KR20140009232A - 무기 충전재를 갖는 멜라민 수지 발포체 - Google Patents

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크리슈토프 뫼크
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옌스-우베 쉬르홀츠
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Abstract

멜라민-포름알데히드 발포체는 80 중량% 내지 98 중량% 의 무기 충전재를 포함하며, 상기 중량% 는 발포체 생산에 사용되는 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로 한다.

Description

무기 충전재를 갖는 멜라민 수지 발포체 {MELAMINE RESIN FOAM MATERIAL HAVING AN INORGANIC FILLER}
본 발명은 멜라민 수지 발포체, 이의 제조 공정 및 이의 용도에 관한 것이다.
EP-A-1 146 070 및 WO-A-2007/23118 은 멜라민-포름알데히드 발포체의 화재 특성을 개선하기 위해 각각 암모늄 염 및 규산 나트륨으로 함침하는 것을 개시하고 있다. 하지만, 이들은 물리적 특성에 있어 불충분한 점이 있다.
DE-A-10 2007 009127 은 0.5 중량% 내지 50 중량% 의 섬유 함량을 갖는 멜라민-포름알데히드 수지에 기초한 섬유-강화 발포체를 개시하고 있다. 상기 사용된 섬유 충전재는 유리, 탄소 또는 멜라민 수지의 단 섬유 또는 장 섬유를 포함한다.
WO-A-2009/021963 은 예비축합물의 중량을 기준으로 0.01 중량% 내지 50 중량% 의 무기 나노입자를 포함하는 멜라민-포름알데히드 축합 생성물을 기반으로 연마성 발포체를 제조하는 공정을 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 전술한 단점을 개선하기 위한 것이며, 더욱 상세하게는 양호한 기계적 특성과 함께 개선된 화재 특성을 갖는 멜라민 수지 발포체를 제공하는 것이다.
본 발명자들은 이 목적이 80 중량% 내지 98 중량% 의 무기 충전재 (상기 중량% 는 발포체 생산에 사용되는 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로 함) 를 포함하는 신규 멜라민-포름알데히드 발포체에 의해 달성됨을 확인하였다.
본 발명의 멜라민-포름알데히드 발포체는 일반적으로 80 중량% 내지 98 중량%, 바람직하게는 80 중량% 내지 95 중량%, 더욱 바람직하게는 85 중량% 내지 95 중량% 및 더욱더 바람직하게는 85 중량% 내지 90 중량% 의 하나 이상, 즉, 1 내지 10, 바람직하게는 1 내지 5, 더욱 바람직하게는 1 내지 3, 더욱더 바람직하게는 1 또는 2 및 가장 바람직하게는 하나의 무기 충전재를 포함하며, 상기 중량% 는 발포체 생산에 사용되는 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로 한다.
유용한 무기 충전재는, 예를 들어 하기로 구성된 석영, 감람석, 현무암, 유리 구체, 유리 섬유, 세라믹 구체를 기반으로 한 모래이다: 지르코늄 옥사이드, 지르코늄 실리케이트, 규회석, 운모, 탄산칼슘, 유리 세라믹 구체, 점토 광물, 예를 들어 카올린, 설페이트, 예컨대 칼슘 술페이트 및 바륨 술페이트, 카보네이트, 예컨대 탄산칼슘 및 백운석 CaMg(CO3)2, 규조토, 실리케이트, 예컨대 알루미늄 실리케이트 및 칼슘 실리케이트, 예컨대 규회석 CaSiO3, 실리마나이트 Al2SiO5, 하석 (Na,K)AlSiO4, 홍주석 Al2[O｜SiO4], 장석 (Ba,Ca,Na,K,NH4)(Al,B,Si)4O8, 시트-실리케이트, 예컨대 몬모릴로나이트(smectite) (Al,Mg,Fe)2[(OH)2|(Si,Al)4O10] Na0.33(H2O)4, 질석 Mg2(Al,Fe,Mg)[(OH)2|(Si,Al)4O10]·Mg0 .35(H2O)4, 엘러페인(allophane) Al2[SiO5]6O3·n　H2O, 고령석 Al4[(OH)8|Si4O10], 할로이사이트 Al4[(OH)8|Si4O10]·2H2O, 멀라이트 Al8[(O,OH,F)|(Si,Al)O4]4, 활석 Mg3Si4O10(OH)2, 함수 설페이트 Ca[SO4]·2H2O, 운모, 예를 들어 백운모, 콜로이드성 실리카 또는 이의 혼합물, 바람직하게는 과립성 광물, 예컨대 모래 및 유리 구체, 바람직하게는 유리 구체.
무기 충전재는 일반적으로 0.03　mm 내지 3　mm 의 범위, 바람직하게는 0.05　mm 내지 2　mm 의 범위, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1　mm 의 범위 및 더욱더 바람직하게는 0.1 내지 0.5　mm 의 범위의 평균 입자 직경 (광 산란, 맬번 (Malvern), 프라운호퍼 회절 (Fraunhofer diffraction) 을 통한 Z 평균) 를 갖는다. 이들 평균 입자 직경을 갖는 특히 바람직한 무기 충전재는 입자 형태로 존재하며, 바람직하게는 입자의 장축 대 단축의 비가 4:1 내지 1:1 의 범위이고, 구형 충전재가 특히 바람직하다.
무기 충전재는 코팅되거나 코팅되지 않은 상태로 사용될 수 있다. 코팅 재료의 양은 넓은 범위 내에서 달라질 수 있으며 일반적으로 충전재를 기준으로 1 내지 20 중량% 의 범위, 바람직하게는 1 내지 10 중량% 의 범위 및 더욱 바람직하게는 1 내지 5 중량% 의 범위이며, 유리하게는 코팅 재료의 양은 코팅을 보장하는데 충분한 최소량이다.
유용한 코팅 재료는 중합체성 개체, 예를 들어 멜라민-포름알데히드 수지를 포함한다. 코팅을 위해, 적합한 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지가 당업자에게 공지되어 있다. 그러한 수지는 예를 들어 하기 장의 표제 하에서 중합체 과학 및 기술 사전 (Encyclopedia of Polymer Science und Technology; Wiley) 에서 발견될 수 있다: a) Polyesters, unsaturated: Edition 3, Vol. 11, 2004, pp. 41-64; b) Polyurethanes: Edition 3, Vol.　4. 2003, pp. 26-72 및 c) Epoxy resins: Edition 3, Vol. 9, 2004, pp. 678-804. 나아가, 울만의 산업 화학 사전 (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry; Wiley) 은 하기 장을 포함한다: a) Polyester resins, unsaturated: Edition 6, Vol. 28, 2003, pp. 65-74; b) Polyurethanes: Edition 6, Vol. 28, 2003, pp. 667-722 및 c) Epoxy resins: Edition 6, Vol. 12, 2003, pp. 285-303. 나아가, 아미노- 또는 하이드록시-관능화 중합체, 보다 상세하게는 폴리비닐아민 또는 폴리비닐 알코올이 사용될 수 있다. 비슷하게, 포스페이트, 실리케이트 및 보레이트 기 또는 이들의 조합에 기초한 무기 코팅 재료를 사용할 수 있다.
무기 충전재는 또한 발포체 구조에 대한 부착성을 개선하기 위해 이들의 표면에 화학적 관능성을 나타낼 수 있다. 무기 충전재의 표면의 화학적 관능성은 원칙적으로 당업자에게 공지되어 있으며 예를 들어 WO2005/103107 에 기술되어 있다.
본 발명의 멜라민-포름알데히드 발포체는 개방셀 골격의 발포체를 포함하며, 상기 골격은 다수의 상호연결된 삼차원의 분지형 버팀목 (strut) 을 포함하며, 이들의 각각에서 미립자 충전재가 공극 구조 내에 포함되어 있다. 입자 크기는, 바람직하게는 발포체 구조의 평균 공극 직경에 해당하며, 이 평균 공극 직경은, 바람직하게는 10 내지 1000 μm 의 범위이고 보다 상세하게는 50 내지 500 μm 의 범위이다 (d50 값, 수가 평균화됨, 이미지 분석과 결합된 광학 또는 전자 현미경을 통해 결정됨). 따라서, 미립자 충전재는 이상적으로 개방-셀 발포체의 공극 구조로 얽히고 상기 공극 골격의 모든 측면으로부터 고정화된다. 그러한 구조는 이후 무기 충전재로 발포체를 함침시켜서는 생산될 수 없는데, 전체 발포체 내에서의 분포가 보장될 수 있기 위해서 항상 입자 크기가 발포체의 공극 크기보다 더 작도록 상기 미립자 충전재의 입자 크기가 선택되어야 하기 때문이다.
본 발명의 멜라민-포름알데히드 발포체를 생산하기 위해 사용되는 멜라민-포름알데히드 예비축합물은 일반적으로 5:1 내지 1.3:1 의 범위 및 바람직하게는 3.5:1 내지 1.5:1 의 범위의 포름알데히드 대 멜라민의 몰비를 갖는다.
이들 멜라민-포름알데히드 축합 생성물은, 멜라민 외에, 0 중량% 내지 50 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 40 중량%, 더욱 바람직하게는 0 중량% 내지 30 중량% 및 더욱 상세하게는 0 중량% 내지 20 중량% 의 다른 열경화성 수지-형성제 및, 포름알데히드 외에, 0 중량% 내지 50 중량%, 바람직하게는 0 중량% 내지 40 중량%, 더욱 바람직하게는 0 중량% 내지 30 중량% 및 더욱 상세하게는 0 중량% 내지 20 중량% 의 다른 알데히드를 공축합된 형태로 포함할 수 있다. 개질되지 않은 멜라민-포름알데히드 예비축합물이 바람직하다.
유용한 열경화성 수지-형성제는 예를 들어 알킬- 및 아릴-치환된 멜라민, 요소, 우레탄, 카복사미드, 디시안디아미드, 구아니딘, 술퍼릴아미드, 술폰아미드, 지방족 아민, 글리콜, 페놀 또는 이들의 유도체를 포함한다.
유용한 알데히드는 예를 들어 아세트알데히드, 트리메틸올아세트알데히드, 아크롤레인, 벤즈알데히드, 퍼퍼랄, 글리옥살, 글루타르알데히드, 프탈알데히드, 테레프탈알데히드 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 멜라민-포름알데히드 축합 생성물에 관한 추가 세부사항은 문헌 [Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, volume 14/2, 1963, pages 319 to 402] 에서 발견된다.
본 발명의 멜라민-포름알데히드 발포체는 하기와 같이 수득될 수 있다:
멜라민-포름알데히드 예비축합물 및 용매는 산, 분산제, 발포제 및 무기 충전재와 함께 발포제의 비점을 초과하는 온도에서 발포된 다음 건조될 수 있다.
하나의 특정 구현예에서, 상기 무기 충전재는 본 기술분야의 숙련자에게 공지된 방법에 의해 코팅된다. 이는 예를 들어 혼합 장치 (예를 들어 Eirich 사의 인텐시브 믹서) 내에서 분무 장치에 의해 달성될 수 있다. 충전재의 균일한 습윤성은 이 방식으로 달성된다. 하나의 특정 구현예에서, 코팅 재료는 발포체에서의 부착이 증가될 수 있도록 완전히 경화되어서는 안 된다.
멜라민-포름알데히드 예비축합물로서, 특별하게 제조되거나 (검토: a)　W. Woebcken, Kunststoffhandbuch 10. Duroplaste, Munich, Vienna 1988, b)　Encyclopedia of Polymer Science and Technology, 3rd edition, Vol.1, Amino Resins, pages 340 to 370, 2003 c) Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition, Vol. 2, Amino Resins, pages 537 to 565. Weinheim 2003) 또는 두 가지 성분인 멜라민 및 포름알데이드의 상업적으로 이용가능한 예비축합물이 사용된다. 멜라민-포름알데히드 예비축합물은 일반적으로 5:1 내지 1.3:1 의 범위 및 바람직하게는 3.5:1 내지 1.5:1 의 범위의 포름알데히드 대 멜라민의 몰비를 갖는다.
본 발명의 발포체를 생산하는 공정의 바람직한 형태는 하기 단계를 포함한다:
(1) 생산될 발포체의 멜라민-포름알데히드 예비축합물, 미립자 충전재 및 임의로 더 추가된 구성성분들을 포함하는 현탁액을 생산하는 단계,
(2) 단계 (1) 로부터의 현탁액을 발포제의 비점을 초과하는 온도까지 가열하여 예비축합물을 발포시키는 단계,
(3) 단계 (2) 로부터 수득한 발포체를 건조시키는 단계.
각각의 공정 단계 및 다양한 가능한 형태들은 이제 더욱 상세하게 논의될 것이다.
멜라민-포름알데히드 예비축합물은 부분적으로 또는 완전히 에테르화된 축합물이 수득될 수 있도록, 알코올, 예를 들어 메탄올, 에탄올 또는 부탄올의 존재 하에 제조될 수 있다. 에테르 기를 형성하는 것은 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 가용성 및 완전히 경화된 재료의 기계적 특성에 영향을 미치는 한 가지 방법이다.
음이온성, 양이온성 및 비이온성 계면활성제 및 또한 이들의 혼합물이 분산제/유화제로 사용될 수 있다.
유용한 음이온성 계면활성제는, 예를 들어 디페닐렌 옥사이드 설포네이트, 알칸- 및 알킬벤젠설포네이트, 알킬나프탈렌설포네이트, 올레핀설포네이트, 알킬 에테르 술포네이트, 지방산 알코올 술페이트, 에테르 술페이트, α-술포 지방산 에스테르, 아실아미노알칸설포네이트, 아실 이세티오네이트, 알킬 에테르 카복실레이트, N-아실사코시네이트, 알킬 및 알킬에테르 포스페이트를 포함한다. 유용한 비이온성 계면활성제는 알킬페놀 폴리글리콜 에테르, 지방산 알코올 폴리글리콜 에테르, 지방산 폴리글리콜 에테르, 지방산 알카놀아미드, 에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드 블록 공중합체, 아민 옥사이드, 글리세롤 지방산 에스테르, 소르비탄 에스테르 및 알킬폴리글리코시드를 포함한다. 유용한 양이온성 유화제는 예를 들어 알킬트리암모늄 염, 알킬벤질디메틸암모늄 염 및 알킬피리디늄 염을 포함한다.
분산제/유화제는 멜라민-포름알데히드 예비축합물을 기준으로 0.2 중량% 내지 5 중량% 의 양으로 첨가될 수 있다.
분산제/유화제 및/또는 보호 콜로이드는 원칙적으로 조질 현탁액에 어느 때나 첨가될 수 있지만, 이들은 또한 마이크로캡슐 분산이 도입되는 시점에 용매 내에 이미 존재할 수 있다.
원칙적으로, 본 발명의 공정은 물리적 및 화학적 발포제 모두를 사용할 수 있다.
멜라민-포름알데히드 예비축합물의 선택에 따라서, 상기 혼합물은 발포제를 포함한다. 혼합물 내의 발포제의 양은 일반적으로 발포제의 목적하는 밀도에 좌우된다.
"물리적" 또는 "화학적" 발포제가 적합하다 (Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Vol. I, 3rd ed., Additives, pages 203 to 218, 2003).
유용한 "물리적" 발포제는, 액체 형태의, 예를 들어 탄화수소, 예컨대 펜탄, 헥산, 할로겐화된, 더욱 상세하게는 염소화된 및/또는 플루오르화된 탄화수소, 예를 들어 염화메틸렌, 클로로포름, 트리클로로에탄, 클로로플루오로탄소, 하이드로클로로플루오로탄소 (HCFC), 알코올, 예를 들어 메탄올, 에탄올, n-프로판올 또는 이소프로판올, 에테르, 케톤 및 에스테르, 예를 들어 메틸 포르메이트, 에틸 포르메이트, 메틸 아세테이트 또는 에틸 아세테이트, 또는 기체로서, 공기, 질소 또는 이산화탄소를 포함한다.
유용한 "화학적" 발포제는 예를 들어 활성 발포제로서 물과 혼합된 이소시아네이트, 방출성 이산화탄소를 포함한다. 또한, 산과 혼합된 카보네이트 및 바이카보네이트를 사용하는 것이 가능하며, 이 경우 이산화탄소가 다시 생성된다. 또한 아조 화합물, 예를 들어 아조디카본아미드가 적합하다.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 혼합물은 적어도 하나의 발포제를 추가로 포함한다. 이 발포제는 멜라민-포름알데히드 예비축합물을 기준으로, 0.5 중량% 내지 60 중량%, 바람직하게는 1 중량% 내지 40 중량% 및 더욱 바람직하게는 1.5 중량% 내지 30 중량%의 양으로 존재한다. 0 내지 80 ℃ 의 비점을 갖는 물리적 발포제를 첨가하는 것이 바람직하다.
경화제로서, 멜라민 수지의 추가 축합을 촉매하는 산성 화합물을 사용할 수 있다. 이들 경화제의 양은 일반적으로 예비축합물을 기준으로 0.01 중량% 내지 20 중량% 의 범위 및 바람직하게는 0.05 중량% 내지 5 중량% 의 범위이다. 유용한 산성 화합물은 유기 및 무기산, 예를 들어 염산, 황산, 인산, 질산, 포름산, 아세트산, 옥살산, 톨루엔설폰산, 아미도설폰산, 산 무수물 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 유기 및 무기산을 포함한다.
추가의 구현예에서, 생산될 발포체의 멜라민-포름알데히드 예비축합물 및 무기 충전재 외에, 상기 혼합물은 또한 유화제 및 임의로 경화제 및 임의로 발포제를 포함한다.
추가의 구현에에서, 상기 혼합물은 더 추가된 성분이 없다. 하지만, 몇 가지 목적을 위해, 예컨대 염료, 방염제, UV 안정화제, 화재 기체의 독성을 감소시키거나 탄화를 촉진하기 위한 제제, 향수, 형광 발광제, 또는 색소와 같은, 무기 충전재 이외의 통상적으로 첨가되는 성분을 멜라민-포름알데히드 예비축합물을 기준으로 0.1 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 10 중량% 로 첨가하는 것이 유리할 수 있다. 이들 첨가된 성분들은 바람직하게는 발포체 내에서 균일한 분포를 형성한다.
유용한 색소는 예를 들어 통상적인 유기 색소를 포함한다. 이들 색소는 미리 미립자 충전재와 혼합될 수 있다.
양호한 화재 보호를 보장하기 위해, 멜라민-포름알데히드 수지 외에 발포체 내의 유기 구성성분의 비율은 가능한 한 낮아야 한다. 이들이 DIN EN 13501-1의 A2 화재 시험을 통과할 정도로 추가 유기 구성성분의 비율이 낮은 발포체가 바람직하다.
본 발명의 공정의 다음 단계는 무기 충전재를 포함하는 발포체를 얻기 위해 일반적으로 멜라민-포름알데히드 예비축합물 및 무기 충전재의 현탁액을 가열함으로써 예비축합물이 발포되는 것을 포함한다. 이를 위해, 일반적으로 상기 현탁액은 사용된 발포제의 비점을 초과하는 온도까지 가열되고 폐쇄된 주형 안에서 발포된다.
에너지의 도입은, 바람직하게는 전자기 방사를 통해, 예를 들어 0.2 내지 100　GHz, 바람직하게는 0.5 내지 10　GHz의 주파수 범위에서 사용되는 혼합물의 kg당 5 내지 400　kW, 바람직하게는 5 내지 200　kW 및 더욱 바람직하게는 9 내지 120　kW의 고-주파수 방사를 통해 달성될 수 있다. 전자관은 유전체 방사의 유용한 공급원이며, 하나의 전자관이 사용되거나 둘 이상의 전자관이 동시에 사용될 수 있다.
생산된 발포체는 최종적으로 건조되어, 잔류하는 물 및 발포제를 발포체로부터 제거한다.
또한 발포체를 소수성화하기 위해 후처리가 이용될 수 있다. 이 후처리는 바람직하게는 높은 열 안정성 및 낮은 인화성을 갖는 소수성 코팅제, 예를 들어 실리콘, 실리코네이트 또는 플루오르화 화합물을 이용한다.
기술된 공정은 발포체의 블록/평판을 제공하며, 이는 임의의 원하는 형태로 절단될 수 있다.
상기 발포체 블록 또는 평판은 추가 공정 단계에서 임의로 열압출될 수 있다. 이와 같은 열압축은 본 기술분야의 숙련자에게 공지되어 있으며, 예를 들어 WO 2007/031944, EP-A 451 535, EP-A 111 860 및 US-B 6,608,118 에 기술되어 있다. 열압축은 종종 발포체의 개방셀 구조에 무기 충전재의 우수한 고정을 제공한다.
발포체의 밀도는 일반적으로 3 내지 100　kg/m3 의 범위, 바람직하게는 10 내지 100 kg/m3 의 범위, 더욱 바람직하게는 15 내지 85 kg/m3 의 범위 및 더욱 바람직하게는 40 내지 75　kg/m3 의 범위이다.
본 발명의 공정에 의해 수득할 수 있는 발포체는 바람직하게는 DIN ISO 4590에 대해 측정될 때 50% 초과 및 보다 상세하게는 80% 초과의 개방-셀 함량을 갖는 개방셀 구조를 갖는다.
평균 공극 직경은 바람직하게는 10 내지 1000 μm의 범위 및 보다 상세하게는 50 내지 500 μm의 범위이다 (d50 값, 수가 평균화됨, 이미지 분석과 결합된 광학 또는 전자 현미경을 통해 결정됨).
본 발명의 발포체는 바람직하게는 탄성이다. 80 중량% 내지 98 중량% 범위의 높은 무기 함량을 갖는 멜라민-포름알데히드 발포체는 일반적으로 DIN EN ISO 13501-1의 A2 연소 시험을 통과한다.
본 발명의 공정에 의해 수득할 수 있는 발포체는 건물 건축 및 자동차, 배 및 궤도 차량 제조, 우주선 제조 또는 외장 산업에서의 방열 및 방음을 위해, 예를 들어 집 건물에서의 방열 또는 예를 들어 자동차, 비행기, 열차, 배 등에서, 승객 칸에서 또는 엔진실에서의 방음 재료로서, 또는 앉는 면 및 눕는 면을 완충하기 위해 그리고 또한 등 및 팔 휴식을 위해 다양한 방식으로 사용될 수 있다. 바람직하게는 높은 열 안정성 및 낮은 인화성을 요하는 부문, 예를 들어, 포어 버너 (pore bunner) 에 적용된다. 상기 재료는 장기적으로 유기물을 분해하는 강력한 방사의 환경, 예를 들어 핵 발전소에서의 절연에 유용하다. 또한 상기 재료는 또한 세척 산업에서, 표면의 세척에서, 예를 들어, 스폰지 형태로 또는 임의의 종류의 세척제로 흠뻑 적은, "스폰지"로서 사용될 수 있다.
특정한 응용에서, 본 발명의 발포체의 표면이 당업자에게 원칙적으로 공지된 라미네이션을 이용하여 라미네이션되는 것이 유리할 수 있다. 그러한 라미네이션은, 예를 들어 음향 특성의 실질적인 정체를 이용하여, 이른바 "개방" 시스템, 예를 들어 다공판을 이용하여, 또는 그 밖에 "폐쇄" 시스템, 예를 들어 호일 또는 플라스틱, 금속 또는 나무판을 이용하여 달성될 수 있다.
본 발명의 멜라민 수지 발포체는 화재 특성 및 기계적 특성의 개선된 조합을 나타낸다.
실시예:
이용된 측정 표준 및 방법:
DIN EN 13501-1 - 건축 자재 및 빌딩 구성요소의 화재 분류:
이 유럽 표준은 빌딩 구성요소 내부의 자재를 포함한 건축 자재의 화재 거동을 분류하는 방법을 밝힌다.
A2급을 대상으로 하는 건축 자재는 EN　ISO　1182 또는 EN　ISO　1716 중 하나에 대해 시험되어야 한다. 또한, A2급을 대상으로 하는 모든 건축 자재는 EN　13823 에 대해 시험되어야 한다.
EN ISO 1716 - 연소열을 위한 시험법:
이 시험법은 그 활용에 관계없이 완전 연소시 건축 자재에 의해 방출되는 열의 잠재적인 최대량을 결정한다. 상기 시험법은 A1급 및 A2급과 관련이 있다. 상기 시험법은 우수한 칼로리 값 뿐만 아니라 열등한 칼로리 값을 결정할 수 있게 한다.
EN ISO 1182 - 불연성 시험:
이 시험은 그들의 활용에 관계없이 건축 자재가 화재에 기여하지 않거나 현저히 기여하지 않음을 결정한다. 상기 시험법은 A1급 및 A2급과 관련이 있다.
EN 13823 - 단일 연소 항목 (SBI) 을 위한 시험법:
이 시험법은 이 건축 자재에 가까운 방의 코너에서 단일 연소 항목 (SBI) 을 자극하는 화재 상황에서 발생한 화재에 대해 건축 자재에 의해 이뤄지는 잠재적인 기여도를 평가한다. 상기 시험 방법은 A2급, B급, C급 및 D급과 관련이 있다.
이후 본 발명의 실시예 및 비교예에서 A2 화재 등급을 EN ISO 1716 및 EN 13823 에 대해 결정하였다.
기계적 특성, 탄성:
멜라민 수지 발포체의 기계적 품질을 평가하기 위한 램 압력 측정 (Ram pressure measurement) 을 US-A-4 666 948 에 기술된 대로 수행하였다. 8 mm 의 직경 및 10 cm 의 높이를 갖는 실린더 모양의 램을 샘플이 찢어질 때까지 90°의 각도에서 발포 방향으로 11 cm 의 직경 및 5 cm 의 높이를 갖는 실린더 모양의 샘플로 압착하였다. 이하 램 압력 값으로도 지칭되는, 파열력 (tearing force [N])은 발포체의 기계적 품질에 관한 정보를 제공한다.
비교예 A
충전재가 없는 멜라민-포름알데히드 발포체의 제조 (WO-A-2009/021963 에 따름).
모두 예비 축합물을 기준으로, 75 중량부의 분무-건조된 멜라민-포름알데히드 예비축합물 (몰비 1:3) 을 25 중량부의 물에 용해시킨 다음, 3 중량%의 포름산, 2 중량% 의 나트륨 C12/C14 -알킬 설페이트, 38 중량% 의 펜탄을 첨가한 후, 교반하고, 마이크로파 에너지를 이용하여 조사하여 폴리프로필렌 주형 (발포용) 에서 발포시켰다. 발포 후, 발포체를 30분간 건조시켰다.
멜라민-포름알데히드 발포체는 3.5 g/l 의 밀도 및 10.4　N 의 램 압력 값을 갖는다. 상기 발포체는 DIN EN 13501-1 의 A2 화재 등급 요구를 만족하지 않는다.
비교예 B
발포체 생산을 위해 사용된 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로, 충전재로서 75 중량% 의 유리 구체를 이용한 멜라민-포름알데히드 발포체의 제조:
75 중량부의 분무-건조된 멜라민-포름알데히드 예비축합물 (몰비 1:3) 을 25　중량부의 물에 용해시키고, 3 중량% 의 포름산, 2 중량% 의 나트륨 C12/C14-알킬 설페이트, 38 중량% 의 펜탄 (상기 중량% 각각은 예비축합물을 기준으로 함), 및 225　중량부의 마이크로비드 유형의 유리 비드 (0.2 내지 0.3　mm 범위의 입자 크기 분포 ("PSD"), 평균 입자 직경 0.25 mm, Sigmund Lindner GmbH) 를 첨가한 후, 교반한 다음 마이크로파 에너지를 이용한 조사에 의해 폴리프로필렌 주형 (발포용) 에서 발포시켰다. 발포 후, 상기 발포체를 30분간 건조시켰다.
상기 멜라민-포름알데히드 발포체는 18　g/l 의 밀도 및 23.7　N 의 램 압력 값을 갖는다. 상기 발포체는 DIN EN 13501-1 의 A2 화재 등급 요구를 만족하지 않는다.
비교예 C
발포체 생산을 위해 사용된 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로 충전재로서 77.5 중량% 의 유리 구체를 사용한 멜라민-포름알데히드 발포체의 제조:
258　중량부의 마이크로비드 유형의 유리 비드 (0.2 내지 0.3　mm의 범위의 PSD, 평균 입자 직경 0.25　mm, Sigmund Lindner GmbH) 을 사용한 것을 제외하고 비교예 B 를 반복하였다.
상기 멜라민-포름알데히드 발포체는 21 g/l 의 밀도를 갖는다. 상기 발포체는 DIN EN 13501-1 의 A2 화재 등급 요구를 만족하지 않는다.
비교예 D
발포체 생산을 위해 사용된 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로 충전재로서 90 중량% 의 유리 구체를 사용한 멜라민-포름알데히드 발포체의 제조:
675　중량부의 마이크로비드 유형의 유리 비드 (0 내지 0.2　mm 의 범위의 PSD, 평균 입자 직경 0.01　mm, Sigmund Lindner GmbH) 을 사용한 것을 제외하고 비교예 B 를 반복하였다.
가요성 발포체가 수득되지 않았다.
본 발명의 실시예 1
발포체 생산을 위해 사용된 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로 충전재로서 80 중량% 의 유리 비드를 사용한 멜라민-포름알데히드 발포체의 제조:
75　중량부의 분무-건조된 멜라민-포름알데히드 예비축합물 (몰비 1:3) 을 25　중량부의 물에 용해시키고, 3 중량% 의 포름산, 2 중량% 의 나트륨 C12/C14-알킬 설페이트, 38 중량% 의 펜탄 (상기 중량% 각각은 예비축합물을 기준으로 함), 및 300　중량부의 마이크로비드 유형의 유리 비드 (0.2 내지 0.3　mm 범위의 PSD, 평균 입자 직경 0.25　mm, Sigmund Lindner GmbH) 를 첨가한 후, 교반한 다음 마이크로파 에너지를 이용한 조사에 의해 폴리프로필렌 주형 (발포용) 내에서 발포시켰다. 발포 후, 상기 발포체를 30 분간 건조시켰다.
상기 발포체는 27　g/l 의 밀도 및 22.5　N 의 램 압력 값을 가지며 DIN EN 13501-1 의 A2 화재 등급 요구를 만족하지 않는다.
본 발명의 실시예 2
발포체 생산을 위해 사용된 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로 충전재로서 90 중량% 의 유리 비드를 사용한 멜라민-포름알데히드 발포체의 제조:
675　중량부의 마이크로비드 유형의 유리 비드 (0.2 내지 0.3 mm의 범위의 PSD, 평균 입자 직경 0.25　mm, Sigmund Lindner GmbH) 를 사용한 것을 제외하고 본 발명의 실시예 1 을 반복하였다.
상기 발포체는 51　g/l 의 밀도, 13.5 N 의 램 압력을 가지며 DIN EN 13501-1 의 A2 화재 등급 요구를 만족하지 않는다.
본 발명의 실시예 3
발포체 생산을 위해 사용된 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로 충전재로서 90 중량% 의 유리 비드를 사용한 멜라민-포름알데히드 발포체의 제조:
675　중량부의 마이크로비드 유형의 유리 비드 (0.04 내지 0.07 mm 의 범위의 PSD, 평균 입자 직경 0.06　mm, Sigmund Lindner GmbH) 를 사용한 것을 제외하고 본 발명의 실시예 1 을 반복하였다.
상기 발포체는 51　g/l 의 밀도, 5.8 N 의 램 압력을 가지며 DIN EN 13501-1 의 A2 화재 등급 요구를 만족하지 않는다.
본 발명의 실시예 4
발포체 생산을 위해 사용된 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로 충전재로서 90 중량% 의 유리 비드를 사용한 멜라민-포름알데히드 발포체의 제조:
675　중량부의 마이크로비드 유형의 유리 비드 (0.07 내지 0.11 mm의 범위의 PSD, 평균 입자 직경 0.09　mm, Sigmund Lindner GmbH) 를 사용한 것을 제외하고 본 발명의 실시예 1 을 반복하였다.
상기 발포체는 51　g/l 의 밀도, 7.8 N 의 램 압력을 가지며 DIN EN 13501-1 의 A2 화재 등급 요구를 만족하지 않는다.
본 발명의 실시예 5
발포체 생산을 위해 사용된 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로 충전재로서 90 중량% 의 석영 모래를 사용한 멜라민-포름알데히드 발포체의 제조:
675　중량부의 석영 모래 (0.3 내지 0.7 mm 의 범위의 PSD, 평균 입자 직경 0.5　mm) 를 사용한 것을 제외하고 본 발명의 실시예 1 을 반복하였다.
상기 발포체는 51　g/l 의 밀도 3.7 N 의 램 압력을 가지며 DIN EN 13501-1 의 A2 화재 등급 요구를 만족하지 않는다.
본 발명의 실시예 6
발포체 생산을 위해 사용된 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로 충전재로서 90 중량% 의 감람석을 사용한 멜라민-포름알데히드 발포체의 제조:
675　중량부의 감람석 (0.25 내지 0.5 mm의 범위의 PSD, 평균 입자 직경 0.4　mm, Vanguard 250-500, Sibelco) 을 사용한 것을 제외하고 본 발명의 실시예 1을 반복하였다.
상기 발포체는 51　g/l 의 밀도, 1.6 N 의 램 압력을 가지며 DIN EN 13501-1 의 A2 화재 등급 요구를 만족하지 않는다.
본 발명의 실시예 7
발포체 생산을 위해 사용된 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로 충전재로서 95 중량% 의 카보라이트 (Carbolite) 를 사용한 멜라민-포름알데히드 발포체의 제조:
1425　중량부의 카보라이트 20/40 (0.6 내지 0.85 mm 의 범위의 PSD, 평균 입자 직경 0.7　mm, Carboceramics) 를 사용한 것을 제외하고 본 발명의 실시예 1을 반복하였다.
상기 발포체는 87　g/l 의 밀도, 6.9 N 의 램 압력을 가지며 DIN EN 13501-1 의 A2 화재 등급 요구를 만족하지 않는다.
본 발명의 실시예 8
발포체 생산을 위해 사용된 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로 충전재로서 90 중량% 의 멀라이트를 사용한 멜라민-포름알데히드 발포체의 제조:
675　중량부의 멀라이트 (M72, 0 내지 0.5 mm의 범위의 PSD, 평균 입자 직경 0.25　mm, Nabaltec) 를 사용한 것을 제외하고 본 발명의 실시예 1 을 반복하였다.
상기 발포체는 63　g/l 의 밀도, 4.6 N 의 램 압력을 가지며 DIN EN 13501-1 의 A2 화재 등급 요구를 만족하지 않는다.

Claims (9)

  1. 80 중량% 내지 98 중량% (중량% 는 발포체 생산에 사용되는 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로 함) 의 무기 충전재를 포함하는 멜라민-포름알데히드 발포체.
  2. 제 1 항에 있어서, 80 중량% 내지 95 중량% (중량% 는 발포체 생산에 사용되는 무기 충전재 및 멜라민-포름알데히드 예비축합물의 총량을 기준으로 함) 의 무기 충전재를 포함하는 멜라민-포름알데히드 발포체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 사용된 무기 충전재가 석영, 감람석, 현무암, 유리 구체, 유리 섬유, 세라믹 구체, 점토 광물, 술페이트, 카보네이트, 규조토, 실리케이트, 콜로이드성 실리카 또는 이들의 혼합물을 포함하는 멜라민-포름알데히드 발포체.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 충전재가 0.03　mm 내지 3 mm 범위의 평균 입자 직경을 갖는 멜라민-포름알데히드 발포체.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 충전재가 구형 입자인 멜라민-포름알데히드 발포체.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 충전재가 발포체의 공극 구조 내에 포함되어 있고, 평균 입자 직경이 발포체 구조의 평균 공극 직경에 해당하는 멜라민-포름알데히드 발포체.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멜라민-포름알데히드 발포체의 밀도가 100 g/l 미만인 멜라민-포름알데히드 발포체.
  8. 멜라민-포름알데히드 예비축합물이 산, 분산제, 발포제 및 무기 충전재와 함께 발포제의 비점을 초과하는 온도에서 용매 중에서 발포된 다음 건조되는 것을 포함하는, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 멜라민-포름알데히드 발포체의 제조 방법.
  9. 건물 건축, 자동차, 배 및 궤도 차량 제조, 우주선 제조에서 또는 외장 산업에서의 방열 및 방음을 위한, 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 3 항 또는 제 4 항 또는 제 5 항 또는 제 6 항 또는 제 7 항에 따른 멜라민-포름알데히드 발포체의 용도.
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