KR101476783B1 - Foamed polyurethane-insulation material in high temperature for heat transporting pipe and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재에 관한 것으로서, 특히 이소시아네이트와, 상기 이소시아네이트 100중량부에 대하여 관능기 2 이상의 폴리올을 40~80중량부와, 반응촉매 0.01~1.5중량부와, 발포제 5~20중량부 및 첨가제 1~15중량부로 배합된 혼합 폴리올 조성물을 혼합하여 반응시키는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 고온 상태에서 폴리우레탄 폼이 탄화(scorch)나 균열이 없이 고온상태의 이중보온관에 안정적으로 발포되며 단열성능과 기계적 강도 등이 모두 우수한 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재를 제조할 수 있다.
The present invention relates to a high temperature expanded polyurethane insulating material for a heat transfer pipe, and more particularly, to an isocyanate-containing high-temperature expanded polyurethane insulating material comprising 40 to 80 parts by weight of a polyol having 2 or more functional groups per 100 parts by weight of the isocyanate, 0.01 to 1.5 parts by weight of a reaction catalyst, And 1 to 15 parts by weight of an additive are mixed and reacted.
According to the present invention, the polyurethane foam is stably foamed in a high-temperature double-insulated tube without scorch or cracking at a high temperature, and a high-temperature foamed polyurethane insulation material for a heat-transfer pipe excellent in both heat insulation performance and mechanical strength Can be manufactured.

Description

열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재 및 이의 제조 방법{FOAMED POLYURETHANE-INSULATION MATERIAL IN HIGH TEMPERATURE FOR HEAT TRANSPORTING PIPE AND ITS MANUFACTURING METHOD}FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a hot-foaming polyurethane heat-insulating material for heat-transferring pipes and a method for manufacturing the same,

본 발명은 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 보온 대상물(열수송관의 강관부 또는 고온물체)이 고온(50~100℃)인 상태에서 폴리우레탄을 발포해도 이상반응으로 인한 탄화나 과발포로 인해 폼의 크랙이나 단열성능의 손상, 기계적 특성의 감소와 같은 문제가 발생하지 않고 뛰어난 단열 특성과 기계적 특성을 나타낼 뿐 아니라 열적안정성을 가지도록 하는 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-temperature expanded polyurethane insulating material for a heat-transferring pipe and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a method of manufacturing a polyurethane foaming material by foaming a polyurethane under high temperature (50 to 100 ° C) Temperature foamed polyolefin for hot water piping which exhibits excellent thermal and mechanical properties as well as thermal and mechanical properties without causing problems such as cracking of foam or cracking due to reaction and damage of foam, And a method for producing the same.

일반적으로 폴리우레탄 폼은 유, 무기 단열재중 단열성이 가장 우수한 단열물질로서 높은 단열성이 요구되는 냉장고, 냉동 컨테이너, 저온창고 등의 저온 단열재 및 50~120℃의 온수 및 증기를 이송하는 열수송관(주로 이중보온관)의 보온부 등 다양한 분야에 사용되고 있다.In general, polyurethane foam is an insulating material having the best heat insulation among oil and inorganic heat insulating materials. It is a low temperature insulating material such as a refrigerator, a freezing container, a low temperature warehouse, and a hot water conveying pipe for transferring hot water and steam at 50 to 120 ° C. Double insulated pipes), and so on.

이는 발포 폴리우레탄 폼이 독립기포로 구성되어 있어 단열성이 우수하며, 발포원료의 사용량 및 종류를 조절함으로써 원하는 밀도의 폼을 제조할 수 있기 때문이다.This is because the foamed polyurethane foam is composed of independent bubbles, which is excellent in heat insulation, and can control the amount and type of the foamed raw material to produce foam of desired density.

이러한 현재 사용되고 있는 경질 폴리우레탄 폼은 대부분 10~40℃의 온도에서 발포하여 사용하는 것으로 특히 열수송관(이하 이중보온관으로 호칭)에 사용되는 폴리우레탄폼은 상기 온도범위에서 제작되어 50~120℃의 이중보온관 내부로 열매체를 수송하는 관(PIPE)으로 사용된다. 이중보온관은 아파트와 같은 대단위 주거단지의 난방 등에 사용되는 지역난방용이나 화학공장 등에서 화학물질 이송용 파이프 또는 열병합발전소의 스팀관 등에 사용되는 PIP(Pre-insulated pipe)로서 50~120℃의 온도 범위에서 유체의 이송시 온도저하를 방지하고 열팽창력 및 열응력을 최소화시키는 관을 말한다. 이중보온관(PIP)은 현장배관후 보온작업, 외부보호 자켓팅(jacketing)작업등 여타 보온방식과는 달리 대부분의 배관자재를 공장에서 보온하여 제품화함으로써 현장 배관작업시 공정의 단순화, 공기단축, 비용절감 등에 기여할 수 있는 보온관이다. 이중보온관은 고밀도 폴리에틸렌관을 외관으로 사용하여 외부와 차단시키고 있으며 지중 또는 수중매설을 하게 되더라도 파손만 없으면 수분, 공기, 박테리아 등의 침입을 대부분 막을 수 있어 생물화학적 부식 및 전식 등의 영향을 방지할 수 있는 이점이 있다.Most of the currently used rigid polyurethane foams are used by foaming at a temperature of 10 to 40 ° C. Especially, the polyurethane foams used in heat transfer pipes (hereinafter referred to as double insulated pipes) are manufactured at the temperature range of 50 to 120 ° C. (PIPE) which transports the heating medium to the inside of the double insulated pipe of the pipe. The double insulated pipe is a pre-insulated pipe (PIP) used for the heating of large-scale residential complexes such as apartment buildings and for chemical transfer pipes or steam pipes of cogeneration power plants in chemical plants. It is used in a temperature range of 50 ~ 120 ℃ Refers to a tube that prevents the temperature from dropping during transport of the fluid and minimizes thermal expansion and thermal stresses. The double insulated pipe (PIP) can be manufactured by inserting most of piping materials in the factory by productizing it, unlike other thermal insulation methods such as hot insulation after jacking and external protection jacketing, Which can contribute to cost reduction and the like. The double insulated pipe is used to prevent the outside from using the high density polyethylene pipe. Even if it is buried in the ground or underwater, it can prevent most of intrusion of moisture, air, and bacteria without breakage, thus preventing biochemical corrosion and tampering There is an advantage to be able to do.

이러한 이중보온관에 있어서 내관과 외관 사이에는 보온재(주로 폴리우레탄 폼)가 사용되고 있으며 이때 사용되는 보온재는 내관 내부에 흘러가는 유체의 온도와 외관 외부의 온도와의 온도차이로 인한 열유출을 방지하여 열 손실을 최소화할 뿐만 아니라 외관을 투과하여 일부 들어오는 외부 수(水)를 차단하는 기능을 한다.In this double insulated tube, a heat insulating material (mainly polyurethane foam) is used between the inner tube and the outer tube, and the heat insulating material used prevents the heat leakage due to the temperature difference between the temperature of the fluid flowing inside the inner tube and the temperature outside the outer tube Not only minimizes heat loss, but also functions to cut off some incoming water (water) by transmitting the appearance.

이러한 이중보온관의 제작 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 공장 내에서 내관(1a)과 외관(1b)으로 이루어진 이중보온관(1)의 양쪽 끝단에 엔드캡(3)을 장착하고 엔드캡(3)에 형성된 주입구(3a)를 통해 발포기(5)로 발포액을 주입하여 제품을 만드는 형식을 통해 6~12M 길이의 이중보온관(1)을 제작한다. 현장에서는 이웃하는 내관(1a)을 용접한 후 도 2에 도시된 바와 같이 이중보온관(1) 제작 시 미리 끼워 두었던 케이싱(7)을 용접부 주위에 옮겨 케이싱 양단을 외관에 접착시킨 후 확보된 공간에 폴리우레탄 폼을 발포하는 방식이다. 이 같은 공법은 신규 설치되는 이중보온관 이음부에 주로 적용하는 방법으로 내관이 열매체를 운송하지 않는 일반적인 온도 범위인 10~40℃에서 작업하는 방법이나, 이미 관을 사용중에 있어 관내부에 고온수가 흐르고 있는 이중보온관의 강관온도가 50℃~120℃에 이르는 경우는 상기 폴리우레탄을 사용하지 못한다.1, an end cap 3 is mounted on both ends of a double insulated tube 1 having an inner tube 1a and an outer tube 1b, A double insulated pipe 1 having a length of 6 to 12 M is manufactured through a method of injecting a foamed liquid into a foaming machine 5 through an injection port 3a formed in a mold 3 to form a product. As shown in FIG. 2, after welding the neighboring inner pipe 1a at the site, the casing 7 previously sandwiched at the time of manufacturing the double insulated pipe 1 is moved around the welded portion to adhere the both ends of the casing to the outer surface, In which a polyurethane foam is foamed. This method is mainly applied to newly installed double heat insulation joints. It is a method to work at 10 ~ 40 ℃, which is the general temperature range in which the inner pipe does not transport the heat medium. However, since the pipe is already in use, The polyurethane can not be used when the temperature of the steel pipe of the double insulated pipe which is flowing reaches 50 ° C to 120 ° C.

그 이유는 10~40℃에서 사용하는 폴리우레탄 제조 및 제법은 발포공간의 온도가 40℃ 이상의 고온이 되면 높은 온도로 인한 급격한 발포가 이뤄져 폼의 과발포(過發泡), 탄화, 스폰지현상 등이 발생하며, 반응성을 적절하게 제어하기 힘들어 발포 대상물의 내부에 빈 공간(미충진)이 발생하거나, 폼 내부의 균열 발생과 같은 문제가 발생한다.The reason for this is that polyurethane manufacturing and manufacturing method used at 10 to 40 ° C is such that when the temperature of the foaming space is higher than 40 ° C, rapid foaming occurs due to high temperature, and excessive foaming, carbonization, sponge phenomenon And it is difficult to control the reactivity appropriately. As a result, vacancies (unfilled) are generated in the foamed object, or cracks are generated in the foam.

따라서 이러한 종전의 보온공법으로 고온 파이프의 단열을 위해서는 온도를 사용온도인 50~120℃에서 작업 가능한 온도인 50℃이하로 낮춰야 하므로 내부에 흐르는 열매체의 흐름을 중단해야 하는 즉, 소비자에게 열공급을 중단해야 하므로 소비자들의 생활에 불편을 야기하는 문제가 발생할 뿐 아니라, 작업 시간을 단축하기 위해 기존관을 교체할 경우는 비용의 증가를 초래하였다. 이에 강관과 발포공간의 온도가 고온이어도 적정한 반응성을 유지하며 폼이 형성된 후 50~120℃의 고온이 유지되어도 그 단열성능을 유지하며 기계적 강도가 우수하며 강관 및 외관과의 뛰어난 접착성을 유지하는 고온 발포용 폴리우레탄 폼(FOAM)의 개발이 요구되어 왔다.Therefore, in order to insulate the high-temperature pipe by the conventional hot insulation method, the temperature must be lowered to the operable temperature of 50 to 120 ° C. at 50 to 120 ° C., so that the flow of the heat medium flowing inside must be stopped. This causes not only inconveniences to consumers' lives but also the cost of replacing the existing pipes to shorten the working time. Therefore, even if the temperature of the steel pipe and the foaming space is maintained at an appropriate level, the foam is maintained at a high temperature of 50 to 120 ° C after the foam is formed, thereby maintaining the heat insulating performance. The mechanical strength is excellent and excellent adhesion to the steel pipe and the exterior is maintained Development of polyurethane foam (FOAM) for high temperature foaming has been demanded.

본 발명은 상기와 같은 요구에 부응하기 위한 것으로, 폴리올의 조합시 내열성을 강화한 폴리올을 타 폴리올 및 첨가제와 혼합하여 사용하며 폴리머릭 4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트와 적절한 조합을 통해 내열성을 강화하고, 삼량화 촉매 및 우레탄 촉매의 조합을 통해 발포 대상물인 파이프의 높은 온도에서도 급격한 반응을 하지 않도록 반응성을 제어하며 발포하도록 하여, 기존의 폴리우레탄 폼과 같이 단열성이 우수하고 강도가 우수하며, 고온에서도 안정성으로 발포하며 각종 면재와의 접착력이 우수한 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.In order to meet the above-mentioned demand, the present invention relates to a polyol having enhanced heat resistance in combination with another polyol and an additive in combination with a polymeric 4,4-diphenylmethane diisocyanate to enhance heat resistance And the reactivity is controlled and foamed so as not to react abruptly even at a high temperature of the pipe which is the object of foaming through the combination of the trimerization catalyst and the urethane catalyst. Thus, the polyurethane foam has excellent heat insulation, excellent strength, Which is excellent in adhesion to various face plates, and a method for producing the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,According to an aspect of the present invention,

NCO%가 30~33이고, 관능기가 2.6~2.9이며, 25℃에서 점도가 100~400센티포아즈(cps)인 폴리머릭4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트를 사용하는 폴리머릭 이소시아네이트와; 상기 폴리머릭 이소시아네이트 100중량부에 대하여 관능기 2 이상의 혼합 폴리올 40~80중량부와; 삼량화 촉매에 애시드 블로킹(acid-blocking)을 시켜 50~120℃에서의 초기 반응을 억제하며, 말기 경화(End cure)반응을 촉진하여 고결 밀도(고체화되도록 결합시키는 것)를 향상시켜 고온에서의 반응을 안정적으로 진행 유도하도록 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 반응촉매 0.01~1.5중량부와; 물과, HFC(Hydrofluorocarbon)-365mfc/227ea 혼합물을 단독으로 사용하거나 HFC-365mfc/227ea 혼합물 90~95중량%에 HFC(Hydrofluorocarbon)-245fa 5~10중량%를 혼합한 HFC(Hydrofluorocarbon) 발포제를 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 발포제 5~20중량부; 및 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 계면 활성제와, 난연제와, 충전제와, 산화방지제와, 안정제 및 착색제를 포함하여 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용하는 첨가제 1~15중량부;로 배합되고, 상기 혼합 폴리올의 평균 OH값이 300~650mgKOH/g이며, OH 당량에 대한 상기 이소시아네이트 NCO의 당량비인 NCO/OH가 1.2~2.7인 혼합 폴리올 조성물을 혼합하여 반응시키는 것을 특징으로 한다.A polymeric isocyanate using polymeric 4,4-diphenylmethane diisocyanate having an NCO% of 30 to 33, a functional group of 2.6 to 2.9 and a viscosity of 100 to 400 centipoise (cps) at 25 占 폚; 40 to 80 parts by weight of a mixed polyol having 2 or more functional groups per 100 parts by weight of the polymeric isocyanate; Acid-blocking the trimerization catalyst to inhibit the initial reaction at 50-120 ° C and to promote the end cure reaction to improve the integrity density (bonding to solidify) 0.01 to 1.5 parts by weight of a reaction catalyst relative to 100 parts by weight of the mixed polyol to induce the reaction to proceed stably; A hydrofluorocarbon (HFC) blowing agent in which a mixture of water and HFC (Hydrofluorocarbon) -365mfc / 227ea is used alone or a mixture of HFC-365mfc / 227ea mixture and 90-95% by weight of HFC (Hydrofluorocarbon) 5 to 20 parts by weight of a foaming agent relative to 100 parts by weight of a mixed polyol; And 1 to 15 parts by weight of an additive which comprises a surfactant, a flame retardant, a filler, an antioxidant, a stabilizer and a colorant, and which is used singly or in combination of two or more kinds thereof, based on 100 parts by weight of the mixed polyol, The mixed polyol having an average OH value of 300 to 650 mgKOH / g and an NCO / OH ratio of 1.2 to 2.7, which is an equivalence ratio of the isocyanate NCO to the OH equivalent, is mixed and reacted.

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여기에서, 상기 혼합 폴리올은 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 관능기 4 이상인 개시제인 슈크로즈 또는 솔비톨에 알킬렌산화물을 부가한 폴리에테르 폴리올 10~70중량부와; 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 알파메틸글루코시드에 글리세린 또는 트리메틸올프로판(TMP)를 조합한 폴리에테르 폴리올 5~30중량부와; 폴리우레탄-폴리이소시아뉴레이트(Polyurethane-Polyisocyanurate) 구조에서 폴리이소시아뉴레이트(Polyisocyanurate)의 전환율을 극대화시키도록 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 방향족 폴리에스테르 폴리올 5~30중량부; 및 물리적 유동성을 증진시키고, 가교 밀도를 증대시켜 발포 중에 스웰링이나 열화의 발생을 억제하여 안정적인 발포를 진행시키도록 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 분자량 300미만의 저분자량이며 관능기 3 이상인 다가 알코올 1~10중량부로 이루어진다.Wherein the mixed polyol comprises 10 to 70 parts by weight of a polyether polyol obtained by adding an alkylene oxide to sucrose or sorbitol, which is an initiator having a functional group of 4 or more per 100 parts by weight of the mixed polyol; 5 to 30 parts by weight of a polyether polyol obtained by combining glycerin or trimethylol propane (TMP) with alpha methyl glucoside per 100 parts by weight of the mixed polyol; 5 to 30 parts by weight of an aromatic polyester polyol relative to 100 parts by weight of the mixed polyol so as to maximize conversion of polyisocyanurate in a polyurethane-polyisocyanurate structure; And polyhydric alcohol 1 having a molecular weight of less than 300 and a molecular weight of 3 or more and having a functional group of 3 or more based on 100 parts by weight of the mixed polyol so as to promote stable foaming by suppressing the occurrence of swelling or deterioration during foaming by increasing cross- To 10 parts by weight.

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여기에서 또한, 상기 방향족 폴리에스테르 폴리올은 방향족 폴리카본산과 다가알코올의 에스테르이며, 방향족 폴리카본산은 디메틸 텔레프탈레이트, 프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌디카본산이 적용되고, 다가알코올은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜의 글리콜류가 적용되며, 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용하며, OH값이 200∼600mgKOH/g이다.Here, the aromatic polyester polyol is an ester of an aromatic polycarboxylic acid and a polyhydric alcohol, and the aromatic polycarboxylic acid is dimethyl terephthalate, phthalic acid, isophthalic acid, and naphthalenedicarboxylic acid, and the polyhydric alcohol is ethylene glycol, diethylene glycol, Propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,6-hexanediol and neopentyl glycol, and they are used alone or in combination of two or more, and have an OH value of 200 to 600 mgKOH / g.

여기에서 또, 상기 다가 알코올은 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리스티톨중 어느 하나이다.Here, the polyhydric alcohol is any one of glycerin, trimethylolpropane, and pentaerythritol.

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여기에서 또, 상기 발포제는 혼합 폴리올 100중량부에 대해 물 0.1~1.0중량부와, HFC(Hydrofluorocarbon) 발포제 4.9~19.0중량부를 혼합하여 사용한다.Here, the blowing agent is used by mixing 0.1 to 1.0 part by weight of water and 4.9 to 19.0 parts by weight of a HFC (hydrofluorocarbon) blowing agent with respect to 100 parts by weight of the mixed polyol.

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본 발명의 다른 특징은,According to another aspect of the present invention,

상기의 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재를 제조하는 방법에 있어서, NCO%가 30~33이고, 관능기가 2.6~2.9이며, 25℃에서 점도가 100~400센티포아즈(cps)인 폴리머릭4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트를 준비하는 폴리머릭 이소시아네이트 준비단계와; NCO%가 30~33이고, 관능기가 2.6~2.9이며, 점도가 100~400센티포아즈(cps)인 폴리머릭4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트를 사용하는 폴리머릭 이소시아네이트와; 상기 폴리머릭 이소시아네이트 100중량부에 대하여 관능기 2 이상의 혼합 폴리올 40~80중량부와; 삼량화 촉매에 애시드 블로킹(acid-blocking)을 시켜 50~120℃에서의 초기 반응을 억제하며, 말기 경화(End cure)반응을 촉진하여 고결 밀도(고체화되도록 결합시키는 것)를 향상시켜 50~120℃에서의 반응을 안정적으로 진행 유도하도록 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 반응촉매 0.01~1.5중량부와; 물과, HFC(Hydrofluorocarbon)-365mfc/227ea 혼합물을 단독으로 사용하거나 HFC-365mfc/227ea 혼합물 90~95중량%에 HFC(Hydrofluorocarbon)-245fa 5~10중량%를 혼합한 HFC(Hydrofluorocarbon) 발포제를 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 발포제 5~20중량부; 및 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 계면 활성제와, 난연제와, 충전제와, 산화방지제와, 안정제 및 착색제를 포함하여 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용하는 첨가제 1~15중량부;로 배합되고, 상기 혼합 폴리올의 평균 OH값이 300~650mgKOH/g이며, OH 당량에 대한 상기 이소시아네이트 NCO의 당량비인 NCO/OH가 1.2~2.7인 혼합 폴리올 조성물을 제조하는 혼합 폴리올 조성물 제조단계; 및 상기 폴리머릭 이소시아네이트와 혼합 폴리올 조성물 용액을 이중보온관 외관 내측에 주입하되, 20~60kgf/㎠의 압력으로 기계적으로 혼합시킴으로서 반응시키는 주입발포 반응단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The method for producing the high temperature expanded polyurethane heat insulating material for a heat pipe according to any one of claims 1 to 4, wherein the polymeric material has a NCO content of 30 to 33, a functional group of 2.6 to 2.9, a viscosity of 100 to 400 centipoise (cps) A polymeric isocyanate preparing step of preparing 4-diphenylmethane diisocyanate; A polymeric isocyanate using polymeric 4,4-diphenylmethane diisocyanate having an NCO% of 30 to 33, a functional group of 2.6 to 2.9 and a viscosity of 100 to 400 centipoise (cps); 40 to 80 parts by weight of a mixed polyol having 2 or more functional groups per 100 parts by weight of the polymeric isocyanate; Acid-blocking the trimerization catalyst to inhibit the initial reaction at 50-120 ° C and promote the end cure reaction to improve the integrity density (solidification) 0.01 to 1.5 parts by weight of a reaction catalyst relative to 100 parts by weight of the mixed polyol so as to induce a stable reaction at a reaction temperature of & A hydrofluorocarbon (HFC) blowing agent in which a mixture of water and HFC (Hydrofluorocarbon) -365mfc / 227ea is used alone or a mixture of HFC-365mfc / 227ea and 90-95% by weight of HFC (Hydrofluorocarbon) 5 to 20 parts by weight of a foaming agent relative to 100 parts by weight of a mixed polyol; And 1 to 15 parts by weight of an additive which comprises a surfactant, a flame retardant, a filler, an antioxidant, a stabilizer and a colorant, and which is used singly or in combination of two or more kinds thereof, based on 100 parts by weight of the mixed polyol, Preparing a mixed polyol composition wherein the mixed polyol has an average OH value of 300 to 650 mgKOH / g and an equivalent ratio of isocyanate NCO to OH equivalent of NCO / OH of 1.2 to 2.7; And an injected foaming reaction step in which the mixed polyol composition solution with the polymeric isocyanate is injected into the outer side of a double insulated tube and mechanically mixed at a pressure of 20 to 60 kgf / cm 2.

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상기와 같이 구성되는 본 발명인 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재 및 이의 제조 방법에 따르면, 고온 상태에서 폴리우레탄 폼이 탄화(scorch)나 과발포, 공동(VOID), 밀도불균일, 균열 등이 없이 고온상태의 이중보온관에 안정적으로 발포되며 단열성능과 기계적 강도 등이 모두 우수한 고온발포용 열수송관 폴리우레탄 보온재를 제조할 수 있다.According to the high-temperature expanded polyurethane insulating material for a heat-transfer pipe of the present invention having the above-described structure and the method for producing the same, the polyurethane foam can be obtained at a high temperature without scorch, overblowing, VOID, density irregularity, It is possible to manufacture a heat transfer pipe heat insulating material for high temperature foaming which is stably foamed in the double insulated tube of the present invention and has excellent both the heat insulating performance and the mechanical strength.

도 1은 종래의 이중보온관의 제작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 제작된 이중보온관의 현장 연결부 보온과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 비교예에 따라 제작되어 미충진, 과발포, 크랙 등이 발생한 시편의 사진이다.
1 is a view for explaining a manufacturing process of a conventional double insulated tube.
FIG. 2 is a view for explaining a process of inserting a built-in double insulated pipe at a site connection.
3 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a high-temperature expanded polyurethane insulating material for a heat-transferring pipe according to the present invention.
FIGS. 4 and 5 are photographs of specimens produced according to the comparative example of the present invention and having undergone filling, over-foaming and cracking.

이하, 본 발명에 따른 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a high temperature expanded polyurethane insulating material for a heat transfer pipe according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may be changed according to the intention of the user, the operator, or the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

본 발명에 따른 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재는 2개 이상의 히드록실기를 가지고 있는 고 작용기의 폴리올과, 적어도 2개 이상의 이소시아네이트기를 갖는 폴리머릭 폴리이소시아네이트와, 발포제와, 반응 촉매 및 첨가제의 혼합물을 반응시킴으로써 일반적인 경질 우레탄 폼의 특성인 우수한 단열성을 그대로 유지하면서 고온 상태의 열수송관용 강관에 발포 및 접착 가능할 뿐만 아니라 우수한 내구성을 지닌 경질 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있다.The hot-foaming polyurethane insulating material for hot-water delivery pipes according to the present invention comprises a polyol having a high functionality having at least two hydroxyl groups, a polymeric polyisocyanate having at least two isocyanate groups, a foaming agent, The rigid polyurethane foam having excellent durability as well as foaming and adhesion to the hot-water pipe for high-temperature heat pipe can be manufactured while maintaining the excellent heat insulating property as the general rigid urethane foam.

더욱 상세하게는 폴리머릭 이소시아네이트와, 폴리머릭 이소시아네이트 100중량부에 대하여 관능기 2 이상의 혼합 폴리올을 40~80중량부와, 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 반응촉매 0.01~1.5중량부와, 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 발포제 5~20중량부와, 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 첨가제 1~15중량부로 배합된 혼합 폴리올 조성물을 혼합하여 반응시켜 제조한다.More particularly, the present invention relates to a process for producing a polyol, which comprises reacting polymeric isocyanate and polymeric isocyanate in an amount of 40 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of a mixed polyol having 2 or more functional groups and 0.01 to 1.5 parts by weight of a reaction catalyst, 5 to 20 parts by weight of a blowing agent and 1 to 15 parts by weight of an additive to 100 parts by weight of a mixed polyol are mixed and reacted with each other.

여기에서, 혼합 폴리올은 관능기 4 이상인 개시제인 슈크로즈 또는 솔비톨과, 알파메틸글루코시드과 글리세린 또는 트리메틸올프로판(TMP)을 조합하여 내열특성을 강화한 폴리에테르 폴리올과; 폴리우레탄-폴리이소시아뉴레이트(Polyurethane-Polyisocyanurate) 구조에서 폴리이소시아뉴레이트(Polyisocyanurate)의 전환율을 극대화시키는 방향족 폴리에스테르 폴리올; 및 물리적 유동성을 증진시키고, 가교 밀도를 증대시켜 발포 중에 스웰링이나 열화의 발생을 억제하여 안정적인 발포를 진행시키도록 분자량 300g/mol 미만의 저분자량이며 관능기 3 이상인 다가 알코올로 이루어진다.Here, the mixed polyol includes sucrose or sorbitol, which is an initiator having a functional group of 4 or more, polyether polyol having enhanced heat resistance characteristics by combining alpha methyl glucoside and glycerin or trimethylol propane (TMP); Aromatic polyester polyols maximizing the conversion of polyisocyanurate in a polyurethane-polyisocyanurate structure; And polyhydric alcohols having a molecular weight of less than 300 g / mol and a molecular weight of 3 or more and having a functional group of 3 or more so as to promote physical foaming while suppressing the occurrence of swelling or deterioration during foaming by increasing cross-linking density.

그리고 폴리에테르 폴리올은 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 관능기 4 이상인 개시제인 슈크로즈 또는 솔비톨에 알킬렌산화물을 부가한 폴리에테르 폴리올 10~70중량부와, 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 알파메틸글루코시드에 글리세린 또는 트리메틸올프로판(TMP)를 조합한 폴리에테르 폴리올 5~30중량부로 혼합된다. 이때, 슈크로즈 또는 솔비톨에 알킬렌산화물을 부가한 폴리에테르 폴리올이 10중량부 이하면 강도와 치수안정성이 약해지며, 70중량부 이상이면 혼합 폴리올 조성물의 흐름성이 떨어지므로 바람직하게는 30~70중량부로 혼합하여야 하고, 알파메틸글루코시드에 글리세린 또는 트리메틸올프로판(TMP)을 조합한 폴리에테르 폴리올이 5중량부 이하면 유동성과 접착력 증대 효과가 너무 미미하고, 30중량부 이상을 적용하면 물리적 강도와 치수안정성이 떨어진다.10 to 70 parts by weight of a polyether polyol obtained by adding an alkylene oxide to sucrose or sorbitol, which is an initiator having a functional group of 4 or more per 100 parts by weight of the mixed polyol, and 100 to 10 parts by weight of a polyol, And 5 to 30 parts by weight of a polyether polyol obtained by combining glycerin or trimethylol propane (TMP). At this time, if the polyether polyol added with sucrose or sorbitol is less than 10 parts by weight, the strength and dimensional stability are weakened. If the amount is 70 parts by weight or more, the flowability of the mixed polyol composition is lowered, When the amount of the polyether polyol combined with glycerin or trimethylol propane (TMP) is less than 5 parts by weight, the effect of increasing the fluidity and adhesion is too small. If the amount of the polyether polyol is more than 30 parts by weight, And dimensional stability is poor.

또한, 방향족 폴리에스테르 폴리올은 폴리우레탄-폴리이소시아뉴레이트(Polyurethane-Polyisocyanurate) 구조에서 폴리이소시아뉴레이트(Polyisocyanurate)의 전환율을 극대화시키도록 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 방향족 폴리에스테르 폴리올 5~30중량부가 혼합되는 데, 5중량부 이하이면 내열성과 내유성 개선 효과가 떨어지고 30중량부 이상이면 삼량화 진행이 많이 되어 바스라 짐이 증대된다.The aromatic polyester polyol may further contain 5 to 30 parts by weight of aromatic polyester polyol relative to 100 parts by weight of the mixed polyol so as to maximize the conversion of polyisocyanurate in the polyurethane-polyisocyanurate structure If the amount is less than 5 parts by weight, the effect of improving the heat resistance and oil resistance is deteriorated. If the amount is more than 30 parts by weight, the amount of trimerization is increased and the crumbling is increased.

이때, 방향족 폴리에스테르 폴리올은 방향족 폴리카본산과 다가알코올의 에스테르이며, 방향족 폴리카본산은 디메틸 텔레프탈레이트, 프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌디카본산이 적용되고, 다가 알코올은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜의 글리콜류가 적용되며, 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용하며, OH값이 200∼600mgKOH/g이다.At this time, the aromatic polyester polyol is an ester of an aromatic polycarboxylic acid and a polyhydric alcohol. As the aromatic polycarboxylic acid, dimethyl terephthalate, phthalic acid, isophthalic acid, and naphthalenedicarboxylic acid are used. Polyhydric alcohols include ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, Glycols such as 1,4-butanediol, 1,3-butanediol, 1,6-hexanediol and neopentyl glycol. These are used alone or in combination of two or more, and the OH value is 200 to 600 mgKOH / g.

또, 다가 알코올은 물리적 유동성을 증진시키고, 가교 밀도를 증대시켜 발포 중에 스웰링이나 열화의 발생을 억제하여 안정적인 발포를 진행시키도록 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 분자량 300g/mol 미만의 저분자량이며 관능기 3 이상인 다가 알코올 1~10중량부가 혼합되는 데, 1중량부 이하면 물리적 유동성의 증대 효과와 열화를 억제하는 기능을 기대하기 어려우며 10중량부 이상은 지나친 가교 밀도의 증대로 인하여 적절한 반응성의 제어가 힘들어지며 바람직하게는 3~7중량부가 혼합된다.The polyhydric alcohol has a low molecular weight of less than 300 g / mol and has a molecular weight of less than 300 g / mol based on 100 parts by weight of the mixed polyol so as to promote physical fluidity and increase cross-linking density to suppress occurrence of swelling or deterioration during foaming, 1 to 10 parts by weight of a polyhydric alcohol having 3 or more is mixed. When the amount is less than 1 part by weight, it is difficult to expect an effect of increasing physical fluidity and a function of suppressing deterioration. More than 10 parts by weight of the polyhydric alcohol has an excessively high crosslinking density, And preferably 3 to 7 parts by weight are mixed.

이때, 다가 알코올은 폴리우레탄의 기술 분야에 있어서, 폴리올 화합물이라는 것은 통상 분자량이 500정도 이상의 올리고머를 말하지만, 본 발명에 있어서는 저분자량 다가알코올도 포함한 의미로 사용한다. 다가 알코올은 가교 밀도를 올려 발포 진행중 스웰링이나 열화의 개선에 특히 유효하다고 판단된다. 다가알코올로서는 글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리스티톨 등의 분자량 300g/mol 미만의 저분자량이며 관능기 3 이상의 화합물이 바람직한 것으로 예시된다.In this regard, the polyhydric alcohol refers to an oligomer having a molecular weight of about 500 or higher in the polyurethane technical field, but is used in the present invention to include a low molecular weight polyhydric alcohol. Polyhydric alcohols are considered to be particularly effective for improving swelling and deterioration during the foaming process by increasing the crosslinking density. Examples of the polyhydric alcohol include those having a molecular weight of less than 300 g / mol, such as glycerin, trimethylol propane, and pentaerythritol, and having a molecular weight of 3 or more and having a functional group of 3 or more.

한편, 반응 촉매는 혼합 폴리올 100중량부에 대해 0.01~1.5중량부가 혼합되는 데, 0.01중량부 이하인 경우 반응에서 경질 폴리우레탄 폼 생성 반응이 미완결되어 물성의 저하가 일어나므로 촉매의 역할을 기대할 수 없으며, 1.5중량부보다 클 때는 지나치게 반응이 빨라지게 되므로, 탄화(Scorch)나 스폰지 현상이 발생할 수 있어(내부 열매체의 높은 열로 인해 탄화나 스폰지 현상이 더욱 심하게 발생함) 바람직하게는 0.1~0.8중량부가 혼합된다.On the other hand, the reaction catalyst is mixed in an amount of 0.01 to 1.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed polyol. When the amount is less than 0.01 part by weight, the hard polyurethane foam-forming reaction is incomplete and physical properties are lowered. , And when the amount is larger than 1.5 parts by weight, the reaction becomes excessively rapid, so that a scorch or a sponge phenomenon may occur (carbonization or sponge occurs more strongly due to the high heat of the internal heat medium) Mixed.

이때, 반응 촉매는 삼량화 촉매 또는 아민 촉매가 적용되고, 바람직하게는 삼량화 촉매에 애시드 블로킹(acid-blocking)을 시켜 고온에서의 초기 반응을 억제하며, 말기 경화(End cure)반응을 촉진하여 고결 밀도(고체화되도록 결합시키는 것)를 향상하여 고온에서의 반응을 안정적으로 진행되도록 유도하였다. 여기서 삼량화 촉매(Terimerization Catalyst)란 지방족(aliphatic) 또는 방향족(aromatic) 이소시아네이트 3개가 반응하여 이소시아뉴레이트(Isocyanurate)를 형성(삼량화 반응)하는데, 이 반응을 촉진시켜 주는 촉매, 일부 3급 아민이나 일부 유기금속 촉매가 사용된다. 삼량화 촉매에는 트리아진 구조나 4급 암모늄염을 가지는 포타슘 아세테이트, 디프로필렌 글리콜, 모노에틸렌그리콜, 벤질디메틸아민, 1,3,5-(tris(3-dimethylamino)propyl)-hexahydro-s-triazine, 디프로필렌글리콜, 2,4,6-Tris (dimethylaminomethyl) phenol, bis-(2-dimethylaminoethyl)ethe, N,N'-trimethyl-N'-hydroxyethyl-bis(aminoethyl)ether, N'-(3-(dimethylamino)propyl)-N,N-dimethyl-1,3-propanediamine,[2,4,6-Tris (dimethylaminomethyl) phenol]), N,N,N',N",N"-pentamethyldiethylenetriamine, 트리에틸렌디아민(triethylenediamine), 디메틸렌아미노프로필아민, N-메틸몰포린, N-에틸몰포린, 디메틸피페라진 등이 있다.At this time, the reaction catalyst is applied with a trimerization catalyst or an amine catalyst, preferably acid-blocking the trimerization catalyst to inhibit the initial reaction at a high temperature and promote the end cure reaction The consolidation density (bonding to solidify) was improved and the reaction at high temperature was induced to proceed stably. Here, the termination catalyst is a catalyst for promoting the reaction, in which three aliphatic or aromatic isocyanates react to form isocyanurate (trimerization reaction), and some tertiary Amines or some organometallic catalysts are used. Examples of the trimerization catalyst include potassium acetate, dipropylene glycol, monoethylene glycol, benzyldimethylamine, 1,3,5- (tris (3-dimethylamino) propyl) -hexahydro-s-triazine having a triazine structure or a quaternary ammonium salt. , Dipropylene glycol, 2,4,6-dimethylaminomethyl phenol, bis- (2-dimethylaminoethyl) ethe, N, N'-trimethyl-N'- (dimethylamino) propyl) -N, N-dimethyl-1,3-propanediamine, [2,4,6-Tris (dimethylaminomethyl) phenol]), N, N, N ' Triethylenediamine, dimethylene aminopropylamine, N-methylmorpholine, N-ethylmorpholine, dimethylpiperazine, and the like.

그리고, 발포제는 혼합 폴리올 100중량부에 대해 5~20중량부가 혼합되는 데, 혼합 폴리올 100중량부에 대해 물 0.1~1.0중량부와, HFC(Hydrofluorocarbon) 발포제 4.9~19.0중량부가 바람직하다. 여기에서, 발포제로서 물을 단독으로 사용할 경우 물 폼이 부스러지면서 면재와의 접착력이 약해지고 폴리우레탄 폼의 단열성능이 떨어져 원하는 단열성능을 발휘할 수 없다.The blowing agent is mixed in an amount of 5 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed polyol, and 0.1 to 1.0 part by weight of water and 4.9 to 19.0 parts by weight of the HFC (hydrofluorocarbon) blowing agent are added to 100 parts by weight of the mixed polyol. Here, when water is used alone as a blowing agent, the water foam is broken and the adhesive force to the face material is weakened. As a result, the heat insulating performance of the polyurethane foam is deteriorated and the desired heat insulating performance can not be exhibited.

이때, 발포제로는 물 또는 플루오르 탄소계 발포제로서 HFC(Hydrofluorocarbon)류를 사용한다. 일반적으로 폴리우레탄 폼에 사용되는 발포제로서는 물, 카르복실산, 플루오르 탄소계 발포제 또는 이산화탄소, 공기 같은 불활성 기체이다.At this time, as the foaming agent, HFC (Hydrofluorocarbon) type is used as water or fluorocarbon type foaming agent. Generally, foaming agents used in polyurethane foams are water, carboxylic acids, fluorocarbon based foaming agents, or inert gases such as carbon dioxide and air.

발포제로서 HFC-365mfc/227ea 혼합물을 단독으로 사용하거나 HFC-245fa와 조합하여 사용하고, 그 상용성을 개선한 경질 폴리우레탄폼용 포리올 조성물 및 경질 폴리우레탄 폼의 제조방법을 제공한다. 그 내용물은 폴리올 화합물, 발포제, 정포제, 촉매를 함유하고, 폴리이소시아네이트 화합물을 함유한 이소시아네이트 성분과 혼합하여 발포 경화시켜서 경질 폴리우레탄폼을 형성하는 경질 폴리우레탄폼용 폴리올 조성물에 있어서, 발포제 성분은, 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄(HFC-365mfc) 단독 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판(HFC-245fa) 이며, 화학적 발포제로서 물을 소정 범위의 비율로 함유하는 폴리올 조성물이다.A polyol composition for rigid polyurethane foam and a method for producing the rigid polyurethane foam, wherein a mixture of HFC-365mfc / 227ea as a foaming agent is used alone or in combination with HFC-245fa and its compatibility is improved. Wherein the content is a polyol composition for a rigid polyurethane foam containing a polyol compound, a foaming agent, a foaming agent, and a catalyst, which is mixed with an isocyanate component containing a polyisocyanate compound to form a hard polyurethane foam by foaming and curing, 1,1,1,3,3-pentafluoropropane (HFC-245fa) which is 1,1,1,3,3-pentafluorobutane (HFC-365mfc) alone, and water as a chemical foaming agent By weight.

또한, 첨가제가 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 1~15중량부가 혼합되는 데, 계면 활성제와, 난연제와, 충전제와, 산화방지제와, 안정제 및 착색제를 포함하여 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용한다.Further, the additive is mixed in an amount of 1 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixed polyol, and the surfactant, the flame retardant, the filler, the antioxidant, the stabilizer and the colorant are used alone or in combination of two or more .

아울러, 본 발명에 사용되는 계면 활성제로서는 폴리우레탄 폼 제조에 일반적으로 사용되는 유기 실리콘계 화합물로서 폴리실록산 에테르(polysiloxane ether)를 사용한다. 이때 사용되는 계면 활성제의 양은 혼합 폴리올 100중량부에 대해 1.0~4.0중량부가 바람직하며, 보다 바람직하게는 1.2~3.0중량부이다. 계면활성제의 양이 1.0중량부보다 작으면 발포에 의한 가스의 확산을 막을 수 없으며 셀의 균일한 형성이 어렵게 되고, 4.0중량부 이상이 되면 반응물의 표면 장력을 낮춰 폐쇄 셀(cloes cell) 구조가 무너지는 것을 방지하는 효과의 차이가 크지 않다. 계면활성제의 25℃에서 점도는 일반적으로 100~2000cst이고, 분자량은 2,000~9,000g/mol이 바람직하다. 계면활성제와 다른 원료 물질과의 반응 시 물질간의 적합성 및 반응성 등을 고려하여 점도와 분자량을 위와 같게 한다.In addition, as the surfactant used in the present invention, polysiloxane ether is used as an organosilicon compound generally used in the production of polyurethane foam. The amount of the surfactant used is preferably 1.0 to 4.0 parts by weight, more preferably 1.2 to 3.0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the mixed polyol. If the amount of the surfactant is less than 1.0 part by weight, diffusion of gas by foaming can not be prevented and uniform formation of cells becomes difficult. When the amount of the surfactant is more than 4.0 parts by weight, the surface tension of the reactant is lowered, The difference in effect of preventing collapse is not large. The viscosity of the surfactant at 25 캜 is generally from 100 to 2000 cst, and the molecular weight is preferably from 2,000 to 9,000 g / mol. The viscosity and the molecular weight should be set as above considering the suitability and reactivity between the materials when reacting the surfactant with other raw materials.

또한, 본 발명의 경질 폴리우레탄 폼의 난연성을 강화하기 위해서 난연제를 첨가할 수 있다. 본 발명에 사용되는 난연제로서는 예를 들면, 트리스(2-틀로로에틸)포스페이트, 트리스(클로로프로필)포스페이트, 트리스(디프로포프로필)포스페이트 등이 있다. 난연제를 사용할 경우 그 사용량은 혼합 폴리올 100중량부에 대해 5~20중량부가 바람직하며, 보다 바람직하게는 10~15중량부이다. 또한 삼산화안티몬, 수산화알루미늄 등의 금속화합물을 사용할 수 있다.In order to enhance the flame retardancy of the rigid polyurethane foam of the present invention, a flame retardant may be added. Examples of the flame retardant used in the present invention include tris (2-fluoroethyl) phosphate, tris (chloropropyl) phosphate and tris (dipropropyl) phosphate. When a flame retardant is used, the amount thereof is preferably 5 to 20 parts by weight, more preferably 10 to 15 parts by weight, per 100 parts by weight of the mixed polyol. Further, metal compounds such as antimony trioxide and aluminum hydroxide can be used.

기타 우레탄 화학으로 상용되는 충전제, 산화방지제, 자외선흡수제 등의 안정제 및 착색제 등을 필요에 따라 첨가할 수 있다.Other fillers commonly used in urethane chemistry, antioxidants, stabilizers such as ultraviolet absorbers, and coloring agents can be added as needed.

한편, 혼합 폴리올 조성물의 평균 0H값은 300~650mgKOH/g인 것이 안정된 경질 폴리우레탄 폼을 제조하는데 바람직하다. 상기 혼합 폴리올 조성물의 평균 OH값이 300mgKOH/g 이하이면 생성 반응 및 가교반응이 일어나지 못하여 치수 안정성과 제품의 기계적 강도가 떨어지고, 평균 OH값이 650mgKOH/g을 초과하면 전체적인 물성값이 취약해지는데 특히 전단강도와 접착강도가 떨어지므로, 상술한 적정범위를 벗어난 평균 OH값은 제품의 불량원인으로 되어 생산성이 저하된다.On the other hand, the average 0H value of the mixed polyol composition is preferably from 300 to 650 mgKOH / g to produce a stable rigid polyurethane foam. When the average OH value of the mixed polyol composition is less than 300 mgKOH / g, formation reaction and crosslinking reaction do not occur and the dimensional stability and mechanical strength of the product deteriorate. When the average OH value exceeds 650 mgKOH / g, the overall property value becomes weak, And the adhesive strength is lowered. Therefore, the average OH value deviating from the above-mentioned appropriate range is a cause of the defective product, and the productivity is lowered.

또한, 혼합 폴리올 조성물과 반응시키는 폴리머릭 이소시아네이트 성분은 NCO%가 30~33이고 관능기가 2.6~2.9이며 25℃에서 점도가 100~400센티포아즈(cps)인 4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트를 사용한다. 디페닐메탄 디이소시아네이트의 경우 NCO%가 30 이하인 경우 치수안정성이 떨어지고, 33 이상이면 유동성이 저하되기 때문이다. 또한, 폴리머릭 이소시아네이트 성분과 혼합 폴리올 성분의 반응 비율은 OH 당량에 대한 혼합이소시아네이트 성분의 NCO 당량비인 NCO/OH가 1.2~2.7인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1.4~2.5이다. NCO/OH의 비가 1.2 이하가 되면 폴리우레탄 폼이 약해져서 치수안정성이 저하되고 기계적 강도가 감소하며, NCO/0H의 비가 2.7을 초과하면 반응성의 제어가 어려워지고 폼의 부스러짐 현상이 발생한다. NCO/OH비가 1.3을 초과하고 2.7이하일 경우 폴리머릭 이소시아네이트가 과량으로 존재하는 것으로 이때, 폴리우레탄 폼 형성이 완결된 후 남아있는 폴리머릭 이소시아네이트가 부가반응을 통해 알로파네이트와 뷰렛 등을 형성하며 이 추가적인 가교반응으로 인해 물성의 향상이 이루어진다.Also, the polymeric isocyanate component to be reacted with the mixed polyol composition is a mixture of 4,4-diphenylmethane diisocyanate having an NCO% of 30 to 33, a functional group of 2.6 to 2.9 and a viscosity of 100 to 400 centipoise (cps) Lt; / RTI > In the case of diphenylmethane diisocyanate, the dimensional stability is deteriorated when the NCO% is 30 or less, and the fluidity is lowered when the NCO% is 33 or more. In addition, the reaction ratio of the polymeric isocyanate component to the mixed polyol component is preferably 1.2 to 2.7, more preferably 1.4 to 2.5, as NCO / OH, which is the NCO equivalent ratio of the mixed isocyanate component to the OH equivalent. When the ratio of NCO / OH is less than 1.2, the polyurethane foam is weakened and the dimensional stability is lowered and the mechanical strength is decreased. When the ratio of NCO / OH is more than 2.7, the control of reactivity becomes difficult and blemish of foam occurs. When the NCO / OH ratio is more than 1.3 and not more than 2.7, excess polymeric isocyanate is present. In this case, after the formation of the polyurethane foam is completed, the remaining polymeric isocyanate forms allophanate, An additional crosslinking reaction improves the physical properties.

또, 높은 온도에서의 폴리머릭 이소시아네이트가 자체 반응을 통해 강한 이소시아뉴레이트 결합을 형성하게 되고 이는 일반 우레탄 결합보다 강한 결합력을 지녀 쉽게 파손되기 어려워 화학안정성과 열안정성이 뛰어나게 되어 열에 강하고 난연성이 뛰어나며 낮은 열전도율을 유지할 수 있게 된다.In addition, the polymeric isocyanate at high temperature forms strong isocyanurate linkages through its own reaction, which has stronger bonding force than general urethane bond and is not easily broken, which is excellent in chemical stability and thermal stability, and is excellent in heat resistance and flame retardancy It is possible to maintain a low thermal conductivity.

따라서 상기 혼합 폴리올 성분 및 반응시킬 폴리머릭 이소시아네이트 성분의 배합 비율이 상기 범위를 벗어나게 되면, 본 발명의 목적은 달성할 수 없게 된다.Therefore, if the mixing ratio of the mixed polyol component and the polymeric isocyanate component to be reacted out of the above range, the object of the present invention can not be achieved.

본 발명에 따르면 폴리우레탄 폼은 상기와 같은 특수한 조성의 혼합 폴리올 성분과 폴리머릭 이소시아네이트 성분을 기본원료로 해서 발포제, 반응촉매 및 기타 첨가제를 반응시킴으로써 얻을 수 있다.According to the present invention, a polyurethane foam can be obtained by reacting a blowing agent, a reaction catalyst and other additives with a mixed polyol component and a polymeric isocyanate component having the above-described specific composition as basic raw materials.

이하, 본 발명을 비교예들과 실시예들을 통해 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Comparative Examples and Examples.

《비교예 1, 2》&Quot; Comparative Examples 1 and 2 "

비교예 1, 2에서는 평균 OH값이 300~500mgKOH/g을 갖는 폴리올 성분 100중량부(솔비톨 + EO/PO 40~50중량부, 펜타에리트리톨+OH 20~30중량부, 톨루엔디아민+EO/PO 10~20중량부, 에틸렌디아민+EO/PO 10~15중량부로 이루어지는 혼합 폴리올 성분), 발포제로서 HFC-365mfc/227ea 10~15중량부와 물 0.1~1.0중량부 또는 단독으로 0.8~2.5중량부를 사용하였다. 예컨대, 비교예 1에서는 밀도를 83㎏/㎥ 정도로 조절하기 위해 물을 0.5중량부와 HFC-365mfc/227ea 15중량부를 사용하였고, 비교예 2는 HFC-365mfc/227ea를 사용하지 않고 물을 단독으로 2.5중량부를 사용하였다. 또한, 비교예 1에서는 평균 NCO%가 30~33인 폴리머릭 MDI를 140중량부 사용하였고, 비교예 2에서는 147중량부를 사용하여 폴리우레탄 폼의 샘플을 제조하기 위해 발포와 경화를 실행하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
In Comparative Examples 1 and 2, 100 parts by weight of a polyol component having an average OH value of 300 to 500 mgKOH / g (sorbitol + EO / PO 40 to 50 parts by weight, pentaerythritol + OH 20 to 30 parts by weight, toluene diamine + 10 to 15 parts by weight of HFC-365mfc / 227ea as a blowing agent, 0.1 to 1.0 part by weight of water or 0.8 to 2.5 parts by weight as a foaming agent . For example, in Comparative Example 1, 0.5 parts by weight of water and 15 parts by weight of HFC-365mfc / 227ea were used in order to adjust the density to about 83 kg / m 3. In Comparative Example 2, water was used alone without using HFC-365mfc / 227ea 2.5 parts by weight were used. In Comparative Example 1, 140 parts by weight of polymeric MDI having an average NCO% of 30 to 33 was used, and 147 parts by weight of Comparative Example 2 was used to foam and cure to prepare a polyurethane foam sample. The results are shown in Table 2.

《비교예 3, 4》&Quot; Comparative Examples 3 and 4 "

비교예 3, 4에서는 평균 OH값이 300~500mgKOH/g을 갖는 폴리올 성분 100중량부(솔비톨+ EO/PO 20~30중량부, 펜타에리트리톨+OH 30~40중량부, 톨루엔디아민+ EO/PO 10~20중량부, 에틸렌디아민+ EO/PO 15~20중량부로 이루어지는 혼합 폴리올 성분), 발포제로서 물 0.5~1.0중량부와 HFC-365mfc/227ea 10~15중량부를 사용하였다. 여기에 비교예 3에서는 HFC-365mfc/227ea 12중량부와 물 0.8중량부를 사용하였고, 비교예 4는 밀도를 86㎏/㎥ 정도로 조절하기 위해 HFC-365mfc/227ea 13중량부와 물 0.6중량부를 사용하였다. 또한, 비교예 3에서는 평균 NCO%가 30~33인 폴리머릭 MDI를 159중량부 사용하고, 비교예 4에서는 155중량부를 사용하여 폴리우레탄 폼의 샘플을 제조하기 위해 발포와 경화를 실행하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
In Comparative Examples 3 and 4, 100 parts by weight of a polyol component having an average OH value of 300 to 500 mgKOH / g (20 to 30 parts by weight of sorbitol + EO / PO, 30 to 40 parts by weight of pentaerythritol + OH, 10 to 20 parts by weight of PO and 15 to 20 parts by weight of ethylenediamine + EO / PO), 0.5 to 1.0 part by weight of water and 10 to 15 parts by weight of HFC-365mfc / 227ea were used as a foaming agent. In Comparative Example 3, 12 parts by weight of HFC-365mfc / 227ea and 0.8 parts by weight of water were used. In Comparative Example 4, 13 parts by weight of HFC-365mfc / 227ea and 0.6 parts by weight of water were used to adjust the density to 86 kg / Respectively. In Comparative Example 3, 159 parts by weight of polymeric MDI having an average NCO% of 30 to 33 was used, and 155 parts by weight of Comparative Example 4 was used to foam and cure to prepare a polyurethane foam sample. The results are shown in Table 2.

《실시예 1》&Quot; Example 1 &

500mgKOH/g의 0H값을 갖는 혼합 폴리올 성분 100중량부(슈크로즈 베이스폴리에테르 폴리올 70중량부, 알파메틸글루코시드 베이스 폴리에테르 폴리올 10중량부, 폴리에스테르 폴리올 17중량부, 가교제 3중량부로 이루어지는 혼합폴리올 성분)와 발포제로서 물 0.5중량부와 HFC-365mfc/227ea 15중량부를 사용하였다. 여기에 관능기가 2.7, 이소시아네이트기(NCO)함량 30~33%이고 25℃에서 점도가 100~400 센티포아즈(cps)인 폴리머릭 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트를 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 140중량부를 사용하였다.
100 parts by weight of a mixed polyol component having an OH value of 500 mgKOH / g (70 parts by weight of a sucrose base polyether polyol, 10 parts by weight of an alphamethyl glucoside base polyether polyol, 17 parts by weight of a polyester polyol and 3 parts by weight of a crosslinking agent Polyol component), 0.5 parts by weight of water and 15 parts by weight of HFC-365mfc / 227ea as a blowing agent were used. A polymeric 4,4-diphenylmethane diisocyanate having a functional group of 2.7, an isocyanate group (NCO) content of 30 to 33% and a viscosity of 100 to 400 centipoise (cps) at 25 DEG C was added to 100 parts by weight of a mixed polyol Was used in an amount of 140 parts by weight.

《실시예 2》&Quot; Example 2 "

550mgKOH/g의 0H값을 갖는 혼합폴리올 성분 100중량부(슈크로즈 베이스폴리에테르 폴리올 65중량부, 알파메틸글루코시드 베이스 폴리에테르 폴리올 15중량부, 폴리에스테르 폴리올 15중량부, 가교제 5중량부로 이루어지는 혼합폴리올 성분)와 발포제로서 물 1.0중량부와 HFC-365mfc/227ea 10중량부를 사용하였다. 여기에 관능기가 2.7, 이소시아네이트기(NCO)함량 30~33%이고, 25℃에서 점도가 100~400센티포아즈(cps)인 폴리머릭 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트를 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 150중량부를 사용하였다.
100 parts by weight of a mixed polyol component having an OH value of 550 mgKOH / g (65 parts by weight of a sucrose base polyether polyol, 15 parts by weight of an alphamethyl glucoside base polyether polyol, 15 parts by weight of a polyester polyol and 5 parts by weight of a cross- Polyol component), 1.0 part by weight of water and 10 parts by weight of HFC-365mfc / 227ea as a blowing agent were used. A polymeric 4,4-diphenylmethane diisocyanate having a functional group of 2.7, an isocyanate group (NCO) content of 30 to 33% and a viscosity of 100 to 400 centipoise (cps) at 25 DEG C was mixed with 100 parts by weight Was used in an amount of 150 parts by weight.

《실시예 3》&Quot; Example 3 "

600mgKOH/g의 0H값을 갖는 혼합폴리올 성분 100중량부(슈크로즈 베이스폴리에테르 폴리올 60중량부, 알파메틸글루코시드 베이스 폴리에테르 폴리올 20중량부, 폴리에스테르 폴리올15중량부, 가교제 5중량부로 이루어지는 혼합폴리올 성분)와 발포제로서 물 0.7중량부와 HFC-365mfc/227ea 12중량부를 사용하였다. 여기에 관능기가 2.7, 이소시아네이트기(NCO)함량 30~33%이고, 25℃에서 점도가 100~400센티포아즈(cps)인 폴리머릭 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트를 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 153중량부를 사용하였다.
100 parts by weight of a mixed polyol component having an OH value of 600 mgKOH / g (60 parts by weight of a sucrose base polyether polyol, 20 parts by weight of an alphamethyl glucoside base polyether polyol, 15 parts by weight of a polyester polyol and 5 parts by weight of a cross- Polyol component), 0.7 parts by weight of water and 12 parts by weight of HFC-365mfc / 227ea as a blowing agent were used. A polymeric 4,4-diphenylmethane diisocyanate having a functional group of 2.7, an isocyanate group (NCO) content of 30 to 33% and a viscosity of 100 to 400 centipoise (cps) at 25 DEG C was mixed with 100 parts by weight Was used in an amount of 153 parts by weight.

《실시예 4》&Quot; Example 4 "

550mgKOH/g의 0H값을 갖는 혼합폴리올 성분 100중량부(슈크로즈 베이스폴리에테르 폴리올 55중량부, 알파메틸글루코시드 베이스 폴리에테르 폴리올 25중량부, 폴리에스테르 폴리올15중량부, 가교제 5중량부로 이루어지는 혼합폴리올 성분)와 발포제로서 물 0.6중량부와 HFC-365mfc/227ea 13중량부를 사용하였다. 여기에 관능기가 2.7, 이소시아네이트기(NCO)함량 30~33%이고 25℃에서 점도가 100~400센티포아즈(cps)인 폴리머릭 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트를 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 135중량부를 사용하였다.100 parts by weight of a mixed polyol component having an OH value of 550 mgKOH / g (55 parts by weight of a sucrose base polyether polyol, 25 parts by weight of an alphamethyl glucoside base polyether polyol, 15 parts by weight of a polyester polyol and 5 parts by weight of a cross- Polyol component), 0.6 parts by weight of water and 13 parts by weight of HFC-365mfc / 227ea as a blowing agent were used. A polymeric 4,4-diphenylmethane diisocyanate having a functional group of 2.7, an isocyanate group (NCO) content of 30 to 33% and a viscosity of 100 to 400 centipoise (cps) at 25 DEG C was added to 100 parts by weight of a mixed polyol 135 parts by weight were used.

상기 비교예와 실시예의 성분 함량을 표 1에 나타내었다.The component contents of the above Comparative Examples and Examples are shown in Table 1.

또한 상기 비교예와 실시예를 통해 제조된 폴리우레탄 발포체에 대한 성능은 표 2에 정리하였다. 표 2에 성능 비교를 위해 각 항에 표시된 "물성"은 아래에 설명된 바와 같이 측정되었다.The performance of the polyurethane foam prepared through the above Comparative Examples and Examples is summarized in Table 2. For the performance comparison in Table 2, the "physical properties" indicated in each term were measured as described below.

먼저, 자유발포밀도는 내부치수 200×200×190㎜인 합판으로 된 개방형 박스에 주입 발포된 폼의 발포밀도(㎏/㎥)이고, 제품밀도는 실제로 생산된 제품의 발포밀도(㎏/㎥)로서 120℃의 열매체가 내관속으로 흐르고 있어 내관의 표면이 120℃인 고온 상태의 이중보온관에 발포하여 밀도를 측정하였다. 여기서, 비교예 1,2,3,4는 120℃ 상태인 내관에 폴리우레탄 조성물을 주입하자 곧바로 반응이 일어나면 발포하였으며, 발포 후 이중보온관을 잘라 확인한 결과 미충진 및 크랙(crack) 등이 발생하여서 밀도 및 열전도율 등의 기타 테스트를 더 이상 진행할 수 없었으나, 실시예 1,2,3,4는 120℃에서 안정적으로 발포되며 이중보온관 내부를 완전히 충진시켰고, 이중보온관을 잘라 내부를 확인하였을 때도 문제가 발견되지 않았고, 밀도 및 열전도율 등의 시편 채취에 어떠한 어려움도 없었다. 열전도율이란 레이저콤프사의 열전도율 측정기(모델번호 MA01906)을 사용하여 측정(KS L 9016에 따름)한 결과이다.First, the free foam density is the foam density (kg / m 3) of the foam injected into an open box made of a plywood having an internal dimension of 200 × 200 × 190 mm, and the product density is a density of the actually produced product (kg / And the density was measured by bubbling into a double insulated tube at a high temperature of 120 캜 at which the inner surface of the inner tube was flowing. In Comparative Examples 1, 2, 3, and 4, the polyurethane composition was injected into the inner pipe at 120 ° C. When the reaction occurred, the polyurethane composition was foamed. After the foaming, the double insulated pipe was cut off and uncharged and cracked However, in Examples 1, 2, 3 and 4, foaming was stably carried out at 120 ° C, the inside of the double insulated tube was completely filled, and the double insulated tube was cut to check the inside thereof No problems were found, and no difficulties were encountered in collecting specimens such as density and thermal conductivity. The thermal conductivity is the result of measurement (according to KS L 9016) using a thermal conductivity meter (Model No. MA01906) of Lasercomp.

코어밀도는 실제로 생산된 제품의 발포밀도(㎏/㎥)를 상기 자유발포밀도와 같은 방식으로 측정한 결과이다.The core density is a result of measuring the foaming density (kg / m 3) of the actually produced product in the same manner as the free foaming density.

또한, 압축강도는 경도정밀사의 만능시험기 사용하여 측정(ASTM D-1621에 따름)하였고, 전단강도는 경도정밀사의 만능시험기 사용하여 측정(ASTM D-1623에 따름)하였으며, 굴곡강도는 경도정밀사의 만능시험기 사용하여 측정(KS M 3809에 따름)하였다.In addition, the compressive strength was measured using a universal testing machine of hardness precision (according to ASTM D-1621) and the shear strength was measured using a universal testing machine of hardness precision (according to ASTM D-1623) And measured using an universal testing machine (according to KS M 3809).

접착력은 신진기공사의 접착력 시험기를 사용하여 측정(DS 2178에 따름)하였으며, 독립기포율은 ASTM D-2856에 기준에 의해, 흡수성은 EN-253에 기준에 의해 측정되었다.Adhesion was measured using an adherence tester (DS 2178) of a newly developed laboratory stencil. The independent foam ratio was measured according to ASTM D-2856 and absorbency was measured according to EN-253.

그리고, 가속노화테스트(Accelerated aging test)를 통해 연속운영온도[ CCOT(calculated continuous operating temperature)]를 확인하기 위해 500Å파이프에 89.5㎜로 단열층을 발포하고, 외피는 HDPE 710㎜(두께:11.5㎜)의 파이프에서 EN-253기준에 의해 자체 제작한 가속노화테스트기를 이용하여 측정하였다. 여기서, 비교예 1,2,3,4는 앞에서 언급한 바와 같이 미충진 및 크랙(crack)등이 발생하여서 가속노화테스트를 진행할 수 없었으나, 실시예 1,2,3,4는 연속운영온도인 170℃에서 1000시간 이상의 가속노화 후에도 폼이 탄화되지 않고 단열성능을 유지하고 있었을 뿐 아니라 가속노화후의 물성테스트에서도 EN-253의 기준에 합치하여 본 특허 제품의 성능을 입증할 수 있었다.In order to confirm the calculated continuous operating temperature (CCOT) through an accelerated aging test, an insulation layer was foamed at 89.5 mm on a 500 Å pipe, and the casing was HDPE 710 mm (thickness: 11.5 mm) In the pipe was measured using an accelerated aging tester manufactured in-house by the EN-253 standard. As described above, in Comparative Examples 1, 2, 3, and 4, the non-filling and cracks were generated and the accelerated aging test could not proceed. In Examples 1, 2, The foam was not carbonized even after accelerated aging at 170 ° C for 1000 hours or more and maintained the adiabatic performance as well as the performance of the patented product in conformity with the EN-253 standard even after the accelerated aging test.

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Figure 112012060197617-pat00003
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상기와 같이 본 발명에 의해 얻어지는 고온상태인 120℃에서 발포한 폴리우레탄 발포체는 가속노화 전 코어밀도 80㎏/㎥이상, 열전도율 0.0256W/mK 이하이고, 독립 기포율 88% 이상이며, 압축강도 및 굴곡강도는 300㎪ 이상이며, 전단강도는 상온에서 200㎪ 이상의 특성을 가지는 것이 기본조건이다. 또한, 피착물과의 접착강도를 확인하는 내면접착력은 이중보온관에 적용되는 단열재의 수명을 판단하는 지표가 되므로 반드시 200㎪ 이상의 값을 가져야 한다.As described above, the polyurethane foam foamed at 120 캜, which is a high temperature state obtained by the present invention, has a core density of not less than 80 kg / m 3 before accelerated aging, a thermal conductivity of not more than 0.0256 W / mK, a closed cell ratio of 88% The flexural strength is more than 300 이며, and the shear strength is a basic condition having a characteristic of 200 ㎪ or more at room temperature. In addition, the inner surface adhesion that confirms the bonding strength with the adherend is an index to judge the life of the insulator applied to the double insulated pipe.

또한, 가속노화 후에는 코어밀도 80㎏/㎥이상, 열전도율 0.0326W/mK이하이고, 압축강도 및 굴곡강도는 150㎪ 이상이며, 전단강도는 상온에서 100㎪ 이상의 특성을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 피착물과의 접착강도를 확인하는 내면접착력은 단열재의 수명을 판단하는 지표가 되므로 반드시 100㎪이상의 값을 가져야 한다.After accelerated aging, it is preferable that the core density is 80 kg / m 3 or more, the thermal conductivity is 0.0326 W / mK or less, the compressive strength and flexural strength are 150. Or more, and the shear strength is 100. Or more at room temperature. In addition, the inner surface adhesion which confirms the bonding strength with the adherend is an index for judging the life of the heat insulating material, and therefore, it must have a value of 100. Or more.

상기 표 2의 실험결과를 살펴보면, 비교예 1 내지 4는 본 발명과 상이한 폴리올의 조성 및 함량을 가진 폴리우레탄 발포체 조성물을 발포시킨 결과이다. 비교예 1 내지 4는 내관의 표면이 120℃인 고온상태의 조건에 정상적인 발포가 되지 않고, 도 4, 도 5와 같이 미충진, 과발포, 크랙 등이 발생하여 정상적인 시편의 채취 및 가속노화테스트의 진행이 불가능하였다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 비교예에 따라 제작되어 미충진, 과발포, 크랙 등이 발생한 시편의 사진이다.The results of the tests of Table 2 show that Comparative Examples 1 to 4 are results of foaming a polyurethane foam composition having a composition and content of polyols different from those of the present invention. In Comparative Examples 1 to 4, normal foaming did not occur under the condition of a high temperature condition where the surface of the inner tube was 120 ° C, and normal filling and accelerated aging tests such as unfilled, overfilled, It was impossible to proceed. FIGS. 4 and 5 are photographs of specimens produced according to the comparative example of the present invention and having undergone filling, over-foaming and cracking.

반면에 실시예 1 내지 실시예 4의 경우, 열전도율 및 물리적 강도의 측정 결과 대체로 우수한 성질을 가짐을 알 수 있다. 예를 들면 열전도율은 각각 기준치인 0.026W/mK이하로 요구되는 규격을 만족할 뿐만 아니라 압축강도와 굴곡강도, 전단강도, 내면(관)접착력도 모두 규격을 만족하는 뛰어난 성능을 발휘함을 알 수 있다.On the other hand, in the case of Examples 1 to 4, measurement results of thermal conductivity and physical strength show substantially excellent properties. For example, it can be seen that not only the standard required for the thermal conductivity is 0.026 W / mK or less, but also excellent compression strength, flexural strength, shear strength, and inner (tube) .

또한, 상기 표 3의 실험결과를 살펴보면, 비교예 1 내지 4는 본 발명과 상이한 폴리올의 조성 및 함량을 가진 폴리우레탄 발포체 조성물을 파이프에 발포시켜, 가속노화테스트를 실시하려 하였으나 위에 언급한 바와 같이 미충진, 과발포, 크랙 등으로 정상적인 테스트의 진행이 불가능하였다. 즉, 120℃의 고온에서 정상적인 발포가 되지 않아 가속노화테스트가 불가능하였다.The results of the tests of Table 3 are as follows. In Comparative Examples 1 to 4, a polyurethane foam composition having a composition and content different from those of the present invention was foamed in a pipe to perform an accelerated aging test. However, It was impossible to proceed with normal tests due to unfilled, overfired, cracked, or the like. That is, normal foaming was not performed at a high temperature of 120 ° C, and an accelerated aging test was impossible.

반면에 실시예 1 내지 실시예 4의 경우, EN-253의 테스트 규정에 따라 170℃에서 1000시간 이상 가속노화 시켰음에도, 탄화현상이 적었으며, 열전도율 및 물리적 강도의 측정 결과 고온에서 장시간 노출되었음에도 불구하고 대체로 우수한 성질을 가짐을 알 수 있다. 예를 들면 열전도율은 각각 0.030, 0.033, 0.026, 0.023W/mK로 요구되는 규격을 만족할 뿐만 아니라 압축강도와 굴곡강도, 전단강도, 내면(관)접착력도 모두 규격을 만족하는 뛰어난 성능을 발휘함을 알 수 있다.On the other hand, in the case of Examples 1 to 4, even if accelerated aging was performed at 170 ° C for 1000 hours or more according to the test conditions of EN-253, the carbonization phenomenon was small and the thermal conductivity and the physical strength were measured, And has generally excellent properties. For example, the thermal conductivity satisfies the specifications required by 0.030, 0.033, 0.026, and 0.023 W / mK, respectively, but also exhibits excellent performance in terms of compression strength, flexural strength, shear strength and inner (tube) Able to know.

즉, 상기 실험결과로 볼 때, 본 발명에 의한 고온 상태에서 발포가능한 열수송관(이중보온관)용 폴리우레탄 발포체는 종래의 폴리우레탄의 작업가능 온도를 크게 넘어선 고온에서도 안정적으로 발포가 가능할 뿐 아니라 단열재로서의 역할을 할 수 있는 획기적인 발명임을 알 수 있다.That is, from the above experimental results, the polyurethane foam for a heat-transfer pipe (double insulated tube) capable of foaming in a high temperature state according to the present invention is capable of stably foaming even at a high temperature exceeding a workable temperature of conventional polyurethane It is a breakthrough invention that can serve as a heat insulator.

이하, 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재를 이용한 발포방법의 일실시예에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to FIG. 3, one embodiment of a foaming method using a high temperature expanded polyurethane insulating material for a heat transfer pipe according to the present invention will be described.

도 3은 본 발명에 따른 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재의 제조 방법을 설명하기 위한 공정도이다.3 is a process diagram for explaining a method of manufacturing a high-temperature expanded polyurethane insulating material for a heat-transferring pipe according to the present invention.

먼저, 본 발명에 따른 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재의 제조 방법은 기본적으로 이소시아네이트 준비 단계(S10)와, 혼합 폴리올 조성물 제조단계(S20) 및 주입발포 반응단계(S30)를 포함하여 이루어진다.First, the method for manufacturing a high temperature expanded polyurethane insulating material for a heat pipe according to the present invention basically comprises an isocyanate preparing step (S10), a mixed polyol composition preparing step (S20) and an injection foaming reaction step (S30).

먼저, 이소시아네이트 준비단계(S10)는 폴리메릭 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트를 준비하는 단계이다. 폴리메릭4,4-디페닐메탄디이소시아네이트에 변성 디페닐메탄 디이소시아네이트를 첨가하여 제조할 수도 있다. 이소시아네이트의 성분 및 그 함량은 상기에서 설명한 바와 같다.First, the isocyanate preparing step (S10) is a step of preparing polymeric 4,4-diphenylmethane diisocyanate. Diphenylmethane diisocyanate, and then adding the modified diphenylmethane diisocyanate to the polymeric 4,4-diphenylmethane diisocyanate. The isocyanate component and its content are as described above.

그리고 혼합 폴리올 조성물 제조단계(S20)는 이소시아네이트 100중량부에 대하여 관능기 2 이상의 폴리올을 40~80중량부와, 반응촉매 0.01~1.5중량부와, 발포제 5~ 20중량부 및 첨가제 3~15중량부로 배합된 혼합 폴리올 조성물을 이용하여 제조한다.The step S20 of preparing the mixed polyol composition is carried out by mixing 40 to 80 parts by weight of a polyol having 2 or more functional groups, 0.01 to 1.5 parts by weight of a reaction catalyst, 5 to 20 parts by weight of a foaming agent and 3 to 15 parts by weight of an additive with respect to 100 parts by weight of isocyanate Is prepared using a blended mixed polyol composition.

여기에서, 혼합 폴리올 조성물의 성분 및 그 함량은 상기에서 설명한 바와 같다.Here, the components and the content of the mixed polyol composition are as described above.

한편, 주입발포 반응단계(S30)는 혼합 폴리올 조성물 용액과 이소시아네이트를 반응시키는 단계이다. 이소시아네이트와 폴리올의 반응 비율 또한 상기에서 설명한 바와 같다.Meanwhile, the injection foaming reaction step (S30) is a step of reacting the mixed polyol composition solution with isocyanate. The reaction ratio of isocyanate to polyol is also as described above.

그리고 주입발포 반응단계(S30)는 약 20~60kgf/㎠의 압력으로 기계적으로 혼합시킴으로서 반응시키는 중압식으로 반응이 진행된다. Then, the reaction is carried out in a medium-pressure reaction in which the reaction is carried out by mechanically mixing at a pressure of about 20 to 60 kgf / cm 2 in the injection foaming reaction step (S30).

기존의 폴리우레탄 발포체는 상기 비교예에서 설명하였듯이 반응이 빨라 작업이 불가능하나 본 발명에서는 내열특성을 강화한 폴리에테르 폴리올 및 폴리에스테르 폴리올의 적절한 배합과 단분자 가교제를 통한 흐름성의 제어와 더불어 적정 촉매를 사용하여 반응성을 제어함으로써 정상적인 발포를 가능하게 하였다.In the present invention, the conventional polyurethane foam is reacted promptly as described in the above comparative example. However, in the present invention, proper combination of polyether polyol and polyester polyol having enhanced heat resistance characteristics and control of flowability through monomolecular crosslinking agent, To control the reactivity, thereby enabling normal foaming.

이처럼 느린 반응성에도 내부의 열매체의 온도가 높기 때문에 짧은 시간 안에 경화가 완료될 뿐 아니라 극대화된 폴리이소시아뉴레이트 반응을 통해 우수한 내열성을 나타내고 있다.Since the temperature of the internal heat medium is high even in such a slow reaction, the curing is completed in a short time, and the heat resistance is exhibited through the maximized polyisocyanurate reaction.

또한, 기존의 비연속식 이중보온관 생산과 유사하게 작업 시간을 최소화하는 장점과 더불어 내관과 외관의 간격을 유지하기 위한 스페이서를 짧은 거리에서는 삽입하지 않아도 되므로 스페이서로 인한 열교(熱橋)현상으로 열손실이 발생하는 것을 줄일 수 있어 단열 성능의 향상 및 발포체의 내구성에도 도움이 된다.In addition to the advantages of minimizing the working time, similar to the production of the existing non-continuous double insulated tube, it is not necessary to insert the spacer at a short distance to maintain the distance between the inner tube and the outer tube. It is possible to reduce the occurrence of heat loss, thereby improving the heat insulation performance and durability of the foam.

또, 수평으로 작업하는 연속식뿐만 아니라 3~15ㅀ의 경사를 주는 주입식으로도 가능한 작업방법으로 반응성과 원하는 물성에 따라 다양한 작업조건을 부여할 수 있다.In addition, it is possible to apply various working conditions according to the reactivity and the desired property as a working method which can be applied not only to the continuous type which is horizontal but also to the injection type which gives the inclination of 3 to 15..

즉, 기존의 주입식의 장점에 공사 현장에서 직접 작업할 수 있는 본 기술이 합쳐진 것으로 이를 이용하며 제품의 단열성, 내구성 등의 성능향상과 더불어 생산성 향상 및 불량률 감소 등의 경제성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In other words, the advantages of the existing injection type are combined with the technology that can work directly on the construction site, and it is advantageous to improve the heat insulation and durability of the product, as well as to improve productivity and reduce the defect rate. have.

본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific forms thereof, which are to be considered as being limited to the specific embodiments, but on the contrary, the intention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .

1 : 이중보온관 1a : 내관
1b : 외관 3 : 엔드캡
5 : 주입기 7 : 케이싱
1: Double insulated pipe 1a: Inner pipe
1b: Appearance 3: End cap
5: injector 7: casing

Claims (15)

NCO%가 30~33이고, 관능기가 2.6~2.9이며, 25℃에서 점도가 100~400센티포아즈(cps)인 폴리머릭4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트를 사용하는 폴리머릭 이소시아네이트와;
상기 폴리머릭 이소시아네이트 100중량부에 대하여 관능기 2 이상의 혼합 폴리올 40~80중량부와;
삼량화 촉매에 애시드 블로킹(acid-blocking)을 시켜 50~120℃에서의 초기 반응을 억제하며, 말기 경화(End cure)반응을 촉진하여 고결 밀도(고체화되도록 결합시키는 것)를 향상시켜 고온에서의 반응을 안정적으로 진행 유도하도록 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 반응촉매 0.01~1.5중량부와;
물과, HFC(Hydrofluorocarbon)-365mfc/227ea 혼합물을 단독으로 사용하거나 HFC-365mfc/227ea 혼합물 90~95중량%에 HFC(Hydrofluorocarbon)-245fa 5~10중량%를 혼합한 HFC(Hydrofluorocarbon) 발포제를 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 발포제 5~20중량부; 및
상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 계면 활성제와, 난연제와, 충전제와, 산화방지제와, 안정제 및 착색제를 포함하여 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용하는 첨가제 1~15중량부;로 배합되고, 상기 혼합 폴리올의 평균 OH값이 300~650mgKOH/g이며, OH 당량에 대한 상기 이소시아네이트 NCO의 당량비인 NCO/OH가 1.2~2.7인 혼합 폴리올 조성물을 혼합하여 반응시키는 것을 특징으로 하는 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재.
A polymeric isocyanate using polymeric 4,4-diphenylmethane diisocyanate having an NCO% of 30 to 33, a functional group of 2.6 to 2.9 and a viscosity of 100 to 400 centipoise (cps) at 25 占 폚;
40 to 80 parts by weight of a mixed polyol having 2 or more functional groups per 100 parts by weight of the polymeric isocyanate;
Acid-blocking the trimerization catalyst to inhibit the initial reaction at 50-120 ° C and to promote the end cure reaction to improve the integrity density (bonding to solidify) 0.01 to 1.5 parts by weight of a reaction catalyst relative to 100 parts by weight of the mixed polyol to induce the reaction to proceed stably;
A hydrofluorocarbon (HFC) blowing agent in which a mixture of water and HFC (Hydrofluorocarbon) -365mfc / 227ea is used alone or a mixture of HFC-365mfc / 227ea and 90-95% by weight of HFC (Hydrofluorocarbon) 5 to 20 parts by weight of a foaming agent relative to 100 parts by weight of a mixed polyol; And
1 to 15 parts by weight of an additive which is used alone or in combination with two or more kinds of surfactants, a flame retardant, a filler, an antioxidant, a stabilizer and a colorant to 100 parts by weight of the mixed polyol, Wherein the mixed polyol composition has an average OH value of 300 to 650 mgKOH / g and an NCO / OH ratio of 1.2 to 2.7, which is an equivalence ratio of the isocyanate NCO to the OH equivalent, is mixed and reacted with the high- lagging.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 혼합 폴리올은,
상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 관능기 4 이상인 개시제인 슈크로즈 또는 솔비톨에 알킬렌산화물을 부가한 폴리에테르 폴리올 10~70중량부와;
상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 알파메틸글루코시드에 글리세린 또는 트리메틸올프로판(TMP)를 조합한 폴리에테르 폴리올 5~30중량부와;
폴리우레탄-폴리이소시아뉴레이트(Polyurethane-Polyisocyanurate) 구조에서 폴리이소시아뉴레이트(Polyisocyanurate)의 전환율을 극대화시키도록 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 방향족 폴리에스테르 폴리올 5~30중량부; 및
물리적 유동성을 증진시키고, 가교 밀도를 증대시켜 발포 중에 스웰링이나 열화의 발생을 억제하여 안정적인 발포를 진행시키도록 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 분자량 300g/mol 미만의 저분자량이며 관능기 3 이상인 다가 알코올 1~10중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재.
The method according to claim 1,
In the mixed polyol,
10 to 70 parts by weight of a polyether polyol obtained by adding an alkylene oxide to sucrose or sorbitol, which is an initiator having a functional group of 4 or more with respect to 100 parts by weight of the mixed polyol;
5 to 30 parts by weight of a polyether polyol obtained by combining glycerin or trimethylol propane (TMP) with alpha methyl glucoside per 100 parts by weight of the mixed polyol;
5 to 30 parts by weight of an aromatic polyester polyol relative to 100 parts by weight of the mixed polyol so as to maximize conversion of polyisocyanurate in a polyurethane-polyisocyanurate structure; And
A polyhydric alcohol having a molecular weight of less than 300 g / mol and a molecular weight of less than or equal to 3 and having a functional group of 3 or more based on 100 parts by weight of the mixed polyol so as to promote physical fluidity and increase crosslinking density to suppress occurrence of swelling or deterioration during foaming, 1 to 10 parts by weight of a high-temperature expanded polyurethane insulating material for a heat-transferring pipe.
삭제delete 삭제delete 제 5 항에 있어서,
상기 방향족 폴리에스테르 폴리올은,
방향족 폴리카본산과 다가알코올의 에스테르이며, 방향족 폴리카본산은 디메틸 텔레프탈레이트, 프탈산, 이소프탈산, 나프탈렌디카본산이 적용되고, 다가알코올은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜의 글리콜류가 적용되며, 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용하며, OH값이 200∼600mgKOH/g인 것을 특징으로 하는 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재.
6. The method of claim 5,
The aromatic polyester polyol may be produced, for example,
Wherein the aromatic polycarboxylic acid is an ester of an aromatic polycarboxylic acid and a polyhydric alcohol, and the aromatic polycarboxylic acid is dimethyl terephthalate, phthalic acid, isophthalic acid or naphthalenedicarboxylic acid, and the polyhydric alcohol is ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, , 3-butanediol, 1,6-hexanediol and neopentyl glycol, which are used singly or in combination of two or more, and have an OH value of 200 to 600 mgKOH / g. Polyurethane insulation.
삭제delete 제 5 항에 있어서,
상기 다가 알코올은,
글리세린, 트리메틸올프로판, 펜타에리스티톨중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재.
6. The method of claim 5,
The polyhydric alcohol may be,
Glycerin, trimethylol propane, pentaerythritol, and the like.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 발포제는,
혼합 폴리올 100중량부에 대해 물 0.1~1.0중량부와, HFC(Hydrofluorocarbon) 발포제 4.9~19.0중량부를 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재.
The method according to claim 1,
The blowing agent may contain,
Wherein 0.1 to 1.0 part by weight of water and 4.9 to 19.0 parts by weight of a HFC (hydrofluorocarbon) blowing agent are mixed with 100 parts by weight of the mixed polyol.
삭제delete 제 1 항의 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재를 제조하는 방법에 있어서,
NCO%가 30~33이고, 관능기가 2.6~2.9이며, 점도가 100~400센티포아즈(cps)인 폴리머릭4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트를 준비하는 폴리머릭 이소시아네이트 준비단계와;
NCO%가 30~33이고, 관능기가 2.6~2.9이며, 25℃에서 점도가 100~400센티포아즈(cps)인 폴리머릭4,4-디페닐메탄 디이소시아네이트를 사용하는 폴리머릭 이소시아네이트와; 상기 폴리머릭 이소시아네이트 100중량부에 대하여 관능기 2 이상의 혼합 폴리올 40~80중량부와; 삼량화 촉매에 애시드 블로킹(acid-blocking)을 시켜 50~120℃에서의 초기 반응을 억제하며, 말기 경화(End cure)반응을 촉진하여 고결 밀도(고체화되도록 결합시키는 것)를 향상시켜 50~120℃에서의 반응을 안정적으로 진행 유도하도록 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 반응촉매 0.01~1.5중량부와; 물과, HFC(Hydrofluorocarbon)-365mfc/227ea 혼합물을 단독으로 사용하거나 HFC-365mfc/227ea 혼합물 90~95중량%에 HFC(Hydrofluorocarbon)-245fa 5~10중량%를 혼합한 HFC(Hydrofluorocarbon) 발포제를 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 발포제 5~20중량부; 및 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 계면 활성제와, 난연제와, 충전제와, 산화방지제와, 안정제 및 착색제를 포함하여 단독으로 사용하거나 2종 이상을 병용하는 첨가제 1~15중량부;로 배합되고, 상기 혼합 폴리올의 평균 OH값이 300~650mgKOH/g이며, OH 당량에 대한 상기 이소시아네이트 NCO의 당량비인 NCO/OH가 1.2~2.7인 혼합 폴리올 조성물을 제조하는 혼합 폴리올 조성물 제조단계; 및
상기 폴리머릭 이소시아네이트와 혼합 폴리올 조성물 용액을 이중보온관 외관 내측에 주입하되, 20~60kgf/㎠의 압력으로 기계적으로 혼합시킴으로서 반응시키는 주입발포 반응단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열수송관용 고온발포 폴리우레탄 보온재의 제조 방법.
A method for manufacturing a high temperature expanded polyurethane insulating material for a heat transfer pipe according to claim 1,
A polymeric isocyanate preparing step of preparing a polymeric 4,4-diphenylmethane diisocyanate having an NCO% of 30 to 33, a functional group of 2.6 to 2.9 and a viscosity of 100 to 400 centipoise (cps);
A polymeric isocyanate using polymeric 4,4-diphenylmethane diisocyanate having an NCO% of 30 to 33, a functional group of 2.6 to 2.9 and a viscosity of 100 to 400 centipoise (cps) at 25 占 폚; 40 to 80 parts by weight of a mixed polyol having 2 or more functional groups per 100 parts by weight of the polymeric isocyanate; Acid-blocking the trimerization catalyst to inhibit the initial reaction at 50-120 ° C and promote the end cure reaction to improve the integrity density (solidification) 0.01 to 1.5 parts by weight of a reaction catalyst relative to 100 parts by weight of the mixed polyol so as to induce a stable reaction at a reaction temperature of & A hydrofluorocarbon (HFC) blowing agent in which a mixture of water and HFC (Hydrofluorocarbon) -365mfc / 227ea is used alone or a mixture of HFC-365mfc / 227ea and 90-95% by weight of HFC (Hydrofluorocarbon) 5 to 20 parts by weight of a foaming agent relative to 100 parts by weight of a mixed polyol; And 1 to 15 parts by weight of an additive which comprises a surfactant, a flame retardant, a filler, an antioxidant, a stabilizer and a colorant, and which is used singly or in combination of two or more kinds thereof, based on 100 parts by weight of the mixed polyol, Preparing a mixed polyol composition wherein the mixed polyol has an average OH value of 300 to 650 mgKOH / g and an equivalent ratio of isocyanate NCO to OH equivalent of NCO / OH of 1.2 to 2.7; And
Wherein the polymeric isocyanate and the mixed polyol composition solution are injected into the outer surface of a double insulated tube, and mechanically mixed at a pressure of 20 to 60 kgf / cm < 2 >≪ / RTI >
삭제delete
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JP2002530445A (en) * 1998-11-16 2002-09-17 ハンツマン・インターナショナル・エルエルシー Polyisocyanurate composition and composite
KR20040024064A (en) * 2002-09-13 2004-03-20 김영미 Manufacture of polyisocyanurate foam blown by HFC family blowing agent and recycled polyol which obtained from polyurethane foam scrap

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