KR20130000909A - 폴리이소시아누레이트 폼 및 이를 포함하는 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이소시아네이트 성분; 폴리올 성분; 및 발포제를 포함하되, 상기 폴리올 성분으로서 (a)테레프탈산에 글리콜을 반응시켜 얻은 폴리올 40 ~ 70중량%; (b)아디프산에 글리콜을 반응시켜 얻은 폴리올 10 ~ 30중량%; (c)솔비톨에 에틸렌 산화물 및 프로필렌 산화물 중에서 선택된 하나 이상을 반응시켜 얻은 폴리올 10 ~ 20중량%; 및 (d)무스프탈산에 글리콜을 반응시켜 얻은 폴리올 10 ~ 30중량%를 포함하는 혼합 폴리올이 사용되어 발포 형성된 폴리이소시아누레이트 폼 및 이를 포함하는 제품을 제공한다. 본 발명에 따르면, 폴리올로서 서로 다른 4종의 혼합 폴리올이 사용되어 단열성 및 기계적 물성이 양호함은 물론, 고온 내열성이 뛰어나 우수한 접착력을 갖는다.

Description

폴리이소시아누레이트 폼 및 이를 포함하는 제품{POLYISOCYANURATE FOAM AND PRODUCTS COMPRISING THE SAME}

본 발명은 우수한 접착성을 가지는 폴리이소시아누레이트 폼 및 이를 포함하는 제품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 4종의 혼합 폴리올을 주원료로 하여 고온 내열성이 뛰어나 우수한 접착력을 가지면서 단열성과 기계적 물성이 향상된 폴리이소시아누레이트 폼 및 이를 포함하는 제품에 관한 것이다.

일반적으로, 폴리이소시아누레이트(PIR) 폼은 디이소시아네이트와 폴리올을 원료물질로 사용하여 발포제로 발포시켜 제조하며, 주로 단열재의 용도로 많이 사용되고 있다.

상기 디이소시아네이트로는 톨루엔디이소시아네이트(toluene diisocyanate ; TDI)나 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(4,4'-diphenylmethane diisocyanate ; MDI)가 사용되고 있며, 이 중에서 고분자형 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트로서 평균 작용기가 2.7이상인 폴리머릭 MDI가 주로 사용되고 있다.

상기 폴리올로는 크게 폴리에테르계 폴리올과 폴리에스테르계 폴리올이 사용되고 있다. 폴리에테르계 폴리올은 낮은 점도를 가져 가공이 용이하고 가수분해에 안정적이며 가격이 싼 장점이 있다. 폴리에스테르계 폴리올은 내가수분해성이 약한 단점이 있으나, 이는 열안정성이 뛰어나고 인장강도가 우수하며 기름 등에 대한 내성이 뛰어난 장점을 갖는다. 이에 따라, 폴리우레탄의 제조에는 폴리에테르계 폴리올이 주로 사용되고 있으나, 내열성(단열성)이 중요시되는 폴리이소시아누레이트 폼의 제조에는 폴리에스테르계 폴리올이 많이 사용되고 있다.

상기 발포제로는 물, 카르복실산, 플루오르 탄소계 등이 주로 사용되며, 이산화탄소나 공기 같은 불활성 기체도 발포제로 사용되기도 한다. 발포제는 낮은 열전도도를 가지며 대기 중에서 안정한 클로로플루오르 카본이 널리 사용되어 왔으나, 최근에는 클로로플루오르 카본의 환경 문제가 대두됨에 따라 히드로클로로플루오르 카본, 시클로 헥산, 물, 히드로플루오르 카본 등이 주로 사용된다. 특히 히드로클로로플루오르 카본은 낮은 열전도도를 가지면서도 폴리이소시아누레이트 폼 내에서 공기 중으로 쉽게 확산되지 않아 단열성이 지속되며 오존 파과능이 없어 폴리이소시아누레이트 폼 제조의 차세대 발포제로 많은 관심을 받고 있다.

또한, 폴리이소시아누레이트 폼을 제조함에 있어서는 상기한 바와 같은 디이소시아네이트, 폴리올 및 발포제 이외에 반응 촉매, 기포 안정제 및 난연제 등이 추가로 사용되기도 한다. 반응 촉매는 주로 칼륨계와 아연계가 사용되고, 기포 안정제는 실리콘계 계면활성제가 주로 사용된다. 그리고 난연제는 주로 할로겐계나 인계 등이 사용된다.

위와 같은 폴리이소시아누레이트 폼은 주로 건축용 샌드위치 판넬에 사용되고 있다. 그러나 유체(액체나 기체)를 수송하는 보온관, 특히 이중 보온관의 경우에도 단열성이 요구되는데, 폴리이소시아누레이트 폼은 이러한 이중 보온관에는 사용되지 않고 있다. 이는 폴리이소시아누레이트 폼의 구조적 특성상 고온 내열성이 낮아 접착력이 떨어지기 때문이다. 구체적으로, 폴리이소시아누레이트 폼은 온도 강하에 따른 수축 팽창이 심해 이중 보온관의 내관과 외관의 접촉 계면에서 접착력이 떨어져 이중 보온관의 단열재로는 적용하기 어렵기 때문이다.

또한, 일반적인 폴리이소시아누레이트 폼의 경우 기계적 물성이 낮다. 기계적 물성을 향상시키기 위해 폼의 밀도를 상승시키거나 유리섬유 또는 탄소섬유 등의 충전제를 사용하는 방법이 고려되었다. 그러나 이러한 방법들은 모두 열전도도가 증가되어 단열성이 저하되는 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 폴리올로서 서로 다른 4종의 혼합 폴리올을 사용함으로써, 고온 내열성이 뛰어나 우수한 접착력을 가지면서 단열성 및 기계적 물성이 향상된 폴리이소시아누레이트 폼 및 이를 포함하는 제품을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

이소시아네이트 성분;

폴리올 성분; 및

발포제를 포함하는 폼 조성물이 발포되어 형성된 폴리이소시아누레이트 폼에 있어서,

상기 폴리올 성분은,

(a)테레프탈산에 글리콜을 반응시켜 얻은 폴리올 40 ~ 70중량%;

(b)아디프산에 글리콜을 반응시켜 얻은 폴리올 10 ~ 30중량%;

(c)솔비톨에 에틸렌 산화물 및 프로필렌 산화물 중에서 선택된 하나 이상을 반응시켜 얻은 폴리올 10 ~ 20중량%; 및

(d)무스프탈산에 글리콜을 반응시켜 얻은 폴리올 10 ~ 30중량%를 포함하는 폴리이소시아누레이트 폼을 제공한다.

이때, 상기 폴리올 성분의 평균 OH 값은 300 ~ 510이고, 상기 이소시아네이트 성분의 평균 NCO%는 29 ~ 32인 것이 좋다. 아울러, 상기 이소시아네이트 성분은, 작용기가 2.1 ~ 3.1인 폴리머릭 MDI인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 본 발명의 폴리이소시아누레이트 폼을 포함하는 제품을 제공한다.

본 발명에 따르면, 폴리올로서 서로 다른 4종의 혼합 폴리올이 사용되어 고온 내열성이 뛰어나 우수한 접착력을 가지면서 단열성 및 기계적 물성이 향상된 효과를 갖는다. 이에 따라, 온도 강하가 심한 제품, 예를 들어 이중 보온관 등의 제품에 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 폴리이소시아누레이트 폼은 이소시아네이트 성분; 폴리올 성분; 및 발포제를 적어도 포함하는 폼 조성물이 발포되어 형성(제조)된다. 본 발명에 따른 폴리이소시아누레이트 폼은, 바람직하게는 경질이다.

상기 이소시아네이트 성분은 이소시아네이트기(-NCO)를 가지는 화합물이면 특별히 제한되지 않는다. 상기 이소시아네이트 성분은 방향족, 지방족, 포화 또는 불포화 이소시아네이트계 화합물을 사용할 수 있다. 상기 이소시아네이트 성분은, 구체적인 예를 들어 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 톨루엔디이소시아네이트(TDI), 크실렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 및 시클로헥실디이소이아네이트(CHDI) 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기 이소시아네이트 성분은 고분자형 폴리 이소시아네이트를 사용하는 것이 좋다. 바람직하게는 고분자형 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트로서 작용기(관능기) 수가 2 이상인 폴리머릭 MDI를 사용하는 것이 좋다. 보다 바람직하게는, 작용기 수가 2.1 ~ 3.1인 폴리머릭 MDI를 사용한 것이 좋다. 이때, 작용기 수가 2.1 이하이면 폴리이소시아누레이트 폼 성형 시 치수 안정성이 다소 떨어질 수 있고, 3.1을 초과하면 점도의 증가로 유동성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 이소시아네이트 성분의 평균 NCO%는 29 ~ 32인 것이 좋다. 이때, 이소시아네이트 성분의 평균 NCO가 29% 미만인 경우 유동성이 저하될 수 있고, 32%를 초과하는 경우 저온 치수 안정성이 떨어질 수 있다. 이에 따라, 이소시아네이트 성분은 폴리이소시아누레이트 폼의 치수 안정성 및 유동성을 고려하여, 작용기 수가 2.1 ~ 3.1인 폴리머릭 MDI(고분자형 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트)로서 평균 NCO%는 29 ~ 32인 것이 좋다. 아울러, 상기 폴리머릭 MDI는 NCO 인덱스(index)는 130 ~ 180인 것이 좋다.

상기 폴리올 성분은 서로 다른 4종의 폴리올을 포함하는 혼합 폴리올이 사용된다. 이때, 각 폴리올들은 적정 함량으로 배합된다. 구체적으로, 상기 폴리올 성분은, (a)테레프탈산(TPA)에 글리콜(glycol)을 반응시켜 얻은 폴리올 40 ~ 70중량%, (b)아디프산에 글리콜을 반응시켜 얻은 폴리올 10 ~ 30중량%, (c)솔비톨에 에틸렌 산화물 및 프로필렌 산화물 중에서 선택된 하나 이상을 반응시켜 얻은 폴리올 10 ~ 20중량%, 및 (d)무스프탈산에 글리콜을 반응시켜 얻은 폴리올 10 ~ 30중량%를 포함하는 혼합 폴리올이 사용된다.

이때, 상기 글리콜, 즉 상기 (a)폴리올, (b)폴리올 및 (d)폴리올의 생성 반응에 사용되는 글리콜은 글리콜류이면 제한되지 않는다. 상기 글리콜은, 바람직하게는 디에틸렌 글리콜(DEG), 디프로필렌 글리콜(DPG), 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 및 폴리프로필렌 글리콜(PPG) 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 좋다.

본 발명에 사용된 상기 폴리올 성분은 각각 테레프탈산, 무스프탈산, 아디프산 및 솔비톨을 기저로 한 폴리올들로서, 이들은 각각의 구조로 인해 반응할 수 있는 작용기를 2, 2, 2, 6을 가지고 있어 이소시아네이트와 반응 시 선형 결합을 하거나 가교 결합을 이루게 된다. 이들은 각각의 특성 차이를 보인다. 예를 들어, 아디프산을 기저로 한 폴리올과 솔비톨을 기저한 폴리올의 압축강도는 10% 이상 차이를 보인다.

본 발명에 따르면, 상기 4종의 폴리올(혼합 폴리올)로부터 합성, 발포된 폴리이소시아누레이트 폼은 4종의 폴리올 각각의 특성을 갖게 되어, 종래의 폴리이소시아누레이트 폼 대비 고온 내열성과 접착성이 개선되고, 단열성 및 기계적 물성이 우수하다. 특히, 고온에서의 내열성을 확보하여, 온도 강하가 심한 제품, 예를 들어 이중 보온관 등의 제품에 적용 시 내관 및 외관과의 견고한 접착력을 유지하며, 우수한 단열성 등을 갖는다. 이에 따라, 본 발명에 따른 폴리이소시아누레이트 폼은 건축용 판넬에는 물론, 고온 유체가 흐르는 이중 보온관의 단열재로 유용하게 사용될 수 있다.

또한, 상기 4종의 폴리올(혼합 폴리올)은 각각 상기한 바와 같은 적정 범위의 함량을 가지는데, 각 폴리올의 함량 범위가 상기 범위를 벗어난 경우 고온 내열성, 접착성, 단열성 및 기계적 물성 중의 어느 하나 이상이 양호하지 않을 수 있다. 본 발명에서, 상기 각 폴리올의 함량 범위는 4종의 폴리올 각각의 특성을 고려하여, 폴리이소시아누레이트 폼 합성 시의 반응시간, 점도, 그리고 합성된 폴리이소시아누레이트 폼의 고온 내열성, 접착성, 단열성 및 기계적 물성을 종합적으로 고찰하여 최적화한 것이다.

아울러, 폴리이소시아누레이트 폼의 합성(반응)에 관여하는 상기 이소시아네이트 성분과 폴리올 성분의 NCO/OH 비는 1.3 ~ 2.5인 것이 바람직하다. 이때, NCO/OH 비가 1.3 미만인 경우 내열성과 접착력이 다소 낮아질 수 있고, NCO/OH 비가 2.5를 초과하는 경우 기계적 물성이 낮아질 수 있다. 이에 따라, 이소시아네이트 성분과 폴리올 성분의 NCO/OH 비가 1.3 ~ 2.5를 갖도록 이소시아네이트 성분과 폴리올 성분의 함량을 적절히 조절하는 것이 좋다. 특별히 한정하는 것은 아니지만, 폴리올 성분 100중량부에 대하여 이소시아네이트 성분 120 ~ 200중량부를 사용할 수 있다.

상기 발포제는 제한되지 않는다. 발포제는 유기 발포제, 무기 발포제, 물 및 불활성 기체(이산화탄소나 공기) 중에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 발포제는, 예를 들어 플루오르 탄소계 및 물로부터 선택된 하나 이상을 사용하면 좋다. 구체적으로 예를 들어, 발포제는 플루오르 탄소계로서 1,3-펜타플루오르부탄 및 1,3-펜타플루오르프로판 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 1,3-펜타플루오르부탄은 상용 제품으로서 HFC-365mfc 등을 사용할 수 있으며, 상기 1,3-펜타플루오르프로판은 상용 제품으로서 HFC-227ea 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 발포제는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 폴리올 성분 100중량부에 대하여 0.1 ~ 40.0중량부로 사용할 수 있다.

바람직한 구현예에 따라서, 상기 발포제는 유기 발포제(플루오르 탄소계 등)와 물을 혼합 사용하는 것이 좋다. 이때, 유기 발포제는 폴리올 성분 100중량부에 대하여 5.0 ~ 35.0중량부로 사용되는 것이 좋다. 유기 발포제의 함량이 5.0중량부 미만인 경우 밀도가 너무 높아질 수 있으며, 35.0중량부를 초과하는 경우 밀도가 너무 낮아 바람직하지 않을 수 있다. 이러한 유기 발포제의 함량에 의해 폴리이소시아누레이트 폼의 밀도는 30 ~ 100kg/㎥가 될 수 있다. 본 발명에서 폴리이소시아누레이트 폼의 밀도는 제한되지 않는다. 폴리이소시아누레이트 폼의 밀도는 유기 발포제의 함량에 따라 30kg/㎥ 이하의 저밀도 폼, 또는 100kg/㎥ 이상의 고밀도 폼이 될 수 있다. 이때, 유기 발포제로는 전술한 바와 같이 1,3-펜타플루오르부탄(HFC-365mfc) 및/또는 1,3-펜타플루오르프로판(HFC-227ea)을 사용하는 것이 바람직한데, 이들은 낮은 증발 온도로 인하여 폴리이소시아누레이트 폼의 제조를 용이하게 하고, 또한 낮은 열전도도를 가짐으로 인하여 폴리이소시아누레이트 폼에 우수한 단열성을 부여할 수 있다.

또한, 상기 물은 보조 발포제로서 작용할 수 있다. 물은 이소시아네이트 성분과 반응하여 우레아(urea)를 형성시키면서 이산화탄소를 방출하고, 방출된 이산화탄소는 폴리이소시아누레이트 폼의 발포에 이용된다. 아울러, 물과 이소시아네이트 성분의 반응열은 상기 1,3-펜타플루오르부탄(HFC-365mfc) 및 1,3-펜타플루오르프로판(HFC-227ea)의 기화에도 이용된다. 이때, 물의 함량은 폴리올 성분 100중량부에 대하여 7.0중량부 이하, 구체적으로는 0.1 ~ 7.0중량부인 것이 바람직하다. 물의 함량이 0.1중량 미만으로서 너무 낮으면 보조 발포제로 작용하기 어려울 수 있다. 그리고 물의 함량이 7.0중량부를 초과하면, 과량의 반응열로 인하여 제조된 폴리이소시아누레이트 폼에 열 노화(scorch)가 발생될 수 있으며, 폴리이소시아누레이트 폼 내에 과량의 이산화탄소가 존재하게 되어 폼의 열전도도가 상승될 수 있다. 위와 같은 이유로, 발포제는 적어도 물을 포함하되, 폴리올 성분 100중량부에 대하여 0.1 ~ 7.0중량부의 물을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 폴리이소시아누레이트 폼은, 상기한 바와 같이 이소시아네이트 성분, 4종의 혼합 폴리올 및 발포제를 기본 원료로 하여 발포 성형되며, 경우에 따라서는 반응성, 폼 구조 및 기능성 등을 고려하여 부가 성분을 더 포함하여 발포 성형될 수 있다. 부가 성분은 예를 들어 반응 촉매, 기포 안정제, 쇄연장제 및 난연제 등으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기 반응 촉매는 폴리이소시아누레이트 폼의 제조에 통상적으로 사용되는 것으로서, 예를 들어 아민계 촉매와 칼륨계 촉매 등으로부터 선택될 수 있다. 또한, 반응 촉매는 사용 제품으로서, 통상적인 PC-8, T-45 및 TMR 등으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 반응 촉매는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 폴리올 성분 100중량부에 대하여 1.0 ~ 3.0중량부로 사용할 수 있다. 이때, 반응 촉매의 함량이 1.0 미만으로서 너무 낮거나 사용하지 않는 경우에는 반응 속도의 개선이 어렵고 미반응물의 존재로 물성 저하를 보일 수 있으며, 3.0중량부를 초과한 경우 과잉 사용에 따른 상승효과가 그다지 크지 않고 경제적인 면에서 바람직하지 않을 수 있다.

또한, 기포 안정제는 실리콘계 계면활성제를 사용할 수 있다. 구체적인 예로는 폴리실록산 에테르 등을 들 수 있다. 폴리이소시아누레이트 폼의 제조 시 반응열로 인하여 기화된 발포제는 기포 방울을 형성하면서 우레탄 결합이 이루어진 반응물을 발포시킨다. 상기 기포 방울들은 그 내부 압력으로 뭉쳐져 큰 방울을 형성할 수 있는데, 이 경우 단열성 및 기계적 물성이 저하될 수 있다. 이때, 기포 안정제로서 실리콘계 계면활성제를 사용하면, 실리콘계 계면활성제가 기포 방울 표면에 전하를 공급하여 이들 기포 방울들이 정전기적 반발력으로 작고 균일한 크기를 가지는 셀을 형성한다. 이러한 기포 안정제는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 폴리올 성분 100중량부에 대하여 0.01 ~ 2.0중량부로 사용될 수 있다. 이때, 기포 안정제의 함량이 0.01중량부 미만이면 기포 방울의 안정화가 어려울 수 있으며, 2.0중량부를 초과하면 폴리이소시아누레이트 폼의 기계적 물성(압축 강도 및 하중 저항성 등)이 저하될 수 있다.

상기 쇄연장제는 폴리이소시아누레이트 폼의 기계적 물성을 개선시킬 수 있다. 상기 쇄연장제는 저분자량, 예를 들어 400 이하의 분자량을 가지며, 이소시아네이트기(-NCO)와 반응할 수 있는 관능기를 2개 이상 가지는 것이 좋다. 이러한 쇄연장제는 저분자량의 히드록시 화합물 및 아민 화합물 등으로부터 선택될 수 있으며, 예를 들어 디에탄올아민, 1,4-부틸렌디아민, 1,6-헥사메틸렌디아민, 디이소프로판올아민, 에틸렌글리콜, 부탄디올, 1,6-헥산디올 및 1,4-시클로헥산디올 등으로부터 선택된 하나 이상의 가교성 저분자 화합물을 사용할 수 있다. 아울러, 상기 쇄연장제는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 폴리올 성분 100중량부에 대하여 0.1 ~ 20중량부로 사용될 수 있다. 이때, 쇄연장제의 함량이 0.1중량부 미만이면, 이의 사용에 따른 물성 개선 효과가 미미할 수 있고, 20중량부를 초과하면 접착력 등이 저하될 수 있다.

또한, 상기 난연제는 폴리이소시아누레이트 폼의 난연성을 개선하기 위해 사용되며, 이는 폴리이소시아누레이트 폼의 제조 시 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다. 상기 난연제는 할로겐계나 인계 등이 사용할 수 있으며, 구체적인 예를 들어 트리크레실 포스페이트(tricresyl phosphate) 등의 인계 난연제를 사용할 수 있다. 이러한 난연제는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 폴리올 성분 100중량부에 대하여 5.0 ~ 15.0중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 난연제의 함량이 5.0중량부 미만이면 이의 사용에 따른 난연 효과가 미미하고, 15.0중량부를 초과하는 경우 과잉 사용에 따른 난연성 개선 효과가 그다지 크지 않고 경제적으로 바람직하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 폴리이소시아누레이트 폼은 상기한 바와 같은 성분들을 원료로 하여 통상과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 폴리이소시아누레이트 폼의 제조방법은 원료를 반응시키는 방법에 따라 예를 들어 원쇼트(one shot)법, 프리폴리머(prepolymer)법 및 스프레이(spray)법 등으로 구분될 수 있다. 이 중에서, 상기 원쇼트법은 이소시아네이트 성분 및 폴리올 성분 등의 사용 원료 전부를 통시에 발포기에 투입하여 반응시키는 방법이다. 이러한 원쇼트법은 작업이 간단하고 용이한 장점이 있는 반면, 반응 속도 조절이 어렵고 다량의 반응열이 발생하여 폼 내부에 균일이 생길 수 있다. 또한, 상기 프리폴리머법은 이소시아네이트 성분에 폴리올 성분 일부를 미미 반응시킨 후, 여기에 다른 원료를 추가 반응시키는 방법이다. 이러한 프리폴리머법은 비교적 반응이 완만하게 일어나면서 반응율이 놓고, 반응에 다른 폼의 점도 상승속도가 느려 복잡한 구조물에도 구석구석 채워질 수 있는 장점이 있는 반면, 제조단계가 길어 다소 가격이 높아질 수 있다.

본 발명에 따른 폴리이소시아누레이트 폼은 위와 같은 방법, 또는 이들 이외의 다른 여러 가지 주지의 방법을 통해 제조될 수 있다. 작업성, 생산성 및 가격적인 측면을 고려한다면, 원쇼트법을 이용한다. 이때, 다량의 반응열로 인한 폼 내주의 열 노화나 균열이 발생되지 않도록 폴리올 성분 및 첨가제를 적절히 조절한다. 또한, 적용되는 제품의 구조가 복잡한 경우에는 프리폴리머법을 이용한다. 그리고 발포에 사용되는 발포기는 통상적으로 사용되는 고압 또는 저압 발포기를 사용할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 제품은 상기한 바와 같은 본 발명의 폴리이소시아누레이트 폼을 포함한다. 본 발명에 따른 제품은 2층 이상의 다층 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 건축용 판넬(panel)이나 보온관 등으로부터 선택될 수 있다. 상기 건축용 판넬은 하나 또는 2개 이상의 베이스 판을 포함하여, 건축물의 내장재나 외장재로 사용될 수 있다. 또한, 상기 보온관은 유체(액체나 기체)를 수송하기 위한 것으로서, 이는 예를 들어 내관과 외관을 포함하는 이중 보온관이 될 수 있다. 이때, 본 발명의 폴리이소시아누레이트 폼은 상기 제품들의 단열재로 사용될 수 있다.

예시적인 형태에 따라서, 본 발명에 따른 제품은 제1부재; 제2부재; 및 상기 제1부재와 제2부재의 사이에 형성된 단열재를 포함한다. 이때, 상기 단열재는 전술한 바와 같은 본 발명의 폴리이소시아누레이트 폼으로 구성된다.

상기 제1부재와 제2부재는 제한되지 않는다. 제1부재와 제2부재는 금속, 세라믹 또는 합성수지재 등으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제품이 샌드위치 구조의 건축용 판넬인 경우, 상기 제1부재는 상판(표면판)이 되고, 상기 제2부재는 하판(배면판)이 될 수 있다. 바람직한 구현예에 따라서, 본 발명에 따른 제품은 내관과 외관을 포함하는 이중 보온관이다. 이때, 상기 제1부재는 내관이 되고, 상기 제2부재는 외관이 될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 폴리이소시아누레이트 폼은 단열성 및 기계적 물성이 우수함은 물론, 특히 고온 내열성이 우수하여 온도 강하가 심한 이중 보온관의 단열재로 유용하게 사용될 수 있다. 즉, 고온에서도 접착력이 저하됨이 없이 내관 및 외관과 견고한 접착력을 유지한다.

이하, 본 발명의 실시예를 예시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

테레프탈산(TPA)에 디에틸렌 글리콜(DEG)을 반응시켜 얻은 폴리올 50.0g, 아디프산에 디에틸렌 글리콜(DEG)을 반응시켜 얻은 폴리올 25.0g, 솔비톨에 에틸렌 산화물과 프로필렌 산화물을 반응시켜 얻은 폴리올 10.0g, 무수프탈산(PA)에 디에틸렌 글리콜(DEG)을 반응시켜 얻은 폴리올 15.0g을 혼합하였다.

다음으로, 상기 혼합 폴리올에 기포 안정제로서 폴리실록산 에테르 2.0g, 반응 촉매로서 PC-8 0.6g, T-45 0.4g 및 TMR-3 2.0g, 난연제로서 트리크레실 포스페이트 10.0g, 발포제로서 물 0.7g과 1,3-펜타플루오르부탄(HFC-365mfc) 21.0g를 첨가하여 레진 원액을 얻고, 여기에 폴리머릭 MDI(고분자형 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트) 160.0g을 혼합, 반응시켜 발포함으로써 폴리이소시아누레이트 폼을 제조하였다.

[실시예 2]

테레프탈산(TPA)에 디에틸렌 글리콜(DEG)을 반응시켜 얻은 폴리올 50.0g, 아디프산에 디에틸렌 글리콜(DEG)을 반응시켜 얻은 폴리올 20.0g, 솔비톨에 에틸렌 산화물과 프로필렌 산화물을 반응시켜 얻은 폴리올 15.0g, 무수프탈산(PA)에 디에틸렌 글리콜(DEG)을 반응시켜 얻은 폴리올 15.0g을 혼합하였다.

다음으로, 상기 혼합 폴리올에 기포 안정제로서 폴리실록산 에테르 2.0g, 반응 촉매로서 PC-8 0.6g, T-45 0.4g 및 TMR-3 2.0g, 난연제로서 트리크레실 포스페이트 10.0g, 발포제로서 물 0.7g과 1,3-펜타플루오르부탄(HFC-365mfc) 21.0g를 첨가하여 레진 원액을 얻고, 여기에 폴리머릭 MDI(고분자형 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트) 160.0g을 혼합, 반응시켜 발포함으로써 폴리이소시아누레이트 폼을 제조하였다.

[실시예 3]

상기 실시예 2에 따른 제조된 폴리이소시아누레이트 폼을 EN253 방법에 따라 200℃에서 1,500 시간 동안 노화시킨 것을 본 실시예 3에 따른 시편으로 사용하였다.

[실시예 4]

테레프탈산(TPA)에 폴리에틸렌 글리콜(PEG200)을 반응시켜 얻은 폴리올 45.0g, 아디프산에 디에틸렌 글리콜(DEG)을 반응시켜 얻은 폴리올 15.0g, 솔비톨에 에틸렌 산화물과 프로필렌 산화물을 반응시켜 얻은 폴리올 15.0g, 무수프탈산(PA)에 디에틸렌 글리콜(DEG)을 반응시켜 얻은 폴리올 25.0g을 혼합하였다.

다음으로, 상기 혼합 폴리올에 기포 안정제로서 폴리실록산 에테르 2.0g, 반응 촉매로서 PC-8 0.6g, T-45 0.4g 및 TMR-3 2.0g, 난연제로서 트리크레실 포스페이트 10.0g, 발포제로서 물 0.7g과 1,3-펜타플루오르부탄(HFC-365mfc) 21.0g를 첨가하여 레진 원액을 얻고, 여기에 폴리머릭 MDI(고분자형 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트) 160.0g을 혼합, 반응시켜 발포함으로써 폴리이소시아누레이트 폼을 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 실시예 4에 따른 각 폴리이소시아누레이트 폼 시편에 대하여 물성을 평가하였다. 물성 평가 결과와 평가 방법을 하기 [표 1]에 나타내었다.

< 폼 시편의 물성 평가 결과 및 평가 방법 >

항 목	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	평가 방법
밀도[kg/㎥]	82	78	78	80	ASTM D1622
열전도도[kcal/mㆍhㆍ℃]	0.0217	0.0192	0.0218	0.0201	ASTM C518
압축강도[MPa)	6.6	7.0	7.4	6.8	ASTM D1621
굽힘강도[MPa]	6.4	7.4	4.9	7.7	KS M3830
내관 접착력[MPa]	2.8	2.8	2.5	3.1	ASTM D4986
독립 기포율[%]	94.9	91.8	91.5	92.5	ASTM D2856

상기 [표 1]에 나타낸 바와 같이, 상기와 같이 제조된 폴리이소시아누레이트 폼 시편은 모든 물성에서 양호한 결과를 보임을 알 수 있었다. 특히, 실시예 2(노화 전)와 실시예 3(노화 후)을 비교하여 보면, 200℃의 고온에서 장기간 동안 노화시켰음으로 불구하고 내열성이 우수하여 접착력 저하의 폭이 낮음을 알 수 있었다. 상기 물성 중에서 독립 기포율은 폴리이소시아누레이트 폼의 열전도도, 수증기 투과율, 흡습율 등의 특성에 영향을 미친다. 또한, 일반적으로 독립 기포율은 폴리이소시아누레이트 폼의 품질 관리와 품질 평가 척도가 되기도 한다. 이때, 통상적인 종래의 폴리이소시아누레이트 폼은 90% 수준의 독립 기포율을 가지는데, 상기 [표 1]에 나타난 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 폴리이소시아누레이트 폼은 91% 이상, 많게는 94% 이상으로서 매우 높은 독립 기포율을 가짐을 알 수 있었다.

이상의 실시예에서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따라 4종의 폴리올을 적정 함량으로 사용하는 경우, 단열성 및 기계적 물성이 양호함은 물론, 특히 내열성 우수하여 고온에서도 우수한 접착력을 유지함을 알 수 있다. 또한, 매우 놓은 독립 기포율을 가짐을 알 수 있었다.

Claims (8)

1. 이소시아네이트 성분;
   폴리올 성분; 및
   발포제를 포함하는 폼 조성물이 발포되어 형성된 폴리이소시아누레이트 폼에 있어서,
   상기 폴리올 성분은,
   (a)테레프탈산에 글리콜을 반응시켜 얻은 폴리올 40 ~ 70중량%;
   (b)아디프산에 글리콜을 반응시켜 얻은 폴리올 10 ~ 30중량%;
   (c)솔비톨에 에틸렌 산화물 및 프로필렌 산화물 중에서 선택된 하나 이상을 반응시켜 얻은 폴리올 10 ~ 20중량%; 및
   (d)무스프탈산에 글리콜을 반응시켜 얻은 폴리올 10 ~ 30중량%를 포함하는 혼합 폴리올인 것을 특징으로 하는 폴리이소시아누레이트 폼.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 이소시아네이트 성분과 폴리올 성분의 NCO/OH 비는 1.3 ~ 2.5인 것을 특징으로 하는 폴리이소시아누레이트 폼.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 폴리올 성분의 평균 OH 값은 300 ~ 510이고, 상기 이소시아네이트 성분의 평균 NCO%는 29 ~ 32인 것을 특징으로 하는 폴리이소시아누레이트 폼.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 이소시아네이트 성분은, 작용기가 2.1 ~ 3.1인 폴리머릭 MDI인 것을 특징으로 하는 폴리이소시아누레이트 폼.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 발포제는 폴리올 성분 100중량부에 대하여 0.1 ~ 7.0중량부의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리이소시아누레이트 폼.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 따른 폴리이소시아누레이트 폼을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품.
   
7. 제1부재;
   제2부재; 및
   상기 제1부재와 제2부재의 사이에 형성된 단열재를 포함하고,
   상기 단열재는 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 따른 폴리이소시아누레이트 폼인 것을 특징으로 하는 제품.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 제품은 이중 보온관인 것을 특징으로 하는 제품.