KR20140004796A - 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물 및 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법 - Google Patents

경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물 및 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

폴리올 화합물, 발포제인 물을 함유하고, 폴리이소시아네이트 성분과 혼합, 반응시켜 경질 폴리우레탄 폼을 형성하기 위한 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물에 있어서, 평균 관능기수가 2~4, 중량 평균 분자량이 3000~8000으로서 알킬렌 옥사이드의 중합체인 폴리에테르 폴리올(A)과 분자량이 250 미만인 쇼트 글리콜(B)을 함유하는 폴리올 화합물을 사용하고, 폴리올 화합물 100중량부에 대해 물을 20~100중량부 함유하는 것으로 한다.

Description

경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물 및 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법{Polyol composition for hard polyurethane foam and production method for hard polyurethane foam}
본 발명은 발포제로서 물을 함유하는 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물 및 저밀도이고 뛰어난 단열 성능을 구비하는 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터 단독주택 등의 건축물 단열재로서 유리솜이 널리 사용되고 있다. 유리솜은 그 단열 성능은 반드시 충분하지는 않지만, 염가인 것이 널리 사용되는 이유라고 생각된다. 한편, 경질 폴리우레탄 폼은 그 단열 성능은 유리솜보다 뛰어난 반면, 가격이 고가이기 때문에 유리솜만큼 널리 사용되지 않았다.
경질 폴리우레탄 폼의 가격을 내리는 방법으로서 폼의 단열 성능을 유지하면서 그 밀도를 저밀도화하는 것을 생각할 수 있다. 하기 특허문헌 1에서는 수평균 분자량이 2000~9000인 폴리옥시알킬렌 폴리에테르 폴리올 및 수평균 분자량이 250~750인 폴리옥시알킬렌 폴리에테르 폴리올로 이루어지는 폴리올 조성물을 원료로 하고, 분무 공법에 의해 코어 밀도가 2kg/㎥ 이상 20kg/㎥ 이하인 저밀도 경질 폴리우레탄 폼을 제조하는 점이 기재되어 있다. 그러나, 이러한 문헌에 기재된 폴리올 조성물을 원료로 한 경우, 셀 거칠기(폼의 외관 불량), 취성(폼의 푸석거림) 등을 고려하면, 폼의 저밀도화에는 한계가 있다. 또한, 이러한 문헌에 기재된 경질 폴리우레탄 폼은 분무 용도를 상정하고 있기 때문에, 저복원율인 것이 중요하여 폼의 유연성이 떨어진다.
하기 특허문헌 2에서는 평균 관능기수 2.5~4, 수산기가 200~300mgKOH/g의 폴리에테르 폴리올과 평균 관능기수 4~6, 수산기가 400~900mgKOH/g의 폴리에테르 폴리올과 평균 관능기수 2.5~3.5, 수산기가 20~60mgKOH/g의 폴리에테르 폴리올과 폴리올 조성물을 원료로 하고, 연속 슬라브 발포에 의해 코어 밀도가 5kg/㎥ 이상 14kg/㎥ 이하인 저밀도 경질 폴리우레탄 폼을 제조하는 점이 기재되어 있다. 그러나, 이러한 문헌에 기재된 경질 폴리우레탄 폼에서도 셀 거칠기(폼의 외관 불량), 취성(폼의 푸석거림) 등을 고려하면, 역시 폼의 저밀도화에는 한계가 있다.
하기 특허문헌 3에서는 (a)관능기수 2~3.5, 수산기가 28~90mgKOH/g 및 폴리옥시에틸렌 단위 함유량이 5중량% 이하인 폴리옥시알킬렌 폴리올,　(b)관능기수 3~6 및 수산기가 150~500mgKOH/g인 폴리옥시알킬렌 폴리올 및 (c)관능기수 2~3 및 수산기가 450~840mgKOH/g인 폴리올의 혼합물과, 상기 폴리올의 혼합물 100중량부에 대해 발포제로서의 물 6~12중량부를 이용한 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이러한 제조 방법에서는 폼 강도의 면에서 폼 밀도의 하한을 정하고 있어 폼의 저밀도화에 한계가 있다.
특허문헌 1: 일본특허공개 2002-293868호 공보 특허문헌 2: 일본특허 제4079254호 공보 특허문헌 3: 일본특허공개 평06-25375호 공보
본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 저밀도이고 뛰어난 단열 성능을 구비하여 단독주택 등의 건축물용 단열재로서 유용한 경질 폴리우레탄 폼을 제조하기 위한 원료가 되는 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물 및 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적은 하기와 같은 본 발명에 의해 달성할 수 있다. 즉, 본 발명에 관한 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물은 폴리올 화합물, 발포제인 물을 함유하고, 폴리이소시아네이트 성분과 혼합, 반응시켜 경질 폴리우레탄 폼을 형성하기 위한 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물로서, 상기 폴리올 화합물이 평균 관능기수가 2~4, 중량 평균 분자량이 3000~8000으로서 알킬렌 옥사이드의 중합체인 폴리에테르 폴리올(A)과 분자량이 250 미만인 쇼트 글리콜(B)을 함유하고, 상기 폴리올 화합물 100중량부에 대해 상기 물을 20~100중량부 함유하는 것을 특징으로 한다.
상기 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물은 발포제로서의 물을 20~100중량부 함유한다. 이 때문에, 이러한 폴리올 조성물을 원료로서 사용한 경우, 저밀도의 경질 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있다.
그런데, 폴리올 화합물로서 고분자량의 폴리에테르 폴리올만을 함유하는 경우로서, 폴리올 조성물 중 물의 배합량을 늘리면, 폼의 발포 단계에서 수지 강도가 불충분하게 되어 폼 내의 발포 가스 누락이 많이 발생하고 폼의 수축이 발생하기 쉬워진다. 그 결과, 폼의 저밀도화가 불충분하게 되는 경향이 있다. 그러나, 상기 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물에서는 고분자량의 폴리에테르 폴리올(A)과 함께 분자량이 250 미만인 쇼트 글리콜(B)을 함유하기 때문에, 폼의 발포 초기 단계에서 증점 속도(수지화 속도)가 빨라진다. 이에 의해, 고분자량의 폴리에테르 폴리올(A)에 기인하여 폼의 복원률이 높아짐과 동시에, 저분자량의 쇼트 글리콜(B)에 기인하여 폼의 발포 초기부터 수지 강도가 높아진다. 그 결과, 저밀도이고 유연성이 뛰어난 경질 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있다.
또, 폴리올 조성물 중에 고분자량의 폴리에테르 폴리올(A)과 저분자량의 쇼트 글리콜(B)을 함유하기 때문에, 폼을 저밀도화해도 폼의 셀 직경이 작아진다. 그 결과, 폼의 셀 거칠기(폼의 외관 불량)를 방지하면서 폼의 푸석거림을 억제하여 취성을 작게 할 수 있다.
상기 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물에 있어서, 상기 폴리올 화합물 100중량부 중에서 상기 폴리에테르 폴리올(A)을 10~80중량부 함유하고, 상기 쇼트 글리콜(B)을 10~60중량부 함유하는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따르면, 폼의 수지 강도를 높이면서 폼의 복원률을 높이고 폼의 셀 직경을 작게 할 수 있다. 그 결과, 경질 폴리우레탄 폼을 저밀도화하면서 취성 및 유연성을 더욱 균형 좋게 향상시킬 수 있다.
상기 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물에 있어서, 상기 폴리올 화합물이 평균 관능기수가 2~4, 중량 평균 분자량이 3000~5000으로서 프로필렌 옥사이드의 중합체인 폴리에테르 폴리올(C)을 더 함유하는 것이 바람직하다. 폴리올 화합물로서 프로필렌 옥사이드의 중합체인 고분자량 폴리에테르 폴리올(C)을 함유하는 경우, 폼의 발포 단계 말기에 폼의 셀 막이 찢어져 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼이 되기 쉽다. 그 결과, 폼의 수축 등을 억제하면서 보다 확실히 폼을 저밀도화할 수 있다.
본 발명에 관한 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법은 폴리올 화합물, 발포제인 물을 함유하는 폴리올 조성물과 폴리이소시아네이트 성분을 혼합, 반응시키는 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법으로서, 상기 폴리올 화합물이 평균 관능기수가 2~4, 중량 평균 분자량이 3000~8000으로서 알킬렌 옥사이드의 중합체인 폴리에테르 폴리올(A)과 분자량이 250 미만인 쇼트 글리콜(B)을 함유하고, 상기 폴리올 화합물 100중량부에 대해 상기 물을 20~100중량부 함유하는 것을 특징으로 한다.
상기 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법에 있어서, 상기 폴리올 화합물 100중량부 중에서 상기 폴리에테르 폴리올(A)을 10~80중량부 함유하고, 상기 쇼트 글리콜(B)을 10~60중량부 함유하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법에 있어서, 상기 폴리올 화합물이 평균 관능기수가 2~4, 중량 평균 분자량이 3000~5000으로서 프로필렌 옥사이드의 중합체인 폴리에테르 폴리올(C)을 더 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물은 폴리올 화합물로서 평균 관능기수가 2~4, 중량 평균 분자량이 3000~8000으로서 알킬렌 옥사이드의 중합체인 폴리에테르 폴리올(A)과 분자량이 250 미만인 쇼트 글리콜(B)을 함유한다.
폴리에테르 폴리올(A)은 2~4개의 활성 수소 원자를 갖는 개시제에 알킬렌 옥사이드를 개환 부가 중합시켜 얻어진 폴리옥시알킬렌 폴리올이다. 개시제로서는 구체적으로 예를 들면, 지방족 다가 알코올(예를 들면, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 1,4-부탄디올, 1,3-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 시클로헥실렌글리콜, 시클로헥산디메탄올 등의 글리콜류, 트리메티롤프로판, 글리세린 등의 트리올류, 펜타에리스리톨 등의 4관능 알코올류, 지방족 아민(예를 들면, 에틸렌디아민, 프로필렌디아민, 부틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 네오펜틸디아민 등의 알킬렌 디아민, 모노에탄올아민, 디에탄올아민 등의 알칸올 아민), 방향족 아민(예를 들면, 2,4-톨루엔디아민, 2,6-톨루엔디아민, 디에틸톨루엔디아민, 4,4′-디아미노디페닐메탄, p-페닐렌디아민, o-페닐렌디아민, 나프탈렌디아민 등) 등을 들 수 있고, 이들은 각각 1종 단독으로 이용해도 되고 2종 이상 병용해도 된다. 개시제로서 지방족 알코올을 이용하는 것이 바람직하고, 트리올류를 이용하는 것이 보다 바람직하며, 글리세린을 이용하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 폴리에테르 폴리올(A)은 평균 관능기수가 2~4이고, 2.5~3.5인 것이 보다 바람직하다. 또, 폴리에테르 폴리올(A)은 중량 평균 분자량이 3000~5000인 것이 보다 바람직하다.
알킬렌 옥사이드로서는 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 1,2-부틸렌 옥사이드, 2,3-부틸렌 옥사이드, 스티렌 옥사이드, 시클로헥센 옥사이드 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드를 병용하여 상기 개시제에 개환 부가 중합시키는 것이 바람직하다. 그 때, 에틸렌 옥사이드의 비율((에틸렌 옥사이드)/(에틸렌 옥사이드+프로필렌 옥사이드))을 5%~30%로 하는 것이 바람직하다.
폴리에테르 폴리올(A)의 수산기가는 20~100mgKOH/g인 것이 바람직하고, 30~60mgKOH/g인 것이 보다 바람직하다. 이 수산기가가 20mgKOH/g 미만이면, 폴리이소시아네이트 성분에 대한 폴리올 조성물의 점도비가 높아져 혼합시의 교반 불량으로 이어진다. 반대로 100mgKOH/g를 넘으면, 얻어진 폴리우레탄 폼에 적당한 인성(靭性)을 부여하기가 어려워진다. 수산기가는 JIS K1557-1:2007에 준거하여 측정되는 값이다.
분자량이 250 미만인 쇼트 글리콜(B)은 예를 들면 에틸렌글리콜(분자량 62), 프로필렌글리콜(분자량 76), 디에틸렌글리콜(분자량 106), 디프로필렌글리콜(분자량 134), 1,4-부탄디올(분자량 90), 1,3-부탄디올(분자량 90), 1,6-헥산디올(분자량 118), 글리세린(분자량 92), 트리프로필렌글리콜(분자량 192) 등을 들 수 있다. 이들 중에서도 폼의 수지 강도를 보다 확실히 높이기 위해서는 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜 및 글리세린이 바람직하고, 디에틸렌글리콜이 특히 바람직하다. 쇼트 글리콜(B)의 분자량은 62~200인 것이 바람직하고, 90~150인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 관한 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물에서는 폴리올 화합물로서 평균 관능기수가 2~4, 중량 평균 분자량이 3000~5000으로서 프로필렌 옥사이드의 중합체인 폴리에테르 폴리올(C)을 더 함유하는 것이 바람직하다. 폴리에테르 폴리올(C)은 2~4개의 활성 수소 원자를 갖는 개시제에 프로필렌 옥사이드만을 개환 부가 중합시켜 얻어진 폴리옥시알킬렌 폴리올이다. 개시제로서는 상술한 지방족 다가 알코올, 지방족 아민, 방향족 아민 등을 들 수 있고, 특별히 한정되지 않는다. 개시제로서 특히 바람직하게는 글리세린이다.
본 발명에 관한 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물에서는 저밀도화하면서 단열 성능이 뛰어난 경질 폴리우레탄 폼을 제조하기 위해 폴리올 화합물 100중량부 중에서 폴리에테르 폴리올(A)을 10~80중량부 함유하고, 쇼트 글리콜(B)을 10~60중량부 함유하는 것이 바람직하며, 폴리에테르 폴리올(A)을 15~70중량부 함유하고, 쇼트 글리콜(B)을 10~50중량부 함유하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 폴리에테르 폴리올(C)을 함유하는 경우, 폴리에테르 폴리올(A)을 10~30중량부 함유하고, 쇼트 글리콜(B)을 10~60중량부 함유하며, 또한 폴리에테르 폴리올(C)을 30~70중량부 함유하는 것이 바람직하고, 폴리에테르 폴리올(A)을 15~25중량부 함유하고, 쇼트 글리콜(B)을 10~50중량부 함유하며, 또한 폴리에테르 폴리올(C)을 40~60중량부 함유하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 관한 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물에는 발포제로서 물이 배합된다. 발포제는 물 단독인 것이 바람직하고, 그 배합량은 폴리올 화합물 100중량부에 대해 20~100중량부이고, 보다 바람직하게는 30~90중량부이며, 더 바람직하게는 40~80중량부이다. 이와 같이 물을 다량으로 배합함으로써 폴리우레탄 폼의 저밀도화를 도모할 수 있다.
본 발명에 관한 폴리올 조성물에는 통상 난연제, 촉매 및 정포제가 추가로 배합된다. 또한, 착색제나 산화 방지제 등 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물에 배합되는 각종 첨가제를 추가로 배합해도 된다.
난연제로서는 유기 인산 에스테르류, 할로겐 함유 화합물, 수산화 알루미늄 등의 금속 화합물을 들 수 있고, 특히 유기 인산 에스테르류가 폴리올 조성물의 점도 저하 효과를 가지므로 바람직하다. 유기 인산 에스테르로서는 인산의 할로겐화 알킬 에스테르, 알킬 인산 에스테르나 아릴 인산 에스테르, 포스폰산 에스테르 등을 들 수 있다. 구체적으로는 트리스(클로로프로필) 포스페이트(TMCPP, 다이하치 화학 제품), 트리부톡시에틸 포스페이트(TBEP), 트리부틸 포스페이트, 트리에틸 포스페이트, 트리메틸 포스페이트, 크레질페닐 포스페이트 등을 들 수 있다. 난연제의 배합량은 폴리올 화합물 100중량부에 대해 10~50중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15~40중량부이다. 특히, 폴리올 조성물 중에 상기 폴리에테르 폴리올(A) 및 상기 쇼트 글리콜(B)에 더하여 폴리올 화합물 100중량부에 대해 난연제를 20중량부 이상 함유하면, 폼의 취성 악화를 방지할 수 있기 때문에 바람직하다.
촉매로서는 우레탄화 반응을 촉진하는 촉매이면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 폴리이소시아네이트 성분의 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 반응성의 아민 촉매를 이용하는 것이다. 이러한 반응성의 아민 촉매로서는 N,N-디메틸에탄올아민, N,N-디메틸아미노 에톡시에탄올, N,N,N′-트리메틸아미노에틸 에탄올아민, N,N,N′,N′-테트라메틸-2-히드록시 프로필렌 디아민, N-히드록시 에틸모르포린, N-메틸-N-히드록시 에틸피페라진, N,N-디메틸 프로필렌 디아민 등을 들 수 있다.
또, 통상의 제3급 아민 촉매를 이용할 수도 있고, 이러한 제3급 아민 촉매로서는 N,N,N′,N′-테트라메틸 에틸렌디아민, N,N,N′,N′-테트라메틸헥사 메틸렌디아민, N,N,N′,N′,N″-펜타메틸 디에틸렌 트리아민, 디아자비시클로운데센, N,N-디메틸시클로헥실아민, 트리에틸렌디아민, N-메틸모르포린 등을 들 수 있다.
촉매의 배합량은 폴리올 화합물 100중량부에 대해 2~10중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3~8중량부이다.
정포제로서는 공지의 경질 폴리우레탄 폼용 정포제 중에서 예를 들면 에틸렌 옥사이드나 프로필렌 옥사이드의 중합체인 폴리옥시알킬렌 글리콜과 폴리디메틸실록산의 그래프트 공중합체를 들 수 있고, 폴리옥시알킬렌 중의 옥시에틸렌기 함유율이 70~100몰%인 실리콘 정포제가 바람직하게 이용되며, 구체적으로는 SH-193, SZ-1671, SF-2937F, SF-2938F(도레 다우코닝 실리콘사 제품), B-8465, B-8467, B-8481(에보닉 데구사 제팬사 제품), L-6900(모멘티브사 제품) 등을 들 수 있다. 정포제의 배합량은 폴리올 화합물 100중량부에 대해 1~10중량부인 것이 바람직하다.
상기 폴리올 조성물과 혼합, 반응시켜 경질 폴리우레탄 폼을 형성하는 폴리이소시아네이트 성분으로서는 이소시아네이트기를 2개 이상 갖는 방향족계, 지환족계, 지방족계 등의 각종 폴리이소시아네이트 화합물을 이용할 수 있다. 바람직하게는 취급의 용이함, 반응 속도, 얻어지는 폴리우레탄 폼의 물리 특성이 우수한 것 및 저비용인 것 등으로부터 액상 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)를 이용하는 것이다. 액상 MDI로서는 크루드 MDI(c-MDI)(44V-10, 44V-20 등(스미카 바이엘 우레탄사 제품), 밀리오네이트 MR-200(니폰 폴리우레탄 공업)), 우레톤이민 함유 MDI(밀리오네이트 MTL; 니폰 폴리우레탄 공업 제품) 등을 들 수 있다. 액상 MDI에 더하여 다른 폴리이소시아네이트 화합물을 병용해도 되고, 병용하는 폴리이소시아네이트 화합물로서는 폴리우레탄의 기술분야에서 공지의 폴리이소시아네이트 화합물은 한정 없이 사용 가능하다.
본 발명에 관한 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법은 폴리올 화합물, 발포제인 물을 함유하는 폴리올 조성물과 폴리이소시아네이트 성분을 혼합, 반응시키는 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법으로서, 폴리올 화합물이 평균 관능기수가 2~4, 중량 평균 분자량이 3000~8000으로서 알킬렌 옥사이드의 중합체인 폴리에테르 폴리올(A)과 분자량이 250 미만인 쇼트 글리콜(B)을 함유하고, 폴리올 화합물 100중량부에 대해 물을 20~100중량부 함유하는 것을 특징으로 한다. 이러한 제조 방법에 있어서, 상기 폴리올 화합물 100중량부 중에서 상기 폴리에테르 폴리올(A)을 10~80중량부 함유하고, 상기 쇼트 글리콜(B)을 10~60중량부 함유하는 것이 바람직하며, 상기 폴리올 화합물이 평균 관능기수가 2~4, 중량 평균 분자량이 3000~5000으로서 프로필렌 옥사이드의 중합체인 폴리에테르 폴리올(C)을 더 함유하는 것이 보다 바람직하다.
상기 제조 방법에 있어서, 폴리올 조성물과 폴리이소시아네이트 성분을 혼합, 반응시킬 때의 이소시아네이트 지수(NCO Index)는 30~100인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 40~70이다. 이소시아네이트 지수를 상기 범위 내로 함으로써, 폼의 저밀도화를 도모한 경우에서도 취성의 악화를 방지할 수 있다. 여기서, 이소시아네이트 지수란 폴리올 조성물에 포함되는 모든 활성 수소기(발포제로서의 물을 2관능 활성 수소 화합물로서 계산)에 대한 폴리이소시아네이트 성분의 이소시아네이트기의 당량비를 백분율로 나타낸 것(활성 수소기 100당량에 대한 이소시아네이트기의 당량비)을 의미한다.
또한, 이 제조 방법에 의해 얻어지는 경질 폴리우레탄 폼의 밀도는 20kg/㎥ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15kg/㎥ 이하이며, 더 바람직하게는 10kg/㎥ 이하이다. 이러한 폼 밀도는 예를 들면 발포제로서의 물의 양을 20~100중량부(대 폴리올 화합물 100중량부)로 조정함으로써, 상기 범위 내로 설정할 수 있다. 여기서, 폼 밀도는 JIS K7222에 준거하여 측정되는 값이다.
또한, 이 제조 방법에 의해 얻어지는 경질 폴리우레탄 폼은 독립 기포율이 15% 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0~10%이다. 이와 같이 연통화율을 높게 함으로써, 경질 폴리우레탄 폼으로서의 뛰어난 치수 안정성을 확보할 수 있다. 여기서, 독립 기포율은 ASTM D2856에 준거하여 측정되는 값이다.
또한, 이 제조 방법에 의해 얻어지는 경질 폴리우레탄 폼은 열전도율(λ)이 λ≤0.04W/m·K인 것이 바람직하다. 이 경우, 저밀도화된 경질 폴리우레탄 폼이어도 충분한 단열 성능을 발휘할 수 있다. 여기서, 열전도율은 JIS A1412-2에 준거하여 측정되는 값이다.
상기 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법에서는 연속 라인에서 연속적으로 제조해도 되고, 혹은 배치 방식으로 제조해도 된다. 또한, 건축물의 구성 기재에 스프레이에 의해 분무 시공하는 스프레이법, 건축 기재에 의해 형성된 공극에 폴리올 조성물과 폴리이소시아네이트 성분의 혼합물을 주입하는 주입법 등을 들 수 있고, 특별히 한정되지 않는다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(폴리올 조성물의 조제)
하기 표 1에 기재한 배합으로 폴리올 조성물을 조제하였다. 표 1 중의 각 성분의 상세는 이하와 같다.
(1)폴리올 화합물
폴리에테르 폴리올(A)-1; 상품명「엑세놀-820」(아사히 가라스사 제품), 개시제를 글리세린으로 하여 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드를 부가 중합하여 얻어진 폴리에테르 폴리올(중량 평균 분자량 4900, 수산기가(OHV)=34mgKOH/g)
폴리에테르 폴리올(A)-2; 상품명「엑세놀-230」(아사히 가라스사 제품), 개시제를 글리세린으로 하여 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드를 부가 중합하여 얻어진 폴리에테르 폴리올(중량 평균 분자량 3000, 수산기가(OHV)=56mgKOH/g)
폴리에테르 폴리올(A)-3; 상품명「엑세놀-851」(아사히 가라스사 제품), 개시제를 글리세린으로 하여 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드를 부가 중합하여 얻어진 폴리에테르 폴리올(중량 평균 분자량 7000, 수산기가(OHV)=25mgKOH/g)
쇼트 글리콜(B)-1; 디에틸렌글리콜(DEG)(분자량 106, 수산기가(OHV)=1058mgKOH/g, 나카라이 테스크사 제품)
쇼트 글리콜(B)-2; 글리세린(Gly)(분자량 92, 수산기가(OHV)=1829mgKOH/g, 나카라이 테스크사 제품)
폴리에테르 폴리올(C); 상품명「T-3000S」(미츠이 화학사 제품), 개시제를 글리세린으로 하여 프로필렌 옥사이드만을 부가 중합하여 얻어진 폴리에테르 폴리올(중량 평균 분자량 3000, 수산기가=56mgKOH/g)
(2)난연제; 상품명「TMCPP」(다이하치 화학사 제품)
(3)정포제; 실리콘계 비이온 계면활성제, 상품명「SF-2938F」(도레 다우코닝 실리콘사 제품)
(4)촉매
촉매-1; 제3급 아민 촉매, 상품명「TOYOCAT-ET」(도소사 제품)
촉매-2; N,N-디메틸아미노에톡시에탄올, 상품명「카오 No.26」(카오사 제품)
(실험실 평가)
조제한 각 폴리올 조성물(실시예 1~6, 비교예 1)을 통상의 방법에 따라 폴리이소시아네이트 성분과 혼합하고, 반응시켜 경질 폴리우레탄 폼을 제작하였다. 폴리이소시아네이트 성분으로서는 c-MDI(스미카 바이엘 우레탄사 제품「스미듀르 44V-10」, NCO%: 31%)를 이용하고, 이소시아네이트 지수(NCO Index)는 표 1에 기재한 바와 같이 하였다. 하기의 평가를 행하여 결과를 표 1에 나타내었다.
[중량 평균 분자량]
중량 평균 분자량은 GPC(겔 투과 크로마토그래피)로 측정하여 표준 폴리스티렌에 의해 환산하였다.
GPC 장치: 시마즈 제작소 제품, LC-10A
칼럼: Polymer Laboratories사 제품, (PLgel, 5㎛, 500Å), (PLgel, 5㎛, 100Å) 및 (PLgel, 5㎛, 50Å)의 3개의 칼럼을 연결하여 사용
유량: 1.0ml/min
농도: 1.0g/l
주입량: 40μl
칼럼 온도: 40℃
용리액: 테트라히드로푸란
[폼 밀도]
폼 밀도에 대해서는 JIS K 7222에 준거하여 구하였다.
[열전도율]
JIS A9526(건축물 단열용 분무 경질 우레탄 폼)에 기초하여 JIS A1412-2(열 절연재의 열저항 및 열전도율의 측정 방법-제2부: 열류계법)(HFM법)에 준거하여 열전도율을 측정하였다.
[폼 외관]
제조 후의 경질 폴리우레탄 폼의 코어 부분의 외관을 육안으로 평가하였다. 폼의 셀 직경이 미세하여 발포 상태가 특히 양호하고 취성이 매우 작은 것을 「○」, 폼의 셀 직경이 굵어 발포 상태가 나쁘고 취성이 큰 것을 「×」라고 하였다.
Figure pct00001
표 1의 결과로부터, 실시예 1~6에 관한 폴리올 조성물을 원료로서 제조된 경질 폴리우레탄 폼은 저밀도이며 취성이 작고 뛰어난 단열 성능을 구비하는 것을 알 수 있다. 한편, 비교예 1에 관한 폴리올 조성물을 원료로 하여 제조된 경질 폴리우레탄 폼은 폼 내의 발포 가스 누락이 많이 발생하였다. 또, 셀 거칠기가 발생하여 취성이 컸다.
다음에 실시예 1에 관한 폴리올 조성물을 원료로 하여 제조된 경질 폴리우레탄 폼으로부터 가로세로 5cm의 폼 샘플을 제조하고, 이를 T방향(폼 셀의 발포 방향에 평행) 및 W방향(폼 셀의 발포 방향에 수직)으로 90% 형상이 될 때까지 압축하여(10% 압축하여) 그 복원률을 측정하였다. 결과는 T방향으로 99.0% 형상, W방향으로 98.2% 형상까지 복원하였다. 따라서, 본 발명에 관한 경질 폴리우레탄 폼은 복원률이 높고 유연성이 뛰어난 것을 알 수 있다.

Claims (6)

  1. 폴리올 화합물, 발포제인 물을 함유하고, 폴리이소시아네이트 성분과 혼합, 반응시켜 경질 폴리우레탄 폼을 형성하기 위한 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물로서,
    상기 폴리올 화합물이 평균 관능기수가 2~4, 중량 평균 분자량이 3000~8000으로서 알킬렌 옥사이드의 중합체인 폴리에테르 폴리올(A)과 분자량이 250 미만인 쇼트 글리콜(B)을 함유하고,
    상기 폴리올 화합물 100중량부에 대해 상기 물을 20~100중량부 함유하는 것을 특징으로 하는 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리올 화합물 100중량부 중에서 상기 폴리에테르 폴리올(A)을 10~80중량부 함유하고, 상기 쇼트 글리콜(B)을 10~60중량부 함유하는 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 폴리올 화합물이 평균 관능기수가 2~4, 중량 평균 분자량이 3000~5000으로서 프로필렌 옥사이드의 중합체인 폴리에테르 폴리올(C)을 더 함유하는 경질 폴리우레탄 폼용 폴리올 조성물.
  4. 폴리올 화합물, 발포제인 물을 함유하는 폴리올 조성물과 폴리이소시아네이트 성분을 혼합, 반응시키는 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법으로서,
    상기 폴리올 화합물이 평균 관능기수가 2~4, 중량 평균 분자량이 3000~8000으로서 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드의 중합체인 폴리에테르 폴리올(A)과 분자량이 250 미만인 쇼트 글리콜(B)을 함유하고,
    상기 폴리올 화합물 100중량부에 대해 상기 물을 20~100중량부 함유하는 것을 특징으로 하는 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 폴리올 화합물 100중량부 중에서 상기 폴리에테르 폴리올(A)을 10~80중량부 함유하고, 상기 쇼트 글리콜(B)을 10~60중량부 함유하는 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 폴리올 화합물이 평균 관능기수가 2~4, 중량 평균 분자량이 3000~5000으로서 프로필렌 옥사이드의 중합체인 폴리에테르 폴리올(C)을 더 함유하는 경질 폴리우레탄 폼의 제조 방법.
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