[发明专利]制备复合型材的方法

说明书

本发明涉及一种制备包括金属壳、含有热塑性物质的支柱(strut)和含有硬质聚氨酯泡沫的芯的复合型材的方法，所述型材例如用于窗框架和门框架。

硬质聚氨酯泡沫早已众所周知并广泛记载于文献中。其例如用于制冷设备的隔热、用于制备复合元件(也称夹层元件)以及还用于建筑和建造。

硬质聚氨酯泡沫的一个应用为制备复合型材，所述复合型材特别用于窗框架或门框架。此处，空心型材由两个金属壳(例如包含铝)和两个塑料支柱(例如包含聚酰胺)制备，并且将硬质聚氨酯泡沫的液体起始组分引入其中，然后在此固化而形成泡沫。在泡沫固化之后，向复合元件施加表面涂层。关于表面涂层，通常使用粉末涂料或烘烤搪瓷(baking enamel)。在高温(通常在200℃的范围)下进行该表面涂覆，由于硬质聚氨酯泡沫中的气体膨胀以及铝和硬质聚氨酯泡沫的不同的热膨胀，其可导致复合元件变形。

避免此变形的方法已知于现有技术。

例如，EP-A 1925417记载了一种制备复合型材的方法，所述复合型材完全用泡沫填充且可在高温下进行表面涂覆而不出现复合元件的变形。然而，此处必须添加无机填料以应对复合元件的变形。此外，现有技术使用的发泡剂有可能导致全球变暖。

然而，填料不利于许多应用。在切割或锯切完全填充有泡沫的空腔型材时，其有时会导致大量粉尘。特别在低于0℃的温度范围内，其引起脆性以及降低的柔性。

一种制备这样的复合元件的方法记载于DE-A 10035649中。型材变形的问题通过在金属壳和聚酰胺支柱之间的空腔仅部分地用聚氨酯泡沫填充而解决。然而，用聚氨酯泡沫不完全填充型材可导致型材隔热特性的劣化或导致已经完全填充有泡沫的复合元件的变形，特别是因表面涂覆之故。

本发明的目的是避免上述缺点。特别地，应找到这样一种制备开始所提及类型的复合元件的方法，所述方法可制备在高温下施加表面涂层时不显示变形、且甚至在低于0℃的温度下仍具有良好的机械特性、以及可在切割时无粉尘形成的型材。

根据本发明，该目的通过一种制备包括至少两个由包含热塑性物质的支柱所连接的金属壳和包含硬质聚氨酯泡沫的芯的复合型材的方法而实现，所述方法包括向由金属壳形成的空腔中引入硬质聚氨酯泡沫的起始组分，并且形成聚氨酯泡沫，以及随后通过粉末涂料或烘烤搪瓷向复合型材的外表面施加表面涂层，其中硬质聚氨酯泡沫通过以下组分的反应得到：

A)至少一种多异氰酸酯，

B)至少一种对异氰酸酯有反应性的多官能化合物，

C)一种以上的至少包含甲酸的发泡剂，

D)任选地一种以上的阻燃剂，

E)任选地一种以上的催化剂，以及

F)任选地其他助剂或添加剂，

其中所述硬质聚氨酯泡沫的起始组分不包含任何无机填料。

就本发明而言，聚氨酯泡沫为符合DIN 7726的泡沫。本发明所使用的硬质聚氨酯泡沫在10％的形变下具有大于或等于80kPa、优选大于或等于150kPa、特别优选大于或等于180kPa的压缩应力。此外，符合DIN ISO 4590的硬质聚氨酯泡沫具有大于80％、优选大于90％的闭孔比例。

用于制备复合型材的金属壳通常由钢或铝组成。它们通常通过机械成形制备。金属壳的尺寸取决于窗框架和门框架的所需尺寸。所插入的聚合物支柱(通常由聚酰胺或ASA制备)在金属壳之间形成空腔，向该空腔中引入聚氨酯泡沫，随后封闭该空腔。

成形之后，将聚氨酯泡沫引入到复合型材中。此处通过将多异氰酸酯A)与组分B)至F)混合、然后将混合物引入到复合型材中(其中所述组分固化以形成硬质聚氨酯泡沫)来完成。如上所述，引入通常通过常规计量装置(通常通过混合头)进行。泡沫的量应使得复合型材完全被填充但压力并未累积到使复合型材破坏或变形的程度。

在硬质聚氨酯泡沫固化之后，向本发明的复合型材施加表面涂层。根据本发明，烘烤搪瓷和粉末涂料用于表面涂层。这些类型的表面涂层具有高抗刮性。

烘烤搪瓷为在升高的温度下——优选100至250℃——固化的表面涂料。