KR20020010989A - 개방셀 폴리우레탄폼 제조용 조성물, 이를 이용한 개방셀폴리우레탄폼 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본발명은 물이외의 발포제와 셀개방제를 포함하지 아니한 폴리우레탄폼 제조용 조성물을 제공하고, 이 조성물을 몰드프레스내에서 발포시키면서 몰드의 압착에 의해 셀을 물리적으로 개방시켜 개방셀 경질 폴리우레탄폼을 제조하는 방법 및 폴리우레탄폼에 관한 것이다. 또한, 이러한 경질 폴리우레탄폼을 코어로 사용하여 제조된 진공판넬을 제공하는 것이다. 본발명의 개방셀 폴리우레탄폼 조성물은 종래의 휘발성 발포제인 CFC 및 HCFC 화합물등을 사용하지 않기에 환경에 무해하고 저렴하며, 셀개방제를 사용하지 않기 때문에 고가의 특정 등급의 폴리올에 사용이 한정되지 않는 장점이 있으며, 본발명의 개방셀 경질 폴리우레탄폼은 압축강도, 굴곡강도 및 밀도가 높기 때문에 본발명의 개방셀 경질 폴리우레탄폼으로 제조된 진공단열판넬은 종래의 진공단열재가 가지는 장기 수축이나 변형이 없고, 내부에서 발생되는 가스가 적어 단열성능을 장기적으로 오래 유지할 수 있는 장점이 있다.
Description
본발명은 물이외의 발포제 및 셀개방제를 포함하지 않는 개방셀 경질폴리우레탄폼 제조용 조성물, 이를 이용한 개방셀 폴리우레탄폼 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
폴리우레탄폼은 주로 진공단열재의 코어 물질로 사용되며, 일반적으로 진공단열재는 충진되는 코어물질에 따라 실리카 충진제 유형, 개방셀 경질폴리우레탄폼 유형 및 유리섬유 충진제 유형으로 분류되며, 실리카 충진형은 제조시 분진이 발생되고 무게가 무겁기 때문에 그 사용이 제한되며, 유리솜 충진형은 제조비용이 높다는 문제점이 있는데 반하여, 개방셀 경질 폴리우레탄폼 충진형은 실리카 충진형에 비하여 무게가 1/3수준이며, 대량생산이 용이하게 때문에 이를 널리 사용하는 추세이다.
또한, 폴리우레탄폼을 이용한 진공단열재 코어는 그 제조방식에 따라 연속식과 회분식이 있고, 상하의 콘베어벨트 사이에 원액을 흘려 코어를 제조하는 라미네이트 방식과 몰드내에 원액을 주입하여 폼을 압착하여 제조하는 몰드압착방식으로 분류할 수 있는데, 그 제조방식에 따라 사용된 원액 조성물의 성분 및 특성이 달라진다. 셀구조에 따라 폴리우레탄폼을 개방셀(open cell) 또는 연속셀 폴리우레탄폼(도 1a, 도 1b), 독립셀 폴리우레탄폼(도 2a, 도 2b) 및 반독립-반연속셀 폴리우레탄폼(도 3a, 도 3b)이 있다.
종래의 개방셀 경질 폴리우레탄폼 제조용 조성물은 i) 폴리올 조성물, ii) 폴리이소시아네이트, 및 iii) HCFC-141b 등 발포제, 화학적 발포제인 물, 실리콘 계면활성제, 포타슘 헥세이트와 같은 셀개방제 및 촉매로 이루어지는데, 이는 HCFC-141b와 같은 발포제와 셀개방제를 혼합물에 포함시킴으로써 이들에 의해 발포하면서 셀개방제에 의해서 개방셀 구조의 폴리우레탄폼이 제조된다. 이러한 종래의 개방셀 폴리우레탐폼 제조용 조성물 및 이를 이용한 폴리우레탄폼은, 프레온계 발포제를 사용하므로 단가가 높아지고 환경에 유해하며, 셀개방제를 함유한 폴리우레탄폼 제조용 조성물을 사용하여 블락형태의 대형폼으로 제조할 경우에 블락 각 부위의 균일한 단열성과 반응속도조절이 어려우며 제조단가가 높은 단점이 있다. 또한, 셀개방제를 사용하는 방법에서는 폴리올(polyol) 성분이나 이소시아네이트 성분을 특수한 등급의 것을 사용하여야 하므로 개발비 및 원재료비 상승의 요인이 된다.
또한, 종래의 개방셀 경질 폴리우레탄폼의 제조방법은 별도의 부가수단없이 원액조성물에 포함된 셀개방제에 의해서 개방셀 구조를 갖는 폼이 형성되는 것이므로 폼전체에서 셀구조의 균일성, 셀간의 결합력에 의한 압축강도, 굴곡강도, 및 밀도가 낮다는 문제점이 있다. 최근에 냉장고등에서 환경문제를 야기하는 CFC 화합물및 HCFC화합물의 사용금지와 에너지 절감이라는 두가지 문제에 당면하여 환경문제를 해결하기 위해서, 미국특허 제 5,350,777호에서는 종래 100% 개방셀 경질 폴리우레탄폼을 제조하기 위해서 오존층을 파괴하지 않는 발포제인 시클로펜탄, 펜탄을 사용하고 있으나, 이는 단열성능이 떨어진다는 문제점이 있으며 그 제조에 필수적으로 사용되는셀개방제인 포화모노카르본산 2가 금속염은 CFC화합물 또는 HCFC화합물에는 잘 용해되기 때문에 셀개방제로 사용할 수 있으나, 이들 셀개방제를 대체 발포제인 시클로펜탄 및 펜탄과 같은 히드록시카본과 퍼플루오로카본에는 잘 용해되지 않기 때문에 셀크기가 작은 개방셀 폴리우레탄 폼을 제조할 수 없다는 문제점이 있다.
한국특허등록공보 제 98-185151호에는 경질폴리우레탄 발포체 제조용 폴리올, 휘발성 발포제, 셀개방제, 셀개방용 안정제로 구성되는 혼합물에 촉매를 사용하여 유기 이소시아네이트와 반응시켜 제조된 경질 폴리우레탄 발포체 및 그 제조방법이 기재되어 있으며, 이는 종래의 발포제인 CFC 및 HCFC 화합물의 문제점을 극복하고자 대체 발포제로 사용하는 펜탄가 시클로펜탄과 같은 히드로카본과 퍼플루오로 카본에는 녹지않아 셀크기가 작은 셀을 가지는 개방셀 경질 폴리우레탄폼을 제조할 수 없다는 문제점을 극복하고자 상기 발포제와 함께 셀크기를 줄여주는 핵제인 퍼플루오로알칸을 사용하고 이에 잘 용해되는 셀개방제 및 셀개방용 정포제를 선택하여 사용하고 있다.
또한, 한국특허등록공고 제 99-78246호에는 상기 한국특허등록공고 제 98-185151호에 개시된 개방셀 경질 폴리우레탄폼은 폐쇄셀을 전혀 없지만 장기적으로 발포체 셀내부에 함유된 가스가 서서히 방출되어 열융착된 틈과 필름을 통하여 미량의 가스가 투과되어 내부의 압력을 증가시킴으로써 진공단열재의 단열성능이 저하되는 문제점을 해결하고자, 가스를 흡착하여 내부의 진공상태를 장기간 유지시키는 무기물로 구성된 가스 흡착제를 사용하고 있다.
그러나, 상기 문헌에서 개방셀 경질 폴리우레탄폼을 형성하기 위해서 모두 휘발성 발포제와 셀개방제의 사용을 근간으로 하고, 환경에 유해한 종래의 CFC 및 HCFC발포제를 대체하는 발포제를 사용함으로써 특수한 등급의 폴리올 성분이나 이소시아네이트 성분을 사용해야 하는 등의 원료물질 선택폭이 좁고 비용이 비싸다는 문제점이 있으며, 셀개방제의 용해성이 낮고, 셀내부 압력상승으로 인해 진공상태를 장기간 유지하기 위해서 별도로 무기물로 이루어진 가스 흡착제를 사용해야하는 문제가 수반된다.
따라서, 환경에 유해한 발포제 및 셀개방제를 사용하지 않고 특수한 등급의 폴리올 성분이나 이소시아네이트성분을 사용하지 않더라도, 개방구조를 갖는 폴리우레탄폼의 셀의 균일성, 압축강도, 굴곡강도, 및 밀도가 높아 진공단열재가 가지는 장기 수축이나 변형이 없고 단열성능이 우수한 개방셀구조를 갖는 경질 폴리우레탄폼의 제조용 조성물 및 이를 이용한 개방셀 경질폴리우레탄폼이 절실히 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본발명의 목적은 물이외에 환경에 유해한 발포제 및 셀개방제를 포함하지 않는, 폴리올, 폴리이소시아네이트, 셀연결제(interconnecting agent), 촉매, 실리콘 계면활성제, 물로 이루어진, 개방셀 경질 폴리우레탄폼 제조용 조성물을 제공하는 것이다.
본발명의 또다른 목적은 휘발성 발포제 및 셀개방제를 포함하지 않고, 셀연결제, 촉매, 실리콘 계면활성제, 및 물의 존재하에서 폴리올과 폴리이소시아네이트를 몰드프레스내에서 반응시키고 압축에 의한 셀구조의 파괴로 셀을 개방시키는 것으로 이루어지는 개방셀 경질 폴리우레탄폼을 제조하는 방법 및 제조된 개방셀 경질 폴리우레탄폼을 제공한다.
본발명의 또다른 목적은 본발명의 개방셀 폴리우레탄폼을 심재로 사용하여 금속-라미네이트 필름의 진공용기에 밀봉하여 제조되는 진공단열판넬을 제공하는 것이다.
도 1a는 경질 폴리우레탄폼의 개방셀(연속셀) 구조를 나타내는 단면도이고, 도 1b는 경질 폴리우레탄폼의 개방셀 구조를 나타내는 사진이다.
도 2a는 경질 폴리우레탄폼의 독립셀 구조를 나타내는 단면도이고, 도 2b는 경질 폴리우레탄폼의 독립셀 구조를 나타내는 사진이다.
도 3a는 경질 폴리우레탄폼의 반연속-반독립셀 구조를 나타내는 단면도이고, 도 3b는 경질 폴리우레탄폼의 반연속-반독립셀 구조를 나타내는 사진이다.
본발명은 개방셀 폴리우레탄폼 제조용 조성물, 이를 이용한 개발셀 폴리우레탄폼 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
더욱 자세하게는, 물이외에 환경에 유해한 발포제 및 셀개방제를 사용하지 않으면서도 셀의 균일성, 압축강도, 굴곡강도, 및 밀도가 균일한 100% 개방셀구조를 갖지며, 장기간 수축이나 변형이 없고 단열성능이 우수한 개방셀구조를 갖는 경질 폴리우레탄폼 및 이의 제조용 조성물을 제공하기 위해서, 본발명은 종래의 개방셀 폴리우레탄폼과는 달리 물이외의 발포제와 셀개방제를 포함하지 않는 폴리우레탄폼 조성물을 몰드프레스내에 도입하여 발포시키면서 물드의 압착에 의해 셀을 물리적으로 개방시켜 제조된 개방셀 경질 폴리우레탄폼에 관한 것이다.
본발명의 개방셀구조를 갖는 경질 폴리우레탄폼 조성물은 1) 경질폴리우레탄폼 제조용 폴리올 100 중량부, 2)셀연결제(cell interconnecting agent) 3.0 - 6.0 중량부, 경질 폴리우레탄폼 제조용 정포제 1.0-4.0 중량부, 촉매, 물 3.0-6.0 중량부 및 3) 경질 폴리우레탄폼 제조용 이소시아네이트 150-170 중량부로 이루어지는, 물이외의 발포제와 셀개방제를 포함하지 않는 개방셀 경질 폴리우레탄폼 제조용 조성물에 관한 것이다. 본발명의 개방셀 경질폴리우레탄폼 제조용 조성물에는 셀개방제와 물을 제외한 발포제가 포함되지 않는다. 즉 종래의 화학적 발포제인 CFC 및 HCFC화합물이 사용하지 않으므로, 환경에 무해하고 저렴하며, 셀개방제를 사용하지 않기 때문에 고가의 특정 등급의 폴리올의 사용에 한정되지 않아 원료선택폭이 넓고 저렴하다는 장점이 있다.
본발명의 개방셀 구조를 갖는 경질 폴리우레탄폼 제조용 조성물의 상기 각구성성분을 살펴보면 다음과 같다.
셀안정제로는 경질 폴리우레탄폼 정포제를 사용하며, 개방셀 경질 폴리우레탄폼 셀의 개방을 조절할 목적으로 사용한다. 이 실리콘의 사용량은 폴리올에 대한 1.0-4.0 중량부로 사용하고, 이것은 일반적인 실리콘과 셀개방제의 1:1 혼합물로 사용할 수도 있다.
본발명은 발포제나 셀개방제를 사용하여 기포를 개방하는 방식과 달리, 몰드압착방식은 폼의 기포를 상호연결하는 셀연결제(Interconnecting agent)를 사용하게 된다. 이것은 기포막을 얇게 하며, 열린 기포 윈도우을 서로 연결하도록 한다. 셀연결제는 그 자체로 분산성이 좋지 않고 고체분말상태로 사용하므로 잘 혼합되도록 매스터 배치(Master Batch) 방식으로 혼합하는 것이 바람직하다. 사용가능한 종류로는 칼슘스테아레이트 및 칼슘히마세이트 등의 2가 금속염, 또는 스테아르산 등이 있으며, 사용량은 폴리올 100 중량부에 대해 3.0-6.0중량부가 바람직하다.
본발명에서 사용되는 촉매는 발포 촉매(Blowing catalyst, 촉매 A)와 겔화촉매(gelling catalyst, 촉매 B)로 이루어지며, 이들 촉매의 연관성 및 반응성은 실사용조건에 적절하게 맞추여져야만 적절한 특성을 갖는 개방셀 경질 폴리우레판폼을 제조할 수 있으므로, 시스템에 맞도록 촉매의 사용량을 조절해야 한다. 촉매 A는 폼의 반응성에 영향을 미치는 강한 발포 촉매로서 대표적으로 TMHDA(N,N-테트라메틸헥산디아민)등이 있으며, 폴리올 100중량에 대해 0.01-0.1중량부가 바람직하다. 촉매 A를 과량투입할 경우에 몰드에 원액을 주입함과 동시에 빠른 발포에 의해 폼이 형성되어 몰드에서의 압착을 위한 시간제어가 불리하여 전체 코어재의 물성에악영향을 미치기 때문이다. 촉매B는 겔화 촉매(gelling catalyst)로 기능하며, 디프로필렌 글리콜과 트리에틸렌디아민을 2:1로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 투입량은 폴리올조성물의 중량에 대해 0.1-1.0중량부가 바람직하다.
본발명은 물이외의 발포제나 셀안정제를 사용하지 않고 물과 몰드압착방식에 의해서 개방셀 경질 폴리우레탄폼을 제조하므로 사용가능한 폴리올의 등급제한이 없다. 따라서, 현재 우레탄공업에서 사용하고 있는 모든 폴리올을 사용할 수 있으며, 예로는 방향족 아민, 지방족 아민 또는 수크로스를 개시제로 하여 알킬렌옥사이드 등의 유기산화물을 중합하여 얻어지는 폴리올과 폴리에스테르 폴리올 등이 있다. 폴리올은 일반적인 경질폴리우레탄 뿐만 아니라, 알킬렌옥사이드로는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 또는 이들의 혼합물이 대표적으로 사용된다.
폴리올은 조성물의 전체 물성을 대표하는 인자로서 그 몇가지 종류의 구성성분으로 이루어진다. 폴리올 A는 방향족 아민을 개시제로 하여 에틸렌 옥사이드와 프로필렌옥사이드와의 중합반응으로 만들어진 폴리올이며, 폴리올 B는 관능기가 8가인 수크로스를 개시제로 하여 유기산화물과의 중합반응으로 형성되며, 폴리올 C는 관응기가 3가인 TEOA(Triethanol amine)을 개시제로 하여 유기산화물과의 중합반응으로 얻어지며, 폴리올 D는 관응기가 4가인 EDA(에틸렌디아민)을 개시제로 하여 유기산화물과 중합반응으로 얻어진 폴리올이며, 폴리올 E는 관능기가 4가인 TDA(톨루엔디아민)과 유기산화물과 중합반응으로 얻어지는 폴리올이며, 폴리올 F는 관능기 2가의 에틸렌글리콜을 개시제로 하여 유기산화물과 중합반응으로 얻어진 폴리올이며, 폴리올 G는 관능기 6가인 솔비톨을 개시제로 하여 유기산화물과 중합반응으로 얻어진 폴리올이다. 진공단열재 코어재로서의 바람직한 물성, 개방셀의 구성비율이나 단열성능등을 고려할 때, 폴리올 조성물중 방향족 아민을 개시제로 사용하여 유기산화물과 중합하여 얻어지는 폴리올 A의 함량이 폴리올 100중량부중에서 적어도 30-50 중량부로 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
폴리올 뿐만 아니라, 셀연결제가 사용으로 인해 전체적인 점도가 상승하므로 종래의 폴리우레탄폼 제조용 원액에 비해 온도를 높게 해주어야 한다. 이때 물이외의 화학적 발포제가 사용되지 않기 때문에 온도상승으로 인한 영향을 그다지 크지 않다.
본발명에 사용되는 유기 이소시아네이트는 종래의 폴리우레탄폼 제조용 이소시아네이트를 모두 사용할 수 있으며, 일반 폴리우레탄폼의 인덱스 (NCO/OH)가 1.1.-1.2 인데 반해, 최적의 진공단열재 코어재를 위한 인덱스(NCO/OH)는 약 0.9-1.1정도가 바람직하며, 함량은 폴리올에 대해 150-170중량부가 바람직하다. 폴리우레탄폼의 인덱스가 높으면 대체로 폴루우레탄폼의 강도 및 물성의 안정성이 좋다고 할 수 있으나, 본발명이 진공단열재 코어용 폴리우레탄폼은 압착방식에 의한 개방셀 폴리우레탄폼의 제조을 위한 것이므로 0.9-1.1이 개방셀을 형성하기에 더욱 바람직하다.
본발명에서 발포제로서 화학적 발포제인 CFC 및 HCFC나 펜탄계 발포제를 전혀 사용하지 않고, 단지 물만을 사용하며, 발포제가 유기 이소시아네이트와 반응함으로써 CO2를 발생시킨다. 투입량은 폴리올중량에 대해 3.0-6.0중량부가 바람직하다.
본발명의 개방셀 경질 폴리우레탄폼 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본발명은 상기 개방셀 구조를 갖는 폴리우레탄폼 제조용 조성물을 프레스 몰드내로 주입하여 발포와 셀개방을 위한 압착법으로 개방셀 구조를 갖는 경질 폴리우레탄폼을 제조한다. 또한, 프레스 몰드내에 주입하기 전에 경질폴리우레탄폼 제조용 폴리올 100 중량부, 셀연결제(cell interconnecting agent), 경질 폴리우레탄폼 제조용 정포제, 촉매 및 물을 master batch방식으로 혼합하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 조성물의 각 구성성분의 혼합이 충분히 잘 이루어져야 물성을 그대로 나타낼 수 있으며, 특히 셀연결제가 분말상태로 첨가되므로 Master Batch방식으로 혼합하는 것이 좋으며 이때 미세입자가 충분히 혼합되었는지 확이하는 것이 필요하다. 또한 구성성분의 충분한 혼합은 셀을 개방시키기 위해서도 중요하다.
본발명에서 제조된 개방셀 구조를 갖는 폴리우레탄폼은 압축강도, 굴곡강도 및 밀도가 높기 때문에 진공단열판넬의 코어재로 사용한 경우에 종래의 폴리우레탄폼 진공단열재 판넬의 문제점인 장기 수축이나 변형이 없고, 내부에서 발생하는 가스가 적어 단열성능이 장기간 유지된다.
종래의 개방셀 폴리우레탄폼의 경우에 셀지름이 100 ㎛ 전후의 둥근형상인데 비해, 본발명의 폴리우레탄폼은 셀지름이 300-800 ㎛이며, 바람직하게는 300-500 ㎛인 타원형이며, 개방셀 구성비율을 종래의 것보다 높아 진공배기에 유리하며,형상구조로 인해 복사열전도도가 더 낮아지기 때문에 더 우수한 단열성을 갖는다.
다음에 실시예를 들어 본발명을 더욱 구체적으로 설명할 것이다. 그러나, 다음의 실시예는 단지 예시로서 제시된 것일뿐 본 발명의 보호범위를 이에 한정하려는 의도는 아니다.
실시예
실시예 1-5
개방셀 구조를 갖는 폴리우레탄폼 제조용 조성물의 조성은 다음 표 1에서 나타낸 것과 같다. 폴리우레탄폼을 제조하기 위해서는, 유기 이소시아네이트를 제외한 원료를 미리 혼합한 후, 이 혼합물과 유기이소시아네이트를 몰드 프레스에 주입하고 발포하면서 몰드로 압착하여 셀구조를 깨뜨려 제조하였다.
제조된 폴리우레탄폼 코어재를 고온 건조기에서 충분히 건조시킨 후에, 100㎛ 두께 이하의 박막 처리된 알루미늄-필름에 넣어 진공하에서 밀봉시켜 진공단열재를 제조하였다.
| 조성물 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 |
| 폴리올 A | 30-50 | 1-10 | 30-50 | 30-52 | 30-50 |
| 폴리올 B | 20-50 | 10-30 | - | 20-50 | 20-50 |
| 폴리올 C | 10-30 | 20-50 | - | 10-30 | 10-30 |
| 폴리올 D | 1-10 | 30-50 | 1-10 | 1-10 | 1-10 |
| 폴리올 E | - | 1-10 | - | - | - |
| 폴리올 F | - | - | 20-50 | - | - |
| 폴리올 G | - | - | 10-30 | - | - |
| 물 | 33.0-6.0 | 3.0-6.0 | 3.0-6.0 | 3.0-7.0 | 3.0-6.0 |
| 촉매 A | 0.01-0.1 | 0.01-0.1 | 0.01-0.1 | 0.1-0.3 | 0.01-0.1 |
| 촉매 B | 0.1-1.0 | 0.1-1.0 | 0.1-1.0 | 0.1-0.1 | 0.1-1.0 |
| 실리콘계면활성제 | 1.0-4.0 | 1.0-4.0 | 1.0-4.0 | 1.0-4.0 | 0.5-3.0 |
| 셀연결제 | 3.0-6.0 | 3.0-6.0 | 3.0-6.0 | 3.0-6.0 | 0.5-3.0 |
| 폴리이소시아네이트(이소시아네이트 인덱스) | 150-170(0.9-1.1) | 150-170(0.9-1.1) | 150-170(0.9-1.1) | 150-170(0.9-1.1) | 150-170(0.9-1.1) |
실시예 6-10
폴리우레탄폼을 제조한 후에 셀크기를 SEM(scanningelectromicrophotograhs)를 이용하여 측정하고, 기타 밀도, 개방셀 구성비율, 압축강도, K-인자를 통상의 방법으로 측정하였다. 구체적으로, K-인자측정을 위해서 가로, 세로, 및 두께를 200mm x 200mm x 25mm을 갖는 일정온도를 유지하는 상판(10℃)과 하판(38℃)사이에 측정하고자 하는 본실시예의 폴리우레탄폼을 넣은 후 상온도 및 하온도에 대한 열량으로 이 물질이 단열을 얼마만큼 하는지를 lazer comp Auto λ측정기 HC-074(상표명, LASERCOMP INC.사제품)으로 측정하였다. 압축강도는 가로, 세로, 및 두께를 40mm x 40mm x 40mm 크기로 시편을 제조하여 50mm/분의 테스트 규모로 10%까지 압축한 후에 강도를 Zwick사의 UTM측정기로 측정하였다.
본발명의 폴리우레탄폼의 물성을 다음 표 2에 나타냈다.
| 종류 | 밀도(㎏/㎡) | 개방셀함량(%) | 압축강도(㎏/㎠, 25℃) | 셀크기(㎛) | K-인자(Kcal/mㆍhrㆍ℃) |
| 종래의 코어재 | 60-70 | 100 | 3.0-4.0 | 80-100 | 0.006-0.007 |
| 실시예 1 | 125 | 100 | 2.0 | 300-500 | 0.0045-0.005 |
| 실시예 2 | 110 | 100 | 1.5 | 300-500 | 0.006-0.007 |
| 실시예 3 | 140 | 100 | 3.0 | 300-500 | 0.005-0.0055 |
| 실시예 4 | 125 | 100 | 2.0 | 300-500 | 0.005-0.0055 |
| 실시예 5 | 100 | 95 | 1.7 | 500-800 | 0.006-0.007 |
이상에서와 같이, 본발명의 원액조성으로 제조된 폴리우레탄폼은 프레스 몰드에 의한 압착방식으로 제조되었기 때문에, 셀형상 및 크기는 종래의 코어가 100㎛전후의 균일한 둥근형상인 것에 비해 본발명은 300-500㎛의 불균일한 타원형의 셀로 되어 있으며, 개방셀에서는 종래가 단지 셀개방제에 의해 셀이 개방된 것에 비해 본 발명은 물리적 압착에 의해 개방되기 때문에 개방셀이 구성비율이 높아 진공배기에 유리하다. 또한 본발명은 압착방식으로 제조되어 형상구조로 인한 복사열전도도가 더 낮아지기 때문에 단열이 더 우수하다. 특히 몰드 압착방식의 코어를제조할 경우에 실시예 1,3,4 에서 처럼, 개시제로서 방향족 아민을 사용하여 얻은 폴리올이 전체 폴리올 중량부로 30-50중량부 이상인 경우에 개방 세포의 함량도 100%가 되고 단열성능도 0.0045-0.0055 kcal/m.hr.℃로서 우수한 물성을 나타낸다. 한편,실시예 3은 폼물성에 있어 압축강도는 가장 우수하지만, 단열성능이 실시예 1에 비해 떨어지며, 실시예 5는 실시예 1,3,4와 동일한 폴리올로 구성되어 있지만 셀연결제와 실리콘 계면활성제를 소량 첨가한 결과 100% 개방셀이 형성되지 못하여 단열성능이 떨어지는 경향을 나타낸다. 이상의 실시예에서 볼때, 가장 바람직한 원액조성은 실시예 1과 3이다.
본발명은 종래의 개방셀 폴리우레탄폼과는 달리 물리적 발포제와 셀개방제를 포함하지 아니한 폴리우레탄폼 조성물을 몰드프레스내에 도입하여 발포시키면서 가압에 의해 셀을 물리적으로 개방시켜줌으로써 개방셀 경질 폴리우레탄폼을 만드는 것이다. 본발명의 개방셀 경질 폴리우레탄폼의 압축강도, 굴곡강도, 및 밀도가 높기때문에 진공단열재가 가지는 장기 수축이나 변형이 없고, 내부에서 발생되는 가스가 적어 단열성능을 장기적으로 오래 유지할 수있는 장점이 있다.
Claims (11)
1) 경질폴리우레탄폼 제조용 폴리올 100 중량부,
2) 셀연결제(cell interconnecting agent) 3.0-6.0 중량부, 경질 폴리우레탄폼 제조용 정포제 1.0-4.0 중량부, 물 3.0-6.0 중량부, 촉매 및
3) 경질 폴리우레탄폼 제조용 이소시아네이트 150-170 중량부로 이루어지는, 물이외의 발포제와 셀개방제를 포함하지 않는 개방셀 경질 폴리우레탄폼 제조용 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 폴리올은 방향족 아민을 개시제로 하여 유기산화물과 중합된 폴리에테르계 폴리올인 전체 폴리올 100중량에 대해 30-50중량부를 포함하는 개방셀 폴리우레탄폼 제조용 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 폴리올은 관능기 8가인 수크로스를 개시제로 유기산화물과 중합한 폴리올, 3가 관능기 갖는 트리에탄올 아민을 개시제로 유기산화물과 중합된 폴리올(TEOA), 4가 관능기를 갖는 에틸렌디아민을 개시제로 유기산화물과 중합된 폴리올, 4가 관능기를 갖는 톨루엔 디아민을 개시제로 유기산화물과 중합된 폴리올, 2가 관응기를 갖는 에티렌글리콜을 개시제로 유기산화물과 중합한 폴리올, 6가 관능기의 솔비톨을 개시제로 유기산화물과 중합한 폴리올로 구성된 군에서 선택된 세가지 이상의 폴리올과 방향족 아민을 개시제로 하여, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 알킬렌 옥사이드와 중합한 폴리올 30-50부로 이루어진 폴리올인 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 이소시아네이트의 인덱스(NCO/OH)가 0.9 - 1.1인 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 셀연결제는 칼슘 스테아레이트, 칼슘 히마스트, 및 스테아르산으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 조성물.
제 1 항에 있어서, 상기 촉매는 발포 촉매(blowing catalyst)와 겔화 촉매 (gelling catalyst)로 이루어지는 것이 특징인 조성물.
제 6 항에 있어서, 상기 발포 촉매제는 TMHDA(N, N-테트라메틸 헥산 디아민)이고, 겔화촉매는 디플로필렌 글리콜과 트리에틸렌 디아민의 혼합물인 조성물.
제 7 항에 있어서, 상기 발포 촉매의 함량은 0.01 - 0.1중량부이고, 겔화촉매의 함량은 0.1-1.0인 조성물.
제 1 항 내지 8항중 어느 한항에 따른 개방셀 구조를 갖는 경질 폴리우레판폼 제조용 조성물을 프레스 몰드내로 주입하여 발포와 셀개방을 위한 압착법으로이루어지는 개방셀 구조를 갖는 경질 폴리우레탄폼을 제조하는 방법.
제 9 항에 있어서, 프레스 몰드내에 주입하기 전에 경질폴리우레탄폼 제조용 폴리올, 셀연결제(cell interconnecting agent), 경질 폴리우레탄폼 제조용 정포제, 촉매 및 물을 master batch방식으로 혼합하는 것이 특징인 개방셀 구조를 갖는 경질 폴리우레탄폼을 제조하는 방법.
제 1항 내지 8항중 어느 한항에 따른 조성물을 프레스 몰드내에서 발포 및 압착에 의해 셀을 개방하여 제조되는, 셀지름이 300-500 마이크로미터 인 폴리우레탄폼.
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|---|---|---|---|---|
| WO2004013215A1 (en) * | 2002-08-01 | 2004-02-12 | Pacific Brands Household Products Pty Ltd | Water absorbent flexible polyurethane foam |
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| KR100838823B1 (ko) * | 2007-12-06 | 2008-06-17 | 듀라케미 (주) | 발포 팽창성 난연시트가 설치된 샌드위치 패널 |
| KR20180130829A (ko) * | 2017-05-30 | 2018-12-10 | (주)동성화인텍 | 섬유강화 복합판넬 및 그 제조 방법 |
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