써 이루어진
    용도.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고체의, 개방형 셀 폼 패널이 페놀성 수지 폼, 폴리스티렌 폼, 폴리우레탄 폼, 폴리에틸렌 폼, 폴리비닐클로라이드 폼, 폴리비닐아세테이트 폼, 폴리에스테르 폼, 폴리에테르 폼, 및 폼 러버(foam rubber)로부터 선택된
    용도.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널이 페놀성 수지 폼을 포함하거나 또는 이로써 이루어진
    용도.
  5. 내폭발성 및/또는 내탄도성 쉴드로서의 층상 복합체 패널의 용도로서,
    상기 층상 복합체 패널이 (i) 시트 유형 폴리머성 물질의 제1 표면층; 및 (ii) 제1 고체의, 개방형 셀 페놀성 수지 폼 패널을 포함하거나 또는 이로써 이루어진 코어를 포함하고,
    상기 시트 유형 폴리머성 물질이 상기 코어의 표면으로 결합된
    용도.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 시트 유형 폴리머성 물질의 제1 표면층이 경화된 폴리머성 물질을 포함하는
    용도.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 경화된 폴리머성 물질이 상기 제1 고체의 개방형 셀 폼 패널의 표면을 관통하여, 상기 제1 표면층 및 상기 코어 사이에 결합을 형성하는
    용도.
  8. 내폭발성 및/또는 내탄도성 쉴드로서의 층상 복합체 패널의 용도로서,
    상기 층상 복합체 패널이 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널 및 제2 고체의 폼 패널을 포함하거나, 이로써 이루어진 코어를 포함하고,
    상기 폼 패널들이 접착제 또는 다른 결합제에 의해서 함께 결합되어 모놀리식 층상 구조(monolithic layered structure)를 형성하는
    용도.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널이 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은
    용도.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 고체의 폼 패널의 적어도 하나가 상기 다른 고체의 폼 패널 보다 낮은 변형에 대한 저항성을 갖는
    용도.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 코어는 적어도 제3 고체의 폼 패널을 더 포함하는
    용도.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제3 고체의 폼 패널이 상기 제1 및 제2 고체의 폼 패널과 샌드위치(sandwich)를 형성하고, 상기 샌드위치의 내부 패널(inner panel)은 상기 다른 고체의 폼 패널 보다 낮은 변형에 대한 저항성을 갖는
    용도.
  13. 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층상 복합체 패널이 시트 유형 폴리머성 물질의 제1 표면층을 더 포함하고, 상기 시트 유형 폴리머성 물질이 상기 코어의 표면에 결합된
    용도.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 표면층이 경화된 폴리머성 물질을 포함하는
    용도.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 경화된 폴리머성 물질이 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널의 표면을 관통하여, 상기 제1 표면층 및 상기 코어 사이에 결합을 형성하는
    용도.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널이 비탄성적으로 변형가능한(non-elasically deformable)
    용도.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널이 부서지기 쉬운(frangible)
    용도.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널이 점진적으로(progressively) 변형될 수 있는
    용도.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널이 미분된 미립자 강화 물질(finely-divided particulate reinforcing material)을 포함하는
    용도.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 미분된 미립자 강화 물질이: 점토, 점토 미네랄, 탈크, 버미큘라이트, 금속 산화물, 내화물(refractories), 고체 또는 중공 유리 마이크로스피어, 플라이 애쉬, 석탄 가루, 목분, 곡분(grain flour), 넛 껍질 분말, 실리카, 미세하게 잘린(finely chopped) 유리 섬유 및 미세하게 잘린 석면, 잘린 섬유, 미세하게 잘린 천연 또는 합성 섬유와 같은 미네랄 섬유, 분말 또는 섬유의 어느 형태로든 가루화된 플라스틱 및 수지, 예를 들어 재활용 폐기 플라스틱 및 수지, 분말화된 페인트 및 카본 블랙과 같은 안료, 및 녹말로부터 선택되는
    용도.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널이 상기 개방형 셀 폼 매트릭스 내에 내포된(embeded) 스톤, 세라믹, 유리 또는 다른 골재 물질의 칩을 더 포함하는
    용도.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널이, 상기 폼 내에 내포될 수 있는 임의의 골재 칩을 배제하고, 100 내지 500 kg·m-3, 더욱 바람직하게는 120 내지 400kg·m-3, 및 가장 바람직하게는 120 내지 250kg·m-3의 범위 내의 밀도를 갖는
    용도.
  23. 제12항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 내부 고체의 폼 패널(inner solid foam panel)이 100 내지 140 kg·m-3의 밀도를 갖고, 상기 외부 고체의 폼 패널(outer solid foam panel)이 130 내지 170 kg·m-3의 밀도를 갖는
    용도.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 내부 고체의 폼 패널이 115 내지 125 kg·m-3의 밀도를 갖고, 상기 외부 고체의 폼 패널이 145 내지 155 kg·m-3의 밀도를 갖는
    용도.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널이 약 0.5 mm 내지 5 mm, 더욱 바람직하게는, 0.5 또는 1 mm 내지 2 또는 3 mm 내의 범위의 평균 셀 직경을 갖는 폼을 포함하는
    용도.
  26. 제8항에 있어서,
    상기 제2 고체의 폼 패널이 고체의, 개방형 셀 폴리머성 폼을 포함하는
    용도.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 개방형 셀 폴리머성 폼이 제2항 내지 제4항 및/또는 제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은
    용도
  28. 제8항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 폼 층을 결합하기 위하여 사용된 상기 접착제 또는 결합제가 하나 이상의 엘라스토머를 포함하거나 또는 이로써 이루어진
    용도
  29. 제28항에 있어서,
    상기 접착제 또는 결합제가: 천연 고무, 합성 폴리이소프렌, 부틸 고무, 할로겐화된 부틸 고무, 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴 고무, 수소화된 니트릴 고무, 클로로프렌 고무, 실리콘(silicone) 고무, 및 할로겐화된 실리콘(silicone) 고무로부터 선택된 적어도 하나의 엘라스토머를 포함하거나 이로써 이루어진
    용도.
  30. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 엘라스토머가 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이로, 더욱 바람직하게는, 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이 내지 2배까지, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통하는
    용도.
  31. 제28항 또는 제29항에 있어서,
    상기 엘라스토머가 적어도 0.5 mm, 더욱 바람직하게는, 적어도 1.0 mm, 및 더더욱 바람직하게는, 적어도 2.0 mm, 예를 들어, 2.5 mm 또는 3.0 mm의 깊이로 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통하는
    용도.
  32. 제28항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 고체의 폼 패널이 개방형 셀 폼을 포함하고, 상기 엘라스토머는 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이로, 더욱 바람직하게는, 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이 내지 2배까지, 상기 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통하는
    용도.
  33. 제28항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 고체의 폼 패널이 개방형 셀 폼을 포함하고, 상기 엘라스토머는 적어도 0.5 mm, 더욱 바람직하게는, 적어도 1.0 mm, 및 더더욱 바람직하게는, 적어도 2.0 mm, 예를 들어, 2.5 mm 또는 3.0 mm의 깊이로 상기 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통하는
    용도.
  34. 제1항, 제6항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시트 유형 폴리머성 물질이 열경화성 폴리머 수지를 포함하거나 또는 이로써 이루어진 매트릭스를 포함하는
    용도.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 열경화성 폴리머 수지가: 폴리에스테르 수지, 비닐에스테르 수지, 에폭시 수지, 페놀성 수지, 비스말레이미드 수지 또는 폴리이미드 수지로부터 선택된
    용도.
  36. 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시트 유형 폴리머성 물질이 강화 섬유(reinforcing fibre)를 포함하는
    용도.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 강화 섬유가 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유 및/또는, 초고분자량 폴리에틸렌(Ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE)과 같은 폴리에틸렌 섬유의 하나 이상을 포함하는
    용도.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 시트 유형 폴리머성 물질이 SMC (시트 몰딩 혼합물, sheet moulding compound)을 포함하는
    용도.
  39. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시트 유형 폴리머성 물질이 0.5 내지 25 mm, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 15 mm, 더더욱 바람직하게는, 0.5 내지 10 mm, 및 가장 바람직하게는, 0.5 내지 5 mm 범위 내의 두께를 갖는
    용도.
  40. 제34항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시트 유형 폴리머성 물질의 일부가 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이로, 더욱 바람직하게는, 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이 내지 2배까지, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통하는
    용도.
  41. 제34항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시트 유형 폴리머성 물질의 일부가 적어도 0.5 mm, 더욱 바람직하게는, 적어도 1.0 mm, 및 더더욱 바람직하게는, 적어도 2.0 mm, 예를 들어, 2.5 mm 또는 3.0 mm의 깊이로 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통하는
    용도.
  42. 제1항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어가 하나 이상의 추가적인 코어층을 더 포함하는
    용도.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 코어가 하나 이상의 추가적인 고체의 폼 패널을 포함하는
    용도.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 하나 이상의 추가적인 고체의 폼 패널이 제26항 또는 제27항에서 정의된 바와 같은
    용도.
  45. 제42항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어가 하나 이상의 보강층(reinforcing layer)을 포함하는
    용도.
  46. 제42항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어가 하나 이상의 추가적인 시트 유형 폴리머성 물질의 층을 포함하는
    용도.
  47. 제1항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층상 복합체 패널이 (iii) 시트 유형 폴리머성 물질의 제2 표면층을 더 포함하고, 상기 코어는 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 및 제2 표면층 사이에 배치된
    용도.
  48. 제1항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층상 복합체 패널이 프로파일된 표면(profiled surface)을 갖는
    용도.
  49. 제1항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서,
    시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 표면층이 표면 효과 물질에 결합된
    용도.
  50. 제1항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어가 20 내지 500 mm의 범위 내의 두께를 갖는
    용도.
  51. 제1항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층상 복합체 패널이 21 내지 550 mm의 범위 내의 두께를 갖는
    용도.
  52. (i) 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널 및 제2 고체의 폼 패널을 포함하거나, 이로써 이루어진 코어; 및 (ii) 시트 유형 폴리머성 물질의 제1 표면층을 포함하고,
    상기 폼 패널은 접착제 또는 다른 결합제에 의해서 함께 결합되어 모놀리식 층상 구조를 형성하고,
    상기 시트 유형 폴리머성 물질은 상기 코어의 표면으로 결합되며,
    단, 상기 접착제 또는 다른 결합제는 상기 코어의 폼 패널 주변으로 공기밀봉 실링 코팅을 형성하지 않는
    층상 복합체 패널.
  53. 제52항에 있어서,
    상기 개방형 셀 폴리머성 폼이 제2항 내지 제4항 및/또는 제16항 내지 제22항 및 제25항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은
    층상 복합체 패널.
  54. 제52항 또는 제53항에 있어서,
    시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 표면층이 경화된 폴리머성 물질을 포함하는
    층상 복합체 패널.
  55. 제54항에 있어서,
    상기 시트 유형 폴리머성 물질이 제34항 내지 제39항에서 정의된 바와 같은
    층상 복합체 패널.
  56. 제54항 또는 제55항에 있어서,
    상기 경화된 폴리머성 물질은 상기 제1 고체의 개방형 셀 폼 패널의 표면을 관통하여, 상기 제1 표면층 및 상기 코어 사이에 결합을 형성한
    층상 복합체 패널.
  57. 제56항에 있어서,
    상기 시트 유형 폴리머성 물질이 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이로, 더욱 바람직하게는, 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이 내지 2배까지, 상기 고체의, 개방형 셀 폼을 관통하는
    층상 복합체 패널.
  58. 제56항에 있어서,
    상기 시트 유형 폴리머성 물질이 적어도 0.5 mm, 더욱 바람직하게는, 적어도 1.0 mm, 및 더더욱 바람직하게는, 적어도 2.0 mm, 예를 들어, 2.5 mm 또는 3.0 mm의 깊이로, 상기 고체의, 개방형 셀 폼을 관통하는
    층상 복합체 패널.
  59. 제52항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 고체의 폼 패널이 제21항 또는 제22항에서 정의된 바와 같은
    층상 복합체 패널.
  60. 제52항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 폼 층을 결합하기 위하여 사용된 상기 접착제 또는 결합제가 하나 이상의 엘라스토머를 포함하거나 또는 이로써 이루어진
    층상 복합체 패널.
  61. 제60항에 있어서,
    상기 접착제 또는 결합제가: 천연 고무, 합성 폴리이소프렌, 부틸 고무, 할로겐화된 부틸 고무, 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴 고무, 수소화된 니트릴 고무, 클로로프렌 고무, 실리콘(silicone) 고무, 및 할로겐화된 실리콘(silicone) 고무로부터 선택된 적어도 하나의 엘라스토머를 포함하거나 이로써 이루어진
    층상 복합체 패널.
  62. 제60항 또는 제61항에 있어서,
    상기 엘라스토머가 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이로, 더욱 바람직하게는, 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이 내지 2배까지, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통하는
    층상 복합체 패널.
  63. 제60항 또는 제61항에 있어서,
    상기 엘라스토머가 적어도 0.5 mm, 더욱 바람직하게는, 적어도 1.0 mm, 및 더더욱 바람직하게는, 적어도 2.0 mm, 예를 들어, 2.5 mm 또는 3.0 mm의 깊이로, 상기 제1 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통하는
    층상 복합체 패널.
  64. 제60항 내지 제63항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 고체의 폼 패널이 개방형 셀 폼을 포함하고, 상기 엘라스토머는 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이로, 더욱 바람직하게는, 상기 폼의 평균 셀 직경과 적어도 같은 깊이 내지 2배까지, 상기 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통하는
    층상 복합체 패널.
  65. 제60항 내지 제63항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 고체의 폼 패널이 개방형 셀 폼을 포함하고, 상기 엘라스토머는 적어도 0.5 mm, 더욱 바람직하게는, 적어도 1.0 mm, 및 더더욱 바람직하게는, 적어도 2.0 mm, 예를 들어, 2.5 mm 또는 3.0 mm의 깊이로, 상기 제2 고체의, 개방형 셀 폼 패널을 관통하는
    층상 복합체 패널.
  66. 제52항 내지 제65항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고체의 폼 패널의 적어도 하나가 상기 다른 고체의 폼 패널 보다 낮은 변형에 대한 저항성을 갖는
    층상 복합체 패널.
  67. 제66항에 있어서,
    상기 코어는 적어도 제3 고체의 폼 패널을 더 포함하는
    층상 복합체 패널.
  68. 제67항에 있어서,
    상기 제3 고체의 폼 패널이 상기 제1 및 제2 고체의 폼 패널과 샌드위치(sandwich)를 형성하고, 상기 샌드위치의 내부 패널(inner panel)은 상기 다른 고체의 폼 패널 보다 낮은 변형에 대한 저항성을 갖는
    층상 복합체 패널.
  69. 제68항에 있어서,
    상기 내부 고체의 폼 패널이 100 내지 140 kg·m-3의 밀도를 갖고, 상기 외부 고체의 폼 패널이 130 내지 170 kg·m-3의 밀도를 갖는
    층상 복합체 패널.
  70. 제69항에 있어서,
    상기 내부 고체의 폼 패널이 115 내지 125 kg·m-3의 밀도를 갖고, 상기 외부 고체의 폼 패널이 145 내지 155 kg·m-3의 밀도를 갖는
    층상 복합체 패널.
  71. 제52항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어가 하나 이상의 추가적인 코어층을 포함하는
    층상 복합체 패널.
  72. 제71항에 있어서,
    상기 하나 이상의 추가적인 코어층이 제43항 내지 제46항 중 어느 한 항에서 정의된 바와 같은
    층상 복합체 패널.
  73. 제52항 내지 제72항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층상 복합체 패널이 (iii) 시트 유형 폴리머성 물질의 제2 표면층을 더 포함하고, 상기 코어는 시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 및 제2 표면층 사이에 배치된
    층상 복합체 패널.
  74. 제52항 내지 제73항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층상 복합체 패널이 프로파일된 표면을 갖는
    층상 복합체 패널.
  75. 제52항 내지 제74항 중 어느 한 항에 있어서,
    시트 유형 폴리머성 물질의 상기 제1 표면층이 표면 효과 물질에 결합된
    층상 복합체 패널.
  76. 제52항 내지 제75항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어가 20 내지 500 mm의 범위 내의 두께를 갖는
    층상 복합체 패널.
  77. 제52항 내지 제76항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층상 복합체 패널이 21 내지 550 mm의 범위 내의 두께를 갖는
    층상 복합체 패널.
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