KR100725554B1 - 초저온용 단열 패널 및 그 제조 방법 및 경질 폴리우레탄발포체용 원액 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경질 폴리우레탄 발포체의 한쪽 면을 통기성 판상 면 부재로, 다른 면을 가요 시트 면 부재로 또는 통기성 판상 면 부재로, 각각 피복한 초저온용 단열 패널에 관한 것이다. 경질 폴리우레탄 발포체는 유리섬유 재료를 함유하는 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체이며, 통기성 판상 면 부재, 가요 시트 면 부재는 접착제를 사용하지 않고 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물의 발포 경화 반응에 의해 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체와 적층된 것이다.

초저온용 단열 패널, 경질 폴리우레탄 발포체, 판상 면 부재, 가요 시트 면 부재, 발포 원액 조성물, 경화 공정, 닙핑 공정.

Description

초저온용 단열 패널 및 그 제조 방법 및 경질 폴리우레탄 발포체용 원액 조성물 {A CRYOGENIC INSULATION PANEL, MANUFACTURING THEREOF, AND A RIGID POLYURETHANE FOAM RAW MATERIAL COMPOSITION}

도 1은 단열 패널용 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체의 제조 장치를 나타낸 개략도.

도 2는 경화 공정에 있어서 사용하는 가압 수단에 프레스기를 사용한 예를 나타낸 개략 정면도.

도 3은 접착 시험 샘플의 형상을 나타낸 사시도.

도 4는 단열 패널의 휨을 측정하는 방법을 나타낸 측면도.

본 발명은 초저온용 단열 패널과 그 제조 방법 및 경질 우레탄 발포체용 원액 조성물에 관한 것이며, 구체적으로는 LNG, 액화 헬륨, 액화 질소 등의 비점이 낮은 상온 가스 상태 물질을 저장하는 저장 설비의 단열에 바람직한 초저온용 단열 패널과 그 제조 방법 및 경질 우레탄 발포체용 원액 조성물에 관한 것이다.

LNG, 액화 헬륨, 액화 질소 등의 비점이 낮은 상온 가스 상태 물질을 액화 저장하는 저장 설비의 초저온용 단열재는 기화된 저장 가스, 특히 가연성 LNG를 저장한 경우에 있어서의 기화 LNG의 누설 방지를 위해 비통기성 재료층과 패널형 단열재의 보강을 위한 고강성(高剛性) 판상 면 부재층을 설치하여, 샌드위치 패널로 하는 것이 요구된다. 또한, 물리적 강도가 주로 요구되는 단열층 부분에 대해서는 양면을 고강성 판상 면 부재층으로 한 샌드위치 패널로 하는 것이 요구된다.

상기와 같은 초저온용 단열 패널에는 우수한 단열 성능, 즉 낮은 열 전달율을 갖는 것이나, 단열 패널 전체로서 소정의 물리적 강도를 갖는 것이 요구된다. 또한, 단열층에 공간이 발생하여 단열층 전체로서의 단열 효과의 저하를 방지하기 위해, 다음의 특성이 요구된다.

(1) 단열재 자체가 저장 용기 내와 외계와의 온도차에 의해 생기는 구겨짐과 응력에 견뎌 균열(crack) 등을 발생시키지 않는 강도를 가질 것.

(2) 단열 패널은 저장 용기 내와 외계와의 온도차에 의해 생기는 구겨짐에 기인하여 발생하는 면 부재와의 사이의 접착을 파괴하는 응력에 견딜 수 있는, 면 부재와의 강한 접착 강도를 가질 것.

(3) 복수의 단열 패널을 극간이 없도록 적층 시공하여 저장 설비의 단열층을 형성하는 것이 가능한, 매우 높은 두께 정밀도를 가질 것. 구체적으로는 두께의 치수 공차(公差)로서 ±0.5mm 이하라는 고정밀도를 가질 것.

경질 폴리우레탄 발포체는 우수한 저온 단열 성능을 가지고 있고, 상기 상온 가스 상태 물질의 액화 저장 설비의 초저온용 단열재로서 사용되고 있다. 상기와 같은 초저온용 단열재는 단열재인 경질 폴리우레탄 발포체에 전술한 바와 같은 저 장 설비 내외의 온도차에 의해 생기는 구겨짐, 응력에 견딜 수 있는 강도로 하기 위해, 유리섬유의 장섬유의 매트를 경질 폴리우레탄 발포체 내에 존재시켜, 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체로 하고 있다. 상기 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체의 한쪽 면에 목질 합판을, 다른 면에 알루미늄 시트를 포함하는 통기성이 없는 시트 또는 목질 합판을 접착제에 의해 접착·피복한 단열 패널로서 제조된다. LNG 등의 초저온 저장 설비의 단열층은 상기와 같은 단열 패널을 적절하게 적층하여 형성된다.

상기한 종래의 유리섬유 함유 경질 폴리우레탄 발포체의 단열재는 경질 폴리우레탄 발포체 단열재 패널을 제조하는 방법에 의해 제조되었다. 즉, 도 1에 나타내 바와 같이, 컨베이어(7, 8) 상에 지면 부재(11L)를 공급하는 동시에, 그 위에 보강용 유리섬유 재료로서 유리섬유 매트(9)를 원단으로부터 연속적으로 공급하여 올려놓는다. 그리고, 발포기의 헤드(3)로부터 공급되는 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물(M)을 주조한 후, 상부로부터 지면 부재(11U)를 연속적으로 공급하여 샌드위치형으로 한다. 또한, 닙롤(nip-roll)(13, 15)에 의해 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물을 유리섬유 매트에 충분히 함침시킨다. 그 후, 더블 컨베이어(17U, 17L)를 구비한 오븐(19)으로 이송하고, 발포 경화시켜 어느 정도의 두께 정밀도를 갖는 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체(B)를 제조한다. 그리고, 도면 번호 5는 가압 안내 부재이다.

상기와 같은 종래의 제법에 의해 얻어지는 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체는 그대로는 더블 컨베이어(17U, 17L)의 간격 정밀도를 높게 하는 것이 어렵 다. 또한, 가열 오븐의 길이에 한도가 있고, 폴리우레탄 중합·경화 반응이 완결되어 이미 치수 변화가 일어나지 않는 패널을 제조할 수 없어, 도저히 초저온 단열용 단열 패널에 요구되는 치수 정밀도를 충족시킬 수 없었다.

따라서, 얻어진 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체를 폭, 길이 방향으로 재단하고, 또한 지면 부재를 포함하는 양면을 재단, 연마하여 소정의 두께의 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체 패널로 하고, 이에 소정의 면 부재인 합판과 알루미늄 시트 함유 면 부재를 접착제를 사용하여 접착함으로써, 규정의 두께 공차에 합치되는 두께 정밀도를 갖는 초저온용 단열 패널이 제조되었다.

상기 방법에 의하면, 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체를 규정 두께로 하기 위한 고정밀도의 연마 마무리 공정과, 그에 필요한 설비와 접착 공정이 필요하여 필연적으로 고비용의 단열재로 되었다.

상기한 종래의 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체 패널 제조 방법에 있어서, 지면 부재를 대신하여, 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체(이후, RPUF 또는 단지 발포체라고 약칭하기도 함)의 제조 시에 소정의 면 부재인 합판과 비통기성 가요 시트 면 부재를 공급하고, 그 사이에 유리섬유 매트와 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물을 공급하는 방법이 고안된다. 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물(이하, 발포 원액이라 함)을 공급하기 위해서는, 그 공급 장치(발포기의 헤드, 도 1에 있어서의 도면 부호 3)를 설치하는 공간이 필요하다. 추가로, 발포 원액 산포 직후에 상면 부재를 연속적으로 공급하여 닙롤을 통과시킬 필요가 있다. 그를 위해 하면 부재로서 합판을, 상면 부재로서 가요성의 비통기성 가요 시트 면 부재를 공급하는 방법에 의한 제조도 가능하다.

상기 방법으로 단열 패널을 제조하면, 비통기성 가요 시트 면 부재를 제조 시의 상면 부재로서 사용한 경우에, 상기 비통기성 가요 시트 면 부재와 RPUF와의 계면 근방에 쉐어라인(share-line)이라 불리는 유리 성분이 집중된 얇은 층(고발포층)이 형성되는 경우가 있다. 그 결과, 엄격한 조건하에서는, 예를 들면 고온 지역에 있어서의 저장 시설 등과 같은 내외의 온도차가 큰 경우에는 비통기성 가요 시트 면 부재와 RPUF의 접착 강도가 부족한 단열 패널로 되는 경우가 있고, 용도에 따라서는 안정적인 사용이 불가능한 사태가 발생한다.

상기 종래 기술이 갖는 문제점에 감안하여, 본 발명의 목적은 접착제를 사용하지 않고 고강성 판상 면 부재와 가요 시트 면 부재, 바람직하게는 비통기성 가요 시트 면 부재가 모두 고강도로 RPUF와 접촉되고, 엄격한 조건하에서도 안정된 단열층을 형성할 수 있고, 또한 소정 두께로 형성된 초저온용 단열 패널, 및 그 패널에 접착·적층하여 복수층 패널로 하기 위한, 한쪽 면에 부재가 접착되어 있지 않은 초저온용 단열 패널을 제공하는 데에 있다.

또한, 연마 공정, 접착 공정을 별도 설치하지 않고 초저온용 단열 패널을 제조하는 것이 가능한 초저온용 단열 패널의 제조 방법, 및 그 제조 방법에 사용하는 경질 우레탄 발포체용 원액 조성물을 제공하는 데에, 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 초저온용 단열 패널은 경질 폴리우레탄 발포체의 한쪽 면을 통기 성 판상 면 부재로, 다른 면을 가요 시트 면 부재 또는 통기성 판상 면 부재로, 각각 피복한 것으로서, 상기 경질 폴리우레탄 발포체는 유리섬유 재료를 함유하는 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체이며, 상기 통기성 판상 면 부재, 상기 가요 시트 면 부재는 접착제를 사용하지 않고 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물의 발포 경화 반응에 의해 상기 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체와 적층된 것임을 특징으로 한다.

유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체의 층과 고강성의 통기성 판상 면 부재 및 가요 면 부재 또는 통기성 판상 면 부재의 양면 면 부재를 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물의 발포 경화 반응에 의해 접착함으로써, 초저온 단열용 단열 패널로서 필요한 초저온 저장 용기측인 내측과 외계와의 온도차에 의해 생기는 구겨짐, 응력에 견딜 수 있는 단열재 자체의 강도, 상기 구겨짐에 의해 발생하는 면 부재와의 사이의 접착을 파괴하는 응력에 견딜 수 있는 면 부재와 발포체의 강한 접착 강도 등을 구비한 단열 패널을 얻을 수 있다.

여기서, 적층이라는 것은 접착 또는 박리 가능하게 접합된 상태를 포함하는 의미이며, 통기성 판상 면 부재, 통상의 가요 시트 면 부재의 경우에는 접착이며, 가요 시트 면 부재 중에서도 실리콘 화합물, 파라핀 화합물, 폴리올레핀 등에 의해 표면 처리를 한 이형지(離型紙)를 사용한 경우는 박리 가능한 접합이다.

이형지를 1면 부재로 한 패널은 그 이형지를 박리하고, 경질 폴리우레탄 발포체면을 접착제를 사용하여 양면에 면 부재층을 가지는 패널에 접착하여, 복수층 패널로 할 수 있다.

상기 단열 패널에 있어서는 상기 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체/상기 통기성 판상 면 부재간의 접착 강도, 및 상기 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체/상기 가요 시트 면 부재간의 모든 접착 강도가 12kgf/㎠ 이상인 것이 초저온용 단열 패널로서 충분한 접착 강도이며, 바람직하다. 면 부재와의 접착 강도는 패널의 양면에 있어서, 상기 접착 강도를 충족시키고 있는 것이 필요하며, 한쪽이라도 쉐어라인 등의 존재에 의해 접착 강도가 낮으면, 그 면에서 박리가 발생하고, 공기층이 발생하여 단열 효과가 저하되기 때문에, 초저온용 단열 패널로서의 요구 특성을 충족시키기 어렵기 때문이다.

여기서, 면 부재와 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체의 접착 강도라는 것은 상기 양자를 박리하는 데에 필요한 강도이다. 실제로는 계면 박리, 또는 판상 면 부재인 합판의 재료 파괴는 일어나지 않고, RPUF가 재료 파괴되는 강도이다. 발포체와 면 부재의 계면 근방에 쉐어라인이 발생되어 있으면, 상기 쉐어라인부에서 파괴가 일어나고, 접착 강도가 12kgf/㎠(1.18MPa) 미만으로 크게 저하된다.

본 발명의 초저온용 단열 패널의 상기 통기성 판상 면 부재는 목질 합판인 것이 바람직하다. 목질 합판은 강도가 높고, 비교적 경량이며, 또한 금속 등보다 열 전도율이 낮아 경질 폴리우레탄 발포체의 발포 시의 접촉에 의해 강하게 접착되어, 초저온용 단열 패널의 면 부재로서 적합하기 때문이다.

상기 가요 시트 면 부재는 비통기성 가요 면 부재인 것이 바람직하다. 비통기성 가요 면 부재이면, 저장 물질의 누설 방지가 가능한 동시에, 외부로부터의 수분 침입에 의한 이슬이 맺히는 현상을 확실하게 방지할 수 있기 때문이다.

비통기성 가요 면 부재는 알루미늄 시트, 사포(glass-cloth) 및 수지 복합 시트인 것이 바람직하다. 이는 LNG를 수용하는 저장 장치의 초저온용 단열 패널로서, 강도, 경질 폴리우레탄 발포체의 반응 접착성, 가스의 누설 방지 등의 성능이 우수하기 때문이다.

상기 유리섬유 재료가 유리 장섬유 연속 스트랜드(continuous-strand) 매트인 것이 바람직하다. 보강재인 유리섬유를 경질 폴리우레탄 발포체 내에 균일하게 존재시킬 수 있고, 고강도의 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체가 형성되기 때문이다.

본 발명의 단열 패널은 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체층의 두께가 50∼400mm인 것이 바람직하다.

다음에, 본 발명의 초저온용 단열 패널의 제조 방법은 경질 폴리우레탄 발포체의 한쪽 면을 통기성 판상 면 부재로, 다른 면을 가요 시트 면 부재 또는 통기성 판상 면 부재로 피복한 것으로서, 상기 가요 시트 면 부재 또는 통기성 판상 면 부재 상에 유리섬유 재료와 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물을 올려놓는 원료 공급 공정, 상부로부터 상기 통기성 판상 면 부재를 공급하여 올려놓는 상면 부재 공급 공정, 상기 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물의 발포에 의한 경질 폴리우레탄 발포체의 형성과 동시에 상기 통기성 판상 면 부재 및 상기 가요 시트 면 부재 또는 통기성 면 부재를 적층하는 발포 적층 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

발포 시에, 온도 조절이나 가열을 행하는 것은 바람직한 양태이다.

종래의 기술과는 전혀 상이한 가요성이 없는 고강성의 통기성 판상 면 부재를 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물의 상부로부터 공급하는 공정으로 함으로써, 쉐어라인의 발생이 확실하게 방지되고, 특히 엄격한 조건하에 있어서도 안정적으로 양면의 면 부재의 접착 강도가 초저온용 단열 패널에 요구되는 특성을 동시에 충족시키는 것이 가능해졌다. 또한 상기 방법에 의하면, 연마 공정이나 별도의 접착 공정은 전혀 필요하지 않으며, 종래 기술에 의한 제조 방법에 비해, 현저하게 저비용의 단열 패널을 제조하는 것이 가능해졌다.

상식적으로는 액체의 표면에 큰 평판 패널을 올려놓으면 접촉면에 공기층이 들어가, 성형 후의 RPUF/판상 면 부재간의 접촉 강도를 충분히 얻을 수 없다고 생각되지만, 본 발명자들은 상기 방법에 의해, 상하 양면 부재와 RPUF의 접착 강도가 동시에 초저온용 단열 패널로서의 요구를 충족시키는 것을 발견하고, 본 발명을 완성한 것이다.

상기 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물이 폴리올 화합물을 함유하고, 이소시아네이트 화합물과 혼합, 반응시켜 경질 폴리우레탄 발포체를 형성하는 조성물로서, 상기 폴리올 화합물은 그 전체량을 100중량부로 했을 때, 방향족 폴리에스테르폴리올 15∼30중량부, 방향족 아민계 폴리에테르폴리올 20∼35중량부, 지방족 3관능 알코올을 개시제로 하는 3관능 폴리에테르폴리올 25∼45중량부, 소르비톨 또는 슈크로스를 개시제로 하는 다관능 폴리에테르폴리올 15∼25중량부, 및 저분자량 다가알코올 2∼10중량부를 함유하여 구성되는 것이 바람직하다.

발포 원액의 유리섬유의 장섬유 매트에 대한 함침성이 양호하며, 중합한 후 의 발포체 수지와 유리섬유의 접착 강도가 높고, 또한 발포 반응 완료 후의 발포체의 치수 변화가 작기 때문에, 초저온용 단열 패널용 단열재로서 매우 바람직한 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체 발포체층이 형성되기 때문이다.

상기 발포 적층 공정에 있어서, 상면 부재 또는 하면 부재의 최소한 한 쪽을 상기 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물의 발포에 의한 경질 폴리우레탄 발포체의 형성과 동시에 접착제를 사용하지 않고 발포 원액 조성물의 발포 경화 반응에 의해 상기 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체와 접착시키는 것이 바람직하다.

폴리우레탄은 접착제로서도 사용되는 수지로서, 각종 재료와의 접착성이 우수한 것이며, 반응하여 접착됨으로써, 고강도의 접착이 형성된다. 그 결과, 초저온용 단열용 단열 패널로서 필요한 초저온의 저장 용기측인 내측과 외계의 온도차에 의해 생기는 구겨짐, 응력에 견딜 수 있는 단열재 자체의 강도, 상기 구겨짐에 의해 발생하는 면 부재와의 사이의 접착을 파괴하는 응력에 견딜 수 있는 면 부재와 발포체의 강한 접착 강도 등을 구비한 단열 패널을 얻을 수 있다.

상기 상면 부재가 통기성 판상 면 부재이며, 상기 통기성 판상 면 부재를 접착제를 사용하지 않고 발포 원액 조성물의 발포 경화 반응에 의해 상기 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체와 접착되는 것이 바람직하다.

상면 부재를 발포 원액 조성물의 발포 경화 반응에 의해 접착하는 경우, 그 상면 부재는 통기성인 것이 바람직하다.

상면 부재를 통기성 재료로 하면, 면 부재와 발포체의 경계에 발생하는 쉐어 라인이라 불리는 고발포층의 발생이 방지되고, 면 부재와 발포체 사이의 박리 강도를 본래의 접착 강도로 유지할 수 있고, 별도로 접착 공정을 설치하지 않고 단열 패널을 얻을 수 있다.

특히, 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체의 층과 고강성의 통기성 판상 면 부재를 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물의 발포 경화 반응에 의해 접착시킴으로써, 초저온 단열용 단열 패널로서 필요한 초저온의 저장 용기측인 내측과 외계의 온도차에 의해 생기는 구겨짐, 응력에 견딜 수 있는 단열 패널 전체로서의 굽힘 탄성률 등의 물리적 강도, 상기 구겨짐에 의해 발생하는 면 부재와의 사이의 접착을 파괴하는 응력에 견딜 수 있는 면 부재와 발포체의 강한 접착 강도 등을 구비한 단열 패널을 얻을 수 있다.

전술한 제조 방법에 있어서, 상기 상면 부재 공급 공정과 상기 발포 적층 공정 사이에, 추가로 상하의 면 부재 사이를 가압하는 닙핑 공정을 설치하는 것이 바람직하다.

닙핑 공정은 상하의 면 부재를 외부로부터 가압하여 당기는 듯한 조작을 행하는 공정이며, 발포 원액의 유리섬유 재료로의 침투, 접촉을 양호하게 하는 동시에 공기를 배출하고, 에어 보이드(air boids)의 발생을 방지한다. 그 결과, 두께 정밀도가 향상된다.

닙핑 공정에 사용하는 장치로서는 실린더, 롤 등의 공지의 수단을 한정없이 사용할 수 있으나, 특히 닙롤의 사용이 바람직하다. 장치가 간단하며, 연속적인 닙핑을 행할 수 있기 때문이다.

두께 정밀도를 높이는 수단으로서, 소정 치수의 스페이스를 사용하고, 프레스를 사용하여 RPUF의 경화 반응이 완전히 종료되기까지 가압하는 경화(curing) 공정을 설치하는 것이 바람직하다. 경화 공정은 가열을 수반하기 때문에, 이 가열에 의해 공정 시간을 단축할 수 있어 효과적이다.

또한, 경화 공정 후에, 소정의 가열 조건으로 유지되는 어닐링 공정을 채용해도 된다. 상기 어닐링 공정에 의해, 치수 변화를 더욱 저감시킬 수 있어, 치수 정밀도를 향상시킬 수 있기 때문이다.

본 발명의 초저온용 단열 패널의 제조 방법에 있어서는 패킹률이 105∼120%인 것이 바람직하다.

패킹률이 105% 미만인 경우에는 두께 정밀도가 저하되거나, 발포체의 강도가 충분하지 않은 경우가 있고, 120%를 넘으면 얻어지는 패널의 강도가 저하되거나, 발포체가 압축되어 단열성이 저하되기 때문이다.

패킹률이라는 것은 압축하지 않고 발포시킨 발포체 높이를 t_f, 압축한 발포체 높이를 t로 했을 때, 패킹률 P는 P=100(t_f/t)에 의해 구해지는 수치이며, 공급하는 발포 원액의 양의 조절에 의해 설정된다.

전술한 제조 방법에 있어서도, 가요 면 부재는 비통기성 가요 면 부재인 것이 바람직하고, 특히 알루미늄 시트, 사포 및 수지 복합 가요 시트인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 경질 폴리우레탄 발포체용 원액 조성물은 폴리올 화합물을 함유하고, 이소시아네이트 화합물과 혼합, 반응시켜 경질 폴리우레탄 발포체를 형성하는 조성물로서, 상기 폴리올 화합물은 그 전체량을 100중량부로 했을 때, 방향족 폴리에스테르폴리올 15∼30중량부, 방향족 아민계 폴리에테르폴리올 20∼35중량부, 지방족 3관능 알코올을 개시제로 하는 3관능 폴리에테르폴리올 25∼45중량부, 소르비톨 또는 슈크로스를 개시제로 하는 다관능 폴리에테르폴리올 15∼25중량부, 및 저분자량 다가알코올 2∼10중량부를 함유하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 구성을 구비한 원액 조성물을 이소시아네이트 성분과 혼합한 발포 원액 조성물은 유리섬유의 장섬유 매트에 대한 함침성이 양호하며, 중합한 후의 발포체를 구성하는 수지와 유리섬유의 접착 강도가 높고, 또한 발포 반응 완료 후의 발포체의 치수 변화가 작아 초저온 단열용 패널로서 요구되는 특성을 만족시키는 것이다.

상기 3관능 폴리에테르폴리올은 글리세린을 개시제로 하는 글리세린 폴리에테르폴리올이 15∼25중량부, 트리메티롤알칸을 개시제로 하는 트리메티롤알칸 폴리에테르폴리올이 10∼20중량부로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 구성이면, 특히 유리섬유 매트로의 발포 원액 조성물의 함침성이 한층 더 개선된다.

본 발명의 단열 패널은 최소한 유리섬유 강화 RPUF, 고강성의 통기성 판상 면 부재, 가요 시트 면 부재, 바람직하게는 비통기성 가요 시트 면 부재를 구성 부재로 한다.

RPUF는 저온 단열 성능이 우수한 경질 폴리우레탄 발포체 원액을 사용하여 형성된다. 경질 폴리우레탄 발포체 원액은 활성 수소 함유 화합물, 발포제, 촉매 등을 함유하는 성분(R 성분)과, 폴리이소시아네이트 화합물을 주성분으로 하는 성분(P 성분)을 사용하고, 발포기를 사용하여 P, R 성분을 혼합하여 발포 원액 조성물로서 단열 패널의 성형에 제공된다.

(A) R 성분

본 발명에 있어서, 폴리올 성분의 주성분인 활성 수소기 함유 화합물인 폴리올 화합물로서 사용되는 방향족 폴리에스테르폴리올, 방향족 아민계 폴리올, 3관능 폴리에테르폴리올, 다관능 폴리에테르폴리올, 및 저분자량 다가알코올로서는 다음의 것이 예시된다.

a. 방향족 폴리에스테르폴리올

방향족 폴리카본산과 다가알코올의 에스테르이며, 방향족 폴리카본산으로서는 텔레프탈산, 프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌디카본산 등이, 또 다가알코올로서는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜 등의 글리콜류 등이 구체적으로 예시된다. 방향족 폴리에스테르폴리올은 수산기가가 200∼600gKOH/g인 것이 바람직하다.

상기의 방향족 폴리에스테르폴리올 화합물은 단독으로 사용해도 되고, 또 2종 이상을 병용하여 보다 바람직한 특성의 RPUF로 하는 것도 바람직하다.

b. 방향족 아민계 폴리올

폴리올 개시제로서 방향족 제1급 또는 제2급 아민에 알킬렌옥사이드, 구체적으로는 프로필렌옥사이드(PO), 에틸렌옥사이드(EO), 스틸렌옥사이드(SO), 테트라히 드로퓨란 등의 1종 이상을 개환(開環) 부가 중합시켜 얻을 수 있는 다관능성의 폴리올 화합물이다.

개시제인 방향족 제1급 또는 제2급 아민으로서는 디페닐메탄디아민, 2,4-톨루엔디아민, 2,6-톨루엔디아민, 1,6-나프탈렌디아민 등이 예시된다.

상기의 방향족 아민계 폴리올 화합물 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용하여 보다 바람직한 특성의 RPUF로 하는 것도 바람직한 양태이다.

c. 3관능 폴리에테르폴리올, 다관능 폴리에테르폴리올

다관능성 활성 수소화합물, 즉, 폴리올 개시제로서 지방족 내지 지방족 고리 다관능성 활성 수소화합물에 알킬렌옥사이드, 구체적으로는 프로필렌옥사이드(PO), 에틸렌옥사이드(EO), 스틸렌옥사이드(SO), 테트라히드로퓨란 등의 환형 에테르의 1종 이상을 개환 부개 중합시켜 얻어지는 다관능성의 올리고머이며, 트리메티롤프로판, 트리메티롤부탄 등의 트리메티롤알칸, 글리세린 등의 트리올류를 개시제로 한 것이 3관능 폴리에테르폴리올이다.

폴리올 개시제로서, 펜타에리스리톨 등의 4관능 알코올류, 소르비톨, 슈크로스 등의 다가알코올류를 사용한 것이 다관능 폴리에테르폴리올이다.

d. 저분자량 다가알코올

폴리우레탄의 기술 분야에 있어서, 폴리올 화합물이라는 것은 통상 분자량이 500 정도 이상의 올리고머를 말하지만, 본 발명에 있어서는 저분자량 다가알코올도 포함한 의미로 사용한다. 저분자량 다가알코올은 경질 폴리우레탄 발포체 구성 수지와 유리섬유의 접착 강도의 향상에 특히 유효하다고 추정된다. 상기 화합물로서 는 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 디에틸렌글리콜 등의 화합물이 바람직한 것으로 예시된다.

(B) P 성분

이소시아네이트 성분을 구성하는 폴리이소시아네이트 화합물로서는 폴리우레탄의 기술 분야에 있어서 주지의 디이소시아네이트 내지 폴리이소시아네이트 화합물은 모두 사용 가능하며, 구체적으로는 다음의 화합물이 예시된다.

a. 방향족 디이소시아네이트 화합물

·4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4-톨루엔이소시아네이트, 2,6-톨루엔디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트 등.

b. 지방족 디이소시아네이트 화합물

·에틸렌디이소시아네이트, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI) 등.

·수소첨가 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(HMDI, 상품명 하이렌-W, 휼스사 제조), 1,4-시클로헥산디이소시아네이트(CHDI), 메틸시클로헥실렌디이소시아네이트, 이소프론디이소시아네이트(IPDI), 수소첨가 m-크실렌디이소시아네이트(HXDI) , 노르보르난이소시아네이트 등의 지방고리식 디이소시아네이트류.

·크실렌디이소시아네이트(XDI), 테트라메틸크실렌디이소시아네이트(TMXDI) 등.

c. 3관능 이상의 폴리이소시아네이트

·크루드 MDI(44V-10, 44V-20 등(바이엘사 제조)).

·우레톤이민 함유 MDI(액상 MDI)(밀리오네이트 MTL;일본 폴리우레탄 공업 제조).

상기의 폴리이소시아네이트 함유물을 단독으로 사용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다. 상기의 폴리이소시아네이트 화합물 중에서도, 취급의 용이성, 반응의 속도, 얻어지는 RPUF의 물리 특성이 우수한 것, 저비용인 것 등으로부터 크루드 MDI의 사용이 가장 바람직하다.

본 발명의 경질 폴리우레탄 발포체의 제조 시에는 당업자에게 주지의 촉매, 난연제, 발포제, 착색제, 산화방지제 등이 사용 가능하다.

발포제로서는 오존층 파괴 계수가 작은 프론 화합물, 예를 들면 HCFC-141b, HFC-134a, HFC-245fa 등의 불소 함유 화합물, 시클로펜탄, n-펜탄 등의 지방족 내지 지방고리족 탄화수소, 그 외 물(水) 등이 한정되지 않고 사용 가능하다. 특히 저온 단열 성능이 우수한 점에서, HCFC-141b의 사용이 바람직하다.

촉매로서는 트리에틸렌디아민, N-메틸모르포린, N,N,N',N'-헥사메틸에틸렌디아민, DBU 등의 제3급 아민류, 디부틸주석디라우레이트, 디부틸주석디아세테이트, 옥틸산 주석 등의 금속계 촉매가 우레탄화 반응 촉매로서 예시된다. 그리고, 발포제의 1성분으로서 물을 사용하는 경우에는 유기 주석계 촉매는 가수분해되어 열화되기 때문에, 제3급 아민 촉매의 사용이 바람직하다.

폴리우레탄 분자의 구조에 있어서 난연성 향상에 기여하는 이소시아누레이트 결합을 형성하는 촉매의 사용도 바람직하고, 예를 들면 초산칼륨, 옥틸산 칼륨을 예시할 수 있다. 전술한 제3급 아민 촉매 중에서도 이소시아누레이트고리 형성 반 응도 촉진시키는 것이 있다. 이소시아누레이트 결합 생성을 촉진하는 촉매와 우레탄 결합 생성을 촉진하는 촉매를 병용해도 상관없다.

본 발명에 있어서는 추가로 난연제를 첨가하는 것도 바람직한 양태이며, 바람직한 난연제로서는 할로겐 함유 화합물, 유기 인산 에스테르류, 삼산화 안티몬, 수산화 알루미늄 등의 금속 화합물이 예시된다.

단, 이들 난연제는 예를 들면 유기 인산 에스테르는 과잉으로 첨가하면 얻어지는 경질 폴리우레탄 발포체의 물리적 특성이 저하되는 경우가 있고, 또 삼산화 안티몬 등의 금속 화합물 분말을 과잉으로 첨가하면 발포체의 발포 거동에 영향이 나타나는 등의 문제를 발생시키는 경우가 있고, 그 첨가량은 상기 문제를 발생시키지 않는 범위로 제한된다.

본 발명의 경질 폴리우레탄 발포체에는 필요에 따라 가소제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 가소제도 난연성에 기여하는 것이 바람직하며, 인산의 할로겐화 알킬에스테르, 알킬인산에스테르나 알릴인산에스테르, 인산에스테르 등이 사용 가능하며, 구체적으로는 트리스(β-클로로메틸)포스페이트(TCEP, 다이하치 가가쿠(大八化學) 제조), 트리스(β-클로로프로필)포스페이트(TMCPP, 다이하치 가가쿠(大八化學) 제조), 트리부틸포스페이트, 트리에틸포스페이트, 크레딜페닐포스페이트, 디메틸메틸포스포네이트 등을 예시할 수 있고, 이들 1종 이상이 사용 가능하다. 가소제의 첨가량은 폴리올 성분 100중량부에 대하여 5∼30중량부인 것이 바람직하다. 상기 범위를 넘으면 가소화 효과를 충분히 얻을 수 없거나, 발포체의 물리 특성이 저하되는 등의 문제가 생기는 경우가 발생한다.

경질 폴리우레탄 발포체 형성용 원액으로서는 상기의 성분으로부터 선택되는 성분을 사용한 시판되는 원액을 사용하는 것도 가능하며, 구체적으로는 소프란R 115-90F, 소프란R 115-90H 등(도요 고무 고교(주) 제조) 등이 예시된다.

본 발명에 있어서 사용하는 면 부재로서는 공지의 고강성의 면 부재, 가요성의 면 부재는 특별히 한정되지 않고 사용 가능하며, 가요성의 면 부재로서는 이형 처리를 한 이형 면 부재, 접착되는 비이형 면 부재가 포함된다.

고강성의 통기성 판상 면 부재로서는 공지의 면 부재가 사용 가능하며, 석고 보드, 목질 합판, 규산칼슘 보드 등이 예시되지만, 물리적 강도, 경질 폴리우레탄 발포체와의 반응 접착 강도가 양호하며, 또한 열 전도율이 작은 점에서 목질 합판의 사용이 가장 바람직하다. 목질 합판은 강성이 목적에 합치되는 한 그 구성, 사이즈 등이 특별히 한정되는 것은 아니다. 일반적으로 건축용 합판으로서 시판되고 있는 두께가 8∼20mm, 바람직하게는 9∼12mm 합판의 사용이 가격면에서 바람직하다.

가요성 면 부재로서는 지면 부재, 수지 라미네이트 지면 부재, 알루미늄 시트, 강판, 수지 필름 등의 공지의 가요 면 부재가 예시되며, 한정되지 않고 사용 가능하지만, 시트 자체의 물리적 강도가 양호하며, 결로 현상에 의한 물이 발생해도 부식되지 않는 것, 경질 폴리우레탄 발포체와의 반응 접착 강도가 양호한 것 등의 이유에 의해, 알루미늄 시트, 사포, 수지 코팅층을 구비한 복합 재료의 사용이 가장 바람직하다. 상기 복합 재료로서는 발포체와의 접착이 우수한 것, 선 팽창 계수가 작은 것 등으로부터 알루미늄 시트의 양면에 사포를 포함하는 수지층을 라 미네이트한 면 부재(예를 들면 상품명 트리플렉스(HUTCHINSON사 제조), 트리지트(유니티카사 제조) 등)의 사용이 특히 바람직하다.

상기의 면 부재 중에서, 극성이 강하고 흡습성이 큰 지면 부재, 석고 보드, 목질 합판, 규산칼슘 보드 등, 특히 목질 합판은 건조된 저수분율의 상태로 패널의 제조에 제공하는 것이 바람직하다. 면 부재의 수분율이 높은 경우에는 접착면의 이소시아네이트기와 활성 수소기의 반응 밸런스가 깨져 접착 강도가 저하되는 경우가 발생한다.

본 발명의 초저온용 단열 패널은 고강성의 통기성 판상 면 부재/유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체/알루미늄 시트 복합 면 부재/유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체/고강성의 통기성 판상 면 부재라는 구성으로 사용하는 것도 바람직하다. 상기 구성의 단열 패널은 고강성의 통기성 판상 면 부재/유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체/알루미늄 시트 복합 면 부재로 이루어지는 구성의 단열 패널에, 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체/고강성의 통기성 판상 면 부재라는 구성을 가지는 단열 패널을, 알루미늄 시트 복합 면 부재와 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체면을 접착제를 사용하여 접착함으로써 제조된다. 여기서 사용하는 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체/고강성의 통기성 판상 면 부재로 이루어지는 구성을 가지는 단열 패널은 이형 지면 부재와 통기성 판상 면 부재를 사용하여 제조할 수 있다. 구체적으로 예시하면, 제조 시의 하면 부재로서 통기성 판상 면 부재를 사용하고, 상면 부재로서 이형 지면 부재를 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체의 샌드위치 패널을 제작하고, 이형지를 박리 제거하여 형성된 RPUF의 표피 층을 표면화함으로써 얻어진다.

RPUF를 강화하기 위해 사용되는 유리섬유 재료는 애스펙트비(aspect ratio)가 큰 유리섬유가 바람직하고, 바람직한 재료로서 유리 장섬유의 매트형 제품, 구체적으로는 절단 유리섬유 매트, 연속 스트랜드 매트 등이 예시된다. RPUF 발포 원액의 함침성, 발포체의 보강성이 우수한 점에서, 연속 스트랜드 매트의 사용이 가장 바람직하다.

다음에, 본 발명의 초저온용 단열 패널의 제조에 바람직한 제조 방법을 통기성 판상 면 부재와 알루미늄 복합 면 부재를 구비한 단열 패널의 제조를 예로서 설명한다.

컨베이어 상에 알루미늄 복합 면 부재인 트리플렉스를 한 쪽의 면 부재인 통기성 판상 면 부재와 같은 길이로 절단하여 공급하고, 역시 원단으로부터 끌어내 합판과 같은 길이로 절단한 보강용 유리섬유 재료(연속 스트랜드 매트)를 공급하여 올려놓고, 발포기의 헤드로부터 공급되는 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물을 면 부재와 유리섬유 재료를 이동시키면서 면 전체에 균일하게 주조하였다. 그 후, 상부로부터 통기성 판상 면 부재를 공급하고 올려놓아 미발포 패널로 한다. 이 때, 닙롤에 의해 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물을 유리섬유 매트에 충분히 함침시키는 것이 바람직하다.

이어서, 미발포 패널을 소정 두께의 스페이서를 구비한 프레스에 의해 가압하여 발포, 경화 반응을 행하게 하여, 목적하는 단열 패널을 작성한다. 프레스는 정반(定盤)을 가열해도 되고, 특별히 가열하지 않고 보호하는 것만으로도 된다. 발포 패널의 경화 후, 소정 온도로 소정 시간 유지하는 어닐링 공정을 설치하는 것이 단열 패널의 휨을 저감시킬 수 있어 특히 바람직하다. 어닐링 공정에 있어서도, 경화 공정과 동일하게 소정 두께로 유지하는 것이 바람직하다.

통기성 판상 면 부재의 배치는 흡반과 액추에이터를 조합한 장치 등에 의해 행하는 것이 바람직하다.

상기 제조 방법에 있어서, 컨베이어 상에 알루미늄 복합 면 부재인 트리플렉스와 보강용 유리섬유 재료를 연속적으로 공급하는 제조 방법을 채용하는 것도 가능하다.

본 발명에 관한 유리 장섬유 함유 경질 폴리우레탄 발포체의 단열재의 제조에 대해서는 도 1에 나타낸 종래의 경질 폴리우레탄 발포체 단열재 패널의 제조 방법을 그대로 적용할 수 있다. 이 경우, 상면 부재로서 지면 부재 등의 가용성을 가지고 연속적으로 공급할 수 있는 면 부재를 사용하고, 경화 공정에 있어서의 가압 수단으로서 더블 컨베이어를 사용하였으나, 이에 대신하여 상면 부재로서 판상 면 부재를 공급해도 된다.

도 2에 있어서는 가압 수단으로서 프레스를 사용한 예를 나타낸다. 더블 컨베이어는 반드시 두께 정밀도가 양호하지 않기 때문에, 소정의 치수 공차를 달성하기 위해서는 발포체의 표면을 연삭하여 면 부재를 접착하는 것이 바람직하다.

프레스기(30)는 복수의 정반(33)과 유압 실린더(S)를 구비한다. 제조된 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체의 보드(B)는 적절한 길이로 재단되어 정반 사이에 설치된다. 정반 사이에는 소정의 간격으로 하기 위한 스페이서(31)가 배치된 다. 프레스기(30)는 전체가 오븐 등의 온도 조절실에 설치되어도 되고, 정반이 가열 가능한 열반으로 되어 있어도 된다. 상기 방법에 의하면, 발포체의 연삭 공정과 면 부재의 접착 공정을 생략할 수 있고, 양면에 소정 면 부재가 발포 경화 반응과 동시에 접착되어 있으면, 그대로 사용 가능해져 효과적이다.

[실시예]

다음에 본 발명의 실시예를 실험예에 따라 설명한다.

(1) 단열 패널의 접착 강도, 두께 정밀도, 휨에 관한 실시 결과

경질 폴리우레탄 발포체 원액 조성물로서, 소프란R 115-90H(도요 고무 고교 가부시키가이샤 제조)를 사용하고, 유리섬유 매트로서 연속 스트랜드 매트 UNIFILO U801(VETROTEX사 제조)을 사용하고, 가요 면 부재로서 알루미늄 시트의 양면에 사포를 함유하는 수지층을 라미네이트한 두께 1.0mm의 면 부재(트리플렉스), 고강성 통기성 판상 면 부재로서 목질 합판 SCHAUMAN WISA(SCHAUMAN WOOD OY사 제조)를 사용하고, 전술한 제조 방법에 의해, 다음의 표 1에 기재된 조건에 의해 연속적으로 양면에 면 부재가 접착된 경질 폴리우레탄 발포체층의 두께 100mm의 단열 패널을 제작하고, 폭 1000mm, 길이 3000mm로 재단하였다.

[표 1]

	조건
실시예 1 비교예 1	닙롤 사용 닙롤 사용 안함
실시예 2 비교예 2	경화 공정 50℃, 12시간 프레스 경화 공정 설치하지 않음
실시예 3 비교예 3 비교예 4	패킹률 110% 패킹률 100% 패킹률 125%
실시예 4 비교예 4	어닐링 100℃ 어닐링 없음

그리고, 상기 이외의 조건은 본 발명에 바람직한 구성으로 실시하였다.

(평가)

[접착 강도]

도 3에 나타낸 형상의 접착 강도 측정 샘플을 작성하고, 화살표 방향으로 잡아당겨 박리 접착 강도를 측정하였다. 접착 강도 측정 샘플은 단열 패널의 경질 폴리우레탄 발포체층을 절단하여 20mm의 두께로 하고, 합판/경질 폴리우레탄 발포체층 접착 평가 샘플, 트리플렉스/경질 폴리우레탄 발포체층 접착 평가 샘플을 각각 작성하였다. 인장 지그(jig)와 발포체, 인장 지그와 합판, 인장 지그와 트리플렉스의 접착은 2액 경화형 폴리우레탄계 접착제를 사용하여 접착하였다. 측정은 인장 실험기로서 오토그래프 AG1000E(島津 제작소 제조)를 사용하고, 크로스 헤드 스피드는 2mm/분, 실험 환경 온도는 23℃로 행하였다.

[두께 정밀도]

제작한 패널을 폭 방향 또는 길이 방향으로 복수의 길고 좁은 형태로 재단하고, 길고 좁게 길이 방향으로 복수 개소 부분을 캘리퍼스를 사용하여 두께를 측정하고, 통계 처리하여 정밀도를 구하였다.

[휨]

도 4에 나타낸 상태로 휨에 의한 단부의 부상(d)을 측정하고 1m당 휨 값을 구하였다.

(평가 결과)

얻어진 단열 패널의 평가 결과 중, 두께 정밀도, 휨에 대해서는 표 2에 나타 낸다. 목질 합판과 RPUF의 접착 강도, 트리플렉스와 RPUF의 접착 강도는 다음과 같았다.

목질 합판/RPUF의 접착 강도 : 15kgf/㎠(1.47MPa)

트리플렉스/RPUF의 접착 강도 : 15kgf/㎠(1.47MPa)

이들은 모두 요구 특성인 12kgf/㎠(1.18MPa)를 넘는 우수한 것이다.

[표 2]

	평가 결과	규격값
실시예 1 비교예 1	두께 정밀도 ±0.3 두께 정밀도 ±0.6	< ±0.5mm
실시예 2 비교예 2	휨 1mm/m 휨 1mm/m	< 1.5mm/m
실시예 3 비교예 3 비교예 4	두께 정밀도 ±0.3mm 인장 강도 12kgf/㎠ 두께 정밀도 > ±0.6mm 인장 강도 12kgf/㎠ 두께 정밀도 ±0.3mm 인장 강도 < 8kgf/㎠	두께 정밀도 < ±0.5mm 인장 강도 ≥ 12kgf/㎠
실시예 4 비교예 5	휨 1mm/m 휨 2mm/m	< 1.5mm/m

상기한 결과와 같이, 본 발명에 의하면, 모구 규격값을 만족시키는 초저온용 단열 패널을 얻을 수 있었다.

(Ⅱ) 단열 패널의 경질 폴리우레탄 발포체 원액 조성물에 관한 실시 결과

[원액 조성물]

실시예 5와 비교예 6∼13의 원액 조성물의 배합 조성을 표 3의 상단에 나타낸다. 배합 비율은 중량부로 표시하였다. 그리고, 실시예 5의 원액 조성물은 상기한 소프란R 115-90H(도요 고무 고요 가부시키가이샤 제조)를 사용한 것이다.

[단열 패널의 제작]

표 3에 나타낸 원액 조성물을 사용하고, 이것에 발포제로서 HCFC-141b를 10 중량부 첨가·혼합하여 폴리올 성분으로 하고, 폴리이소시아네이트 화합물로서 조제(粗製) MDI(c-MDI, 스미토모(住友) 바이엘 우레탄사 제조)를 사용하고, NCO/OH당 중량비를 1.1로 혼합하고, 경질 폴리우레탄 발포체의 발포 원액 조성물로서 사용하였다.

유리섬유 매트로서는 연속 스트랜드 매트 UNIFILO U801(VETROTEX사 제조)을 사용하였다.

초저온용 단열 패널인 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체는 길이 4m, 폭 2m, 두께 100mm의 패널 성형용 공동을 가지고, 길이 방향 양측에 유리섬유 매트의 단부의 일부를 걸어서 끌어올릴 수 있는 후크를 삽입하는 슬릿을 20cm 간격으로 형성한 주형틀을 사용하고, 상기 주형틀보다도 면적이 큰 정반을 구비한 프레스기를 사용하여 다음의 순서에 의해 제조하였다.

1) 정반 상에 이형지를 깔고, 그 위에 주형 틀을 올려놓는다.

2) 주형 틀 내에 유리섬유 매트를 부설하고, 상기의 폴리올 성분과 폴리이소시아네이트 화합물을 혼합한 발포 원액 조성물을 균일하게 산포한다.

3) 상면에 이형지를 올려놓고, 주형 틀 내에서 닙롤을 사용하여 상면 이형지 상으로부터 닙롤을 주형 틀의 길이 방향으로 이동시키면서 닙핑을 행한다.

4) 유리섬유 매트의 폭 방향 단부를 3개의 후크로 걸고, 원액 조성물의 발포에 따라 유리섬유가 균일하게 퍼지도록 각각 상이한 높이로 끌어올린다.

5) 발포 반응의 진행중에 프레스기로 주형 틀의 두께로 가압하고, 정반 온도 50℃로 3시간 유지한다.

[평가]

·물리적 강도

ASTM D-1623에 준거한 측정 방법으로 인장 강도를 측정하였다. 인장 강도는 23℃에 있어서의 인장 강도(상온 인장 강도)와 -170℃에 있어서의 인장 강도(저온 인장 강도)를 측정하였다. 요구되는 물리적 강도는 상온 인장 강도가 2.45MPa 이상, 저온 인장 강도는 2.75MPa 이상이다.

·함침성

함침성은 단면에 보여지는 유리섬유의 분포의 균일성을 대용 특성으로 하였다. 얻어진 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체를 30cm 간격으로 폭 방향으로 재단하고, 유리섬유층의 간격을 정규로 측정하여 섬유의 분포의 균일성으로서 나타내었다.

·두께 정밀도

상기 함침성의 평가에 있어서 재단한 샘플의 두께를 캘리퍼스를 사용하여 1재단 샘플당, 원래의 패널의 폭 방향으로 5개소 측정하였다. 두께의 불균일은 ±0.5mm 이하인 것이 요구된다.

·경화 특성

발포체의 경화 특성은 내부에 균열이 없는 것으로 평가하였다. 상기의 함침성 평가 샘플의 단면을 육안 관찰하여 균열이 전혀 허용되지 않는 것을

, 균열이 한 곳이라도 존재하는 것을 ×로 평가하였다.

[평가 결과]

표 3의 하단에 평가 결과를 나타낸다. 각 성분이 소정의 배합 비율을 만족시키고 있지 않은 것은 어떠한 특성에 있어서는 요구 특성을 만족시키고 있지 않지만, 본 발명의 경질 폴리우레탄 발포체 원액 조성물을 사용한 패널은 평가한 모든 특성에 있어서 요구를 만족시키는 것이다.

[표 3]

		실시예 5	비교예 6	비교예 7	비교예 8	비교예 9	비교예 10	비교예 11	비교예 12	비교예 13
폴 리 올 성 분 의 배 합	방향족 폴리에스테르 폴리올	20	10	35	20	20	15	15	25	15
	방향족 아민계 폴리올	30	30	30	15	45	30	25	30	30
	TMP계 폴리올 (3관능)	10	15	10	10	0	25	10	10	10
	글리세린계 폴리올 (3관능)	20	25	20	25	15	25	15	20	15
	소르비톨계 폴리올 (다관능)	15	15	0	25	15	0	30	15	15
	저분자량 다가알코올	5	5	5	5	5	5	5	0	15
평 가 결 과	상온 인장 강도 (수평방향) (MPa)	2.55`	2.65	2.60	2.25	2.00	2.60	2.45	2.20	2.50
	저온 인장 강도 (수평방향) (MPa)	2.90	2.20	3.15	2.55	2.10	2.30	2.70	2.40	2.80
	함침성 (mm)	6	5	11	6	13	9	7	6	5
	두께 정밀도 (mm)	±0.3	±0.3	±0.7	±0.7	±0.2	±0.3	±0.6	±0.3	±0.6
	경화성					×				×

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체의 층과 고강성의 통기성 판상 면 부재 및 가요 면 부재 또는 통기성 판상 면 부재의 양면 면 부재를 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물의 발포 경화 반응에 의해 접착함으로써, 초저온 단열용 단열 패널로서 필요한 초저온 저장 용기측인 내측과 외계의 온도차에 의해 생기는 구겨짐, 응력에 견딜 수 있는 단열재 자체의 강도, 상기 구겨짐에 의해 발생하는 면 부재와의 사이의 접착을 파괴하는 응력에 견딜 수 있는 면 부재와 발포체의 강한 접착 강도 등을 구비한 단열 패널을 얻을 수 있다.

Claims (17)

1. 폴리올 화합물 및 폴리이소시아네이트 화합물을 함유하는 발포원액 조성물로부터 형성된 경질 폴리우레탄 발포체의 일면을 석고 보드, 목질 합판 및 규산칼슘 보드로부터 선택되는 통기성 판상 면 부재로, 타면을 지면 부재(紙面材), 수지 라미네이트 지면 부재, 알루미늄 시트, 강판, 및 수지 필름으로부터 선택되는 가요성(可撓性) 시트 면 부재, 혹은, 석고 보드, 목질 합판 및 규산칼슘 보드로부터 선택되는 통기성 판상 면 부재로, 각각 피복한 초저온용 단열 패널로서,

   상기 경질 폴리우레탄 발포체는 유리섬유 재료를 포함하는 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체이고, 상기 통기성 판상 면 부재, 상기 가요성 시트 면 부재는, 접착제를 사용하지 않고 경질 폴리우레탄 발포 원액 조성물의 발포 경화 반응에 의해 상기 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체와 적층된 것임을 특징으로 하는 초저온용 단열 패널.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체/상기 통기성 판상 면 부재의 접착 강도, 및 상기 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체/상기 가요성 시트 면 부재의 접착 강도가 모두 12kgf/㎠ 이상인 것을 특징으로 하는 초저온용 단열 패널.
3. 제1항에 있어서,

   상기 통기성 판상 면 부재가, 목질 합판인 것을 특징으로 하는 초저온용 단열 패널.
4. 제1항에 있어서,

   상기 가요성 시트 면 부재가, 비통기성 가요성 시트 면 부재인 것을 특징으로 하는 초저온용 단열 패널.
5. 제4항에 있어서,

   상기 비통기성 가요성 시트 면 부재가, 알루미늄 시트, 사포 및 수지의 복합 시트인 것을 특징으로 하는 초저온용 단열 패널.
6. 제1항에 있어서,

   상기 유리섬유 재료가, 유리 장섬유 연속 스트랜드(continuous-strand) 매트인 것을 특징으로 하는 초저온용 단열 패널.
7. 폴리올 화합물 및 폴리이소시아네이트 화합물을 함유하는 발포원액 조성물로부터 형성된 경질 폴리우레탄 발포체의 일면을, 석고 보드, 목질 합판 및 규산칼슘 보드로부터 선택되는 통기성 판상 면 부재로, 타면을 지면 부재, 수지 라미네이트 지면 부재, 알루미늄 시트, 강판, 및 수지 필름으로부터 선택되는 가요성 시트 면 부재, 혹은, 석고 보드, 목질 합판 및 규산칼슘 보드로부터 선택되는 통기성 판상 면 부재로, 각각 피복한 초저온용 단열 패널의 제조 방법으로서,

   하면 부재로서, 상기 가요성 시트 면 부재 또는 통기성 판상 면 부재 상에 유리섬유 재료와 경질 폴리우레탄 발포체 발포 조성물을 올려놓는 원료 공급 공정,

   상부로부터 상기 통기성 판상 면 부재를 공급하여 올려놓는 상면 부재의 공급 공정, 및

   상기 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물을 발포하여 경질 폴리우레탄 발포체를 형성하면서, 상기 통기성 판상 면 부재와, 가요성 시트 면 부재 또는 통기성 판상 면 부재를 적층하는 발포 적층 공정을 포함하는 초저온용 단열 패널의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물이, 폴리올 화합물을 함유하고, 이소시아네이트 화합물과의 혼합 및 반응에 의해 경질 폴리우레탄 발포체를 형성하며,

   상기 폴리올 화합물은 그 전체량을 100중량부로 했을 때, 방향족 폴리에스테르 폴리올 15∼30중량부, 방향족 아민계 폴리에테르폴리올 20∼35중량부, 지방족 3작용성 알코올을 개시제로 하는 3작용성 폴리에테르폴리올 25∼45중량부, 소르비톨 또는 슈크로스를 개시제로 하는 다작용성 폴리에테르폴리올 15∼25중량부, 및 저분자량 다가알코올 2∼10중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온용 단열 패널의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서,

   상기 발포 적층 공정은, 상기 상면 부재 또는 하면 부재의 한쪽 이상을 상기 경질 폴리우레탄 발포체 발포 원액 조성물의 발포에 의한 경질 폴리우레탄 발포체를 형성하면서, 접착제를 사용하지 않고 발포 원액 조성물의 발포 경화 반응에 의해 상기 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체와 접착시키는 것을 특징으로 하는 초저온용 단열 패널의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 상면 부재가 통기성 판상 면 부재이며, 상기 통기성 판상 면 부재를 접착제를 사용하지 않고 발포 원액 조성물의 발포 경화 반응에 의해 상기 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체와 접착시키는 것을 특징으로 하는 초저온용 단열 패널의 제조 방법.
11. 제9항에 있어서,

    상기 하면 부재가 비통기성 가요성 면 부재이며, 상기 비통기성 가요성 면 부재를 접착제를 사용하지 않고 발포 원액 조성물의 발포 경화 반응에 의해 상기 유리섬유 강화 경질 폴리우레탄 발포체와 접착시키는 것을 특징으로 하는 초저온용 단열 패널의 제조 방법.
12. 제7항에 있어서,

    상기 상면 부재 공급 공정과 상기 발포 적층 공정 사이에, 상하의 면 부재 사이를 가압하는 닙핑 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온용 단열 패널의 제조 방법.
13. 제7항에 있어서,

    소정 두께로 가압 하에서 경화 반응을 행하는 경화 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온용 단열 패널의 제조 방법.
14. 제7항에 있어서,

    패킹률이 105∼120%인 것을 특징으로 하는 초저온용 단열 패널의 제조 방법.
15. 제7항에 있어서,

    상기 가요성 시트 면 부재가 비통기성 가요성 시트 면 부재인 것을 특징으로 하는 초저온용 단열 패널의 제조 방법.
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