KR0145124B1

KR0145124B1 - 무기섬유 단열재용 바인더 조성물

Info

Publication number: KR0145124B1
Application number: KR1019950021293A
Authority: KR
Inventors: 이준상; 전재원
Original assignee: 석강봉; 주식회사금강
Priority date: 1995-07-20
Filing date: 1995-07-20
Publication date: 1998-07-15
Also published as: KR970006228A

Abstract

본 발명은 자동차 흡음단열용으로 사용되는 무기섬유 단열재의 바인더 조성물에 관한 것이다.

종래에는 황산염(Na₂SO₄)과 같은 수용성 염을 함유하는 레졸형의 수용성 페놀수지가 자동차 흡음단열재의 바인더로 사용이 되어 단열재의 내부로 수분이 침투되는 경우 수용성 성분이 수분에 의하여 침출 또는 용출되어 건조 후 백화 현상을 일으키며, 자동차의 고운부위의 계속적인 열충격으로 쉽게 물성이 저하된다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 중합촉매로 2, 3족 중에서 선택된 알카리 촉매와 자기소화성이 우수한 중화제를 사용하여 수불용성 염을 함유한 페놀수지를 제조함으로서 내화성이 향상되고 내수성이 우수한 자동차 흡음단열재용 무기섬유 단열재의 바인더 조성물을 만들었다.

Description

무기섬유 단열재용 바인더 조성물

본 발명은 자동차 흡음단열용으로 사용되는 유리면 또는 암면등 무기 섬유 단열재의 바인더(binder) 조성물에 관한 것이다.

유리면이나 암면등 건축물 무기섬유 단열재의 바인더로 사용되는 대표적인 바인더용 수지는 레졸(Rezole)형의 수용성 페놀수지이다. 페놀과 포름알데히드를 중합시켜 레졸형 페놀수지를 제조함에 있어서 합성반응에는 수산화나트륨과 같은 알카리성 촉매를 첨가하게 되고 반응완료 후 이들을 중합시켜 주기 위하여 중화제로 황산(H₂SO₄)을 사용하게 되는데 반응후 생성된 레졸형 패놀수지는 다음식에서 보여주는 바와같이 중합촉매와 중화제에 의한 황산염(Na₂SO₄)을 함유하게 되며, 황산염(Na₂SO₄)은 물에 잘 녹는다.

NaOH + H₂SO₄→ Na₂SO₄

이와같이 제조된 바인더용 수지를 유리면이나 암면 등 무기섬유에 도포하는 경우 스프레이를 사용 도포하게 되는데 이때, 도포를 용이하게 하기 위하여 상기의 염을 수용성 염의 형태로 하는 것이 작업성 측면에서 유리하기 때문에 페놀수지 내부에 함유되어 있는 염을 통상적으로는 황산염(Na₂SO₄)과 같은 수용성 염의 형태를 유지하도록 제조하고 있다.

이와같이 수용성 염을 함유하고 있는 바인더용 페놀수지가 건축용 무기섬유 단열재의 바인더로 사용되어 통상적인 건축 자재로 사용시에는 큰 문제점이 없으나 이를 자동차 흡음단열재용으로 사용되어 세차/눈, 빗길에서 운행/기타의 여건으로 자동차 흡음단열재의 내부로 수분이 침투되는 경우 단열재중의 수용성 염성분이 수분에 의하여 침출되거나 용출되어 건조 후 부직포 등 외부마감재 표면에 백화현상을 일으키는 단점이 있다.

또한 자동차의 고온부위(엔진 등 기타 가열부위)의 소음차단 및 단열을 위한 사용이 주목적이므로 계속적인 열충격으로 쉽게 물성이 저하되게 된다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 레졸형의 페놀수지에 통상적으로 함유되는 수용성 염을 수불용성 염으로 생성되게 하고 자기소화성(스스로 연소가 억제되는 성질)이 우수한 중화제를 사용하여 페놀수지를 제조하므로서 자동차 흡음단열재로 사용하기에 적합한 물성을 갖는 무기섬유 바인더 조성물을 개발하는데 목적을 두었다.

본 발명에 따른 바인더 조성물의 페놀수지는 주원료인 페놀과 포름알데히드 100중량부에 대하여 주기율표상 2, 3족 중에서 선택된 알카리 촉매 0.5∼5 중량부, 내화성 첨가제 5∼50중량부, 내화성 중화제 1∼10중량부로 이루어지며 선택적으로 소취제 0.01∼10중량부를 첩가하여 제조한다.

본 발명에서 사용되는 주원료는 페놀, 포름알데히드이고 중합반응 촉매로서는 수산화칼슘(Ca(OH)₂), 수산화바륨(Ba(OH)₂), 수산화스트론튬(Sr(OH)₂) 등을 사용하였다. 내화성을 증진시키기 위한 첨가제로는 요소(urea), 멜라민(melamin), 디시안디아마이드(dicyandiamide)를 사용하였다.

중화제로는 주로 염산, 아세트산(acetic acid), 개미산(formic acid), 젖산(lactic acid), 부탄산(butanoic acid), 벤젠설폰산(benzenesulfonic acid), 수산(oxalic acid), 황산, 붕산 등이 사용되며 내화성 증진을 위하여 주기율표상의 5b족 중에서 선택된 원소로 이루어진 질산(HNO₃), 인산(H₃PO₄), 아비산(HA₃O₃)을 중화제로 사용하였다.

이런 5b족 원소를 함유하는 화합물은 열을 가했을 경우 불연성 가스를 발생하여 재료표면을 덮어 착화를 방지함과 동시에 가연성가스를 희석하여 연소성을 저하시키는 성질을 가지고 있어, 이런 중화제를 사용함으로서 소재의 내열성을 향상시킬 수 있기 때문이다.

본 발명의 제조방법에 대해 상세히 설명하면 먼저 페놀수지를 제조하기 위해 페놀과 포름알데히드의 몰비를 1.8∼4.5/1(포름알데히드/페놀)로 조성하여 반응조를 투입하고 약 10∼30분간 혼합 후 40∼50℃로 승온하여 그 상태를 유지시키고 상기의 알카리 촉매를 페놀, 포름알데히드 100중량부에 대한 0.5∼5중량부를 1∼1.5시간 정도로 서서히 투입한다.

이때 발열이 발생하므로 주의하여 반응시켜야 한다. 다음에는 60∼80℃로 온도를 승온하여 유지반응 후 30∼40℃로 냉각하여 내화성을 증진시킬 수 있는 물질로서 질소함유물질인 요소, 멜라민, 디시안디아마이드를 페놀, 포름알데히드 100중량부 기준 5∼50중량부 범위내에서 0.5∼1시간 정도로 서서히 투입하여 프리 포름알데히드가 페놀, 포름알데히드 100중량부 기준으로 0.5∼2% 이하가 되면 반응을 중단하고 25℃이하로 냉각시킨다.

마지막으로 내화성 중화제인 주기율표상의 5b족 원소를 함유하는 산을 페놀, 포름알데히드 100중량부 기준 1∼10중량부 되도록 조절하여 반응을 종료시켜 수지를 제조한다. 이때 생성되는 염은 제2인산칼슘(CaHPO₄)형태로 물에 불용이므로 여과(Filtering)에 의한 제거도 가능하다.

또한 질소함유물질이 포함되어 성형시 아민계취기가 발생할 수 있으므로 페놀수지 대비 0.01∼10%의 소취제를 첨가함도 가능하다. 소취제란 어떤 종류의 냄새가 존재할 때 새로운 별도의 냄새물질을 첨가함으로서 인간의 후각에 더 강한 취기만 감지될 수 있도록 유도함과 동시에 냄새물질과 화학반응을 일으킴으로서 무취 또는 취기강도가 낮은 물질로 변화시키는 첨가제를 말하는 것으로 본 발명에서는 유기계 소취제를 사용한다.

당 수지에 사용되는 요소는 물을 첨가하여 열을 가하여 되면 분해되어 암모니아가스가 발생되는데 이때 유기계 소취제를 첨가하면 다음과 같은 반응에 의해서 냄새가 억제된다.

R₁- COOH + NH₃→R₁- COONH₄ 카르복실기화합물

본 발명은 상기에서와 같이 제조된 페놀수지 100중량부에 경화시간 조절용으로 잠재성 경화촉진제인 황산암모늄((NH₄)₂SO₄)을 2∼8중량부, 25% 암모니아수용액 2∼10중량부, 방진오일 0.5∼10중량부, 아미노실란 0.1∼2, 소취제 1∼5중량부, 물200∼300중량부를 첨가하여 제조된 무기섬유 단열재용 바인더 조성물에 관한 것이다.

본 발명에서 사용되는 페놀수지는 섬유와 섬유간의 접착 즉 바인더역할을 하며 황산암모늄은 잠재성 경화촉진제로 경화시간을 조절하며, 방진오일(Emulsified Dieseloil-유화시킨 디젤유)이 산으로 갈 경우 에멀션(emulsion)의 층분리 현상이 발생하므로 방진오일의 안정성을 확보하기 위하여 암모니아수를 첨가한다.

방진오일은 중유계 에멀션으로서 가루 난림 방지, 발수성 효과를 위해서, 실란은 커플링제(coupling agent)로 유기물과 무기물의 접착을 용이하게 한다.

이러한 본 발명에 있어 실시됨에 따라 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

[실시예]

페놀수지의 제조

[실시예 1]

화학당량비의 페놀과 포름알데히드 84.5 중량부를 반응용기에 투입하고 10분간 교반후 40∼50℃로 승온하여 그 상태를 유지시키고 촉매로 수산화칼슘 1.5중량부를 1∼1.5시간에 걸쳐 서서히 투입한다. 다음에는 60∼80℃로 온도를 승온하여 유지반응 후 요소 10.5중량부를 0.5∼1시간 정도로 서서히 투입하여 포름알데히드가 0.5∼2% 이하가 되면 반응을 중단하고 25℃ 이하로 냉각시킨다.

중화제인 인산을 3.5중량부 투입한 후 반응을 중단하여 페놀수지를 제조한다. 이때 촉매와 중화제의 반응을 불용성염이 생성되는데 이는 체(Sieve)를 사용하여 여과(Filtering)제거하는 것도 가능하다.

[실시예 2]

페놀과 포름알데히드를 수지 65.0 중량부, 촉매로 수산화바륨 1.8중량부, 중화제로 인산 3.6중량부, 멜라민/디시안디아미드 29.6 중량부를 투입하여 페놀수지를 제조한다.

무기섬유 단열재용 바인더의 제조

[실시예 3]

상기 실시예 1, 2의 방법으로 합성된 페놀수지 100중량부에 암모늄설 페이트를 실제 제품 생산시 사용되는 원료와 혼합하고 교반하여 현장조건에 맞추어 상기의 배합으로 무기질 섬유에 사용한 결과, 종래의 원료를 사용하여 제조된 무기질 섬유 단열재에 비해 내화성이 향상되었고 반응 합성시 불용성염의 생성으로 인하여 내수성이 우수한 자동차 흡음단열재용 무기섬유 단열재를 만들 수 있게 되었다.

이와같이 제조된 내화성 및 내수성이 우수한 페놀수지를 TG/DTA기기(시차 열분석기: Thermogravimetric Analysis/differential thermal Analysis)로 측정한 결과, 발화온도가 종래의 페놀수지 발화점보다 높아졌음을 알 수 있으며 자소성면에서도 우수한 것으로 나타났다. 또한 가혹조건시험기(고온, 다습)를 사용하여 자동차 흡음단열재용 무기섬유 단열재에 바인더를 분사하여 열성형한 시편을 시험한 결과 기존의 내부의 수용성 물질의 용출되지 않았다.

Claims

무기섬유단열재용 바인더 조성물에 있어서, 수불용성 염을 함유하는 페놀수지 100중량부, 황산암모늄 2∼8중량부, 암모니아수 2∼10중량부, 방진오일 0.5∼10중량부, 아미노실란 0.1∼2중량부, 소취제 0.01∼10중량부, 물 200∼300중량부로 이루어진 물로된 무기섬유단열재용 바인더 조성물.
제1항에 있어서, 수불용성 염을 함유하는 페놀수지가 수산화칼슘, 수산화바륨, 수산화스트론튬 중에서 선택된 어느하나를 합성 반응촉매로하고 질산, 인산, 아비산 중에서 선택된 어느 하나를 중화제로 하여 합성된 페놀수지인 무기섬유 단열재용 바인더 조성물.