(57)【要約】本発明は、１つ以上の耐荷重性部材および構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材を含有する集成体を長繊維強化ポリウレタンで包囲することによって製造された、耐荷重性複合パネルを提供する。本発明の耐荷重性複合パネルは、より強く、より軽量の、自動車用床板、移動住宅用壁材、屋根用モジュール、トラックの荷台およびトレーラートラック用床材などのような構造用部材を提供するのに役立ち得る。
2009521343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の耐荷重性部材および構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材を含んでなる集成体を包囲する長繊維強化ポリウレタンを含んでなる、耐荷重性複合パネル。
【請求項２】
長繊維強化ポリウレタンが、ガラス繊維、亜麻繊維、ジュート繊維、サイザル繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維およびポリウレタン繊維から選択される少なくとも１種の繊維を含む、請求項１に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項３】
長繊維強化ポリウレタンが約３ｍｍ超の長さを有する繊維を含む、請求項１に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項４】
長繊維強化ポリウレタンが約１０ｍｍ超の長さを有する繊維を含む、請求項１に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項５】
長繊維強化ポリウレタンが約１２ｍｍ〜約７５ｍｍの長さを有する繊維を含む、請求項１に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項６】
長繊維強化ポリウレタンが長繊維強化ポリウレタンの重量に基づいて約５〜約７５重量％の長繊維を含む、請求項１に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項７】
長繊維強化ポリウレタンが長繊維強化ポリウレタンの重量に基づいて約１０〜約６０重量％の長繊維を含む、請求項１に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項８】
長繊維強化ポリウレタンが長繊維強化ポリウレタンの重量に基づいて約２０〜約５０重量％の長繊維を含む、請求項１に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項９】
長繊維強化ポリウレタンが１種以上のイソシアネートと１種以上のイソシアネート反応性成分との反応生成物を含む、請求項１に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項１０】
イソシアネートが、エチレンジイソシアネート、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、１，１２−ドデカンジイソシアネート、シクロブタン−１，３−ジイソシアネート、シクロヘキサン−１，３−および−１，４−ジイソシアネート、１−イソシアナト−３，３，５−トリメチル−５−イソシアナトメチルシクロヘキサン（イソホロンジイソシアネート）、２，４−および２，６−ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート（水素化ＭＤＩまたはＨＭＤＩ）、１，３−および１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−および２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタン−２，４’−および／または−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート、トリフェニルメタン−４，４’，４”−トリイソシアネート、ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、ｍ−およびｐ−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、過塩素化アリールポリイソシアネート、カルボジイミド変性ポリイソシアネート、ウレタン変性ポリイソシアネート、アロファネート変性ポリイソシアネート、イソシアヌレート変性ポリイソシアネート、ウレア変性ポリイソシアネート、ビウレット含有ポリイソシアネートおよびイソシアネート末端プレポリマーから選択される、請求項９に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項１１】
イソシアネート反応性成分が、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリチオエーテルポリオール、ポリエステルアミド、ヒドロキシル含有ポリアセタール、ヒドロキシル含有脂肪族ポリカーボネートおよびそれらの混合物から選択される、請求項９に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項１２】
耐荷重性部材が金属、プラスチックおよび木材から選択される材料を含んでなる、請求項１に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項１３】
耐荷重性部材がスチールおよびアルミニウムから選択される金属を含んでなる、請求項１に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項１４】
耐荷重性部材が、チューブ、棒材、ビーム、スラブ、プレート、厚板およびスタンピング材から選択される、請求項１に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項１５】
構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材が１種以上のイソシアネートと１種以上のイソシアネート反応性成分との反応生成物を含む、請求項１に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項１６】
イソシアネートが、エチレンジイソシアネート、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、１，１２−ドデカンジイソシアネート、シクロブタン−１，３−ジイソシアネート、シクロヘキサン−１，３−および−１，４−ジイソシアネート、１−イソシアナト−３，３，５−トリメチル−５−イソシアナトメチルシクロヘキサン（イソホロンジイソシアネート）、２，４−および２，６−ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート（水素化ＭＤＩまたはＨＭＤＩ）、１，３−および１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−および２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタン−２，４’−および／または−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート、トリフェニルメタン−４，４’，４”−トリイソシアネート、ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、ｍ−およびｐ−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、過塩素化アリールポリイソシアネート、カルボジイミド変性ポリイソシアネート、ウレタン変性ポリイソシアネート、アロファネート変性ポリイソシアネート、イソシアヌレート変性ポリイソシアネート、ウレア変性ポリイソシアネート、ビウレット含有ポリイソシアネートおよびイソシアネート末端プレポリマーから選択される、請求項１５に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項１７】
イソシアネート反応性成分が、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリチオエーテルポリオール、ポリエステルアミド、ヒドロキシル含有ポリアセタール、ヒドロキシル含有脂肪族ポリカーボネートおよびそれらの混合物から選択される、請求項１５に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項１８】
構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材が、少なくとも１つのガラスマット、構造用ポリウレタンフォームおよびペーパーハニカムを含んでなる、請求項１に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項１９】
構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材が１つ以上の耐荷重性部材を包み込んでいる、請求項１に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項２０】
構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材が１つ以上の耐荷重性部材と接している、請求項１に記載の耐荷重性複合パネル。
【請求項２１】
自動車用床板、移動住宅用壁材、屋根用モジュール、トラック用床材、トラック用床材およびトレーラートラック用床材のうちの１つの製造方法における、請求項１に記載の耐荷重性複合パネルを含むことを含む、改良。
【請求項２２】
１つ以上の耐荷重性部材および構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材を含んでなる集成体を長繊維強化ポリウレタンで包囲することを含む、耐荷重性複合パネルの製造方法。
【請求項２３】
長繊維強化ポリウレタンが、ガラス繊維、亜麻繊維、ジュート繊維、サイザル繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維およびポリウレタン繊維から選択される少なくとも１種の繊維を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
長繊維強化ポリウレタンが約３ｍｍ超の長さを有する繊維を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
長繊維強化ポリウレタンが約１０ｍｍ超の長さを有する繊維を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
長繊維強化ポリウレタンが約１２ｍｍ〜約７５ｃｍの長さを有する繊維を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
長繊維強化ポリウレタンが長繊維強化ポリウレタンの重量に基づいて約５〜約７５重量％の長繊維を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
長繊維強化ポリウレタンが長繊維強化ポリウレタンの重量に基づいて約１０〜約６０重量％の長繊維を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２９】
長繊維強化ポリウレタンが長繊維強化ポリウレタンの重量に基づいて約２０〜約５０重量％の長繊維を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
長繊維強化ポリウレタンが１種以上のイソシアネートと１種以上のイソシアネート反応性成分との反応生成物を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
イソシアネートが、エチレンジイソシアネート、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、１，１２−ドデカンジイソシアネート、シクロブタン−１，３−ジイソシアネート、シクロヘキサン−１，３−および−１，４−ジイソシアネート、１−イソシアナト−３，３，５−トリメチル−５−イソシアナトメチルシクロヘキサン（イソホロンジイソシアネート）、２，４−および２，６−ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート（水素化ＭＤＩまたはＨＭＤＩ）、１，３−および１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−および２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタン−２，４’−および／または−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート、トリフェニルメタン−４，４’，４”−トリイソシアネート、ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、ｍ−およびｐ−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、過塩素化アリールポリイソシアネート、カルボジイミド変性ポリイソシアネート、ウレタン変性ポリイソシアネート、アロファネート変性ポリイソシアネート、イソシアヌレート変性ポリイソシアネート、ウレア変性ポリイソシアネート、ビウレット含有ポリイソシアネートおよびイソシアネート末端プレポリマーから選択される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
イソシアネート反応性成分が、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリチオエーテルポリオール、ポリエステルアミド、ヒドロキシル含有ポリアセタール、ヒドロキシル含有脂肪族ポリカーボネートおよびそれらの混合物から選択される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
耐荷重性部材が金属、プラスチックおよび木材から選択される材料を含んでなる、請求項２２に記載の方法。
【請求項３４】
耐荷重性部材がスチールおよびアルミニウムから選択される金属を含んでなる、請求項２２に記載の方法。
【請求項３５】
耐荷重性部材が、チューブ、棒材、ビーム、スラブ、プレート、厚板およびスタンピング材から選択される、請求項２２に記載の方法。
【請求項３６】
構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材が１種以上のイソシアネートと１種以上のイソシアネート反応性成分との反応生成物を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項３７】
イソシアネートが、エチレンジイソシアネート、１，４−テトラメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、１，１２−ドデカンジイソシアネート、シクロブタン−１，３−ジイソシアネート、シクロヘキサン−１，３−および−１，４−ジイソシアネート、１−イソシアナト−３，３，５−トリメチル−５−イソシアナトメチルシクロヘキサン（イソホロンジイソシアネート）、２，４−および２，６−ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート（水素化ＭＤＩまたはＨＭＤＩ）、１，３−および１，４−フェニレンジイソシアネート、２，４−および２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタン−２，４’−および／または−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、ナフチレン−１，５−ジイソシアネート、トリフェニルメタン−４，４’，４”−トリイソシアネート、ポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、ｍ−およびｐ−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート、過塩素化アリールポリイソシアネート、カルボジイミド変性ポリイソシアネート、ウレタン変性ポリイソシアネート、アロファネート変性ポリイソシアネート、イソシアヌレート変性ポリイソシアネート、ウレア変性ポリイソシアネート、ビウレット含有ポリイソシアネートおよびイソシアネート末端プレポリマーから選択される、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
イソシアネート反応性成分が、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリチオエーテルポリオール、ポリエステルアミド、ヒドロキシル含有ポリアセタール、ヒドロキシル含有脂肪族ポリカーボネートおよびそれらの混合物から選択される、請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材が、少なくとも１つのガラスマット、構造用ポリウレタンフォームおよびペーパーハニカムを含んでなる、請求項２２に記載の方法。
【請求項４０】
構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材が１つ以上の耐荷重性部材を包囲する、請求項２２に記載の方法。
【請求項４１】
構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材が１つ以上の耐荷重性部材と接している、請求項２２に記載の方法。
【請求項４２】
自動車用床板、移動住宅用壁材、屋根用モジュール、トラック用床材、トラック用床材およびトレーラートラック用床材のうちの１つの製造方法における、請求項２２に記載の方法によって製造された耐荷重性複合パネルを含むことを含む、改良。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に車両構造物、特に、１つ以上の耐荷重性部材および構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材から製造された集成体を長繊維強化ポリウレタンで包囲することによって製造された耐荷重性複合パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用パネルはしばしば、道路、幹線道路および不整地での車両の動きによって生じる多様な構造的応力に耐えなければならない。これらのパネルの１つの望ましい品質は、車両の燃料効率を向上するために軽量であることである。しかしながら、軽量であることは、直面した構造的応力に耐えるために必要な強度に不利に作用する場合があり、しばしば不利に作用する。多くの研究者が、構造強度および軽量といったしばしば競合する特性を満たし得る車両用パネルを提供することを試みてきた。
【０００３】
例えば、米国特許第6,854,791号でJaggiは、一体化連続繊維ストランドまたはストリップを有する形状規定長繊維強化熱可塑性マトリックスを含む熱可塑性強化材料からなる車両用セルを教示している。ベース構造物は、ベースプレート、ベース領域上部を縦方向に走る一体化連続繊維ストランド、およびベース領域下部を縦方向に走る連続繊維ストランドを含む。上部および下部ベース領域は、車両壁と接続している。発明者であるJaggiは、熱可塑性材料の使用を教示しているが、熱硬化性材料の使用は言及していない。
【０００４】
Tomkaによる米国特許第6,299,246号は、耐荷重性構造物を含むプラスチック成形および設計構造物を開示しており、それらは、成形品を形成するポリマー材料によって完全にまたは部分的に包囲されている。Tomkaの耐荷重性構造物は、複数の相互接続された高強度連続繊維強化構造要素で形成されている。Tomkaは、同発明によって、コンテナ、タンク、車両用フレームなどのような極めて多様な形状を有する構造物を、簡単かつ安価な方法で製造できることを示している。Tomkaが連続繊維の使用しか教示していないことに注意すべきである。
【０００５】
Reckerらによる米国特許第4,405,752号は、２種の特定のイソシアネートと特定のイソシアネート反応性成分を混合し、１０〜１００ｍｍの繊維長さを有する繊維材料を添加することを含む、繊維強化成形品の製造方法を提供している。米国特許第4,336,180号でReckerらは、プレポリマーおよび５〜６９重量％の０．１〜１００ｍｍの繊維長さを有する有機または無機繊維材料から得られる、実質上溶媒不含有の成形材料を教示している。Reckerらの特許はどちらも、耐荷重性部材の使用を教示していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらの材料は幾つかの欠点を示すので、この分野で、車両中に含有させるのに適した高強度だが軽量である耐荷重性パネルに対する必要性がなお存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
従って、本発明は、そのようなパネルおよびその製造方法を提供する。本発明の耐荷重性複合パネルは、１つ以上の耐荷重性部材および構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材から製造された集成体を長繊維強化ポリウレタンで包囲することによって製造される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の軽量パネルは、長繊維強化ポリウレタンの物理的特性故に、各成分の合計より大きい曲げ強さおよび座屈強さを有する。本発明の複合パネルは、自動車用床板、移動住宅用壁材、屋根用モジュール、トラックの荷台およびトレーラートラック用床材などのような部材に使用し得る。
これらおよび他の本発明の利点および利益は、以下における本発明の詳細な説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明を、限定ではなく説明の目的で記載する。実施例または特に記載した場合を除いて、明細書中の量、パーセントなどを表す全ての数は、用語「約」によって全ての場合に修飾されているものと理解されるべきである。
【００１０】
本発明は、１つ以上の耐荷重性部材および構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材から製造された集成体を包囲する長繊維強化ポリウレタンから製造された、耐荷重性複合パネルを提供する。
【００１１】
本発明は更に、１つ以上の耐荷重性部材および構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材から製造された集成体を長繊維強化ポリウレタンで包囲することを含む、耐荷重性複合パネルの製造方法を提供する。
【００１２】
耐荷重性部材として、天然物（例えば木材）、合成物（例えばポリウレタンおよび他のプラスチック）、および金属（例えばスチールおよびアルミニウム）の、チューブ、棒材、ビーム、スラブ、プレート、厚板およびスタンピング材を言及し得る。耐荷重性部材は中空または中実であり得る。
【００１３】
パネルの使用目的に必要とされる場合、構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材は、耐荷重性部材を包み込んでいてもよく、または耐荷重性部材と接触していてもよい（接していてもよい）。構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材は、１つ以上のガラス繊維マット、硬質または軟質ポリウレタンフォームおよびペーパーハニカムから製造され得る。
【００１４】
当業者に知られているように、長繊維強化ポリウレタンは、従来の高圧ミキシングヘッドの使用を妨げるような性質を有する強化繊維を含有する。長繊維は、例えば、当業者に既知であるチョップトファイバー射出（「ＣＦＩ」）法によって、ポリウレタンに導入され得る。ＣＦＩ装置および方法は、Krauss-Maffei（LFI-PUR）、The Cannon Group（InterWet）およびHennecke GmbH（FipurTec）を含む多数の供給業者から入手可能である。
【００１５】
本発明に有用な長繊維は、好ましくは３ｍｍ超、より好ましくは１０ｍｍ超、最も好ましくは１２ｍｍ〜７５ｍｍの長さである。必要に応じて、マットの形状で長繊維をポリウレタンに導入することもできる。本発明における使用に適当なタイプの長繊維の例は、ガラス繊維；天然繊維、例えば、亜麻繊維、ジュート繊維またはサイザル繊維；および合成繊維、例えば、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維およびポリウレタン繊維を包含するが、それらに限定されない。本発明の長繊維として、ガラス繊維が特に好ましい。
【００１６】
長繊維は、長繊維強化ポリウレタンの好ましくは５〜７５重量％、より好ましくは１０〜６０重量％、最も好ましくは２０〜５０重量％を構成する。長繊維は、列挙した値を含めて、これらの値の所望の組合せの間の量で、本発明の耐荷重性複合パネルの長繊維強化ポリウレタン中に存在し得る。
【００１７】
当業者に知られているように、ポリウレタンは、任意に発泡剤、触媒、助剤および添加剤の存在下での、ポリイソシアネートとイソシアネート反応性化合物との反応生成物である。
【００１８】
本発明の複合パネルの長繊維強化ポリウレタンおよび第二のポリウレタンのためのイソシアネートとして適しているものは、未変性イソシアネート、変性ポリイソシアネートおよびイソシアネートプレポリマーを包含する。このような有機ポリイソシアネートは、例えばW. SiefkenによってJustus Liebigs Annalen der Chemie, 562, 第75〜136頁に記載されているタイプの、脂肪族、脂環式、芳香脂肪族、芳香族および複素環式ポリイソシアネートを包含する。このようなイソシアネートの例は、式：
Ｑ（ＮＣＯ）ｎ
［式中、ｎは２〜５、好ましくは２〜３の数であり、Ｑは２〜１８個、好ましくは６〜１０個の炭素原子を有する脂肪族炭化水素基；４〜１５個、好ましくは５〜１０個の炭素原子を有する脂環式炭化水素基；８〜１５個、好ましくは８〜１３個の炭素原子を有する芳香脂肪族炭化水素基；または６〜１５個、好ましくは６〜１３個の炭素原子を有する芳香族炭化水素基である。］
によって示されるものを含む。
【００１９】
適当なイソシアネートの例は以下のものを含む：エチレンジイソシアネート；１，４−テトラメチレンジイソシアネート；１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート；１，１２−ドデカンジイソシアネート；シクロブタン−１，３−ジイソシアネート；シクロヘキサン−１，３−および−１，４−ジイソシアネート並びにそれらの異性体混合物；１−イソシアナト−３，３，５−トリメチル−５−イソシアナトメチルシクロヘキサン（イソホロンジイソシアネート；例えばドイツ国特許公告公報第1,202,785号および米国特許第3,401,190号）；２，４−および２，６−ヘキサヒドロトルエンジイソシアネート並びにそれらの異性体混合物；ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート（水素化ＭＤＩまたはＨＭＤＩ）；１，３−および１，４−フェニレンジイソシアネート；２，４−および２，６−トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）並びにそれらの異性体混合物；ジフェニルメタン−２，４’−および／または−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）；ナフチレン−１，５−ジイソシアネート；トリフェニルメタン−４，４’，４”−トリイソシアネート；例えば英国特許GB 878,430およびGB 848,671に記載されている、アニリンとホルムアルデヒドの縮合および続くホスゲン化によって得られるタイプのポリフェニルポリメチレンポリイソシアネート（クルードＭＤＩ）；例えば米国特許第3,492,330号に記載されているようなノルボルナンジイソシアネート；米国特許第3,454,606号に記載されているタイプのｍ−およびｐ−イソシアナトフェニルスルホニルイソシアネート；例えば米国特許第3,227,138号に記載されているタイプの過塩素化アリールポリイソシアネート；米国特許第3,152,162号に記載されているタイプのカルボジイミド基含有変性ポリイソシアネート；例えば米国特許第3,394,164号および同第3,644,457号に記載されているタイプのウレタン基含有変性ポリイソシアネート；例えば英国特許GB 994,890、ベルギー国特許BE 761,616およびオランダ国特許NL 7,102,524に記載されているタイプのアロファネート基含有変性ポリイソシアネート；例えば米国特許第3,002,973号、ドイツ国特許発明明細書第1,022,789号、同第1,222,067号、同第1,027,394号、ドイツ国特許出願公開明細書第1,919,034号および同第2,004,048号に記載されているタイプのイソシアヌレート基含有変性ポリイソシアネート；ドイツ国特許発明明細書第1,230,778号に記載されているタイプのウレア基含有変性ポリイソシアネート；例えばドイツ国特許発明明細書第1,101,394号、米国特許第3,124,605号、同第3,201,372号および英国特許GB 889,050に記載されているタイプのビウレット基含有ポリイソシアネート；例えば米国特許第3,654,106号に記載されているタイプの短鎖重合反応によって得られたポリイソシアネート；例えば英国特許GB 965,474、GB 1,072,956、米国特許第3,567,763号およびドイツ国特許発明明細書第1,231,688号に記載されているタイプのエステル基含有ポリイソシアネート；ドイツ国特許発明明細書第1,072,385号に記載されているような、上記イソシアネートとアセタールとの反応生成物；米国特許第3,455,883号に記載されているタイプのポリマー脂肪酸基含有ポリイソシアネート。
【００２０】
場合によって１種以上の上記ポリイソシアネート中の溶液として、商業規模でのイソシアネートの製造において蓄積したイソシアネート含有蒸留残留物を使用することも可能である。当業者は、上記ポリイソシアネートの混合物を使用することも可能であることを理解するであろう。
【００２１】
イソシアネート末端プレポリマーも、本発明の複合材のポリウレタンの調製に使用することができる。プレポリマーは、過剰な有機ポリイソシアネートまたはそれらの混合物と、KohlerによってJournal of the American Chemical Society, 49, 3181(1927)に記載されている既知のツェレビチノフ試験によって決定されるような少量の活性水素含有化合物との反応によって調製され得る。これらの化合物およびそれらの製造方法は、当業者に既知である。いずれの特定の活性水素化合物を使用するかは重要ではなく、このような化合物のいずれも、本発明の実施に使用することができる。
【００２２】
イソシアネート反応性化合物は、本発明の複合材のポリウレタンを製造するために使用できるが、ポリエーテルポリオールがイソシアネート反応性成分として好ましい。ポリエーテルポリオールを製造するための適当な方法は既知であり、例えば、欧州特許公開EP-A 283 148、米国特許第3,278,457号；同第3,427,256号；同第3,829,505号；同第4,472,560号；同第3,278,458号；同第3,427,334号；同第3,941,849号；同第4,721,818号；同第3,278,459号；同第3,427,335号；および同第4,355,188号に記載されている。
【００２３】
適当なポリエーテルポリオールとして、例えば、多価アルコールとアルキレンオキシドとの重合から得られるものを使用し得る。このようなアルコールの例は、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，２−ペンタンジオール、１，４−ペンタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，７−ヘプタンジオール、グリセロール、１，１，１−トリメチロールプロパン、１，１，１−トリメチロールエタン、または１，２，６−ヘキサントリオールを包含する。適当なアルキレンオキシドとして、例えば、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、アミレンオキシド、およびこれらオキシドの混合物を使用し得る。テトラヒドロフランおよびアルキレンオキシド−テトラヒドロフラン混合物、エピクロロヒドリンのようなエピハロヒドリン、およびスチレンオキシドのようなアラルキレンオキシドといった他の出発物質から、ポリオキシアルキレンポリエーテルポリオールを製造できる。ポリオキシアルキレンポリエーテルポリオールは、第一級または第二級ヒドロキシル基のいずれかを含み得る。ポリエーテルポリオールは、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシブチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ブロックコポリマー、例えば、ポリオキシプロピレングリコールとポリオキシエチレングリコールとの組合せ、ポリ−１，２−オキシブチレングリコールとポリオキシエチレングリコールとの組合せ、並びに２種以上のアルキレンオキシドの混合物または一連の付加から調製されたコポリマーグリコールを包含する。ポリオキシアルキレンポリエーテルポリオールは、既知の方法によって調製され得る。
【００２４】
含まれ得る発泡剤は、発泡生成物を製造することが知られている化学的作用または物理的作用を有する化合物である。水は、化学的発泡剤の特に好ましい例である。物理的発泡剤の例は、ポリウレタン形成の条件下で蒸発する、４〜８個の炭素原子を有する不活性脂肪族（脂環式）炭化水素を包含する。使用される発泡剤の量は、フォームの対象とする密度によって導かれる。
【００２５】
ポリウレタン形成のための触媒として、イソシアネートとイソシアネート反応性成分との反応を促進する化合物を使用することができる。本発明への使用に適当な触媒は、第三級アミンおよび／または有機金属化合物を包含する。化合物の例は下記のものを包含する：トリエチレンジアミン、アミノアルキル−および／またはアミノフェニル−イミダゾール、例えば４−クロロ−２，５−ジメチル−１−（Ｎ−メチルアミノエチル）イミダゾール、２−アミノプロピル−４，５−ジメトキシ−１−メチルイミダゾール、１−アミノプロピル−２，４，５−トリブチルイミダゾール、１−アミノエチル−４−ヘキシルイミダゾール、１−アミノブチル−２，５−ジメチルイミダゾール、１−（３−アミノプロピル）−２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−（３−アミノプロピル）イミダゾールおよび／または１−（３−アミノプロピル）−２−メチルイミダゾール、有機カルボン酸の錫（ＩＩ）塩、例えば、二酢酸錫（ＩＩ）、二オクタン酸錫（ＩＩ）、ジエチルヘキソン酸錫（ＩＩ）およびジラウリン酸錫（ＩＩ）、並びに有機カルボン酸のジアルキル錫（ＩＶ）塩、例えば、二酢酸ジブチル錫、ジラウリン酸ジブチル錫、マレイン酸ジブチル錫および二酢酸ジオクチル錫。
【００２６】
所望により、気泡調整剤、離型剤、色素、界面活性化合物、および／または酸化、熱または微生物による分解または老化に対する安定剤のような助剤および／または添加剤の存在下で、ポリウレタン形成反応を実施することができる。
【００２７】
本発明の耐荷重性複合パネルは、当業者に既知である反応射出成形（ＲＩＭ）法によって好ましくは製造され得る。長繊維強化ポリウレタン調製成分と繊維との混合は、長繊維射出（ＬＦＩ）法に従って好ましくは実施される。
【００２８】
図１は、本発明の耐荷重性複合パネル１０の一態様の断面図を示す。耐荷重性複合パネル１０は、ポリウレタンサンドイッチ複合材１６によって包囲された中空耐荷重性部材１２を有する。集成体全体が長繊維強化ポリウレタン１４に包囲され、耐荷重性複合パネル１０を形成している。
【００２９】
図２は、本発明の耐荷重性複合パネル２０の別の態様の断面図を示す。耐荷重性複合パネル２０は、構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材２６と接触している（接している）中空耐荷重性部材２２を有する。集成体全体が長繊維強化ポリウレタン２４に包囲され、耐荷重性複合パネル２０を形成している。
【００３０】
図３は、ブラケットに取り付けられた、本発明の耐荷重性複合パネル３０の一態様の断面図を示す。耐荷重性複合パネル３０は、構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材３６と接触している（接している）中空耐荷重性部材３２を有する。第二の中実耐荷重性部材３８も（この場合、耐荷重性部材３２とは異なった物質から製造されている）、構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材３６と接触している（接している）。集成体全体が長繊維強化ポリウレタン３４に包囲され、耐荷重性複合パネル３０を形成しており、該パネルはブラケット３７に取り付けられて示されている。
【００３１】
図４は、本発明の耐荷重性複合パネル４０の別の態様の断面図を示す。耐荷重性複合パネル４０は、構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材４６と接触している金属スタンピング材から製造された耐荷重性部材４２を有する。集成体全体が長繊維強化ポリウレタン４４に包囲され、耐荷重性複合パネル４０を形成している。
【００３２】
当業者によく理解されるように、本発明の複合パネルは、構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材内に耐荷重性部材の様々な配列、配置および組合せを含む。例えば、構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材は、第一の耐荷重性部材を包囲し、かつ、第二の耐荷重性部材と接触していてもよく（接していてもよく）、或いは、構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材は、複数の耐荷重性部材を包囲し、かつ、１または０個の第二の耐荷重性部材と接触していてもよい（接していてもよい）。特定の配置および配列は、パネルが意図される特定の用途によって決定されるであろう。
【００３３】
ここで本発明者らは、本発明の耐荷重性複合パネルが、自動車用床板、移動住宅用壁材、自動車の屋根用モジュール、トラックの荷台およびトレーラートラック用床材などのような部材に組み込まれ得ることを意図する。
【実施例】
【００３４】
本発明を以下の実施例によって限定のためではなく更に説明する。特に記載がない限り、「部」および「パーセント」で与えられた全ての量は重量によるものと理解される。以下の材料を使用して、実施例の複合材を調製した。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
〔構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材〕
１．３９：１．００のイソシアネートとポリオールとの比で、イソシアネートＢを下記ポリオール混合物と反応させることによって、ポリウレタンＡを調製した。
【００３７】
【表２】
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【００３８】
１片のペーパーハニカムをガラスマットで包むことによって、構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材プラークを製造した。使用されるペーパーハニカムの厚さは、必要な部材の厚さによって決定され得る。使用されるガラスマットの量または重量は、所望の強度特性に依存して変化できる。ほとんどの場合、ガラス重量は２２５ｇ／ｍ２〜１２００ｇ／ｍ２で変化する。
【００３９】
ペーパーハニカムとガラスマットのサンドイッチをロボットグリッパーで持ち上げ、噴霧ブースに移動させた。噴霧ブースでは、パケットの両側のガラス重量が等しくなる量で、パケットの両側にポリウレタンＡを塗布した。噴霧完了と同時に、パケットを加熱した型（２００〜２３０°Ｆ）に入れ、最終形状に圧縮した。
【００４０】
〔ポリウレタンＢ〕
１．７２：１．００のイソシアネートとポリオールとの比で、イソシアネートＡを下記ポリオール混合物と反応させた。
【００４１】
【表３】
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【００４２】
〔複合材〕
スチール管、構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材プラークおよびポリウレタンＢから、本発明の複合材（２４インチ×２４インチ×３１ｍｍ）を製造した。複合パネルを製造するために、以下の５片を型の中に配置した：
１）構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材（５インチ×２４インチ×１インチ）；
２）スチール管（２インチ×２４インチ×１インチ）；
３）構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材（１０インチ×２４インチ×１インチ）；
４）スチール管（２インチ×２４インチ×１インチ）；および
５）構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材（５インチ×２４インチ×１インチ）。
【００４３】
本発明の複合パネルを、長繊維法（ＬＦＴ）を用いて製造した。この方法では、ガラス繊維を細断し、１５０〜１７５°Ｆで加熱した型にポリウレタンＢと同時に射出した。射出後、型を閉じ、部材を硬化させた。このようにして、ポリウレタンＢでパネルの片側を被覆した。パネルを型から外し、トリムし、次いで、型に再投入し、ＬＦＴ法を用いて反対側を被覆した。
【００４４】
本発明の複合パネルは、各成分に対して予測された値より大幅に上昇した座屈強さおよび曲げ剛性を示した。軸方向の座屈強さは、未封入要素の座屈強さの２倍〜５倍に上昇した。如何なる理論にも拘束されるものではないが、本発明者らは、長繊維強化ポリウレタンの細断ガラス／ポリウレタン混合物が、互いに異なる材料の全てを保持し、繊維と部材とを接着する、ある種の「糊」として作用したと推測している。言い換えると、これは、複合パネルの性能を向上させる相乗効果を生み出した。
【００４５】
ＬＦＴおよびポリウレタンＢを用いて被覆した構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材について、４点曲げ試験を実施し、算出した剛性結果を以下の表に示す。サンドイッチ複合材単独（対照）は、優れた剛性を示した。２０重量％のガラス繊維を含む長繊維強化ポリウレタンの薄層を添加することによって、試料の曲げ剛性が６３％上昇した。ガラス繊維の充填を、サンドイッチ複合材上に適用する薄層中において４５重量％まで増やしたとき、剛性は比例して上昇した（１２２％）。
【００４６】
【表４】
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【００４７】
本発明の先の実施例は、限定ではなく説明の目的で提示する。本明細書で記載した態様が本発明の意図および範囲から逸脱することなく様々な方法で変更または修正され得ることは、当業者には明らかであろう。本発明の範囲は、請求の範囲によって限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の耐荷重性複合パネルの一態様の断面図を示す。
【図２】本発明の耐荷重性複合パネルの別の態様の断面図を示す。
【図３】ブラケットに取り付けられた、２つの耐荷重性部材を含む本発明の耐荷重性複合パネルの一態様の断面図を示す。
【図４】耐荷重性部材としての金属スタンピング材を含む本発明の耐荷重性複合パネルの一態様の断面を示す。
【符号の説明】
【００４９】
１０  本発明の耐荷重性複合パネル
１２  中空耐荷重性部材
１４  長繊維強化ポリウレタン
１６  ポリウレタンサンドイッチ複合材
２０  本発明の耐荷重性複合パネル
２２  中空耐荷重性部材
２４  長繊維強化ポリウレタン
２６  構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材
３０  本発明の耐荷重性複合パネル
３２  中空耐荷重性部材
３４  長繊維強化ポリウレタン
３６  構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材
３７  ブラケット
３８  第二の中実耐荷重性部材
４０  本発明の耐荷重性複合パネル
４２  耐荷重性部材
４４  長繊維強化ポリウレタン
４６  構造用ポリウレタンサンドイッチ複合材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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