KR100293163B1 - 1액형폴리우레탄폼조성물의제조방법 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 1액형 폴리우레탄 폼 조성물의 제조방법에 관한 것으로 특히, 물과 반응하여 기포가 발생되어 경화후 내부에 기포를 가지게 되는 단열재, 방음재, 포장재, 쿠션재 및 실링재 등으로 유용한 1액형 폴리우레탄 폼 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제
본 발명의 목적은 저장 안정성이 좋고 사용이 간편한 1액형 폴리우레탄 폼 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
3. 발명의 해결 방법의 요지
가열 또는 진공 탈포 등의 통상의 방법에 따라 폴리올(A)에서 수분을 제거하고 반응 안정제, 반응 촉진제, 중합 방지제 및 실리콘 오일을 혼합하여 캔에 주입하는 제1 단계와, 과량의 디이소시아네이트(B), 용제 및 발포제를 주입하여 폴리올(A)과 디이소시아네이트(B)의 합계 중량을 기준으로 잔존 NCO가 3.5~20중량%가 되도록 반응시키는 제2 단계로 이루어진다.
4. 발명의 중요한 용도
고압 캔에 포장하여 사용장소에서 바로 단열재, 방음재, 포장재, 쿠션재 및 실링재 등의 시공에 사용한다.

Description

[발명의 명칭]
1액형 폴리우레판 폼 조성물의 제조방법(Production of One Liquid Foamable Polyurethane Composition)
[발명의 상세한 설명]
[발명의 목적]
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 1액형 폴리우레탄 폼 조성물의 제조방법에 관한 것으로 특히, 물과 반응하여 기포가 발생되어 경화후 내부에 기포를 가지게 되는 단열재, 방음재, 포장재, 쿠션재 및 실링재 등으로 유용한 1액형 폴리우레탄 폼 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
폴리우레탄은 디올(diol)과 디이소시아네이트(diisocyanate)의 반응에 의하여 얻어지는데 공업적으로는 디이소시아네이트로는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI)등이 많이 쓰이고, 디올로는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올 외에 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(프로필렌 옥사이드), 폴리에스테르 글리콜 등이 많이 쓰인다.
폴리우레탄은 선택되는 디이소시아네이트와 디올의 종류에 따라서 탄성체로 부터 단단한 플라스틱에 이르기까지 다양한 물성으로 제조될 수 있으며, 또한 과량의 이소시아네이트는 물이나 카르복실 산과 반응하면 이산화탄소가 발생하므로 이를 이용하여 다공성 폴리우레탄 폼을 제조하기도 한다.
특히, 기포를 함유하는 폴리우레탄 폼(polyurethane foam)은 단열성, 방음성 및 충격 흡수성이 좋아 건축물의 단열재, 방음재 및 실링(sealing)재, 쿠션재 및 도자기 등의 포장재 등으로 많이 사용된다. 그러나 1액형 우레탄 프리폴리머(urethane prepolymer)는 저장 안정성이 좋지 않기 때문에 사용 현장에서 직접 디올 또는 폴리올과 디이소시아네이트를 반응시켜 폴리우레탄 폼 조성물을 제조하여 사용하기도 하나 이 경우는 작업성이 나쁘고 적정한 품질관리가 어렵다.
그리하여 1액형 폴리우레탄 폼 조성물의 제조에 노력이 집중되어 왔는 바, 예를 들면, 독일연방공화국 공개특허 DE-4341264에는 폴리올과 과량의 이소시아네이트와 반응시켜 제조되는 기포의 크기가 작고 균일하며 물 및 수분 투과성이 향상된 1액형 폴리우레탄 폼 조성물의 제조방법에 대하여 기술되어 있으나 저장 안정성에 대한 언급은 없다.
유럽공개특허 EP-66830에는 폴리에스테르 및/또는 폴리-에테르-폴리올과 폴리이소시아네이트와 반응시켜 제조되는 기포의 크기를 작게 하고 균일성을 향상시킨 1액형 폴리우레탄 폼 조성물에 대하여 기술되어 있으나 저장 안정성에 대한 언급은 없다.
독일연방공화국 공개특허 DE-2842242에는 폴리올과 과량의 이소시아네이트와 반응시켜 제조되는 1액형 폴리우레탄 폼 조성물의 제조방법에 대하여 기술되어 있는데 저장 안정성은 실온에서 6개월 이상인 것으로 기재되어 있다.
독일연방공화국 공개특허 DE-4025843에는 폴리에스테르 및/또는 폴리-에테르과 이소시아네이트 그룹을 함유하는 폴리머와 반응시켜 제조되는 1액형 폴리우레탄 폼 조성물에 대하여 기술되어 있는데 저장 안정성은 실온에서 6개월 이상인 것으로 기재되어 있다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
본 발명의 목적은 저장 안정성이 좋고 사용이 간편한 1액형 폴리우레탄 폼 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다.
[발명의 구성 및 작용]
본 발명의 1액형 폴리우레탄 폼 조성물의 제조방법은 통상의 방법에 따라 폴리올(A)에서 수분을 제거하고 반응 안정제, 반응 촉진제, 실리콘 오일 및 중합 방지제를 혼합하여 캔에 주입하는 제1 단계와; 디이소시아네이트(B), 용제 및 발포제를 캔에 주입하여 폴리올(A)과 디이소시아네이트(B)의 합계 중량을 기준으로 잔존 NCO가 3.5~20중량%가 되도록 반응시키는 제2 단계로 이루어진다.
폴리올(A)은 2~8개의 하이드록실기를 가지는 것을 사용하며 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(프로필렌 옥사이드), 폴리에스테르 글리콜을 비롯하여 다양한 구조식의 폴리올 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
폴리올(A)에 수분이 함유된 경우에는 함유된 수분이 디이소시아네이트(B)와 반응하기 때문에 디이소시아네이트와 혼합하기 전에 수분이 0.5중랑% 이하, 바람직하게는 0.1중량% 이하로 제거되어야 한다.
수분 제거는 폴리올(A)을 가열하거나 진공 탈포시키는 통상의 방법에 의하여 실시하며, 가열 또는 진공 탈포시 건조 공기나 질소를 취입하면 보다 효과적이다.
디이소시아네이트(B)는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 또는 이들의 혼합물을 사용하며, 반응후 잔존 NCO기가 3.5~20중량%가 되도록 폴리올(A)에 대하여 과량을 사용한다.
반응 안정제, 반응 촉진제 및 중합 방지제는 폴리올(A)과 혼합하여 캔에 주입되며 이들이 혼합되지 않은 상태에서 폴리올(A)과 디이소시아네이트(B)가 혼합하면 바로 경화된다.
반응 안정제로는 폴리올(A)와 디이소시아네이트(B)의 합계 중량을 기준으로 0.01~1중량%의 벤조일 클로라이드를, 반응 촉진제로 폴리올(A)와 디이소시아네이트(B)의 합계 중량을 기준으로 1~7중량%의 DMDEE(dimorpholinodiethyl ether)(상표명 : Jeffcat, Huntsmann사 제품)를 사용한다.
또한, 중합 방지제로 인산, 포름산 또는 MSA(methane sulfonic acid)을 첨가하는데 인산을 첨가하는 경우에는 폴리올(A)와 디이소시아네이트(B)의 합계 중량을 기준으로 0.01~0.1중량% 사용한다.
발포제로 HCFC(hydrochlorofluoro carbon)를 사용하는데 용제와 혼합하여 사용한다. 용제로서는 DME(dimethyl ethane) 또는 무취 LPG를 사용하며 디이소시아네이트(B)를 캔에 주입하고 발포제와 용제를 주입하기 전에 흔들면 반응이 개시되어 경화된다.
본 발명은 폴리올(A)의 탈수 및 혼합단계를 제외한 전공정이 캔 안에서 이루어지는 것이 특징이다.
본 발명은 다음 실시예에 의하여 더욱 분명해질 것이다.
[실시예 1]
H-4701 180g, H-490 20g 및 H-3000D 20g[이상 금호케미칼(주) 제품]의 폴리올의 혼합물 220g을 110℃까지 승온시켜 수분을 제거하고 50℃로 냉각시킨 후, 반응 안정제로 벤조일 클로라이드 0.16g, 반응 촉진제로 DMDEE(dimorpholinodiethyl ether)(상표명:Jeffcat, Huntsmann사 제품) 2.6g, 실리콘 오일(상표명: Silicone Surfactant 8404, Pelron사 제품) 5g 및 중합 방지제로 인산 0.08g을 혼합하여 캔에 주입하였다.
다음, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI) 300g, 발포제로 HCFC 75g 및 용제로 무취 LPG 50g을 캔에 주입하고 흔들어서 반응을 개시하였다. 반응후 잔존 NCO는 폴리올 혼합물과 MDI의 합계 중량을 기준으로 10.9중량%였다.
반응이 완료되고 12시간 경과후 발포시킨 결과, 습도 80%, 대기온도 25℃에서 표면경화 및 완전경화는 각각 15분 및 12시간만에 이루어졌고, 발포도(= 발포후 수지의 부피/발포전 수지의 부피)가 40으로 측정되었다. 발포체의 밀도는 22±5kg/m3, 열전도율은 0.021±0.005kcal/m·h·℃, 굽힘강도는 6.5±0.5N/cm2, 물 흡수량은 3±0.5g/100cm3, 압축강도는 4.2±0.5N/cm2, 인장강도는 3±0.5N/cm2으로 각각 측정되었다.
보존기간을 측정한 결과, 상온에서 겔화되지 않고 보존되는 기간은 1년 6월 이었으며, 이후 서서히 겔화가 진행되었으나 흔들어 준 경우에는 보존기간이 6개월 연장되었다.
또한, 5℃ 이하의 저온에서 보관한 경우에는 2년 이상 겔화가 이루어지지 않아 보존기간이 더 길어졌다.
[실시예 2]
폴리올로 H-1000 30g, H-450 7g 및 H-4701 140g[이상 금호케미칼(주) 제품]의 혼합물을 사용하고, 벤조일 클로라이드 사용량을 0.03g DMDEE(dimorpholinodiethyl ether) 사용량을 3g, 발포제 HCFC의 사용량을 80g으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 조건에서 수행하였다.
결과는 비교예와 함께 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
폴리올로 H-2000D 30g, H-482 10g 및 H-4701 150g[이상 금호케미칼(주) 제품]의 혼합물을 사용하고, 발포제 HCFC의 사용량을 90g으로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 같은 조건에서 수행하였다.
결과는 비교예와 함께 표 1에 나타내었다.
실시예 1-3을 비교예와 비교하면 발포도, 강도, 물 흡수량, 열전도율 등의 물성은 거의 유사하지만 저장 안정성에서 본 발명의 조성물이 탁월하게 길다는 것을 알 수 있다.
[발명의 효과]
고압 캔에서 직접 반응시키므로 별도의 포장 과정이 필요없고, 저장 안정성이 좋아 오래 보관할 수 있으며, 사용 장소에서 바로 단열재, 방음재, 포장재, 쿠션재 및 실링재 등의 시공에 사용할 수 있다.

Claims (1)

  1. 폴리올(A)과 과잉의 디이소시아네이트(B)를 반응시켜 폴리우레탄 폼조성물을 제조함에 있어서, 폴리올(A)에서 수분을 제거하고, 폴리올(A)와 디이소시아네이트(B)의 합계 중량을 기준으로 0.01~1중량%의 벤조일 클로라이드, 폴리올(A)와 디이소시아네이트(B)의 합계 중량을 기준으로 1~7중량%의 DMEE(dimorpholinodiethyl ether), 실리콘 오일 및 인산과 혼합하여 캔에 주입하는 제1단계와; 반응후 잔존 NCO가 3.5~20중량% 이상이 되도록 하는 과량의 디이소시아네이트(B), 용제 및 발포제를 캔에 주입하고 폴리올(A)과 디이소시아네이트(B)의 합계 중량을 기준으로 잔존 NCO가 3.5~20중량%가 되도록 반응시키는 제2 단계로 이루어지는 1액형 폴리우레탄 폼 조성물의 제조방법.
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