KR102620840B1 - Method of preparation of polymer compositions for insulation using recycled PET and modified isocyanates, and system thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 물리적 특성에 해당하는 단열재용 고분자 조성물의 제조 수율, 파단강도, 인장강도, 압축강도, 불량률 등을 포함하여 향상시킬 뿐만 아니라, 물리적 특성에 대한 모니터링이 효과적으로 수행될 수 있도록 하기 위한 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법 및 그 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a method and system for producing a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate, and more specifically, to the production yield, breaking strength, tensile strength, and compressive strength of the polymer composition for insulation materials corresponding to the physical properties. It relates to a method and system for manufacturing a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate to not only improve the defect rate, etc., but also to effectively monitor physical properties.
Description
본 발명은 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 물리적 특성에 해당하는 단열재용 고분자 조성물의 제조 수율, 파단강도, 인장강도, 압축강도, 불량률 등을 포함하여 향상시킬 뿐만 아니라, 물리적 특성에 대한 모니터링이 효과적으로 수행될 수 있도록 하기 위한 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법 및 그 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a method and system for producing a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate, and more specifically, to the production yield, breaking strength, tensile strength, and compressive strength of the polymer composition for insulation materials corresponding to the physical properties. It relates to a method and system for manufacturing a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate to not only improve the defect rate, etc., but also to effectively monitor physical properties.
단열재용 고분자 조성물와 관련된 종래의 기술에 대해서 살펴보면, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-1995-0021293(1995.07.20)호 "무기섬유단열재용바인더조성물(BINDER COMPOSITION FOR CERAMIC HEAT INSULATING FIBERS)"은 종래에는 황산염(Na₂SO₄)과 같은 수용성 염을 함유하는 레졸형의 수용성 페놀수지가 자동차 흡음단열재의 바인더로 사용이 되어 단열재의 내부로 수분이 침투되는 경우 수용성 성분이 수분에 의하여 침출 또는 용출되어 건조 후 백화 현상을 일으키며, 자동차의 고운부위의 계속적인 열충격으로 쉽게 물성이 저하디는 문제점을 해결하기 위해 중합촉매로 2, 3족 중에서 선택된 알카리 촉매와 자기소화성이 우수한 중화제를 사용하여 수불용성 염을 함유한 페놀수지를 제조함으로써, 내화성이 향상되고 내수성이 우수한 자동차 흡음단열재용 무기섬유 단열재의 바인더 조성물에 관한 것이다.Looking at the conventional technology related to polymer compositions for insulation materials, Republic of Korea Patent Application No. 10-1995-0021293 (July 20, 1995) "BINDER COMPOSITION FOR CERAMIC HEAT INSULATING FIBERS" is a sulfate A resol-type water-soluble phenolic resin containing water-soluble salts such as (Na₂SO₄) is used as a binder for automobile sound-absorbing insulation materials, and when moisture penetrates into the interior of the insulation material, the water-soluble components are leached or eluted by the moisture, causing whitening after drying. In order to solve the problem that physical properties easily deteriorate due to continuous thermal shock in the fine parts of automobiles, an alkali catalyst selected from groups 2 and 3 as a polymerization catalyst and a neutralizer with excellent self-extinguishing properties are used to create a phenol resin containing a water-insoluble salt. It relates to a binder composition for inorganic fiber insulation for automobile sound-absorbing insulation with improved fire resistance and excellent water resistance.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-201-80139510(2018.11.14)호 "불연 단열재용 조성물(COMPOSITION FOR NONFLAMMABLE HEAT INSULATOR)"은 무정형 실리카 입자, 유리섬유, 플라이애쉬 및 다면체 실세스퀴옥산(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane, POSS)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 불연 단열재용 조성물에 관한 것으로서, 불연 성능 및 단열 성능이 우수하며, 경량화된 단열재 보드를 제조하기에 적합하여 건축물의 내외부에 범용으로 적용할 수 있는 불연 단열재용 조성물에 관한 것이다.In addition, Republic of Korea Patent Application No. 10-201-80139510 (2018.11.14) “COMPOSITION FOR NONFLAMMABLE HEAT INSULATOR” contains amorphous silica particles, glass fiber, fly ash, and polyhedral silsesquioxane. Oligomeric Silsesquioxane (POSS), which relates to a composition for non-combustible insulation, which has excellent non-combustible performance and insulation performance, and is suitable for manufacturing lightweight insulation boards, making it a non-combustible insulation material that can be universally applied to the interior and exterior of buildings. It relates to a composition for use.
그러나 상술한 종래의 기술들은 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방식에 있어서 물리적 특성에 해당하는 단열재용 고분자 조성물의 제조 수율, 파단강도, 인장강도, 압축강도, 불량률 등을 포함하여 향상시킬 뿐만 아니라, 물리적 특성에 대한 모니터링이 효과적으로 수행될 수 있도록 하는 본 발명의 기술적 구성요소를 제공하지 못하는 한계점이 있다. However, the above-described conventional techniques include manufacturing yield, breaking strength, tensile strength, compressive strength, defect rate, etc. of the polymer composition for insulation materials corresponding to the physical properties in the method of manufacturing the polymer composition for insulation materials using recycled PET and modified isocyanate. There is a limitation in that it does not provide technical components of the present invention that not only improve but also enable monitoring of physical characteristics to be effectively performed.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 물리적 특성에 해당하는 단열재용 고분자 조성물의 제조 수율, 파단강도, 인장강도, 압축강도, 불량률 등을 포함하여 향상시킬 뿐만 아니라, 물리적 특성에 대한 모니터링이 효과적으로 수행될 수 있도록 하기 위한 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법 및 그 시스템을 제공하기 위한 것이다.The present invention is intended to solve the above problems, and not only improves the manufacturing yield, breaking strength, tensile strength, compressive strength, defect rate, etc. of the polymer composition for insulation materials corresponding to the physical properties, but also enables monitoring of the physical properties. The purpose of the present invention is to provide a method and system for producing a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate so that it can be performed effectively.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the objects of the present invention are not limited to the objects mentioned above, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법은, 폴리에스테르 폴리올과 변성 이소시아네이트를 중합시켜 형성된 단열재용 고분자 조성물에 추가 조성물 및 발포타입 나노 셀룰로오스를 배합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the method for producing a polymer composition for insulation materials using recycled PET and modified isocyanate according to an embodiment of the present invention is to add a composition and foam type to a polymer composition for insulation materials formed by polymerizing polyester polyol and modified isocyanate. A method for producing a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate, which is produced by mixing nanocellulose, is provided.
이때, 추가 조성물을 혼합하여 제공시, 추가 조성물 중 충진제(filler)로서 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 실리카, 산성백토를 포함하는 그룹에서 선택되는 하나 이상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법을 제공한다.At this time, when the additional composition is mixed and provided, recycled PET and modified isocyanate are formed as fillers in the additional composition with one or more selected from the group including calcium carbonate, talc, clay, silica, and acid clay. Provides a method for producing a polymer composition for insulation using.
또한, 추가 조성물을 혼합하여 제공시, 추가 조성물로 탄소 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법을 제공한다.In addition, a method for producing a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate is provided, wherein the additional composition includes carbon fiber when provided by mixing the additional composition.
또한, 추가 조성물을 혼합하여 제공시, 추가 조성물로 난연제를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법을 제공한다. In addition, a method for producing a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate is provided, wherein the additional composition includes a flame retardant when provided by mixing the additional composition.
또한, 추가 조성물을 혼합하여 제공시, 추가 조성물로 자외선 차단제를 포함하는 것을 특징으로 하는 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법을 제공한다. In addition, a method for producing a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate is provided, wherein the additional composition includes a sunscreen when provided by mixing the additional composition.
본 발명의 실시예에 따른 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법 및 그 시스템은, 물리적 특성에 해당하는 단열재용 고분자 조성물의 제조 수율, 파단강도, 인장강도, 압축강도, 불량률 등을 포함하여 향상시킬 뿐만 아니라, 물리적 특성에 대한 모니터링이 효과적으로 수행될 수 있도록 하는 효과를 제공한다. The method and system for producing a polymer composition for insulation materials using recycled PET and modified isocyanate according to an embodiment of the present invention include manufacturing yield, breaking strength, tensile strength, compressive strength, defect rate, etc. of the polymer composition for insulation materials corresponding to physical properties. It not only improves by including, but also provides the effect of enabling monitoring of physical characteristics to be performed effectively.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 시스템(1)을 나타내는 도면이다. Figure 1 is a diagram showing a method of manufacturing a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing a manufacturing system 1 for a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.Hereinafter, a detailed description of preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. In the following description of the present invention, if a detailed description of a related known function or configuration is judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 발명의 일 실시예에 따른 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물은 재활용 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 제조된 폴리에스테르 폴리올과 변성 이소시아네이트를 중합시켜 형성된 단열재용 고분자 조성물에 추가 조성물을 혼합하여 제공할 수 있다.The polymer composition for insulation materials using recycled PET and modified isocyanate according to an embodiment of the present invention is obtained by mixing an additional composition with the polymer composition for insulation materials formed by polymerizing polyester polyol prepared from recycled polyethylene terephthalate (PET) and modified isocyanate. can be provided.
한편, 본 발명에서 폴리에스테르 폴리올의 제조의 실시예에 대해서 추가적으로 살펴보면, 재활용 PET 30 내지 35 중량부를 기준으로 산 화합물 12 내지 15 중량부, 재활용 식물성 기름 3 내지 7 중량부, 알코올 30 내지 35 중량부를 정확히 계량하여 넣고 서서히 승온하였다. 산 화합물로서 무수프탈산, 테레프탈산 및 아디프산 중에서 선택되는 1 종 이상을 사용하였다. 질소 분위기에서 고체상의 원료들이 반응을 하며 서서히 액상 화합물로 변하였다. 이후 온도를 서서히 상승시키면서 일부 반응 중 생성된 수분을 분별 증류관을 통하여 배출하되, 온도 범위 약 180 ℃ 내지 200 ℃에서 약 10 시간 이상 반응시켜 더 이상 수분이 발생하지 않을 때 진공 펌프를 사용하여 잔류 수분을 완전히 제거하고 생성물을 여과하여 폴리에스테르 폴리올을 수득할 수 있다. Meanwhile, looking additionally at an example of the production of polyester polyol in the present invention, based on 30 to 35 parts by weight of recycled PET, 12 to 15 parts by weight of an acid compound, 3 to 7 parts by weight of recycled vegetable oil, and 30 to 35 parts by weight of alcohol. It was accurately weighed and the temperature was gradually raised. As the acid compound, at least one selected from phthalic anhydride, terephthalic acid, and adipic acid was used. In a nitrogen atmosphere, the solid raw materials reacted and gradually turned into liquid compounds. Afterwards, the temperature is slowly raised and the moisture generated during some of the reactions is discharged through the fractional distillation tube. The reaction is conducted at a temperature range of about 180 ℃ to 200 ℃ for about 10 hours or more, and when no more moisture is generated, the residual water is removed using a vacuum pump. The moisture can be completely removed and the product filtered to obtain the polyester polyol.
그리고 본 발명에서 사용되는 변성 이소시아네이트는 이소시아네이트 일부를 미리 폴리올과 반응시켜 NCO%를 낮추어진 상태로 제조되며, 발포타입 나노 셀룰로오스에 대한 배합을 이용한 발포 작용에서 발포 거동이 완만하게 진행되므로 상기 기공 형성 등 불량 요인을 감소시킬 수 있고, 고가인 폴리에테르 폴리올이 아닌 폴리에스테르 폴리올을 사용하여 제조하는 것이므로, 저가이면서도 보다 접착력이 우수한 단열재용 고분자 조성물을 제공할 수 있다.In addition, the modified isocyanate used in the present invention is manufactured with a lower NCO% by reacting part of the isocyanate with polyol in advance, and the foaming behavior progresses gently during the foaming action using the mixture with foam-type nanocellulose, so the pore formation, etc. Defect factors can be reduced, and since it is manufactured using polyester polyol rather than expensive polyether polyol, it is possible to provide a polymer composition for insulation materials that is inexpensive but has superior adhesive strength.
본원의 일 실시예에 있어서, 변성 이소시아네이트는 이소시아네이트 50 내지 80 중량부와 폴리에스테르 폴리올 10 내지 30 중량부를 반응시켜 제조된 것일 수 있다.In one example of the present application, the modified isocyanate may be prepared by reacting 50 to 80 parts by weight of isocyanate with 10 to 30 parts by weight of polyester polyol.
본 발명에 따른 단열재용 고분자 조성물은, 재활용 페트병 또는 재활용 페트 필름으로부터 수득된 재활용 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 사용하여 단열재용 고분자 조성물를 제공하므로, 버려진 페트병 또는 페트 필름과 같은 플라스틱으로 인한 환경 오염을 줄일 수 있으며, 단열재의 생산 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.The polymer composition for insulation materials according to the present invention provides a polymer composition for insulation materials using recycled polyethylene terephthalate obtained from recycled PET bottles or recycled PET films, thereby reducing environmental pollution caused by plastics such as discarded PET bottles or PET films, It has the effect of reducing the production cost of insulation materials.
본 발명에 따른 단열재용 고분자 조성물로부터 제조되는 단열재는, 종래 석유계 원료로부터 제조되는 단열재에 비해 발포 밀도가 낮고 압축 강도가 높으며, 피착재와의 접착력이 향상된 효과 및 한국 난연 규격 기준으로 열방출 시험 및 가스 유해성 검사에서 난연성이 향상된 효과가 있다.The insulation material manufactured from the polymer composition for insulation according to the present invention has a lower foam density and higher compressive strength compared to insulation materials manufactured from conventional petroleum-based raw materials, has improved adhesion to adherends, and has a heat release test based on the Korean Flame Retardant Standard. And in gas hazard tests, flame retardancy is improved.
한편, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법에 대해서 설명하되, 본 발명의 요지가 될 수 있는 사항을 중심으로 이하 설명하도록 한다. Meanwhile, Figure 1 is a diagram showing a method of manufacturing a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a method for manufacturing a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate will be described below, focusing on matters that may become the gist of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물은 재활용 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 제조된 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합시켜 형성된 단열재용 고분자 조성물에 추가 조성물을 혼합하여 제공시, 추가 조성물 중 충진제(filler)로서 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 실리카, 산성백토를 포함하는 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 한다. A polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate according to an embodiment of the present invention is provided by mixing an additional composition with a polymer composition for insulation formed by polymerizing isocyanate and polyester polyol prepared from recycled polyethylene terephthalate (PET). Among the additional compositions, the filler is characterized by at least one selected from the group including calcium carbonate, talc, clay, silica, and acid clay.
본 발명의 일 실시예로, 탈크를 이용시 단열재용 고분자 조성물의 성형성과 내가수분해성능을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로, 단열재용 고분자 조성물을 구성하는 원재료인 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합한 화합물 100 중량부에 대하여 충진제 70 내지 80 중량부를 사용할 수 있다In one embodiment of the present invention, talc is added to improve the moldability and hydrolysis resistance of the polymer composition for insulation materials when used, and is a compound obtained by polymerizing polyester polyol and isocyanate, which are raw materials constituting the polymer composition for insulation materials, in 100 weight. 70 to 80 parts by weight of filler can be used per part.
보다 구체적인 실시예로 충진제로서 탈크가 70 중량부 미만일 경우 단열재용 고분자 조성물의 용해시 치수안정성 개선효과가 떨어지며, 80 중량부를 초과하였을 경우 단열재용 고분자 조성물의 경화시 내구 및 내열성이 현저하게 저하되는 우려가 발생할 수 있다.As a more specific example, if the amount of talc as a filler is less than 70 parts by weight, the effect of improving dimensional stability when dissolving the polymer composition for insulation materials is reduced, and if it exceeds 80 parts by weight, there is a concern that durability and heat resistance will be significantly reduced when the polymer composition for insulation materials is cured. may occur.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물은 재활용 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 제조된 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합시킨 화합물에 탄소 섬유를 추가로 포함하며, 탄소 섬유에 대해서 살펴보면, 탄소 섬유는 전도성의 필요에 따라 용량이 조절될 수 있으며, 단열재용 고분자 조성물은 탄소 섬유를 첨가 혼합하여 탄소 섬유 강화형(CFR, Garbon Fiber Reinforced Plastic)에 해당하는 레진을 수득하게 되는데, 탄소 섬유 강화 단열재용 고분자 조성물에 포함되는 탄소 섬유는 철보다 강하고 알루미늄보다 가벼우며 가공성이 우수하다는 장점을 제공할 수 있다. In addition, the polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate according to an embodiment of the present invention further includes carbon fibers in a compound obtained by polymerizing polyester polyol prepared from recycled polyethylene terephthalate (PET) and isocyanate, Looking at carbon fiber, the capacity of carbon fiber can be adjusted depending on the need for conductivity, and the polymer composition for insulation is mixed with carbon fiber to obtain a resin corresponding to carbon fiber reinforced plastic (CFR, Garbon Fiber Reinforced Plastic). Carbon fiber included in the polymer composition for carbon fiber reinforced insulation can provide the advantages of being stronger than iron, lighter than aluminum, and having excellent processability.
여기서, 단열재용 고분자 조성물을 구성하는 원재료인 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합시킨 화합물 100 중량부에 대하여 탄소 섬유 5 내지 4 중량부를 사용할 수 있다Here, 5 to 4 parts by weight of carbon fiber can be used based on 100 parts by weight of a compound obtained by polymerizing polyester polyol and isocyanate, which are raw materials constituting the polymer composition for insulation.
즉, 단열재용 고분자 조성물 경화 시 파단강도가 우수한 탄소 섬유를 첨가 혼합하여 단열재용 고분자 조성물로서 요구되는 파단강도를 갖추게 되고, 단열재용 고분자 조성물에 난연성을 부가하여 접착 대상에서 발생할 수 있는 화재 등에 난연성을 갖추게 함으로써, 가격 경쟁력이 높으면서도 난연성 등과 같은 기능성을 발휘할 수 있다.In other words, when the polymer composition for insulation is cured, carbon fiber with excellent breaking strength is added and mixed to obtain the breaking strength required for the polymer composition for insulation, and flame retardancy is added to the polymer composition for insulation to provide flame retardancy for fires that may occur in the adhesive. By equipping it, it is possible to demonstrate functionality such as flame retardancy while being highly price competitive.
또한, 단열재용 고분자 조성물을 구성하는 원재료인 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합시킨 화합물 100 중량부에 대하여 난연제 1.5 내지 2 중량부를 사용할 수 있다.In addition, 1.5 to 2 parts by weight of a flame retardant can be used per 100 parts by weight of a compound obtained by polymerizing polyester polyol and isocyanate, which are raw materials constituting the polymer composition for insulation.
여기서 사용되는 난연제에 대해서 살펴보면, 난연제는 몰리브덴산 안티몬, 산화몰리브덴, 수산화마그네슘, 수산화알미늄 중 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용한다. 특히 수산화알미늄(Al(OH)3)은 경화된 단열재용 고분자 조성물에 열이 가해져서 100℃ 이상이 되면 미세 다공질이 무수히 많은 활성알루미나로 변화되어 흡착 성능을 가지게 되므로 연소 시 발생하는 다이옥신, 염화수소가스(HCl) 등 유해 물질을 흡착하며 열 분해시 흡열 반응을 하여 냉각 효과도 있고 불연성으로서 내수, 내산성이 우수하다. 또한 상기 난연제들을 병용 사용하여 난연 효과의 향상을 기대할 수 있다.Looking at the flame retardant used here, any one or a mixture of two or more of antimony molybdate, molybdenum oxide, magnesium hydroxide, and aluminum hydroxide is used as the flame retardant. In particular, aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ) changes into activated alumina with numerous fine porosity when heat is applied to the cured polymer composition for insulation and the temperature exceeds 100°C, and it has adsorption properties, so it absorbs dioxin and hydrogen chloride gas generated during combustion. It adsorbs harmful substances such as (HCl), has an endothermic reaction when thermally decomposed, has a cooling effect, is non-flammable, and has excellent water and acid resistance. Additionally, improvement in flame retardant effect can be expected by using the above flame retardants in combination.
또한, 단열재용 고분자 조성물을 구성하는 원재료인 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합시킨 화합물 100 중량부에 대하여 자외선 차단제 0.7 내지 1.3 중량부를 사용할 수 있다. In addition, 0.7 to 1.3 parts by weight of the sunscreen may be used based on 100 parts by weight of a compound obtained by polymerizing polyester polyol and isocyanate, which are raw materials constituting the polymer composition for insulation.
여기서 자외선차단제는 폴리에틸렌 수지 또는 수성아크릴계 합성수지 100 중량부에 대해서 산화아연(ZnO2) 25 내지 27 중량부와, 10 내지 100㎚의 분체의 평균 입도를 갖는 이산화티탄(TiO2) 23 내지 24 중량부를 혼합한 뒤, 혼합물에 감마아미노에틸렌아미노프로필트리메톡시실란의 실란계 화합물 12 내지 13 중량부를 혼합하여 점착성을 부여하고, 혼합 용액에 계면활성제 1 내지 2 중량부, pH 5 내지 7의 실리콘 오일 2 내지 3 중량부를 혼입하여 10℃ 내지 12℃에서 30분 내지 35분간 교반하여 표면을 개질하여 자외선차단제를 생성할 수 있다. Here, the sunscreen is a mixture of 25 to 27 parts by weight of zinc oxide (ZnO2) and 23 to 24 parts by weight of titanium dioxide (TiO 2 ) having an average powder particle size of 10 to 100 nm, based on 100 parts by weight of polyethylene resin or aqueous acrylic synthetic resin. Then, 12 to 13 parts by weight of a silane-based compound of gamma-aminoethyleneaminopropyltrimethoxysilane was mixed with the mixture to provide adhesiveness, and 1 to 2 parts by weight of a surfactant and 2 to 2 to 2 parts by weight of silicone oil with a pH of 5 to 7 were added to the mixed solution. A sunscreen can be produced by mixing 3 parts by weight and stirring at 10°C to 12°C for 30 to 35 minutes to modify the surface.
이때, 이산화티탄(TiO2)의 평입도가 100㎚ 이하면 UV-B(290-320nm)의 영역이 효과적으로 차단되며, 이산화티탄(TiO2)의 평입도가 10 nm 이상이면 UV-B(290-320nm)의 영역이 효과적으로 차단될 수 있다. 또한, 실리콘 오일이 pH 5 이하의 산성인 경우에는 자외선 차단제의 점착성이 떨어지는 문제가 발생하므로, 실리콘 오일 및 계면활성제는 광촉매의 활성 저해를 방지하고, 접착제 도포에 발생하기 쉬운 기포의 생성을 막아주며, 계면활성제는 폴리옥시에틸렌노닐 페놀에테르와 같이 일반적으로 사용되는 계면활성제인 것이 바람직하다.At this time, if the particle size of titanium dioxide (TiO 2 ) is 100 nm or less, the UV-B (290-320 nm) region is effectively blocked, and if the particle size of titanium dioxide (TiO 2 ) is more than 10 nm, UV-B (290 nm) is effectively blocked. -320 nm) can be effectively blocked. In addition, if the silicone oil is acidic with a pH of 5 or lower, the adhesiveness of the sunscreen is reduced, so silicone oil and surfactants prevent the activity of the photocatalyst from being inhibited and prevent the formation of bubbles that tend to occur when applying adhesive. , the surfactant is preferably a commonly used surfactant such as polyoxyethylene nonyl phenol ether.
본원의 일 구현예에 있어서, 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합시킨 화합물 100 중량부를 구성에 있어서 폴리에스테르 폴리올과 변성 이소시아네이트의 중량비는 100 : 130 내지 100 : 180인 것일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 한편, 폴리올의 함량이 너무 높으면 단열재용 고분자 조성물의 경화시 압축 강도가 떨어지고 난연성에 있어서 불리하고, 변성 이소시아네이트의 중량비가 너무 높으면 제품 성형 중 흐름성이 나쁘고 기공(Void)이 발생하여 제품 불량 발생의 요인이 되며 표면 깨짐성(friability) 문제로 피착재와의 접착력이 약화되는 문제가 있다.In one embodiment of the present application, in 100 parts by weight of a compound obtained by polymerizing polyester polyol and isocyanate, the weight ratio of polyester polyol and modified isocyanate may be 100:130 to 100:180, but is not limited thereto. On the other hand, if the polyol content is too high, the compressive strength decreases when curing the polymer composition for insulation and is disadvantageous in flame retardancy, and if the weight ratio of modified isocyanate is too high, flowability is poor and pores are generated during product molding, which can lead to product defects. There is a problem that the adhesion to the adherend is weakened due to surface friability.
이와 같은 상술한 단열재용 고분자 조성물의 원료에 대해서 본 발명의 일 실시예로 발포제와 함께 스크류 방식에 의한 발포타입 나노 셀룰로오스에 대한 배합을 수행할 수 있다. 여기서, 상술한 조성을 갖는 단열재용 고분자 조성물의 원료의 인장강도 향상을 위해 나노 셀룰로오스의 중량평균 분자량은 100,000g/mol 이상, 용융지수는 0.2 내지 0.7g/5분(190℃)인 것이 바람직하며, 발포타입 나노 셀룰로오스는 용융지수 외에 분자량분포(PI)가 2.3이고, 용융강도가 350 mN 이상인 나노 셀룰로오스 100 중량부에 대해서 발포제 2 내지 2.5 중량부를 배합한다.In an embodiment of the present invention, the raw materials of the above-described polymer composition for insulation materials can be mixed with a foaming agent into foamed nanocellulose using a screw method. Here, in order to improve the tensile strength of the raw material of the polymer composition for insulation having the above-described composition, it is preferable that the weight average molecular weight of nanocellulose is 100,000 g/mol or more and the melt index is 0.2 to 0.7 g/5 min (190°C), Foam-type nanocellulose has a molecular weight distribution (PI) of 2.3 in addition to the melt index, and 2 to 2.5 parts by weight of a foaming agent is mixed for 100 parts by weight of nanocellulose with a melt strength of 350 mN or more.
발포타입 나노 셀룰로오스를 제조하기 위해 사용되는 발포제의 함량이 2 중량부 미만이면 비중, 발포성, 성형성, 충격특성이 저하되며, 2.5 중량부를 초과하면 강성과 내열성, 표면 경도가 현저히 저하되어 절연제의 응용에 부적합하므로 바람직하지 않다. 이때 주로 사용되는 화학 발포제는 Sodium bicarbonate(NaHCO3)가 주로 사용되는 것이 바람직하다.If the content of the foaming agent used to produce foam-type nanocellulose is less than 2 parts by weight, the specific gravity, foamability, moldability, and impact properties will decrease, and if it exceeds 2.5 parts by weight, the rigidity, heat resistance, and surface hardness will significantly decrease, causing the insulation to be damaged. It is undesirable as it is unsuitable for application. At this time, it is preferable that the mainly used chemical foaming agent is Sodium bicarbonate (NaHCO 3 ).
이러한 발포타입 나노 셀룰로오스를 이용함으로써, 발포타입 나노 셀룰로오스의 비중에 대해서 발포제로 인한 배합으로, 비중을 낮출 뿐만 아니라, 절연성을 높일 수 있는 장점을 제공할 수 있다.By using such foam-type nanocellulose, it is possible to provide the advantage of not only lowering the specific gravity of foam-type nanocellulose by mixing it with a foaming agent, but also increasing insulation.
상술한 단열재용 고분자 조성물을 구성하는 재활용 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 제조된 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합시켜 형성된 단열재용 고분자 조성물에 추가 조성물을 혼합하고, 다시 혼합물 100 중량부에 대해서 발포타입 나노 셀룰로오스 1 내지 3 중량부와 함께 압출장치를 이용해 압출하여 압출 용융물을 형성하는데, 여기서 압출 용융물의 표면 온도가 190 내지 200 ℃의 온도로 가열함으로써 용해시키는 것이 바람직하다. An additional composition is mixed with the polymer composition for insulation materials formed by polymerizing isocyanate and polyester polyol prepared from recycled polyethylene terephthalate (PET), which constitutes the polymer composition for insulation materials described above, and then foamed-type nanocellulose is added to 100 parts by weight of the mixture. It is extruded using an extrusion device along with 1 to 3 parts by weight to form an extrusion melt. Here, the surface temperature of the extrusion melt is preferably dissolved by heating to a temperature of 190 to 200°C.
이후, 용융상태의 압출 용융물에 대해서 압출 용융물의 표면 온도가 90 내지 100 ℃의 온도로 냉각을 1차로 수행함으로써, 단열재용 고분자 조성물 가공을 위한 준비 과정인 1차 공정을 완료할 수 있다.Thereafter, the first process, which is a preparatory process for processing the polymer composition for insulation, can be completed by first cooling the extrusion melt in a molten state to a temperature of 90 to 100 ° C. on the surface of the extrusion melt.
이후, 2차 공정으로 압출 용융물의 표면 온도가 220 내지 230 ℃의 온도로 N2 purge 2차 가열시키는 것이 바람직하다.Thereafter, in the second process, it is preferable to secondly heat the extruded melt by N 2 purge to a temperature of 220 to 230°C.
즉, N2 가스 히터(Gas Heater)를 사용하되 N2 가스 히터는 진공장비 내부에 이물질을 주기적으로 제거하기위해 불활성 기체인 N2를 외부에서 내부로 불어주며, 이때 원하는 효과를 극대화하기 위해 Purge되는 N2를 Heating 시키는 원리로 가열을 수행하되, 시트 형태로 최종적인 단열재용 고분자 시트를 형성하고 생성된 시트에 대해서 여러겹으로 겹치는 라미네이팅(Laminating) 수행 방법으로 압출코팅(extrusion coating, (T-die 방식)이나 건식 라미네이팅(Dry laminating) 방법을 사용할 수 있다.In other words, use an N 2 gas heater. The N 2 gas heater blows N 2 , an inert gas, from the outside to the inside to periodically remove foreign substances inside the vacuum equipment. At this time, purge is used to maximize the desired effect. Heating is performed on the principle of heating N 2 , and the final polymer sheet for insulation is formed in the form of a sheet, and extrusion coating (T-) is performed by laminating the resulting sheet in multiple layers. die method) or dry laminating method can be used.
이후, 최종적인 라미네이팅된 단열재용 고분자 조성물 시트를 냉각시키되 냉각시 대상물의 표면 온도가 150 내지 170℃의 온도로 냉각을 시키고, 부가적으로 Vaccum distilation(~200℃)을 수행하는 등의 과정을 거치며 최종적으로 단열재용 고분자 조성물 시트를 형성하며, 냉각시 단열재용 고분자 조성물 시트에 대한 냉각을 수행한 뒤, 냉각을 위해 가이드 롤러로 전달한다. 여기서 사용되는 냉각장치는 펠티어 소자와 온도 센서, 그리고 아두이노 기판을 활용하여 미리 설정된 온도 범위로 최종적인 라미네이팅된 단열재용 고분자 조성물 시트에 대한 온도를 제어할 수 있다. 온도 설정 범위는 실온 상태에 해당하는 가이드 롤러에 의한 냉각과 압출 용융물에 대한 다이에 의한 T-die 방식을 이용해 최종적인 라미네이팅된 단열재용 고분자 조성물 시트 생성 직후의 온도 차를 고려하여 대상물의 표면 온도가 150 내지 170℃ 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 이후, 가이드 롤러에 의해 냉각된 최종적인 라미네이팅된 단열재용 고분자 조성물 시트를 연신장치로 안내하며, 가이드 롤러에 의해 최종적인 라미네이팅된 단열재용 고분자 조성물 시트에 대한 연신 장치로의 이송을 수행하면서, 가이드 롤러의 전체 길이 설정에 따른 실온 상태에서 열안정화 과정을 제공할 수 있다.Afterwards, the final laminated polymer composition sheet for insulation is cooled, and upon cooling, the surface temperature of the object is cooled to a temperature of 150 to 170 ℃, and additionally, vacuum distilation (~200 ℃) is performed. Finally, a polymer composition sheet for an insulation material is formed, and upon cooling, the polymer composition sheet for an insulation material is cooled and then transferred to a guide roller for cooling. The cooling device used here utilizes a Peltier element, a temperature sensor, and an Arduino board to control the temperature of the final laminated polymer composition sheet for insulation within a preset temperature range. The temperature setting range is determined by considering the temperature difference immediately after the final laminated polymer composition sheet for insulation is created using cooling by a guide roller corresponding to room temperature and a T-die method using a die for the extrusion melt, so that the surface temperature of the object is determined. It is preferable to set it in the range of 150 to 170°C. Thereafter, the cooled final laminated polymer composition sheet for insulation material is guided to the stretching device by the guide roller, and while transferring the final laminated polymer composition sheet for insulation material to the stretching device by the guide roller, the guide roller It is possible to provide a heat stabilization process at room temperature according to the overall length setting.
연신장치는 가이드 롤러를 통과한 최종적인 라미네이팅된 단열재용 고분자 조성물 시트가 단열재의 폼이 되도록 눌러 잡아당기는 연신을 수행한다. 보다 구체적으로, 연신시 최종적인 라미네이팅된 단열재용 고분자 조성물 시트에 대한 가열, 가압 상태에서 넓이 방향의 연신을 수행함으로써, 최종 생산물인 최종적인 라미네이팅된 단열재용 고분자 조성물 시트에 대한 연신 전후의 면적 비율이 1 : 1.1 내지 1.3 배가 증가하도록 한다. 여기서, 연신시 가열 온도는 90 내지 100 ℃, 가압 상태는 120 내지 130mbar 상태일 수 있다. The stretching device performs stretching by pressing and pulling the final laminated polymer composition sheet for insulation that has passed through the guide roller to become an insulation foam. More specifically, during stretching, the final laminated polymer composition sheet for insulation material is stretched in the width direction under heating and pressure, so that the area ratio before and after stretching of the final product, the final laminated polymer composition sheet for insulation material, is 1: Let it increase by 1.1 to 1.3 times. Here, the heating temperature during stretching may be 90 to 100° C. and the pressurized state may be 120 to 130 mbar.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 시스템(1)을 나타내는 도면이다. 도 2를 참조하면, 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 시스템(1)은 복수의 공정장치(100)로 이루어진 공정장치(100), 제어서버(200) 및 빅데이터 서버(300)룰 포함할 수 있다.Figure 2 is a diagram showing a manufacturing system 1 for a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the manufacturing system 1 for a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate is comprised of a plurality of process devices 100, a process device 100, a control server 200, and a big data server 300. ) rules can be included.
여기서 공정장치(100)는 상술한 1차 및 2차 공정을 수행하는 장치이며, 네트워크를 통해 제어서버(200)로 액세스(access)하여 공정데이터를 제공하고 제어신호 및 제어데이터를 제어서버(200)로부터 제공받을 수 있다.Here, the process device 100 is a device that performs the above-described primary and secondary processes, and provides process data by accessing the control server 200 through the network and sends control signals and control data to the control server 200. ) can be obtained from.
여기서 네트워크는 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간 망인 통신망이며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 유선 및 무선 망일 수 있다. 네트워크가 이동통신망일 경우 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다. 비동기식 이동 통신망의 일 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 네트워크는 RNC(Radio Network Controller)을 포함할 수 있다. 한편, WCDMA망을 일 예로 들었지만, 3G LTE망, 4G망 그 밖의 5G 등 차세대 통신망, 그 밖의 IP를 기반으로 한 IP망일 수 있다. 네트워크는 공정장치(100), 제어서버(200) 및 빅데이터 서버(300), 그 밖의 시스템 상호 간의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 한다.Here, the network is a communication network that is a high-speed backbone network of a large communication network capable of high-capacity, long-distance voice and data services, and may be a next-generation wired or wireless network to provide the Internet or high-speed multimedia services. If the network is a mobile communication network, it may be a synchronous mobile communication network or an asynchronous mobile communication network. An example of an asynchronous mobile communication network may be a WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) type communication network. In this case, although not shown in the drawing, the network may include an RNC (Radio Network Controller). Meanwhile, although the WCDMA network was used as an example, it can be a 3G LTE network, a 4G network, a next-generation communication network such as 5G, or another IP-based IP network. The network serves to transmit signals and data between the process equipment 100, the control server 200, the big data server 300, and other systems.
제어서버(200)는 공정장치(100)에 구비된 입력 단말 또는 센싱모듈로부터 제공된 폴리에스테르 폴리올, 변성 이소시아네이트, 추가 조성물의 각 구성요소, 발포타입 나노 셀룰로오스의 발포제와 나노 셀루로오스의 각 구성요소의 배합비율을 제공받을 뿐만 아니라, 후술하는 특징 정보(단열재용 고분자 조성물의 제조 수율, 파단강도, 인장강도, 압축강도, 불량률 등 포함)에 대한 인증정보를 제공받은 입력 공정데이터에 대해서 빅데이터 서버(300)로 액세스(access)를 수행하여 제공한 뒤, 빅데이터 서버(200)의 분산 파일 프로그램에 의해 DCS DB(100-1)에 빅데이터 기반으로 분산 저장이 수행되도록 할 뿐만 아니라, 저장된 수집 데이터를 미리 설정된 알고리즘 또는 머신러닝 알고리즘을 통해 분석하고 상태 관리 명령을 내릴 수 있다. The control server 200 provides polyester polyol, modified isocyanate, each component of the additional composition, the foaming agent of foam-type nano cellulose, and each component of nano cellulose provided from the input terminal or sensing module provided in the process equipment 100. In addition to being provided with the mixing ratio, the big data server provides the input process data with authentication information on the characteristic information described later (including manufacturing yield, breaking strength, tensile strength, compressive strength, defect rate, etc. of the polymer composition for insulation). After providing access through (300), distributed storage is performed based on big data in the DCS DB (100-1) by the distributed file program of the big data server (200), as well as stored collection. Data can be analyzed through preset algorithms or machine learning algorithms and status management commands can be issued.
보다 구체적으로, 제어서버(200)에서 사용되는 머신러닝 알고리즘은 결정 트리(DT, Decision Tree) 분류 알고리즘, 랜덤 포레스트 분류 알고리즘, SVM(Support Vector Machine) 분류 알고리즘 중 하나일 수 있다. More specifically, the machine learning algorithm used in the control server 200 may be one of a decision tree (DT) classification algorithm, a random forest classification algorithm, and a support vector machine (SVM) classification algorithm.
제어서버(200)는 분산 파일 프로그램에 의해 DCS DB에 분산 저장된 수집 데이터에 해당하는 입력 공정데이터의 각 구성요소의 배합비율에 해당하는 각 파라미터를 분석하여 분석한 결과로 단열재용 고분자 조성물의 제조 수율, 파단강도, 인장강도, 압축강도, 불량률에 해당하는 특징 정보를 추출하고, 추출된 특징 정보와 각 배합비율에 따른 조절에 따른 인자를 추출하는 알고리즘을 수행할 수 있다.The control server 200 analyzes each parameter corresponding to the mixing ratio of each component of the input process data corresponding to the collected data distributed and stored in the DCS DB by a distributed file program, and determines the manufacturing yield of the polymer composition for insulation as a result of the analysis. , feature information corresponding to breaking strength, tensile strength, compressive strength, and defect rate can be extracted, and an algorithm can be performed to extract factors according to the extracted feature information and adjustment according to each mixing ratio.
또한, 제어서버(200)는 분산 파일 프로그램에 의해 DCS DB에 분산 저장된 수집 데이터에 해당하는 입력 공정데이터의 각 구성요소의 배합비율에 해당하는 각 파라미터를 분석시 복수의 머신러닝 알고리즘 중 적어도 하나 이상을 이용하여 학습하여 학습한 결과로 인자 추출을 수행할 수 있다.In addition, the control server 200 uses at least one of a plurality of machine learning algorithms when analyzing each parameter corresponding to the mixing ratio of each component of the input process data corresponding to the collected data distributed and stored in the DCS DB by a distributed file program. You can learn using and extract factors using the learned results.
한편, 제어서버(200)는 인자 추출 결과의 정확도 향상을 위해 다수의 상호 보완적인 머신러닝 알고리즘들로 구성된 앙상블 구조를 적용할 수 있다. Meanwhile, the control server 200 can apply an ensemble structure composed of a number of complementary machine learning algorithms to improve the accuracy of the factor extraction results.
결정 트리 분류 알고리즘은 트리 구조로 학습하여 결과를 도출하는 방식으로 결과 해석 및 이해가 용이하고, 데이터 처리 속도가 빠르며 탐색 트리 기반으로 룰 도출이 가능할 수 있다. DT의 낮은 분류 정확도를 개선하기 위한 방안으로 RF를 적용할 수 있다. 랜덤 포레스트 분류 알고리즘은 다수의 DT를 앙상블로 학습한 결과를 도축하는 방식으로, DT보다 결과 이해가 어려우나 DT보다 결과 정확도가 높을 수 있다. DT 또는 RF 학습을 통해 발생 가능한 과적합의 개선 방안으로 SVM을 적용할 수 있다. SVM 분류 알고리즘은 서로 다른 분류에 속한 데이터를 평면 기반으로 분류하는 방식으로, 일반적으로 높은 정확도를 갖고, 구조적으로 과적합(overfitting)에 낮은 민감도를 가질 수 있다.The decision tree classification algorithm is a method of deriving results by learning in a tree structure, making it easy to interpret and understand the results, fast data processing, and being able to derive rules based on a search tree. RF can be applied as a way to improve the low classification accuracy of DT. The random forest classification algorithm is a method of slaughtering the results of learning multiple DTs as an ensemble. Although the results are more difficult to understand than DT, the accuracy of the results can be higher than that of DT. SVM can be applied as a way to improve overfitting that can occur through DT or RF learning. The SVM classification algorithm is a method of classifying data belonging to different categories on a plane basis, and generally has high accuracy and structurally low sensitivity to overfitting.
제어서버(200)는 각 추출된 인자에 따른 각 공정장치(100)에 구비된 출력 다단말로 공정장치(100) 관리자가 요청하는 인자 변동을 위한 정보를 네트워크를 통해 제공함으로써, 공정의 관리가 빅데이터 기반으로 이루어질 수 있도록 할 수 있다. The control server 200 provides information for factor changes requested by the manager of the process device 100 through the network through an output terminal provided in each process device 100 according to each extracted factor, thereby improving process management. It can be done based on data.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.As described above, the specification and drawings disclose preferred embodiments of the present invention, and although specific terms are used, they are used only in a general sense to easily explain the technical content of the present invention and aid understanding of the invention. , it is not intended to limit the scope of the present invention. It is obvious to those skilled in the art that in addition to the embodiments disclosed herein, other modifications based on the technical idea of the present invention can be implemented.
1 : 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 시스템
100 : 공정장치
200 : 제어서버
300 : 빅데이터 서버1: Manufacturing system for polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate
100: Process equipment
200: Control server
300: Big data server
Claims (5)
단열재용 고분자 조성물을 구성하는 재활용 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 제조된 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합시켜 형성된 단열재용 고분자 조성물에 추가 조성물(충진제,탄소 섬유, 난연제, 자외선 차단제 중 적어도 하나 이상)을 혼합하고, 다시 혼합물 100 중량부에 대해서 발포타입 나노 셀룰로오스 1 내지 3 중량부와 함께 압출장치를 이용해 압출하여 압출 용융물을 형성하는데, 압출 용융물의 표면 온도가 190 내지 200 ℃의 온도로 가열함으로써 용해시키며, 용융상태의 압출 용융물에 대해서 압출 용융물의 표면 온도가 90 내지 100 ℃의 온도로 냉각을 1차로 수행하여, 단열재용 고분자 조성물 가공을 위한 준비 과정인 1차 공정을 완료하며,
2차 공정으로 압출 용융물의 표면 온도가 220 내지 230 ℃의 온도로 N2 purge 2차 가열시키며, N2 가스 히터(Gas Heater)를 사용하되 N2 가스 히터는 진공장비 내부에 이물질을 주기적으로 제거하기 위해 불활성 기체인 N2를 외부에서 내부로 불어주며, Purge되는 N2를 Heating 시키는 원리로 가열을 수행하되, 시트 형태로 단열재용 고분자 시트를 형성하고 생성된 시트에 대해서 복수겸 라미네이팅(Laminating) 수행 방법으로 압출코팅(extrusion coating, (T-die 방식)이나 건식 라미네이팅(Dry laminating) 방법을 사용하며,
라미네이팅된 단열재용 고분자 조성물 시트를 냉각시키되 냉각시 대상물의 표면 온도가 150 내지 170℃의 온도로 냉각을 시키고, 부가적으로 Vaccum distilation을 수행하는 과정을 거쳐서 단열재용 고분자 조성물 시트를 형성하며, 냉각시 단열재용 고분자 조성물 시트에 대한 냉각을 수행한 뒤, 냉각을 위해 가이드 롤러로 전달하며, 사용되는 냉각장치는 펠티어 소자와 온도 센서, 그리고 아두이노 기판을 활용하여 미리 설정된 온도 범위로 라미네이팅된 단열재용 고분자 조성물 시트에 대한 온도를 제어하며,
1차 공정에 있어서,
폴리에스테르 폴리올과 변성 이소시아네이트를 중합시켜 형성된 단열재용 고분자 조성물에 추가 조성물을 혼합하되,
폴리에스테르 폴리올의 제조시, 재활용 PET 30 내지 35 중량부를 기준으로 산 화합물 12 내지 15 중량부(산 화합물로서 무수프탈산, 테레프탈산 및 아디프산 중에서 선택되는 1 종 이상을 사용), 재활용 식물성 기름 3 내지 7 중량부, 알코올 30 내지 35 중량부를 계량하여 넣고, 질소 분위기에서 고체상의 원료들이 반응을 하며 액상 화합물로 변한 뒤, 온도를 미리 설정된 온도 범위로 상승시키면서 반응 중 생성된 수분을 분별 증류관을 통하여 배출하되, 반응시켜 더 이상 수분이 발생하지 않으면 진공 펌프를 사용하여 잔류 수분을 완전히 제거하고 생성물을 여과하여 폴리에스테르 폴리올을 수득하며,
변성 이소시아네이트는 이소시아네이트 50 내지 80 중량부와 폴리에스테르 폴리올 10 내지 30 중량부를 반응시켜 제조된 것이며,
재활용 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 제조된 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합시켜 형성된 단열재용 고분자 조성물에 추가 조성물을 혼합하여 제공시, 추가 조성물 중 충진제(filler)로서 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 실리카, 산성백토를 포함하는 그룹에서 선택되는 하나 이상인 것을 이용하며,
탈크를 이용시 단열재용 고분자 조성물의 성형성과 내가수분해성능을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로, 단열재용 고분자 조성물을 구성하는 원재료인 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합한 화합물 100 중량부에 대하여 충진제 70 내지 80 중량부를 사용하며,
재활용 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 제조된 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합시킨 화합물에 탄소 섬유를 추가로 포함하되, 단열재용 고분자 조성물을 구성하는 원재료인 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합시킨 화합물 100 중량부에 대하여 탄소 섬유 5 내지 4 중량부를 사용하며,
단열재용 고분자 조성물을 구성하는 원재료인 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합시킨 화합물 100 중량부에 대하여 난연제 1.5 내지 2 중량부를 사용하며,
난연제는 몰리브덴산 안티몬, 산화몰리브덴, 수산화마그네슘, 수산화알미늄 중 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용하며,
단열재용 고분자 조성물을 구성하는 원재료인 폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합시킨 화합물 100 중량부에 대하여 자외선 차단제 0.7 내지 1.3 중량부를 사용하며,
자외선차단제는 폴리에틸렌 수지 또는 수성아크릴계 합성수지 100 중량부에 대해서 산화아연(ZnO2) 25 내지 27 중량부와, 10 내지 100㎚의 분체의 평균 입도를 갖는 이산화티탄(TiO2) 23 내지 24 중량부를 혼합한 뒤, 혼합물에 감마아미노에틸렌아미노프로필트리메톡시실란의 실란계 화합물 12 내지 13 중량부를 혼합하여 점착성을 부여하고, 혼합 용액에 계면활성제 1 내지 2 중량부, pH 5 내지 7의 실리콘 오일 2 내지 3 중량부를 혼입하여 10℃ 내지 12℃에서 30분 내지 35분간 교반하여 표면을 개질하여 생성된 자외선차단제를 사용하며,
폴리에스테르 폴리올과 이소시아네이트를 중합시킨 화합물 100 중량부를 구성에 있어서 폴리에스테르 폴리올과 변성 이소시아네이트의 중량비는 100 : 130 내지 100 : 180이며,
단열재용 고분자 조성물의 원료에 대해서 발포제와 함께 스크류 방식에 의한 발포타입 나노 셀룰로오스에 대한 배합을 수행하되, 나노 셀룰로오스 100 중량부에 대해서 발포제 2 내지 2.5 중량부를 배합하는 것을 특징으로 하는 재활용 PET 및 변성 이소시아네이트를 사용한 단열재용 고분자 조성물의 제조 방법.
It includes a process device 100 consisting of a plurality of process devices 100, a control server 200, and a big data server 300. The process device 100 is a device that performs primary and secondary processes, and the network Process data is provided by accessing the control server 200 and control signals and control data are provided from the control server 200, and the control server 200 is an input terminal provided in the process equipment 100 or From the sensing module, not only are the mixing ratios of polyester polyol, modified isocyanate, each component of the additional composition, foaming agent of foam type nano cellulose, and each component of nano cellulose provided, but also the characteristic information (of the polymer composition for insulation) is provided. After providing access to the big data server 300 for the input process data provided with authentication information (including manufacturing yield, breaking strength, tensile strength, compressive strength, and defect rate), the big data server 200 )'s distributed file program not only allows distributed storage based on big data to be performed in the DB, but also analyzes the stored collected data through a preset algorithm and issues a status management command, and the control server 200 is operated by the distributed file program. As a result of analyzing each parameter corresponding to the mixing ratio of each component of the input process data corresponding to the collected data distributed and stored in the DB, the manufacturing yield, breaking strength, tensile strength, compressive strength, and defect rate of the polymer composition for insulation materials were analyzed. Recycled PET and modification performed on a manufacturing system for a polymer composition for insulation using recycled PET and modified isocyanate that extracts relevant feature information and performs an algorithm to extract factors according to the extracted feature information and adjustments according to each mixing ratio. In the method for producing a polymer composition for insulation using isocyanate,
Mixing an additional composition (at least one of filler, carbon fiber, flame retardant, and ultraviolet ray blocker) with the polymer composition for insulation material, which is formed by polymerizing polyester polyol made from recycled polyethylene terephthalate (PET) and isocyanate, which constitutes the polymer composition for insulation material. Then, 100 parts by weight of the mixture is extruded using an extrusion device along with 1 to 3 parts by weight of foamed nanocellulose to form an extrusion melt. The surface temperature of the extrusion melt is heated to a temperature of 190 to 200° C. to dissolve it, For the extrusion melt in a molten state, the surface temperature of the extrusion melt is first cooled to a temperature of 90 to 100 ° C, and the first process, which is a preparatory process for processing the polymer composition for insulation, is completed,
In the secondary process, the surface temperature of the extruded melt is heated to a temperature of 220 to 230 ℃ with N 2 purge, and an N 2 gas heater is used. The N 2 gas heater periodically removes foreign substances inside the vacuum equipment. In order to do this, N 2 , an inert gas, is blown from the outside to the inside, and heating is performed on the principle of heating the purged N 2 , forming a polymer sheet for insulation in the form of a sheet, and laminating the resulting sheet. Extrusion coating (T-die method) or dry laminating method is used as a performing method.
The laminated polymer composition sheet for insulation material is cooled, and upon cooling, the surface temperature of the object is cooled to a temperature of 150 to 170°C. Additionally, a polymer composition sheet for insulation material is formed through the process of performing vacuum distilation. After cooling the polymer composition sheet for insulation, it is transferred to a guide roller for cooling. The cooling device used is a Peltier element, a temperature sensor, and an Arduino board, and the polymer composition for insulation is laminated in a preset temperature range. Controlling the temperature for the composition sheet,
In the first process,
An additional composition is mixed with the polymer composition for insulation material formed by polymerizing polyester polyol and modified isocyanate,
In the production of polyester polyol, 12 to 15 parts by weight of an acid compound (using at least one selected from phthalic anhydride, terephthalic acid and adipic acid as an acid compound), 3 to 3 to 3 parts by weight of recycled vegetable oil, based on 30 to 35 parts by weight of recycled PET. 7 parts by weight and 30 to 35 parts by weight of alcohol are weighed and added, the solid raw materials react in a nitrogen atmosphere and change into a liquid compound, and then the temperature is raised to a preset temperature range and the moisture generated during the reaction is separated through a distillation tube. Discharge, but when no more moisture is generated by reaction, residual moisture is completely removed using a vacuum pump and the product is filtered to obtain polyester polyol.
Modified isocyanate is prepared by reacting 50 to 80 parts by weight of isocyanate with 10 to 30 parts by weight of polyester polyol,
When additional compositions are mixed with a polymer composition for insulation materials formed by polymerizing polyester polyol made from recycled polyethylene terephthalate (PET) and isocyanate, calcium carbonate, talc, clay, silica, and acid are used as fillers in the additional composition. Using one or more selected from the group including white clay,
When using talc, it is added to improve the moldability and hydrolysis resistance of the polymer composition for insulation materials. 70 to 80 parts by weight of filler per 100 parts by weight of a compound obtained by polymerizing polyester polyol and isocyanate, which are raw materials constituting the polymer composition for insulation materials. Using wealth,
A compound obtained by polymerizing polyester polyol and isocyanate prepared from recycled polyethylene terephthalate (PET) and further comprising carbon fiber, and comprising 100 parts by weight of a compound obtained by polymerizing polyester polyol and isocyanate, which are the raw materials constituting the polymer composition for insulation. 5 to 4 parts by weight of carbon fiber is used,
1.5 to 2 parts by weight of flame retardant is used per 100 parts by weight of a compound obtained by polymerizing polyester polyol and isocyanate, which are the raw materials constituting the polymer composition for insulation,
Flame retardants use one or a mixture of two or more of antimony molybdate, molybdenum oxide, magnesium hydroxide, and aluminum hydroxide.
0.7 to 1.3 parts by weight of sunscreen is used per 100 parts by weight of a compound obtained by polymerizing polyester polyol and isocyanate, which are the raw materials constituting the polymer composition for insulation,
The sunscreen is a mixture of 25 to 27 parts by weight of zinc oxide (ZnO2) and 23 to 24 parts by weight of titanium dioxide (TiO 2 ) having an average powder particle size of 10 to 100 nm based on 100 parts by weight of polyethylene resin or water-based acrylic synthetic resin. Next, 12 to 13 parts by weight of a silane-based compound of gamma-aminoethyleneaminopropyltrimethoxysilane was mixed with the mixture to provide adhesiveness, and 1 to 2 parts by weight of a surfactant and 2 to 3 parts by weight of silicone oil with a pH of 5 to 7 were added to the mixed solution. Use a sunscreen produced by mixing a weight portion and stirring at 10°C to 12°C for 30 to 35 minutes to modify the surface,
In 100 parts by weight of a compound obtained by polymerizing polyester polyol and isocyanate, the weight ratio of polyester polyol and modified isocyanate is 100:130 to 100:180,
As a raw material for the polymer composition for insulation, foaming type nanocellulose is mixed with a foaming agent using a screw method, and 2 to 2.5 parts by weight of the foaming agent is mixed with respect to 100 parts by weight of nanocellulose. Recycled PET and modified isocyanate Method for producing a polymer composition for insulation using.
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| KR20150063392A (en) * | 2012-09-24 | 2015-06-09 | 알케마 인코포레이티드 | Improved stability of polyurethane polyol blends containing halogenated olefin blowing agent |
| CN109135303A (en) * | 2018-08-22 | 2019-01-04 | 广西大学 | A kind of preparation method of nano-cellulose enhancing soybean oil base foamed plastics |
| KR102048074B1 (en) * | 2018-11-02 | 2019-11-22 | 주식회사 누리켐 | Polymer composition for heat insulating material using recycled pet |
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2023
- 2023-03-17 KR KR1020230034912A patent/KR102620840B1/en active IP Right Grant
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Non-Patent Citations (3)
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| 대한민국 특허출원 출원번호 제10-1995-0021293(1995.07.20)호 "무기섬유단열재용바인더조성물(BINDER COMPOSITION FOR CERAMIC HEAT INSULATING FIBERS)" |
| 대한민국 특허출원 출원번호 제10-201-80139510(2018.11.14)호 "불연 단열재용 조성물(COMPOSITION FOR NONFLAMMABLE HEAT INSULATOR)" |
| 중국특허공개공보 CN109135303호(2019.01.04.) 1부.* |
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