KR20100051805A - 난연성의 경성 폴리우레탄 폼 및 경성 폴리우레탄 폼 제형 - Google Patents

난연성의 경성 폴리우레탄 폼 및 경성 폴리우레탄 폼 제형 Download PDF

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아서 지 맥
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Abstract

본 발명은 난연성의 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 폼 제형, 이 제형에 사용하기에 적합한 난연 첨가제, 및 그 제형으로부터 만들어진 난연성 폼에 관한 것이다.

Description

난연성의 경성 폴리우레탄 폼 및 경성 폴리우레탄 폼 제형 {FLAME RETARDED RIGID POLYURETHANE FOAMS AND RIGID POLYURETHANE FOAM FORMULATIONS}
본 발명은 난연성의 경성(硬性) 폴리우레탄 폼(foam) 제형, 이 제형에 사용하기에 적합한 난연 첨가제, 및 그 제형으로부터 만들어진 난연성 폼에 관한 것이다.
경성 폴리우레탄 폼은 주조 공정 또는 분무 공정을 사용하여 가장 전형적으로 생산된다. 주조 공정은 블록 폼 제조, 연속 이중 밴드 적층("DBL"), 및 불연속 패널 제조 ("DCP")를 위해 일반적으로 이용되고, 블록 폼은 공지된 불연속 제조 또는 연속 경성 슬라브스탁(slab-stock) 제조 방법에 의해 전형적으로 제조된다. 전문 제품에 필요하다면, 블록 폼은 제조 후에 필요한 형태로 절단되고, 전형적으로 마무리된 전문 제품을 만들기 위해 외장에 아교로 붙인다. 그와 같은 제품은 예를 들어 건축산업, 트럭 절연, 및 파이프 절연을 위한 하프 쉘(half shell) 형태로 사용된다.
이중 밴드 적층은 연질 또는 경질 외장재로 적층된 패널의 양면에 의한 연속 패널 제조 공정이다. 폴리우레탄 폼 코어(core)는 그 외장들 사이에 끼워지고 문, 벽 및 지붕용 절연으로서 응용된다. 경질 금속 외장을 갖는 샌드위치 패널은 구조적인 건축 부재이고, 지붕 및 벽 구조 부재, 예컨대 냉동창고 패널, 주차장 문, 냉장 트럭, 및 유사한 용도로서 응용될 수 있다. 비금속 경성 외장, 예를 들어, 석고보드 또는 목재를 갖는 샌드위치 패널은 조립식 주책 또는 다른 건축 구조물에 사용된다.
경성 폴리우레탄 폼의 광범위한 사용 때문에, 난연성을 폴리우레탄/폴리가소시아누레이트 폼에 제공하는 것에 대하여 많은 연구가 행해졌다. 이 때문에, 수많은 난연제가 사용되었고, 경성 폴리우레탄 폼에 난연성을 제공하기 위해 사용되고 제안되었다. 그러나, 이용가능한 난연제에도 불구하고, 산업은 현재의 이용가능한 것을 능가하거나 더 좋은 특성을 난연제를 더욱 필요로 하고 있다.
발명의 요약
본 발명은 a) 적어도 하나의, 어떤 구현예에서는 단 하나의 인(燐) 함유 난연제; 및 b) 적어도 하나의, 어떤 구현예에서는 단 하나의 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르, 바람직하게는 이소프로필페닐 디페닐 포스페이트를 포함하되, 여기서 상기 a) 는 난연 첨가제의 총중량을 기준으로 약 30 중량% 미만의 양으로 존재하고, 상기 b) 는 난연 첨가제의 총중량을 기준으로 약 70 중량% 초과의 양으로 존재하는 난연 첨가제에 관한 것이다.
본 발명은 또한 a) 적어도 하나의, 어떤 구현예에서는 단 하나의 인 함유 난연제; 및 b) 적어도 하나의, 어떤 구현예에서는 단 하나의 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르, 바람직하게는 이소프로필페닐 디페닐 포스페이트; c) 적어도 하나의, 어떤 구현예에서는 단 하나의 i) 이소시아네이트; ⅱ) 폴리올, 또는 i)과 ⅱ) 의 조합물; 및 d) 적어도 하나의, 어떤 구현예에서는 단 하나의 발포제를 포함하되, 여기서, 상기 a) 는 a)와 b) 의 총중량을 기준으로 약 30 중량% 미만의 양으로 존재하고, 상기 b) 는 a)와 b) 의 총중량을 기준으로 약 70 중량% 초과의 양으로 존재하는 경성 폴리우레탄 폼 제형에 관한 것이다.
본 발명은 또한 적어도 하나의, 어떤 구현예에서는 단 하나의 촉매의 존재에서, a) 적어도 하나의, 어떤 구현예에서는 단 하나의 인 함유 난연제; 및 b) 적어도 하나의, 어떤 구현예에서는 단 하나의 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르, 바람직하게는 이소프로필페닐 디페닐 포스페이트; c) 적어도 하나의, 어떤 구현예에서는 단 하나의 i) 이소시아네이트; ⅱ) 폴리올, 또는 i)과 ⅱ) 의 조합물; 및 d) 적어도 하나의, 어떤 구현예에서는 단 하나의 발포제를 화합 또는 조합시킴을 포함하고, 상기 a) 는 a)와 b) 의 총중량을 기준으로 약 30 중량% 미만의 양으로 존재하고, 상기 b) 는 a)와 b) 의 총중량을 기준으로 약 70 중량% 초과의 양으로 존재하고, 형성된 난연성 폴리우레탄/폴리이소시아네이트 폼은 켈리포니아 테크니칼 불리틴(California Technical Bulletin) 117 파트 A 및 D 의 요건에 부합하거나 초과하는 경성 폴리우레탄 폼 제형의 형성 방법에 관한 것이다.
발명의 상세한 설명
본 발명자들은, 본 명세서에 기재된 난연 첨가제를 사용하면, 켈리포니아 테크니칼 불리틴(California Technical Bulletin) 117 파트 A 및 D 의 요건에 부합하거나 초과하는 경성의 난연성 폴리우레탄 폼을 제공할 수 있다는 것을 발견했다.
난연 첨 가제
본 발명의 난연 첨가제는 a) 적어도 하나의, 어떤 구현예에서는 단 하나의 인 함유 난연제; 및 b) 적어도 하나의, 어떤 구현예에서는 단 하나의 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르를 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 난연 첨가제는 난연 첨가제의 총중량을 기준으로 약 30 중량% 미만의, 전형적으로 약 1 내지 약 30 중량% 범위의 a) 성분, 및 약 70 중량% 초과, 전형적으로 약 70 내지 약 99 중량% 범위의 b) 성분을 함유한다. 어떤 구현예에서는, 본 발명의 난연 첨가제는 약 5 내지 약 30 중량% 범위의 a) 성분 및 약 70 내지 약 95 중량% 범위의 b) 성분을 함유한다. 예시적인 구현예에서, 본 발명의 난연 첨가제는 약 5 내지 약 15 중량% 범위의 a) 성분 및 약 85 내지 약 95 중량% 범위의 b) 성분을 함유한다.
본 발명의 난연 첨가제는 난연 첨가제의 총중량을 기준으로 약 5 내지 약 15 중량% 범위의 인(燐) 함량을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 어떤 구현예에서, 본 발명의 난연 첨가제는 모두 동일한 기준으로 약 8 내지 약 15 중량% 범위, 바람직하게는 약 8 내지 약 12 중량% 범위의 인 함량을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 난연 첨가제는 또한 25℃에서 약 100 내지 약 2000 cP 범위로 점도를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 어떤 구현예에서는, 본 발명의 난연 첨가제는 약 100 내지 약 1000 cP 범위, 바람직하게는 약 400 내지 약 600 cP 범위로 점도를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 저점도의 본 난연 첨가제가 경성 폼 제형에서 특별히 효과적으로 되는 것은, 저점도가 경성 폼 제형에서 잘 분산될 수 있고, 이에 따라 더 효과적인 폼을 허용할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 불충분하게 분산된 난연제는 선행기술에 공지된 바와 같이 폼의 기계적 특성에 역효과를 줄 수 있다.
본 발명자들은, 상기에 기재된 바와 같이 a) 의 수준을 낮게 이용하여 켈리포니아 테크니칼 불리틴(California Technical Bulletin) 117 파트 A 및 D 의 요건에 부합하거나 초과하는 난연성의 경성 폴리우레탄 폼을 제공할 수 있다는 것을 예기치 못하게 발견했다. 이것이 바람직한 품질인 것은, 본 발명의 어떤 구현예에 사용될 수 있는 폴리우레탄에 현재 사용된 인 함유 난연제가 화학무기 선구체로서 고려되기 때문이고, 이에 따라 선적, 사용 등 및 배급이 문제가 되고 비쌀 수 있다. 그러나, 본 발명자들은, 상기 범위, 어떤 구현예에서는 약 5 내지 약 15 중량% 범위의 인 함유 난연제 수준이 화학무기 선구체가 고려된 난연 첨가제의 성분을 갖는 것과 관련된 문제의 일부를 완화한다는 것을 발견했다. 지금까지는 상기 범위 내의 수준이 생각되지 않았지만, 본 발명자들은, 이들 범위 내의 인 함유 난연제 수준이 켈리포니아 테크니칼 불리틴(California Technical Bulletin) 117 파트 A 및 D 의 요건에 부합하거나 초과하는 난연성 폴리우레탄 폼을 위해 제공될 수 있다는 것을 예기치 못하게 발견했다.
성분 a)
본 발명에 사용된 인 함유 난연제는 어떤 인 난연제, 바람직하게는 P-NMR 또는 ICP 에 의해 측정시 인 난연제의 총중량을 기준으로 약 10 내지 약 30 중량% 범위, 바람직하게는 약 15 내지 약 25 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 약 18 내지 약 21 중량% 범위로 인 함량을 갖는 인 난연제로부터 선택될 수 있다. 어떤 구현예에서는, 인 함유 난연제는 포스페이트, 다른 구현예에서는 포스파이트, 더욱 다른 구현예에서는, 포스포네이트이다. 인 함유 난연제는 고리형 또는 선형, 바람직하게는 고리형일 수 있다. 예시적인 구현예에서, 본 발명에 사용된 인 함유 난연제는 고리형 포스포네이트이다. 어떤 구현예에서는, 고리형 포스포네이트는 고리형 포스포네이트의 총중량을 기준으로 적어도 다이머 및 모노머, 전형적으로 약 50 내지 약 70 중량% 범위의 모노머 및 약 15 내지 약 25 중량% 범위의 다이머를 함유한다. 이들 구현예에서, 고리형 포스포네이트의 나머지는 전형적으로 다이머보다 큰 분자량을 갖는 트라이머 등이다. 바람직한 구현예에서, 모노머는 CAS 등록번호 41203-81-0 이고, 다이머는 CAS 등록번호 42595-45-9 이다.
성분 b)
본 발명에 사용된 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르는 어떤 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르로부터 선택될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 본 발명에 사용된 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르는 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 에스테르의 혼합물이다. 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르는 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르의 총중량을 기준으로, 이소프로필페닐디페닐포스페이트를 약 20 내지 약 50 중량% 범위, 바람직하게는 약 20 내지 약 40 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 약 30 내지 약 40 중량% 범위로 포함할 수 있다. 혼합물 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르는 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르의 총중량을 기준으로 디(이소프로필페닐페닐)페닐포스페이트를 약 20 내지 약 40 중량% 범위, 바람직하게는 약 20 내지 약 35 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 약 20 내지 약 30 중량% 범위로 포함할 수 있다. 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르는 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르의 총중량을 기준으로 트리(이소프로필페닐)포스페이트를 약 1 내지 약 15 중량% 범위, 바람직하게는 약 5 내지 약 15 중량% 범위로 포함할 수 있다. 본 발명에 사용된 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르는 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르의 총중량을 기준으로 트리페닐 포스페이트를 약 0 내지 약 50 중량% 범위, 바람직하게는, 약 10 내지 약 50 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 약 20 내지 약 40 중량% 범위로 포함할 수 있다. 예시적인 구현예에서, 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르는 i) 이소프로필페닐디페닐포스페이트; ⅱ) 디(이소프로필페닐페닐)페닐포스페이트; ⅲ) 트리(이소프로필페닐)포스페이트; 및 ⅳ) 트리페닐 포스페이트 중 적어도 2개, 바람직하게는 적어도 3개, 더욱 바람직하게는 모두를 포함하는 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 에스테르의 혼합물이다. 이러한 특정 구현예에서, 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 에스테르의 혼합물 중 i) 이소프로필페닐디페닐포스페이트; ⅱ) 디(이소프로필페닐페닐)페닐포스페이트; ⅲ) 트리(이소프로필페닐)포스페이트; 및 ⅳ) 트리페닐 포스페이트의 양은 본 문단에서 기재된 바와 같고, 바람직한 구현예로서는, i) 이소프로필페닐디페닐포스페이트에 대해서, 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르의 총중량을 기준으로 약 20 내지 약 50 중량% 범위, 바람직하게는 약 20 내지 약 40 중량% 범위이다. 예시적인 구현예에서, 모든 중량%는 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 에스테르의 혼합물의 총중량을 기준으로 한다.
난연제로서 용도
본 발명의 난연 첨가제는 난연성을 경성 폴리우레탄 폼에 제공하는데 유용하다. 전형적으로, 난연 첨가제는 폴리우레탄 폼 형성 공정에 쓰이는 다양한 첨가제들 중의 하나로서 포함될 것이고, 전형적인 폴리우레탄 폼 형성 조건을 사용하여 쓰일 것이다. 폴리우레탄 또는 폴리우레탄 폼을 형성하는 기술에 익숙하지 않은 어떤 사람은 예를 들어 하기를 참조할 수 있는데, 이들은 참고로 인용되어 있다: 미국 특허 번호 3,954,684; 4,209,609; 5,356,943; 5,563,180; 및 6,121,338.
따라서, 어떤 구현예에서는, 본 발명은 본 발명에 따른 난연 첨가제, 전형적으로 본 발명에 따른 난연 첨가제의 난연량; 적어도 하나의, 어떤 구현예에서는 단 하나의 이소시아네이트, 폴리올 또는 그의 조합물; 및 적어도 하나의, 어떤 구현예에서는 단 하나의 발포제를 포함하는 경성 폴리우레탄 폼 제형, 및 이 제형으로부터 형성된 경성 폴리우레탄 폼에 관한 것이다. 본 발명에 사용하기에 적합한 발포제는 물, 휘발성 탄화수소, 할로겐화탄소, 또는 할로겐화탄화수소, 또는 이들 2 이상의 물질의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 난연 첨가제의 난연량이란, 켈리포니아 테크니칼 불리틴(California Technical Bulletin) 117 파트 A 및 D 에서 설명된 시험 기준에 부합하거나 초과하기에 충분한 양을 의미한다. 일반적으로, 이는 약 5 내지 약 25 phr 범위의 난연 첨가제이다. 바람직한 구현예에서, 난연량은 약 5 내지 약 20 phr 범위, 더욱 바람직하게는 약 5 내지 약 15 phr 범위, 가장 바람직하게는 약 10 내지 약 15 phr 범위의 난연 첨가제가 고려된다.
본 발명에 사용된 이소시아네이트는 경성 폴리우레탄 폼을 생산하는데 효과적인 선행기술에 공지된 것으로부터 선택될 수 있다. 따라서, 사용될 수 있는 유기 폴리이소시아네이트는 방향족, 지방족, 및 지환족 폴리이소시아네이트 및 이들의 조합물을 포함한다. 이들 유형의 대표적인 것은 하기와 같다: 디이소시아네이트, 예컨대 m-페닐렌 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 2,4- 및 2,6-톨루엔 디이소시아네이트의 혼합물, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 시클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 헥사히드로톨루엔 디이소시아네이트 (및 이성질체), 나프탈렌-1,5-디이소시아네이트, 1-메톡시페닐-2,4-디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 4,4'-비페닐렌 디이소시아네이트, 3,3'-디메톡시-4,4'-비페닐 디이소시아네이트, 3,3'-디메틸-4,4'-비페닐 디이소시아네이트 및 3,3'-디메틸디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트; 트리이소시아네이트, 예컨대 4,4',4"-트리페닐메탄트리이소시아네이트, 및 톨루엔 2,4,6-트리이소시아네이트; 및 테트라이소시아네이트, 예컨대 4,4'-디메틸디페닐메탄-2,2',5,5'-테트라이소시아네이트 및 폴리머 폴리이소시아네이트, 예컨대 폴리메틸렌 폴리페닐렌 폴리이소시아네이트. 이용가능성 및 특성에 기인하여 특별히 유용한 것은 톨루엔 디이소시아네이트이다.
본 발명에 사용하기에 적합한 폴리올은 경성 폴리우레탄 폼을 생산하는데 효과적인 선행기술에 공지된 어떤 폴리올로부터 선택될 수 있고, 바람직한 구현예는 폴리에스테르 폴리올이다. 150 내지 850 mg KOH/g, 바람직하게는 200 내지 600 mg KOH/g 의 히드록실가(hydroxyl value) 및 2 내지 8 범위, 바람직하게는 3 내지 8 범위의 관능가(functionality)를 갖는 폴리올 단독 또는 혼합물이 사용된다. 이들 기준에 부합하는 적합한 폴리올은 문헌에 충분히 기재되어 있었고, (a) 알킬렌 옥시드, 예컨대 프로필렌 옥시드 및/또는 에틸렌 옥시드와, (b) 분자 당 2 내지 8개 범위의 활성 수소원자를 갖는 개시제의 반응 생성물을 포함한다. 적합한 개시제는 예를 들어 디올류 (예를 들어, 디에틸렌 글리콜, 비스페놀-A), 폴리에스테르 (예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트), 트리올류 (예를 들어, 글리세린), 노볼락 수지, 에틸렌디아민, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 및 수크로스를 포함한다. 다른 유용한 폴리올은 알맞은 비의 글리콜 및 고관능가 폴리올과 디카르복실산 또는 폴리카르복실산의 축합 반응에 의해 제조된 폴리에스테르를 포함한다. 폴리에테르 폴리올은 폴리에스테르 타입과 반응될 수 있다. 다른 폴리올은 히드록실 말단 폴리티오에테르, 폴리아미드, 폴리카보네이트, 폴리아세탈 및 폴리실록산을 포함한다.
이들 성분에 추가하여, 경성 폴리우레탄 폼 제형은 선행기술에 공지되고 경성 폴리우레탄 폼의 형성에 사용된 어떤 다른 성분을 함유할 수 있다. 이들 다른 성분은 당업자에 공지되어 있다. 예를 들어, 경성 폴리우레탄 폼 제형은 i) 계면활성제, ⅱ) 산화방지제, ⅲ) 희석제, ⅳ) 사슬 연장제 또는 가교제, v) 상승제, 바람직하게는 멜라민; 및 vi) 가소제를 함유할 수 있다. 이들 임의 성분은 선행기술에 공지되어 있고, 이들 임의 성분의 양은 종래에 공지되어 있고, 본 발명에서 임계적이지 않다. 예를 들어, 할로겐 함량이 1 내지 4개의 브롬 및/또는 염소인 저점도 액체 C1 -4 할로겐화탄소 및/또는 할로겐화탄화수소 희석제와 같은 희석제의 비제한적인 예는 또한 본 발명의 조성물 내에 포함될 수 있다. 그와 같은 희석제의 비제한적인 예는 하기를 포함한다: 브로모클로로메탄, 메틸렌 클로라이드, 에틸렌 디클로라이드, 에틸렌 디브로마이드, 이소프로필 클로라이드, n-부틸 브로마이드, sec-부틸 브로마이드, n-부틸 클로라이드, sec-부틸 클로라이드, 클로로포름, 퍼클로로에틸렌, 메틸 클로로포름, 및 사염화탄소.
본 발명의 폴리우레탄/폴리시아누레이트 폼 제형에 사용될 수 있는 이들 및 다른 성분, 및 사용된 비용 및 방법은 문헌에 보고되어 있다는 것을 주목해야 한다.
본 발명의 실시에서, 경성 폴리우레탄 폼 제형은 켈리포니아 테크니칼 불리틴(California Technical Bulletin) 117 파트 A 및 D 에서 설명된 시험 기준에 부합하거나 초과하는 난연성의 경성 폴리우레탄 폼을 형성하기 위해 촉매와 조합될 수 있거나, 촉매의 존재에서 조합된 개별 성분과 조합될 수 있다. 경성 폴리우레탄 폼을 형성하는데 사용하기에 적합한 촉매의 비제한적인 예는 겔 촉매, 블로우(blow) 촉매, 균형잡힌 겔/블로우 촉매, 삼량화 촉매 등을 포함한다.
상기 기재는 본 발명의 몇 개의 구현예에 관한 것이다. 당업자는 동등하게 효과적인 다른 수단이 본 발명의 정신을 수행하기 위해 고안될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 본 발명의 바람직한 구현예는, 본 발명에서 검토된 모든 범위가 어떤 낮은 양으로부터 어떤 높은 양까지의 범위를 포함하는 것을 고려한다는 것을 주목해야 한다.
하기 실시예는 본 발명을 설명하지만, 어떤 식으로든 제한하는 것을 의미하는 것은 아니다.
실시예
본 발명에 따른 난연제의 효과를 증명하기 위해서, 본 발명에 따른 난연제 유무에 따라 폼을 제조했다. 이들 실시예에 사용된 난연제는 약 10 중량% 의 상업적으로 이용가능한 고리형 포스포네이트 난연제 (상표명 Amgard CU 로 시판), 및 약 90 중량% 의 이소프로필 디페닐 포스페이트 에스테르의 혼합물이었다.
폼 제조: 폴리올, 난연제, 시클로펜탄, 실리콘 계면활성제, 디메틸시클로헥실아민, 및 물의 무게를 재고 표1에 나타나 있는 양으로 1갤런 크기의 병(jar)에 넣고, 뚜껑을 씌우고, 흔들고, 적어도 1시간 동안 굴려서 균일한 배합물을 얻었다. 그 다음, 일부 배합물, 및 이 배합물의 양을 기준으로 한 필요한 양의 폴리머 MDI 의 무게를 재고 1갤런의 "치킨 버킷(chicken bucket)"에 넣었다. 그 다음, 컵의 내용물을, 20초 동안 2000 rpm 에서 보타이 애지테이터(bow tie agitator)를 사용하여 혼합한 직후에, 폴리에틸렌 시트 라인의(lined) 금형에 부었다. 금형을 밀폐하고, 폼을 금형 내에서 부풀어 오르게 했다. 한편, 반응성 프로파일을, 치킨 버킷 내의 잔류 물질로부터 얻었다. 이 시스템에 대해, 전형적인 반응성 프로파일은 크림 타임(cream time)에 대해 35초였고, 겔 타임(gel time)에 대해 1분 5초였고, 택 프리 타임(tack free time)에 대해 1분 35초였고, 프리 상승 타임(free rise time)에 대해 2분 5초였다.
본 발명의 난연제 유무에 따른 경성 폴리우레탄 포폼(Pour Foam) 의 비교
본 발명 비교
폴리에스테르 폴리올 (OH=307) (Terate 4020, Invista) 36.00% 67.00%
폴리에테르 폴리올 (OH=490) (Voranol 490, Dow) 16.20% 20.20%
난연제 35.00% --
시클로펜탄 (Exxsol 2000, Exxon) 10.00% 10.00%
실리콘 계면활성제 (Pelsil 9900, Pelron) 1.00% 1.00%
DMCHA (Polycat 8, Air Products) 0.50% 0.50%
물 1.30% 1.30%
폴리머 MDI (31.4% NCO) Index (PAPI-27, Dow) 110 110
A/B wt. 비 0.71 1.01
특성
밀도 ( lb / in 3 ) 2.37 2.01
화염 전파 인덱스 * 33.4 49.7
연기밀도* 286 354
*: 콘칼로리미터(Cone Calorimeter) 결과를 근거로 한 예측된 ASTM E-84 값 DMCHA = 디메틸시클로헥실아민

Claims (21)

  1. 적어도 하나의 이소시아네이트, 폴리올, 또는 이들의 혼합물; 적어도 하나의 발포제; 및 난연 첨가제로부터 유도된 경성 폴리우레탄 폼에 있어서,
    상기 난연 첨가제는,
    a) 적어도 하나의 고리형 포스포네이트 난연제;
    b) 적어도 하나의 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르; 및
    c) 임의로, 하나 이상의 i) 계면활성제, ⅱ) 산화방지제, ⅲ) 희석제, ⅳ) 사슬 연장제 또는 가교제, v) 상승제, 및 vi) 가소제를 함유하고,
    상기 a) 는 a)와 b) 의 총중량을 기준으로 약 30 중량% 미만의 양으로 존재하고, 상기 b) 는 a)와 b) 의 총중량을 기준으로 약 70 중량% 초과의 양으로 존재하며, 상기 경질 폴리우레탄 폼은 켈리포니아 테크니칼 불리틴(California Technical Bulletin) 117 파트 A 및 D 의 요건에 부합하거나 초과하는 경성 폴리우레탄 폼.
  2. 제1항에 있어서, 상기 a) 는 P-NMR 또는 ICP 에 의해 측정시 인 함량을 난연제의 총중량을 기준으로 (i) 약 10 내지 약 30 중량% 범위; (ⅱ) 약 15 내지 약 25 중량% 범위; 또는 (ⅲ) 약 18 내지 약 21 중량% 범위로 갖는 경성 폴리우레탄 폼.
  3. 제1항에 있어서, 상기 고리형 포스포네이트는 고리형 포스포네이트의 총중량을 기준으로 약 50 내지 약 70 중량% 범위의 모노머 및 약 15 내지 약 25 중량% 범위의 다이머를 함유하는 경성 폴리우레탄 폼.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르는 i) 이소프로필페닐디페닐포스페이트; ⅱ) 디(이소프로필페닐페닐)페닐포스페이트; ⅲ) 트리(이소프로필페닐)포스페이트; 및 ⅳ) 트리페닐 포스페이트 중 적어도 하나를 포함하는 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 에스테르의 혼합물인 경성 폴리우레탄 폼.
  5. 제2항에 있어서, 상기 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르는 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르의 총중량을 기준으로 트리페닐 포스페이트를 (a) 약 0 내지 약 50 중량% 범위; (b) 약 10 내지 약 50 중량% 범위; 또는 (c) 약 20 내지 약 40 중량% 범위로 함유하는 경성 폴리우레탄 폼.
  6. 제3항에 있어서, 상기 모노머는 CAS 등록번호 41203-81-0 이고, 다이머는 CAS 등록번호 42595-45-9 인 경성 폴리우레탄 폼.
  7. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 난연 첨가제는 a)와 b) 의 총중량을 기준으로 i) 약 5 내지 약 30 중량% 범위의 a) 성분 및 약 70 내지 약 95 중량% 범위의 b) 성분; 또는 ⅱ) 약 5 내지 약 15 중량% 범위의 a) 성분 및 약 85 내지 약 95 중량% 범위의 b) 성분을 함유하는 경성 폴리우레탄 폼.
  8. 제4항에 있어서, 상기 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 에스테르의 혼합물 중 상기 i) 내지 iv) 의 적어도 하나의 양은, 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 에스테르의 혼합물의 총중량을 기준으로 i) 이소프로필페닐디페닐포스페이트 약 20 내지 약 50 중량% 범위; ⅱ) 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르의 총중량을 기준으로, 디(이소프로필페닐페닐)페닐포스페이트 약 20 내지 약 40 중량% 범위; ⅲ) 트리(이소프로필페닐)포스페이트 약 1 내지 약 15 중량% 범위; 및 ⅳ) 트리페닐 포스페이트 약 0 내지 약 50 중량% 범위인 경성 폴리우레탄 폼.
  9. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르는 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 에스테르의 혼합물의 총중량을 기준으로 i) 약 20 내지 약 50 중량% 범위의 이소프로필페닐디페닐포스페이트; ⅱ) 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르의 총중량을 기준으로, 약 20 내지 약 40 중량% 범위의 디(이소프로필페닐페닐)페닐포스페이트; ⅲ) 약 1 내지 약 15 중량% 범위의 트리(이소프로필페닐)포스페이트; 및 ⅳ) 약 0 내지 약 50 중량% 범위의 트리페닐 포스페이트 중 적어도 하나를 포함하는 경성 폴리우레탄 폼.
  10. a) 적어도 하나의 고리형 포스포네이트 난연제;
    b) 적어도 하나의 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르;
    c) 적어도 하나의 이소시아네이트, 폴리올, 또는 이들의 혼합물;
    d) 적어도 하나의 발포제; 및
    e) 임의로, 하나 이상의 i) 계면활성제, ⅱ) 산화방지제, ⅲ) 희석제, ⅳ) 사슬 연장제 또는 가교제, v) 상승제, 및 vi) 가소제를 화합하거나 조합함을 포함하는, 난연성 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 폼의 형성 방법에 있어서,
    상기 a) 는 a)와 b) 의 총중량을 기준으로 약 30 중량% 미만의 양으로 존재하고, 상기 b) 는 a)와 b) 의 총중량을 기준으로 약 70 중량% 초과의 양으로 존재하고; 경성 폴리우레탄 폼은 켈리포니아 테크니칼 불리틴(California Technical Bulletin) 117 파트 A 및 D 의 요건에 부합하거나 초과하고, 상기 a) 내지 d), 임의의 상기 e) 는 적어도 하나의 촉매의 존재에서 화합되는 난연성 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 폼의 형성 방법.
  11. 제10항에 있어서, a) 는 P-NMR 또는 ICP 에 의해 측정시 인 함량을 난연제의 총중량을 기준으로 (i) 약 10 내지 약 30 중량% 범위; (ⅱ) 약 15 내지 약 25 중량% 범위; 또는 (ⅲ) 약 18 내지 약 21 중량% 범위로 갖는 난연성 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 폼의 형성 방법.
  12. 제10항에 있어서, 고리형 포스포네이트는 고리형 포스포네이트의 총중량을 기준으로 약 50 내지 약 70 중량% 범위의 모노머 및 약 15 내지 약 25 중량% 범위의 다이머를 함유하는 난연성 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 폼의 형성 방법.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르는 i) 이소프로필페닐디페닐포스페이트; ⅱ) 디(이소프로필페닐페닐)페닐포스페이트; ⅲ) 트리(이소프로필페닐)포스페이트; 및 ⅳ) 트리페닐 포스페이트 중 적어도 하나를 포함하는 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 에스테르의 혼합물인 난연성 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 폼의 형성 방법.
  14. 제13항에 있어서, 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르는 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르의 총중량을 기준으로 트리페닐 포스페이트를 (a) 약 0 내지 약 50 중량% 범위; (b) 약 10 내지 약 50 중량% 범위; 또는 (c) 약 20 내지 약 40 중량% 범위로 함유하는 난연성 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 폼의 형성 방법.
  15. 제12항에 있어서, 모노머는 CAS 등록번호 41203-81-0 이고, 다이머는 CAS 등록번호 42595-45-9 인 난연성 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 폼의 형성 방법.
  16. 제10항 또는 제15항에 있어서, 상기 난연 첨가제는 a)와 b) 의 총중량을 기준으로 i) a) 가 약 5 내지 약 30 중량% 범위로 존재하고 b) 가 약 70 내지 약 95 중량% 범위를 존재하거나, 또는 ⅱ) a) 가 약 5 내지 약 15 중량% 범위로 존재하고 b) 가 약 85 내지 약 95 중량% 범위로 존재하는 난연성 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 폼의 형성 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 에스테르의 혼합물 중 상기 i) 내지 iv) 의 적어도 하나의 양은, 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 에스테르의 혼합물의 총중량을 기준으로 i) 이소프로필페닐디페닐포스페이트 약 20 내지 약 50 중량% 범위; ⅱ) 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르의 총중량을 기준으로, 디(이소프로필페닐페닐)페닐포스페이트 약 20 내지 약 40 중량% 범위; ⅲ) 트리(이소프로필페닐)포스페이트 약 1 내지 약 15 중량% 범위; 및 ⅳ) 트리페닐 포스페이트 약 0 내지 약 50 중량% 범위인 난연성 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 폼의 형성 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 적어도 하나의 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르는 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 에스테르의 혼합물의 총중량을 기준으로 i) 약 20 내지 약 50 중량% 범위의 이소프로필페닐디페닐포스페이트; ⅱ) 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르의 총중량을 기준으로, 약 20 내지 약 40 중량% 범위의 디(이소프로필페닐페닐)페닐포스페이트; ⅲ) 약 1 내지 약 15 중량% 범위의 트리(이소프로필페닐)포스페이트; 및 ⅳ) 약 0 내지 약 50 중량% 범위의 트리페닐 포스페이트 중 적어도 하나를 포함하는 난연성 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 폼의 형성 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 적어도 하나의 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르는 이소프로필화 트리페닐 포스페이트 에스테르의 혼합물의 총중량을 기준으로 i) 약 20 내지 약 50 중량% 범위의 이소프로필페닐디페닐포스페이트; ⅱ) 알킬화 트리아릴 포스페이트 에스테르의 총중량을 기준으로, 약 20 내지 약 40 중량% 범위의 디(이소프로필페닐페닐)페닐포스페이트; ⅲ) 약 1 내지 약 15 중량% 범위의 트리(이소프로필페닐)포스페이트; 및 ⅳ) 약 0 내지 약 50 중량% 범위의 트리페닐 포스페이트 중 적어도 하나를 포함하는 난연성 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 폼의 형성 방법.
  20. 제10항에 있어서, 상기 a) 는 약 5 내지 약 25 phr 범위의 양으로 존재하는 난연성 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 폼의 형성 방법.
  21. 제10항에 따른 난연성 폴리우레탄 폼으로부터 만들어진 성형품 또는 압출품.
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