KR102309426B1

KR102309426B1 - 단열재로 사용되는 준불연성 발포체

Info

Publication number: KR102309426B1
Application number: KR1020210067066A
Authority: KR
Inventors: 이종관; 이윤석; 박형섭; 김광회
Original assignee: 대한폴리텍(주)
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2021-10-06
Also published as: KR102647486B1; KR20220159238A; KR20220149377A; KR20220149378A; KR102557526B1

Abstract

본 발명은 단열재로 사용되는 준불연성 발포체에 관한 것으로, 특히 (a) 고함량 아로메틱 베이스 폴리에스테르 폴리올; (b) 표면개질된 적린; (c) 표면개질된 팽창흑연; (d) 표면개질된 전이금속; 및 (e) 폴리이소시아네이트를 포함하는 발포체 조성물을 발포시켜 제조한 준불연성 발포체에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 표면제 없이 단일 재료만으로 준불연 성능을 가지며, 화재와 같이 고온으로 가열을 받았음에도 표면에 단단한 차르층을 형성하여 단열재의 형상을 유지할 수 있으며, 산소와의 차단을 시켜줌으로써 화재확산을 막아줄 뿐만 아니라 발생되는 독성 가스의 양을 억제시킬 수 있으며, 분말상의 난연제가 혼합되어 있어도 혼합폴리올의 저장안정성이 우수하여 연속공정을 통한 발포체의 생산에 적합한 단열재로 사용되는 준불연성 발포체 및 이에 사용되는 발포체 조성물를 제공할 수 있다.

Description

단열재로 사용되는 준불연성 발포체 {A semi-nonflammable foam used as insulation}

본 발명은 단열재로 사용되는 준불연성 발포체에 관한 것으로, 특히 표면제 없이 단일 재료만으로 준불연 성능을 가지며, 화재와 같이 고온으로 가열을 받았음에도 표면에 단단한 차르층을 형성하여 단열재의 형상을 유지할 수 있으며, 산소와의 차단을 시켜줌으로써 화재확산을 막아줄 뿐만 아니라 발생되는 독성 가스의 양을 억제시킬 수 있으며, 분말상의 난연제가 혼합되어 있어도 혼합폴리올의 저장안정성이 우수하여 연속공정을 통한 발포체의 생산에 적합한 단열재로 사용되는 준불연성 발포체 및 이에 사용되는 발포체 조성물에 관한 것이다.

이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.

실내 공간은 겨울철 난방이 이루어지고, 에어컨을 이용한 여름철 냉방이 수행되고 있으며, 이러한 실내 공간의 냉난방 효율의 증대는 단열을 통하여 얻을 수 있기 때문에, 다양한 단열재를 이용한 단열 시공이 이루어지고 있다.

특히 최근 대형 화재사고로 많은 인명피해와 재산피해가 발생하였는데, 이 화재사고의 경우 건물의 외벽을 난연성능 및 불연성능이 없는 단열재, 접착몰탈, 마감재로 시공을 하는 일명 '드라이비트 공법'으로 시공을 하여 화재 확산 속도가 빨랐고 이로 인해 피해가 더욱 커진 것이 원인으로 지목되고 있다.

이에 정부에서는 '건축물의 피난/방화구조 등의 기준에 관한 규칙'을 개정하여 건축물 마감재료의 화재안전성 기준을 대폭 강화하였으며, 2016년 4월부터 시행되고 있다.

종래 단열 시공에 사용되는 단열재의 대표적인 예로는, 스티로폼, 발포 폴리우레탄, 발포 폴리에틸렌이 주종을 있다. 그 중에서도 폴리우레탄 계열이 가장 우수한 열전도 특성을 갖고 있어 많이 사용된다. 그러나, 단열재로 많이 사용되고 있는 발포 폴리우레탄의 경우, 화재시 인화성이 높고, 화재 초기에 다량의 유독가스가 발생되는 문제로 인해 사용상의 많은 문제점을 갖고 있다.

또한 정부에서는 건축법을 개정(2021. 03. 23개정)하여 하기 표 1의 요건을 충족하는 단일재료의 사용을 유도하고 있다.

시험방법	시험항목	개정전	개정후
콘칼로리미터법 (KS F ISO 5660-1)	총열방출량	8MJ/㎡이하	8MJ/㎡이하
	열방출량이 연속으로 200kw/㎥를 초과하는 시간	10sec이하	10sec이하
	시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열 및 구멍	없을 것	없을 것
	두께수축	-	20%이하
가스유행성시험 (KS F 2271)		9분 이상	9분 이상
시험체 구성		복합재료 시험 가능	단일재료만 가능

그러나 종래 사용되고 있는 유기단열재의 경우 개정된 건축법의 요건을 충족시키지 못하는 문제점들이 있다.

구체적으로 한국등록특허 제10-0628669호(2006. 09. 20)는 난연성이 강화된 경질 발포체를 만들기 위해서 통상의 폴리이소시아네이트, 통상의 폴리올 조성물에 할로겐화 반응성 화합물, 팽창흑연, 인산에스테를 화합물 같은 난연제를 사용함으로써, 화재시 발생되는 고온의 열에 어느 정도 견딜 수 있는 발포체를 구현하였으나, 이렇게 만들어진 경질 발포체는 할로겐화 반응성 화합물 사용으로 인해 화재시 발생되는 가스의 유해성이 국내건축법을 만족시키지 못하는 실정이이다.

또한 한국공개특허 제10-2008-0003968호(2008.01.09.)는 내화성능이 취약한 폴리우레탄 폼을 화재와 유독가스에 대하여 안정성을 갖는 내화 폴리우레탄 폼의 제조 방법에 대하여 개시하였으나 이 특허에는 통상의 혼합폴리올에 팽창흑연, 펜타에리스리톨, 폴리인산암모늄, 멜라민염 등의 고상 분말형 난연제를 혼합시킨 다음 혼합폴리올의 점도를 낮추기 위해 트리크레실포스페이트를 추가 첨가한 후 통상의 폴리이소시아네이트와 혼합함으로써 내화성능을 강화한 폴리우레탄 폼을 만들었다고 서술되어 있으나, 이렇게 만들어진 내화성능이 강화된 폴리우레탄 폼이 개정된 건축법에 나와 있는 준불연성능중 열방출량 및 두께 수축에 취약한 문제를 갖고 있다.

또한 한국공개특허 제10-2010-0115916호(2010. 10. 29)는 내열성 및 단열성을 갖는 폴리우레탄 발포체를 제조하기 위해, 통상의 혼합폴리올에 미세중공입자가 결합된 팽창흑연을 혼합시키고, 여기에 통상의 폴리이소시아네이트를 혼합시켜 발포체를 제조하는 방법에 대해 기재되어 있으나, 우리나라 건축법에 나와 있는 준불연성능에 대하여 어느 것도 기재되어 있지 않았으며, 고상과 액상의 분리 문제로 연속공정에 적용하기 곤란하다.

또한 한국공개특허 제10-2011-0012099호(2011. 02. 09)는 통상의 혼합폴리올에 황토, 팽창흑연, 무기질 난연제를 혼합하고 이것에 통상의 폴리이소시아네이트를 혼합시켜, 억연성과 난연성이 우수한 폴리우레탄 폼 제조에 대해 기술되어 있으나, 우리나라 건축법에 나와 있는 준불연성능에 대하여 어느 것도 기재되어 있지 않았으며, 고상과 액상의 분리 문제로 연속공정에 적용하기 곤란하다.

또한 한국등록특허 제10-1850997호(2018. 04. 16)는 준불연성능의 경질 폴리우레탄 발포체를 만들기 위해서, 통상의 폴리이소시아네이트, 혼합폴리올 조성물에 유기난연제(멜라민 포스페이트 등), 무기 인계난연제(암모늄 폴리포스페이트 등), 멜라민계난연제(멜라민 등) 중 하나 이상을 혼합폴리올 100 중량부에 대하여 100 내지 130 중량부를 사용하는 것이 기재되어 있으나, 분말의 난연제가 너무 많음으로 인해 혼합폴리올의 점도가 기존의 설비로 사용하기에 곤란하거나, 설비를 교체한다 하여도 분말과 액상이 분리되는 문제를 초래하여 실제 제품을 만들기가 매우 곤란한 실정이다.

또한 한국등록특허 제10-1967821호(2019. 04. 04)는 취급이 용이하고, 난연성능이 뛰어나며, 가열되었을 때에 일정한 형상을 유지하는 경질 폴리우레탄 발포체 제조 방법에 있어, 통상의 혼합폴리올에 적린을 필수 난연제로 첨가하고, 인산에스터, 인산염, 브롬함유난연제, 붕소함유난연제, 안티몬난연제, 금속수산화물 중 어느 하나 이상을 첨가하여, 여기에 통상의 폴리이소시아네이트를 혼합시켜 경질 폴리우레탄 발포체를 만드는 방법이 제시되어 있다. 그러나 이 기술 또한 고상 분말과 액상이 분리되는 문제가 있어 연속공정으로 단열재를 생산하는 시스템에는 적합하지 않는 문제가 있다.

또한 한국등록특허 제10-2156004호(2020.09.09.)는 화재와 같이 가열이 되었을 때에 일정한 형상을 유지하는 경질 폴리우레탄 발포체 제조 방법에 있어, 통상의 혼합폴리올에 적린을 필수 난연제로 첨가하고, 애스펙트비가 5~50 정도의 침상형 무기필러를 첨가하여, 여기에 통상의 폴리이소시아네이트를 혼합시켜 경질 폴리우레탄 발포체를 만드는 방법이 제시되어 있다. 그러나 이 기술 또한 고상 분말과 액상이 분리되는 문제가 있어 연속공정으로 단열재를 생산하는 시스템에는 적합하지 않는 문제가 있다.

또한 한국등록특허 제10-2177328호(2020.11.04.)는 준불연성능의 경질 폴리우레탄 발포체를 만들기 위해, 통상의 폴리올에 친수화 표면 처리된 섬유와 표면 개질된 팽창흑연을 혼합시키고, 여기에 통상의 폴리이소시아네이트를 혼합하는 방법에 대해 기술되어 있으나, 팽창흑연과 섬유만으로는 2021년 03월에 개정된 준불연성능(두께 수축 20% 이하)을 맞추기에는 한계가 있는 실정이다.

또한 한국등록특허 제10-2233859호(2021.03.24.)는 준불연성능의 경질 폴리우레탄 발포체를 만들기 위해, 통상의 폴리올에 표면 개질된 팽창흑연, 수산화알루미늄, 탄산칼슘을 혼합시키고, 여기에 통상의 폴리이소시아네이트를 혼합하는 방법에 대해 기술되어 있으나, 2021년 03월에 개정된 준불연성능(두께 수축 20% 이하)을 맞추기에는 한계가 있는 실정이다.

대한민국특허 제10-0628669호(2006. 09. 20) 대한민국공개특허 제10-2008-0003968호(2008.01.09.)

본 발명은 표면제 없이 단일 재료만으로 준불연 성능을 가지며, 화재와 같이 고온으로 가열을 받았음에도 표면에 단단한 차르층을 형성하여 단열재의 형상을 유지할 수 있으며, 산소와의 차단을 시켜줌으로써 화재확산을 막아줄 뿐만 아니라 발생되는 독성 가스의 양을 억제시킬 수 있으며, 분말상의 난연제가 혼합되어 있어도 혼합폴리올의 저장안정성이 우수하여 연속공정을 통한 발포체의 생산에 적합한 단열재로 사용되는 준불연성 발포체 및 이에 사용되는 발포체 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은

(a) 고함량 아로메틱 베이스 폴리에스테르 폴리올;

(b) 표면개질된 적린;

(c) 표면개질된 팽창흑연;

(d) 표면개질된 전이금속; 및

(e) 폴리이소시아네이트

를 포함하는 발포체 조성물을 발포시켜 제조한 준불연성 발포체를 제공한다.

구체적으로 상기 발포체 조성물은

(a) 고함량 아로메틱 베이스 폴리에스테르 폴리올 100 중량부;

(b) 표면개질된 적린 5 내지 40 중량부;

(c) 표면개질된 팽창흑연 5 내지 40 중량부;

(d) 표면개질된 전이금속 0.1 내지 20 중량부; 및

(e) 폴리이소시아네이트를 폴리이소시아네이트 지수가 INDEX 150 내지 500이 되도록 포함할 수 있다.

구체적으로 상기 발포체는 콘칼로리미터법(KS F ISO 5660-1)에 따른 총열방출량이 8MJ/㎡이하이며, 열방출량이 연속으로 200kw/㎥를 초과하는 시간이 10sec 이하이며, 시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열 및 구멍이 없으며, 두께수축이 20%이하이며, 또한 가스유행성시험(KS F 2271)이 9분 이상으로 준불연 재료 성능을 만족시키는 것이다.

또한 본 발명은

(a) 고함량 아로메틱 베이스 폴리에스테르 폴리올;

(b) 표면개질된 적린;

(c) 표면개질된 팽창흑연;

(d) 표면개질된 전이금속; 및

(e) 폴리이소시아네이트

를 포함하는 발포체 조성물을 제공한다.

구체적으로 상기 발포체 조성물은

(b) 표면개질된 적린 5 내지 40 중량부;

(c) 표면개질된 팽창흑연 5 내지 40 중량부;

(d) 표면개질된 전이금속 0.1 내지 20 중량부; 및

(e) 폴리이소시아네이트를 폴리이소시아네이트 지수가 INDEX 150 내지 500이 되도록 포함하는 것이다.

바람직하기로 상기 (a) 고함량 아로메틱 베이스 폴리에스테르 폴리올은 분자구조에서 아로메틱 구조가 분자량 대비 15 내지 30 중량%를 포함하는 것이다.

바람직하기로 상기 (b) 표면개질된 적린은 입자사이즈가 20 내지 250 ㎛의 적린을 멜라민, 멜라민 시아누레이트, 멜라민 폴리포스페이트로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 물질로 표면개질된 것이다.

바람직하기로 상기 (c) 표면개질된 팽창흑연은 입자사이즈가 20 내지 400 ㎛의 팽창흑연을 액상의 유기인계 난연제에 함침시킨 후 걸러낸 표면개질된 팽창흑연인 것이다.

바람직하기로 상기 (b) 표면개질된 전이금속은 입자사이즈가 1 내지 100 ㎛의 전이금속을 실란커플링제와 용제가 혼합되어 있는 용액에 함침을 시킨 후 꺼낸 다음 건조시킨 표면개질된 전이금속인 것이다.

본 발명에 따르면 표면제 없이 단일 재료만으로 준불연 성능을 가지며, 화재와 같이 고온으로 가열을 받았음에도 표면에 단단한 차르층을 형성하여 단열재의 형상을 유지할 수 있으며, 산소와의 차단을 시켜줌으로써 화재확산을 막아줄 뿐만 아니라 발생되는 독성 가스의 양을 억제시킬 수 있으며, 분말상의 난연제가 혼합되어 있어도 혼합폴리올의 저장안정성이 우수하여 연속공정을 통한 발포체의 생산에 적합한 단열재로 사용되는 준불연성 발포체 및 이에 사용되는 발포체 조성물을 제공할 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명에서 상기 이소시아네이트 지수는 사용된 폴리이소시아네이트의 실제량을 반응 혼합물 내의 폴리올의 활성 수소와의 반응에 필요한 폴리이소시아네이트의 이론적으로 요구되는 화학량으로 나누고, 100을 곱한 것을 의미한다. (NCO의 Eq/활성 수소의 Eq) x 100으로도 표기될 수 있다.

난연제가 첨가됨에 따라 연소억제 효과에 의하여 많은 연기를 방출하게 된다. 하지만 화재 시 발생하는 연기는 인체한 유독 가스이기 때문에 난연 성능이 같을 경우 연기 발생량이 낮을수록 좋은 난연제라 할 수 있다

적린은 표면층에 산소를 막아주는 차르층 형성을 하여 화염전파를 막는데 탁월한 효과가 있지만, 지속적인 열이 가해진다면 차르층 아래의 폴리우레탄 폼이 불완전 연소를 일으켜 보다 많은 연소가스를 발생하는 문제점을 갖고 있어 가스유해성에 나쁜 영향을 준다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 일정온도가 되면 팽창하는 흑연을 투입하여 차르층에 차열층을 형성하여 보다 적은 연소가스 발생을 도모하였고, 발생된 연소가스도 HCN같은 독성가스를 NO2와 같이 상대적으로 독성이 낮은 가스로 치환시켜줄 수 있는　전이금속물질을 사용해서 가스유해성 문제를 해결하였다.

그러나 적린, 팽창흑연, 전이금속은 분말상 고체이기에 액상의 폴리올에 혼합시켰을 때 점도상승과 저장안정성이 오래가지 못하여 연속공정의 설비들에 문제를 일으킴으로써 생산이 용이하지 못한다. 본 발명은 이들 분말상 고체의 표면을 개질시켜 액의 점도 상승 회피와 저장안정성의 문제를 극복하였다.

본 발명의 준불연성 발포체는

(a) 고함량 아로메틱 베이스 폴리에스테르 폴리올;

(b) 표면개질된 적린;

(c) 표면개질된 팽창흑연;

(d) 표면개질된 전이금속; 및

(e) 폴리이소시아네이트

를 포함하는 발포체 조성물을 발포시켜 제조하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로 상기 발포체 조성물은

(b) 표면개질된 적린 5 내지 40 중량부;

(c) 표면개질된 팽창흑연 5 내지 40 중량부;

(d) 표면개질된 전이금속 0.1 내지 20 중량부; 및

구체적으로 상기 (a) 고함량 아로메틱 베이스 폴리에스테르 폴리올은 S1) 아로메틱 잔기를 포함하는 산을 준비하는 단계; S2) 상기 아로메틱 잔기를 포함하는 산 1몰에 a) MEG(monoethylene glycol) 또는 DEG(diethylene glycol) 1.1 내지 1.8몰; 및 b) 분자량 150 내지 600의 PEG(polyethylene glycol) 0.1 내지 0.4몰을 혼합하는 단계; S3) 에스테르반응 촉매를 사용하여 S2)단계의 혼합물을 승온하여 산가(acid value)가 1.5 mgKOH/g 이하가 될 때까지 축합반응시키는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다. 상기 (a) 아로메틱 잔기를 포함하는 산은 특별히 한정되지 않으며, 바람직하기로는 테레프탈릭산(terephthalic acid: TPA), 무수프탈릭산(phtalic acid: PA), 이소프탈릭산(isophthalic acid: IPA) 및 트리멜리틱산(trimellitic acid: TMA)으로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 것이다. 바람직하기로 상기 (a) 고함량 아로메틱 베이스 폴리에스테르 폴리올은 분자구조에서 아로메틱 구조가 분자량 대비 15 내지 30 중량%를 포함하는 것이다. 이 경우 표면제 없이 단일 재료만으로 준불연 성능을 가지며, 발생되는 독성 가스의 양을 억제시킬 수 있으며, 분말상의 난연제가 혼합되어 있어도 혼합폴리올의 저장안정성이 우수하여 연속공정을 통한 발포체의 생산에 적합하다.

필요한 경우 S3-1) S3)단계의 반응물에 이후 기술되는 표면개질 적린, 표면개질 팽창흑연, 표면개질 전이금속을 더욱 혼합할 수 있으며, 기타 상온 액상형 난연제를 더욱 혼합할 수 있다. 상기 상온 액상형 난연제는 반응물 100 중량부에 대하여 각각 독립적으로 5 내지 40 중량부로 혼합하는 것일 수 있다.

또한 바람직하기로 (b) 표면개질된 적린은 입자사이즈가 20 내지 250 ㎛의 적린을 멜라민 시아누레이트, 멜라민 폴리포스페이트로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 물질로 표면개질된 것이다. 이 경우 표면제 없이 단일 재료만으로 준불연 성능을 가지며, 발생되는 독성 가스의 양을 억제시킬 수 있으며, 분말상의 난연제가 혼합되어 있어도 혼합폴리올의 저장안정성이 우수하여 연속공정을 통한 발포체의 생산에 적합하다.

또한 바람직하기로 (c) 표면개질된 팽창흑연은 입자사이즈가 20 내지 400 ㎛의 팽창흑연을 액상의 유기인계 난연제에 함침시킨 후 거름망으로 걸러낸 것을 사용할 수 있다. 함침시간은 임의로 조정할 수 있으며, 구체적으로는 1 내지 24시간일 수 있다. 이 경우 표면제 없이 단일 재료만으로 준불연 성능을 가지며, 발생되는 독성 가스의 양을 억제시킬 수 있으며, 분말상의 난연제가 혼합되어 있어도 혼합폴리올의 저장안정성이 우수하여 연속공정을 통한 발포체의 생산에 적합하다.

바람직하기로 상기 액상 유기인계 난연제 TPP(Triphenyl phosphate), TXP(Trixylenyl phosphate), TCP(Tricresyl phosphate), REOFOS(Triisophenyl phosphate), TCEP (TrisChloroethypho sphate), TCPP(TrisChloroprophyl phosphate), TEP(Triethyl phosphate), DMMP(Dimethyl methyl phosphate), TMCPP(Tris(monochloropropyl) Phisphate), 및 TMP(Trimethyl phosphate)로 이루어지는 군으로부터 1종 선택되는 것이다.

또한 바람직하기로 (d) 표면개질된 전이금속은 입자사이즈가 1 내지 100 ㎛의 전이금속을 실란커플링제와 용제가 혼합되어 있는 용액에 함침을 시킨 후 꺼낸 다음 건조시킨 것을 사용할 수 있다. 상기 건조에서 조건은 임의로 조정할 수 있으며, 구체적으로는 100 내지 150 ℃에서 30분 내지 5시간 정도 건조시킬 수 있다. 상기 실란커플링제는 3개 이상의 메톡시기, 또는 에톡시기를 가지는 실란커플링제가 좋으며, 구체적인 예로 메틸트리메톡시 실란을 사용할 수 있으며, 상기 용제는 실란커플링제와 상용가능한 용제가 사용될 수 있으며, 구체적으로는 아세톤, 케톤 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 전이금속의 구체적인 예로는 Cu2O, CuO, CeO2, Co3O4, PdO, SeO2, 및 TiO2로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 전이금속이다. 이 경우 표면제 없이 단일 재료만으로 준불연 성능을 가지며, 발생되는 독성 가스의 양을 억제시킬 수 있으며, 분말상의 난연제가 혼합되어 있어도 혼합폴리올의 저장안정성이 우수하여 연속공정을 통한 발포체의 생산에 적합하다.

본 발명에서 상기 (e) 폴리이소시아네이트는 이소시아네이트 지수가 150 내지 500이 되도록 포함하는 것이 좋다. 이 경우 난연성이 우수하며, 화재발생시 유해가스의 발생을 현저히 줄일 수 있으며, 단열성이 우수하며, 경량으로 단열재의 설치가 용이하며, 박형화에 유리하며, 내구성이 우수하며, 강도가 우수하며, 동시에 방수성이 우수한 고난연 발포체를 제조할 수 있다.

또한 본 발명에서 상기 발포체 조성물은 삼량화 촉매; 우레탄 촉매; 및 발포제를 포함할 있다. 상기 삼량화 촉매는 공지의 삼량화 촉매가 사용될 수 있으며, 시판되고 있는 삼량화 촉매가 사용될 수 있음은 물론이다. 구체적인 예로는 칼륨 옥토에이트가 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 우레탄 촉매는 공지의 우레탄 촉매가 사용될 수 있으며, 시판되고 있는 우레판 촉매가 사용될 수 있음은 물론이다. 구체적인 예로는 트리부틸아민 또는 펜타메틸디에틸렌트리아민가 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 발포제는 공지의 발포제가 사용될 수 있으며, 시판되고 있는 발포제가 사용될 수 있음은 물론이다. 구체적인 예로는 HCFC-141b, HFC-365mfc/227, HFC-245fa, HFO-1234ze(E), HFO-1234ze(F), HFO-1336mzz(Z)을 포함할 수 있으며, Cyclo-펜탄, n-펜탄,iso-펜탄 등을 사용할 수도 있으며, 이에 한정되는 것은아니다.

또한 본 발명에서 상기 발포체 조성물은 셀 안정화제, 내연제, 사슬 연장제, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 충전재 또는 안료 등 발포조성물에 통상적으로 포함될 수 있는 공지의 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 각각 독립적으로 폴리에스테르 폴리올 100 중량부에 대하여 0.01 내지 40 중량부의 범위 내에서 당업계에 공지된 양으로 사용될 수 있다.

또한 상기 발포체 조성물은 흑연, 그라핀, 탄소나노튜브, 플러렌, 산화알루미늄 수화물, 삼산화안티몬, 산화비소, 암모늄 폴리포스페이트 및 황산칼슘로 이루어지는 군으로 선택되는 1종 이상의 물질을 각각 독립적으로 폴리에스테르 폴리올 100 중량부에 대하여 0.1 내지 20 중량부의 양으로 더욱 포함하는 것일 수 있다.

본 발명에서는 상기 발포체 조성물 중 상기 (e) 폴리이소시아네이트를 제외한 나머지 성분들을 먼저 프리믹싱 한 후 이후 (e) 폴리이소시아네이트를 혼합하여 발포시킬 수 있다.

본 발명의 준불연성 발포체는 상기 발포체 조성물을 발포시켜 제조할 수 있으며, 발포의 방법은 통상의 발포방법이 적용될 수 있다.

본 발명에 따른 준불연성 발포체는 발포체가 콘칼로리미터법(KS F ISO 5660-1)에 따른 총열방출량이 8MJ/㎡이하이며, 열방출량이 연속으로 200kw/㎥를 초과하는 시간이 10sec 이하이며, 시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열 및 구멍이 없으며, 두께수축이 20%이하이며, 또한 가스유행성시험(KS F 2271)이 9분 이상으로 준불연 재료 성능을 만족시킬 수 있다.

하기 표 2와 같이 본 발명의 실시예 1 내지 8의 발포체를 제조하였으며, 표 3과 같이 비교예 1 내지 5와 같이 발포체를 제조하였다. 상기 제조된 발포체들에 대하여 물성을 측정하여 표 2 및 표 3에 나타내었다.

- 평가 방법

- 액의 저장안정성: 혼합폴리올(폴리올, 촉매, 정포제, 발포제)에 난연제 및 첨가제를 2000 RPM이상의 고속교반기를 이용 1시간정도 교반한 후, 투명 플라스크에 교반된 액을 옮겨 담은 다음, 3일간 고상과 액상의 분리가 일어났는지를 관찰하였다.

- 콘칼로리미터법: KS F ISO 5660-1 시험기기를 이용하여 관찰하였다.

- 가스유해성측정기: KS F 2271 시험기기를 이용하여 관찰하였다.

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8
폴리올	JKS-200	100	100	100	100	100	100	100
	JKC-200								100
촉매		3	3	3	3	3	3	3	3
정포제	DC-193	2	2	2	2	2	2	2	2
발포제	물	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
발포제	물리적발포제	30	35	40	35	35	35	35	35
난연제	개질된 적린	20	20	20	10	20	20	10	20
난연제	개질된 팽창흑연	20	20	20	20	10	20	10	10
첨가제	개질된 CuO	10	10	10	10	10	5	10	5
이소시아네이트	P-MDI	141	247	353	247	247	247	247	247
이소시아네이트	Index	200	350	500	350	350	350	350	350
액의 저장안정성		O	O	O	O	O	O	O	O
밀도(kg/㎥)		41	43	45	39	39	39	39	39
콘칼로리미터법	총방출열량(MJ/㎡)	4.8	4.7	5.4	6.8	5.2	5.2	7.4	6.1
	방화상 유해한 균열이나 구멍	O	O	O	O	O	O	O	O
	두께수축	O	O	O	O	O	O	O	O
가스유해성(분)		10’50”	10’45”	10’20”	11’30”	11’15”	9’15”	11’20”	11'03"

JKS-200: 대한폴리텍(주) 개발 고향량 TPA Base 폴리에스터 폴리올, OHV=200 mgKOH/g

JKC-200: 대한폴리텍(주) 개발 고향량 PA Base 폴리에스터 폴리올, OHV=200 mgKOH/g

촉매: Air product사, PC-5, K-15, PC-8 = 1.0/2.0/0.5 중량비

물리적 발포제: HFC-245fa

P-MDI : Wanhua사의 PM-200, NCO%=31.1%

기호 설명 : O(문제 없음), ×문제 있음)

		비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5
폴리올	JKS=200	100		100	100
	JKA-200					100
	Ether poyol		100
촉매		3	3	3	3	3
정포제	DC-193	2	2	2	2	2
발포제	물	1.5	1.5	1.5	1.5	1.5
발포제	물리적발포제	35	35	35	35	35
난연제	개질된 적린			20
	개질 안된 적린				20	20
	개질된 팽창흑연	20	20		20
	개질 안된 팽창흑연			20		20
첨가제	개질된 CuO	10	5	10	10	10
이소시아네이트	P-MDI	247	247
이소시아네이트	Index	350	350
액의 저장안정성		O	O	×	×	×
밀도(kg/㎥)		40	41
콘칼로리미터법	총방출열량(MJ/㎡)	11.2	14.2
	방화상 유해한 균열이나 구멍	×	×
	두께수축	×	×
가스유해성(분)		10’50”	6'35“

JKC-200: 대한폴리텍(주) 고함량 TPA Base 폴리에스터 폴리올, OHV=200 mgKOH/g

JKA-200: 대한폴리텍(주) 폴리에스터 Adipic Acid Base 폴리올, OHV-200 mgKOH/g

Ether Polyol: 개시제 Sugar, Glycerol에 프로필렌옥사이드로 반응시킨 폴리에테르 폴리올, OHV=350mgKOH/g

촉매: Air product사, PC-5, K-15, PC-8 = 1.0/2.0/0.5 중량비

물리적 발포제: HFC-245fa

P-MDI: Wanhua사의 PM-200, NCO%=31.1%

기호 설명 : O(문제 없음), ×문제 있음)

상기 표 2 및 3에서 나타나는 바와 같이 본 발명에 따른 실시예 1 내의 8의 준불연성 발포체의 경우 발포체 단일재료 만으로 준불연 특성을 모두 만족시킬 수 있었으나, 비교예 1 내지 5의 발포체의 경우 발포체 단일재료 만으로는 준불연 특성을 모두 만족시키지는 못하였다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims

(a) 고함량 아로메틱 베이스 폴리에스테르 폴리올 100 중량부;
(b) 표면개질된 적린 5 내지 40 중량부;
(c) 표면개질된 팽창흑연 5 내지 40 중량부;
(d) 표면개질된 전이금속 0.1 내지 20 중량부; 및
(e) 폴리이소시아네이트를 폴리이소시아네이트 지수가 INDEX 150 내지 500이
되도록 포함하는 발포체 조성물을 발포시켜 제조한 준불연성 발포체로서,
상기 표면개질된 전이금속은 입자사이즈가 1 내지 100 ㎛의 CuO를 실란커플링제와 용제가 혼합되어 있는 용액에 함침을 시킨 후 꺼낸 다음 건조시킨 것이며,
상기 발포체는 콘칼로리미터법(KS F ISO 5660-1)에 따른 총열방출량이 8MJ/㎡이하이며, 열방출량이 연속으로 200kw/㎥를 초과하는 시간이 10sec 이하이며, 시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열 및 구멍이 없으며, 두께수축이 20%이하이며, 또한 가스유행성시험(KS F 2271)이 9분 이상으로 준불연 재료 성능을 만족시키는 것을 특징으로 하는 준불연성 발포체.
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(a) 고함량 아로메틱 베이스 폴리에스테르 폴리올 100 중량부;
(b) 표면개질된 적린 5 내지 40 중량부;
(c) 표면개질된 팽창흑연 5 내지 40 중량부;
(d) 표면개질된 전이금속 0.1 내지 20 중량부; 및
(e) 폴리이소시아네이트를 폴리이소시아네이트 지수가 INDEX 150 내지 500이 되도록 포함하며,
상기 표면개질된 전이금속은 입자사이즈가 1 내지 100 ㎛의 CuO를 실란커플링제와 용제가 혼합되어 있는 용액에 함침을 시킨 후 꺼낸 다음 건조시킨 것을 특징으로 하는 발포체 조성물.
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제4항에 있어서,
상기 (a) 고함량 아로메틱 베이스 폴리에스테르 폴리올은 분자구조에서 아로메틱 구조가 분자량 대비 15 내지 30 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포체 조성물.
제4항에 있어서,
상기 (b) 표면개질된 적린은 입자사이즈가 20 내지 250 ㎛의 적린을 멜라민 시아누레이트, 멜라민 폴리포스페이트로 이루어지는 군으로부터 1종 이상 선택되는 물질로 표면개질된 것을 특징으로 하는 발포체 조성물.
제4항에 있어서,
상기 (c) 표면개질된 팽창흑연은 입자사이즈가 20 내지 400 ㎛의 팽창흑연을 액상의 유기인계 난연제에 함침시킨 후 걸러낸 표면개질된 팽창흑연인 것을 특징으로 하는 발포체 조성물.
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