KR100613887B1 - Manufacturing method for the composites of phenol resin foam - Google Patents

Manufacturing method for the composites of phenol resin foam Download PDF

Info

Publication number
KR100613887B1
KR100613887B1 KR1020050019745A KR20050019745A KR100613887B1 KR 100613887 B1 KR100613887 B1 KR 100613887B1 KR 1020050019745 A KR1020050019745 A KR 1020050019745A KR 20050019745 A KR20050019745 A KR 20050019745A KR 100613887 B1 KR100613887 B1 KR 100613887B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
foam
phenolic resin
foaming
weight
flame
Prior art date
Application number
KR1020050019745A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김동권
이수복
박인준
김정훈
이광원
이지은
Original Assignee
한국화학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국화학연구원 filed Critical 한국화학연구원
Priority to KR1020050019745A priority Critical patent/KR100613887B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100613887B1 publication Critical patent/KR100613887B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/16Making expandable particles
    • C08J9/18Making expandable particles by impregnating polymer particles with the blowing agent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/12Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent
    • C08J9/14Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a physical blowing agent organic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L61/00Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L61/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08L61/06Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2361/00Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
    • C08J2361/04Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08J2361/06Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of aldehydes with phenols
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00Properties
    • C08L2201/02Flame or fire retardant/resistant

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

본 발명은 난연성 페놀수지 발포체의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 암모니아 수용액으로 페놀 분자 중 포름알데히드를 제거한 레졸형 페놀수지에 약산성 경화제를 첨가하여 경화시키고, 이소시아네이트계 화합물을 첨가하여 발생된 물과 CO2를 발포제로 사용하여 발포시킴으로써, 기존의 페놀수지 발포체 제조시 사용되던 CFC(chlorofluorocarbon) 또는 탄화수소류 등의 발포제와, 인계, 할로겐계 등의 난연제 사용에 의하여 야기되는 오존층 파괴, 연소시 독성가스 발생 등의 환경적 문제를 개선하고, 균일한 폐쇄 기포(closed cell)가 형성되며 난연성, 단열성, 저발연성, 내수성 및 기계적 물성이 향상된 양질의 난연성 페놀수지 발포체의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method for producing a flame-retardant phenolic resin foam, and more particularly, to a resol-type phenolic resin in which a formaldehyde is removed from a phenol molecule with an aqueous ammonia solution, to which a weakly acidic curing agent is added, and to which water is generated by adding an isocyanate compound. And foaming by using CO 2 as a blowing agent, the ozone layer destruction caused by the use of a blowing agent such as CFC (chlorofluorocarbon) or hydrocarbons, and flame retardants such as phosphorus and halogens used in the production of conventional phenol resin foams, toxicity during combustion The present invention provides a method for producing a high quality flame retardant phenolic resin foam which improves environmental problems such as gas generation, forms a uniform closed cell, and improves flame retardancy, heat insulation, low smoke resistance, water resistance, and mechanical properties.

포름알데히드, 페놀수지, 레졸형 페놀수지, 난연성 Formaldehyde, Phenolic Resin, Resol Type Phenolic Resin, Flame Retardant

Description

페놀수지 발포체의 제조방법{Manufacturing method for the composites of phenol resin foam}Manufacturing method for the composites of phenol resin foam

도 1은 각종 단열재의 열적특성을 비교한 그래프이다.1 is a graph comparing the thermal characteristics of various insulating materials.

본 발명은 난연성 페놀수지 발포체의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 암모니아 수용액으로 페놀 분자 중 포름알데히드를 제거한 레졸형 페놀수지에 약산성 경화제를 첨가하여 경화시키고, 이소시아네이트계 화합물을 첨가하여 발생된 물과 CO2를 발포제로 사용하여 발포시킴으로써, 기존의 페놀수지 발포체 제조시 사용되던 CFC(chlorofluorocarbon) 또는 탄화수소류 등의 발포제와, 인계, 할로겐계 등의 난연제 사용에 의하여 야기되는 오존층 파괴, 연소시 독성가스 발생 등의 환경적 문제를 개선하고, 균일한 폐쇄 기포(closed cell)가 형성되며 난연성, 단열성, 저발연성, 내수성 및 기계적 물성이 향상된 양질의 난연성 페놀수지 발포체의 제조방법을 제공한다.The present invention relates to a method for producing a flame-retardant phenolic resin foam, and more particularly, to a resol-type phenolic resin in which a formaldehyde is removed from a phenol molecule with an aqueous ammonia solution, to which a weakly acidic curing agent is added, and to which water is generated by adding an isocyanate compound. And foaming by using CO 2 as a blowing agent, the ozone layer destruction caused by the use of a blowing agent such as CFC (chlorofluorocarbon) or hydrocarbons, and flame retardants such as phosphorus and halogens used in the production of conventional phenol resin foams, toxicity during combustion The present invention provides a method for producing a high quality flame retardant phenolic resin foam which improves environmental problems such as gas generation, forms a uniform closed cell, and improves flame retardancy, heat insulation, low smoke resistance, water resistance, and mechanical properties.

발포체를 이용한 단열재로는 스티로폼, 우레탄폼, 유리섬유 및 에폭시 수지 단열재가 대부분이며, 상기한 단열재의 기재는 열에 약한 열가소성 수지로 이루어져 있어 화재에 취약한 특징을 갖고 있다. 이와 같이 건축자재로 사용된 스티로폼과 우레탄폼 단열재와 각종 구조물의 성형재료가 가연성 재료로 이루어짐에 기인하여 국내·외적으로 화재가 빈번하게 발생하면서 이로 인한 인명피해가 매우 크게 발생되고 있는데, 이러한 구조적인 문제를 해결하기 위해서는 난연성을 부여한 특수재료의 사용이 필수적이다. 그러나, 아직까지 친환경적이고 난연성을 확보한 단열재 생산이 거의 전무한 상태이다. 또한 유리섬유, 석면단열재가 개발되어 있지만 발암물질일 뿐만 아니라 생산가격이 고가인 관계로 널리 이용하지 못하고 있다. Styrofoam, urethane foam, glass fiber and epoxy resin insulators are mostly used as the heat insulator using foams, and the base material of the above heat insulator is made of thermoplastic resin, which is weak against heat, and thus is vulnerable to fire. As styrofoam and urethane foam insulation used as building materials and molding materials of various structures are made of combustible materials, fires are frequently generated both domestically and internationally. In order to solve the problem, it is necessary to use special materials that are flame retardant. However, there is almost no production of thermal insulation materials that are environmentally friendly and flame retardant. In addition, although glass fiber and asbestos insulation materials have been developed, they are not widely used because they are not only carcinogens but also have high production prices.

상기 단열재 중에서 페놀수지 발포체는 여러 유기수지 발포체 중에서 특히 난연성, 내열성, 저발연성, 치수안정성, 우수한 가공성 및 높은 단열성 등을 가지기 때문에 각종 건축용 내외장재의 건축 재료나 공업용 단열소재 등 산업상 여러 용도로 적용된다. The phenolic resin foam among the insulation materials is particularly applied in various industrial applications, such as building materials of various interior and exterior materials for building construction or industrial insulation materials because it has flame retardancy, heat resistance, low smoke resistance, dimensional stability, excellent workability and high insulation properties among various organic resin foams .

이러한 종래의 페놀수지 발포체는 일정비율의 페놀수지에 정포제, 가소제, 발포제, 계면활성제, 경화제, 난연제 등을 첨가하여 발포시킴으로써 얻어진다. Such a conventional phenol resin foam is obtained by adding a foaming agent, a plasticizer, a foaming agent, a surfactant, a curing agent, a flame retardant, and the like to a phenol resin of a predetermined ratio.

상기 발포제로는 1,1,2-트리클로로-1,2,2-트리플루오로 에탄이나 디클로로 디플루오로 메탄 등의 비교적 비등점이 높은 CFC계나 HCFC계의 할로겐화탄화수소계의 발포제가 사용되었으나 대기 중의 오존층을 파괴한다는 심각한 환경적인 문제가 발생하여 사용이 규제되고 있다. 한편, 지구 온난화 파괴 계수가 0으로 거의 오존층의 파괴가 없는 HC류나 HFC류의 1,1,1,2-테트라 플루오로 에탄, 1,1-디플루오로 에탄, 1,1,1,2,2-펜타플루오로 에탄 등이 주목받고 있으나, 이것들은 비등점이 낮기 때문에 발포 시의 압력이 높아져서 발포체의 기포벽이 파괴되거나 기포 지름이 커져서 단열효과가 저하되는 단점이 있고, 또한 발포제 자체의 열전도도가 높기 때문에 양호한 단열성능을 가지는 페놀 발포체를 얻기 어려운 문제점이 있다.As the blowing agent, relatively high boiling point CFC-based or HCFC-based halogenated hydrocarbon-based blowing agents such as 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane and dichlorodifluoromethane were used. There are serious environmental problems that destroy the ozone layer, and their use is regulated. On the other hand, 1,1,1,2-tetrafluoroethane, 1,1-difluoroethane, 1,1,1,2, of HCs or HFCs having almost zero global warming destruction coefficient and almost no destruction of ozone layer. Although 2-pentafluoro ethane and the like have been attracting attention, they have a disadvantage in that the pressure at the time of foaming increases due to the low boiling point, and the bubble wall of the foam is broken or the bubble diameter is increased, which lowers the thermal insulation effect, and also the thermal conductivity of the foaming agent itself. There is a problem that it is difficult to obtain a phenol foam having a good thermal insulation performance because of a high.

발포체에 난연성을 부여하기 위하여 할로겐계, 인계 및 3산화안티몬 등의 난연제를 단독 혹은 조합하여 첨가하는데 연소 시에 할로겐화수소나 할로겐화 안티몬 등의 독성가스가 발생하는 것으로 알려져 있다. 이 때문에 할로겐계 냉매의 발포제와 할로겐계, 인계 및 3산화안티몬 등의 난연제 사용기준이 강화되고 대체물질 개발 노력이 확산되고 있다. 즉, 발포체에 기능을 부여하기 위하여 첨가되는 물질들이 여러 가지 문제들을 발생시키므로 이에 대한 대체물질의 연구나 다양한 실험들을 통하여 문제점을 해소하기 위한 노력이 진행되어 왔으며, 특히 난연제의 첨가 없이 발포체에 난연성을 부여하는 연구가 수행되어야 할 필요가 있다.Flame retardants such as halogen-based, phosphorus-based and antimony trioxide are added alone or in combination to impart flame retardancy to the foam. Toxic gases such as hydrogen halide and antimony halide are known to be generated during combustion. For this reason, the use of blowing agents for halogen-based refrigerants and flame retardants such as halogen-based, phosphorus-based and antimony trioxide have been strengthened, and efforts to develop alternative materials have been spreading. That is, since the materials added to give a function to the foam generates a variety of problems, efforts have been made to solve the problem through the study of alternative materials or various experiments, especially the flame retardancy to the foam without the addition of a flame retardant Grant research needs to be carried out.

상기와 같은 연구 수행에 따라 공지된 기술로는 다음과 같은 것이 있다.Known techniques according to the above conducting research include the following.

일본특개소 53-13669호에서는 레졸형 페놀 수지중의 수분량을 극소화하거나 분자량이 높은 고분자의 페놀수지를 이용하여 발포하며 발포 시 기포 벽의 강도를 향상시키고 독립 기포 발포체를 얻는 기술이 제안되었다. 그러나, 상기한 고점도의 페놀수지는 취급이 어렵고 발포시 발포정도가 미약하여 경제적인 면에서 비용이 많이 든다는 단점이 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-13669 proposes a technique for minimizing the amount of water in a resol-type phenolic resin or foaming using a high molecular weight phenolic resin to improve the strength of the bubble wall upon foaming and obtaining an independent foamed foam. However, the high-viscosity phenolic resin has a disadvantage in that it is difficult to handle and the foaming is weak at the time of foaming, so it is expensive in terms of economy.

일본특개평 3-106947호에 따르면 할로겐류나 그 유도체의 발포제 대신 지구 오존층 파괴 계수가 거의 없는 것으로 알려져 있는 탄화수소류 발포제로 액화 탄산가스를 사용하고 있으며, 일본특개평 4-239040호에서는 탄산바륨을 분해시켜서 발생한 탄산가스를 발포제로 사용하는 것을 제안하고 있으며, 일본특개평 3-169621호 에서는 CFC-113과 액화탄산가스와 탄산염을 병용하는 기술을 제안하고 있다.According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-106947, liquefied carbon dioxide is used as a hydrocarbon blowing agent known to have almost no global ozone depletion coefficient in place of the blowing agent of halogens or derivatives thereof, and Japanese Patent Laid-Open No. 4-239040 decomposes barium carbonate. It is proposed to use carbon dioxide gas generated as a blowing agent, and Japanese Patent Laid-Open No. 3-169621 proposes a technique of using CFC-113, liquefied carbon dioxide, and carbonate in combination.

그러나, 상기와 같은 탄화수소류의 발포제는 가스 자체의 열전도도는 높은 반면에 비등점은 극히 낮고, 할로겐 탄화수소류의 발포제로 얻은 발포체에 비해 독립 기포율이 저하되며 기포의 지름이 커지기 때문에 양호한 단열성능을 얻기 힘들고, 또한 취성 등 기계적 강도도 약하게 나타나 다양한 물성을 만족시키는 발포체를 제조하기 힘든 문제점이 있다. However, the above blowing agents of hydrocarbons have a high thermal conductivity of the gas itself, but have a very low boiling point, and have a good thermal insulation performance because the independent foam ratio is lowered and the diameter of the bubbles is larger than that of the foams obtained from the halogen hydrocarbon blowing agents. It is difficult to obtain, and also has a weak mechanical strength such as brittleness, there is a problem that it is difficult to produce a foam that satisfies various physical properties.

일본특개평 4-503829호에는 탄화수소 발포제인 펜탄에 퍼플루오로카본을 첨가함으로써 양호한 단열성을 지닌 페놀 발포체를 제조하는 방법을 제안하고 있으나, 상기한 방법으로 제조된 페놀 발포체는 시간이 지난 후 발포체의 기벽에 미세한 구멍이 생기고, 이 미세한 구멍을 통하여 서서히 발포제가 공기와 치환되면서 열전도도가 떨어지게 되는 문제점을 가지고 있으며, 또한 발포제로 사용한 퍼플루오로 카본은 매우 고가이기 때문에 제조비용이 비싸진다는 문제도 있다.Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-503829 proposes a method for producing a phenolic foam having good thermal insulation by adding perfluorocarbon to a hydrocarbon blowing agent, pentane. There is a problem in that a fine hole is formed in the base wall, and the thermal conductivity decreases as the blowing agent is gradually replaced with air through the minute hole. In addition, the perfluorocarbon used as the blowing agent is very expensive, and thus there is a problem in that the manufacturing cost is high. .

일본특개평 3-179401호에는 페놀수지 발포시 경화제로 매우 강산을 사용하고 있다. 즉, 인산, 염산, 황산 등의 무기산과 페놀설폰산, 벤젠설폰산 등의 유기산을 필수 성분으로 사용하고 있는데, 이러한 강산은 발포체 중에 잔존하여 건축용, 공업용 단열재나 소재에 이용 시 강한 부식성의 문제가 있으며 적용 분야가 한 정된다는 단점이 있다.Japanese Patent Laid-Open No. 3-179401 uses a very strong acid as a curing agent when foaming a phenolic resin. In other words, inorganic acids such as phosphoric acid, hydrochloric acid and sulfuric acid, and organic acids such as phenolsulfonic acid and benzenesulfonic acid are used as essential components. Such strong acids remain in the foam and have a strong corrosive problem when used in building and industrial insulation materials or materials. The disadvantage is that the field of application is limited.

미국특허 제443,3120호에 따르면 페놀 발포체의 제조시 발포 경화의 조건을 50 ℃ 이상의 고온에서 수행하는 방법을 제안하고 있는데, 상기한 경우 발포를 상온에서는 수행할 경우 경화가 늦고, 강도가 저하되며, 또한 이렇게 제조된 발포체를 건축용이나 공업용 등에 제공할 경우 현장에서 고온의 경화온도 조건을 유지하는데 어려움이 있다.According to US Pat. No. 443,3120, there is proposed a method of performing foam curing at a high temperature of 50 ° C. or higher when preparing a phenolic foam. In this case, when foaming is performed at room temperature, curing is slow and strength is lowered. In addition, it is difficult to maintain the high temperature curing temperature conditions in the field when providing the foam thus prepared for construction or industrial use.

상기한 바와 같이, 페놀수지의 발포체의 제조 시 종래의 방법으로는 환경문제가 발생하며 사용 규제 물질인 CFC류, HCFC류, HFC류 등을 이용한 발포방법, 발포제의 경화 시 강산첨가에 의한 경화방법, 발포체의 기계적 강도의 유지 등의 여러 가지 문제점들이 나타나고 있다. As described above, in the production of foams of phenolic resins, environmental problems occur in the conventional methods, and foaming methods using CFCs, HCFCs, HFCs, etc., which are regulated materials for use, and curing methods by adding strong acid when the foaming agent is cured. Various problems such as the maintenance of the mechanical strength of the foam have emerged.

이에 상기의 문제점들을 개선할 수 있는 페놀수지의 발포체 제조 연구가 진행되어야하는 필요성이 부각되고 있다.Accordingly, the necessity of a study for preparing a foam of phenol resin which can improve the above problems is highlighted.

이에 본 발명의 발명자들은 상기와 같은 필요성에 부응하기 위하여 연구 노력한 결과, 레졸형 페놀수지에 약산성 경화제를 첨가하여 고속교반하고, 여기에 이소시아네이트 화합물을 첨가하여 발생된 물과 CO2를 발포제로서 적용함으로써, 별도의 발포제 또는 난연제의 사용을 배제할 수 있으며, 또한 발포체 제조 전 과정이 상온에서 이루어지도록 함으로써, 고온에서의 경화상태가 유지될 수 있음을 알게되 어 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the inventors of the present invention have made efforts to meet the above necessity. As a result, by adding a weakly acidic curing agent to a resol-type phenolic resin and stirring it at high speed, by applying an isocyanate compound to water and CO 2 as a blowing agent, In addition, the use of a separate blowing agent or flame retardant can be excluded, and also by making the entire process of foam production at room temperature, it was found that the state of curing at a high temperature can be maintained to complete the present invention.

따라서, 본 발명은 페놀수지 발포체 제조 시 지구 오존층의 파괴문제가 발생하는 발포제를 사용하는 대신, 이소시아네이트 화합물의 첨가로 인하여 발포체 제조중 발생된 물과 CO2를 발포제로 적용시키며, 레졸형 페놀수지를 사용함으로써 별도의 난연제를 첨가하지 않아 친환경적이고 청정공정의 페놀수지 발포체 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention applies water and CO 2 generated during foam production due to the addition of isocyanate compounds as a blowing agent, instead of using a blowing agent that causes the problem of destruction of the earth ozone layer in the production of phenolic resin foam, resol type phenolic resin The purpose of the present invention is to provide a phenolic resin foam and a method for producing the same, which are environmentally friendly and clean without adding a flame retardant.

또한, 본 발명은 페놀수지 발포체 제조 전 과정이 상온에서 이루어짐으로 인하여 제조된 페놀수지 발포폼을 고온서 사용할 때 열안정성이 우수하고, 경제적이며 폐기물의 열분해 시 유해한 물질이 발생하지 않는 페놀수지 발포체 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, the present invention is a phenolic resin foam having excellent thermal stability, economical and does not generate harmful substances when pyrolysis of waste when using the phenolic resin foam prepared at high temperature due to the entire process of manufacturing the phenolic resin foam at room temperature and Its purpose is to provide a method for its manufacture.

본 발명은 레졸형 페놀수지 100 중량부; 이소시아네이트계 화합물 10 ∼ 80 중량부; 약산성 경화제 5 ∼ 15 중량부; 및, 실록산계 정포제, 비이온성 계면활성제 또는 이들의 혼합물 40 ∼ 80 중량부를 포함하여 이루어지는 난연성 페놀수지 발포체용 조성물을 특징으로 한다.The present invention is 100 parts by weight of the resol-type phenol resin; 10 to 80 parts by weight of isocyanate compound; 5-15 weight part of weakly acidic hardening | curing agents; And 40 to 80 parts by weight of a siloxane foam stabilizer, a nonionic surfactant, or a mixture thereof.

또한 본 발명은 (a) 레졸형 페놀수지 100 중량부에 암모니아 수용액 2 ∼ 10 중량부를 가하여 교합시키는 단계; (b) 상기(a) 단계에 실록산계 정포제, 비이온성 계면활성제 또는 이들의 혼합물 40 ∼ 80 중량부를 첨가하여 교반시키는 단계; (c) 상기 (b) 단계에 약산성 경화제 5 ∼ 15 중량부를 첨가하여 상온에서 경화시키는 단계; 및, (d) 상기 (c) 단계에 이소시아네이트계 화합물 40 ∼ 80 중량부를 첨가하여 교반한 후 발포시키는 단계를 포함하여 이루어지는 난연성 페놀수지 발포체 제조방법을 포함한다.In another aspect, the present invention (a) adding 2 to 10 parts by weight of an aqueous ammonia solution to 100 parts by weight of the resol-type phenolic resin; (b) adding 40 to 80 parts by weight of a siloxane foam stabilizer, a nonionic surfactant or a mixture thereof and stirring the step (a); (c) adding 5 to 15 parts by weight of a weakly acidic curing agent to step (b) to cure at room temperature; And (d) adding a 40 to 80 parts by weight of isocyanate compound to step (c), followed by stirring, followed by foaming.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 암모니아 수용액으로 페놀 분자 중 포름알데히드를 제거한 레졸형 페놀수지에 약산성 경화제를 첨가하여 경화시키고, 이소시아네이트계 화합물을 첨가하여 발생된 물과 CO2를 발포제로 사용하여 발포시킴으로써, 별도의 발포제와 난연제 사용을 배제한 발명으로, 본 발명에 의하면 기존의 페놀수지 발포체 제조시 사용되던 CFC(chlorofluorocarbon) 또는 탄화수소류 등의 발포제와, 인계, 할로겐계 등의 난연제 사용에 의하여 야기되는 오존층 파괴, 연소시 독성가스 발생 등의 환경적 문제를 개선하고, 균일한 폐쇄 기포(closed cell)가 형성되며 난연성, 단열성, 저발연성, 내수성 및 기계적 물성이 향상된 양질의 난연성 페놀수지 발포체를 제조할 수 있다.In the present invention, a weakly acidic curing agent is added to a resol-type phenolic resin from which formaldehyde has been removed from the phenol molecule with an aqueous ammonia solution, and then cured by adding an isocyanate compound to foam using water and CO 2 as a blowing agent. The invention excludes the use of flame retardants. According to the present invention, ozone layer destruction caused by the use of flame retardants such as phosphorus and halogen-based flame retardants such as CFC (chlorofluorocarbon) or hydrocarbons used in the production of conventional phenol resin foams, and toxicity upon combustion It is possible to produce high-quality flame-retardant phenolic resin foams that improve environmental problems such as gas generation, form uniform closed cells, and improve flame retardancy, heat insulation, low smoke, water resistance, and mechanical properties.

일반적으로 페놀수지 발포체는 페놀수지에 강산성인 경화제, 계면활성제, 정포제, 발포제, 난연제 등을 첨가하여 고속 교반 혼합법, 고압 충돌 혼합법 등에 의해 얻어진 발포물을 몰드에 직접 붓거나 압력으로 몰드에 유입시켜 90 ∼ 120℃의 고온의 조건으로 발포하면서 경화시켜 제조한다. In general, phenolic resin foam is added to the phenolic resin by pouring a hard acid, hardening agent, surfactant, foaming agent, foaming agent, flame retardant, etc. into the phenolic resin, or by pouring the foam obtained by the high-speed stirring mixing method, high pressure impact mixing method directly into the mold or under pressure It prepares by making it flow-in-curing, foaming on conditions of 90-120 degreeC high temperature, and making it flow.

상기한 기존의 페놀수지 발포폼의 제조방법과는 별도의 발포제 및 난연제의 사용을 배제시켰으며, 약산성의 경화제를 사용하여 상온에서 경화 및 발포시키는 구성으로 이루어져 있다.The use of a foaming agent and a flame retardant separate from the conventional manufacturing method of the above-described phenol resin foam foam, and consists of a composition for curing and foaming at room temperature using a weakly acidic curing agent.

이러한 본 발명의 난연성 페놀수지 발포폼 조성물과 그의 제조방법을 각 제조단계별로 구체적으로 설명한다.The flame-retardant phenolic resin foam foam composition of the present invention and its manufacturing method will be described in detail for each manufacturing step.

첫 번째로, 레졸형 페놀수지에 암모니아 수용액을 가하여 교합시키는 (a) 단계이다. First, step (a) is performed by adding an aqueous ammonia solution to the resol-type phenolic resin.

본 발명에서 사용하는 레졸형 페놀수지는 미반응 포름알데히드가 소량 함유되어 있어도 전처리 공정을 도입함으로서 사용할 수 있다. 페놀수지 발포체를 제조함에 앞서 레졸형 페놀수지에 남아있는 미 반응 포름알데히드를 중화시키기 위해 암모니아 수용액을 가하여 교반한다. 이러한 암모니아 수용액(1∼10% 농도) 사용량은 레졸형 페놀수지 100 중량부에 대하여 2 ∼ 10 중량부, 바람직하기로는 4 ∼ 6 중량부를 사용하며, 이러한 암모니아 수용액 첨가에 의하여 발포가 끝난 후 포름알데히드의 냄새가 없기 때문에 발포체의 취급이 용이하고 작업상 여건 개선에 유리하다.Even if a small amount of unreacted formaldehyde is contained, the resol type phenol resin used in the present invention can be used by introducing a pretreatment step. Prior to preparing the phenol resin foam, an aqueous ammonia solution is added and stirred to neutralize the unreacted formaldehyde remaining in the resol type phenol resin. The aqueous solution of ammonia (1 to 10% concentration) is used in an amount of 2 to 10 parts by weight, preferably 4 to 6 parts by weight, based on 100 parts by weight of the resol-type phenolic resin. Since there is no smell, it is easy to handle the foam and advantageous to improve working conditions.

두 번째로, 상기 (a) 단계에 암모니아가 처리된 레졸형 페놀수지에 실록산계 정포제, 비이온성 계면활성제 또는 이들의 혼합물을 첨가하여 교반시키는 (b) 단계이다.Secondly, in step (a), a siloxane foam stabilizer, a nonionic surfactant, or a mixture thereof is added and stirred to the ammonia-treated resol type phenol resin.

페놀수지 발포시 발포체의 기포 크기, 우수한 단열성, 기포의 안정화와 균일한 분포를 일정하게 조절하기 위한 목적으로 실록산계 정포제를 사용하고, 기포 조정과 발포체의 유연성을 부여하기 위한 목적으로 비이온성 계면활성제를 사용한다. 상기 실록산계 정포제와 비이온성 계면활성제는 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 실록산계 정포제는 실리콘계 고분자 형태의 실리콘기 또는 수산기를 다량 함유한 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 실록산, 실리콘오일 및 실리콘수지 등 중에서 선택 사용할 수 있다. 또는 비이온성 계면활성제로는 에틸렌아디페이트, 에틸렌그리콜, 아디피산 및 프탈산 등을 주요성분으로 하는 것을 사용할 수 있으며, 시판되는 것으로는 MX-8651(강남화성), B-8469, B-8462, L-5420 (Witco, Goldschmidt 등의 제품) 등을 사용할 수 있다.A nonionic interface is used for the purpose of adjusting the bubble size and the flexibility of the foam by using a siloxane foam stabilizer for the purpose of uniformly controlling the bubble size, excellent thermal insulation, foam stabilization and uniform distribution of the foam when foaming a phenolic resin. Activators are used. The siloxane foam stabilizer and the nonionic surfactant can be used alone or in combination. The siloxane foam stabilizer can be used that contains a large amount of silicon groups or hydroxyl groups in the form of a silicon-based polymer, and specifically, for example, siloxane, silicone oil, silicone resin, or the like can be used. Alternatively, as the nonionic surfactant, ethylene adipate, ethylene glycol, adipic acid and phthalic acid may be used as main components, and commercially available products include MX-8651 (Gangnam Chemical), B-8469, B-8462, L-5420 (manufactured by Witco, Goldschmidt, etc.) may be used.

이러한 실록산계 정포제, 비이온성 계면활성제 또는 이들의 혼합물은 페놀수지 100 중량부에 대하여 40 ∼ 80 중량부이며, 사용량이 상기 범위 미만이면 폼의 물성이 제하되고, 상기 범위를 초과하면 난연성과 물성에 영향을 준다. 특히 상기 실록산계 정포제와 비이온성 계면 활성제를 혼합하여 사용할 경우 그 혼합비를 1 : 1 ~ 10 중량비로 사용하는 것이 바람직하다.Such siloxane foam stabilizers, nonionic surfactants or mixtures thereof are 40 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the phenolic resin, and when the amount is less than the above range, the physical properties of the foam are removed. Affects. In particular, when the siloxane foam stabilizer and a nonionic surfactant are used in combination, it is preferable to use the mixing ratio in a weight ratio of 1: 1 to 10.

세 번째로는, 상기 (b) 단계에 약산성 경화제를 첨가하여 상온에서 경화시키는 (c) 단계이다.Third, (c) step of curing at room temperature by adding a weakly acidic curing agent to the step (b).

본 발명에서는 일반적으로 발포체 제조시 사용하던 강산성 경화제와는 달리 약산성 경화제를 사용하여 고속교반시킴으로써 경화반응이 일어나도록 한다.In the present invention, unlike the strong acid curing agent used in the manufacture of foam in general, the curing reaction occurs by high-speed stirring using a weak acid curing agent.

상기한 약산성 경화제로는 물에서 해리되어 대략 pH 3 ∼ 6 정도의 약한 산성을 나타내는 특성을 가지는 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 파라톨루엔설폰산, 페놀설폰산 및 벤조산 등 중에서 선택한 것을 사용할 수 있으며, 고체 상태로 첨가하여 고속 교반할 경우 더욱 바람직하다. 이러한 산성경화제는 페놀수지 발포체가 바람직한 발포속도를 유지하며 경화되는 것을 돕고 제품의 외관을 양호하게 하며 기계적인 강도를 유지시키는 역할을 수행하는데, 이때 상기 약산성 경화제는 페놀수지 100 중량부에 대해서 5 ∼ 15 중량부 사용하며, 사용량이 5 중량부 미만일 경우 발포체의 경화 및 발포가 충분히 이루어지지 않으며, 사용량이 15 중량부를 초과할 경우에는 발포속도가 너무 빨라져서 발포체의 제조상 제어가 어렵고 외관상 좋은 발포체를 얻을 수 없다. As the weakly acidic curing agent, it may be used to dissociate in water and have a weak acidity of about pH 3 to 6, and specifically, for example, one selected from paratoluenesulfonic acid, phenolsulfonic acid and benzoic acid may be used. It is more preferable if it is added in a solid state and stirred at high speed. These acid hardeners help the phenolic resin foam to maintain the desired foaming rate and to cure, improve the appearance of the product and maintain the mechanical strength, wherein the weakly acidic curing agent is 5 to 100 parts by weight of phenolic resin. If the amount is less than 5 parts by weight, the curing and foaming of the foam is not sufficient, if the amount is more than 15 parts by weight, the foaming rate is too fast, it is difficult to control the foam and obtain a good foam in appearance none.

상기 경화는 상온에서 수행되며, 이러한 상온은 반응이 수행되는 계절 및 장소에 따라 변동되어 질 수 있으나, 대략 15 ~ 30 ℃ 범위에서 수행된다.The curing is carried out at room temperature, the room temperature may vary depending on the season and place where the reaction is carried out, it is carried out in the range of about 15 ~ 30 ℃.

네 번째로, 상기 (c) 단계에 이소시아네이트계 화합물을 첨가하여 교반한 후 발포시키는 (d) 단계이다.Fourth, (d) step of adding a isocyanate compound to the step (c), stirring and foaming.

일반적으로 페놀수지의 발포를 원활하게 하기 위하여 발포제를 사용하는데, 본 발명에서는 별도의 발포제를 사용하지 않음에 특징이 있다. 발포제를 사용하지 않고도 충분한 발포 효과를 얻을 수 있기 위하여 본 발명에서는 이소시아네이트 화합물을 첨가한다. In general, a foaming agent is used to facilitate foaming of the phenol resin, but the present invention is characterized by not using a separate blowing agent. In the present invention, an isocyanate compound is added so that sufficient foaming effect can be obtained without using a blowing agent.

즉, 발포체 제조시 이소시아네이트 화합물을 상기 (c) 단계에 첨가한 후 교반시키면 열이 발생하며, 이때 생성되는 물과 CO2에 의하여 발포시키고자 한 것이다. 본 발명의 모든 반응은 상온의 범위에서 수행되며, 각 단계마다 1500 rpm 이상, 바람직하게는 500 ∼ 3000 rpm의 고속으로 2 ∼ 80분, 바람직하게는 30 ∼ 50 분 동안 교반한다. 모든 혼합과정이 완료되면 몰드에 발포혼합물을 넣고 발 포시킨다. That is, when the foam is prepared when the isocyanate compound is added to the step (c) and then stirred, heat is generated, which is to be foamed by the generated water and CO 2 . All reactions of the present invention are carried out in a range of room temperature, and each step is stirred for 2 to 80 minutes, preferably 30 to 50 minutes at a high speed of at least 1500 rpm, preferably 500 to 3000 rpm. Once all mixing is complete, the foam mixture is poured into the mold and foamed.

상기 이소시아네이트 화합물로는 지방족 이소시아네이트, 방향족 이소시아네이트 등을 사용할 수 있으며, 구체적으로 디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-diphenylmethane diisocyanate, MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(2,4-toluene diisocyanate, TDI) 및 헥사메틸렌디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate, HDI) 등 중에서 선택하여 단독 또는 혼합 사용할 수 있다. 이러한 이소시아네이트 화합물의 사용량은 페놀수지 100 중량부에 대하여 40 ∼ 80 중량부이며, 사용량이 40 중량부 미만이면 발포시 기포가 잘 일어나지 않고 균일하게 경화가 되지 않기 때문에 기포의 구조가 일정하지 않으며, 사용량이 80 중량부를 초과하면 기포가 급격하게 일어나 기포 내의 발포압력과 기포의 균일한 분포 간의 균형이 어렵고 기포의 기벽을 깰 수 있기 때문에 발포체의 열전도도가 상승하여 단열성의 효과가 저하되는 문제점이 있다As the isocyanate compound, aliphatic isocyanate, aromatic isocyanate, etc. may be used, and specifically, diphenylmethane diisocyanate (4,4'-diphenylmethane diisocyanate, MDI), toluene diisocyanate (2,4-toluene diisocyanate, TDI) and hexa Methylene diisocyanate (HDI) and the like can be selected or used alone or in combination. The amount of the isocyanate compound is 40 to 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the phenolic resin. If the amount is less than 40 parts by weight, bubbles do not easily occur during foaming and do not cure uniformly. If the amount exceeds 80 parts by weight, bubbles are suddenly generated, making it difficult to balance the foaming pressure in the bubble with a uniform distribution of the bubbles and breaking the walls of the bubble. Thus, the thermal conductivity of the foam is increased, which lowers the thermal insulation effect.

한편, 발포체가 단열성, 저발연성의 기능을 가지기 위해서 난연제를 첨가하여 사용하여 왔는데, 근래 방화기준의 개정에 의하여 방화성능의 향상이 요구되기 때문에 난연제의 첨가량이 증가하고 있다. 상기한 난연제는 유기계 난연제 또는 무기계 난연제 사용의 제한이 없으나 연소할 때 독성가스가 발생하는 문제가 있으므로 유기계보다는 무기계 난연제 사용이 바람직하게 사용되어 왔다. 이러한 무기계 난연제로는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 석고, 활석, 클레이(clay) 등이 있는데 이것들은 고체이고 분말 상으로 사용된다. 상기한 무기계 난연제를 페놀수지에 첨가한 후 시간이 경과할수록 침강 응집을 일으키기도 한다. On the other hand, the foam has been used by adding a flame retardant in order to have the function of heat insulation and low smoke, but the amount of addition of the flame retardant is increasing since the improvement of the fire protection performance is required by the revision of the fire prevention standard. The flame retardant is not limited to the use of organic flame retardants or inorganic flame retardants, but the use of inorganic flame retardants rather than organic, because there is a problem that toxic gases are generated when burning. Such inorganic flame retardants include aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, gypsum, talc, clay and the like, which are solid and used in powder form. After the inorganic flame retardant is added to the phenol resin, sedimentation and aggregation may occur as time passes.

그러나, 본 발명에서는 이미 난연성을 가진 레졸형 페놀수지를 사용하여 발포시키기 때문에 별도의 난연제를 첨가하지 않아도 발포체의 난연성이 발현되므로 환경적으로나 생산 공정, 생산 단가 면에서 우수하다고 할 수 있다. However, in the present invention, since the foamed by using a resol-type phenolic resin having a flame retardant already, since the flame retardancy of the foam is expressed even without adding a flame retardant, it can be said to be excellent in terms of environment, production process, and production cost.

상기와 같이 본 발명에서 제조한 페놀수지 발포체의 밀도는 0.030 ∼ 0.035 g/㎤이고, 열전도도는 0.020 ∼ 0.025 Kcal/m.h.℃이다. 발포체의 외관 상태는 진한 노란색을 띠며 각 셀은 폐쇄 기포(closed cell) 상태로 기벽에 구멍 없이 발포된다.As described above, the phenol resin foam prepared in the present invention has a density of 0.030 to 0.035 g / cm 3 and a thermal conductivity of 0.020 to 0.025 Kcal / m.h. The appearance of the foam is dark yellow and each cell is foamed without a hole in the wall in a closed cell state.

발포체는 발포시 기포 크기와 분포가 일정할수록 단열성과 저발연성이 우수함을 의미하고, 발포체의 각 기포가 기공 없이 독립적으로 존재하는 비율(독립 기포율)이 70 % 이상일 경우 양질의 발포체라고 할 수 있다. When foam is foamed, the bubble size and distribution are constant, which means that it is excellent in heat insulation and low smokeability, and it is a good foam when the ratio of each bubble in the foam is independently present without pores (independent bubble ratio) is 70% or more. .

발포체의 기포의 크기는 보통 50.0 ∼ 160.0 ㎛가 적합한데, 본 발명에서 제조한 페놀수지 발포체의 기포는 50.0 ∼ 100.0 ㎛의 크기 범위에 속한다. The size of the foam of the foam is usually suitable 50.0 ~ 160.0 ㎛, the foam of the phenol resin foam prepared in the present invention falls in the size range of 50.0 ~ 100.0 ㎛.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples, but the present invention is not limited by the following Examples.

실시예 1 Example 1

난연성 레졸형 페놀수지 50 g에 1 % 농도의 암모니아 수용액 1.0 ∼ 3.0 g을 넣고 포름알데히드를 완전히 중화시키고, 중화된 페놀수지에 정포제 MX-8651 10 g과 계면활성제 B-8462 20 g을 넣고 2500 rpm으로 10 분간 고속 교반하였다. 50 g of flame-retardant resol type phenol resin was added 1.0-3.0 g of aqueous ammonia solution at a concentration of 1%, and neutralized formaldehyde completely.10 g of foam stabilizer MX-8651 and 20 g of surfactant B-8462 were added to the neutralized phenol resin. Stirred at rpm for 10 minutes at high speed.

여기에 파라톨루엔설폰산을 고체 상태로 3.0 g넣고 혼합한 후 MDI 30.0 g을 넣고 2500 rpm에서 10 분간 고속 교반하여 서서히 발포가 시작되면 몰드에 넣고 상온(25 ℃)에서 발포체를 제조하였다. 상기 전 반응은 상온에서 수행하였다.Here, 3.0 g of paratoluenesulfonic acid was added in a solid state, mixed, 30.0 g of MDI was added thereto, and high speed stirring was performed at 2500 rpm for 10 minutes to slowly start foaming. The foam was prepared at room temperature (25 ° C.). The entire reaction was performed at room temperature.

실시예 2 ∼ 6Examples 2-6

다음 표 1에 나타낸 조성과 상기 실시예 1과 동일한 순서로 각 성분들을 혼합하여 발포체를 제조하였다.Next, foams were prepared by mixing the components shown in Table 1 and the same order as in Example 1 above.

구분division 조성성분(단위:g)Ingredient (unit: g) 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 실시예5Example 5 실시예6Example 6 페놀수지1) Phenolic Resin 1) 5050 5050 5050 5050 5050 2020 정포제2) Foam stabilizer 2) 1010 1010 1010 1010 1010 1010 계면활성제Surfactants B-84623) B-8462 3) 2020 -- 2020 -- 2020 -- B-84694) B-8469 4) -- 2020 -- 2020 -- 2020 경화제5) Curing agent 5) 33 33 33 33 33 33 이소 시아네이트Isocyanate MDI6) MDI 6) 3030 3030 1515 1515 -- -- TDI7) TDI 7) -- -- 1515 1515 3030 3030 1)레졸형 페놀수지에 암모니아수 처리하여 얻음. 2)MX-8651, 주성분 폴리올, 제조사 강남화성. 3), 4) 주성분-실리콘, 제조사 Goldschmidt. 5)고체상의 파라톨루엔술폰산 6)4,4'-diphenylmethane diisocyanate 7)2,4-toluene diisocyanate1) Obtained by treatment with ammonia water in resol type phenolic resin. 2) MX-8651, main component polyol, manufacturer Gangnam Hwaseong. 3), 4) Principal ingredient-silicon, manufacturer Goldschmidt. 5) Solid paratoluenesulfonic acid 6) 4,4'-diphenylmethane diisocyanate 7) 2,4-toluene diisocyanate

실험예 1 : 열적 특성 비교 (휘발도, 연소온도)Experimental Example 1: Comparison of thermal properties (volatility, combustion temperature)

상기 실시예 1∼2의 발포 전 페놀수지 조성물과, 실시예 1∼2 에서 제조한 페놀수지 발포체, 기존의 상품화된 발포체인 스티로폼, 우레탄폼을 100 ℃ 에서 700 ℃까지의 각 온도에서 한 시간 동안 소성시킨 후 각각의 휘발도를 분석하여 한 결과를 다음 표 2에 나타내었다. The phenol resin composition before foaming of Examples 1 and 2, the phenol resin foams prepared in Examples 1 and 2, styrofoam and urethane foams, which are conventionally commercialized foams, were used for one hour at a temperature ranging from 100 ° C to 700 ° C. After firing, the results of analyzing the volatilities are shown in Table 2 below.

온도 (1시간, ℃)Temperature (1 hour, ℃) 발포체의 휘발도(중량%)Volatility of the Foam (% by weight) 스티로폼Styrofoam 우레탄폼Urethane Foam 발포전 수지 조성물Pre-foaming resin composition 실시예 1∼2Examples 1-2 100100 1.81.8 1.41.4 14.814.8 13.613.6 150150 2.62.6 7.97.9 29.629.6 22.522.5 200200 7.97.9 16.416.4 32.032.0 25.425.4 250250 55.255.2 29.629.6 35.835.8 33.233.2 300300 97.497.4 71.871.8 38.638.6 34.934.9 400400 100.0100.0 96.696.6 46.946.9 59.659.6 500500 -- 100.0100.0 62.662.6 71.771.7 600600 -- -- 66.666.6 78.178.1 700700 -- -- 69.869.8 80.680.6 700(3시간)700 (3 hours) -- -- 70.970.9 88.988.9

상기 표 2에 나타낸 바와 같이 스티로폼과 우레탄폼은 400 ℃와 500 ℃에서 100 % 휘발되었다. 그러나, 본 발명의 실시예 1∼2 에서 제조한 페놀수지 발포체는 700 ℃에서도 80 %의 휘발도를 보였다.As shown in Table 2, the styrofoam and urethane foam were 100% volatilized at 400 ℃ and 500 ℃. However, the phenol resin foams prepared in Examples 1 to 2 of the present invention showed 80% volatilization even at 700 ° C.

온도에 따른(100 ∼ 700 ℃) 휘발도 경향을 보면 스티로폼은 250 ℃에서 급격히 증가하였고 우레탄폼은 300 ℃에서 급격히 휘발도가 증가한 반면, 본 발명의 실시예 1∼2에서 제조한 페놀수지 발포체는 100 ∼ 700 ℃까지 온도가 올라감에 따라서 서서히 휘발도가 증가하였다. 이것은 본 발명에서 제조한 페놀수지 발포체가 열에 대한 안정성 크고 내열성이 우수한 것을 증명한다. According to the volatilization tendency according to temperature (100-700 ° C.), styrofoam rapidly increased at 250 ° C. and urethane foam rapidly increased at 300 ° C., whereas the phenol resin foams prepared in Examples 1 to 2 of the present invention As the temperature rose to 100 to 700 ° C, the volatilization gradually increased. This demonstrates that the phenolic resin foam prepared in the present invention is heat stable and excellent in heat resistance.

발포하기 전의 레졸형 페놀수지와 실시예 1의 페놀수지 발포체를 700 ℃에서 3시간동안 각각 소성시킨 후의 휘발도는 70.9 %와 88.95 %를 나타냈다. 페놀수지 발포체에서의 레졸형 페놀수지의 양은 전체 조성물 중에서 50 중량% 미만으로 발포체에서 휘발성이 높은 첨가제들이 모두 휘발되었다고 해도 제조한 페놀폼의 내열성은 매우 우수하다고 할 수 있다. The volatilities after calcining the resol type phenolic resin and the phenolic resin foam of Example 1 for 3 hours at 700 ° C. respectively before foaming were 70.9% and 88.95%, respectively. The amount of the resol type phenol resin in the phenol resin foam is less than 50% by weight in the total composition, even if all of the highly volatile additives in the foam volatilized, the heat resistance of the prepared phenol foam is very excellent.

한편, 기존의 발포 스티로폼은 100 ℃ 이하에서 폼의 수축이 발생되고 우레탄폼은 140 ∼ 200℃에서 발포체(form)가 수축되어 경화가 일어난다. 이렇게 발포체가 수축되어 경화되면 발포체의 특성인 단열성을 잃게 되는 것이므로 내열성이 떨어져 단열재로 사용할 때 효과가 저하된다. On the other hand, the existing foamed styrofoam is a shrinkage of the foam is generated at 100 ℃ or less, the urethane foam is a shrinkage (foam) foam (form) at 140 ~ 200 ℃ occurs. Thus, when the foam shrinks and hardens, heat insulation, which is a characteristic of the foam, is lost. Therefore, when the foam is used as a heat insulating material, the effect is lowered.

반면, 본 발명의 페놀수지 발포체는 200 ℃ 이상에서 변색이 시작되고, 발포체의 경화는 더 높은 온도에서 시작되므로 다른 발포체와 비교해 볼 때 가장 높은 온도까지 열에 의하여 경화되지 않고 형태를 유지하는 것을 알 수 있다. On the other hand, the phenolic resin foam of the present invention starts discoloration at 200 ℃ or more, and since the curing of the foam starts at a higher temperature, it can be seen that the form is not cured by heat to the highest temperature as compared to other foams to maintain the form have.

그러므로 본 발명의 페놀수지 발포체는 고온에서 극저온까지 그 사용범위의 온도가 매우 넓기 때문에 고내열성을 가지며 단열재로서 이용이 적합하다. Therefore, the phenolic resin foam of the present invention has high heat resistance and is suitable for use as a heat insulating material because the temperature of its use range is very wide from high temperature to cryogenic temperature.

상기 표 2에서 나타난 바와 같이 본 발명에서 제조한 레졸형 페놀수지 발포체의 내열성 및 열적특성을 분석한 결과 모두 적합한 조건을 만족하는 물성을 나타낸다. As shown in Table 2, as a result of analyzing the heat resistance and thermal properties of the resol-type phenolic resin foam prepared in the present invention, both show the physical properties satisfying suitable conditions.

실험예 2 : 발포 정도 및 물성 분석Experimental Example 2 Analysis of Foaming Degree and Physical Properties

상기 실시예 1 ∼ 6과 같이, 각각 페놀수지에 대한 발포 첨가제를 변화시키면 제조된 발포체의 발포 정도와 발포체의 물성을 다음과 같은 방법으로 분석하였다. As in Examples 1 to 6, when the foaming additives for the phenolic resin were changed, the foaming degree and the physical properties of the foams were analyzed in the following manner.

1) 발포 정도: 조성물 원액 무게대비 부피 측정(㎤/g)1) Foaming degree: volume measurement (cm 3 / g)

2) 열중량 감소 : 당 연구소의 분석실에서 보유한 TGA 분석기 사용 2) Reduced thermogravimetric weight: using TGA analyzer held in our laboratory

3) 열전도율 : 당 연구소의 분석실에서 보유한 열전도율 측정기로 분석3) Thermal Conductivity: Analyzed by the thermal conductivity measuring instrument held in our laboratory

구분division 실시예Example 스티로폼Styrofoam 우레탄폼Urethane Foam 글래스울Glass wool 암면Rock wool 1One 22 33 44 55 66 발포정도 (㎤/g)Foaming degree (cm 3 / g) 3232 3232 2929 2828 2626 2424 3232 2525 0.20.2 0.30.3 열중량 감소 (600℃,wt.%)Thermogravimetric reduction (600 ℃, wt.%) 3535 3535 4040 4040 4545 4545 100100 100100 3535 3030 열전도율 (Kcal/m.h.℃)Thermal Conductivity (Kcal / m.h. ℃) 0.0280.028 0.0270.027 0.0250.025 0.0250.025 0.0230.023 0.0210.021 0.0320.032 0.0200.020 0.0330.033 0.0530.053

먼저 발포첨가제 중에서 발포제 역할을 하는 CO2와 물을 생성하고 가교제 역할을 하는 MDI와 TDI의 양과 조성을 변화시키면서 비교하였다. First, CO 2 and water, which act as a blowing agent, were formed among the foaming additives, and compared with varying amounts and compositions of MDI and TDI serving as crosslinking agents.

실시예 1과 2는 MDI 를 단독으로 30 g, 실시예 3과 4는 MDI 15 g과 TDI 15 g을 혼합, 실시예 5와 6은 TDI만 30 g 넣어 발포시켰다. Examples 1 and 2 were mixed with 30 g of MDI alone, Examples 3 and 4 were mixed with 15 g of MDI and 15 g of TDI, and Examples 5 and 6 were foamed with only 30 g of TDI.

발포체의 열중량 감소 측정을 위하여 0 ∼ 600 ℃까지 TGA분석을 한 결과 발포첨가제로 MDI를 넣은 발포체가 열중량 감소량이 가장 적었으며 TDI만 넣어서 발포시킨 것보다 MDI의 혼합 비율이 높을수록 열중량 감소가 적었다. 발포체의 내열성에 있어서는 MDI를 첨가한 발포혼합물의 발포체가 가장 내열성이 우수하다고 할 수 있다. TGA analysis from 0 to 600 ° C for the measurement of the thermal weight loss of the foam showed that the foam with MDI as the foaming additive had the lowest thermal weight reduction, and the higher the MDI mixing ratio than the foam with only TDI, the lower the thermal weight. Was less. In the heat resistance of the foam, it can be said that the foam of the foamed mixture containing MDI is the most excellent in heat resistance.

또한 발포체의 발포첨가제 중에서 계면활성제의 영향을 알아보기 위하여 실시예 1과 2에서는 계면활성제 B-8462와 B-8469를 각각 변화시키면서 MDI 30 g을 동일하게 넣고 발포시켰다. 실시예 3과 4에서는 MDI 15 g과 TDI 15 g을 혼합하여 넣고 각각 B-8462와 B-8469의 영향을 비교하였고, 실시예 5와 6에서는 TDI 30 g을 넣고 B-8462와 B-8469로 발포시켰다. In addition, in order to determine the effect of the surfactant in the foaming additive of the foam in Examples 1 and 2 and added to the foam and the same MDI 30g while changing the surfactants B-8462 and B-8469, respectively. In Examples 3 and 4, 15 g of MDI and 15 g of TDI were mixed and the effects of B-8462 and B-8469 were compared. In Examples 5 and 6, 30 g of TDI was added to B-8462 and B-8469. Foamed.

발포체의 TGA 열분석을 한 결과 계면활성제 B-8462를 넣은 발포체가 B-8469를 넣어 발포시킨 것보다 열중량 감소량이 적었다. 이것은 B-8462를 넣고 발포한 발포체가 B-8469를 넣고 발포한 발포체에 비해 열적으로 더 안정하다. TGA thermal analysis of the foam showed that the foam with surfactant B-8462 had less thermal weight loss than the foam with B-8469. This is more thermally stable than foams with B-8462 foamed with B-8469.

열적특성의 하나인 단열성은 발포체의 밀도에 따른 열전도도(K-factor)에 의해서 알 수 있는데 본 발명에서 제조한 페놀수지 발포체의 열적특성을 알기 위하여 기존 발포체과 비교하여 첨부도면 도 1에 도시하였다.  Thermal insulation, which is one of the thermal properties, can be known by thermal conductivity (K-factor) according to the density of the foam. In order to know the thermal properties of the phenol resin foam prepared in the present invention, it is shown in FIG.

열전도도가 낮을수록 단열성이 우수하다고 할 수 있는데, 도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예 5 ∼ 6에 의하여 제조된 페놀수지 발포체의 열전도도는 0.021 ∼ 0.026Kcal/m.h.℃로 나타나서, 스티로폼(0.032 Kcal/m.h.℃)이나 암면(Rock wool)(0.053 Kcal/m.h.℃), 글래스 울(0.033 Kcal/m.h.℃)과 비교하여 보면 유사하거나 낮은 열전도도를 나타낸다. 우레탄폼(0.015 ∼ 0.020 Kcal/m.h.℃)의 경우는 페놀수지 발포체보다 낮은 열전도도를 가지는 것으로 나타나지만 도 1에서와 같이 온도에 대하여 불안정한 열전도도 분포를 보인다. 반면에 페놀수지 발포체의 열전도도는 안정된 분포로 거의 열전도도 기울기가 일정하다.  The lower the thermal conductivity, the better the thermal insulation, as shown in Figure 1, the thermal conductivity of the phenolic resin foam prepared according to Examples 5 to 6 of the present invention is represented by 0.021 ~ 0.026Kcal / mh ℃, Styrofoam ( Compared with 0.032 Kcal / mh ° C), rock wool (0.053 Kcal / mh ° C), and glass wool (0.033 Kcal / mh ° C), they show similar or lower thermal conductivity. The urethane foam (0.015 ~ 0.020 Kcal / m.h. ℃) appears to have a lower thermal conductivity than the phenol resin foam, but as shown in Figure 1 shows an unstable thermal conductivity distribution with respect to temperature. On the other hand, the thermal conductivity of the phenol resin foam has a stable distribution, and the thermal conductivity is almost constant.

그러므로 안정되고 낮은 열전도도를 가지는 페놀수지 발포체는 우수한 단열성으로 인해 단열재나 보온재로의 이용이 용이하다고 할 수 있다. Therefore, phenolic resin foam having a stable and low thermal conductivity can be said to be easy to use as a heat insulating material or a heat insulating material due to its excellent heat insulating properties.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하여 제조된 페놀수지 발포체는 별도의 발포 제를 사용하지 않고 반응 중에 생성된 물과 CO2를 이용하여 발포시키킴으로써, 기존의 할로겐계 탄화수소류 등의 발포제를 사용하여 야기되는 오존층 파괴 등의 환경문제 발생을 없앨 수 있는 친환경적이며 청정공정의 효과가 있다. As described above, the phenol resin foam prepared according to the present invention is foamed by using water and CO 2 generated during the reaction without using a separate blowing agent, thereby using a blowing agent such as conventional halogen hydrocarbons. There is an environmentally friendly and clean process that can eliminate the environmental problems such as ozone layer destruction caused by.

또한 강도, 접착성, 내열성, 내수성 등 성형재료로서의 특성이 우수하여 전자부품, 항공기부품 및 건재용, 구조재로서 활용되고 있는 페놀수지 중에서도 난연성이 우수한 레졸형 페놀수지를 사용함으로써, 우수한 난연성을 발현하면서도 별도의 난연제 사용을 배제할 수 있어 기존의 발포체 제조시 난연성을 부여하기 위하여 첨가하는 난연제가 연소시 독성가스가 발생하여 제조공정 중이나 제품으로 사용시에 발생되던 문제점을 해결한 친환경적 생산 공정으로, 경제적이고 단열성과 내열성, 보온성 등의 물성이 뛰어난 페놀수지 발포체를 제조할 수 있도록 한다.In addition, it has excellent properties as a molding material such as strength, adhesiveness, heat resistance, and water resistance, and therefore, a resol type phenolic resin having excellent flame retardancy is used among phenol resins used for electronic parts, aircraft parts, building materials, and structural materials. It is possible to exclude the use of additional flame retardants, so that the flame retardant added to impart flame retardancy in the manufacture of existing foams is an eco-friendly production process that solves the problems caused during the manufacturing process or as a product due to the generation of toxic gas during combustion. It is possible to produce a phenolic resin foam having excellent properties such as heat insulation, heat resistance, and heat insulation.

이러한 본 발명에 의하면 기존 단열재로 널리 활용되고 있는 스티로폼 및 우레탄 폼 단열재 등의 문제점을 해결할 수 있는 대체소재로의 활용이 기대되며, 고기능성 페놀수지 발포체의 산업용 및 건축자재로의 다양한 응용이 기대된다. According to the present invention, it is expected to be utilized as an alternative material that can solve problems such as styrofoam and urethane foam insulation which are widely used as existing insulation, and various applications of high-functional phenolic resin foams to industrial and construction materials are expected. .

Claims (5)

삭제delete 삭제delete 삭제delete (a) 레졸형 페놀수지 100 중량부에 암모니아 수용액 2 ∼ 10 중량부를 가하여 교합시키는 단계; (a) adding 2-10 parts by weight of an aqueous ammonia solution to 100 parts by weight of the resol-type phenolic resin, followed by occlusion; (b) 상기(a) 단계에 실록산계 정포제, 비이온성 계면활성제 또는 이들의 혼합물 40 ∼ 80 중량부를 첨가하여 교반시키는 단계; (b) adding 40 to 80 parts by weight of a siloxane foam stabilizer, a nonionic surfactant or a mixture thereof and stirring the step (a); (c) 상기 (b) 단계에 약산성 경화제 5 ∼ 15 중량부를 첨가하여 상온에서 경화시키는 단계; 및, (c) adding 5 to 15 parts by weight of a weakly acidic curing agent to step (b) to cure at room temperature; And, (d) 상기 (c) 단계에 이소시아네이트계 화합물 40 ∼ 80 중량부를 첨가하여 교반한 후 발포시키는 단계(d) adding 40 to 80 parts by weight of an isocyanate compound to step (c), followed by stirring and foaming 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 페놀수지 발포체 제조방법.Flame-retardant phenolic resin foam manufacturing method comprising a. 제 4 항에 있어서, 상기 약산성 경화제는 고체 상태로 첨가하는 것을 특징으로 하는 난연성 페놀수지 발포체 제조방법.The method of claim 4, wherein the weakly acidic curing agent is added in a solid state.
KR1020050019745A 2005-03-09 2005-03-09 Manufacturing method for the composites of phenol resin foam KR100613887B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050019745A KR100613887B1 (en) 2005-03-09 2005-03-09 Manufacturing method for the composites of phenol resin foam

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050019745A KR100613887B1 (en) 2005-03-09 2005-03-09 Manufacturing method for the composites of phenol resin foam

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100613887B1 true KR100613887B1 (en) 2006-08-21

Family

ID=37602825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050019745A KR100613887B1 (en) 2005-03-09 2005-03-09 Manufacturing method for the composites of phenol resin foam

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100613887B1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015102373A1 (en) * 2014-01-03 2015-07-09 경기대학교 산학협력단 Phenolic resin-based rigid polyurethane foam foamed by using no acid curing agents and preparation method therefor
KR20150145297A (en) 2014-06-18 2015-12-30 주식회사 하우솔 Phenolic resin composition and phenol resin form board
WO2021100964A1 (en) * 2019-11-20 2021-05-27 (주)하이코리아 Phenolic foam insulation material and preparation method therefor
CN114752180A (en) * 2022-05-13 2022-07-15 哈尔滨工业大学 Shape memory phenolic foam and preparation method thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4530939A (en) 1982-02-11 1985-07-23 The Dow Chemical Company Low K-factor closed cell phenol-aldehyde foam and process for preparation thereof
JPS62515A (en) 1985-06-26 1987-01-06 Nippon Steel Chem Co Ltd Production of isocyanate-modified phenol foam
JPS633014A (en) 1986-06-20 1988-01-08 Nippon Steel Chem Co Ltd Production of phenolic resin foam
JPH0586660A (en) * 1991-09-30 1993-04-06 Dainippon Ink & Chem Inc Flame-retardant board material
JPH09176259A (en) * 1995-12-27 1997-07-08 Hitachi Chem Co Ltd Phenolic resin molding material

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4530939A (en) 1982-02-11 1985-07-23 The Dow Chemical Company Low K-factor closed cell phenol-aldehyde foam and process for preparation thereof
JPS62515A (en) 1985-06-26 1987-01-06 Nippon Steel Chem Co Ltd Production of isocyanate-modified phenol foam
JPS633014A (en) 1986-06-20 1988-01-08 Nippon Steel Chem Co Ltd Production of phenolic resin foam
JPH0586660A (en) * 1991-09-30 1993-04-06 Dainippon Ink & Chem Inc Flame-retardant board material
JPH09176259A (en) * 1995-12-27 1997-07-08 Hitachi Chem Co Ltd Phenolic resin molding material

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015102373A1 (en) * 2014-01-03 2015-07-09 경기대학교 산학협력단 Phenolic resin-based rigid polyurethane foam foamed by using no acid curing agents and preparation method therefor
KR20150145297A (en) 2014-06-18 2015-12-30 주식회사 하우솔 Phenolic resin composition and phenol resin form board
WO2021100964A1 (en) * 2019-11-20 2021-05-27 (주)하이코리아 Phenolic foam insulation material and preparation method therefor
CN114752180A (en) * 2022-05-13 2022-07-15 哈尔滨工业大学 Shape memory phenolic foam and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102190552B1 (en) Phenol resin foam and method for producing same
BR112015022714B1 (en) METHOD FOR FORMING A POLYURETHANE FOAM
US20120145955A1 (en) COMPOSITION OF HCFO-1233zd AND POLYOL BLENDS FOR USE IN POLYURETHANE FOAM
JP4111437B2 (en) Manufacturing method of polystyrene resin extruded foam plate and polystyrene resin extruded foam plate
KR100613887B1 (en) Manufacturing method for the composites of phenol resin foam
EP3835344A1 (en) Resin composition for phenolic foam production
FI82943B (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV STYRENPOLYMERSKUM OCH SKUM FRAMSTAELLT MEDELST DETTA.
KR101154191B1 (en) Method for preparing polyisocyanurate foam using liquid nucleating agents and polyisocyanurate foam prepared by the same
KR100756272B1 (en) Preparation method of phenol resin form
KR101555612B1 (en) Preparation method of drivit associate nonflammable expanded polystyrene for facing material of building
JP5943730B2 (en) Method for producing extruded polystyrene resin foam
RU2714917C1 (en) Composition for fire-resistant foamed polyurethane
Zhai et al. Influences of high‐impact polystyrene loading on the foaming behavior and flame‐retardant properties of polyphenylene oxide composites blown with CO2
KR20140023581A (en) Thermosetting foaming body with superior adiabatic and flameproof effect and method for manufacturing the same
RU2618822C2 (en) Polyizocyanurate foams containing disperse unstable particles of silicon dioxide
US6753356B2 (en) Foaming compositions
KR20160083727A (en) Rigid polyurethane foams and method for manufacturing the same
KR101796824B1 (en) Thermosetting foaming body with superior adiabatic and flameproof effect and method for manufacturing the same
KR102220943B1 (en) Thermosetting foam, method of producing the same, and insulating material
KR102578672B1 (en) Ployurethane foam composition and the method for producing polyurethan foam
KR20190035576A (en) Thermosetting foam and method of producing the same
KR100682608B1 (en) Resin composite for a doorframe and doorframe using this thing
KR102716430B1 (en) Flame retardant phenol resin composition
KR102690101B1 (en) A composition, eco-friendly polystyrene foam having excellent thermal insulation property and method for manufactureing the same
KR102369665B1 (en) Phenol resin foam and method for manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120813

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140128

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140811

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee