KR20090083348A - 침식-저항성 소수성 및 소유성 멜라민 수지 발포체 - Google Patents

침식-저항성 소수성 및 소유성 멜라민 수지 발포체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 셀 스캐폴드의 표면이 플루오로카본 수지 및 개질된 폴리이소시아네이트의 혼합물로 완전 또는 부분 코팅된 개방-셀 멜라민 수지 발포체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 발포체의 제조 방법 및 이의 용도에 관한 것이다.
소수성 및 소유성 멜라민 수지, 개질된 폴리이소시아네이트

Description

침식-저항성 소수성 및 소유성 멜라민 수지 발포체 {EROSION-RESISTANT HYDROPHOBIC AND OLEOPHOBIC MELAMINE RESIN FOAM}
본 발명은 셀 스캐폴드가, 소수화제 및 소유화제로서 플루오로카본 수지 및 개질된 폴리이소시아네이트의 혼합물로 코팅된 개방-셀 멜라민-포름알데히드 수지 발포체 (또는 줄여서 멜라민 수지 발포체)에 관한 것이다.
멜라민-포름알데히드 중축합 플라스틱으로 형성된 개방-셀 발포체는 우수한 흡음 및 단열 특성을 지닌다. 이러한 발포 플라스틱 또는 플라스틱 발포체는 또한 화재 안전성 및 열에 대한 높은 저항성으로 주목을 받는다. 이러한 유리한 특성들에 저밀도라는 점도 더해진다.
따라서, 멜라민-포름알데히드 중축합 플라스틱으로 형성된 이러한 개방-셀 발포체, 또는 줄여서 멜라민 수지 발포체는 소음 저감 및/또는 에너지 절약의 목적으로 빌딩 및 운송수단에 사용된다.
특히 운송수단, 예를 들어 자동차 제작, 철로 운송수단 및 선박 건조시, 멜라민 수지 발포체와 액체 매질, 예를 들어 윤활유, 빗물 또는 응축수와의 접촉이 수반된다. 유사하게, 소음 저감을 위하여 멜라민 수지 발포체를 사용한 엔진 시험 스탠드 및 기계 밀폐시설에 액체 매질에 의한 오염이 생길 수 있다.
개방-셀 구성 및 기재인 멜라민 수지의 흡수 특성으로 인하여, 멜라민 수지 발포체는 다량의 액체를 흡수할 수 있다. 물과 직접 접촉하면, 멜라민 수지 발포체는 예를 들어 청소 스폰지와 같은 방식으로 포화될 것이다. 물의 흡수량은 90 부피%를 초과한다. 이는 엔진 오일과 접촉할 때에도 동일하지만, 점도가 더 높기 때문에 물보다는 흡수량이 다소 적다. 예를 들어, SAE 점도 분류 10W의 엔진 오일과 직접 접촉시 오일 흡수가 약 80 부피%로 일어남을 확인하였다.
액체의 흡수는 방음 및 단열 특성을 변화시키는데, 특히 약 1000 Hz 초과의 고주파에서 흡읍력은 감소되고, 단열 특성은 흡수된 액체 매질의 열전도성에 의해 좌우되므로 일반적으로 오염되지 않은 멜라민 수지 발포체보다 덜 유리하다.
액체의 흡수를 감소시키기 위하여, 발포 플라스틱 또는 플라스틱 발포체를 적합한 화학물질로 함침시켜 발수성 또는 발유성을 부여할 수 있다.
예를 들어, 개방-셀 멜라민 수지 발포체의 소유화는 US 6,607,817 (b1) 및 DE 100 11 388 A1에 기재되어 있다. 특정된 소유화제는 발유(oil-repellent) 효과뿐만 아니라 소수성을 갖는 플루오로카본 수지이다.
DE 100 11 388 A1은 로타(Rotta)사제 디폴리트(Dipolit, 등록상표) 480 플루오로카본 수지를 사용하여 개방-셀 멜라민 수지 발포체에 발수 및 발유성을 부여한다. 디폴리트 480을 물에 희석하여 습식 함침시켜 적용한다. 우수한 발수 및 발유 효과를 달성하기 위하여 이 유탁액의 고체 함량은 0.1 내지 20 %, 바람직하게는 0.2 내지 2 %일 수 있다.
따라서, 고체 함량이 0.2 중량%인 디폴리트(등록상표) 480 유탁액에 함침시 키고, 20 ℃ 초과, 바람직하게는 120-160 ℃의 온도에서 건조시킨 후 실시한 150 분 동안의 플로팅 시험에서 밀도 9 g/l의 바소텍트(Basotect, 등록상표)의 흡수량이 99 부피%에서 약 0.07 부피%로 감소된다. 이 시험은 100×100×20 mm 치수의 바소텍트 샘플을 사용하여 수행하였다. 상기 샘플을 디폴리트 480 유탁액에 완전히 적시고, 후속하여 초과량의 액체를 2-롤 스탠드에서 짜내었다. 오일 흡수량은 상기 함침으로 인하여 약 80 부피%에서 약 0.1 부피%로 감소되었다.
플루오로카본 수지 단독 코팅의 유의한 단점은 코팅이 물과 같은 액체 매질에 의하여 쉽게 침식(washoff)된다는 점이다. 이러한 문제는 특히 차량 또는 항공기 건조시 소수화 및 소유화 멜라민 수지 발포체의 표면이, 튄 물 또는 응축수와 접촉될 때 발생한다. 예를 들어 바소텍트(등록상표) 멜라민 수지 발포체는 자동차 엔진 구획의 방음을 위하여 사용되고, 이는 특정 상황에서 튄 물에 노출된다. 이는 멜라민 수지 발포체가 객실의 방열, 방음을 위하여 사용되는 항공기 건조시에도 마찬가지이다. 유사하게, 실내 수영장 또는 선박 건조시 방음제로 사용될 때에도 튄 물에 노출될 수 있다.
발포체가 물에 노출되면 일반적으로 보호 소수화층 및 소유화층이 침식된다. 결과적으로, 다시 물에 노출되었을 때 물이 들어오는 것을 막을 수가 없다. 발포체와 접촉하는 물은 목적하는 흡음 및 단열성을 붕괴시킬 수 있다.
가압수를 이용한 5 분 동안의 플러싱 시험으로 소수성의 유의한 저하 또는 손실이 확인된다. 상기 공정에서의 고체 함량이 0.2 중량%인 플루오로카본 수지 분산액으로 함침시킨 9 내지 10 g/l 밀도 멜라민 수지 샘플은 물과 접촉했을 때 더 이상 소수성을 보이지 않는다. 후면-건조 이후 물 액적 시험으로, 비처리 멜라민 수지 발포체와 같이 발포체로 액적이 자유롭게 침투할 수 있다는 것을 확인하였다.
본 발명의 목적은 액체 매질과 접촉시 연장된 침식 저항성을 제공하는 소수성 및 소유성 코팅을 갖는 멜라민 수지 발포체를 제공하는 것이다.
이 목적은 (a) 플루오로카본 수지 및 (b) 개질된 폴리이소시아네이트로 이루어진 소수화 및 소유화 혼합물을 사용하여 달성된다는 것을 발견하였다.
성분 (b)로서 유용한 개질된 폴리이소시아네이트에는 예를 들어 (b1) 친수화된 폴리이소시아네이트 및 (b2) 비이온발생성 폴리우레탄, 예컨대, 특히, 로타(Rotta)사제 로탈(Rotal, 등록상표) 444에 상응하는, 이보(Evo, 등록상표) 가드(Gard) XL (다이스타(DyStar)사제)가 포함된다.
유용한 폴리이소시아네이트에는 특히 톨릴렌 2,4-디이소시아네이트, 톨릴렌 2,6-디이소시아네이트, 나프틸렌 1,5-디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트 및 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 또한 기타 방향족 또는 지방족 폴리이소시아네이트가 포함된다.
개질은 특히 폴리이소시아네이트와 폴리에테르, 지방산, 실란, 아미노에탄설폰산, 우레탄 (알로파네이트 개질) 또는 폴리올 (비이온발생성 폴리우레탄)의 반응으로 수득가능한 이소시아네이트의 친수화를 의미한다. 개질된 폴리이소시아네이트는 통상 몰초과량의 디이소시아네이트를 사용하여 제조되며, 유리 이소시아네이트기를 갖는 개질된 폴리이소시아네이트가 수득된다. 이러한 유리 이소시아네이트기는 바람직하게는 적어도 부분적으로 블로킹된다. 이소시아네이트기는 산성 수소 원자를 갖는 화합물을 사용하여 블로킹될 수 있다. 유용한 블로킹제에는 예를 들어 디메틸피라졸, 디아세틸, 카프로락탐 또는 치환된 또는 비치환된 페놀이 포함된다. 특히 바람직한 블로킹제에는 케톤 옥심, 특히 부타논 옥심, 아세톤 옥심 또는 메틸 이소부틸 케톤 옥심이 포함된다. 개질된 폴리이소시아네이트의 제조는 문헌에 개시되어 있다.
예에는 이보(등록상표) 가드 XL (다이스타 사제, 로타사제 로탈(등록상표) 444에 상응함)가 있다. 이들을 플루오로카본 수지와 균질 혼합하여 통상적 방식으로, 즉 분무 또는 디핑으로 습식 함침시켜 발포체에 적용한다.
성분 (a)로 유용한 플루오로카본 수지에는 메타크릴산, 폴리(메트)아크릴산, 인산, C1-C6 지방산, 또는 C3-C6-알칸디카르복실산의 부분 또는 완전 불화된 C1-C10 에스테르가 포함된다. 바람직하게는, 에스테르 및/또는 알코올 성분의 알킬기는 과불화된다. 예에는 이보(등록상표) 가드 FCS (다이스타 사제, 로타사제 디폴리트(등록상표) CS 97382에 상응함) 또는 이보(등록상표) 가드 FSU (다이스타 사제, 로타사제 디폴리트(등록상표) 480에 상응함)가 있다.
본 발명의 멜라민 수지 발포체의 소수화 및 소유화는 바람직하게는 발포체를 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 2 중량%의 성분 (a) 및 0.1 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.2 내지 2 중량%의 성분 (b)를 포함하는 수성 함침 용액으로 함침시켜 달성된다.
하기 조성의 함침 용액 I (고체 분획은 중량%으로 나타냄)이 특히 바람직하다:
a) 플루오로카본 수지 (이보(등록상표) 가드 FCS) 0.5 중량%
b) 개질된 폴리이소시아네이트 (이보(등록상표) 가드 XL) 0.5 중량%
물 99.0 중량%
동일 또는 다른 고체가 동일 또는 적절한 경우 다른 혼합비율로 사용되는 유사한 함침 용액도 당연히 효율적이다. 수성 함침 용액을 사용하는 것이 바람직하지만, 다른 용매, 예컨대 케톤, 알코올 또는 에스테르도 적합하다. 용매는 또한 물과의 혼합물 형태로 사용할 수 있다. 물은 또한 증류수 형태로 사용할 수 있다. 특히 균질 함침 용액은 증류수를 사용하여 수득가능하다는 것을 확인하였다.
코팅된 상태의 발포체는 0.01 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%의 각각의 코팅 성분 (a) 및 (b)를 포함한다. 일반적으로, 두 성분 (a) 및 (b)는 대략 등몰량으로 사용된다. 양호한 침식 저항성은 또한 중량 기준으로 4 내지 10 배 초과량의 성분 (a)로 코팅하여 수득된다.
실시예 1
a) 플루오로카본 수지 (이보(등록상표) 가드 FCS) 0.5 중량%
b) 개질된 폴리이소시아네이트 (이보(등록상표) 가드 XL) 0.5 중량%
물 99.0 중량%
로 구성된 함침 용액 I로 함침된 발포체가 특히 침식 저항성을 갖는 것으로 확인되었다.
따라서 엔벨로프 밀도가 6　g/l이고, 치수가 200×150×20　mm인 딥(dip)-함침된 울트라라이트 바소텍트 샘플을 2-롤 스탠드에서 초기 높이 20 mm의 5 % 미만으로 프레싱하고, 후속하여 공기 순환 오븐에서 160 ℃에서 일정 중량으로 건조시켰다.
그 후, 간단한 침식 시험을 실시하고, 샘플을 건조시켰다. 이를 위해 함침된 샘플을 수조에 넣었다. 물의 깊이는 10 cm였다. 소수성 및 소유성 샘플을 소조 밑바닥으로 밀어넣고, 샘플에 들어있는 모든 공기가 빠져나갈 정도로 압축시켰다. 수조에서 제거한 후, 샘플에서 물이 떨어지지 않을 때까지 다시 기계적으로 샘플을 압축시켰다. 이러한 세정 조작을 연속하여 10회 실시하였다. 후속한 후면-건조는 160 ℃에서 샘플이 일정 중량이 될 때까지 수행되었다. 단기간 딥 시험의 결과 흡수량은 0.9 부피%이고, 이는 침식되지 않은 비교 샘플과 같은 수준이다. 단기간 딥 시험에서, 샘플을 금속 그리드를 사용하여 물 표면 아래로 밀어 넣었다. 침지 깊이는 13 cm였고, 침지 시간은 15 분이었다. 저울을 사용하여 흡수로 인한 샘플 질량 변화 및 연관된 부력 변화를 기록하였다.
비교예 2
비교 시험에서, 발포체를 실시예 1과 동일한 방식으로 99 중량%의 물 및 1 중량%의 이보(등록상표) 가드 FCS (이보(등록상표) 가드 XL는 제외됨)으로 이루어진 함침 용액으로 함침시켰다. 비교예 2의 발포체의 흡수량은 1.2 부피%이었다. 이는 33 % 높은 수치에 해당한다.
상기 실시예에서 예시한 바와 같이, 코팅된 멜라민 수지 발포체의 침식 거동은 본 발명의 코팅에 의하여 결정적으로 개선된다. 이는 유사한 스트레스 상황하 관련된 적용에서 소수성 및 소유성 멜라민 수지를 사용하였을 때 안전성, 컨시스턴시 및 신뢰도를 증가시킨다.

Claims (6)

  1. a) 플루오로카본 수지 및
    b) 개질된 폴리이소시아네이트로 이루어진 혼합물로 셀 스캐폴드의 표면이 완전 또는 부분 코팅된 멜라민 수지 발포체.
  2. 제 1 항에 있어서, 코팅된 발포체가 0.01 내지 10 중량%의 플루오로카본 수지 및 0.01 내지 10 중량%의 개질된 폴리이소시아네이트를 포함하는 멜라민 수지 발포체.
  3. 제 1 항에 있어서, 개질된 폴리이소시아네이트가 비이온발생성 폴리우레탄인 멜라민 수지 발포체.
  4. 플루오로카본 수지 및 개질된 폴리이소시아네이트의 수성 분산액으로 발포체를 분무하거나 함침시키고 초과량의 액체를 짜내고 발포체를 120 내지 200 ℃에서 건조시키는 것을 포함하는, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 발포체의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 분산액내 플루오로카본 및 개질된 폴리이소시아네이트 각각의 고체 함량이 0.1 내지 10 중량%인 방법.
  6. 자동차, 기차, 선박 및 항공기 건조시 및 우주선에서 흡음 및 단열을 위한 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 발포체의 용도.
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