KR100323022B1 - 강성및가요성폴리우레탄발포체의제조방법및그로이루어진성형부재및충전재 - Google Patents
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Abstract
폴리올 및 이소시아네이트로부터의 이소시아누레이트 구조체, 그리고 활성화제 및 임의의 기타 첨가제들을 함유한 강성 및 가요성 폴리우레탄 발포제 및 강성폴리우레탄 발포체로 된 성형 부재 및 충진재를 제조함에 있어서, 발포체의 결함은 고정 공정이 가능한 한 오랜 시간 경과후에 혼합물 전체에 걸쳐 동시에 시작되도록 하는 방식으로 시간이 경과함에 따라 그 양을 증가시키면서 활성화제를 첨가하면 없앨 수 있다.
Description
본 발명은 강성 및 가요성 폴리우레탄 발포체로 된 성형 부재 및 충전재의 제조 방법에 관한 것이다.
성형 부재 및 캐비티(cavity) 충전재의 제조시, 및 그 중에서도 패널(panel)의 불연속식 제조시에, 발포기의 배출 속도는 요구량의 반응 혼합물이 가능한 한 최단 시간내에 도입되도록 높은 속도로 유지된다. 본 발명 방법의 목적은 반응 혼합물의 숙성도 범위(age spectrum)를 가능한 한 좁게 함으로써 고정 공정(setting process)이 혼합물 전체에 걸쳐 가능한 한 동시에 시작되게 하는 것이다.
주형으로 상당히 큰 크기의 성형 부재를 제조하거나, 또는 대형 캐비티를 발포체로 충전시키거나 또는 대형 패널을 불연속식으로 제조할 경우, 상당히 장시간의 1회 작업 시간(shot time)이 불가피하거나 또는 충전이 수 회에 걸쳐 수행되어야만 한다. 두가지 경우 모두 최종 발포체의 숙성도 범위가 넓어진다. 최종 발포체의 총 밀도에 있어서의 변화 및 이에 따른 셀 구조의 이방성은 발포 반응 혼합물의 전락(running-under) 또는 급등(rolling-over)으로 인해 생기며, 발포체의 각 영역에서의 치수 안정성이 불량하게 된다.
여기에, 반응 혼합물의 숙성도 범위가 넓어짐으로 인해 발생하는 품질 손상을 없애거나 손상을 보완해야 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 이소시아네이트 기에 대해 반응성인 수소 원자를 2개 이상 갖는 화합물을, 물, 활성화제 또는 활성화제들의 혼합물 및 발포제로서의 쉽게 휘발가능한 유기 물질, 및 임의로는 발포 안정화제 및 방염제의 존재하에서 폴리이소시아네이트와 함께 혼합실을 통과시킴으로써 반응시키고, 팽창하는 반응 혼합물을 고정 및 경화시켜 강성 및 가요성 폴리우레탄 발포체 및 이소시아누레이트 구조를 갖는 강성 폴리우레탄 발포체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법은 고정 시간이 혼합물 전체에 걸쳐 가능한 한 동시에 시작되도록 하는 방식으로, 활성화제를 시간이 경과함에 따라 그 양을 증가시키면서 혼합실 중의 반응 혼합물이나 혼합실 바로 상류의 폴리올에 첨가하는데 특징이 있다.
본 발명의 방법에 있어서, 보다 늦은 시점에서 도입되는 반응 흔합물의 숙성은 보다 짧은 크림(cream)/고정 시간에 의해 상쇄된다. 본 발명의 신규한 방법에서는 생산에 요구되는 요건에 따라 몇가지 변형법이 사용될 수 있다.
제1 방법에 따르면, 반응 혼합물을 1회 작업에 의해 생성한다.
제1 방법에 따르면, 반응 혼합물을 1회 작업에 의해 생성한다.
이 방법에서, 활성화제의 양은 1회 작업이 지속되는 동안 점진적으로 증가시킨다.
제2 방법에 따르면, 반응 혼합물을 수 회 작업으로 생성하며, 활성화제의 비율을 매 회마다 증가시킨다.
이 방법은 상당히 큰 크기의 캐비티가 발포체로 충전되어야 할 경우 추천할만하며, 이 경우에 개개의 1회 작업은 그 기간이 짧고 신속하게 연속하여 일어난다.
제3 방법에 따르면, 반응 혼합물을 수 회에 걸쳐서 생성하며, 활성화제의 비율은 매 회마다 증가시키고, 추가로 1회 이상의 작업 기간동안에 활성화제의 비율을 증가시킨다. 물론, 활성화제의 비율을 각 1회 작업 기간동안에도 증가시킬 수 있다.
이 방법은 복잡한 형상을 지닌 매우 큰 크기의 캐비티를 충전시키고자 할 경우, 개개의 1회 작업을 준비하는데 더 많은 시간이 요구될 경우, 및 수 회 작업 및 개개 작업에 더 많은 시간이 요구될 경우 추천할 만하다.
본 발명의 새로운 방법은 기계 공학적 문제를 전혀 일으키지 않는다. 사용하는 활성화제 펌프의 배출 속도를 조업하는 동안 변화시키거나 또는 배출 속도를 제어할 수 있는 제2 활성화제 펌프를 사용할 수 있는데, 소량의 추가량을 첨가할 경우 원하는 정확도를 얻기 위해서는 후자의 방법이 보다 유리하다.
일정 양의 활성화제를 첨가하는 것은 프로그램에 의해 제어하는 것이 바람직하다.
이 방법은 시간에 따른 활성화제의 증가에 요구되는 임의의 프로파일을 사전에 정확히 설정할 수 있게 한다.
본 발명의 방법은 폴리이소시아네이트가 단량체의 함량이 25 내지 70중량%인디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI) 중합체일 경우 특히 유리하다.
상기 폴리이소시아네이트와 히드록실기 함유 화합물의 반응을 강력하게 가속시키는 화합물이 활성화제로 사용되는 것이 바람직하다.
대조 시험
(공지 방법에 따름)
란스(lance) 인장 기술을 사용하여, 다음 성분 A 및 B, 및 다음 과정을 사용하여, 발포체 코어 및 커버충으로 이루어진 복합체 요소를 제조하였다.
성분 A는 다음 성분들로 이루어지는 혼합물이다.
트리메틸올프로판과 프탈산, 아디프산 및 올레산과의 40중량부;
반응에 의해 생성되는 OH가 370의 에스테르 폴리올
트리메틸올프로판과 프로필렌 옥사이드와의 반응에 30중량부;
의해 생성되는 OH가 385의 폴리에테르
트리메틸올프로판과 프로필렌 옥사이드와의 반응에 30중량부;
의해 생성되는 OH가 550의 폴리에테르
시판되는 폴리에테르-개질된 실록산 발포 안정화제 1.2중량부;
[독일 연방 공화국 에센 소재 골드슈미트 캄파니사
(Goldschmidt company)로부터 시판되는
테고스탭(Tegostab: 등록상표) B 1048]
물 1.5중량부;
촉매로서 3급 아민 조성물[독일 연방 공화국 만하임 0.325중량부;
소재 라인-케미 라이나우사(Rhein-Chemie Rheinau)로
부터 상표명 데스모라피드(Desmorapid: 등록상표)
PP로 시판됨]
촉매로서 지방족 3급 아민[독일 연방 공화국 만하임 0.325중량부; 및
소재 라인-케미 라이나우사로부터 상표명 데스모라피드
PV로 시판됨]
모노플루오로트리클로로메탄 40중량부
성분 B:
NCO 함량이 31.5중량%인 MBI 중합체[독일 연방 공화국 150중량부
레버쿠센 소재 바이엘 아게사(BAYER AG)로부터 상표명
데스모두르(Desmodur: 등록상표) 44V20으로 시판됨]
생성된 성분 A와 B의 혼합물을 고압 사출기[독일 연방 공화국 세인트 아우구스틴 소재 마키넨파브릭 헨네케 게엠바하사(Machinenfabrik Hennecke GmbH) HK 270형]로 혼합하고, 란스(lance) 인장 기술에 의해 크기가 6×1×0.05 m이고 총 밀도가 45 kg/m3인 복합체 요소를 제조하였다. 이 기계의 배출 속도는 약 450g/초이었다. 캐스팅 시간은 약 30초이었다. 도입된 반응 혼합물의 양은 13.5 kg이었다. 발포 혼합물의 반응 데이타는 다음과 같다:
크림 시간: 18초
고정 시간: 10초
총 밀도 23 kg/m3(자유롭게 발포됨).
복합체 단위 중의 총 밀도 분포는 다음과 같다:
패널의 처음: 32 내지 35 kg/m3(1회 작업의 초기(start))
패널의 중간: 40내지 45 kg/m3
패널의 끝: 50 내지 55 kg/m3(1회 작업의 말기)
실시예
(본 발명에 따름)
다음 방법을 사용하였다:
대조예에서 명시된 성분 A와 B의 혼합물을 사용하였다.
대조시험에서 언급된 3급 아민 촉매(1:1 중량부)의 혼합물을 검량(calibration block)에 의해 폴리올쪽의 성분 A속으로 성분 A 140g 당 그 양을 0 내지 0.145g으로 증가시켜가면서 30초의 사출 시간에 걸쳐 도입시켰다.
단위 시간 당 활성화제의 증가량은 미리 결정된 반응 혼합물의 활성화 곡선에 대용한다.
위 표로부터, 다음과 같은 추가 활성화 펌프의 배출 속도가 얻어진다.
반응 혼합물의 반응 데이타는 다음과 같다:
란스 인장 기술에 의해 제조된 6×1×0.05 m 크기의 복합체 단위에서 총 밀도 분포는 다음과 같다:
패널의 처음: 40내지 45 kg/m3(1회 작업의 초기)
패널의 중간: 40내지 45 kg/m3
패널의 끝: 40 내지 45 kg/m3(1회 작업의 말기).
Claims (9)
- 이소시아네이트 기에 대해 반응성인 수소 원자를 2개 이상 갖는 화합물을, 물, 활성화제 또는 활성화제들의 혼합물 및 발포제로서의 쉽게 휘발가능한 유기 물질의 존재하에서 폰리이소시아네이트와 함께 혼합실을 통과시킴으로써 반응시키고, 팽창하는 반응 혼합물을 고정 및 경화시킴으로써 제조되며, 이때 고정 공정이 혼합물 전체에 걸쳐 동시에 시작되도록 하는 방식으로 활성화제를 시간이 경과함에 따라 그 양을 증가시키면서 혼합실 중의 반응 혼합물이나 혼합실 바로 상류의 폴리올에 첨가하는 것을 특징으로 하는, 강성 및 가요성 폴리우레탄 발포체 및 이소시아누레이트 구조를 갖는 강성 폴리우레탄 발포체의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 반응 혼합물을 1회 작업(one shot)에 의해 생성하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 반응 혼합물을 수 회 작업에 걸쳐서 생성하며, 활성화제의 비율을 매 회마다 증가시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제3항에 있어서, 반응 혼합물을 수 회에 걸쳐서 생성하며, 활성화제의 비율을 매 회마다 증가시키고, 추가로 1회 이상의 작업 기간동안에 활성화제 비율을 증가시키는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서 활성화제의 양 증가를 프로그램에 의해 제어하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리이소시아네이트가 단량체의 함량이 25 내지 70중량%인 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI) 중합체인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 발포 안정화제 및 방염제를 추가로 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 폴리우레탄 발포체로 된 성형 부재.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 폴리우레탄 발포체로 된 충전재.
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