KR101338763B1 - 열경화성 수지 발포판의 성형 장치 및 열경화성 수지 발포판의 제조 방법 - Google Patents

열경화성 수지 발포판의 성형 장치 및 열경화성 수지 발포판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

불필요한 면재를 복층화하지 않고, 고속 건조할 수 있음과 함께, 보다 효율적 또한 안정적으로 열경화성 수지 발포판을 제조할 수 있는 열경화성 수지 발포판의 성형 장치, 및, 그것을 위한 효율적인 열경화성 수지 발포판의 제조 방법을 제공한다. 적어도 열경화성 수지, 발포제, 및 경화제로 이루어지는 수지 조성물을 혼합기로 혼합하고, 주행하여 통기성을 갖는 가요성 면재 상에 수지 조성물을 연속적으로 토출함과 함께, 통기성을 갖는 가요성 면재로 수지 조성물의 상면을 피복하고, 개구율이 15 ％ 이상 80 ％ 이하의 개구부를 갖는 컨베이어를 구비한 성형 장치를 통과시켜 수지 조성물을 성형 경화시킴으로써 열경화성 수지 발포판을 제조한다. 개구율이 15 ％ 이상 80 ％ 이하의 개구부를 갖는 컨베이어를 사용하여 성형함으로써, 컨베이어로 성형 경화시키면서도, 개구부로부터 열경화성 수지 조성물 내의 수증기나 발포 가스를 효과적으로 방출시킨다.

Description

열경화성 수지 발포판의 성형 장치 및 열경화성 수지 발포판의 제조 방법 {DEVICE FOR FORMING THERMOSETTING RESIN FOAM PLATE AND METHOD OF MANUFACTURING THERMOSETTING RESIN FOAM PLATE}
본 발명은, 열경화성 수지 발포판의 성형 장치 및 열경화성 수지 발포판의 제조 방법에 관한 것이다.
열경화성 수지 발포판의 제조 방법으로서, 혼합기로 열경화성 수지, 발포제, 및 촉매 등으로 이루어지는 수지 조성물을 혼련하고, 일정 속도로 주행하는 표면재 상에 열경화성 수지 혼련물을 토출시킨 후, 경화로 내의 더블 컨베이어 사이에서 성형하는 방법이 알려져 있는데, 예를 들어, 페놀 수지 발포판 제조의 경우에는, 발포, 경화시에 있어서 수지 조성물의 경화 반응에 의한 폼 내부에 발생하는 수분을 신속하게, 또한 효율적으로 방산시킴으로써 열경화성 수지 발포판을 건조 성형하는 것이 중요하다.
열경화성 발포판을 건조 성형시키는 열경화성 수지 발포판의 성형 장치로서 더블 컨베이어를 이용한 전형적인 예로는, 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같이, 복수의 더블 컨베이어를 종렬 배치하고, 각 컨베이어를 소정 간격으로 설치함으로써 발포판을 경화로 내에 노출시켜 건조 구간을 형성하는 성형 장치가 제안되어 있다.
또, 특허문헌 2 에 기재된 바와 같이, 더블 컨베이어를 갖지 않는 건조 전용 오븐을 더블 컨베이어형 성형 장치의 후방에 배치하는 방법 등, 금속면에 접촉하지 않고 발포판을 노출하는 부분을 성형 오븐 후방에 배치하는 성형 장치가 제안되어 있다.
한편, 열경화성 발포판을 효율적으로 건조 성형시키는 제조 방법으로서 특허문헌 3 에서는, 열경화성 수지 조성물과 면재 사이에, 추가로 투습 기능을 가진 통기성 시트를 접착시키는 제조 방법이 제안되어 있다.
일본 특허 제 2561575호 일본 특허 제 2561576호 일본 특허공보 평3-5973호
그런데, 발포판을 더블 컨베이어에 접촉시키지 않고, 건조 전용 구간을 가열로 내에 형성하는 성형 장치나, 더블 컨베이어 후방에 건조 전용 오븐을 배치하는 성형 장치는, 모두 성형 장치 전체적으로 장대화되어, 레이아웃의 대폭적인 변경이나 설비 투자액도 증대된다는 문제가 있었다. 또 고생산 속도로 발포판을 얻고자 하는 경우에는, 가열로내 발포 성형체 노출 시간이 짧아지기 때문에 경화 부족으로 되어, 압축 강도가 저하된다는 문제가 있었다. 이들 이유에 의해, 열경화성 수지 발포판 양품 (良品) 을 부가 장치 없이, 고속으로 또한 효율적으로 얻는 성형 장치를 제조하는 것은, 지금까지 어려운 것으로 여겨져 왔다.
또, 면재 이외에 투습 전용 면재를 복층화하는 제조 방법에 있어서는, 성형 후의 박리 공정이 필수이거나 통기성 시트가 반복 사용에 견디지 못하기 때문에, 효율적으로도 비용적으로도 적합한 방법이라고는 할 수 없었다.
또한 종래의 성형 장치에서는 더블 컨베이어 표면에 투습성이 전혀 없기 때문에, 열경화성 수지 조성물 내의 수증기나 발포 가스 등은 열경화성 발포판의 단부로부터만 방산될 뿐으로, 효율적으로 성형을 실시할 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은, 불필요한 면재를 복층화하지 않고, 고속 건조할 수 있음과 함께, 보다 효율적 또한 안정적으로 열경화성 수지 발포판을 제조할 수 있는 열경화성 수지 발포판의 성형 장치, 및, 그것을 위한 효율적인 열경화성 수지 발포판의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그래서 본 발명자들은, 불필요한 면재를 복층화하지 않고, 보다 효율적으로 열경화성 수지 발포판을 제조하는 성형 장치, 및, 종래법에 비해 고속의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하여 예의 검토를 거듭한 결과, 특정 비율로 컨베이어의 표면에 개구부가 형성된 더블 컨베이어형 성형 장치를 사용함으로써 상기 과제를 달성할 수 있음을 알아내어, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명에 관련된 열경화성 수지 발포판의 성형 장치는, 열경화성 수지 발포판을 성형하는 더블 컨베이어형 열경화성 수지 발포판의 성형 장치에 있어서, 주행하는 컨베이어는 표면에 개구부를 갖고, 개구부의 개구율이 15 ％ 이상 80 ％ 이하인 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관련된 열경화성 수지 발포판의 제조 방법은, 적어도 열경화성 수지, 발포제, 및 경화제로 이루어지는 수지 조성물을 혼합기로 혼합하고, 주행하여 통기성을 갖는 가요성 면재 상에 수지 조성물을 연속적으로 토출함과 함께, 통기성을 갖는 가요성 면재로 수지 조성물의 상면을 피복하고, 제 1 항에 기재된 열경화성 수지 발포판의 성형 장치를 통과시켜 수지 조성물을 성형 경화시킴으로써 열경화성 수지 발포판을 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 열경화성 수지 발포판의 성형 장치 및 열경화성 수지 발포판의 제조 방법에 의하면, 개구율이 15 ％ 이상 80 ％ 이하의 개구부를 갖는 컨베이어를 사용하여 성형함으로써, 컨베이어로 성형 경화시키면서도, 개구부로부터 열경화성 수지 조성물 내의 수증기나 발포 가스를 효과적으로 방출시킬 수 있다. 따라서, 불필요한 면재를 복층화하지 않고, 고속 건조할 수 있음과 함께, 보다 효율적 또한 안정적으로 열경화성 수지 발포판을 제조할 수 있게 된다.
또, 본 발명에 관련된 열경화성 수지 발포판의 성형 장치에 있어서, 개구부는, 컨베이어에 관통공을 형성함으로써 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 용이하게 컨베이어에 개구부를 형성할 수 있다.
또, 본 발명에 관련된 열경화성 수지 발포판의 제조 방법에 있어서, 열경화성 수지가 적어도 페놀 수지, 우레탄 수지, 이소시아누레이트 수지 중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 관련된 열경화성 수지 발포판의 제조 방법에 있어서, 페놀 수지가 적어도 우레아, 멜라민, 디시안디아미드 중 어느 하나 이상을 함유하는 변성 페놀 수지인 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 관련된 열경화성 수지 발포판의 제조 방법에 있어서, 통기성을 갖는 가요성 면재가 폴리에스테르, 나일론, 폴리프로필렌 중 적어도 하나를 포함하는 부직포, 직포, 유리 섬유 부직포, 금속 증착 부직포, 탄산칼슘지, 수산화알루미늄지, 규산마그네슘지, 천공 금속박, 천공 금속박 복층 시트인 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 관련된 열경화성 수지 발포판의 제조 방법에 있어서, 천공 금속박이 적어도 구리박, 알루미늄 구리박의 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 관련된 열경화성 수지 발포판의 제조 방법에 있어서, 천공 금속박 복층 시트가 천공 금속박과, 폴리에스테르 섬유, 비닐론 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리아미드 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 탄화규소 섬유 중 어느 하나를 포함하는 직포, 편포, 편직포, 부직포, 또는 크래프트지와의 복합체인 것이 바람직하다.
또, 본 발명에 관련된 열경화성 수지 발포판의 제조 방법에 있어서, 부직포의 평량이 15 g/㎡ 이상 80 g/㎡ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 불필요한 면재를 복층화하지 않고, 고속 건조할 수 있음과 함께, 보다 효율적 또한 안정적으로 열경화성 수지 발포판을 제조할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 실시 형태에 관련된 열경화성 수지 발포판의 성형 장치를 구비한 제조 장치의 구성을 나타낸 개략 구성도이다.
도 2 는 컨베이어를 두께 방향에서 본 도면이다.
도 3 은 컨베이어의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 4 는 슬랫형 컨베이어의 경우에 있어서의 컨베이어의 구성의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 5 는 도 3 의 V-V 를 따른 단면도이다.
도 6 은 컨베이어의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 7 은 컨베이어를 상방에서 본 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태에 관련된 열경화성 수지 발포판의 성형 장치 및 그 성형 장치를 사용한 열경화성 수지 발포판의 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다.
도 1 은, 본 발명의 실시 형태에 관련된 열경화성 수지 발포판의 성형 장치 (100) 를 구비한 제조 장치의 구성을 나타낸 개략 구성도이다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 제조 장치는, 수지 조성물을 혼합하는 혼합기 (1) 와, 열경화성 수지 발포판을 성형하는 성형 장치 (100) 를 구비하여 구성되어 있다.
성형 장치 (100) 는 더블 컨베이어형 성형 장치이며, 예를 들어, 슬랫형 더블 컨베이어, 무단 (無端) 스틸벨트형 더블 컨베이어를 적용할 수 있다. 도 1 에 나타내는 예에서는, 슬랫형 컨베이어를 예시하고 있다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 성형 장치 (100) 는, 컨베이어 구동부 (4) 및 컨베이어 종동부 (5) 에 의해 주행할 수 있게 지지되는 컨베이어 (7) 를 상측과 하측에서 열경화성 수지 발포판의 성형시에 당해 열경화성 수지 발포판과 (면재를 개재하여) 접촉하는 접촉면이 서로 대향하도록 배치함으로써 구성되어 있다. 컨베이어 (7) 는, 컨베이어 구동부 (4) 및 컨베이어 종동부 (5) 에 권회된 반송대이다. 하측 컨베이어 (7) 에 있어서, 하측 컨베이어 구동부 (4) 의 상단 부분과 하측 컨베이어 종동부 (5) 의 상단 부분 사이를 주행하고 있는 부분이 대상물을 반송하는 부분을 구성하고 있고, 당해 부분에 있어서의 상면이, 열경화성 수지 발포판과의 접촉면을 구성한다. 상측 컨베이어 (7) 에 있어서, 상측 컨베이어 구동부 (4) 의 하단 부분과 상측 컨베이어 종동부 (5) 의 하단 부분 사이를 주행하고 있는 부분이 대상물을 반송하는 부분을 구성하고 있고, 당해 부분에 있어서의 하면이 열경화성 수지 발포판과의 접촉면을 구성한다. 또, 상측 컨베이어 (7) 와 열경화성 수지 발포판 (10) 사이에는 통기성을 갖는 면재 (2) 가 공급되고, 하측 컨베이어 (7) 와 열경화성 수지 발포판 (10) 사이에는 통기성을 갖는 면재 (3) 가 공급된다. 성형 장치 (100) 는, 혼합기 (1) 로부터 공급되는 수지 조성물 (6) 을 면재 (2, 3) 를 개재하여 상측 컨베이어 (7) 와 하측 컨베이어 (7) 사이에 끼움과 함께, 상측 컨베이어 구동부 (4) 및 하측 컨베이어 구동부 (4) 를 서로 다른 방향으로 구동시켜, 수지 조성물 (6) 을 가열하면서 반송함으로써 열경화성 수지 발포판 (10) 을 성형할 수 있다.
슬랫형 컨베이어의 경우, 컨베이어 (7) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 복수의 슬랫 (ST) 이 이웃끼리 연결됨으로써 형성된 일체형 컨베이어이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 컨베이어 (7) 에는, 두께 방향으로 관통하는 관통공 (8) 이 형성됨으로써, 열경화성 수지 발포판 (10) 과 접촉하는 접촉면 (9) 을 포함하는 표면 (SF) 에 개구부 (8a) 가 형성된다. 또한, 도 3 은, 컨베이어 (7) 의 일부에 있어서의 전체적인 형상에 대해, 본 발명의 특징적인 구성을 알기 쉽게 나타낸 도면이다. 컨베이어 (7) 의 형상이나 두께, 관통공 (8) 의 배열이나 수나 크기는 도 3 에 나타내는 것에 한정되지 않는다. 적용하는 성형 장치에 맞추어 형상 등을 최적으로 설정할 수 있다. 슬랫형 컨베이어의 경우, 예를 들어, 컨베이어 (7) 를 도 4 에 나타내는 바와 같이 구성할 수 있다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 컨베이어 (7) 는, 관통공 (8) 이 복수 형성된 슬랫 (ST) 을 복수, 이웃끼리 연결함으로써 구성되어 있다. 구체적으로, 예를 들어, 복수의 슬랫 (ST) 이 슬랫 (ST) 을 이동시키는 체인에 접속되어 있어도 되고, 슬랫 (ST) 끼리가 커플링에 의해 직접 연결되어 있어도 된다. 여기서, 청구항에 있어서의 컨베이어의 「표면」이란 「컨베이어 상에 있어서 열경화성 수지 발포판의 성형시에 당해 열경화성 수지 발포판과 접촉하는 접촉면을 포함하는 가상의 평면」으로 정의되고, 「개구부」란 「컨베이어의 표면 상에 있어서 성형시에 열경화성 수지 발포판과 비접촉으로 되는 영역으로서, 컨베이어의 표면 이외의 영역에 있어서 컨베이어의 외부에 개방되어 있는 부분」으로 정의된다.
구체적으로, 관통공 (8) 을 형성함으로써 개구부 (8a) 를 형성한 경우에는, 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 열경화성 수지 발포판 (10) 과 접촉하는 접촉면 (9) 을 포함하는 가상의 평면인 표면 (SF) 이 청구항에 있어서의 「표면」에 해당한다. 또, 관통공 (8) 의 상단부에 의해 형성되어 있고, 컨베이어 (7) 의 표면 (SF) 상에 있어서 열경화성 수지 발포판 (10) 과 비접촉으로 되는 영역인 개구부 (8a) 가 청구항에 있어서의 「개구부」에 해당한다. 이 개구부 (8a) 는, 표면 (SF) 이외의 컨베이어 (7) 의 면 (7a) 에 있어서 관통공 (8) 의 내부 공간을 개재하여 컨베이어 (7) 의 외부에 개방되어 있다.
또, 관통공 (8) 은 컨베이어 (7) 의 면 (7a) 까지 관통되어 있으면, 그 형상에 구애받지 않고, 예를 들어, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같은 테이퍼 형상의 관통공이어도 되고, 또한 그 밖의 형상이어도 된다. 개구부 (8a) 의 형상은 원형상, 타원 형상, 장원 (長圓) 형상 등의 형상으로 할 수 있는데, 개구부 금속의 가공의 실시 용이성에서 직경 1 ㎜ 이상 10 ㎜ 이하의 원형상이 바람직하고, 직경 5 ㎜ 이상 8 ㎜ 이하의 원형상이 더욱 바람직하다. 단, 컨베이어 (7) 의 표면 (SF) 에 구멍을 뚫었다고 해도, 면 (7a) 까지 관통되어 있지 않고, 다른 부분에 있어서도 컨베이어 (7) 의 외부에 개방되어 있지 않은 유저 (有底) 공은, 본 발명에 있어서의 「개구부」에는 해당하지 않는다.
또, 컨베이어의 개구부는 원형상의 관통공에 의해 형성되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 도 6(a) 에 나타내는 바와 같이 컨베이어 (20) 의 상면 (20a) 으로부터 상방으로 돌출되는 원기둥 형상의 돌출부 (11) 를 형성함으로써 개구부를 형성해도 된다. 도 6(a) 에 나타내는 컨베이어 (20) 에서는, 열경화성 수지 발포판 (10) 과 접촉하는 면인 돌출부 (11) 상단의 접촉면 (12) 을 포함하는 가상의 평면인 표면 (SF) 이 청구항에 있어서의 「표면」에 해당한다. 또, 이 표면 (SF) 상에 있어서 열경화성 수지 발포판 (10) 과 비접촉으로 되는 영역, 즉 돌출부 (11) 가 형성되어 있지 않은 영역이 청구항에 있어서의 「개구부」에 해당한다. 이 개구부, 즉 표면 (SF) 에 있어서의 돌출부 (12) 의 접촉면 (12) 을 제외한 영역은, 컨베이어 (20) 의 표면 (SF) 이외의 컨베이어 (20) 의 영역, 즉, 돌출부 (11) 끼리 사이의 공간을 개재하여 컨베이어 (20) 외부에 개방되어 있다. 또한, 도 6(a) 는, 컨베이어 (20) 의 일부에 있어서의 전체적인 형상에 대해, 본 발명의 특징적인 구성을 알기 쉽게 나타낸 개략도이다. 컨베이어 (20) 의 형상이나 두께, 돌출부 (11) 의 배열이나 수나 크기는 도 6(a) 에 나타내는 것에 한정되지 않는다. 적용하는 성형 장치에 맞추어 형상 등을 최적으로 설정할 수 있다.
또, 도 6(b) 에 나타내는 바와 같이 컨베이어 (30) 의 두께 방향으로 관통하는 직사각형상의 슬릿 (13) 을 형성함으로써 개구부를 형성해도 된다. 도 6(b) 에 나타내는 컨베이어 (30) 에서는, 열경화성 수지 발포판 (10) 과 접촉하는 접촉면 (14) 을 포함하는 가상의 평면인 표면 (SF) 이 청구항에 있어서의 「표면」에 해당한다. 또, 슬릿 (13) 의 상단부에 의해 형성되어 있고, 컨베이어 (30) 의 표면 (SF) 상에 있어서 열경화성 수지 발포판 (10) 과 비접촉으로 되는 영역인 개구부 (13a) 가 청구항에 있어서의 「개구부」에 해당한다. 이 개구부 (13a) 는, 표면 (SF) 이외의 영역인 컨베이어 (30) 의 면 (30a) 에 있어서 슬릿 (13) 의 내부 공간을 개재하여 컨베이어 (30) 의 외부에 개방되어 있다. 또한, 도 6(b) 는, 컨베이어 (30) 의 일부에 있어서의 전체적인 형상에 대해 본 발명의 특징적인 구성을 알기 쉽게 나타낸 개략도이고, 컨베이어 (30) 의 형상이나 두께, 슬릿 (13) 의 배열이나 수나 크기는 도 6(b) 에 나타내는 것에 한정되지 않는다. 적용하는 성형 장치에 맞추어 형상 등을 최적으로 설정할 수 있다.
또, 도 6(c) 에 나타내는 바와 같이 컨베이어 (40) 의 폭방향의 전체 영역에 걸쳐서 연장되는 슬릿 (16) 을 형성함으로써 개구부를 형성해도 된다. 도 6(c) 에 나타내는 컨베이어 (40) 에서는, 열경화성 수지 발포판 (10) 과 접촉하는 접촉면 (17) 을 포함하는 가상의 평면인 표면 (SF) 이 청구항에 있어서의 「표면」에 해당한다. 또, 슬릿 (13) 의 상단부에 의해 형성되어 있고, 컨베이어 (40) 의 표면 (SF) 에 있어서 열경화성 수지 발포판 (10) 과 비접촉으로 되는 영역인 개구부 (16a) 가 청구항에 있어서의 「개구부」에 해당한다. 이 개구부 (16a) 는, 표면 (SF) 이외의 컨베이어 (40) 의 영역인 측면 (40a) 에 있어서 슬릿 (16) 의 내부 공간을 개재하여 컨베이어 (40) 외부에 개방되어 있다. 또한, 도 6(c) 는, 컨베이어 (40) 의 일부에 있어서의 전체적인 형상에 대해 본 발명의 특징적인 구성을 알기 쉽게 나타낸 개략도이고, 컨베이어 (40) 의 형상이나 두께, 슬릿 (16) 의 배열이나 수나 크기는 도 6(c) 에 나타내는 것에 한정되지 않는다. 적용하는 성형 장치에 맞추어 형상 등을 최적으로 설정할 수 있다.
컨베이어의 개구부는, 개구율이 15 ％ 이상 80 ％ 이하로 설정되어 있다. 개구율의 하한은 본 장치를 사용하여 얻어지는 열경화성 수지 발포판의 압축 강도를 확보하는 관점, 및 성형 시간 단축의 관점에서 바람직하게는 20 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 25 ％, 잔존 수분율에 의한 치수 안정성의 관점에서 특히 바람직하게는 30 ％ 이상이다. 개구율의 상한은 본 장치를 제조하는 경우의 용이성과 경제성에서 바람직하게는 75 ％ 이하, 더욱 바람직하게는 70 ％ 이하, 특히 바람직하게는 65 ％ 이하이다.
여기서, 개구부의 개구율이란, 컨베이어 표면의 발포판 성형부의 총면적에 대한 개구부의 총면적의 비율이고, 식 (1) 로 나타낸다. 여기서, 컨베이어 표면의 발포판 성형부란 컨베이어 표면 중 열경화성 수지 발포판 (10) 과 대향하는 영역이고, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 컨베이어 (7) 중, 대향 배치된 컨베이어 (7) 끼리의 평행이 유지되고 있는 영역 (FD1) (도 중, 점으로 나타내는 영역) 과 열경화성 수지 발포판 (10) 이 통과하는 영역 (FD2) (도 중, 사선으로 나타내는 영역) 이 서로 겹치는 영역 (FD3) 이다. 또한, 컨베이어 표면의 발포판 성형부의 총면적은, 컨베이어 표면의 발포판 성형부에 있어서의 개구부의 총면적과 컨베이어 표면의 발포판 성형부에 있어서의 열경화성 수지 발포판 (10) 의 접촉면의 총면적의 합이 된다.
개구율 = {(컨베이어 표면의 발포판 성형부에 있어서의 개구부의 총면적) / (컨베이어 표면의 발포판 성형부의 총면적)} × 100 [％] … 식 (1)
본 발명에 있어서, 발포 및 경화시의 성형 온도는, 50 ℃ 이상 120 ℃ 이하가 바람직하다. 50 ℃ 미만이면 생산 속도가 낮아지기 때문에 바람직하지 않고, 120 ℃ 를 초과하면 폼 내부의 발열량이 커져 온도가 지나치게 상승하기 때문에, 열경화성 수지 발포판의 기포막이 파포 (破泡) 되기 쉬워져, 바람직하지 않다.
본 발명에 있어서, 열경화성 수지 발포판 (10) 은, 페놀 수지 폼, 우레탄 폼, 이소시아누레이트 등의 열경화성 수지로 이루어지는 발포판으로, 열경화성 수지에 발포제 및 경화제를 적당량 첨가한 수지 조성물 (6) 을 발포 및 경화시킴으로써 얻어진다. 수지 조성물 (6) 에는, 필요에 따라 계면활성제, 가소제, 증량제 등을 첨가할 수도 있다.
본 발명과 같은 컨베이어 표면에 개구부를 갖는 성형 장치 (100) 에 적절한 열경화성 수지는, 성형시에 발포제 등의 휘발물이 산일 (散逸) 되는 열경화성 수지로, 폴리우레탄 수지, 이소시아누레이트 수지, 페놀 수지를 들 수 있다. 그 중에서도 페놀 수지는, 발포 성형시에, 발포제의 산일에 추가하여, 축합수가 발생하기 때문에, 본 더블 컨베이어형 성형 장치의 사용이 바람직하다. 페놀 수지는, 적어도 우레아, 멜라민, 디시안디아미드 중 어느 하나 이상을 함유하는 변성 페놀 수지이다.
페놀 수지 발포판의 제조에서 사용하는 발포제는, 탄화수소 및 염화탄화수소가 바람직하다. 구체적으로는, 노르말부탄, 이소부탄, 시클로부탄, 노르말펜탄, 이소펜탄, 시클로펜탄, 네오펜탄, 노르말헥산, 이소헥산, 2,2-디메틸부탄, 2,3-디메틸부탄, 시클로헥산, 모노클로로메틸, 모노클로로에틸, 1-클로로프로판, 2-클로로프로판 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 노르말펜탄, 이소펜탄, 시클로펜탄, 네오펜탄의 펜탄류 및 노르말부탄, 이소부탄, 시클로부탄의 부탄류는 본 발명의 페놀 수지 폼의 제조에 있어서 그 발포 특성이 양호한데다가, 열전도율이 비교적 작으므로 특히 바람직하다. 또한, 노르말펜탄, 이소펜탄, 시클로펜탄, 네오펜탄의 펜탄류 및 노르말부탄, 이소부탄, 시클로부탄의 부탄류는, 지구 온난화 계수가 낮으므로 특히 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 면재 (2, 3) 는, 통기성의 가요성 면재가 바람직하고, 특히 발포판으로서의 취급 용이성, 및 경제성의 면에서는 합성 섬유 부직포, 유리 섬유지, 지류 (紙類) 가 바람직하다. 보다 구체적으로는, 폴리에스테르, 나일론, 폴리프로필렌 중 적어도 하나를 함유하는 부직포, 직포, 유리 섬유 부직포, 금속 증착 부직포, 탄산칼슘지, 수산화알루미늄지, 규산마그네슘지, 천공 금속박, 천공 금속박 복층 시트가 바람직하다. 천공 금속박 복층 시트는, 천공 금속박과 폴리에스테르 섬유, 비닐론 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리아미드 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 탄화규소 섬유 중 어느 하나를 포함하는 직포, 편포, 편직포, 부직포, 또는 크래프트지와의 복합체인 것이 바람직하다. 일반적인 열경화성 수지 발포판의 제조 방법에 있어서는, 수지 조성물을 주행하는 하면재 상에 토출하고, 계속해서 그 위에 표면재를 피복시킴으로써, 양 표층부에 면재를 구비하는 열경화성 수지 발포판 적층판이 얻어진다. 천공 금속박은, 적어도 구리박, 알루미늄 구리박 중 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 또, 부직포의 평량은, 15 g/㎡ 이상 80 g/㎡ 이하가 바람직하다. 평량이 15 g/㎡ 미만에서는 발포시에 열경화성 수지가 면재에 스며 나와, 표면 품위가 크게 손상될 뿐만 아니라, 더블 컨베이어 성형 직후의 컨베이어로부터의 이형성이 저하되어, 열경화성 수지 발포판이 파손될 우려가 있다. 또 평량이 80 g/㎡ 를 초과하는 경우, 열경화성 수지가 면재와 충분히 접착되지 않고, 성형 직후에, 면재가 열경화성 수지 발포판으로부터 박리될 우려가 있기 때문이다. 또한, 표면재를 예열함으로써, 열경화성 수지의 경화가 촉진되고 점도가 상승함으로써 스며 나옴이 저감되어 평량이 10 g/㎡ 이상인 부직포도 사용할 수 있게 된다. 또한, 평량이란 단위 면적당 중량이다.
다음으로, 상기 서술한 성형 장치 (100) 를 사용한 열경화성 수지 발포판의 제조 방법에 대해 설명한다. 먼저, 열경화성 수지, 발포제, 및 경화제로 이루어지는 수지 조성물을 혼합기 (1) 로 혼합하고, 하측 컨베이어 (7) 상에 공급되어 주행하는 면재 (3) 상에 수지 조성물 (6) 을 연속적으로 토출함과 함께, 상측 컨베이어 (7) 의 하면측에 공급되어 주행하는 면재 (2) 로 수지 조성물 (6) 의 상면을 피복하고, 성형 장치 (100) 의 상하의 컨베이어 (7) 로 사이에 끼워, 가열하면서 통과시켜 수지 조성물 (6) 을 성형 경화시킴으로써 열경화성 수지 발포판 (10) 을 제조한다.
이상에 의해, 본 발명의 실시 형태에 관련된 열경화성 수지 발포판의 성형 장치 (100) 및 제조 방법에 의하면, 개구율이 15 ％ 이상 80 ％ 이하의 개구부를 갖는 컨베이어 (7) 를 사용하여 성형함으로써, 컨베이어 (7) 로 성형 경화시키면서도, 개구부로부터 열경화성 수지 조성물 내의 수증기나 발포 가스를 효과적으로 방출할 수 있다. 따라서, 불필요한 면재를 복층화하지 않고, 고속 건조할 수 있음과 함께, 보다 효율적 또한 안정적으로 열경화성 수지 발포판 (10) 을 제조할 수 있게 된다.
실시예
다음으로, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 이하에, 열경화성 수지의 일례로서 페놀 수지를 채택하여 설명한다.
<페놀 수지의 합성>
반응기에 52 중량％ 포름알데히드 3500 ㎏ 과 99 중량％ 페놀 2510 ㎏ 을 주입하고, 프로펠러 회전식 교반기에 의해 교반하고, 온조기에 의해 반응기 내부 액 온도를 40 ℃ 로 조정했다. 이어서 50 중량％ 수산화나트륨 수용액을 첨가하면서 승온하여, 반응을 실시하였다. 오스트발트 점도가 60 센티스톡스 (= 60 × 10-6m2/s, 25 ℃ 에 있어서의 측정치) 에 도달한 단계에서, 반응액을 냉각하고, 우레아를 570 ㎏ (포름알데히드 주입량의 15 몰％ 에 상당) 첨가했다. 그 후, 반응액을 30 ℃ 까지 냉각하고, 파라톨루엔술폰산 일수화물의 50 중량％ 수용액으로 pH 를 6.4 로 중화했다.
이 반응액을, 60 ℃ 에서 탈수 처리하여 점도를 측정한 결과, 40 ℃ 에 있어서의 점도는 5,800 mPa·s 였다. 이것을 페놀 수지 A-U 로 한다.
(실시예 1)
페놀 수지 A-U : 100 중량부에 대해, 계면활성제로서 에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드의 블록 공중합체 (BASF 제, 플루로닉 F-127) 를 2.0 중량부의 비율로 혼합했다. 이 페놀 수지 100 중량부에 대해, 발포제로서 이소펜탄 50 중량％ 와 이소부탄 50 중량％ 의 혼합물 7 중량부, 산경화 촉매로서 자일렌술폰산 80 중량％ 와 디에틸렌글리콜 20 중량％ 의 혼합물 11 중량부로 이루어지는 조성물을 25 ℃ 로 온조한 혼합기에, 혼합 후의 수지 유량이 52 ㎏/hr 이 되도록 공급하고, 계속해서 혼합기로부터 그 수지 조성물을 토출시켜, 이동하는 하표면재 상에 공급했다.
표면재로는 폴리에스테르제 부직포 (아사히 카세이 섬유 (주) 제조 「스판 본드 E05030」, 평량 30 g/㎡, 두께 0.15 ㎜) 를 사용했다.
하표면재 상에 공급한 수지 조성물을 상표면재로 피복한 후, 상하 표면재에 의해 사이에 끼우도록 하여, 분위기 온도 80 ℃ 로 하고, 상하의 컨베이어에 개구율 65 ％ 의 개구부를 갖는 슬랫형 더블 컨베이어로 보내어, 30 분의 각 체류 시간으로 경화시킨 후, 105 ℃ 의 오븐에서 2 시간 후 경화 가열하여 발포판을 얻었다. 또한, 발포판의 평가는, 더블 컨베이어 성형 장치 통과 직후 및 후경화 처리 후에 얻어진 발포판에 대해서 각각 실시하였다.
(실시예 2)
개구율을 50 ％ 로 하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 발포판을 얻었다.
(실시예 3)
개구율을 30 ％ 로 하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 발포판을 얻었다.
(실시예 4)
개구율을 20 ％ 로 하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 발포판을 얻었다.
(실시예 5)
면재 평량을 70 g/㎡ 로 하는 것 이외에는, 실시예 3 과 동일하게 하여 발포판을 얻었다.
(실시예 6)
면재 평량을 70 g/㎡ 로 하는 것 이외에는, 실시예 4 와 동일하게 하여 발포판을 얻었다.
(비교예 1)
개구율을 10 ％ 로 하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 발포판을 얻었다.
(비교예 2)
성형 시간을 60 분으로 하는 것 이외에는, 비교예 1 과 동일하게 하여 발포판을 얻었다.
(비교예 3)
개구율을 4 ％ 로 하고, 성형 시간 90 분으로 하는 것 이외에는, 비교예 1 과 동일하게 하여 발포판을 얻었다.
(비교예 4)
개구율을 0 ％ 로 하고, 성형 시간 90 분으로 하는 것 이외에는, 비교예 1 과 동일하게 하여 발포판을 얻었다.
(비교예 5)
개구율을 14 ％ 로 하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 발포판을 얻었다.
(비교예 6)
면재 평량을 70 g/㎡ 로 하고, 개구율을 14 ％ 로 하는 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여 발포판을 얻었다.
본 발명에 있어서의 수지 조성물의 특성과 얻어지는 발포판의 평가 방법에 관해서 설명한다.
[발포판의 수분율]
가로 세로 20 cm 의 발포판을 시료로 하고, 성형 직후의 시료 중량으로부터 후경화 가열 후의 시료 중량을 뺀 값을 후경화열 후의 시료 중량으로 나눈 값을 수분율로서 측정하여 구한 값이다.
[발포판의 밀도]
가로 세로 20 cm 의 발포판을 시료로 하고, 이 시료의 표면재를 제거하여 중량과 외관 용적을 측정하여 구한 값으로, JIS-K-7222 에 따라 측정했다.
[발포판의 독립 기포율]
발포판으로부터 직경 35 ㎜ ∼ 36 ㎜ 의 원통 시료를 코르크 보어러로 도려내 뚫고, 높이 30 ㎜ ∼ 40 ㎜ 로 맞추어 자른 후, 공기 비교식 비중계 (토쿄 사이언스사 제조, 1,000 형) 의 표준 사용 방법에 의해 시료 용적을 측정한다. 그 시료 용적으로부터, 시료 중량과 수지 밀도로부터 계산한 기포벽의 용적을 뺀 값을, 시료의 외측 치수로부터 계산한 외관 용적으로 나눈 값으로, ASTM-D-2856 에 따라 측정했다. 여기서 페놀 수지의 경우, 그 밀도는 1.3 ㎏/ℓ 로 했다.
[발포판의 압축 강도 측정]
발포판을 가로 세로 10 cm 로 잘라 내고, JIS-K7220 에 따라, 규정 변형을 0.05 로 하여 측정했다.
[발포판의 종합 평가]
발포판의 수분율이 1.0 ％ 이하이고, 압축 강도가 14.0 N/㎠ 이상인 것을 ○, 어느 하나의 조건을 만족하는 것을 △, 어느 것도 만족하지 않는 것을 × 로 했다.
상기 실시예, 및 비교예에 사용한 성형 조건 중, 개구율, 성형 온도, 성형 시간, 및, 얻어진 발포판의 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.
Figure 112011043070415-pct00001
표 1 에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 ∼ 6 에 관련된 발포판은, 모두 비교예 1 ∼ 4 에 관련된 발포판에 비하여 수분율이 낮고, 밀도, 독립 기포율, 및 압축 강도가 높아져 있으며, 종합 평가도 모두 ○ 로 되어 있다. 비교예 5, 6 에서는, 수분율이 1.0 ％ 를 초과하고 있고, 종합 평가가 모두 △ 로 되었다.
산업상 이용가능성
본 발명은, 열경화성 수지 발포판의 성형에 이용할 수 있다.
1 … 혼합기
2,3 … 면재 (가요성 면재)
6 … 수지 조성물
7, 20, 30, 40 … 컨베이어
8 … 관통공
8a, 13a, 16a … 개구부
SF … 표면
10 … 열경화성 수지 발포판

Claims (9)

  1. 열경화성 수지 발포판을 성형하는 더블 컨베이어형 열경화성 수지 발포판의 성형 장치에 있어서,
    주행하는 컨베이어는 표면에 개구부를 갖고, 상기 개구부의 개구율이 15 ％ 이상 80 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 발포판의 성형 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개구부는, 상기 컨베이어에 관통공을 형성함으로써 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 발포판의 성형 장치.
  3. 적어도 열경화성 수지, 발포제, 및 경화제로 이루어지는 수지 조성물을 혼합기로 혼합하고,
    통기성을 갖는 가요성 면재 상에 상기 수지 조성물을 연속적으로 토출함과 함께, 통기성을 갖는 가요성 면재로 상기 수지 조성물의 상면을 피복하고,
    제 1 항에 기재된 성형 장치를 통과시켜 상기 수지 조성물을 성형 경화시킴으로써 열경화성 수지 발포판을 제조하는 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 발포판의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 열경화성 수지가 적어도 페놀 수지, 우레탄 수지, 이소시아누레이트 수지 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 발포판의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 페놀 수지가 적어도 우레아, 멜라민, 디시안디아미드 중 어느 하나 이상을 함유하는 변성 페놀 수지인 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 발포판의 제조 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 통기성을 갖는 가요성 면재가 폴리에스테르, 나일론, 폴리프로필렌 중 적어도 하나를 포함하는 부직포, 직포, 유리 섬유 부직포, 금속 증착 부직포, 탄산칼슘지, 수산화알루미늄지, 규산마그네슘지, 천공 금속박, 천공 금속박 복층 시트인 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 발포판의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 천공 금속박이 적어도 구리박, 알루미늄 구리박 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 발포판의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 천공 금속박 복층 시트가 상기 천공 금속박과, 폴리에스테르 섬유, 비닐론 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리아미드 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 탄화규소 섬유 중 어느 하나를 포함하는 직포, 편포, 편직포, 부직포, 또는 크래프트지와의 복합체인 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 발포판의 제조 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 부직포의 평량이 15 g/㎡ 이상 80 g/㎡ 이하인 것을 특징으로 하는 열경화성 수지 발포판의 제조 방법.
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