KR20170007442A - 경질 발포체 코어의 제조를 위한 폐쇄된 몰드에서의 폴리(메트)아크릴이미드 입자의 발포 성형 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 예를 들어 자동차 또는 항공기 구조물에서 사용될 수 있는, 발포-성형된 폴리(메트)아크릴이미드 (P(M)I), 특히 폴리메타크릴이미드 (PMI) 코어의 제조 방법에 관한 것이다. 이 방법은 중합체 펠렛 또는 분말이 압축 몰드에 충전되고, 몰드에서 발포된다는 점에서 구별된다. 특히, 이 방법은 이 2-쉘 압축 몰드가, 각각 양 쪽에, 펠렛, 또는 그것으로부터 형성된 경질 발포체 코어의 가열 및 냉각 역할을 하는, 윤곽-일치 공동을 갖는다는 점에서 구별된다.

Description

경질 발포체 코어의 제조를 위한 폐쇄된 몰드에서의 폴리(메트)아크릴이미드 입자의 발포 성형 {FOAM MOULDING POLY(METH)ACRYLIMIDE PARTICLES IN CLOSED MOULDS FOR PRODUCING RIGID FOAM CORES}
본 발명은 예를 들어 자동차 구조물 또는 항공기 구조물에서 사용될 수 있는 몰드-발포된 폴리(메트)아크릴이미드 (P(M)I) 코어, 특히 폴리메타크릴이미드 (PMI) 코어의 제조 방법에 관한 것이다. 본 방법의 특징은 중합체 과립 또는 중합체 분말이 이들이 발포되는 압축 몰드에 충전된다는 것이다. 본 방법의 특별한 특징은 상기 2-쉘 압축 몰드가, 각각 양 쪽에, 형태와 일치하며, 각각, 과립 및 그로부터 제조된 경질 발포체 코어의 가열 및 냉각 역할을 하는 공동을 갖는다는 것이다.
DE 27 26 260 은 고온에서도 유지되는 우수한 기계적 특성을 갖는 폴리(메트)아크릴이미드 발포체 (P(M)I 발포체) 의 제조를 기재한다. 발포체는 캐스팅 방법에 의해, 즉 단량체 및 필요한 부가적인 물질을 챔버에서 혼합하고 중합하여 제조된다. 제 2 단계에서, 중합체는 가열에 의해 발포된다. 이 방법은 매우 복잡하며 자동화하기에 어렵다.
DE 3 630 930 은 메타크릴산 및 메타크릴로니트릴로 제조된 상기 언급한 공중합체 시트의 다른 발포 방법을 기재한다. 여기에서, 중합체 시트는 마이크로파 필드로 발포되며, 따라서 이것은 이하 마이크로파 방법으로 지칭된다. 여기에서 고려되어야 할 요인은 발포될 시트, 또는 적어도 이들의 표면이 재료의 연화점까지 또는 그 이상으로 미리 가열되어야 한다는 것이다. 이러한 조건 하에서 연화된 재료가 외부 가열에 의해 자연적으로 또한 발포하기 시작하기 때문에, 오로지 마이크로파 필드의 효과를 통해 발포 방법을 조절하는 것이 불가능하다: 대신, 보조적인 가열 시스템에 의해 수반되는 외부 조절을 필요로 한다. 이는 발포를 가속화하기 위해, 마이크로파 필드가 보통의 단일-단계 핫-에어 방법에 첨가되는 것을 의미한다. 그러나, 마이크로파 방법은 너무 복잡한 것으로 판명되었으며 따라서 실용적인 연관성이 없으며 사용된 적이 없다.
PMI 발포체 외에, 유사한 특성을 갖는 메타크릴산 및 아크릴로니트릴 기반의 다른 알려진 발포체 (PI 발포체) 가 존재한다. 이들은 예를 들어 CN 100420702C 에 기재되어 있다. 그러나, 마찬가지로 이러한 발포체는 시트로부터 제조된다.
비발포된 중합체 시트로부터 출발하는 이러한 방법 외에, 또한 과립으로부터 출발하는 "몰드-내 (in-mould) 발포" 방법이 존재한다. 그러나, 원칙적으로 이들은 기재된 방법들에 비하여 많은 약점을 갖는다. 원래 입자의 내부와 원래 입자 간의 경계 사이에 차이를 갖는, 불균일한 공극 구조가 달성된다. 게다가, 발포체의 밀도는, 상기에 기재한 바와 같이, 발포 과정 동안 입자의 불균일한 분포 때문에 불균질하다. 과립으로부터 발포된 이러한 생성물은 발포 과정 동안 원래의 입자 사이에 형성된 경계에서 보다 열악한 응집력을 갖는 것으로 관찰될 수 있으며, 반완성된 시트로부터 발포된 재료와 비교하여 보다 열악한 기계적 특성을 산출한다.
WO 2013/05947 은 입자가 성형 및 발포 몰드에 충전되기 전에, 이들이 접착 촉진제, 예를 들어 폴리아미드 또는 폴리메타크릴레이트로 코팅되는 것으로, 적어도 마지막 문제가 해결된, 몰드-내 방법을 기재한다. 따라서 매우 우수한 접착성이 입계에서 달성된다. 그러나, 이 방법은 최종 생성물에서의 불균일한 공극 분포를 제거하지 않는다.
그러나, 지금까지 경질 발포체, 특히 P(M)I 발포체의 몰드-내 발포에 대한 설명은 거의 없었다. 대조적으로, 이러한 유형의 방법은 오랫동안 다른 발포체 재료에 대해 알려져 왔다: 폴리우레탄 발포체는 주로 실온에서 적절한 반응성 액체로부터 제조된다. PE, PP, 폴리스티렌 또는 폴리락트산 (PLA) 으로 제조된 발포체는 몰드-내 발포 방법에서 과립으로부터 제조된다.
논의한 선행 기술에 비추어 볼 때, 따라서, 본 발명의 목적은 몰드-내 발포 방법에서 단순한 방식으로 높은 처리 속도로 P(M)I 입자를 가공하여, 성형된 경질 발포체 코어를 수득할 수 있는 신규한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 특정 목적은 균일한 밀도 분포 및 좁은 공극 크기 분포를 갖는 최종 생성물을 산출하는 P(M)I 의 몰드-내 발포 방법을 제공하는 것이다.
특정 목적은 이 방법이 선행 기술의 방법들보다 특히 짧은 사이클 시간으로 수행될 수 있으며, 임의의 특정한 다운스트림 조작 없이, 그 자체가 최종 기하 구조를 갖는 경질 발포체 코어를 산출한다는 것이다.
이 시점에서 명시적으로 논의되지 않은 다른 목적은 선행 기술, 설명, 청구 범위 또는 발명예로부터 추론될 수 있다.
이하에 폴리(메트)아크릴이미드 (P(M)I) 라는 표현이 사용되는 경우, 이는 폴리메타크릴이미드, 폴리아크릴이미드 또는 이들의 혼합물을 의미한다. 유사한 고려 사항이 (메트)아크릴이미드 및 (메트)아크릴산과 같은 상응하는 단량체에 적용된다. 예를 들어, "(메트)아크릴산" 이라는 표현은 메타크릴산 뿐만 아니라 아크릴산 및 또한 이 둘의 혼합물을 의미한다.
상기 목적은 경질 폴리(메트)아크릴이미드 (P(M)I) 발포체 코어의 제조를 위한 신규한 방법을 제공함으로써 달성된다. 이 방법은 하기 단계를 포함한다:
a. 2-쉘 몰드에 P(M)I 입자를 충전하는 단계,
b. 몰드 내 공간의 가열 및 입자의 동시 발포 단계,
c. 몰드 내 공간의 냉각 단계, 및
d. 경질 발포체 코어의 개방 및 제거 단계.
이 방법의 특별한 특징은 몰드가, 두 쉘에서, 내부 형태와 일치하며 몰드 내의 각각의 공간의 영역을 포함하는 공동을 갖는다는 것이다. 단계 b. 에서 가열액이 이러한 공동을 통과하고, 단계 c. 에서 냉각액이 이러한 공동을 통과한다.
이러한 공동이 몰드 내의 공간에 대응하는 쪽의 형태와 일치하는 것이 바람직하다. 그 반대 쪽의 외부 몰드가 마찬가지로 형태와 일치하는 것이 특히 바람직하다. 그 두 쪽 사이의 공동들의 두께가 2 내지 20 cm, 바람직하게는 5 내지 12 cm 인 것이 더 바람직하다. 몰드 내의 공간과 공동 사이의, 두 쪽의 형태와 일치하는 몰드 부품의 두께가 2 내지 15 cm, 바람직하게는 4 내지 12 cm 인 것이 더 바람직하다.
가열액 및 냉각액이 동일한 유형의 액체인 방식으로 본 발명의 방법을 수행하는 것이 동등하게 바람직하다. 특히 여기에서, 이러한 액체는 상이한 온도를 갖는 2 개의 상이한 저장 용기로부터 공동으로 통과된다. 가열액의 온도가 180 내지 250℃ 이고, 냉각액의 온도가 20 내지 40℃ 인 것이 바람직하다.
특히, 저-비등 분획을 포함하지 않으며 적어도 300℃ 까지의 온도에 대해 저항성인 오일은 가열액 및 냉각액으로서, 각각, 적합하다. 적합한 오일의 예는 Huber 사제 SilOil P20.275.50 이다.
단계 a. 전에, 몰드 내의 공간이 인서트 (insert) 로 공지되어 있는 것으로 장착될 수 있다. 이들은 우선 단계 a. 에서 충전된 과립으로 둘러싸이며, 따라서 이 가공재 (workpiece) 의 필수 구성 요소로서 후속의 경질 발포체 코어 내의 발포 매트릭스에 의해 전체적으로 또는 어느 정도로 둘러싸인다. 이러한 인서트는 예를 들어 내부 나사산 (screw thread) 이 있는 품목일 수 있다. 상기 내부 나사산은 후속적으로 경질 발포 코어에 대한 나사-산 연결을 형성하는데 사용될 수 있다. 유사하게, 핀, 후크, 튜브 등을 포함시키는 것 또한 가능하다. 경질 발포체 코어의 제조 동안, 전자 칩 또는 케이블을 상기 코어에 통합시키는 것 또한 가능하다.
하나의 특정 구현예에서, 이러한 인서트는 단계 d. 에서 발포된 경질 발포체 코어를 제거한 후에 발포 매트릭스로부터 쉽게 제거될 수 있는 방식으로 코팅되고 성형된, 튜브, 블록 또는 다른 플레이스홀더이다. 따라서, 예를 들어 경질 발포체 코어에 공동, 홈 (recess) 또는 구멍을 만드는 것이 가능하다.
본 발명에서, 단계 a. 에서 사용되는 P(M)I 입자의 다양한 바람직한 구현예들이 존재한다.
제 1 구현예에서, P(M)I 입자는 캐스트 중합체의 형태로 수득되는 P(M)I 시트 중합체 유래의 분쇄 재료이다. 상기 시트는 예를 들어 밀 (mill) 에서 분쇄되어 적합한 입자를 제공할 수 있다. 이 변형에서 1.0 내지 4.0 mm 크기의 분쇄 P(M)I 입자를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 바람직한 변형에서, 상기 P(M)I 입자는 이들이 단계 a. 에서 몰드에 충전되기 전에 예비발포된다. 완료까지 예비발포가 수행되지 않도록 주의해야 하지만, 대신에 발포도가 10 내지 90%, 바람직하게는 20 내지 80% 일 때까지만 수행된다. 그 다음에 최종 완전한 발포는 단계 b. 에서 실시된다. 이 변형은 바람직하게는 1.0 내지 25.0 mm 크기의 예비발포된 P(M)I 입자를 사용한다. 이러한 예비발포된 P(M)I 입자의 밀도는 40 내지 400 kg/㎥, 바람직하게는 50 내지 300 kg/㎥, 특히 바람직하게는 60 내지 220 kg/㎥, 특히 바람직하게는 80 내지 220 kg/㎥ 이다. 특히 적합한 예비발포 방법은 예를 들어 독일 특허 출원 102013225132.7 호에 정의된다.
본 방법의 제 3 구현예에서, P(M)I 입자는 P(M)I 현탁액 중합체이다. 0.1 내지 1.5 mm 크기의 이러한 유형의 현탁액 중합체를 사용하는 것이 바람직하다. P(M)I 현탁액 중합체의 제조는 예를 들어 WO 2014/12477 에서 찾을 수 있다.
본 발명의 방법의 제 4 구현예에서, 예비발포된 P(M)I 현탁액 중합체는 단계 a. 에서 초기 충전물로서 사용된다. 발포도와 관련하여, 분쇄 재료의 예비 발포된 발포 입자에 관한 상기 설명이 다시 적용된다. 이러한 예비발포된 P(M)I 입자의 밀도는 40 내지 400 kg/㎥, 바람직하게는 50 내지 300 kg/㎥, 특히 바람직하게는 60 내지 220 kg/㎥, 특히 바람직하게는 80 내지 220 kg/㎥ 이다. 사용되는 이러한 예비발포된 현탁액 중합체의 입자 크기는 바람직하게는 0.1 내지 1 mm 이다.
사용되는 입자의 특성과 관계없이, 단계 a. 에서 충전되는 입자가 80 내지 180℃ 의 온도로 예열되는 것이 특히 바람직한 것으로 판명되었다. 이 변형은 전체 방법을 추가적으로 가속시킬 수 있으며, 놀랍게도 수득되는 전체적인 효과는 최종 생성물에서의 보다 더욱 균일한 공극 구조이다.
부가적으로 또는 대안적으로, 단계 a. 에서 몰드로의 입자의 흡입이 매우 유리하며 방법을 가속화시키는 것으로 판명되었다. 여기서, 밀폐된 몰드는 입자가 몰드에 충전되기 전에 수직으로 위치되는 것이 바람직하다. 여기서 재료는 이후 수직으로 위치된 몰드의 윗면에 있는 적절한 개구를 통해 충전된다. 아랫면에, 몰드 내의 공간은 사용 가능한 흡입 장치를 가지며, 이에 대한 연결은 예를 들어 플랩을 개방함으로써 (개방하지 않으면 플랩은 흡입 장치를 덮음) 단계 a. 에서 확립된다. 또한, 몰드 내의 공간은 임의로 이용 가능한 이러한 흡입 장치 다수를 갖는다.
또한, 단계 a. 에서, 입자가 몰드에 충전될 때 도달되는 몰드 충전 레벨이 50 내지 100 %, 바람직하게는 75 내지 98 % 인 것이 유리하다. 이러한 맥락에서, 100 % 충전 레벨은 입자가 몰드의 가장 위의 가장자리에 도달할 때까지 입자가 몰드에 충전됨을 의미한다. 여기서, 입자들 사이에 자연적으로 비어있는 나머지 공간이 존재하며, 그 크기는 입자 크기와 입자 모양에 따라 다르다. 상기 비어있는 공간은 이론적으로 충전 레벨이 100 % 인 경우에도, 몰드 내의 공간의 50 % 까지 구성할 수 있다. 상기 비어있는 공간은 단계 b. 에서 발포에 의해 최종적으로 폐쇄되며 이렇게 하여 균질한 경질 발포체 코어가 형성된다.
단계 b. 에서의 발포가 최대 5 분의 기간 이내에 수행되는 것이 바람직하다. 단계 a. 내지 d. 를 포함하는 전체 방법이 10 내지 60 분의 기간 내에 수행되는 것이 동등하게 바람직하다.
본 발명의 방법에서, 단계 b. 의 처리 시간의, 전반부 동안, 바람직하게는 1/4 분기 동안, 고온 공기, 고온 기체 또는 증기, 바람직하게는 고온 불활성 기체 또는 공기가, 몰드 내의 공간으로 통과된다. 이 투입물의 온도는 90 내지 300℃, 바람직하게는 150 내지 250℃ 이다. 투입물은 발포 과정의 시작 전 및 그 동안, 과립의 열 흡수가 촉진되며 보다 균일하게 되도록 한다.
단계 c. 에서 사용되며 공동으로부터 통과되는 냉각액이 상응하는 저장 용기로의 복귀 전에 열 교환기에 의해 20 내지 40℃ 의 투입물 온도로 냉각되는 것이 바람직하다.
선행 기술과 비교하여, 본 발명의 방법에 의해 현저히 더욱 균일한 공극 구조를 가지며, 결함이 없으며, 동시에 더욱 복잡한 형태를 갖는 성형체 또는 발포체 재료를 제조하는 것이 가능하다. 게다가, 이러한 방법은 짧은 사이클 시간 이내에 특히 우수한 품질로 이러한 복잡한 형태의 신속한 제조를 허용한다. 특히, 선행기술의 방법들과 비교했을 때, 본 발명의 방법은 보다 짧은 가열 및 냉각 사이클을 갖는다. 선행 기술과 비교했을 때 본 방법의 또 다른 큰 이점은 P(M)I 입자의 표면의 손상을 방지하기에 충분히 비공격적이라는 것이다.
본 발명의 방법은 임의로 (예비발포된) P(M)I 입자가 우선 저장 용기에 공급되는 방식으로 전체 방법에 통합될 수 있다. 재료는 이후 상기 저장 용기로부터 몰드에 충전된다. 이 변형은 입자의 예비발포를 위한 가열 유닛을 다수의 몰드와 조합하는 전체 방법에 특히 유용하다. 따라서, 예비발포 과정을 위한 가열 유닛은 연속적으로 작동할 수 있는 반면, 성형 몰드는 자연적으로 고정된 사이클 시간으로 회분식으로 작동한다. 여기서 저장 용기가 가열되고, 이렇게 하여 예열된 입자가 몰드에 충전되는 것이 특히 바람직하고, 이러한 절차는 사이클 타임을 더 감소시킨다.
게다가, 발포체 코어 재료와 외부 층 간의 접착성을 개선하기 위하여 접착 촉진제를 사용할 수 있으며, 여기서 상기 접착성은 복합 재료의 제조를 위한 후속 단계에서 중요하다. 상기 접착 촉진제는 또한 본 발명의 예비발포 과정이 시작되기 전에 P(M)I 입자의 표면 상에 적용될 수 있는데, 이는 후속 단계에서의 적용에 대한 대안이다. 특히, 폴리아미드 또는 폴리(메트)아크릴레이트가 접착 촉진제로서 적합한 것으로 판명되었다. 그러나, 또한, 특히 외층에 사용되는 매트릭스 재료에 의해 요구되는 바와 같이, 복합 재료의 제조로부터 당업자에게 알려져 있는 저분자량 화합물을 사용할 수 있다.
특히, 본 발명의 방법은 매우 신속하게 수행될 수 있으므로 매우 낮은 사이클 시간으로 다운스트림 방법과 조합될 수 있는 큰 이점을 갖는다. 따라서, 본 발명의 방법은 매우 성공적으로 대량 생산 시스템 내로 통합될 수 있다.
본 발명의 전체 방법에 대해 선택되는 방법 매개 변수는 임의의 개별 경우에서 사용되는 시스템의 설계, 및 또한 사용되는 재료에 따라 다르다. 이들은 약간의 예비 실험으로 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
본 발명에 따라서 사용되는 재료는 P(M)I, 특히 PMI 이다. 이러한 P(M)I 발포체는 또한 경질 발포체로 지칭되며, 특별한 견고성이 특징이다. P(M)I 발포체는 보통 2-단계 방법으로 제조된다: a) 캐스트 중합체의 제조, 및 b) 상기 캐스트 중합체의 발포. 선행 기술에 따라서, 이들은 이후 절단되거나 톱질되어 원하는 형태를 수득한다. 업계에서 지금까지 널리 받아 들여지지 않은 대안은 언급한 몰드-내 발포 방법이며, 본 발명의 방법이 이를 위해 사용될 수 있다.
P(M)I 의 제조는 (메트)아크릴산 및 (메트)아크릴로니트릴을, 주 성분으로서, 바람직하게는 2:3 내지 3:2 의 몰 비로 포함하는 단량체 혼합물의 제조로 시작된다. 다른 공단량체, 예를 들어 아크릴산 또는 메타크릴산의 에스테르, 스티렌, 말레산 및 이타콘산 및 이들의 무수물, 및 비닐피롤리돈이 또한 사용될 수 있다. 그러나, 여기서 공단량체의 비율은 30 중량% 를 초과하지 않아야 한다. 또한, 소량의 가교 단량체, 예를 들어 알릴 아크릴레이트가 사용될 수 있다. 그러나, 양은 바람직하게는 최대 0.05 중량% 내지 2.0 중량% 이어야 한다.
공중합 혼합물은 게다가 약 150 내지 250℃ 의 온도에서 분해되거나 증기화되므로, 기체 상을 형성하는 발포제를 포함한다. 중합이 이 온도 미만에서 일어나므로 캐스트 중합체는 잠재성 발포제를 포함한다. 중합은 유리하게는 2 개의 유리 플레이트 사이의 블록 몰드에서 일어난다.
이러한 유형의 반완성된 PMI 생성물의 제조는 원칙적으로 당업자에게 알려져 있으며, 예를 들어 EP 1 444 293, EP 1 678 244 또는 WO 2011/138060 에서 발견될 수 있다. 특히 언급될 수 있는 반완성된 PMI 생성물은 Evonik Industries AG 사제 제품명 ROHACELL® 인 발포된 형태로 시판되는 것들이다. 반완성된 아크릴이미드 생성물 (반완성된 PI 생성물) 은 제조 및 가공에 관하여 PMI 발포체와 유사한 것으로 간주될 수 있다. 그러나, 반완성된 아크릴이미드 생성물은 독성의 이유로 다른 발포체 재료보다 현저하게 덜 바람직하다.
본 발명의 방법의 제 2 변형에서, P(M)I 입자는 그 자체로 방법에 직접적으로 도입될 수 있는 현탁액 중합체이다. 이러한 유형의 현탁액 중합체의 제조는 예를 들어 DE 18 17 156 또는 독일 특허 출원 제 13155413.1 호에서 발견될 수 있다.
본 발명에 따라서 제조되는 경질 P(M)I 발포체 코어의 특별한 특징은 경질 발포체 코어의 형태가 복잡하고, P(M)I 로 구성된 바람직하게는 적어도 100 μm 두께의 외피가 경질 발포체 코어의 표면을 적어도 95% 의 정도로 둘러싼다는 것이다. 따라서, 이러한 신규한 경질 발포체 코어는 선행 기술의 재료와 대조적으로, 표면 상에 개방 공극을 갖지 않으며, 심지어 어떠한 부가적인 외부 층 없이, 예를 들어 쇼크 또는 충격과 관련한, 특별한 안정성을 갖는다. 따라서, 본 발명의 방법과 관계없이, 이러한 재료들은 그 자체로 신규하며, 따라서 본 발명에 의해 동등하게 제공된다.
이러한 신규한 경질 P(M)I 발포체 코어의 밀도가 25 내지 220 kg/㎥ 인 것이 바람직하다. 게다가, 이러한 생성물은 임의로 상기 기재한 인서트를 포함하여 제공된다.
본 발명에 따라 제조된, 발포된 경질 발포체 코어 (P(M)I 로 제조됨) 는 예를 들어 추가로 가공되어 발포체 코어 복합 재료를 제공할 수 있다. 상기 발포 성형체 또는 발포체 코어 복합 재료는 특히 예를 들어 자동차 산업에서의 차체 구조물 또는 내부 클래딩 (cladding), 철도 차량 구조물 또는 조선에서의 내부 부품, 항공우주 산업, 기계 공학 분야, 스포츠 장비의 제조, 가구 구조 또는 풍력 터빈 디자인에서, 대량 생산에 사용될 수 있다. 본 발명의 경질 발포체 코어는 원칙적으로 임의의 유형의 경량 구조물에 대해 일반적으로 적합하다.
발명예
사용한 PMI 과립은 Evonik Industries 에 의해 상표 ROHACELL® Triple F 로 시판되는 재료를 포함한다. 과립기를 사용하여 분쇄에 의해, 완전히 중합된 공중합체 시트로부터 예비발포되지 않은 과립을 제조하였다. 실시예에서 사용한 과립의 입자 크기 범위는, 체질하여 미분 제거 후, 1.0 내지 5.0 mm 였다.
사용한 온도-조절 매질은 Huber 사제 SilOil P20.275.50 이었다. 온도-조절 매질은 몰드의 가열 및 냉각 역할을 한다.
사용한 몰드와 관련된 데이터: 몰드의 내부 쉘은 시험 시료의 기하 구조를 모사하고, 또한 외부 쉘은 형태와 일치한다. 따라서, 2 개의 몰드 절반의 각각의 온도-조절 채널은 외부 표면과 근접하며 형태와 일치하는 시스템에 의해 전체 표면에 걸쳐 온도 조절을 제공한다. 몰드 절반의 2 개의 쉘은 플루오로고무 가스킷을 통해 서로에 대해 밀봉된다.
사용한 온도-조절 장비와 관련된 데이터:
- 외부 폐쇄된 적용을 위한 동적 온도-조절 장비
- 제조사 Huber (Kaltemaschinenbau GmbH)
- 명칭: UNISTAT 530w
- 냉각 정격 출력 16 kW, 가열 정격 출력 12 kW
실시예 1: 예비발포되지 않은 과립을 사용한 시험 시료의 발포
밀 (mill) 로부터의, 예비발포되지 않은 분쇄 재료는 약 1200 kg/㎥ 의 엔벨로프 밀도 및 약 600 내지 700 kg/㎥ 의 벌크 밀도를 가졌다. 최종 밀도 150 kg/㎥ 인 시험 시료를 위해 필요한 과립의 양은, 5 중량% 비율의 DYNACOLL® AC1750 을 포함하여, m = 103.5 g 이다. 과립의 양을 칭량하고, 접착 촉진제를 첨가한 다음, 혼합물을 몰드에 분배하였다. 과립이 전체 영역에 걸쳐 형태와 일치하는 방식으로 균일하게 분포되도록 공동에 재료를 수동으로 충전하였다. 그 다음에 공동을 폐쇄하였는데, 이 시점에서 몰드는 이미 140℃ 로 가열되어 있었다. 몰드-발포 과정은 다음과 같다: 여기서, 몰드를 10 분의 기간 이내에 240℃ 로 가열하였다. 240℃ 에 도달하면, 이 온도를 8 분 동안 유지하였다. 총 18 분 후, 시스템을 냉각으로 전환하고, 12 분 동안 냉각액을 폐쇄된 몰드의 몰드 공동을 통과시켰다. 총 30 분 후, 사이클은 종료되며 시험 시료를 제거할 수 있었다.
실시예 2: 예비발포된 과립을 사용한 시험 시료의 발포
우선 몰드 충전 레벨이 최대화될 수 있도록 과립을 예비발포시켰다. 예비발포 과정은 IR 오븐에서 실시하였다. 예비발포 과정은 엔벨로프 밀도 및 벌크 밀도를 감소시켰다. 여기서, 체류 시간, 및 또한 온도는 달라진다. 여기서 사용한 매개변수는 약 2.5 분의 체류 시간 동안 약 180℃ 의 온도였다. 이는 벌크 밀도를 140 에서 150 kg/㎥ 로 감소시켰다. 분쇄 재료를 계량 공급 장치 (weigh feeder) 에 의해 컨베이어 벨트 상에 분배하였다. 컨베이어 벨트는 예비발포 과정이 일어나는 차폐된 IR 소스 필드로 과립을 이송한다. 그 다음에 재료를 배출시켰다. 예비발포된 입자의 직경은, 각 경우 가장 두꺼운 지점에서, 2 내지 20 mm 였다.
최종 밀도 150 kg/㎥ 인 시험 시료를 위해 필요한 과립의 양은, 5 중량% 비율의 DYNACOLL® AC1750 를 포함하여, m = 103.5 g 이다. 과립의 양을 칭량하고, 접착 촉진제를 첨가한 다음, 도달되는 충전 레벨이 거의 100% 일 때까지 흡입 운반에 의해 혼합물을 몰드에 충전하였다. 이를 위해, 몰드는 수직 (upright) 위치에 있으며 이미 140℃ 로 예열되어 있었다. 이어지는 단계에서, 몰드를 발포 위치로 이송하고, 몰드-발포 과정을 시작하였다. 이를 위해, 재료가 충전된 몰드 공간은 10 분의 기간 이내에 240℃ 로 가열하였다. 240℃ 에 도달하면, 이 온도를 8 분 동안 유지하였다. 총 18 분 후, 시스템을 냉각으로 전환하고, 이 온도를 12 분 동안 유지하였다. 총 30 분 후, 사이클은 종료되며 시험 시료를 제거할 수 있다.

Claims (14)

  1. 경질 폴리(메트)아크릴이미드 (P(M)I) 발포체 코어의 제조 방법으로서, 하기 단계를 포함하고:
    a. 2-쉘 몰드에 P(M)I 입자를 충전하는 단계,
    b. 몰드 내 공간의 가열 및 입자의 동시 발포 단계,
    c. 몰드 내 공간의 냉각 단계,
    d. 경질 발포체 코어의 개방 및 제거 단계,
    몰드가, 두 쉘에, 내부 형태와 일치하며 몰드 내의 각각의 공간의 영역을 포함하는 공동을 갖고, 단계 b. 에서 가열액이 공동을 통과하고, 단계 c. 에서 냉각액이 공동을 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 공동이 몰드 내 공간에 대한 형태와 일치하고, 그 두 쪽 사이의 공동의 두께는 2 내지 20 cm 인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 가열액 및 냉각액이 동일한 유형의 액체이며, 상이한 온도를 갖는 2 개의 상이한 저장 용기로부터 공동으로 통과되고, 가열액의 온도가 180 내지 250℃ 이고, 냉각액의 온도가 20 내지 40℃ 인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, P(M)I 입자가 1.0 내지 25.0 mm 크기의 예비발포된 P(M)I 입자인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, P(M)I 입자가 0.1 내지 1.0 mm 크기의 P(M)I 현탁액 중합체인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 발포가 최대 5 분의 기간 이내에 수행되고, 단계 a. 내지 d. 가 모두 10 내지 60 분의 기간 이내에 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 몰드 내의 공간과 공동 사이의, 두 쪽의 형태와 일치하는 몰드 부품의 두께가 2 내지 15 cm 인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 공동으로부터 통과되는 냉각액이 상응하는 저장 용기로의 복귀 전에 열 교환기에 의해 20 내지 40℃ 의 투입물 온도로 냉각되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 a. 에서 충전되는 입자가 80 내지 180℃ 의 온도로 예열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 a. 에서 입자가 몰드로 흡입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 a. 에서 입자가 몰드에 충전될 때 도달되는 몰드 충전 레벨이 50 내지 100% 인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 b. 의 처리 시간의 전반부 동안 고온 공기 또는 증기가 몰드 내의 공간으로 통과되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 경질 발포체 코어가 P(M)I 로 구성되며 복잡한 형태를 갖고, P(M)I 로 구성되는 적어도 100 μm 두께의 외피가 경질 발포체 코어의 표면을 적어도 95% 의 정도로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 경질 발포체 코어.
  14. 제 13 항에 있어서, 경질 P(M)I 발포체 코어의 밀도가 25 내지 220 kg/㎥ 인 것을 특징으로 하는 경질 발포체 코어.
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