KR101772523B1 - Rigid Polyurethane Foams for Construction-Insulator Containing Biopolyol - Google Patents

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Abstract

본 발명은 바이오 폴리올을 함유하는 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 천연오일, 다관능성 활성수소-함유 화합물, 촉매 및 산화알킬렌을 함유하며, 관능기수가 3이상이고, 수산기 값이 200 내지 600 ㎎KOH/g이며, 점도(25℃)가 2,000 내지 25,000 cps인 바이오 폴리올을 포함하는 폴리올을 함유함으로써, 난연성, 치수안정성, 성형성, 단열성, 친환경성, 압축강도 및 휨강도 등 건축용 단열재로서의 물성을 유지할 수 있고, 친환경적이며 재생이 가능한 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a rigid polyurethane foam for building insulation comprising a biopolyol, which comprises a natural oil, a polyfunctional active hydrogen-containing compound, a catalyst and an alkylene oxide, wherein the number of functional groups is 3 or more, Dimensional stability, moldability, heat resistance, environmental friendliness, compressive strength and bending strength, and the like, by containing a polyol having a value of 200 to 600 mgKOH / g and a viscosity (25 DEG C) of 2,000 to 25,000 cps The present invention relates to a rigid polyurethane foam for building insulation which is capable of maintaining physical properties as a heat insulating material for buildings and being environmentally friendly and recyclable.

Description

바이오 폴리올을 함유하는 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼 {Rigid Polyurethane Foams for Construction-Insulator Containing Biopolyol}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a rigid polyurethane foam for construction insulation containing a bio-polyol,

본 발명은 바이오 폴리올을 함유하여 건축용 단열재로서의 물성을 유지할 수 있는 경질 폴리우레탄 폼에 관한 것이다.
The present invention relates to a rigid polyurethane foam containing a biopolyol and capable of maintaining physical properties as a heat insulating material for construction.

폴리우레탄의 필수 성분인 폴리올은 통상 석유계 원료로부터 제조되며, 특히 폴리에테르 폴리올(polyether polyol), 폴리에스테르 폴리올(polyester polyol)은 가장 보편화된 폴리올로 알려져 있다. 이러한 폴리올은 제조하고자 하는 폴리우레탄 또는 폴리우레탄 폼의 특성에 중대한 영향을 미친다.Polyols, which are essential components of polyurethane, are usually produced from petroleum-based raw materials, and polyether polyols and polyester polyols are especially known as the most popular polyols. These polyols have a significant influence on the properties of the polyurethane or polyurethane foam to be produced.

일반적으로 분자량이 크고 관능기 수(functionality)가 낮은 폴리올은 연질(soft) 우레탄 폼을 제조하는데 사용되고, 분자량이 작고 관능기 수가 높은 폴리올은 경질(rigid) 우레탄 폼을 제조하는데 사용된다.Generally, a polyol having a high molecular weight and a low functionality is used for producing a soft urethane foam, and a polyol having a small molecular weight and a high number of functional groups is used for producing a rigid urethane foam.

구체적으로 연질 폴리우레탄 폼에 사용되는 폴리올의 분자량은 대략 1,000 보다 크다. 경질 폴리우레탄 폼에 사용되는 폴리올의 분자량은 대략 200 내지 4,000 수준이며, 강성율(modulus of elasticity)이 약 100,000 psi 이상(23℃), 20℃ 이상의 유리전이온도, 10%를 초과하지 않는 신장율 등의 특성을 갖는다.Specifically, the molecular weight of the polyol used in the flexible polyurethane foam is greater than about 1,000. The polyol used in the rigid polyurethane foam has a molecular weight of about 200 to 4,000 and has a modulus of elasticity of at least about 100,000 psi (23 DEG C), a glass transition temperature of 20 DEG C or higher, an elongation of not more than 10% .

한편, 석유자원 고갈의 가속화, 기후변화에 따른 온실가스 감축, 원료가격의 상승, 재생 가능한 원료에 대한 필요성 증가 등과 같은 다양한 이유로 인하여 우레탄 분야에서는 석유계 원료로부터 제조되는 폴리올의 재생 또는 환경 친화적인 성분으로 폴리올을 대체하는 방안이 제시되어 왔다.On the other hand, due to various reasons such as accelerated depletion of petroleum resources, reduction of greenhouse gas due to climate change, increase of raw material price, increase in need for renewable raw materials, etc., in the urethane field, the regeneration of polyol produced from petroleum- Has been suggested as a substitute for polyol.

천연오일은 일반적으로 트리글리세라이드(triglyceride) 분자로 구성되고, 글리세롤 접합(junction) 부위에 3개의 지방산(fatty acid)이 결합되어 있는 구조이다.Natural oils are generally composed of triglyceride molecules and have a structure in which three fatty acids are bonded to the glycerol junction.

현재, 천연오일 특히 식물성 오일(vegetable oil)을 이용한 폴리올의 제조는, 1) 에폭시화(epoxidation)-개환(ring opening) 반응(과산화수소 등을 이용하여 분자 구조 내에 활성 산소를 혼입시킨 다음, 알코올 또는 무기산 등으로 개환반응을 수행하는 방법; Kandanarachchi et al., J. Mol. Catal. A: Chem 2002, 184, 65), 2) 하이드로포밀화 반응(로듐 또는 코발트 촉매의 존재 하에서 합성가스와 천연오일을 반응시키는 방법; Petrovic et al., Polyurethanes from vegetable oils. Polymer Reviews 48: 1 109-155), 3) 오존분해(ozonolysis) 반응(천연오일을 직접 오존분해시켜 말단 위치에 히드록시기를 갖는 폴리올을 제조함)을 수행하는 방법; 및 Petrovic et al., Biomacromolecules 2005, 6, 713), 4) 에스테르화 반응(Vilar et al., 2002) 등을 수행하는 방법 등이 알려져 있다.Currently, the production of polyols using natural oils, in particular vegetable oils, can be achieved by: 1) epoxidation-ring opening reaction (incorporating active oxygen into the molecular structure using hydrogen peroxide, ... how to do the ring-opening reaction with an inorganic acid such as; Kandanarachchi et al, J. Mol Catal a: Chem 2002, 184, 65), 2) the hydroformylation reaction (synthesis gas in the presence of a rhodium or cobalt catalyst and the natural oils (3) Ozonolysis reaction (production of a polyol having a hydroxy group at the terminal position by directly decomposing ozone of a natural oil) (Petrovic et al ., Polyurethanes from vegetable oils. Polymer Reviews 48: 1 109-155) ); And Petrovic et al ., Biomacromolecules 2005, 6, 713), 4) an esterification reaction (Vilar et al. , 2002), and the like.

천연오일로부터 제조된 바이오 폴리올을 이용한 폴리우레탄 폼이 석유계로부터 제조되는 폴리우레탄 폼에 필적하는 특성을 확보할 수 있는 가능성이 보고되고 있다. 그러나, 실제 바이오 폴리올은 낮은 반응성 등으로 폴리우레탄 폼의 물성이 저하되는 문제가 있다.It has been reported that polyurethane foams using bio-polyols prepared from natural oils can secure properties comparable to polyurethane foams produced from petroleum-based products. However, there is a problem that the physical properties of the polyurethane foam are lowered due to the low reactivity of the actual bio-polyol.

바이오 폴리올의 낮은 반응성은 2차 알코올의 존재 및 다수의 비관능성 가지의 존재가 하나의 원인으로 작용한다.The low reactivity of biopolyols is due to the presence of secondary alcohols and the presence of a large number of nonfunctional branches.

한편, 폴리우레탄 폼(polyurethane foam), 특히 경질 폴리우레탄 폼은 다양한 분야에서 사용되고 있는 바, 해당 적용 분야에 따라 요구되는 물성에 차이가 존재한다. 이중 건축 내·외장재용 단열재로 사용되는 경우에는 특히 난연성, 치수안정성, 성형성, 단열성 및 친환경성 등이 요구된다.On the other hand, polyurethane foam, especially rigid polyurethane foam, is used in various fields, and there is a difference in physical properties required depending on the application field. In particular, when used as a heat insulating material for interior and exterior materials, flame retardancy, dimensional stability, moldability, heat insulation and environment friendliness are required.

그러나, 종래의 바이오 폴리올을 적용한 경질 폴리우레탄 폼은 바이오 폴리올의 낮은 관능기수로 인하여 치수안정성, 난연성, 단열성, 압축강도 및 휨강도 등의 물리적 물성이 저하될 수 있고, 경질 폴리우레탄 폼 제조 시 셀의 성장을 방해하는 미반응된 천연오일에 의해 성형성이 저하될 수 있어 건축 내·외장재용 단열재 폼의 원료로 적용하기에는 한계가 있었다.However, the rigid polyurethane foam to which the conventional bio-polyol is applied may be deteriorated in physical properties such as dimensional stability, flame retardancy, heat insulation, compressive strength and flexural strength owing to a low functional group number of the bio-polyol. The moldability may be deteriorated due to the unreacted natural oil which interferes with growth, and thus it has been limited to be applied as a raw material for a heat insulating material foam for building interior and exterior materials.

또한, 종래의 바이오 폴리올은 천연오일의 특성상 저장 안정성이 저하될 위험성이 높고, 관능기 수가 충분히 높지 않으면서 점도가 높은 경우가 많아 경질 폴리우레탄 폼 제조 과정 중 반응성, 취급성 등의 문제가 발생될 수 있는 한계가 있다. 이에 적정한 관능기 수를 가지고 경질 폴리우레탄 폼으로 제조가 용이한 피마자유 또는 대두유에 대한 적용 가능성을 제시하고 있으나, 이들은 주로 식량 자원으로 사용되거나 비교적 고가이므로 경제성이 낮은 한계가 있었다.In addition, the conventional bio-polyol has a high risk of degradation of storage stability due to the nature of natural oil, and the viscosity of the bio-polyol is high while the number of functional groups is not sufficiently high. Therefore, problems such as reactivity and handling during hard polyurethane foam production may occur There is a limit. Thus, it is possible to apply castor oil or soybean oil having a proper functional group number to hard polyurethane foam easily, but they are mainly used as food resources or have a relatively high price, which has a low economic efficiency.

따라서, 석유계 폴리올을 이용한 건축 단열재용 폴리우레탄 폼과 비교하여 동등 이상의 물성을 제공할 수 있는 바이오 폴리올을 이용한 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼에 대한 필요성이 요구되고 있다.
Therefore, there is a need for a rigid polyurethane foam for building insulation using a bio-polyol that can provide a physical property equal to or higher than that of a polyurethane foam for building insulation using a petroleum-based polyol.

본 발명은 특정의 관능기 수, 수산기 값(mgKOH/g) 및 점도 등을 갖는 바이오 폴리올을 사용하여 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼으로서 난연성, 치수안정성, 성형성, 단열성, 친환경성, 압축강도 및 휨강도 등의 물성을 유지할 수 있는 경질 폴리우레탄 폼을 제공하고자 한다.
The present invention relates to a rigid polyurethane foam for building insulation using a biopolyol having a specific number of functional groups, a hydroxyl value (mgKOH / g), viscosity, etc., as flame retardancy, dimensional stability, moldability, heat insulation, environment friendliness, And a hard polyurethane foam capable of maintaining the physical properties of the polyurethane foam.

본 발명자들은 천연오일에, 다관능성 활성수소-함유 화합물 및 산화알킬렌을 함유하여 바이오 폴리올에 존재하는 2차 알코올 및 다수의 비관능성 가지의 수를 저하시킨 바이오 폴리올을 경질 폴리우레탄 폼의 구성 성분으로 사용함으로써, 난연성, 치수안정성, 성형성, 단열성, 친환경성, 압축강도 및 휨강도 등의 건축 단열재용으로서의 물성을 유지할 수 있음을 알게 되었다.The present inventors have found that the use of a bio-polyol containing a polyfunctional active hydrogen-containing compound and an alkylene oxide in a natural oil to lower the number of secondary alcohols and a large number of non-functional branches present in the bio- It has been found that it is possible to maintain physical properties such as flame retardancy, dimensional stability, moldability, heat insulation, environment friendliness, compressive strength and bending strength for building insulation.

따라서, 본 발명은 천연오일 10 내지 60 중량%, 다관능성 활성수소-함유 화합물 10 내지 60 중량%, 촉매 0.1 내지 1.5 중량% 및 산화알킬렌 20 내지 70중량%를 함유하고, 관능기 수가 3이상이고, 수산기 값이 200 내지 600 ㎎KOH/g이며, 점도(25℃)가 2,000 내지 25,000 cps인 바이오 폴리올을 포함하는 폴리올; 및 이소시아네이트를 포함하며,Accordingly, the present invention relates to a process for the preparation of polyfunctional olefins, which comprises 10 to 60% by weight of a natural oil, 10 to 60% by weight of a polyfunctional active hydrogen-containing compound, 0.1 to 1.5% by weight of a catalyst and 20 to 70% by weight of an alkylene oxide, A polyol having a hydroxyl value of 200 to 600 mgKOH / g and a viscosity (25 DEG C) of 2,000 to 25,000 cps; And isocyanates,

겉보기 밀도가 25 kg/㎥ 이상이고, 열전도율이 0.025 W/m·K 이하이고, 굴곡(휨)강도가 15 N/㎠ 이상이고, 압축강도가 10 N/㎠ 이상이고 흡수량이 3.0 g/100㎠ 이하이고, 연소시간이 120초 이내이고, 연소길이가 60㎜ 이하(자소성)인 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼을 제공한다.A bulk density of 25 kg / m 3 or more, a thermal conductivity of 0.025 W / m · K or less, a flexural strength of 15 N / cm 2 or more, a compressive strength of 10 N / Or less, a combustion time of 120 seconds or less, and a combustion length of 60 mm or less (self-extinguishing).

상기 다관능성 활성수소 화합물은 다관능성 알코올, 다관능성 아민 또는 이들의 혼합물이며, 상기 다관능성 알코올은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 글리세린, 트리메탄올프로페인, 펜타에리스리톨, 디펜타에리스리톨, 알파메틸글루코시드, 자일리톨, 솔비톨, 설탕 또는 이의 혼합물이고, 상기 다관능성 아민은 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에탄올아민, 오르소-톨루엔디아민, 디페닐메탄디아민, 디에탄올 아민 또는 이의 혼합물일 수 있다.Wherein the polyfunctional active hydrogen compound is a polyfunctional alcohol, a polyfunctional amine or a mixture thereof, wherein the polyfunctional alcohol is at least one selected from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin, trimethanolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, alphamethyl glucoside , Xylitol, sorbitol, sugar or a mixture thereof, and the polyfunctional amine may be ethylenediamine, diethylenetriamine, triethanolamine, ortho-toluenediamine, diphenylmethanediamine, diethanolamine or a mixture thereof.

상기 촉매는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화세슘, 디메틸라울아민, 디메틸팔미틸아민, N,N-디메틸도데칸-1-아민, 1-옥타데칸아민 또는 이의 혼합물일 수 있다.The catalyst may be potassium hydroxide, sodium hydroxide, cesium hydroxide, dimethyllauamine, dimethylpolymethylamine, N, N-dimethyldodecane-1 -amine, 1-octadecaneamine or mixtures thereof.

상기 산화알킬렌은 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 또는 이의 혼합물일 수 있다.The alkylene oxide may be ethylene oxide, propylene oxide or a mixture thereof.

상기 바이오 폴리올은 a) 촉매의 존재 하에서 천연오일과 다관능성 활성수소-함유 화합물을 교환 반응시키는 단계; 및 b) 상기 교환 반응의 생성물에 산화알킬렌을 부가 반응시키는 단계를 포함하여 제조된 것일 수 있다.The biopolyol may be prepared by a) exchanging a natural oil with a polyfunctional active hydrogen-containing compound in the presence of a catalyst; And b) subjecting the product of the exchange reaction to an addition reaction with alkylene oxide.

또한, 상기 바이오 폴리올은 c) 상기 산화알킬렌 화합물의 부가 반응 생성물로부터 상기 촉매를 제거하는 단계를 더 포함하며, 상기 단계 c)는 촉매 흡착제 및 물을 첨가하고 교반한 다음, 여과시키는 방식으로 수행되는 것일 수 있다.In addition, the bio polyol may further include c) removing the catalyst from the addition reaction product of the alkylene oxide compound, wherein the step c) is performed by adding a catalyst adsorbent and water, stirring the mixture, .

상기 바이오 폴리올은 폴리올 100 중량부에 대하여 10 내지 60 중량부로 포함할 수 있다.The bio polyol may be contained in an amount of 10 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.

상기 이소시아네이트는 관능기 수가 2.7 내지 3.0 범위이고, NCO% 값이 25 내지 35 범위이고, 이소시아네이트 인덱스는 90 내지 160 범위이며, 폴리머릭 MDI(디페닐메탄디이소시아네이트)를 포함할 수 있다.The isocyanate may contain polymeric MDI (diphenylmethane diisocyanate), wherein the number of functional groups is in the range of 2.7 to 3.0, the NCO% value is in the range of 25 to 35, and the isocyanate index is in the range of 90 to 160.

상기 폴리올 100 중량부에 대하여 우레탄 촉매 0.1 내지 10 중량부, 발포제 0.1 내지 35 중량부 및 계면활성제 0.1 내지 5.0 중량부를 포함할 수 있다.0.1 to 10 parts by weight of a urethane catalyst, 0.1 to 35 parts by weight of a blowing agent and 0.1 to 5.0 parts by weight of a surfactant based on 100 parts by weight of the polyol.

상기 경질 폴리우레탄 폼은 점도(20℃)가 150 내지 1500 cps이고, 비중(20℃)이 1.1 내지 1.3이고, 크림타임(cream time)이 2 내지 50 sec이며, 자유밀도(FD)가 20 내지 55 kg/㎥인 경질 폴리우레탄 폼 제조용 조성물로 이루어질 수 있다.
Wherein the rigid polyurethane foam has a viscosity (20 ° C) of 150 to 1500 cps, a specific gravity (20 ° C) of 1.1 to 1.3, a cream time of 2 to 50 sec and a free density (FD) 55 kg / m < 3 >.

본 발명의 경질 폴리우레탄 폼은 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼으로서 난연성, 치수안정성, 성형성, 단열성, 친환경성, 압축강도 및 휨강도 등의 물성을 유지할 수 있는 이점이 있다.The rigid polyurethane foam of the present invention is a rigid polyurethane foam for building insulation and has an advantage of being able to maintain physical properties such as flame retardancy, dimensional stability, moldability, heat insulation, environment friendliness, compressive strength and bending strength.

또한, 본 발명의 경질 폴리우레탄 폼은 바이오 폴리올을 이용하여 친환경적이고 재생이 가능한 이점이 있다.The hard polyurethane foam of the present invention is advantageous in that it is eco-friendly and can be regenerated by using a biopolyol.

또한, 본 발명의 경질 폴리우레탄 폼은 연속식 판넬 폼, 비연속식 판넬 폼 및 스프레이 폼 등의 다양한 종류의 건축용 내·외장재로 유용하게 활용될 수 있다.
In addition, the rigid polyurethane foam of the present invention can be usefully utilized as various kinds of interior and exterior materials for construction such as continuous panel foam, non-continuous panel foam and spray foam.

본 발명은 바이오 폴리올을 함유하여 건축용 단열재로서의 물성을 유지할 수 있는 경질 폴리우레탄 폼에 관한 것이다.
The present invention relates to a rigid polyurethane foam containing a biopolyol and capable of maintaining physical properties as a heat insulating material for construction.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 명세서에 있어서 사용되는 용어는 하기와 같이 정의될 수 있다.The terms used in this specification can be defined as follows.

“폴리올”은 평균 1.0보다 큰 분자 당 히드록시기를 갖는 유기 분자를 의미한다.&Quot; Polyol " means an organic molecule having a hydroxy group per molecule with an average greater than 1.0.

“폴리우레탄 폼”은 디(di-) 또는 다가이소시아네이트를 이소시아네이트-반응성 수소-함유 화합물(폴리올, 아미노알코올 및/또는 폴리아민)과 발포제(blowing agent)와 반응시켜 얻어지는 셀 구조의(cellular) 발포 생성물을 의미할 수 있다. &Quot; Polyurethane foam " refers to a cellular foam product obtained by reacting a di- or polyisocyanate with an isocyanate-reactive hydrogen-containing compound (polyol, amino alcohol and / or polyamine) and a blowing agent . ≪ / RTI >

“천연오일”은 동물성 및 식물성 오일을 포함하는 개념으로서, 바람직하게는 식물성 오일일 수 있다. 동물성 오일의 예로는 생선 오일(fish oil), 소 기름, 돼지 기름, 양 기름 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 또한 식물성 오일의 예로는 해바라기씨유, 캐놀라유, 야자유, 옥수수유, 면실유, 평지자유, 아마인유, 홍화씨유, 귀리유, 올리브유, 팜유, 땅콩유, 유채유, 쌀겨유, 아마씨유, 참깨유, 대두유, 피마자유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 본 발명은 상기 나열된 종류에 한정되는 것은 아니다.&Quot; Natural oil " is a concept involving animal and vegetable oils, preferably vegetable oils. Examples of the animal oil may be at least one selected from the group consisting of fish oil, bovine oil, lard oil, sheep oil, and mixtures thereof. Examples of vegetable oils also include vegetable oils such as sunflower seed oil, canola oil, palm oil, corn oil, cottonseed oil, flatland oil, flaxseed oil, safflower oil, oats oil, olive oil, palm oil, peanut oil, rape oil, rice bran oil, Soybean oil, castor oil, and mixtures thereof. The present invention is not limited to the above listed kinds.

이들 중 피자마유는 피마자종자[seed of castor bean(Rucinus communis)]를 압착하여 얻어지는 기름이다. 종자 중에 이 기름이 약 45% 포함되어 있고 다른 종자에 비하여 함유율(oil content percentage)이 높다. 유지는 전체적으로 지방산과 글리세린의 트리에스테르(트리글리세리드) 구조로 되어 있다. 피마자유도 이와 유사하게 글리세린의 트리에스테르 또는 지방산의 약 90%가 리시놀레인산(ricinoleic acid)으로 구성되어 있으며, 나머지는 올레인산(oleic acid), 리놀레인산(linoleic acid) 등이 함유되어 있다.Among them, pizza hemp is an oil obtained by squeezing seed of castor bean (Rucinus communis). The seed contains about 45% of this oil and has a higher oil content percentage than other seeds. The fat is made entirely of triester (triglyceride) structure of fatty acid and glycerin. Castor induction Similarly, about 90% of the triester or fatty acid of glycerin is composed of ricinoleic acid and the remainder contains oleic acid, linoleic acid and the like.

대표적인 식물성 오일의 조성 특성은 하기 표 1에 나타내었다.The compositional characteristics of typical vegetable oils are shown in Table 1 below.

구 분division 올레인Olein 리놀레인Linoleine 리놀레닌Linolenine 리시놀레인Ricinoleine 스테아린stearin 팔미틴Palmitin 기타Other 대두유Soybean oil 2424 54.554.5 6.86.8 -- 3.23.2 10.910.9 0.60.6 피마자유Castor oil 6.06.0 1.01.0 -- 89.589.5 1.01.0 2.02.0 0.50.5 홍화씨유Safflower oil 13.113.1 77.777.7 -- -- 2.42.4 6.56.5 0.30.3 야자유Palm oil 45.245.2 7.97.9 -- -- 3.63.6 40.840.8 2.52.5

"폴리올의 관능기 수(polyol functionality)"는 폴리올의 분자 당 히드록시기의 평균 수를 의미한다.The "polyol functionality" of the polyol means the average number of hydroxy groups per molecule of the polyol.

"수산기 값(hydroxyl number)"은 반응에 참여할 수 있는 반응성 히드록시기의 량을 표시하는 지표로서, 폴리올 1g으로부터 얻어진 아세틸 화합물에 결합된 초산을 중화하는데 필요한 KOH의 mg 수를 의미한다(단위: ㎎ KOH/g)."Hydroxyl number" is an index representing the amount of reactive hydroxyl groups capable of participating in the reaction, and means the number of mg of KOH required to neutralize the acetic acid bonded to the acetyl compound obtained from 1 g of the polyol (unit: mg KOH / g).

"닫힌 셀 폼(closed cell foam)"은 개방된 통로에 의하여 연결되지 않은 셀이 다수 비율을 차지하는 폼으로서, 바람직하게는 셀 중 개방되지 않은 셀, 독립기포율(셀 중 닫혀진 셀의 백분율을 의미함)이 적어도 약 88%, 바람직하게는 약 90%인 폼을 의미할 수 있으나, 이러한 수치는 예시적으로 이해되어야 한다.The term "closed cell foam" refers to a foam in which cells that are not connected by open passages occupy a large proportion, preferably cells that are not open in the cell, independent cells (meaning the percentage of cells closed in the cell ) Is at least about 88%, preferably about 90%, but these figures should be understood by way of example.

"NCO%"는 이소시아네이트 샘플에 함유되어 있는 NCO의 중량%를 의미한다."NCO%" means the wt% of NCO contained in the isocyanate sample.

"이소시아네이트 인덱스(isocyanate index)"는 우레탄 반응물 중 폴리올 내에 존재하는 히드록시기(-OH) 당량수와 이소시아네이트(-NCO)의 당량수의 비율로, 이론적 당량에 대한 사용되는 이소시아네이트의 량을 의미한다. 이는 이소시아네이트 인덱스가 100 미만인 경우에는 과량의 폴리올이 존재함을 의미하고, 이소시아네이트 인덱스가 100을 초과하는 경우에는 과량의 이소시아네이트가 존재한다는 것을 의미한다."Isocyanate index" means the amount of isocyanate used relative to the theoretical equivalent, as a ratio of the number of hydroxyl groups (-OH) present in the polyol to the number of equivalents of isocyanate (-NCO) in the urethane reactant. This means that if the isocyanate index is less than 100, excess polyol is present, and if the isocyanate index exceeds 100, excess isocyanate is present.

"산가(acid number)"는 폴리올 샘플 1g에 존재하는 산을 중화시키는데 필요한 KOH의 mg수를 의미한다(단위: ㎎ KOH/g).
"Acid number" means the number of mg of KOH required to neutralize the acid present in 1 g of the polyol sample (unit: mg KOH / g).

본 발명의 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼은 천연오일 10 내지 60 중량%, 다관능성 활성수소-함유 화합물 10 내지 60 중량%, 촉매 0.1 내지 1.5 중량% 및 산화알킬렌이 20 내지 70중량% 함유되며, 관능기수가 3이상이고, 수산기 값이 200 내지 600 ㎎KOH/g이며, 점도(25℃)가 2,000 내지 25,000 cps인 바이오 폴리올을 포함하는 폴리올; 및 이소시아네이트를 포함한다.The rigid polyurethane foam for building insulation of the present invention contains 10 to 60 wt% of natural oil, 10 to 60 wt% of polyfunctional active hydrogen-containing compound, 0.1 to 1.5 wt% of catalyst and 20 to 70 wt% of alkylene oxide A polyol having a functional group number of 3 or more, a hydroxyl value of 200 to 600 mgKOH / g and a viscosity (25 DEG C) of 2,000 to 25,000 cps; And isocyanates.

천연오일은 상기에서 정의된 바와 같으며, 10 내지 60 중량%, 바람직하기로는 15 내지 40 중량%로 사용될 수 있다. 상기 함유량이 10 중량% 미만이면 상대적으로 다른 성분의 양이 지나치게 많아 이로부터 제조된 폴리올은 바이오 폴리올이라 볼 수 없으며, 60 중량%를 초과하는 경우에는 바이오 폴리올의 낮은 관능기 수와 낮은 저장안정성으로 인하여 제조되는 경질 폴리우레탄 폼의 물성이 저하될 수 있다.Natural oils are as defined above and may be used in an amount of from 10 to 60% by weight, preferably from 15 to 40% by weight. If the content is less than 10% by weight, the amount of the other components is excessively large, so that the produced polyol can not be regarded as a bio-polyol. When the content is more than 60% by weight, The physical properties of the hard polyurethane foam to be produced may deteriorate.

상기 바이오 폴리올은 a) 촉매의 존재 하에서 천연오일과 다관능성 활성수소-함유 화합물을 교환 반응시키는 단계; 및 b) 상기 교환 반응의 생성물에 산화알킬렌을 부가 반응시키는 단계를 포함하여 제조된다.The biopolyol may be prepared by a) exchanging a natural oil with a polyfunctional active hydrogen-containing compound in the presence of a catalyst; And b) subjecting the product of the exchange reaction to an addition reaction with alkylene oxide.

다관능성 알코올의 예로서 에틸렌글리콜(ethylene glycol), 디에틸렌글리콜(diethylene glycol), 글리세린(glycerine), 트리메탄올프로페인(trimethanolpropane), 펜타에리스리톨(pentaerythritol), 디펜타에리스리톨(dipentaerythritol), 알파메틸글루코시드(α-methylglucoside), 자일리톨(xylitol), 솔비톨(sorbitol) 및 설탕(sucrose)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 다관능성 알코올의 관능기 수는 하기 표 2와 같다.Examples of the polyfunctional alcohols include ethylene glycol, diethylene glycol, glycerine, trimethanolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, At least one selected from the group consisting of α-methylglucoside, xylitol, sorbitol and sucrose can be used. The number of functional groups of the polyfunctional alcohol is shown in Table 2 below.

다관능성 알코올Polyfunctional alcohol 관능기 수(functionality)Functionality 탄수화물계Carbohydrate system 설탕Sugar 88 솔비톨Sorbitol 66 알마케틸글루코시드Almamethylglycoside 44 지방족계Aliphatic system 글리콜류Glycols 22 글리세린glycerin 33 트리메탄올프로페인Trimethanolpropane 33 펜타에리스리톨Pentaerythritol 44

또한, 상기 다관능성 아민의 예로서 에틸렌디아민(ethylenediamine), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine), 트리에탄올아민(triethanolamine), 오르소-톨루엔디아민(ortho-toluenediamine, 이성질체), 디페닐메탄디아민(diphenylmethanediamine) 및 디에탄올아민(diethanolamine)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 다관능성 아민의 관능기 수는 하기 표 3과 같다.Examples of the polyfunctional amine include ethylenediamine, diethylenetriamine, triethanolamine, ortho-toluenediamine, isomer, diphenylmethanediamine, and the like. Diethanolamine, and the like. The number of functional groups of the polyfunctional amine is shown in Table 3 below.

다관능성 아민Polyfunctional amine 관능기 수(functionality)Functionality 에틸렌디아민Ethylenediamine 44 디에틸렌트리아민Diethylenetriamine 55 톨루엔 디아민Toluene diamine 44 트리에탄올아민Triethanolamine 33

이러한 다관능성 활성수소-함유 화합물은 10 내지 60 중량%, 바람직하기로는 15 내지 40 중량%로 사용될 수 있다. 상기 함유량이 10 중량% 미만이면 관능기의 수가 낮아 목적으로 하는 바이오 폴리올의 물성을 나타내지 못하여 경질 우레탄 폼 및 단열재의 물성에 영향을 미치게 되는 문제가 있으며, 60 중량%를 초과하는 경우에는 상대적으로 천연오일의 함량이 낮아지므로 제조된 폴리올을 바이오 폴리올이라 볼 수 없는 문제가 있다.Such a polyfunctional active hydrogen-containing compound may be used in an amount of 10 to 60% by weight, preferably 15 to 40% by weight. When the content is less than 10% by weight, the number of functional groups is low, and the physical properties of the desired bio-polyol are not exhibited, which affects the physical properties of the hard urethane foam and the heat insulating material. When the content is more than 60% by weight, The produced polyol can not be regarded as a bio-polyol.

상기 촉매는 염기성 촉매를 사용하며, 예를 들면 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 수산화세슘(CsOH), 디메틸라울아민(dimethyl lauramine), 디메틸팔미틸아민(dimethyl palmityl amine), N,N-디메틸도데칸-1-아민(N,N-dimethyldodecan-1-amine) 및 1-옥타데칸아민(1-octadecanamine)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.The catalyst used is a basic catalyst such as KOH, NaOH, CsOH, dimethyl lauramine, dimethyl palmityl amine, At least one selected from the group consisting of N, N-dimethyldodecan-1-amine and 1-octadecanamine can be used.

이러한 촉매는 교환 반응을 수행할 수 있을 정도의 양을 사용하며, 바람직하기로는 0.1 내지 1.5 중량%, 보다 바람직하기로는 0.2 내지 1.0 중량% 사용될 수 있다.Such a catalyst is used in an amount sufficient to carry out the exchange reaction, preferably 0.1 to 1.5% by weight, more preferably 0.2 to 1.0% by weight.

상기 교환 반응은 천연오일의 약 10 내지 90 중량%, 바람직하기로는 20 내지 70 중량% 범위까지 수행되도록 반응 조건을 조절한다. 예컨대, 0.5 내지 3시간, 바람직하기로는 1 내지 2시간에 걸쳐 승온하면서 70 내지 170℃, 바람직하기로는 80 내지 120℃에서 수행될 수 있다.The reaction conditions are adjusted so that the exchange reaction is carried out in the range of about 10 to 90% by weight, preferably 20 to 70% by weight, of the natural oil. For example, from 70 to 170 DEG C, preferably from 80 to 120 DEG C, while raising the temperature over a period of from 0.5 to 3 hours, preferably from 1 to 2 hours.

상기에서 교환 반응되지 않은 천연오일은 산화알킬렌의 부가 반응 단계에서 부가 반응과 함께 교환 반응이 일어나도록 한다. 천연오일은 긴 알킬 사슬을 갖는 친유성 성분이고, 다관능성 활성수소-함유 화합물은 친수성 성분이므로 천연오일의 일부를 교환 반응시킨 다음 산화알킬렌을 부가시킬 경우 상기 산화알킬렌과의 부가 반응을 용이하게 수행할 수 있고, 균일한 구조의 바이오 폴리올을 얻을 수 있어 경질 폴리우레탄 폼 제조용 조성물(바이오 폴리올을 함유한 폴리올 및 기타 첨가제 등)의 저장 안정성을 높일 수 있다.
In the above-mentioned natural oil which has not been subjected to exchange reaction, an addition reaction and an exchange reaction are caused in the addition reaction step of alkylene oxide. Since the natural oil is a lipophilic component having a long alkyl chain and the polyfunctional active hydrogen-containing compound is a hydrophilic component, when the alkylene oxide is added after a part of the natural oil is exchanged, the addition reaction with the alkylene oxide And a homogeneous bio-polyol can be obtained. As a result, the storage stability of a composition for producing a rigid polyurethane foam (polyol containing a bio-polyol and other additives, etc.) can be enhanced.

본 발명은 교환 반응에 앞서 천연오일을 정제하는 전처리 단계를 수행할 수 있다. 이러한 전처리 과정에서 검(gums) 성분 또는 기타 비용해성 불순물(예를 들면, 포스포리피드)을 가라 앉혀 제거할 수 있다. 또한, 분리된 천연오일층을 알칼리 등으로 처리하여 잔류할 수 있는 유리 지방산 성분 등을 제거할 수도 있다.The present invention can perform a pretreatment step of purifying natural oil prior to the exchange reaction. During this pretreatment, gums or other non-sparing impurities (such as phospholipids) can be removed by submersion. In addition, the separated natural oil layer may be treated with an alkali or the like to remove the remaining free fatty acid component.

상기 교환 반응을 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The exchange reaction will be described in more detail as follows.

다관능성 활성수소-함유 화합물로서 다가 알코올을 사용할 경우, 하기 반응식 1과 같이 천연오일 내에 존재하는 트리글리세라이드는 다가 알코올과의 에스테르교환 반응을 통하여 지방산기를 잃고 디- 및 모노 치환된 히드록시 글리세라이드를 형성하고, 다가 알코올은 상기 분리된 지방산기와 지방산 에스테르를 형성할 수 있다.When a polyhydric alcohol is used as the polyfunctional active hydrogen-containing compound, the triglyceride present in the natural oil as shown in the following reaction formula 1 reacts with a polyhydric alcohol to cause a fatty acid group to be lost and a di- and monosubstituted hydroxyglyceride And the polyhydric alcohol may form a fatty acid ester with the separated fatty acid group.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112011015021465-pat00001
Figure 112011015021465-pat00001

또한, 다가 아민 중 디에탄올 아민과 같이 분자 내에 히드록시기를 함유하는 다가 아민의 경우, 하기 반응식 2의 반응 메커니즘에 따라 교환 반응이 수행될 수 있다.In the case of a polyhydric amine having a hydroxyl group in a molecule such as diethanolamine in the polyhydric amine, an exchange reaction can be carried out according to the reaction mechanism of the following reaction formula (2).

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure 112011015021465-pat00002
Figure 112011015021465-pat00002

또한, 분자 내에 히드록시기를 함유하지 않는 다가 아민의 경우, 하기 반응식 3의 반응 메커니즘에 따라 교환 반응이 수행될 수 있다(일종의 트랜스아미드화(transamidation) 반응).Further, in the case of a polyhydric amine which does not contain a hydroxyl group in the molecule, an exchange reaction can be carried out according to the reaction mechanism of the following reaction formula 3 (a kind of transamidation reaction).

[반응식 3][Reaction Scheme 3]

Figure 112011015021465-pat00003
Figure 112011015021465-pat00003

상기 교환 반응은 탈수 처리, 예를 들면 진공 탈수 처리와 함께 수행될 수 있는데, 이는 반응물인 천연오일 내에 미량 또는 소량의 수분이 함유되어 있거나, 촉매를 수용액(예를 들면, 알칼리 수산화물의 수용액) 형태로 사용할 수도 있기 때문이다.The exchange reaction can be carried out with a dehydration process, for example a vacuum dehydration process, in which a trace or small amount of water is contained in the natural oil as the reactant, or the catalyst is in the form of an aqueous solution (for example an aqueous solution of an alkali hydroxide) It is also possible to use it as.

상술한 반응 조건 및 다관능성 활성수소-함유 화합물의 선정은 추후 산화알킬렌 부가 반응의 정도, 최종 경질 폴리우레탄 폼의 제조 과정에서 달성하고자 하는 팽창 정도, 경화 시간 등을 종합적으로 고려하여 정할 수 있다.The reaction conditions and the selection of the polyfunctional active hydrogen-containing compound can be determined in consideration of the degree of the alkylene oxide addition reaction, the degree of expansion to be achieved in the final hard polyurethane foam, and the curing time .

본 발명은 상기 교환 반응(제1 단계 반응)의 생성물에 산화알킬렌을 부가 반응시킨다.The present invention causes addition reaction of alkylene oxide to the product of the exchange reaction (first step reaction).

상기 교환 반응으로 얻어진 생성물에 산화알킬렌을 특정 함량으로 부가 반응을 수행하면, 높은 관능기를 가지면서 저장 안정성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 점도를 낮게 유지할 수 있고, 이후 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼에 요구되는 물성을 향상시킬 수 있다.When the addition reaction is carried out with the alkylene oxide in a specific amount to the product obtained by the exchange reaction, the storage stability can be increased while having a high functional group, the viscosity can be kept low, and then the rigid polyurethane foam for building insulation It is possible to improve the physical properties.

산화알킬렌은 적어도 하나의 산화알킬렌기를 갖는 화합물로서, 예를 들면 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드(1,2-에폭시프로판), 부틸렌 옥사이드(1,4-에폭시부탄), 1,2-에폭시부탄, 2,3-에폭시부탄, 1,2-에폭시펜탄, 1,2-에폭시헥산, 1,2-에폭시헵탄, 1,2-에폭시시클로펜탄, 1,2-에폭시시클로헥산, 아밀렌 옥사이드(amylene oxide) 및 스티렌 옥사이드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. 상용화를 고려하면 바람직하게는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 부틸렌 옥사이드를 사용할 수 있으며, 가격적인 면과 물성 구현을 고려하면 보다 바람직하게는 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드를 사용할 수 있다.The alkylene oxide is a compound having at least one alkylene oxide group such as ethylene oxide, propylene oxide (1,2-epoxypropane), butylene oxide (1,4-epoxybutane), 1,2- , 2,3-epoxybutane, 1,2-epoxypentane, 1,2-epoxyhexane, 1,2-epoxyheptane, 1,2-epoxycyclopentane, 1,2-epoxycyclohexane, amylene oxide and styrene oxide may be used. In view of commercialization, ethylene oxide, propylene oxide and butylene oxide can be preferably used, and ethylene oxide and propylene oxide can be more preferably used in consideration of cost and physical properties.

이때, 복수의 산화알킬렌을 조합하여 사용할 경우, 각각의 산화알킬렌을 연속적으로 투입하거나 동시에 투입할 수도 있으며, 산화알킬렌의 혼합 비율을 다양하게 조절하여 물성을 변화를 유도할 수 있다.In this case, when a plurality of alkylene oxides are used in combination, the respective alkylene oxides may be continuously introduced or simultaneously introduced, and the physical properties may be changed by controlling the mixing ratio of the alkylene oxide.

또한, 교환 반응에서 사용된 촉매, 예를 들면 염기성 촉매(특히, 알칼리 수산화물 촉매)를 이용하여 산화알킬렌 부가 반응을 촉진할 수 있다.In addition, a catalyst used in the exchange reaction, such as a basic catalyst (especially an alkali hydroxide catalyst), can be used to promote the alkylene oxide addition reaction.

일정량의 전체 반응물 내에서 천연오일의 사용량을 증가시키면 부가 반응에 사용되는 산화알킬렌의 양은 감소하게 된다. 본 발명은 종래에 비해 상대적으로 천연오일의 사용양을 증가시켜 바이오 폴리올을 제조하는 과정에서 투입되는 에너지의 양을 절감시킴으로써 이산화탄소의 배출을 감소시킬 수 있다.Increasing the amount of natural oil used in a given amount of total reactant reduces the amount of alkylene oxide used in the addition reaction. The present invention can reduce carbon dioxide emissions by reducing the amount of energy input in the course of manufacturing biopolyols by increasing the amount of natural oil used relative to conventional ones.

반면, 산화알킬렌이 일정 함량 미만으로 부가되면, 오히려 바이오 폴리올의 점도가 증가하여 취급성이 저하되고 저장 안정성이 감소할 수 있다.On the other hand, if the alkylene oxide is added in an amount less than a certain amount, the viscosity of the bio-polyol may be rather increased, resulting in reduced handleability and reduced storage stability.

또한, 천연오일의 사용량을 감소시키고 산화알킬렌의 부가량을 증가시킬 경우, 부가 반응에 소요되는 에너지 투입량을 증가시키는 요인으로 작용하며, 천연오일의 사용량을 지나치게 낮추는 것은 녹색 화학 공정을 추구하는 최근의 기술 경향에도 부합되지 않은 문제가 있다.In addition, when the amount of natural oil used is decreased and the amount of alkylene oxide added is increased, the amount of energy required for the addition reaction is increased. To reduce the amount of natural oil used excessively, There is a problem that it is not matched with the technology trend of.

이처럼, 천연오일 사용에 따른 장점을 극대화하고 천연오일 사용으로부터 기인하는 문제점을 완화하기 위하여 바이오 폴리올 제조를 위한 반응물의 조성, 특히 산화알킬렌 화합물의 부가량을 적절하게 조절할 필요성이 있다.Thus, there is a need to appropriately control the composition of reactants for production of bio-polyols, particularly the addition amount of alkylene oxide compounds, in order to maximize advantages of using natural oil and to alleviate problems caused by use of natural oil.

이와 관련하여, 천연오일과 다관능성 활성수소-함유 화합물 간의 교환 반응 생성물에 부가되는 산화알킬렌은 20 중량%이상, 바람직하게는 20 내지 70 중량%, 보다 바람직하게는 30 내지 60 중량%를 함유할 수 있다.In this connection, the alkylene oxide added to the exchange reaction product between the natural oil and the polyfunctional active hydrogen-containing compound contains at least 20% by weight, preferably from 20 to 70% by weight, more preferably from 30 to 60% can do.

상기 산화알킬렌 부가 반응은 1 내지 40 시간, 바람직하기로는 5 내지 15 시간에 걸쳐 80 내지 140℃, 바람직하기로는 100 내지 120℃의 온도 조건 하에서 수행될 수 있다. 또한, 압력은 5.0 kgf/㎠ 이하, 바람직하기로는 3 내지 4 kgf/㎠에서 수행될 수 있다.The alkylene oxide addition reaction may be carried out at a temperature of from 80 to 140 DEG C, preferably from 100 to 120 DEG C over a period of from 1 to 40 hours, preferably from 5 to 15 hours. Also, the pressure can be performed at 5.0 kgf / cm 2 or less, preferably 3 to 4 kgf / cm 2.

본 발명은 산화알킬렌의 부가 반응 단계 후에는 선택적으로 생성물 내에 존재하는 촉매 성분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 바이오 폴리올 내에 잔존할 경우에는 추후 폴리우레탄 합성 과정에서 폼의 성형성 저하 및 가교 반응이 야기될 수 있으므로 상기 단계를 수행하는 것이 바람직하다.The present invention may further comprise, after the addition reaction step of the alkylene oxide, selectively removing the catalyst component present in the product. In the case of remaining in the bio-polyol, it is preferable to carry out the above step since the foam may be degraded in the formability and cross-linking reaction of the foam during the polyurethane synthesis process.

상기 촉매 성분의 제거는 촉매 흡착제를 사용하여 수행될 수 있는 바, 구체적으로 산화알킬렌 부가 반응 생성물 내에 촉매 흡착제 및 물을 투입한 다음, 이를 여과하는 방법을 이용할 수 있다. 이때, 상기 촉매 제거 단계는 교반 하에서 수행하는 것이 바람직할 수 있다.The removal of the catalyst component can be carried out using a catalyst adsorbent. Specifically, a catalyst adsorbent and water may be introduced into the alkylene oxide addition reaction product and then filtered. At this time, it is preferable that the catalyst removal step is carried out under stirring.

상기 촉매 흡착제는 예를 들면 알루미늄 실리케이트(aluminum silicate) 및 마그네슘 실리케이트(magnesium silicate) 등의 규산염을 사용할 수 있으며, 이들을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 또한, 촉매 흡착제는 0.1 내지 5.0 중량%, 바람직하기로는 0.2 내지 2.0 중량% 범위로 사용할 수 있다.As the catalyst adsorbent, for example, silicates such as aluminum silicate and magnesium silicate may be used, and these catalysts may be used singly or in combination. The catalyst adsorbent may be used in an amount of 0.1 to 5.0% by weight, preferably 0.2 to 2.0% by weight.

또한, 상기 촉매 제거 단계(촉매 흡착제 사입 및 흡착 처리)는 1 내지 15 시간, 바람직하기로는 2 내지 10 시간에 걸쳐 50 내지 140℃, 바람직하기로는 70 내지 100℃ 동안 수행될 수 있다.In addition, the catalyst removal step (catalyst adsorbent injection and adsorption treatment) may be carried out at 50 to 140 ° C, preferably at 70 to 100 ° C over 1 to 15 hours, preferably 2 to 10 hours.

상기 반응(교환 반응 및 산화알킬렌의 부가 반응)에 의하여 제조된 바이오 폴리올은 관능기 수가 3 이상(바람직하기로는 3 내지 7), 수산기 값은 200 내지 600 ㎎KOH/g(바람직하기로는 300 내지 500 ㎎KOH/g), 및 점도(25℃)는 약 2,000 내지 25,000 cps(바람직하기로는 3,000 내지 15,000 cps) 범위일 수 있다.The biopolyol produced by the above reaction (exchange reaction and addition reaction of alkylene oxide) has a functional group number of 3 or more (preferably 3 to 7) and a hydroxyl value of 200 to 600 mgKOH / g (preferably 300 to 500 MgKOH / g), and the viscosity (25 DEG C) may range from about 2,000 to 25,000 cps (preferably 3,000 to 15,000 cps).

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 바이오 폴리올은 관능기 수 증가 및 잔류하는 천연오일의 함량을 감소시킴으로써 우수한 물리적 성상을 나타내며, 특히 상당량의 산화알킬렌을 분자 구조 내에 부가함으로써, 점도가 상대적으로 낮아지고, 저장안정성이 개선되는 특성을 갖고 있다. 이러한 특성은 종래 기술에서는 예상치 못한 것으로서, 취급이 용이하고 장기간 보관 시에도 폴리올의 물성 변화를 억제할 수 있는 장점을 갖게 된다. 또한, 반응물의 선정, 반응물 간의 비율, 밀도, 반응성 등을 조절하여 제조하고자 하는 경질 폴리우레탄 폼의 특성을 용이하게 변경시킬 수 있다.As described above, the bio-polyol prepared according to the present invention exhibits excellent physical properties by decreasing the number of functional groups and the content of residual natural oil, and in particular, by adding a considerable amount of alkylene oxide into the molecular structure, , And the storage stability is improved. Such properties are unexpected in the prior art, and are easy to handle and have the advantage of being able to inhibit changes in the physical properties of the polyol even during long-term storage. In addition, the properties of the rigid polyurethane foam to be produced can be easily changed by selecting the reactants, controlling the ratio, density, reactivity, etc. between the reactants.

이러한 개선점으로 인하여, 상기 바이오 폴리올을 이용하여 제조된 경질 폴리우레탄 폼은 특히 건축용 단열재의 용도로 적합하다.
Due to these improvements, the rigid polyurethane foam produced using the bio-polyol is particularly suitable for use as a thermal insulation material for construction purposes.

한편, 상기에서 제조된 바이오 폴리올을 포함한 폴리올과 이소시아네이트와 우레탄 반응시킴으로써 경질 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있다.On the other hand, a rigid polyurethane foam can be prepared by reacting polyol including the bio-polyol prepared above with isocyanate and urethane.

이러한 우레탄 반응의 메커니즘은 당 업계에서 공지되어 있으며, 제조하고자 하는 경질 폴리우레탄 폼이 건축용 단열재 용도에 적합한 물성을 나타내도록 다양한 첨가제(예를 들면, 촉매, 발포제, 계면활성제, 난연제 등)을 혼합하여 제조될 수 있다.Such mechanism of urethane reaction is well known in the art and various additives (for example, a catalyst, a foaming agent, a surfactant, a flame retardant, etc.) are mixed so that the rigid polyurethane foam to be produced exhibits physical properties suitable for use as a thermal insulation for construction .

경질 폴리우레탄 폼의 제조방법은 특별히 한정하지는 않으며, 첨가제, 폴리올, 이소시아네이트를 동시에 혼합하여 우레탄 반응을 수행하거나, 첨가제를 먼저 폴리올에 첨가하고, 첨가제가 함유된 폴리올과 이소시아네이트를 우레탄 반응시킬 수 있다. 상기 첨가제, 폴리올 및 이소시아네이트를 동시에 혼합하는 경우 농도의 국부적인 불균일성으로 인하여 균일한 우레탄 폼의 형성이 용이하지 않으며, 폴리올의 취급성, 우레탄 폼의 성형성 등의 측면이 용이하지 않을 수 있으므로 후자의 방법이 바람직하다.The method of producing the rigid polyurethane foam is not particularly limited, and the urethane reaction may be performed by mixing the additives, polyol, and isocyanate at the same time, or the additive may be first added to the polyol, and the polyol containing the additive and the isocyanate may be urethane-reacted. When the additive, polyol and isocyanate are mixed at the same time, it is difficult to form uniform urethane foam due to the local unevenness of the concentration, and handling properties of the polyol and moldability of the urethane foam may not be easy. Method is preferable.

상기 폴리올과 이소시아네이트는 화학 양론비로 반응이 수행되나, 반응의 효율성 등을 고려하여 폴리올 100 중량부에 대하여 이소시아네이트는 80 내지 180 중량부, 바람직하기로는 90 내지 150 중량부 범위를 사용할 수 있다.The polyol and isocyanate are reacted at a stoichiometric ratio, but 80 to 180 parts by weight, preferably 90 to 150 parts by weight of isocyanate may be used relative to 100 parts by weight of the polyol in consideration of the reaction efficiency and the like.

또한, 제조하고자 하는 경질 폴리우레탄 폼의 특성을 고려하면, 이소시아네이트 인덱스는 60 내지 400, 바람직하기로는 90 내지 200, 건축용을 고려하면 보다 바람직하기로는 90 내지 160 범위일 수 있다.Also, considering the characteristics of the rigid polyurethane foam to be produced, the isocyanate index may be in the range of 60 to 400, preferably 90 to 200, and more preferably 90 to 160 in view of the construction.

이하에서는 상기 경질 폴리우레탄 폼을 제조하기 위한 반응물(폴리올, 이소시아네이트 및 첨가제)에 대하여 구체적으로 기술한다.Hereinafter, the reactants (polyol, isocyanate and additives) for preparing the rigid polyurethane foam will be described in detail.

본 발명의 폴리올은 바이오 폴리올을 반드시 포함하며, 추가적으로 에테르 폴리올, 에스테르 폴리올 또는 이의 혼합물을 포함할 수 있다.The polyol of the present invention necessarily comprises a biopolyol and may additionally comprise an ether polyol, an ester polyol or a mixture thereof.

상기 에테르 폴리올의 예로서 글리세린(glycerine), 트리메탄올프로페인(trimethanolpropane), 펜타에리스리톨(pentaerythritol), 디펜타에리스리톨(dipentaerythritol), 알파메틸글루코시드(α-methylglucoside), 자일리톨(xylitol), 솔비톨(sorbitol) 및 설탕(sucrose) 등과 같은 다관능성 알코올; 및/또는 오르소-톨루엔 디아민(o-toluene diamine), 에틸렌디아민(ethylene diamine), 트리에탄올아민(triethanol amine) 등과 같은 다관능성 아민을 출발 물질로 하여 산화알킬렌(예를 들면, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드 또는 이들의 혼합물)을 부가한 폴리올을 들 수 있다. 이와 같이 선택적으로 함유 가능한 에테르 폴리올의 합성 방법은 당업계에서 공지되어 있는 바, 기본 반응 메커니즘은 하기 반응식 4와 같다.Examples of the ether polyols include glycerine, trimethanolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, alpha-methylglucoside, xylitol, sorbitol, Polyfunctional alcohols such as sucrose and the like; (For example, ethylene oxide, propylene oxide, and the like) with a polyfunctional amine, such as ethylene oxide, propylene oxide and / or ortho-toluene diamine, ethylene diamine, triethanol amine, Oxides, butylene oxides, or mixtures thereof). The method of synthesizing such an optionally containing ether polyol is known in the art, and the basic reaction mechanism is shown in the following reaction formula (4).

[반응식 4][Reaction Scheme 4]

Figure 112011015021465-pat00004
Figure 112011015021465-pat00004

에스테르 폴리올의 예로서, 폴리하이드릭(polyhydric) 알코올과 다가산(특히 다가 카르복시산)의 반응 생성물을 들 수 있다. 이때, 다가산 대신에 이의 무수물, 저급 알코올과의 에스테르 화합물 또는 이의 혼합물을 사용할 수도 있다. 보다 구체적으로, 2가산(예를 들면, 무수프탈산, 테레프탈산, 스베린산, 세바식산, 이소프탈산, 트리멜리트산, 숙신산, 아디프산, 푸마르산 등)과 다가 알코올류(예를 들면, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 글리세린, 트리메틸롤프로판, 프로필렌 글리콜 등)를 중합하여 합성된 폴리올을 사용할 수 있다. 또한, 단일 에스테르 폴리올을 사용할 수도 있고, 2 이상의 에스테르 폴리올을 조합하여 사용할 수도 있다. 이러한 에스테르 폴리올 합성을 위한 반응 메커니즘은 하기 반응식 5와 같다.Examples of ester polyols include reaction products of polyhydric alcohols with polyhydric acids (especially polyhydric carboxylic acids). At this time, an anhydride thereof, an ester compound with a lower alcohol or a mixture thereof may be used instead of the polyvalent acid. More specifically, it is possible to use a polyhydric alcohol such as dicarboxylic acid (e.g., phthalic anhydride, terephthalic acid, suberic acid, sebacic acid, isophthalic acid, trimellitic acid, succinic acid, adipic acid, fumaric acid, , Diethylene glycol, 1,4-butanediol, glycerin, trimethylol propane, propylene glycol, etc.) can be used. Further, a single ester polyol may be used, or two or more ester polyols may be used in combination. The reaction mechanism for synthesizing such an ester polyol is shown in the following reaction formula (5).

[반응식 5][Reaction Scheme 5]

Figure 112011015021465-pat00005
Figure 112011015021465-pat00005

열전도율, 압축 강도 등과 같은 건축용 단열재로서 요구되는 다양한 물성을 만족하기 위하여 바이오 폴리올과 함께 사용 가능한 폴리올(에테르 폴리올 및/또는 에스테르 폴리올)의 수산기 값은 50 내지 600 ㎎KOH/g 범위일 수 있다. 상기 수산기 값의 적절한 선택을 통하여 경질 폴리우레탄 폼의 물성(예를 들면, 열전도율 및 강도 특성(압축강도, 휨강도 등))을 조절할 수도 있다.The hydroxyl value of the polyol (ether polyol and / or ester polyol) usable in combination with the biopolyol may be in the range of 50 to 600 mgKOH / g to satisfy various physical properties required for thermal insulation such as thermal conductivity, compressive strength and the like. The physical properties (e.g., thermal conductivity and strength properties (compressive strength, flexural strength, etc.) of the rigid polyurethane foam can be controlled through appropriate selection of the hydroxyl value.

상기 폴리올은 바이오 폴리올을 10 중량% 이상, 바람직하기로는 10 내지 60 중량%로 포함할 수 있다. 또한 추가될 수 있는 에테르 폴리올은 80 중량%이하(바람직하기로는 20 내지 70 중량%), 에스테르 폴리올은 40 중량% 이하(바람직하기로는 20 중량% 이하) 사용할 수 있다.The polyol may comprise 10% by weight or more, preferably 10 to 60% by weight of the bio-polyol. The ether polyol which may be added may be used in an amount of 80 wt% or less (preferably 20 to 70 wt%) and the ester polyol may be used in an amount of 40 wt% or less (preferably 20 wt% or less).

일례로 에테르 폴리올은 (i) 약 5.5 내지 7의 관능기 수, 350 내지 500 ㎎KOH/g의 수산기 값을 갖는 에테르 폴리올 60 내지 100 중량% 및 (ii) 2 내지 5의 관능기 수, 100 내지 500 ㎎KOH/g의 수산기 값을 갖는 에테르 폴리올이 0 내지 40 중량%를 포함하는 혼합물로 구성할 수 있다. 또한, 에스테르 폴리올은 2 내지 4의 관능기 수, 50 내지 400 ㎎KOH/g의 수산기 값을 갖는 것을 사용할 수 있다.For example, the ether polyol may be selected from the group consisting of (i) 60 to 100% by weight of an ether polyol having a number of functional groups of about 5.5 to 7, a hydroxyl value of 350 to 500 mg KOH / g, and (ii) And 0 to 40% by weight of an ether polyol having a hydroxyl value of KOH / g. The ester polyol having a functional group number of 2 to 4 and a hydroxyl value of 50 to 400 mgKOH / g can be used.

또 다른 일례로 에테르 폴리올은 (i) 5 내지 6.5의 관능기 수, 300 내지 550 ㎎KOH/g의 수산기 값을 갖는 에테르 폴리올 60 내지 100 중량% 및 (ii) 2 내지 5의 관능기 수, 30 내지 450 ㎎KOH/g의 수산기 값을 갖는 에테르 폴리올 0 내지 40중량%를 포함하는 혼합물로 구성할 수 있다. 또한, 에스테르 폴리올은 2 내지 3의 관능기 수, 50 내지 400 ㎎KOH/g의 수산기 값을 갖는 것을 사용할 수 있다.As another example, the ether polyol may be selected from (i) 60 to 100% by weight of an ether polyol having a number of functional groups of 5 to 6.5, a hydroxyl value of 300 to 550 mgKOH / g, and (ii) And 0 to 40% by weight of an ether polyol having a hydroxyl value of mgKOH / g. The ester polyol having a functional group number of 2 to 3 and a hydroxyl value of 50 to 400 mgKOH / g can be used.

본 발명의 이소시아네이트는 폴리올과 반응하여 폼 내에 우레탄 결합을 형성하는 것으로, 이소시아네이트기에 방향족, 지환족 및/또는 지방족기가 연결된 화합물을 포함한다.The isocyanate of the present invention reacts with a polyol to form a urethane bond in the foam, and includes a compound in which an isocyanate group is bonded with an aromatic, alicyclic, and / or aliphatic group.

이소시아네이트 화합물은 당업계에서 알려져 있는 것으로, 예를 들면 에틸렌 디이소시아네이트, 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,12-도데칸 디이소시아네이트, 시클로부탄-1,3-디이소시아네이트, 시클로헥산-1,3-디이소시아네이트, 시클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 1-이소시아네이토-3,3,5-트리메틸-5-이소시아네이토메틸-시클로헥산(이소포론 디이소시아네이트), 2,4-헥사히드로톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-헥사히드로톨루엔 디이소시아네이트, 디시클로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트(수소화 MDI, 또는 HMDI), 1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 1,4-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4- 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄-2,4'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트(MDI), 나프틸렌-1,5-디이소시아네이트, 트리페닐-메탄-4,4',4"-트리이소시아네이트, 폴리페닐-폴리메틸렌-폴리이소시아네이트(crude MDI), 노르보르난 디이소시아네이트, m-이소시아네이토페닐 설포닐이소시아네이트, p-이소시아네이토페닐 설포닐이소시아네이트, 과염소화 아릴 폴리이소시아네이트, 카르보디이미드-개질 폴리이소시아네이트, 우레탄-개질 폴리이소시아네이트, 알로파네이트-개질 폴리이소시아네이트, 이소시아누레이트-개질 폴리이소시아네이트, 우레아-개질 폴리이소시아네이트, 뷰렛-함유 폴리이소시아네이트, 이소시아네이트-말단 예비중합체 또는 이들의 혼합물 등이 있다.The isocyanate compounds are known in the art and include, for example, ethylene diisocyanate, 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,12-dodecane diisocyanate, Diisocyanate, cyclohexane-1,3-diisocyanate, cyclohexane-1,4-diisocyanate, 1-isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethylcyclohexane ( 2,4-hexahydrotoluene diisocyanate, 2,6-hexahydrotoluene diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate (hydrogenated MDI or HMDI), 1,3-hexanediol diisocyanate, Phenylenediisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4- and 2,6-toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane-2,4'-diisocyanate, diphenylmethane- Diisocyanate (MDI), naphthylene-1,5-diisocyanate , Triphenylmethane-4,4 ', 4 "-triisocyanate, polyphenyl-polymethylene-polyisocyanate (crude MDI), norbornane diisocyanate, m- isocyanatophenylsulfonyl isocyanate, p-iso Modified polyisocyanate, urethane-modified polyisocyanate, urethane-modified polyisocyanate, urethane-modified polyisocyanate, isocyanurate-modified polyisocyanate, urea-modified polyisocyanate, urea-modified polyisocyanate, urea-modified polyisocyanate , Buret-containing polyisocyanates, isocyanate-terminated prepolymers, or mixtures thereof.

상기 이소시아네이트는 2.5 내지 3.5의 관능기 수, 25 내지 35의 NCO%인 것을 사용할 수 있다. 건축용 단열재로 적합한 이소시아네이트는 2.6 내지 3.0(바람직하기로는 대략 2.7 정도)의 관능기 수, 25 내지 35 범위의 NCO% 값(바람직하기로는 27 내지 32의 NCO% 값)을 갖는 MDI, 폴리머릭 MDI 또는 crude MDI(p-MDI, 전형적으로는 중량평균분자량(Mw): 약 350 내지 420)일 수 있다. p-MDI는 전형적으로 상온에서 갈색 액상을 띄며, 점도 범위는 100 내지 3,000 cps(보다 구체적으로, 100 내지 300 cps) 범위를 나타낼 수 있다.The isocyanate may have a number of functional groups of 2.5 to 3.5 and an NCO% of 25 to 35. Suitable isocyanates for architectural insulation are MDI, polymeric MDI or crude MDI having a number of functional groups of 2.6 to 3.0 (preferably about 2.7), an NCO% value in the range of 25 to 35 (preferably an NCO% value of 27 to 32) MDI (p-MDI, typically weight average molecular weight (M w ): about 350 to 420). The p-MDI is typically in the form of a brown liquid at room temperature, and the viscosity range may range from 100 to 3,000 cps (more specifically, from 100 to 300 cps).

상기 폴리올과 이소시아네이트 간의 반응은 경화 시간 등을 단축하기 위하여 우레탄 촉매의 존재 하에서 수행될 수 있다. 상기 촉매는 특별히 제한되지 않으나, 통상적으로 2급 또는 3급 아민 화합물 등과 같은 아민계 촉매, 유기 금속과 같은 금속 촉매로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.The reaction between the polyol and the isocyanate can be carried out in the presence of a urethane catalyst in order to shorten the curing time and the like. The catalyst is not particularly limited, but typically at least one selected from the group consisting of an amine-based catalyst such as a secondary or tertiary amine compound and a metal catalyst such as an organic metal may be used.

상기 아민계 촉매로는 일례로 트리에틸렌디아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리이소프로판올아민, 트리부틸아민, 트리옥틸아민, 헥사데실디메틸아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 3-메톡시-N-디메틸-프로필아민, 디에틸에탄올-아민, N-코코모르폴린, N,N-디에틸-3-디에틸아미노프로필 아민, 트리스(3-디메틸아미노) 프로필헥사히드로트리아민, N-메틸몰포린, N-에틸몰포린, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 디메틸에탄올아민, 트리에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, 디에틸렌트리아민, N,N,N',N'-테트라메틸부탄디아민, N,N,N',N'-테트라에틸헥사메틸렌디아민, 펜타메틸렌디에틸렌디아민, N,N'-디메틸벤질아민, N,N-디메틸시클로헥실아민, N,N,N',N',n'-펜타메틸디에틸렌트리아민 및 트리에틸렌디아민로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다. 이때, N,N-디메틸시클로헥실아민은 상품명 Polyact8, N,N,N',N',n'-펜타메틸디에틸렌트리아민는 상품명 Polyact5, 및 트리에틸렌디아민의 경우는 상품명 TEDA-33P 등이 사용될 수 있다.Examples of the amine catalyst include triethylenediamine, triethylamine, tripropylamine, triisopropanolamine, tributylamine, trioctylamine, hexadecyldimethylamine, tetramethylethylenediamine, 3-methoxy-N-dimethyl N-dimethylaminopropylamine, N, N-diethyl-3-diethylaminopropylamine, tris (3-dimethylamino) propylhexahydrotriamine, N-methylmorpholine, N- N, N ', N', N'-tetramethylethylenediamine, diethylenetriamine, diethylenetriamine, diethylenetriamine, diethylenetriamine, diethanolamine, diethanolamine, N, N'-dimethylcyclohexylamine, N, N'-dimethylcyclohexylamine, N, N'-dimethyldicyclohexylamine, N ', N', n'-pentamethyldiethylenetriamine, and triethylenediamine. Can be used. In this case, Polyact 8, N, N, N ', N', N'-pentamethyldiethylenetriamine, trade name Polyact 5 in the case of N, N-dimethylcyclohexylamine and trade name TEDA-33P in the case of triethylenediamine, .

또한, 상기 금속 촉매로는 일례로 포타슘옥테이트(potassium octoate), 포타슘아세테이트(potassium acetate), 비스무스계 겔 촉매(bismuth-based gel catalyst) 및 주석계 촉매(tin type catalyst)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.The metal catalyst may be one selected from the group consisting of potassium octoate, potassium acetate, bismuth-based gel catalyst, and tin-type catalyst. More than species can be used.

상기 겔 촉매는 우레탄 폼 내에 우레탄 사슬을 형성하는 겔 반응을 주로 촉진하는 역할을 한다. 또한, 상기 주석계 촉매는 일례로 카르복시산의 주석염, 주석 아크릴레이트, 트리알킬주석 산화물, 디알킬주석 디할라이드, 디알킬주석 산화물(디부틸주석(IV) 산화물 등), 디부틸주석 디아우레이트, 디부틸주석 디아세테이트, 디에틸주석 디아세테이트, 디헥실주석 디아세테이트, 디-2-에틸헥실주석 산화물, 디옥틸주석 디옥사이드 및 주석 옥토에이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.The gel catalyst mainly promotes a gel reaction to form a urethane chain in a urethane foam. Examples of the tin catalyst include tin salts of carboxylic acid, tin acrylate, trialkyltin oxide, dialkyltin dihalide, dialkyltin oxide (dibutyltin (IV) oxide and the like), dibutyltin diaurate, At least one selected from the group consisting of dibutyltin diacetate, diethyltin diacetate, dihexyltin diacetate, di-2-ethylhexyltin oxide, dioctyltin dioxide and tin octoate may be used.

상기 우레탄 촉매는 폴리올 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부, 바람직하기로는 0.2 내지 7.0 중량부 범위로 사용할 수 있다. 통상적으로, 촉매는 사용량이 증가할수록 폴리우레탄 폼을 형성하는 반응 속도가 증가되나, 반응 속도가 지나치게 빠른 경우에는 추후 철판으로 제조되는 판넬 구조물의 단열재 공간을 채우기 전에 폴리올 및 이소시아네이트가 고상으로 변화할 수 있고, 작업성이 나쁜 문제가 야기될 수도 있으므로 적절히 조절하는 것이 바람직하다.The urethane catalyst may be used in an amount of 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.2 to 7.0 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol. Generally, as the amount of the catalyst is increased, the reaction rate for forming the polyurethane foam increases. However, if the reaction rate is too high, the polyol and isocyanate may be changed into a solid phase before filling the thermal insulation space of the panel structure, And there may be a problem that workability is bad, so it is desirable to adjust it appropriately.

발포제는 우레탄 반응 중 기포를 발생시키는 역할을 하는 바, 우레탄 반응에는 참여하지 않고 반응열에 의하여 기화(승화)되어 기포를 형성하는 물리적 발포제 및 화학적 발포제인 물(이소시아네이트와 반응하여 이산화탄소를 발생시킴)로 구분할 수 있는 바, 상기 2가지 타입을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.The foaming agent acts to generate bubbles during the urethane reaction. The foaming agent is a physical foaming agent that does not participate in the urethane reaction but is vaporized (sublimed) by the reaction heat to form bubbles and water (which reacts with isocyanate to generate carbon dioxide) as a chemical foaming agent These two types can be used singly or in combination.

물리적 발포제는 반응열에 의해 발포제가 기화(승화)되며, 이로 인한 가스는 폼의 둘러싸인 셀에 의하여 쌓여짐으로써 제조되는 폼이 낮은 열전도율을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 물리적 발포제는 폴리우레탄 폼의 요구 특성(밀도 등)을 조절할 수 있다.In the physical blowing agent, the foaming agent is vaporized (sublimated) by the heat of reaction, and the resulting gas is accumulated by the cells surrounded by the foam, so that the foam produced can exhibit a low thermal conductivity. In addition, the physical foaming agent can control the required properties (density, etc.) of the polyurethane foam.

이때, 탄화수소계인 C-pentane, 수소화염화불화탄소계인 HCFC-141b(1,1-디클로로-1-플루오로에탄), 하이드로불화탄소(HFC)계인 HFC-245fa(1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판), HFC-365mfc, 혼합 HFC-365mfc/227ea, 이들의 혼합물 등을 발포제로 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 종래에 사용되었던 CFC계 발포제의 사용을 배제하는 것은 아니나, 환경 문제를 야기할 수 있으므로 가급적 사용을 배제하는 것이 바람직할 수 있다. 바람직하게는 보다 친환경적 성분인 C-Pentane, HFC계 등을 사용할 수 있다. 특히, 닫힌 셀 단열 폼 제조에 사용되는 HFC계 발포제로서 HFC-245fa를 사용할 수 있다.HFC-245fa (1,1,1,3,3,3-pentafluoropropane), which is a hydrocarbonsystem, CFC-pentane, hydrofluorocarbon-based HCFC-141b (1,1-dichloro-1-fluoroethane) and hydrofluorocarbon - pentafluoropropane), HFC-365mfc, mixed HFC-365mfc / 227ea, mixtures thereof, and the like may be preferably used as a foaming agent. The use of the CFC foaming agent conventionally used is not excluded, but it may cause an environmental problem and it may be preferable to exclude the use as much as possible. Preferably, a more environmentally friendly component such as C-Pentane, HFC, or the like can be used. In particular, HFC-245fa may be used as the HFC-based blowing agent used in the production of the closed-cell insulating foam.

상기 발포제는 폴리올 100 중량부에 대하여 0.1 내지 35 중량부를 포함할 수 있으며, 구체적으로 물리적 발포제는 폴리올 100 중량부에 대하여 0.1 내지 35 중량부, 바람직하기로는 10 내지 30 중량부 범위일 수 있다. 또한, 화학적 발포제는 폴리올 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부, 보다 바람직하기로는 0.5 내지 6 중량부 범위일 수 있다.
The blowing agent may include 0.1 to 35 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol. Specifically, the physical blowing agent may range from 0.1 to 35 parts by weight, and preferably from 10 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol. The chemical foaming agent may be used in an amount of 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 0.5 to 6 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol.

본 발명은 폴리우레탄 폼 내의 셀 구조에 영향을 주는 계면활성제를 사용할 수 있다. 상기 계면활성제는 반응 원료의 혼합 안정화, 기포 발생, 기포의 안정화 등의 작용을 할 수 있다. 예를 들면, 표면장력을 감소시켜 셀의 크기를 작게 함으로써 표면적을 증가시킬 수 있고, 표면 탄성을 증가시켜 셀 파괴가 일어나기 전에 임계적으로 확장하는 막을 회복할 수 있도록 함으로써 폼 안정성을 높일 수 있으며, 그리고 셀 구조의 변형을 감소시키는 표면점도를 증가시킬 수 있다.The present invention can use a surfactant that affects the cell structure in the polyurethane foam. The surfactant may act to stabilize the mixing of the reaction raw materials, to generate bubbles, and to stabilize the bubbles. For example, it is possible to increase the surface area by reducing the surface tension by decreasing the cell size, and by increasing the surface elasticity, it is possible to restore the critical expanding film before cell destruction occurs, And increase the surface viscosity which reduces deformation of the cell structure.

이처럼, 발포 폴리우레탄 내의 셀 구조를 고려하여 계면활성제의 종류를 적절하게 선정할 수 있으며, 이의 구체적인 예로서 실리콘계 계면활성제 또는 정포제를 들 수 있는 바, 예를 들면, Evonik 사의 제품명 B-8404, B-8462 등이 있다. 이와 관련하여, 닫힌 셀 형성에 유리하도록 분자량 1,000 내지 10,000 g/mol, 보다 바람직하기로는 3,000 내지 7,000g/mol의 폴리실록산 에테르(polysiloxane ether)계를 사용할 수 있다. 특히, 발포제로서 물을 사용하는 경우, 실리콘계 계면활성제의 사용이 바람직할 수 있다.As such, the kind of the surfactant can be appropriately selected in consideration of the cell structure in the foamed polyurethane, and specific examples thereof include a silicone surfactant or a foam stabilizer. Examples thereof include B-8404, product name of Evonik, B-8462 and the like. In this connection, a polysiloxane ether system having a molecular weight of 1,000 to 10,000 g / mol, more preferably 3,000 to 7,000 g / mol may be used to facilitate the formation of a closed cell. In particular, when water is used as the foaming agent, the use of a silicone surfactant may be preferable.

계면활성제의 사용량은 폴리올 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5.0 중량부, 보다 바람직하기로는 0.5 내지 3.0 중량부 범위일 수 있다.The amount of the surfactant to be used may be in the range of 0.1 to 5.0 parts by weight, more preferably 0.5 to 3.0 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polyol.

이외에도 본 발명은 사슬 연장제, 난연제, 착색제, 필러, 내부 이형제, 대전 방지제, 항균제, 셀 조절제 및 반응억제제 등을 단독으로 또는 조합하여 적절하게 첨가하여 반응시킬 수 있다.In addition, the present invention can be suitably added and reacted with a chain extender, a flame retardant, a colorant, a filler, an internal release agent, an antistatic agent, an antibacterial agent, a cell control agent and a reaction inhibitor.

상기 사슬 연장제는 저분자량의 다가알코올(예를 들면, 에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 글리세린 등), 저분자량의 아민폴리올(디에탄올아민, 트리에탄올아민 등), 폴리아민(에틸렌디아민, 자일렌디아민 등)이 사용가능하다.The chain extender may be selected from the group consisting of low molecular weight polyhydric alcohols (e.g., ethylene glycol, 1,4-butanediol, glycerin and the like), low molecular weight amine polyols (diethanolamine, triethanolamine and the like), polyamines (ethylene diamine, Diamine, etc.) can be used.

상기 난연제는 최종 제조되는 폴리우레탄 폼에 난연성을 부여하기 위하여 사용되는 성분으로서, 필요시 요구되는 수준을 고려하여 적절한 량으로 사용할 수 있다. 예를 들면, 인계 난연제(TCPP, TCEP, Phosphorus ester 등)를 사용할 수 있다.The flame retardant is a component used for imparting flame retardancy to the polyurethane foam to be finally produced, and may be used in an appropriate amount in consideration of the level required when necessary. For example, a phosphorus flame retardant (TCPP, TCEP, Phosphorus ester, etc.) can be used.

그 밖의 첨가 성분 역시 당업계에서 사용되는 종류 및 사용량으로 선정하면 족할 것이다.Other additives may be appropriately selected depending on the type and amount used in the art.

본 발명의 우레탄 반응은 통상적인 폼 형성 원리 및 관련 장치를 이용할 수 있는 바, 특히 건축 단열재 용도에 부합하도록 닫힌 셀 폼(closed cell foam)을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 일례로 폴리올, 이소시아네이트 및 첨가제를 접촉시키고 혼합한 다음, 셀 형 고분자 형태로 팽창/경화시킬 수 있다(구체적으로, 발포 단계). 또 다른 일례로 폴리올과 첨가제를 먼저 혼합한 다음, 반응을 위하여 이소시아네이트과 혼합하여 팽창/경화 반응을 수행할 수도 있다.The urethane reaction of the present invention may utilize conventional foam forming principles and associated equipment, and it may be desirable to form a closed cell foam to suit the particular use of building insulation. For example, the polyol, isocyanate and additives can be contacted and mixed and then expanded / cured in the form of a cellular polymer (specifically, the foaming step). As another example, the polyol and the additive may be first mixed and then subjected to an expansion / cure reaction by mixing with the isocyanate for the reaction.

또한 폼 형성을 위하여 발포기를 사용할 수 있는 바, 발포 온도는 15 내지 30℃(보다 바람직하기로는 18 내지 28℃) 및 발포 압력은 90 내지 160 bar(보다 바람직하기로는 110 내지 140 bar) 범위일 수 있다. 또한, 일 구체예에 있어서, 건축 단열재용 경질 우레탄 폼에 특히 적합하도록 몰드의 온도를 25 내지 70℃(보다 바람직하기로는 30 내지 50℃), 탈형 시간은 2 내지 60분(보다 바람직하기로는 2 내지 40분)으로 조절할 수 있다.Further, a foaming machine may be used for foam formation, and the foaming temperature may be in the range of 15 to 30 DEG C (more preferably 18 to 28 DEG C) and the foaming pressure may be in the range of 90 to 160 bar (more preferably 110 to 140 bar) have. Further, in one embodiment, the temperature of the mold is preferably 25 to 70 DEG C (more preferably 30 to 50 DEG C) and the demolding time is 2 to 60 minutes (more preferably, 2 to 60 DEG C) so as to be particularly suitable for rigid urethane foam for building insulation. To 40 minutes).

본 발명의 구체예에 따라 제조되는 경질 폴리우레탄 폼은 건축 판넬용 단열재로서 심재인 폴리우레탄 폼을 중심으로 양면에 철판이 부착된 구조를 나타낸다(연속식 판넬 및 비연속식 판넬).The rigid polyurethane foam produced according to the embodiment of the present invention is a heat insulating material for a building panel, in which a steel plate is attached to both sides of a core polyurethane foam (continuous panel and non-continuous panel).

또한, 스프레이형 폴리우레탄 폼은 특수 제작된 발포기의 스프레이 건으로 대상 표면에 직접 분사하여 발포하는 것으로 여러 겹으로 적층하여 제조한다.In addition, the spray-type polyurethane foam is manufactured by spraying directly on the surface of a target with a spray gun of a specially manufactured blower, and laminating it in multiple layers.

상기 경질 폴리우레탄 폼 제조용 조성물은 점도(20℃)가 150 내지 1500 cps이고, 비중(20℃)이 1.1 내지 1.3이고, 크림타임(cream time)이 2 내지 50 sec이며, 겉보기밀도(FD)가 20 내지 55 kg/㎥일 수 있다. 이때, 점도 및 비중은 경질 폴리우레탄 폼 제조용 조성물 중 이소시아네이트가 제외된 혼합물의 물성이다.The hard polyurethane foam composition has a viscosity (20 ° C) of 150 to 1500 cps, a specific gravity (20 ° C) of 1.1 to 1.3, a cream time of 2 to 50 sec, and an apparent density 20 to 55 kg / m < 3 >. Here, the viscosity and specific gravity are the physical properties of the mixture in which the isocyanate is excluded in the composition for producing a rigid polyurethane foam.

이중, 연속 판넬용 경질 폴리우레탄 폼의 조성물은 점도(20℃)가 300 내지 1,200 cps이고, 비중(20℃)이 1.0 내지 1.25이고, 크림타임(cream time)이 5 내지 20sec이고, 겔타임(gel time)이 30 내지 80 sec이고, 점착유지시간(tack free time) 55 내지 120이며, 자유밀도(F/D)가 20 내지 60 kg/㎥일 수 있다. 이때, 점도 및 비중은 경질 폴리우레탄 폼 제조용 조성물 중 이소시아네이트가 제외된 혼합물의 물성이다.The composition of the rigid polyurethane foam for continuous panel has a viscosity (20 ° C) of 300 to 1,200 cps, a specific gravity (20 ° C) of 1.0 to 1.25, a cream time of 5 to 20 sec, gel time of 30 to 80 sec, a tack free time of 55 to 120, and a free density (F / D) of 20 to 60 kg / m < 3 >. Here, the viscosity and specific gravity are the physical properties of the mixture in which the isocyanate is excluded in the composition for producing a rigid polyurethane foam.

또한, 비연속 판넬용 경질 폴리우레탄 폼의 조성물은 점도(20℃)가 150 내지 900 cps이고, 비중(20℃)이 1.0 내지 1.25이고, 크림타임(cream time)이 10 내지 50 sec이고, 겔타임(gel time)이 80 내지 600 sec이며, 자유밀도(F/D)가 20 내지 50 kg/㎥일 수 있다. 이때, 점도 및 비중은 경질 폴리우레탄 폼 제조용 조성물 중 이소시아네이트가 제외된 혼합물의 물성이다.Further, the composition of the rigid polyurethane foam for a discontinuous panel has a viscosity (20 ° C) of 150 to 900 cps, a specific gravity (20 ° C) of 1.0 to 1.25, a cream time of 10 to 50 sec, The gel time may be 80 to 600 sec and the free density (F / D) may be 20 to 50 kg / m < 3 >. Here, the viscosity and specific gravity are the physical properties of the mixture in which the isocyanate is excluded in the composition for producing a rigid polyurethane foam.

또한, 스프레이용 경질 폴리우레탄 폼의 조성물은 점도(20℃)가 150 내지 1,000 cps이고, 비중(20℃)이 1.0 내지 1.25이고, 크림타임(cream time)이 2 내지 7 sec이고, 라이즈타임(rise time)이 5 내지 40 sec이며, 자유밀도(F/D)가 10 내지 45 kg/㎥일 수 있다. 이때, 점도 및 비중은 경질 폴리우레탄 폼 제조용 조성물 중 이소시아네이트가 제외된 혼합물의 물성이다.The composition of the rigid polyurethane foam for spray has a viscosity (20 DEG C) of 150 to 1,000 cps, a specific gravity (20 DEG C) of 1.0 to 1.25, a cream time of 2 to 7 sec, and a rise time rise time of 5 to 40 sec and a free density (F / D) of 10 to 45 kg / m < 3 >. Here, the viscosity and specific gravity are the physical properties of the mixture in which the isocyanate is excluded in the composition for producing a rigid polyurethane foam.

통상 건축 판넬용 경질 폴리우레탄 폼의 규격 물성(2종 2호)는 겉보기 밀도 35 kg/㎥ 이상 내지 45 kg/㎥ 미만, 열전도율 0.023 W/m·K 이하, 굴곡(휨)강도 25 N/㎠ 이상, 압축강도 10 N/㎠ 이상, 흡수량 3.0 g/100㎠ 이하, 연소시간 120초 이내, 연소길이 60㎜ 이하(자소성)이다.Typical physical properties (2 kind 2) of rigid polyurethane foam for architectural panel have an apparent density of not less than 35 kg / ㎥ to less than 45 kg / ㎥, a thermal conductivity of not more than 0.023 W / m · K, a flexural strength of 25 N / Or more, a compression strength of 10 N / cm 2 or more, an absorption amount of 3.0 g / 100 cm 2 or less, a combustion time of 120 seconds or less, and a combustion length of 60 mm or less (self-firing).

또한, 스프레이용 경질 폴리우레탄 폼의 규격 물성(1종 3호)는 겉보기 밀도 25 kg/㎥ 이상 내지 35 kg/㎥ 미만, 열전도율 0.025 W/m·K 이하, 굴곡(휨)강도 15 N/㎠ 이상, 압축강도 10 N/㎠ 이상, 흡수량 3.0 g/100㎠ 이하, 연소시간 120초 이내, 연소길이 60㎜ 이하(자소성)이다.The standard physical properties (No. 3) of the rigid polyurethane foam for spraying have an apparent density of not less than 25 kg / m 3 to less than 35 kg / m 3, a thermal conductivity of not more than 0.025 W / m · K, a flexural strength of 15 N / Or more, a compression strength of 10 N / cm 2 or more, an absorption amount of 3.0 g / 100 cm 2 or less, a combustion time of 120 seconds or less, and a combustion length of 60 mm or less (self-firing).

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당 업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. , And it is natural that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.

1)천연오일1) Natural oil

팜유: Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw): 약 950; Cas. No.: 8002-75-3 Palm oil: molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich: about 950; Cas. No .: 8002-75-3

대두유: Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 약 968.7; Cas. No.: 8001-22-7Soybean oil: molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich of about 968.7; Cas. No .: 8001-22-7

피마자유: Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 946.7; 관능기: 2.7; Cas No.: 8001-79-4Castor oil: molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich 946.7; Functional group: 2.7; Cas No .: 8001-79-4

2)다관능성 활성수소-함유 화합물2) Multifunctional active hydrogen-containing compound

설탕(sucrose): Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 342.3; 관능기: 8; Cas No.: 57-50-1Sucrose: molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich 342.3; Functional group: 8; Cas No .: 57-50-1

솔비톨 : Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 178.1; 관능기: 6가Sorbitol: molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich 178.1; Functional group: 6

펜타에리스리톨 : Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 136.2; 관능기: 4가Pentaerythritol: Molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich, 136.2; Functional group: 4

글리세린: Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 92.1; 관능기: 3; Cas. No.: 56-81-5Glycerin: molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich 92.1; Functional group: 3; Cas. No .: 56-81-5

o-TDA: KPX 화인케미칼(주)의 분자량(Mw) 122.2; 관능기: 4o-TDA: molecular weight (M w ) of KPX Fine Chemical Co., Ltd. 122.2; Functional group: 4

트리에탄올아민 : Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 149.2Triethanolamine: Molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich 149.2

에틸렌디아민 : Sigma-Aldrich사의 분자량(Mw) 60.1Ethylene diamine: Molecular weight (Mw) of Sigma-Aldrich 60.1

3)폴리올 제조 시 교환 촉매3) The exchange catalyst

KOH 촉매: Sigma-Aldrich사의 KOH solution(농도: 45% solution, Cas. No.: 1310-58-3) 분자량(Mw) 56.1KOH catalyst: KOH solution of Sigma-Aldrich (concentration: 45% solution, Cas. No .: 1310-58-3) Molecular weight (Mw) 56.1

디메틸라울아민: Kao Corporation의 제품명: DM-2098; Cas. No: 112-18-5Dimethyllauramine: product name of Kao Corporation: DM-2098; Cas. No: 112-18-5

4)산화알킬렌4) alkylene oxide

프로필렌옥사이드(PO): SKC(주)의 분자량(Mw) 58.08; Cas. No: 75-56-9Propylene oxide (PO): Molecular weight (Mw) of SKC Co., Ltd. 58.08; Cas. No: 75-56-9

에틸렌옥사이드(EO): 호남석유화학(주)의 분자량(Mw) 44.05; Cas. No75-21-8Ethylene oxide (EO): molecular weight (Mw) of Honam Petrochemical Co., Ltd. 44.05; Cas. No75-21-8

5)이소시아네이트5) Isocyanate

금호미쓰이화학(주)의 제품명 Cosmonate M-200(화합물명: p-MDI, 관능기: 2.7, NCO%: 31) Cosmonate M-200 (compound name: p-MDI, functional group: 2.7, NCO%: 31) manufactured by KUMHO MITSUI CHEMICAL Co.,

6)우레탄 촉매6) Urethane catalyst

아민계 촉매: Air Product사의 제품명 Polyact5(Pentamethyldiethylenetriamine) 및 Polyact8(Dimethylcyclohexylamine), KPX케미칼(주)의 TEDA-33P(Triethylenediamine/DPG)Amine catalysts: Polyact5 (Pentamethyldiethylenetriamine) and Polyact8 (Dimethylcyclohexylamine), products of Air Products, KPX Chemical Co., Ltd. TEDA-33P (Triethylenediamine / DPG)

7)계면활성제7) Surfactants

실리콘계 계면활성제: Evonik 사의 제품명 B-8462, B-8404Silicon surfactant: product names of Evonik, B-8462, B-8404

8)발포제8) Foaming agent

Zhejiang Juhua Calcium Carbide Co., Ltd.사의 제품명 HCFC-141b (화합물: 1,1-dichloro-1-fluoroethane; Cas. No.: 1717-00-6)HCFC-141b (compound: 1,1-dichloro-1-fluoroethane; Cas. No. 1717-00-6) manufactured by Zhejiang Juhua Calcium Carbide Co.,

9)난연제9) Flame retardant

Supresta사의 제품명 Fyrol PCF (화합물: Tris (2-chloroisopropyl) phosphate; Cas. No.: 13674-84-5)
The compound Fyrol PCF (compound: Tris (2-chloroisopropyl) phosphate; Cas. No .: 13674-84-5)

폴리올 제조Polyol manufacturing

실시예 1Example 1

20L의 고압용기에 설탕, 팜유 및 KOH(45중량%) 촉매를 첨가하고, 질소분위기(감압치환) 하에서 교반한 후, 약 1 시간 동안 약 120℃에서 진공 탈수시키면서 반응을 수행하였다. 그 다음, 약 115℃에서 프로필렌옥사이드를 투입하여 15시간 동안 반응시켰다. The reaction was carried out by adding sugar, palm oil and KOH (45% by weight) catalyst to a 20 L high-pressure vessel and stirring under a nitrogen atmosphere (reduced pressure substitution), followed by vacuum dehydration at about 120 ° C for about 1 hour. Then, propylene oxide was added at about 115 캜 and reacted for 15 hours.

상기와 같이 얻어진 반응 생성물에 촉매흡착제 및 물을 첨가하여 약 80℃에서 약 1 시간 동안 교반한 다음, 여과하여 바이오 폴리올을 합성하였다. 상기 반응물의 조성비를 하기 표 4에 나타내었다.
The catalyst adsorbent and water were added to the reaction product thus obtained, stirred at about 80 캜 for about 1 hour, and then filtered to synthesize a bio-polyol. The composition ratios of the reactants are shown in Table 4 below.

실시예 2 및 3Examples 2 and 3

반응물 중 천연오일의 종류를 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였으며, 반응물의 조성비를 하기 표 4에 나타내었다.A bio-polyol was synthesized in substantially the same manner as in Example 1 except that the type of natural oil was changed in the reactants. The composition ratios of the reactants are shown in Table 4 below.

구 분 (중량부)Classification (parts by weight) 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 천연오일Natural oil 팜유palm oil 200200 -- -- 대두유Soybean oil -- 200200 -- 피마자유Castor oil -- -- 200200 다관능성 활성 수소 함유 화합물Multifunctional active hydrogen-containing compound 설탕 Sugar 300300 300300 300300 솔비톨Sorbitol -- -- -- 펜타에리스리톨Pentaerythritol -- -- -- 글리세린glycerin -- -- -- o-TDAo-TDA -- -- -- 트리에탄올아민Triethanolamine -- -- -- 에틸렌디아민Ethylenediamine -- -- -- 물(반응)Water (reaction) 1010 1010 -- 촉매catalyst KOH(45%)KOH (45%) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 산화알킬렌Alkylene oxide POPO 488488 488488 498498 물(처리)Water (disposal) 소량handful 소량handful 소량handful 촉매흡착제Catalyst adsorbent 마그네슘실리케이트Magnesium silicate 소량handful 소량handful 소량handful 합계Sum 1001.51001.5 1001.51001.5 1001.51001.5

실시예 4 내지 9Examples 4 to 9

본 실시예에서는 천연오일로서 팜유를 사용하고, 다관능성 활성수소-함유 화합물의 종류를 변경하여 하기 표 5에 기재된 조성비에 따라 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였다. In this example, palm oil was used as the natural oil, the type of the polyfunctional active hydrogen-containing compound was changed, and a bio-polyol was synthesized in substantially the same manner as in Example 1 according to the composition ratio shown in Table 5 below.

구 분 (중량부)Classification (parts by weight) 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 실시예 8Example 8 실시예 9Example 9 천연오일Natural oil 팜유palm oil 200200 200200 200200 200200 200200 200200 다관능성 활성 수소 함유 화합물Multifunctional active hydrogen-containing compound 설탕 Sugar 300300 - - - - - - -- - - 솔비톨Sorbitol  -- 240240 - - - - - - - - 펜타에리스리톨Pentaerythritol  -- -- 280280 - - - - - - 글리세린glycerin  -- - - - - - - - - - - o-TDAo-TDA  -- - - - - 275275 - - - - 트리에탄올아민Triethanolamine  -- - - - - -- 300300 - - 에틸렌디아민Ethylenediamine  -- - - - - - - - - 150150 물(반응)Water (reaction) 1010 -- - - - - 2020 - - 촉매catalyst KOH(45%)KOH (45%) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 산화알킬렌Alkylene oxide POPO 488488 560560 520520 520520 480480 650650 물(처리)Water (disposal) 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 촉매흡착제Catalyst adsorbent 마그네슘실리케이트Magnesium silicate 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 합계Sum 1001.51001.5 1003.51003.5 1003.51003.5 998.5998.5 1003.51003.5 1003.51003.5

실시예 10 내지 13Examples 10 to 13

본 실시예에서는 천연오일로서 피마자유를 사용하고, 다관능성 활성수소-함유 화합물의 종류를 변경하여 하기 표 6에 기재된 조성비에 따라 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였다. In this example, castor oil was used as a natural oil, the kind of the polyfunctional active hydrogen-containing compound was changed, and a bio-polyol was synthesized in substantially the same manner as in Example 1 according to the composition ratio shown in Table 6 below.

구 분 (중량부)Classification (parts by weight) 실시예 10Example 10 실시예 11Example 11 실시예 12Example 12 실시예 13Example 13 천연오일Natural oil 피마자유Castor oil 200200 200200 200200 200200 다관능성 활성 수소 함유 화합물 Multifunctional active hydrogen-containing compound 설탕 Sugar 300300 - - - - - - 솔비톨Sorbitol - - 230230 - - - - 펜타에리스리톨Pentaerythritol - - - - 260260 - - 글리세린glycerin - - - - - - 230230 물(반응)Water (reaction) -- - - - - - - 촉매catalyst KOH(45중량%)KOH (45% by weight) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 산화알킬렌Alkylene oxide POPO 498498 570570 540540 570570 물(처리)Water (disposal) 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 촉매흡수제Catalyst absorbent 마그네슘실리케이트Magnesium silicate 소량handful 소량handful 소량handful 소량handful 합계Sum 1001.51001.5 1003.51003.5 1003.51003.5 1003.51003.5

실시예 14 내지 16Examples 14 to 16

본 실시예에서는 천연오일로서 팜유를 사용하고, 복수의 다관능성 활성수소-함유 화합물 간의 비율을 변경하여 하기 표 7에 기재된 조성비에 따라 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였다. In this Example, a bipolyol was synthesized in substantially the same manner as in Example 1 by using palm oil as a natural oil and varying the ratio between a plurality of polyfunctional active hydrogen-containing compounds according to the composition ratio shown in Table 7 below.

구 분 (중량부)Classification (parts by weight) 실시예 14Example 14 실시예 15Example 15 실시예 16Example 16 천연오일Natural oil 팜유palm oil 200200 250250 300300 다관능성 활성 수소 함유 화합물Multifunctional active hydrogen-containing compound 설탕 Sugar 300300 200200 150150 글리세린glycerin -- 100100 100100 물(반응)Water (reaction) 1010 - - 1010 촉매catalyst KOH(45중량%)KOH (45% by weight) 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 산화알킬렌Alkylene oxide POPO 488488 450450 440440 물(처리)Water (disposal) 소량handful 소량handful 소량handful 촉매흡수제Catalyst absorbent 마그네슘실리케이트Magnesium silicate 소량handful 소량handful 소량handful 합계Sum 1001.51001.5 1003.51003.5 1003.51003.5

실시예 17 내지 20Examples 17 to 20

본 실시예에서는 산화알킬렌의 종류와 비율, 그리고 촉매 종류를 변경하여 하기 표 8에 기재된 조성비에 따라 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였다. In this Example, the type and proportion of the alkylene oxide and the kind of the catalyst were changed, and a bio-polyol was synthesized in substantially the same manner as in Example 1 according to the composition ratios shown in Table 8 below.

구 분 (중량부)Classification (parts by weight) 실시예 17Example 17 실시예 18Example 18 실시예 19Example 19 실시예 20Example 20 천연오일Natural oil 팜유palm oil 200200 200200 200200 200200 다관능성 활성 수소 함유 화합물 Multifunctional active hydrogen-containing compound 설탕 Sugar 300300 300300 300300 300300 물(반응)Water (reaction) 1010 1010 10 10 1010 촉매catalyst KOH(45중량%)KOH (45% by weight) 3.5 3.5 3.53.5 -- -- 디메틸라울아민Dimethyllauamine - - - - 10.0 10.0  -- 디메틸팔미틸아민Dimethylpalmitylamine -- - - -- 10.0 10.0 산화알킬렌Alkylene oxide POPO 488488 300300 480480 480480 EOEO   190190 -- - - 물(처리)Water (disposal) 소량handful 소량handful -- -- 촉매흡수제Catalyst absorbent 마그네슘실리케이트Magnesium silicate 소량handful 소량handful -- -- 합계Sum 1001.51001.5 1003.51003.5 10001000 10001000

비교예 1Comparative Example 1

2000㎖의 둥근바닥플라스크에 소르비톨 563.3 중량부 및 KOH2 중량부를 첨가하고 질소분위기 하에서 교반한 후, 110℃에서 진공탈수하였다. 상기 혼합물에 피마자유 565.3 중량부를 첨가하여 200℃에서 약 4시간 동안 반응시킨 다음, 글리세린 127.2 중량부 및 디에틸렌글리콜 49.5 중량부를 첨가하여 3시간동안 추가 반응시켰다. 마지막으로 에스테르반응을 위하여 무수프탈산 176.7 중량부 및 TPT(tetraisopropyltitanate) 0.1 중량부를 첨가하여 230℃에서 약 15시간 정도 반응시켰다. 563.3 parts by weight of sorbitol and 2 parts by weight of KOH were added to a 2000 mL round bottom flask, stirred in a nitrogen atmosphere, and dehydrated in vacuo at 110 ° C. 565.3 parts by weight of castor oil was added to the mixture, and the mixture was reacted at 200 ° C for about 4 hours. Then, 127.2 parts by weight of glycerin and 49.5 parts by weight of diethylene glycol were added, followed by further reaction for 3 hours. Finally, 176.7 parts by weight of phthalic anhydride and 0.1 part by weight of tetraisopropyltitanate (TPT) were added for the ester reaction, and the reaction was carried out at 230 DEG C for about 15 hours.

상기 반응 생성물에 촉매흡착제로서 마그네슘실리케이트 및 물을 소량 첨가하여 80℃에서 1시간 동안 교반한 후 여과하여 바이오 폴리올을 합성하였다.
A small amount of magnesium silicate and water was added to the reaction product as a catalyst adsorbent, stirred at 80 ° C for 1 hour, and filtered to synthesize a bio-polyol.

실시예 21 및 비교예 2Example 21 and Comparative Example 2

산화알킬렌의 부가량을 변화시키면서 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 바이오 폴리올을 합성하였으며, 각각의 반응물 조성을 하기 표 9에 나타내었다. The biopolyol was synthesized in substantially the same manner as in Example 1 while varying the addition amount of alkylene oxide. The composition of each reactant is shown in Table 9 below.

구 분 (중량부)Classification (parts by weight) 실시예 21Example 21 비교예 2Comparative Example 2 천연오일Natural oil 팜유palm oil 105105 550550 다관능성 활성 수소 함유 화합물 Multifunctional active hydrogen-containing compound 설탕 Sugar 150150 150150 글리세린glycerin 100100 100100 (반응)(reaction) 1010 1010 촉매catalyst KOH(45%)KOH (45%) 3.53.5 3.53.5 산화알킬렌Alkylene oxide POPO 635635 190190 물(처리)Water (disposal) 소량handful 소량handful 촉매흡수제Catalyst absorbent 마그네슘실리케이트Magnesium silicate 소량handful 소량handful 합계Sum 1003.51003.5 1003.51003.5

시험예Test Example

상기 실시예에서 제조된 폴리올의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하여 표 10 내지 15에 나타내었다.The physical properties of the polyol prepared in the above Examples were measured by the following methods and are shown in Tables 10 to 15.

1) 색상 : Gardner Color 시험법으로 측정하였다. 1) Color : Measured by the Gardner Color test method.

2) 수산기 값의 측정 : 무수초산-피리딘법(JISK 8004-1961, JISK 3342-1961, JISK 3361-1963)에 따라 실시예 1 내지 20에서 합성된 바이오 폴리올의 수산기 값을 측정하였다. 2) Measurement of hydroxyl value : The hydroxyl value of the bio-polyol synthesized in Examples 1 to 20 was measured according to the acetic anhydride-pyridine method (JISK 8004-1961, JISK 3342-1961, JISK 3361-1963).

<측정기구><Measuring Mechanism>

삼각플라스크(200 ㎖), 공기냉각관(30 cm), 피펫(5 ㎖, 10 ㎖), 뷰렛(50 ㎖) 및 유욕조(oil bath)(200 ml), air cooling tube (30 cm), pipette (5 ml, 10 ml), buret (50 ml) and oil bath

<측정방법><Measurement method>

(1) 삼각플라스크에 실시예 1 내지 20에서 합성된 폴리올과 5 ㎖의 무수초산-피리딘법 혼합액을 넣고 5회 이상 진탕한 후 냉각기를 부착하여 유욕조에서 1시간 30분 동안 반응시켰다.(1) In a Erlenmeyer flask, the polyol synthesized in Examples 1 to 20 and a 5 ml anhydrous acetic acid-pyridine solution were added and shaken for 5 times or more, followed by cooling with a cooler and reacting in a oil bath for 1 hour and 30 minutes.

(2) 증류수 1 ㎖를 첨가하여 5회 이상 진탕한 다음 10분 동안 가수분해 촉진을 위하여 유욕조에 그대로 방치하였다.(2) 1 ml of distilled water was added, and the mixture was shaken 5 times or more. Then, the mixture was allowed to stand for 10 minutes in the oil bath for accelerating the hydrolysis.

(3) 유욕조에서 꺼내어 상온에서 10분 동안 방치한 후 아세톤 10 ㎖로 냉각기 내벽을 세척한 다음 5회 이상 진탕한 후, 페놀프탈레인 지시약 3 내지 4 방울을 첨가하여 0.5N KOH 표준용액으로 적정하였다.(3) After taking out from the oil bath and keeping it at room temperature for 10 minutes, the inner wall of the cooler was washed with 10 ml of acetone and then shaken 5 times or more, 3 to 4 drops of phenolphthalein indicator were added and titrated with 0.5N KOH standard solution.

수산기 값은 하기의 수학식 1에 의하여 계산하였다.The hydroxyl value was calculated by the following equation (1).

Figure 112011015021465-pat00006
Figure 112011015021465-pat00006

S : 샘플의 량S: Amount of sample

B : 블랭크(blank)에 필요한 0.5N KOH(㎖)B: 0.5N KOH (ml) required for blank

A : 본 테스트에 필요한 0.5N KOH(㎖)A: 0.5 N KOH (ml)

B : 본 테스트에 사용한 샘플의 산가B: The acid value of the sample used in this test

3) 점도3) Viscosity

Brookfield사의 DV-Ⅲ를 사용하여 25℃에서 측정하였다.And measured at 25 캜 using DV-III from Brookfield.

4) 관능기4) Functional group

제조된 바이오 폴리올의 관능기는 다관능성 활성수소 함유 화합물 및 천연오일의 몰수와 관능기 수를 이용하여 하기 수학식 2의 방법으로 계산하였다.The functional groups of the prepared bio-polyol were calculated by the following formula (2) using the molar number of the polyfunctional active hydrogen-containing compound and the natural oil and the number of functional groups.

Figure 112011015021465-pat00007
Figure 112011015021465-pat00007

- A (a1+a2+a3+a4+...+an) : 다관능성 활성수소 함유 화합물 및 천연오일 몰수의 합 - A (a 1 + a 2 + a 3 + a 4 + ... + a n ): Sum of polyfunctional active hydrogen-

- an : 다관능성 활성수소 함유 화합물 및 천연오일 각각의 몰수- a n : the number of moles of each of the polyfunctional active hydrogen-containing compound and the natural oil

- fn : 다관능성 활성수소 함유 화합물 및 천연오일 각각의 관능기 수- f n : the number of functional groups of each polyfunctional active hydrogen-containing compound and natural oil

5) 저장 안정성 5) Storage stability

합성된 폴리올을 500 ㎖ 샘플병에 넣고 30 ℃ 오븐에서 100일 동안 층분리 유무를 확인하여 평가하였다.The synthesized polyol was placed in a 500 ml sample bottle and evaluated by confirming whether or not the layer was separated for 100 days in an oven at 30 ° C.

(층분리: ○, 층분리 없음: ×, 약간의 혼탁 및 불안정: △)(Layer separation:?, No layer separation:?, Slight haziness and unstable:?)

구 분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 색상color 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 수산기 값
(mg KOH/g)
Hydroxyl value
(mg KOH / g)
440440 445445 420420
점도(25℃)Viscosity (25 ℃) 6,5006,500 6,3206,320 6,7206,720 관능기Functional group 약 6.5About 6.5 약 6.5About 6.5 약 6.9Approximately 6.9 저장 안정성Storage stability ×× ×× ××

구 분division 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 실시예 8Example 8 실시예 9Example 9 색상color 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 적색액상Red liquid phase 적색액상Red liquid phase 황색액상Yellow liquid 수산기 값
(mg KOH/g)
Hydroxyl value
(mg KOH / g)
440440 450450 455455 460460 440440 520520
점도(25℃)Viscosity (25 ℃) 6,5006,500 5,2105,210 3,8903,890 -- -- -- 관능기Functional group 약 6.5About 6.5 약 5.2About 5.2 약 3.6About 3.6 약 3.7About 3.7 약 3.0About 3.0 약 3.0About 3.0 저장 안정성Storage stability ×× ×× ×× ×× ×× ××

구 분division 실시예 10Example 10 실시예 11Example 11 실시예 12Example 12 실시예 13Example 13 색상color 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 수산기 값
(mg KOH/g)
Hydroxyl value
(mg KOH / g)
420420 455455 450450 445445
점도(25℃)Viscosity (25 ℃) 6,7206,720 5,7505,750 -- -- 관능기Functional group 약 6.9Approximately 6.9 약 5.6About 5.6 약 4.3About 4.3 약 3.4About 3.4 저장 안정성Storage stability ×× ×× ×× ××

구 분division 실시예 14Example 14 실시예 15Example 15 실시예 16Example 16 색상color 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 수산기 값
(mg KOH/g)
Hydroxyl value
(mg KOH / g)
440440 435435 430430
점도(25℃)Viscosity (25 ℃) 6,500 6,500 5,9205,920 5,3305,330 관능기Functional group 약 6.5About 6.5 약 6.5About 6.5 약 6.5 About 6.5 저장 안정성Storage stability ×× ×× ××

구 분division 실시예 17Example 17 실시예 18Example 18 실시예 19Example 19 실시예 20Example 20 색상color 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 황색액상Yellow liquid 수산기 값
(mg KOH/g)
Hydroxyl value
(mg KOH / g)
440440 420420 435435 430430
점도(25℃)Viscosity (25 ℃) 6,5006,500 6,3806,380 6,3506,350 6,3506,350 관능기Functional group 약 6.5About 6.5 약 6.5About 6.5 약 6.5 About 6.5 약 6.5 About 6.5 저장 안정성Storage stability ×× ×× ×× ××

구분division 실시예 16Example 16 실시예 21Example 21 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 색상color 황색 액상Yellow liquid 황색 액상Yellow liquid 암갈색bitumen 황색 액상Yellow liquid 수산기 값
(mg KOH/g)
Hydroxyl value
(mg KOH / g)
430430 427427 325325 425425
점도(25℃)Viscosity (25 ℃) 5,3305,330 3,6203,620 29,00029,000 32,00032,000 관능기Functional group 약 6.5About 6.5 약 4.2About 4.2 약 4.0About 4.0 약 4.2About 4.2 저장 안정성Storage stability ×× ××

상기 표로부터 알 수 있듯이, 산화알킬렌의 부가 반응을 수행하지 않을 경우(비교예 1), 동일 조건 하에서는 실시예에 따라 수득된 바이오 폴리올에 비하여 저장 안정성 및 외관 특성이 좋지 않고, 높은 점도로 인하여 취급성이 낮음을 알 수 있다. As can be seen from the above table, when the addition reaction of the alkylene oxide was not carried out (Comparative Example 1), the storage stability and appearance characteristics were poorer than the biopolyol obtained according to the Example under the same conditions, It can be seen that the handling property is low.

또한, 산화알킬렌이 일정량 미만으로 사용되는 경우(비교예 2), 점도가 높아 추후 우레탄 반응에서 취급성이 저하되며, 특히 저장안정성이 낮아 장기간 보관에 문제가 있음을 확인하였다.
In addition, when the amount of the alkylene oxide used was less than a certain amount (Comparative Example 2), the viscosity was so high that the handling property in the urethane reaction was lowered.

경질 폴리우레탄 폼 제조Rigid polyurethane foam manufacturing

실시예 22 내지 23Examples 22 to 23

상기 실시예 15에서 합성된 바이오 폴리올의 사용량을 변화시키면서 하기 표 18에 기재된 조성 및 통상적인 연속 판넬용 폼의 제조 방법에 따라 경질 폴리우레탄 폼을 제조하였다.The hard polyurethane foam was prepared according to the composition shown in the following Table 18 and the conventional method for producing a continuous panel foam while varying the amount of the bio-polyol synthesized in Example 15.

이때, 폼 형성을 위한 발포를 위하여 기계발포기를 사용하였으며, 폼 제조 시, 폴리올 및 이소시아네이트 간의 우레탄 발포 온도는 약 20℃, 발포압력은 약 120bar, 몰드 온도는 약 45℃, 그리고 탈형시간은 약 6분으로 조절하였다.
At this time, a mechanical foaming machine was used for foaming for foam formation. In the production of foam, the urethane foaming temperature between the polyol and the isocyanate was about 20 ° C, the foaming pressure was about 120 bar, the mold temperature was about 45 ° C, Min.

비교예 3 내지 4Comparative Examples 3 to 4

종래의 폴리올 및 비교예 1로부터 합성된 바이오 폴리올을 사용하여 하기 표 16에 기재된 조성에 따라 실시예 22에서와 동일한 방법으로 건축용 경질 연속 판넬용 폼을 제조하였다.Using the conventional polyol and the bio-polyol synthesized from Comparative Example 1, foams for rigid continuous panels for construction were prepared in the same manner as in Example 22, according to the compositions shown in Table 16 below.

구 분 (중량부)Classification (parts by weight) 실시예 22Example 22 실시예 23Example 23 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 폴리올 A Polyol A 45.545.5 26.026.0 65.065.0 45.545.5 폴리올 B Polyol B 24.524.5 14.014.0 35.035.0 24.524.5 비교예 1에 따른 바이오폴리올The bio-polyol according to Comparative Example 1 -- -- -- 30.030.0 실시예 15에 따른 바이오폴리올 The biopolyol of Example 15 30.030.0 60.060.0 -- -- 난연제(TCPP)Flame retardant (TCPP) 17.517.5 17.517.5 17.517.5 17.517.5 water 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 계면활성제Surfactants 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 아민촉매 AAmine catalyst A 2.82.8 2.72.7 2.82.8 약 2.7About 2.7 아민촉매 BAmine catalyst B 0.550.55 0.500.50 0.60.6 약 0.55About 0.55 HCFC-141bHCFC-141b 12.012.0 12.012.0 12.012.0 12.012.0 합계Sum 136.35136.35 136.2136.2 136.4136.4 136.25136.25 점도(20℃)Viscosity (20 ℃) 760760 735735 785785 11251125 비중(20℃)Specific gravity (20 ℃) 1.1291.129 1.1301.130 1.1281.128 1.1301.130 p-MDIp-MDI 149.2149.2 149.0149.0 149.3149.3 145.0145.0 -폴리올 A : KPX케미칼㈜에서 생산 중인 연속판넬용 폴리올, KONIX HD-402
-폴리올 B : KPX케미칼㈜에서 생산 중인 연속판넬용 폴리올, KONIX HD-401
-아민촉매 A : Polycat8
-아민촉매 B : KPX케미칼㈜에서 사용 중인 연속판넬용 촉매
- Polyol A: Polyol for continuous panel produced by KPX Chemical Co., KONIX HD-402
- Polyol B: Polyol for continuous panel produced by KPX Chemical, KONIX HD-401
- Amine catalyst A: Polycat8
- Amine catalyst B: Catalyst for continuous panel used in KPX Chemical Co., Ltd.

실시예 24 내지 25Examples 24 to 25

상기 실시예 15에서 합성된 바이오 폴리올의 사용량을 변화시키면서 하기 표 17에 기재된 조성 및 통상적인 비연속 판넬용 폼의 제조 방법에 따라 경질 폴리우레탄 폼을 제조하였다.A hard polyurethane foam was prepared according to the composition shown in the following Table 17 and a conventional method for producing a foam for a discontinuous panel while varying the amount of the bio-polyol synthesized in Example 15.

이때, 폼 형성을 위한 발포를 위하여 기계발포기를 사용하였으며, 폼 제조 시, 폴리올 및 이소시아네이트 간의 우레탄 발포 온도는 약 20℃, 발포압력은 약 120bar, 몰드 온도는 약 45℃, 그리고 탈형시간은 약 20분으로 조절하였다.
At this time, a mechanical foaming machine was used for foaming for foam formation. During the production of the foam, the urethane foaming temperature between the polyol and the isocyanate was about 20 ° C, the foaming pressure was about 120 bar, the mold temperature was about 45 ° C, Min.

비교예 5 내지 6Comparative Examples 5 to 6

종래의 폴리올 및 비교예 1로부터 합성된 바이오 폴리올을 사용하여 하기 표 17에 기재된 조성에 따라 실시예 24에서와 동일한 방법으로 건축용 경질 비연속 판넬용 폼을 제조하였다.Using the conventional polyol and the bio-polyol synthesized from Comparative Example 1, a foam for a rigid non-continuous panel for construction was manufactured in the same manner as in Example 24 according to the composition shown in Table 17 below.

구 분 (중량부)Classification (parts by weight) 실시예 24Example 24 실시예 25Example 25 비교예 5Comparative Example 5 비교예 6Comparative Example 6 폴리올 BPolyol B 60.060.0 40.040.0 80.080.0 60.060.0 폴리올 CPolyol C 15.015.0 10.010.0 20.020.0 15.015.0 비교예 1에 따른 바이오폴리올The bio-polyol according to Comparative Example 1 -- -- -- 25.025.0 실시예 15에 따른 바이오폴리올 The biopolyol of Example 15 25.025.0 50.050.0 -- -- 난연제(TCPP)Flame retardant (TCPP) 13.013.0 13.013.0 13.013.0 13.013.0 water 2.22.2 2.22.2 2.22.2 2.22.2 계면활성제Surfactants 1.51.5 1.51.5 1.51.5 1.51.5 아민촉매 AAmine catalyst A 1.31.3 1.31.3 1.31.3 1.31.3 HCFC-141bHCFC-141b 20.020.0 20.020.0 20.020.0 20.020.0 합계Sum 138.0138.0 138.0138.0 138.0138.0 138.0138.0 점도(20℃)Viscosity (20 ℃) 205205 200200 225225 560560 비중(20℃)Specific gravity (20 ℃) 1.1261.126 1.1261.126 1.1251.125 1.1281.128 p-MDIp-MDI 140.0140.0 145.0145.0 140.0140.0 140.0140.0 -폴리올 B : KPX케미칼㈜에서 생산 중인 비연속판넬용 폴리올, KONIX HD-401
-폴리올 C : KPX케미칼㈜에서 생산 중인 비연속판넬용 폴리올, Sucrose base 에테르 폴리올
-아민촉매 A : Polycat8
- Polyol B: Non-continuous panel polyol produced by KPX Chemical, KONIX HD-401
- Polyol C: Non-continuous panel polyol produced by KPX Chemical, Sucrose base ether polyol
- Amine catalyst A: Polycat8

실시예 26 내지 27Examples 26 to 27

상기 실시예 15에서 합성된 바이오 폴리올의 사용량을 변화시키면서 하기 표 18에 기재된 조성 및 통상적인 스프레이용 폼의 제조 방법에 따라 경질 폴리우레탄 폼을 제조하였다.The hard polyurethane foam was prepared according to the composition shown in the following Table 18 and the usual method for producing foam for spraying while varying the amount of the bio-polyol synthesized in Example 15.

이때, 폼 형성을 위한 발포를 위하여 스프레이용 기계발포기를 사용하였으며, 폼 제조 시, 폴리올 및 이소시아네이트 간의 우레탄 발포 온도는 약 20℃, 발포압력은 약 130bar하였다.
At this time, a mechanical foaming machine for spraying was used for foaming for foam formation, and the urethane foam temperature between the polyol and the isocyanate was about 20 ° C and the foaming pressure was about 130 bar.

비교예 7 내지 8Comparative Examples 7 to 8

종래의 폴리올 및 비교예 1로부터 합성된 바이오 폴리올을 사용하여 하기 표 18에 기재된 조성에 따라 실시예 26에서와 동일한 방법으로 건축용 경질 스프레이용 폼을 제조하였다.Using the conventional polyol and the bio-polyol synthesized from Comparative Example 1, a foam for hard spray for construction was manufactured in the same manner as in Example 26, according to the composition shown in Table 18 below.

구 분 (중량부)Classification (parts by weight) 실시예 26Example 26 실시예 27Example 27 비교예 7Comparative Example 7 비교예 8Comparative Example 8 폴리올 DPolyol D 30.030.0 20.020.0 40.040.0 30.030.0 폴리올 EPolyol E 45.045.0 30.030.0 60.060.0 45.045.0 비교예 1에 따른 바이오폴리올The bio-polyol according to Comparative Example 1 -- -- -- 25.025.0 실시예 15에 따른 바이오폴리올 The biopolyol of Example 15 25.025.0 50.050.0 -- -- 난연제(TCPP)Flame retardant (TCPP) 10.010.0 10.010.0 10.010.0 10.010.0 water 1.91.9 1.91.9 1.91.9 1.91.9 계면활성제Surfactants 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 아민촉매 AAmine catalyst A 2.52.5 2.52.5 2.52.5 2.52.5 아민촉매 CAmine catalyst C 2.02.0 2.02.0 2.02.0 2.02.0 아민촉매 DAmine catalyst D 1.01.0 1.01.0 1.01.0 1.01.0 HCFC-141bHCFC-141b 22.022.0 22.022.0 22.022.0 22.022.0 합계Sum 140.4140.4 140.4140.4 140.4140.4 140.4140.4 p-MDIp-MDI 147.42147.42 147.42147.42 147.42147.42 143.0143.0 점도(20℃)Viscosity (20 ℃) 265265 252252 280280 610610 비중(20℃)Specific gravity (20 ℃) 1.1861.186 1.1881.188 1.1861.186 1.1891.189 -폴리올 D : KPX케미칼㈜에서 생산 중인 스프레이용 폴리올, Glycerine base 에테르 폴리올
-폴리올 E : KPX케미칼㈜에서 생산 중인 스프레이용 폴리올, Amine base 에테르 폴리올
-아민촉매 A : Polycat8
-아민촉매 C : TEDA-33P
-아민촉매 D : DABCO T-12
- Polyol D: Spray polyol, Glycerine base ether polyol produced by KPX Chemical
- Polyol E: Polyol for spraying produced by KPX Chemical Co., Amine base ether polyol
- Amine catalyst A: Polycat8
- Amine catalyst C: TEDA-33P
-Amine Catalyst D: DABCO T-12

시험예Test Example

상기 제조된 연속판넬용, 비연속판넬용 및 스프레이용 조성물 및 경질 폴리우레탄 폼의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하여 그 결과를 표 19 내지 20에 나타내었다.The properties of the prepared continuous panel, the non-continuous panel and spray composition and the rigid polyurethane foam were measured by the following methods, and the results are shown in Tables 19 to 20.

1. 점도 : Brookfield사의 DV-Ⅲ를 사용하여 20℃에서 측정하였다. 1. Viscosity : Measured at 20 캜 using DV-III from Brookfield.

2. 비중 : Anton Paar사의 DMA4500을 사용하여 20℃에서 측정하였다. 2. Specific gravity : It was measured at 20 캜 using DMA4500 manufactured by Anton Paar.

3. 크림타임(cream time, CT) : 발포 후 버블이 생성되고 혼합액의 색상이 진한 갈색에서 크림색으로 변화는 시점으로, 혼합액이 올라오기 시작하는 시간을 측정하였다. 3. Cream time (CT) : The time when bubbles are generated after foaming and the color of the mixture changes from dark brown to cream color, and the time at which the mixture starts to rise is measured.

4. 겔타임(Gel time, GT) : 우레탄, 우레아, 알로파네이트(allophanate) 반응이 일어나는 시점으로, 섬유(fiber)가 형성되는 시간을 측정하였다. 4. Gel time (GT) : The time when the urethane, urea, and allophanate reactions occurred and the time at which the fibers were formed was measured.

5. 점착유지시간(tack free time, TFT) : 발포 후 폼의 표면이 점성을 잃는 시간을 측정하였다. 5. Tack free time (TFT) : The time when the surface of the foam lost its viscosity after foaming was measured.

6. 라이즈타임 (rise time, RT) : 발포 후 폼의 성장이 멈춘 시간을 측정하였다. 6. Rise time (RT) : The time at which the growth of the foam stopped after foaming was measured.

7. 겉보기 밀도, 열전도율(단열성), 굴곡(휨)강도, 압축강도, 흡수율, 연소시간, 연소길이 : KS M3809을 이용하여 측정하였다. 7. Apparent density, thermal conductivity (heat insulation), flexural strength, compressive strength, water absorption, combustion time, and combustion length were measured using KS M3809.

8. 자유밀도(F/D) : ASTM D-3574에 의하여 측정하였다. 8. Free Density (F / D) : Measured according to ASTM D-3574.

9. 독립기포율 : ASTM D28566을 이용하여 측정하였다. 9. Independent foaming rate : Measured using ASTM D28566.

10. 치수안정성 : ASTM D2126을 이용하여 측정하였다. 10. Dimensional stability : Measured using ASTM D2126.

11. 성형성 : 제조된 경질 폴리우레탄 폼의 표면을 눈으로 확인하여 하기 방법으로 평가하였다. 11. Moldability : The surface of the prepared rigid polyurethane foam was visually inspected and evaluated by the following method.

[평가방법][Assessment Methods]

1 5 101 5 10

우수 <--------------보통 --------------->나쁨
Excellent <-------------- Medium ---------------> Poor

연속판넬용 경질 폴리우레탄 폼Rigid polyurethane foam for continuous panel 실시예 22Example 22 실시예 23Example 23 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 바이오 폴리올 함량%
(폴리올 기준)
Biopolyol content%
(Based on polyol)
2525 5050 00 2525
이소시아네이트 인덱스Isocyanate index 113 113 111 111 114 114 116 116 반응성(CT/GT/TFT, sec)Reactivity (CT / GT / TFT, sec) 12/55/8012/55/80 12/57/8312/57/83 12/54/8012/54/80 13/54/8513/54/85 겉보기 밀도 (kg/m3)Apparent density (kg / m 3 ) 41.841.8 42.242.2 41.741.7 42.542.5 자유 밀도 (kg/m3)Free density (kg / m 3 ) 37.037.0 37.337.3 37.837.8 37.437.4 독립기포율 (%)Percentage of closed cells (%) 92.192.1 91.791.7 91.591.5 89.189.1 열전도율(W/m·K)Thermal conductivity (W / mK) 0.01770.0177 0.01780.0178 0.1770.177 0.01840.0184 압축강도(N/cm2)Compressive strength (N / cm 2 ) 22.722.7 22.022.0 23.423.4 18.218.2 굴곡(휨)강도(N/cm2)Flexural Strength (N / cm 2 ) 44.144.1 43.843.8 43.643.6 37.537.5 흡수율(g/cm2)Absorption rate (g / cm 2 ) 1.201.20 1.111.11 1.351.35 1.231.23 치수안정성 (△V%)Dimensional stability (ΔV%) -30℃, 24hr-30 ° C, 24 hr -1.17-1.17 -1.07-1.07 -1.31-1.31 -1.87-1.87 70℃, 95%RH, 24hr70 ° C, 95% RH, 24 hr 2.752.75 2.652.65 2.88 2.88 3.983.98 난연성Flammability 자소성Self-baking 자소성Self-baking 자소성Self-baking 자소성Self-baking 성형성Formability 33 55 33 88

비연속판넬용 경질 폴리우레탄 폼Rigid polyurethane foam for non-continuous panel 실시예 24Example 24 실시예 25Example 25 비교예 5Comparative Example 5 비교예 6Comparative Example 6 바이오 폴리올 함량%
(폴리올 기준)
Biopolyol content%
(Based on polyol)
2525 5050 00 2525
이소시아네이트 인덱스Isocyanate index 111111 111111 115115 117117 반응성(CT/GT/TFT, sec)Reactivity (CT / GT / TFT, sec) 20/137/20920/137/209 20/135/20520/135/205 20/141/21520/141/215 23/139/30023/139/300 겉보기 밀도 (kg/m3)Apparent density (kg / m 3 ) 38.838.8 38.538.5 39.239.2 39.139.1 자유 밀도 (kg/m3)Free density (kg / m 3 ) 30.230.2 30.030.0 30.530.5 29.829.8 독립기포율 (%)Percentage of closed cells (%) 90.190.1 90.590.5 89.989.9 88.288.2 열전도율(W/m·K)Thermal conductivity (W / mK) 0.0210.021 0.0210.021 0.0200.020 0.0230.023 압축강도(N/cm2)Compressive strength (N / cm 2 ) 12.1312.13 12.2512.25 12.0112.01 11.0911.09 굴곡(휨)강도(N/cm2)Flexural Strength (N / cm 2 ) 29.1329.13 27.5227.52 28.8028.80 26.6326.63 흡수율(g/cm2)Absorption rate (g / cm 2 ) 1.881.88 1.751.75 1.971.97 1.891.89 치수안정성 (△V%)Dimensional stability (ΔV%) -30℃, 24hr-30 ° C, 24 hr -1.33-1.33 -1.48-1.48 -1.65-1.65 -1.98-1.98 70℃, 95%RH, 24hr70 ° C, 95% RH, 24 hr 2.882.88 2.732.73 2.97 2.97 3.853.85 난연성Flammability 자소성Self-baking 자소성Self-baking 자소성Self-baking 자소성Self-baking 성형성Formability 33 55 33 99

스프레이용 경질 폴리우레탄 폼Rigid polyurethane foam for spray 실시예 26Example 26 실시예 27Example 27 비교예 7Comparative Example 7 비교예 8Comparative Example 8 바이오 폴리올 함량%
(폴리올 기준)
Biopolyol content%
(Based on polyol)
2525 5050 00 2525
이소시아네이트 인덱스Isocyanate index 108108 109109 107107 110110 반응성(CT/RT, sec)Reactivity (CT / RT, sec) 2/122/12 2/112/11 2/112/11 2/122/12 겉보기 밀도 (kg/m3)Apparent density (kg / m 3 ) 26.826.8 27.127.1 27.327.3 26.726.7 자유 밀도 (kg/m3)Free density (kg / m 3 ) 24.224.2 24.524.5 24.024.0 23.723.7 독립기포율 (%)Percentage of closed cells (%) 91.791.7 91.091.0 92.192.1 90.290.2 열전도율(W/m·K)Thermal conductivity (W / mK) 0.01870.0187 0.01880.0188 0.01870.0187 0.01900.0190 압축강도(N/cm2)Compressive strength (N / cm 2 ) 11.0211.02 11.0311.03 11.2111.21 10.0410.04 굴곡(휨)강도(N/cm2)Flexural Strength (N / cm 2 ) 19.8819.88 19.8719.87 20.5620.56 18.2518.25 흡수율(g/cm2)Absorption rate (g / cm 2 ) 2.112.11 2.052.05 2.242.24 2.142.14 치수안정성 (△V%)Dimensional stability (ΔV%) -30℃, 24hr-30 ° C, 24 hr -0.98-0.98 -0.93-0.93 -1.05-1.05 -1.15-1.15 70℃, 95%RH, 24hr70 ° C, 95% RH, 24 hr 1.951.95 2.052.05 2.11 2.11 2.872.87 난연성Flammability 자소성Self-baking 자소성Self-baking 자소성Self-baking 자소성Self-baking 성형성Formability 33 33 33 88

Claims (10)

관능기수가 3이상이고, KOH/g의 수산기 값이 200 내지 600 ㎎이며, 점도(25℃)가 2,000 내지 25,000 cps인 바이오 폴리올을 포함하는 폴리올; 및,
이소시아네이트;를 우레탄 반응시킴으로서 제조되는 건축단열재용 경질 폴리우레탄폼으로서,
상기 바이오 폴리올은 천연 오일 10 내지 60 중량%;
다관능성 활성수소-함유 화합물 10 내지 60 중량%;및,
산화알킬렌 20 내지 70중량%을 촉매 0.1 내지 1.5 중량% 존재하에서 반응시켜 제조된 것이며,
상기 폴리우레탄폼은 겉보기 밀도가 25 kg/㎥ 이상이고, 열전도율이 0.025 W/m·K 이하이고, 굴곡(휨)강도가 15 N/㎠ 이상이고, 압축강도가 10 N/㎠ 이상이고 흡수량이 3.0 g/100㎠ 이하이고, 연소시간이 120초 이내이고, 연소길이가 60㎜ 이하인 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
A polyol comprising a bio-polyol having a functional group number of 3 or more, a hydroxyl value of KOH / g of 200 to 600 mg and a viscosity (25 ° C) of 2,000 to 25,000 cps; And
A hard polyurethane foam for building insulation, which is produced by reacting isocyanate with urethane,
Wherein the bio polyol comprises 10 to 60% by weight of a natural oil;
10 to 60% by weight of a polyfunctional active hydrogen-containing compound,
And 20 to 70% by weight of alkylene oxide in the presence of 0.1 to 1.5% by weight of catalyst,
Wherein the polyurethane foam has an apparent density of 25 kg / m 3 or more, a thermal conductivity of 0.025 W / m · K or less, a flexural strength of 15 N / cm 2 or more, a compressive strength of 10 N / A hard polyurethane foam for a building insulation having a fire retardancy of 3.0 g / 100 cm 2 or less, a combustion time of 120 seconds or less, and a combustion length of 60 mm or less.
청구항 1에 있어서, 상기 다관능성 활성수소 화합물은 다관능성 알코올, 다관능성 아민 또는 이들의 혼합물이며,
상기 다관능성 알코올은 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 글리세린, 트리메탄올프로페인, 펜타에리스리톨, 디펜타에리스리톨, 알파메틸글루코시드, 자일리톨, 솔비톨, 설탕 또는 이의 혼합물이고,
상기 다관능성 아민은 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에탄올아민, 오르소-톨루엔디아민, 디페닐메탄디아민, 디에탄올 아민 또는 이의 혼합물인 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The method of claim 1, wherein the polyfunctional active hydrogen compound is a polyfunctional alcohol, a polyfunctional amine,
Wherein the polyfunctional alcohol is ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin, trimethanolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, alpha methyl glucoside, xylitol, sorbitol,
Wherein said polyfunctional amine is ethylene diamine, diethylenetriamine, triethanolamine, ortho-toluenediamine, diphenylmethanediamine, diethanolamine or a mixture thereof.
청구항 1에 있어서, 상기 촉매는 수산화칼륨, 수산화나트륨, 수산화세슘, 디메틸라울아민, 디메틸팔미틸아민, N,N-디메틸도데칸-1-아민, 1-옥타데칸아민 또는 이의 혼합물인 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The method of claim 1, wherein the catalyst is selected from the group consisting of potassium hydroxide, sodium hydroxide, cesium hydroxide, dimethyllauamine, dimethylpolymethylamine, N, N-dimethyldodecane- Rigid polyurethane foam.
청구항 1에 있어서, 상기 산화알킬렌은 에틸렌옥사이드, 프로필렌옥사이드 또는 이의 혼합물인 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The rigid polyurethane foam of claim 1, wherein the alkylene oxide is ethylene oxide, propylene oxide or a mixture thereof.
청구항 1에 있어서, 상기 바이오 폴리올은
a) 촉매의 존재 하에서 천연오일과 다관능성 활성수소-함유 화합물을 교환 반응시키는 단계; 및 b) 상기 교환 반응의 생성물에 산화알킬렌을 부가 반응시키는 단계를 포함하여 제조된 것인 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The bio-polyol according to claim 1,
a) exchanging a natural oil with a polyfunctional active hydrogen-containing compound in the presence of a catalyst; And b) subjecting the product of the exchange reaction to an addition reaction with alkylene oxide.
청구항 5에 있어서, 상기 바이오 폴리올은 c) 상기 산화알킬렌 화합물의 부가 반응 생성물로부터 상기 촉매를 제거하는 단계를 더 포함하며,
상기 단계 c)는 촉매 흡착제 및 물을 첨가하고 교반한 다음, 여과시키는 방식으로 수행되는 것인 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
[7] The method of claim 5, wherein the bio polyol further comprises c) removing the catalyst from the addition reaction product of the alkylene oxide compound,
Wherein the step c) is carried out in such a manner that a catalyst adsorbent and water are added, stirred, and then filtered.
청구항 1에 있어서, 상기 바이오 폴리올은 폴리올 100 중량부에 대하여 10 내지 60 중량부로 포함하는 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The rigid polyurethane foam according to claim 1, wherein the bio polyol is contained in an amount of 10 to 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol.
청구항 1에 있어서, 상기 이소시아네이트는 관능기 수가 2.7 내지 3.0 범위이고, NCO중량% 값이 25 내지 35 범위이고, 이소시아네이트 인덱스는 90 내지 160 범위이며, 폴리머릭 MDI(디페닐메탄디이소시아네이트)를 포함하는 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The composition of claim 1, wherein the isocyanate has an isocyanate number in the range of 2.7 to 3.0, an NCO wt.% Value in the range of 25 to 35, an isocyanate index in the range of 90 to 160, and an architecture comprising polymeric MDI (diphenylmethane diisocyanate) Rigid polyurethane foam for insulation.
청구항 1에 있어서, 상기 폴리올 100 중량부에 대하여 우레탄 촉매 0.1 내지 10 중량부, 발포제 0.1 내지 35 중량부 및 계면활성제 0.1 내지 5.0 중량부를 포함하는 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.
The rigid polyurethane foam according to claim 1, comprising 0.1 to 10 parts by weight of a urethane catalyst, 0.1 to 35 parts by weight of a blowing agent, and 0.1 to 5.0 parts by weight of a surfactant based on 100 parts by weight of the polyol.
청구항 1에 있어서, 상기 경질 폴리우레탄 폼은 점도(20℃)가 150 내지 1,500 cps이고, 비중(20℃)이 1.1 내지 1.3이고, 크림타임(cream time)이 2 내지 50 sec이며, 자유밀도(FD)가 20 내지 55 kg/㎥인 경질 폴리우레탄 폼 제조용 조성물로 이루어진 건축 단열재용 경질 폴리우레탄 폼.The method of claim 1, wherein the rigid polyurethane foam has a viscosity (20 ° C) of 150 to 1,500 cps, a specific gravity (20 ° C) of 1.1 to 1.3, a cream time of 2 to 50 sec, FD) of 20 to 55 kg / m &lt; 3 &gt;.
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