KR100391550B1 - 수발포 폴리우레탄 발포체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물을 발포제로 하고 레진프리믹스와 유기폴리이소시아네이트를 반응시켜 폴리우레탄 발포체를 제조하는 방법에 있어서, 수산기 값이 300~500mgKOH/g인 폴리에스테르 폴리올 5~35중량%와 폴리에테르폴리올 95~65중량%로 혼합하여 조성되고 혼합후 관능기가 2~5이고 수산기 값이 200~500mgKOH/g인 혼합폴리올 70~90중량%, 분자량 400~800의 폴리옥시에틸렌에테르 20~7중량%, 촉매 0.5~3.0중량%, 유기정포제 0.5~2.0중량%로 조성된 레진프리믹스를 2~5중량%의 물을 발포제로 하여 유기폴리이소시아네이트와 반응시키는 폴리우레탄 발포체의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 방법으로 제조된 폴리우레탄 발포체는 클로로플로로카본류(CFC류), 하이드로클로로플로로카본류(HCFC류)를 사용한 발포체보다 오존층 파괴 및 지구온난화를 예방할수 있으면서 물리적 성질이 우수하다는 효과를 갖는다.

Description

수발포 폴리우레탄 발포체의 제조방법{Manufacturing method for polyurethane foam with water as foaming agent}

본 발명은 수발포 폴리우레탄 발포체의 제조방법에 관한 것이다.

조립식 공장,일반저장창고, 사무실 건축에 단열재로 합성수지재의 발포패널이 널리 사용되고 있다. 이러한 합성수지재 발포패널로서 원료의 조성에 따라 폴리스타일렌 폼(일명:스치로폴), 폴리우레탄 폼등이 있다. 폴리우레탄폼의 생산방식으로는 비연속공정으로 생산하는 배치방식과 연속공정으로 생산하는 연속방식으로 크게 나누어진다.

폴리우레탄 폼을 생산하는 연속식 패널 생산방법에서 발포제는 대부분 프레온류인 클로로플로로카본(Chlorofluoro Carbon : 이하 CFC라 한다)류를 사용하고 있으며, 발포 반응과정에 따라 물리적 방법과 화학적인 방법으로 나누워진다.

물리적 발포 방법은 끓는점이 낮은 발포제인 CFC를 함유시킨 레진프리믹스와 유기이소시안네이트를 혼합하였을 때 일어나는 폴리우레탄 반응시 발생하는 열에 의해 액상의 발포제가 기화되면서 물리적으로 고분자에 기공을 형성하여 발포되는형식이다. 이때 사용하는 발포제로는 CFC 이외에 하이드로클로로플로로카본(HCFC)류, 하이드로플로로카본(HFC), 시클로펜탄(CP) 등이 있다.

여기에서 프리믹스(Resin Premix)란 폴리올에 가교제, 촉매, 정포제, 발포제를 혼합하여 구성된 액상의 원료를 말한다. 폴리우레탄 수지 발포체는 이 레진프리믹스와 유기이소시아네이트가 일정양의 비율로 반응하여 얻어지는 물질이다.

화학적 발포방법은 CFC가 함유되어 있지 않는 레진프리믹스와 일정량의 유기이소시아네이트기를 혼합시 우레탄 반응이 진행되는 초기, 완전경화되기 전 혼합물이 액상인 상태에서 이소시안네이트기가 발포제인 물 또는 에시드와 반응하여 이산화탄소를 방출하여 고분자에 기공을 형성하는 발포 방식을 말한다.

최근 물리적 발포방법에 사용되는 CFC,하이드로클로로플로로카본류(HCFC류)의 발포제가 오존층 파괴 및 지구 온난화 등의 지구 환경문제에 나쁜 영향을 미치고 있는 것이 확인됨에 따라 이들의 사용량을 규제하고 있으며, 향후 몇 년 이내에 사용이 전면 금지될 것으로 전망된다. 이에 따라 CFC의 과도기적 대체 물질로 하이드로 클로로프로로카본류(HCFC류)가 제안되고 있으나 이물질도 잠재적으로 오존층을 파괴하는 성질이 있어 궁극적인 대안이 되지 못하고 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 몬트리올 의정서에 포함되어 있다.

몬트리올 의정서(Montreal Protocol)는 심각하게 파괴되어 가는 지구 성층권의 오존층을 보호하기 위해 오존층 파괴물질의 사용을 금지하고 선진국에서 대체물질을 개발하여 후진국으로 그 기술을 이전하는 것에 관하여 규정하고 있는 UN이 주관하고 있는 국제협약이다.

이러한 환경적 문제로 인해 펜탄류가 대체 발포제로 제안되어 일부 경질 우레탄 발포체 제조에 적용되고 있으나, 펜탄은 공기 중 소량만 존재해도 폭발하는 특성이 있어 폭발 방지를 위한 막대한 시설투자비가 발생한다. 이러한 이유로 인해 화학적인 발포방법에 이용되는 물을 사용한 완전수발포 경질우레탄 폼 제조가 꾸준히 연구되고 있으나 발포제로 물을 사용할 경우 프레온을 사용할 때보다 열전도율,강도, 치수안정성, 가공시의 흐름성, 성형성, 면재와의 접착력등 물성이 저하되어 적용이 어려운 실정이다.

이러한 예는 미국특허 5670554, 5750586등의 예를 보면 경질 폴리우레탄 발포체 제조에 있어서 물 단독으로 사용하여 적절한 물성을 내기 어려워서 다른 물리적 발포제를 물성 개선용으로 혼용하고 있다.

본 발명은 연속식 건축 단열용 패널로 적합한 완전수발포 경질 폴리우레탄 발포체의 제조방법에 관한 것이다.

상세하게는 폴리에테르폴리올이 2종 이상 혼합된 혼합 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 모노올, 유기규소 정포제, 아민 또는 이미다졸계 촉매, 4급 암모늄염 촉매, 물을 발포제를 사용한 레진 프리믹스와 유기폴리이소시아네이트를 반응시킴으로써 형성된 연속식 패널용 경질 폴리우레탄 발포체가 발포제의 영향에 의한 오존층 파괴 및 지구온난화에 대한 환경부담이 전혀 없으면서도 강도, 성형성, 흐름성이 양호하고, 폴리우레탄 표면의 부스럭거림(Friability)현격히 감소한 경질 폴리우레탄 발포체의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 폴리우레탄 발포체 제조에 사용되는 혼합 폴리올 및 기타 조성물에 발포제로서 CFC대신 물을 사용하여 반응시킬 경우 물과 이소시아네이트기와 반응에 의해 발생한 이산화탄소는 물리적 발포제인 CFC보다 열전도율이 떨어져 CFC 사용시의 0.014~0.015 kcal/mhr℃보다 증가한 0.019~0.020kcal/mhr℃ 수준이 된다.

폴리우레탄 발포체에서는 화학반응 진행시 결합 구조상 상대적으로 유연성이 있는 우레탄 결합이 많이 형성이 되지만, 물만을 사용한 발포체에서는 우레탄 결합보다 비교적 딱딱한 우레아 결합이 상당히 증가하여 면재로 사용하는 종이,철판등에 대한 접착력이 열악해지는 경향이 있다.

또한 완전 물을 사용한 발포체는 표면의 부서지는 현장(Friability)이 증가하는 경향이 있고, 이소시안네이트와 물과의 반응시 발생한 이산화탄소의 증가로 인해 발포압이 높아져 탈형성이 매우 나빠지는 문제가 있고, 폴리올을 포함한 레진 프리믹스의 전체 점도가 CFC를 사용할 때보다 높아서 취급이 불편한 점이 따르기도 한다. 완전수발포 발포체는 지구환경적인 측면에 좋은 것이지만 상기 사항등으로 인하여 현장적용이 어려웠지만 이런점을 극복하고 현재 사용중인 CFC류와 비견할 물성을 내는 우레탄 발포체 조성물 개발을 수년간 꾸준히 검토해 왔다.

본 발명의 목적은 폴리우레탄 발포체를 제조하는데 있어서 혼합 폴리올, 여기에 첨가되는 모노올, 촉매, 유기규소 정포제의 종류 및 배합비율을 특정하게 조절하여 주므로서 종래 CFC를 발포제로 한 우레탄 발포체에 비하여 물성이 우수하면서 기존 생산 공정을 그대로 적용 가능한 수발포 우레탄 발포체의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 발포제로 순수한 물만을 사용하고, CFC를 사용한 우레탄 발포체보다 물리적 성질이 양호하도록 처방을 설계한 레진 프리믹스와 폴리이소시아네이트를 반응시켜 연속식 패널용 경질 폴리우레탄 발포체를 제조하는데 특징이 있다.

본 발명자는 발포제를 CFC, 하이드로클로로플로로카본류(HCFC류) 대신 물을 사용할 때 발생하는 문제점에 대한 해결을 위해, 발포체 제조에 사용되는 혼합 폴리올의 조성을 특정하게 조절하고, 여기에 투여하는 모노올, 정포제, 촉매의 종류 및 투입량을 변경하여 결합구조 및 발포체의 셀 형태 조절을 통한 물성개선이 가능하다는 점에 착안하여 물성이 우수한 연속식 패널용 완전 수발포 경질 우레탄 발포체의 제조방법을 완성하였다.

본 발명에서 사용한 레진프리믹스는 폴리에테르 폴리올과 폴리에스테르 폴리올의 혼합 폴리올이 70~90 중량%와 모노올 7~20 중량%, 아민 또는 이미다졸계 촉매 0.2~1.5 중량%, 4급 암모늄염 촉매 0.3~1.5 중량%, 물 2.0~5.0 중량%, 유기규소 정포제 0.5~2.0 중량%를 함유하는 레진프리믹스와 이소시아네이트기가 28~32 중량% 함유된 폴리이소시아네이트를 당량대 당량비율로 반응을 시키되 폴리이소시아네이트 인덱스를 1.0~1.5으로 조절, 반응시켜 제조한 패널용 경질 폴리우레탄 발포체를 그 특징으로 한다.

여기서 이소시아네이트 인덱스는 레진프리믹스중에 함유된 활성수소기를 가진 화합물의 당량과 이 활성수소와 반응하는 이소시아네이트의 화학양론적량에 대한 지수이다. 이러한 이소시아네이트 인덱스는 다음 식에 의하여 계산된다.

레진프리믹스 중에 활성수소기를 가지고 있는 각각의 물질에 대한 당량을 산출하여 전체당량을 구하고 반응에 필요한 이소시아네이트량을 산출한다.

상기식에서 OHv는 OH값(OH Value)이다.

본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 패널용 경질 우레탄 발포체용 원료로 에틸렌글리콜, 글리세린, 트리에탄올아민, 펜타에리스리톨, 톨루엔디아민, 에칠렌디아민, 디아미노디페닐메탄, 솔비톨, 설탕을 개시제로하고 산화프로필렌 단독 또는 산화에틸렌과 산화프로필렌을 혼합하여 부가중합시켜 형성된 폴리에테르폴리올 과 테라프탈산,에틸렌아디프산, 부틸렌아디프산, 1,6헥산아디프산, 디에틸렌아디프산 및 프탈산과 1,4부탄디올 또는 에틸렌글리콜을 탈수 축합시킨 폴리에스테르폴리올을 혼합하여 사용하고 여기에 일정양의 글리세린에 에틸렌옥사이드를 부가중합시킨 폴리에테르폴리올을 추가로 사용하여, 강도, 치수 안정성 등을 개선하였고, 여기에 모노올인 폴리옥시 에틸렌 알킬 페놀에테르를 추가 사용하여 원액의 흐름성, 탈형성을 개선하였다.

또한 일정량의 4급 암모늄염 삼량화 촉매를 사용하여 발포체의 탈형성을 개선하였다. 이는 암모늄염 삼량화 촉매가 발포체의 결합구조에 육각형 형태의 환 모양을 형성하여 결합력이 강한 이소시아누레이트를 형성하고 이 같은 모양은 열전도율과 결합구조상의 안정성에 큰 영향을 미친다.

이러한 레진 프리믹스를 구성하는 혼합 폴리올은 평균 관능기가 2~5이고, 평균 수산기가 300~700 mgKOH/g인 폴리에테르폴리올과 관능기와 평균수산기가 같은 폴리에스테르폴리올을 95:5~65:35의 중량비로 혼합폴리올에 글리세린을 개시제로 하여 에틸렌옥사이드를 부가 중합시킨 수산기가가 200~500 mgKOH/g의 폴리에테르폴리올을 95:5~80:20의 중량비로 재2차 혼합한 혼합폴리올을 사용한다. 만일 혼합비가 상기의 범위를 벗어나는 경우는 혼합폴리올의 점도가 변동되어 흐름성이 나빠지고, 결합구조가 달라져 폴리우레탄 발포체의 경도 및 성형성, 탈형성 및 기계적 강도가 악화되는 문제가 야기된다.

이 혼합 폴리올에 모노올을 혼합 사용하되 탄소수가 7~10인 알킬 페놀에 에틸렌옥사이드를 부가 중합시켜 얻어진 분자량이 400~800인 폴리옥시에틸렌에테르를 레진프리믹스 전체 중에서 7~20 중량%를 사용하여 혼합폴리올의 점도를 낮추고, 발포체의 부스럭거림(Friability)를 개선하였다.

이 모노올의 사용량이 7 중량% 이하이면 원액의 점도가 증가해 흐름성이 나빠지고, 20 중량% 이상이 되면 접착력이 매우 나빠지고, 발포체의 외관, 부스럭거림(Friability)가 좋지 않으며, 기계적 강도도 매우 약해진다.

또한, 본 발명에서 우레탄 발포제의 제조에 사용되는 촉매는 두 종류가 있다. 첫째로는 패널용 경질 폴리우레탄 발포체에 통상적으로 사용되는 아민촉매를 이용하는 것이 가능하나 바람직한바, 예를 들면 수지화 촉매로서 펜타메틸렌디에틸렌 트리아민 (PMDETA, Pentametylenediethylene triamine), 디메틸시클로헥실아민(DMCHA,Dimethylcyclohexyl amine), 테트라메틸엔-헥실디아민(TMHDA, TetraMethhyl-n-HexylDiAmine)등의 촉매들 중에서 선택한 하나 또는 그 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 촉매는 전체 레진 프리믹스 중에 0.2~1.5 중량%로 함유되는 것이 바람직한 바, 만일 그 함량이 0.2 중량% 미만이면 반응이 지연되어 경화 불량으로 생산효율 및 품질이 저하되고, 1.5 중량%를 초과하면 반응이 빨라 미충진 및 발포체의 크랙이 발생하여 가공시 제품 불량이 발생한다.

둘째로는 본 발명의 중요 포인트중 하나인 경질 폴리우레탄 발포체 내부에 우레탄 작용기보다는 이소시아누레이트 작용기를 형성되게 하는 4급 암모늄염 삼량화 촉매를 사용하는 것이며, 예를 들면, N-하이드록시-알킬 퀘터레리 암모니움 카보시레이트, 트리스 (디메틸아미노메틸)페놀, 블렌디드 4급 암모늄염, 1,3,5-트리스(3-(디메틸아미노)프로필) 헥사히이드로-s-트라이진등 중에서 선택한 하나 또는 그 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 촉매는 전체 레진 프리믹스중에 0.3~1.5 중량%로 함유되는 것이 바람직한바, 만일 그 함량이 0.3 중량% 미만이면반응이 지연되고 접합력을 강화시키는 이소시아누레이트 형성이 미진하여 발포체의 탈형성이 나쁘고 1.5 중량%를 초과하면 발포체의 내부 반응열이 증가하여 스커치 현상이 발생할 수 있으며, 과량의 이소시아누레이트기를 형성하여 발포체 외관 및 촉감이 나빠진다.

유기규소 정포제는 이소시아네이트와 레진 프리믹스중의 물이 반응하여 이산화탄소를 발생하고, 발생된 가스가 반응열에 의해 팽창하여 발포체에 셀이 형성될 때, 생성된 셀이 합일, 파괴되는 것을 방지하고 균일한 셀이 형성되도록 조정하는 역할을 하며, 그 종류는 통상적으로 연속식 패널용 경질 폴리우레탄 발포체 제조에 사용되는 것을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 전체 레진 프리믹스 중에 0.5~2.0 중량%로 함유하는 것이 좋다.

그리고 발포제로서는 순수한 물만이 사용되고 전체 레진프리믹스에 2.0~5.0 중량%로 함유되는 것이 좋다. 만일 2.0 중량% 미만으로 사용이 되면 발포체의 밀도가 높아져 원료 소모가 많고, 몰드가 충분히 채워지지 않는 미충진이 발생하며, 5.0 중량%를 초과하면 발포체의 표면이 부스럭거림이 심하여 면재와의 접착력이 약화되고 발포압이 높아 탈형성도 나빠지며, 밀도가 낮아져 원하는 강도가 나오지 않게 된다.

또한 본 발명에서는 필요에 따라 용도에 맞는 안정제, 충전제, 착색제, 항균제 등을 함께 사용할 수 있다.

본 발명에서는 상기와 같은 레진프리믹스와 이소시아네이트기의 함량이 28∼32 중량%인 유기폴리이소시아네이트를 인데스 0.7~2.0으로 조절하여 연속식패널용 경질 폴리우레탄 발포체를 제조할수 있지만 ,가장 좋은 발포체를 형성시키기 위해서는 1.0~1.5사이가 가장 이상적이다. 이때 적용되는 유기 폴리이소시아네이트 인덱스가 매우 중요하게 작용된다. 인덱스가 0.90이하가 되면 탈형성이 열악해지는 경향이 있으며, 인덱스가 1.5 이상이 되면 발포체의 경화가 속도가 느려져 첨가제 사용량이 증가해지는 경제적인 측면과 발포체 표면의 부스러지는 현상(Friability)이 증가하는 경향을 보인다.

다음에서는 본 발명의 실시 예를 구체적으로 설명하여 본 발명을 명확히 하고자 하며, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 먼저 본 발명의 실시 예에서 사용한 물질은 다음과 같다.

실시예 1∼4

폴리이소시아네이트로는 이소시이네이트기 함량이 31.2 중량% 이며 점도는 197cps/25℃인 것을 사용하였다. 그리고 레진 프리믹스는 혼합폴리올, 발포제, 촉매, 유기규소정포제를 다음 표1에 나타낸 조성으로 혼합하여 제조하였다. 그런 다음 20±1℃로 조절된 레진프리믹스와 폴리이소시아네이트의 인덱스가 1.1이 되게 중량비를 계산하여 합계 400g이 되도록 혼합하고 7초간 격렬하게 교반한 후, 200×200×200mm³나무 박스에 주입하여 반응성과 발포체의 외관 및 촉감을 확인하고, 혼합원액을

900×210×50mm³알류미늄 몰드에 주입 폴리우레탄 발포체를 성형하여 익일에 열전도율, 치수안정성, 압축 및 굽힘강도, 밀도를 측정하여 그 결과를 다음 표1에 나타내었다.

레진프리믹스 조성물 중에서 폴리올의 배합량을 변화하면서 물성을 측정한 결과 혼합폴리올 사용량을 줄이고 글리세린에 에틸렌옥사이드가 부가된 폴리올 D를 사용량을 증가시키면 레진프리믹스 점도를 낮춰 흐름성이 좋아지고, 발포체의 강도 및 열전도율도 개선된다. 그러나 너무 많이 사용하면 발포체의 강도, 열전도율, 치수안정성이 떨어진다.

조 성 및 물 성	비 교 예
	1	2	3	4
처방(중량부)	폴리올 A	100	90	80	60
	폴리올 D	0	10	20	40
	증류수	3.9	3.9	3.9	3.9
	실리콘 오일	2	2	2	2
	4급 암모늄염	0.4	0.4	0.4	0.4
	테트라메틸렌-헥실아민	0.8	0.8	0.7	0.6
이소시아네이트(중량부)	폴리메틸렌디페닐이소시아네이트	157	155	153	150
강 도1)(굽힘kgf/cm²)(압축kgf/cm²)	2.81.5	3.82.6	4.12.7	3.82.5
열전도율2)(Kcal/mhr℃)	183	181	179	181
치수안정성3)(Vol %)고온(70℃)저온(-20℃)	0.55-0.49	0.23-0.27	0.35-0.46	0.89-0.64
1) 강도:패널용 경질 폴리우레탄 발포체의 강도는 기본적으로 다음 두 가지를 측정한다.압축강도(Compressive Strength): 경질 폼의 강도 물성 중 하나로써 폼이 외부의 압축 변형력에 견디어 내는 정도를 알 수 있다. 측정방법은 발포 방향에 대하여 수직 또는 수평으로 폼(Foam) 높이의 10%를 압축하여 강도를 측정한다.(평가방법 : ASTM D-1621, JIS A-9514, KS M-3809, 단위 : kgf/cm²)굴곡강도(Flexural Strength): 경질 폼의 강도 물성 중 하나로써 폼이 외부의 횡형력에 견디어 내는 정도를 알 수 있다. 측정은 일정한 치수로 제단된 폼의 길이방향에 대하여 가장자리에 받침대로 고정하고 중앙에서 힘을 가할 때 부러지는 강도를 측정한다.(평가방법 : ASTM D-490, JIS A-9514, KS M-3809, 단위 : kgf/cm²)2) 열전도율:(Thermal Conductivity) 어떤 물질이 열을 전달하는 능력을 말하며, 이것으로 경질 폼의 단열성능을 측정한다. 이 수치가 낮을수록 단열성이 우수하다.(평가방법 : ASTMD-1621, A-9514, KS M-3809, 단위 : ??=Kcal/mhr℃ 또는 k-factor=BTU??in/ft²hr℉)3) 치수안정성:(Dimensional Stability) 일정한 크기를 갖는 폼이 외부 변화(저온, 고온, 고온+고습)에 의해 발생하는 크기(치수) 변형의 정도를 말한다. 변형의 형태는 수축, 팽창 등의 형태를 띈다. (평가방법 : ASTM D-2126, 단위 : %)치수안정성의 측정 방법* 저온 안정성 : -30℃, 24시간 경과 후 부피변화 측정* 고온 안정성 : 70℃, 24시간 경과 후 부피변화 측정* 고온 고습 안정성 : 상대습도 95%, 70°C, 24시간 경과 측정부피 변화율 = (V2-V1) / V1V1 = 변화 전 부피, V2 = 변화 후 부피

○폴리올 A : 오르토톨루엔디아민/트리에탄올아민에 프로필렌옥사이드를 부가 중합시켜 만든 폴리올(OHv 390mgKOH/g)과 설탕/글리세린을 개시제로 하고 프로필렌옥사이드를 부가 중합시켜 만든 폴리올(OHv 360mgKOH/g)과 글리세린에 프로필렌옥사이드를 부가 중합시켜 만든 폴리올(OHv 280mgKOH/g)을 혼합하여 OHv를 350mgKOH/g으로 조절한 혼합폴리올○폴리올 D : 글리세린에 에틸렌옥사이드를 부가 중합시켜 만든 폴리에테르 폴리올, OHv 280mgKOH/g○폴리메틸렌디페닐디이소시아네이트 : NCO 31.2중량%를 함유한 것

실시예 5 ∼ 8

이소시아네이트로는 이소시이네이트기 함량이 31.2 중량% 이며 점도는 197cps/25℃인 것을 사용하였다. 그리고 레진 프리믹스는 혼합폴리올, 모노올, 발포제, 촉매, 유기규소정포제를 다음 표2에 나타낸 조성으로 혼합하여 제조하였다. 그런 다음 20±1℃로 조절된 레진프리믹스와 유기폴리이소시아네이트의 인덱스를 1.1로 고정 중량비를 계산하여 합계 400g이 되도록 혼합하고 7초간 격렬하게 교반한 후, 200×200×200mm³나무 박스에 주입하여 반응성과 발포체의 외관 및 촉감을 확인하고, 혼합한 원액을 900×210×50mm³알류미늄 몰드에 주입하여 폴리우레탄 발포체를 성형하여 익일에 열전도율, 치수안정성, 압축 및 굽힘강도, 밀도를 측정하여 그 결과를 다음 표2에 나타내었다.

레진프리믹스 조성물 중에서 모노올의 사용량을 변화하면서 물성을 측정한 결과 모노올이 증가할수록 수축율(치수안정성)은 다소 나빠지나 흐름성(Just Packing)과 탈형성이 개선되고 열전도율이 좋아짐을 알 수 있다. 너무 많이 사용하면 강도, 치수안정성이 급격하게 떨어짐을 알수있다.

처 방 및 물 성	비 교 예
	5	6	7	8
처 방(중량부)	폴리올 B	80	80	80	80
	폴리올 D	20	20	20	20
	모노올	0	10	20	30
	증류수	3.9	3.9	3.9	3.9
	실리콘 오일	2	2	2	2
	4급 암모늄염	0.4	0.4	0.4	0.3
	테트라메틸렌-헥실아민	0.6	0.6	0.5	0.5
이소시아네이트(중량부)	폴리메틸렌디페닐이소시아네이트	159	161	163	166
흐름성4)(g)	405	392	387	382
강 도 (굽힘kgf/cm²)(압축kgf/cm²)	2.51.7	4.02.9	4.13.1	2.91.4
열전도율 (Kcal/mhr℃)	184	181	176	175
치수안정성(Vol %)고온 at 70℃저온 at -20℃	0.21-0.22	0.26-0.21	0.34-0.28	0.74-0.94
4) 흐름성(Flowability) : 특정한 폴리우레탄 발포체가 가능한 최소량으로 일정 용량의 공간을 채울 수 있는 성질을 말함.○폴리올 B : 오르토톨루엔디아민/트리에탄올아민에 프로필렌옥사이드를 부가 중합시켜 만든 폴리올(OHv 390mgKOH/g)과 설탕/글리세린을 개시제로하고 프로필렌옥사이드를 부가 중합시켜 만든 폴리올(OHv 360mgKOH/g)과 테라프탈산에 에틸렌글리콜로 축합하여 만든 폴리에스테르폴리올(OHv 320mgKOH/g)을 혼합하여 OHv를 365mgKOH/g으로 조절한 혼합폴리올○폴리올 D : 글리세린에 에틸렌옥사이드를 부가 중합시켜 만든 폴리에테르 폴리올, OHv 280mgKOH/g○모노올 : 이소옥탄올에 에틸렌 옥사이드를 부가 중합시켜 얻어진 모노올○폴리메틸렌디페닐디이소시아네이트 : NCO 31.2중량%를 함유한 것

실시예 9∼12

혼합 폴리올, 모노올, 물, 촉매, 유기규소 정포제를 다음 표3에 나타낸 조성으로 혼합하여 레진프리믹스를 제조하였다. 20±1℃로 조절된 레진프리믹스와 유기폴리이소시아네이트의 인덱스가 1.1이 되게 중량비를 계산하여 합계 400g이 되도록 혼합하고 7초간 격렬하게 교반한 후, 200×200×200mm 나무 박스에 주입하여 반응성과 발포체의 외관, 촉감을 확인하고, 혼합된 원액을 900×210×50mm 알류미늄 몰드에 주입하여 경질폴리우레탄 발포체를 성형하여 익일에 열전도율, 치수안정성, 압축,굽힘강도, 밀도를 측정하여 그 결과를 다음 표3에 나타내었다.

레진프리믹스 조성물 중에서 암모늄염 삼량화 촉매 및 아민촉매의 투입량을 변화하면서 물성을 측정한 결과 암모늄염 삼량화 촉매가 증가할수록 치수안정성이 개선되나, 과량으로 사용시는 발포체 표면의 부그럭거림 현상이 증가하여 접착력이 떨어짐을 알 수 있다.

조 성 및 물 성	비 교 예
	9	10	11	12
처 방(중량부)	폴리올 C	90	90	90	90
	폴리올 D	10	10	10	10
	모노올	10	10	10	10
	증류수	3.8	3.8	3.8	3.8
	실리콘 오일	2.0	2.0	2.0	2.0
	4급 암모늄염	0	0.5	1.0	2.0
	테트라메틸렌-헥실아민	1.0	0.6	0.4	0.1
이소시아네이트(중량부)	폴리메틸렌디페닐이소시아네이트	164	164	164	164
접 착 력5)(kgf/cm²)	2.0	1.8	1.4	1.1
치수안정성(Vol %)고온 at 70℃저온 at -20℃	0.73-0.65	0.32-0.30	0.28-0.24	0.21-0.20
5) 접착력(박리강도) : 폴리우레탄 폼에 부착된 다른 재질(알루미늄,철판등)과 의 접착력을 측정하는 지표(단위 : kgf/cm2)○폴리올 C : 오르토톨루엔디아민/트리에탄올아민에 프로필렌옥사이드를 부가 중합시켜 만든 폴리올(OHv 390mgKOH/g)과 설탕/글리세린을 개시제로 하고 프로필렌을 부가 중합시켜 만든 폴리올(OHv 360mgKOH/g)과 에틸렌디아민을 개시제로하여 산화프로필렌을 부가 중합시켜 만든 폴리올(OHv 365mgKOH/g)를 혼합하여 OHv를 375mgKOH/g로 조절한 혼합폴리올○폴리올 D : 글리세린에 에틸렌옥사이드를 부가 중합시켜 만든 폴리에테르 폴리올, OHv 280mgKOH/g○모노올 : 이소옥탄올에 에틸렌 옥사이드를 부가 중합시켜 얻어진 모노올○폴리메틸렌디페닐디이소시아네이트 : NCO 31.2중량%를 함유한 것

본 발명의 방법으로 제조된 폴리우레탄 발포체는 현재 사용중인 클로로플로로카본류(CFC류),하이드로클로로플로로카본류(HCFC류)를 사용한 발포체보다 오존층 파괴 및 지구온난화를 완전히 예방할수 있으면서 물리적 성질이 우수하다는 효과를 갖는다.

또한 펜탄류(사이크로펜탄,노말펜탄)사용시 폭발에 대비한 방폭 설비가 필요하나 본 발명의 발포체 조성물을 사용할 때는 별도의 추가 설비 없이 종래 CFC를 발포제로 하는 생산 설비만으로도 생산적용이 가능하여 가공업자의 추가적인 경제적 부담을 절감시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 물을 발포제로 하고 레진프리믹스와 유기폴리이소시아네이트를 반응시켜 폴리우레탄 발포체를 제조하는 방법에 있어서, 수산기 값이 300~500mgKOH/g인 폴리에스테르 폴리올 5~35중량%와 폴리에테르폴리올 95~65중량%로 혼합하여 조성되고 혼합후 관능기가 2~5이고 수산기 값이 200~500mgKOH/g인 혼합폴리올 70~90중량%, 분자량 400~800의 폴리옥시에틸렌에테르 7~20중량%, 촉매 0.5~3.0중량%, 유기정포제 0.5~2.0중량%로 조성된 레진프리믹스를 2~5중량%의 물을 발포제로 하여 유기폴리이소시아네이트와 반응시키는 폴리우레탄 발포체의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 폴리이소시아네이트는 폴리메틸렌디페닐디이소시아네이트,폴리메틸렌디페닐디이소시아네이트를 지방족 또는 방향족 폴리알킬렌옥사이드로 변성시키거나 톨루엔디이소시아네이트 또는 카르보디이미드를 첨가시킨 이소시아네이트이고, 이들의 이소시아네이트기의 함량이 28∼32중량%이며, 이소시아네이트 인덱스를 0.95 ∼1.5로 조절하여 레진프리믹스와 당량대 당량으로 반응시키는 폴리우레탄 발포체의 제조방법.