KR20120074560A - 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물 - Google Patents

수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수발포 폴리이소시아누레이트 발포체 조성물로 이를 이용한 건축용 스프레이 폼, 샌드위치패널, 보드, 선박용, 컨테이너 박스 등에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 2~6의 평균 관능기와 30~400㎎KOH/g의 평균 수산기를 갖는 폴리에테르 폴리올이나 폴리에스테르 폴리올을 사용하며 발포제로서는 물을 이용하여 이소시아네이트간의 삼량화 반응을 위하여 NCO/OH 비율을 증가시킨 삼량화 촉매를 사용하여 이소시아네이트간의 삼량화 반응을 일으키게 하여 제조되는 수발포 폴리이소시아누레이트 발포체 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 있어서, 수발포 폴리이소시아누레이트 발포체 조성물은 내열성, 방음성, 난연성, 내약품성이 우수하고 기존의 폴리이소시아누레이트의 발포체 조성물의 발포제로 사용되어오던 CFC(염화불화탄소), HCFC(수소화염화플루오르화탄소), HFC(수소화불화탄소), C-Pentane 등과 같은 오존층파괴 물질이나 휘발성유기화합물(VOCs)과 같은 물질을 사용하지 않고 물만을 발포재로 사용하는 것이 장점이며 기존의 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물의 물성을 그대로 유지한 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물을 제조하는 방법이다.

Description

수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물 {water based polyisocyanurate polyurethane foam composition }
본 발명은 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로는 본 발명에 있어 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체는 난연 등급 2급 내지 3급을 얻을 수 있는 고 난연성 폴리우레탄을 제조하기 위한 것이며, 또 이를 발포하기 위해 사용되어오던 CFC(염화불화탄소), HCFC(수소화염화플루오르화탄소), HFC(수소화불화탄소), C-Pentane 등과 같은 오존층 파괴 물질 및 휘발성유기화합물(VOCs)을 전혀 사용하지 않고 물만으로 발포하여 기존의 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄발포체의 물성을 그 대로 유지하는 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물에 관한 것이다.
경질 폴리우레탄 발포체 및 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체의 중요한 적용분야는 복합 부재이며 산업 전반 많은 분야에 널리 사용되는 있는 가장 뛰어난 단열재이기도 하다.
지금까지 사용되어 오던 폴리우레탄 발포체의 가장 큰 문제점은 충분한 난연 등급을 확보하지 못한다는 단점으로 항상 대형 화재의 요인을 안고 있었다. 또 폴리우레탄 발포체의 발포제로 사용되어 오던 발포제는 CFC (염화불화탄소) 또는 이를 대체하기 위한 HCFC (수소화염화플루오르화탄소), HFC (수소화불화탄소)를 비롯한 VOCs (휘발성유기화합물) 인 C-Pentane, N-Pentane 등 지구의 오존층 파괴와 지구온난화의 주범으로 사용에 규제를 받고 있다.
또, 기존의 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체의 단점이 접착력 저하와 부스러짐 현상 등이 큰 원인이 되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 기술이 가지고 있는 발포체의 문제점을 해결하고자 본 발명자는 새로운 조성을 갖는 폴리올 조성물을 개발하기에 이르렀고, 이 폴리올 조성물을 사용하여 만들어진 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체를 사용할 경우 충분한 난연 등급과 시공시 물성의 안전성, 열전도율 등이 우수하며, 프레온가스나 대체프레온가스 그리고 휘발성유기화합물을 사용하지 않고 물만을 발포제로 사용하였어도 기존의 조성물과 똑같은 물성을 가질 수 있음을 밝히게 된 것이다.
본 발명의 목적은 KS F 2771의 난연 등급 2급과 난연 등급 3급을 갖는 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 ODP(오존층파괴지수)가 0 이며, GWP(지구온난화지수)가 0 인 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 스프레이용, 패널용, 보드용 등에 적합한 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 열전도율이 0.023 W/mK (0.0198 kcal/mhr℃) 이하의 우수한 단열성을 갖는 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 우수한 압축강도, 굽힘강도, 치수안정성, 흡수율을 갖는 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 밀도가 25~50 kg/㎥의 경질인 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 KS M 1998-2의 T-VOC(휘발성유기화합물방출량)을 기준치 1.25mg/㎡h 이하 HCHO(폼알데하이드방출량)을 기준치 4mg/㎡h 이하에 만족하기 위한 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체를 제공하기 위한 것이다.
기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체는 우수한 열적 성질을 갖는 폴리에스테르나 일반 경질 에테르 폴리올을 사용하고 발포제로는 물을 사용하며 삼량화 반응을 위하여 NCO/OH 비율을 증가시킨 삼량화 촉매를 사용하여 조성한 레진혼합물 100중량부와 이소시아네이트 100~300 중량부를 혼합 발포하여 얻어지는 발포체를 특징으로 한다.
본 발명인 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물의 구성은 레진혼합물폴리올과 이소시아네이트로 구성된다.
본 발명의 구성 상기 레진혼합물 폴리올 100중량부에 있어 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 등 폴리올 50~85 중량부, 반응 시간을 조절하기 위한 촉매 0.5~5 중량부, 삼량화 시키기 위한 삼량화 촉매 0.5~13 중량부, 정포제 및 가교제 0.5~15 중량부, 보조제 5~30 중량부, 발포제 물 0.3~7 중량부로 구성된다.
본 발명의 구성 상기 이소시아네이트(isocyanate)는 MDI(메틸렌 디페닐 디이소이아네이트) 또는 TDI(톨루엔 디페닐 디이소시아네이트), PREPOLYMER로 구성된다.
상기 구성의 레진 혼합물 폴리올 100중량부와 상기 이소시아네이트 100~300 중량부를 혼합하여 발포하여 얻어지는 발포체인 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체를 특징으로 한다.
또 이 발포체를 이용한 것으로는 건축용 샌드위치 패널, 건축용 스프레이폼, 선박용 내장재, 파이프 보온재, 컨테이너 박스, 냉동저온창고, 규격보드 등의 단열재로 예를 들 수 있다.
상기와 같은 본 발명인 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체를 사용함으로써, 내부 단열재의 성능으로서 우수한 단열효과를 누릴 수 있으며, 내부 단열재의 강도가 높아서 외부충격에 의해 변질 또는 변형 되지 않으며, 우수한 난연성으로 인하여 화재시 건축물의 연소 및 화재의 빠른 진행을 방지 할 수 있어 화재를 초기에 진화 하여 화재로부터 인명피해를 최소화 시킬 수 있다.
또, 물을 발포재로 사용하여 ODP(오존층파괴지수)가 0 이며, GWP(지구온난화지수)가 0 이 되므로 기존에 사용되어 오던 CFC(염화불화탄소), HCFC(수소화염화플루오르화탄소), HFC(수소화불화탄소), C-Pentane, N-Pentane 등과 같은 가스가 가지고 있는 특성인 오존층의 파괴, 지구의 온난화, 폭발의 위험성 등에 자유로워 인체에 유해함이 적고, 환경 친화성에 우수한 효과가 있어 다중이용시설 및 공동주택 등에 널리 사용 될 수 있다.
본 발명의 구성은 레진혼합물 폴리올 100 중량부와 이소시아네이트 100~300 중량부로 이루어지며 이 두가지를 혼합 발포하여 얻어지는 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체이다.
본 발명의 구성 상기 레진혼합물 폴리올 100중량부에 있어 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 등 폴리올 50~85 중량부, 반응 시간을 조절하기 위한 촉매 0.5~5 중량부, 삼량화 시키기 위한 삼량화 촉매 0.5~13 중량부, 정포제 및 가교제 0.5~15 중량부, 보조제 5~30 중량부, 발포제 물 0.3~7 중량부로 구성된다.
본 발명의 구성 상기 이소시아네이트(isocyanate)는 MDI(메틸렌 디페닐 디이소이아네이트) 또는 TDI(톨루엔 디페닐 디이소시아네이트), PREPOLYMER로 구성된다.
본 발명에서는 상기 레진혼합물 폴리올 100중량부에 있어 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올 등 폴리올 50~85 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 이때 2~6의 평균 관능기와 30~400㎎KOH/g의 평균 수산기를 갖는 폴리에테르 폴리올이나 폴리에스테르 폴리올 등을 사용 할 수 있으며, 이때 폴리에테르 폴리올이나 폴리에스테르 폴리올을 단독으로 사용을 하여도 무방하며 필요에 따라 폴리에테르 폴리올과 폴리에스테르 폴리올을 배합하여 사용하여도 무방하다.
상기 레진혼합물 폴리올 100중량부에 있어 반응 시간을 조절하기 위한 촉매 0.5~5 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 이때 사용되어지는 촉매는 아민계 촉매로 디 메틸에탄올 아민(dimethyletanol amine, DMEA), 디미텔시클로헥신아민(dimethylcyclohexyl amine, DMCHA), 펜타메틸렌디에틸렌트리아민(pentametylenediethylene triamine, PMDETA), 테트라메틸렌-헥실디아민(tertamethylene-hexyldiamine, TMHDA) 등이 있으며, 이 중 1종을 사용하여도 무방하며 2종 이상을 혼합하여 사용 할 수 있다.
상기 레진혼합물 폴리올 100중량부에 있어 삼량화 시키기 위한 삼량화 촉매(trimerization catalyst) 0.5~13 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 이때 사용되어지는 삼량화 촉매로는 포타슘(potassium) 촉매 또는, 암모늄(ammonium) 촉매 중 택하여 사용 할 수 있다.
상기 레진혼합물 폴리올 100 중량부에 있어 정포제 및 가교제는 0.5~15 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 이때 사용되어지는 정포제 및 가교제는 반응으로 인한 발포체 내의 셀을 형성할 대 생성된 셀이 서로 합해 지거나 생성된 셀이 파괴되는 것을 방지하는 등 셀을 안정화 및 균일화시키기 위한 것으로서, 폴리에테르폴리디메틸실로산 공중합체, 기타 폴리디메틸폴리실록산 공중합체 중 2종 이상을 선택하여 사용 할 수 있다.
상기 레진혼합물 폴리올 100 중량부에 있어 보조제는 5~30 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 사용용도에 따라 일정한 물성을 향상시키며 이때 사용되는 보조제로는 인계 난연제를 일반적으로 사용 할 수 있으며, 필요에 따라 질소계, 무기계 난연제 등 기타 보조제를 혼합하여 사용 할 수 있다.
상기 레진혼합물 폴리올 100 중량부에 있어 발포제 물 0.3~7 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 이때 사용되어지는 발포제로는 물만을 단독으로 사용된다.
상기 이소시아네이트는 레진혼합물 폴리올 100 중량부 이소시아네이트는 100~300 중량부가 사용하는 것이 바람직하며, 디 메틸디 이소시아네이트, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 방향족 폴리이소시아네이트 2,4- 또는 2,6-톨루엔디이소시아네이트(TDI), 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트로 제조된 MDI유도체와 이들의 이량체, 삼량체 이상으로 구성된 crude MDI 등 중 1가지를 선택하여 사용 할 수 있다.
구성된 레진혼합물 폴리올 100 중량부와 이소시아네이트(isocyanate) 100~300 중량부를 혼합할 때 보다나은 발포체를 얻기 위해 레진혼합물 폴리올과 이소시아네이트(isocyanate)의 혼합 전 두 재료의 온도는 20~60℃ 사이에서 혼합발포 하는 것이 바람직하다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4
성분 및 시험 중량부 및
시험성적서		 중량부 및
시험성적서		 중량부 및
시험성적서		 중량부 및
시험성적서
폴리올 A 100 70 65 65
폴리올 B - 30 25 25
폴리올 C - - 10 -
폴리올 D - - - 10
삼량화 촉매 4 5 7 7
isocyanate 150 180 200 200
재료온도 20~60℃ 20~60℃ 20~60℃ 20~60℃
열전도율 0.022kcal/mhr℃ 0.019kcal/mhr℃ 0.017kcal/mhr℃ 0.017kcal/mhr℃
난연등급 3급 2급 2급 2급
밀도 40kg/㎥ 43kg/㎥ 45kg/㎥ 43kg/㎥
T-VOC 0.034mg/㎡h - - -
HCHO 0.005mg/㎡h - - -

Claims (10)

  1. 레진혼합물 폴리올 100중량부에 있어 한가지 이상의 폴리올 50~85 중량부, 반응 시간을 조절하기 위한 촉매 0.5~5 중량부, 삼량화 시키기 위한 삼량화 촉매 0.5~13 중량부, 정포제 및 가교제 0.5~15 중량부, 보조제 5~30 중량부, 발포제 물 0.3~7 중량부로 구성되고,
    이소시아네이트(isocyanate) 100~300 중량부를 혼합하여 얻어진 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물.
  2. 제1항에 있어 2~6의 평균 관능기와 30~400㎎KOH/g의 평균 수산기를 갖는 폴리에테르 폴리올이나 폴리에스테르 폴리올 중 단독으로 사용하거나 2가지 이상 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물.
  3. 제1항에 있어 반응 시간을 조절하기 위한 촉매로는 아민계 촉매를 사용하며 단독으로 사용하거나 2가지 이상 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물.
  4. 제1항에 있어 삼량화 촉매는 포타슘(potassium) 촉매 또는, 암모늄(ammonium) 촉매 중 택하여 단독으로 사용하거나 2가지 이상 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물.
  5. 제1항에 있어 보조제는 인계난연제, 질소계난연제, 무기계난연제를 사용함에 있어 인계난연제를 단독으로 사용 할 수 있으며 필요에 따라 두가지 이상의 난연제를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물.
  6. 제1항에 있어 발포제로는 물을 사용하는 것을 특징으로 하는 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물.
  7. 제1항에 있어 이소시아네이트(isocyanate)는 MDI(메틸렌디페닐디이소시아네이트), TDI(톨루엔디이소시아네이트), PREPOLYMER를 특징으로 하는 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물.
  8. 제1항에 있어 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체의 밀도가 25~50kg/㎥, 열전도율 0.022kcal/mhr℃이하, 독립기포율 90%이상인 것을 특징으로 하는 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물.
  9. 제1항에 있어 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체를 발포하기 전 레진혼합물 폴리올과 이소시아네이트(isocyanate) 두 재료의 온도가 20~60℃ 인 것을 특징으로 하는 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물.
  10. 제1항에 있어 레진혼합물 폴리올의 ODP(오존층파괴지수)가 0 이며, GWP(지구온난화지수)가 0 인 것을 특징으로 하는 수발포 폴리이소시아누레이트 폴리우레탄 발포체 조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101446339B1 (ko) * 2012-10-11 2014-10-07 김경현 스프레이용 경질 폴리우레탄 발포체
CN105255157A (zh) * 2015-09-18 2016-01-20 扬中市天正合成材料研究中心 一种环保高阻燃汽车电池组装箱用pu发泡材料及其制备方法
KR20210006868A (ko) 2019-07-09 2021-01-19 주식회사 우성 친환경 수발포 경질 폴리우레탄 발포체 제조방법

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