KR20140020876A

KR20140020876A - 향상된 절연 특성을 지닌 폴리우레탄

Info

Publication number: KR20140020876A
Application number: KR1020137022525A
Authority: KR
Inventors: 슈미츠 크리스토프 그리저; 카르스텐 엘레직
Original assignee: 바스프 에스이
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2012-01-25
Publication date: 2014-02-19
Also published as: EP2668237A2; CN103459503A; WO2012101165A3; DK2668237T3; EP2668237B1; PL2668237T3; CA2825836A1; CN103459503B; WO2012101165A2; CA2825836C; KR101912480B1

Abstract

본 발명은 경질 폴리우레탄 폼 구성 성분이 폴리우레탄 매트릭스에 내장(embed)된 경질 폴리우레탄 폼, 절연을 위해 상기 폼으로 감싸인 물품(article) 및 상응하는 제조 방법에 관한 것이다.

Description

향상된 절연 특성을 지닌 폴리우레탄{POLYURETHANE WITH IMPROVED INSULATING PROPERTIES}

본 발명은 바람직하게는 중공체(hollow bodies)의 절연에서, 특히 파이프 시스템의 절연에서 사용되는 향상된 절연 특성을 지닌 폴리우레탄에 관한 것이다.

중공 공간(hollow space)은 자주 폼(foam), 바람직하게는 매우 우수한 열 전도율 값을 갖는 폴리우레탄 폼으로 충전되어, 이러한 방식으로 중공 공간의 절연 특성을 향상시킨다.

액체 반응 혼합물은 폴리우레탄 계량기를 사용하여 중공 공간 내로 도입되고, 이 혼합물은 반응 개시 전에 중공 공간에 여전히 액체 형태로 분포되어야 한다. 한번 반응이 개시되면, 점도가 지속적으로 증가하는 폼의 유동으로 인한 추가 분포는 물질이 완전히 반응할 때까지 수행된다. 특히 큰 중공 공간을 절연시키기 위해서, 폴리우레탄 폼을 반응시키는 반응 프로필은 매우 느려야 한다. 이것은 폼이 중공 공간에서 액체, 즉 여전히 반응하지 않은 상태로 우수한 사전 분포를 달성해야 한다는 사실에 근거한다. 더 나아가, 큰 중공 공간 치수의 경우, 요구된 폴리우레탄 물질을 크림 시간(cream time) 내에 중공 공간 안으로 도입시키기 위해서 충분한 시간을 사용할 수 있어야 한다. 여기서도, 긴 크림 시간이 요구된다. 크림 시간은 액체 반응 혼합물이 발포를 시작하기 전에 경과한 시간이다. 그러나, 이러한 방식으로 제조된 폼 시스템에서 긴 크림 시간은 비교적 큰 셀(cell) 직경을 야기함이 밝혀졌는데, 이는 반응성인 반응 혼합물이 점도의 증가 및 경화 시간(fiber time)의 도달을 사용함으로써 이를 고정시키지 않는 경우 다수의 형성된 셀이 연결되어 더 큰 유닛을 형성하기 때문이다. 방사성 열 전도율이 폼 내의 셀 반경의 제곱의 함수이기 때문에, 긴 크림 시간을 갖는 폼은 짧은 크림 시간을 갖는 폼에 비해 열전도율에서 현저한 증가를 경험하고, 이후 다시 한번 큰 중공 공간을 충전하기에 적합하지 않다. 그러나, 경제적 및 생태계적 이유로, 폼의 최소 열 전도율 및 이로 인한 최대 에너지 절약은 중공 공간의 절연에서 바람직하다.

이 문제는 또한 주변 온도에 비해 고온이거나 저온인 매질의 수송을 위해 사용되는 파이프 시스템의 경우에, 특히 상기 시스템이 30년 이상의 수명을 갖는 경우 특히 중요하다. 이러한 파이프 시스템, 특히 지역 난방용 파이프 시스템은 자주 개별 파이프 세그먼트(segment)로 구성된다. 예를 들어 6　m, 12　m 또는 16　m의 파이프 길이가 이 목적을 위해 통상적으로 사용된다. 더 긴 길이가 요구되는 경우는 특별히 제작되거나 기존의 제조된 물품으로부터 크기에 맞게 절단된다. 폴리우레탄 폼으로 절연된 파이프는 종래 기술에 공지되어 있고 예를 들어 EP-A-865 893 및 DE-A-197 42 012에 기술되어 있다. 개별 파이프 세그먼트들은 함께 용접되고 이후 기존 머프(muff) 기술을 사용하여 용접 심(seam)의 영역으로 절연된다. 머프 연결부를 제조하는 데 걸리는 시간은 파이프 부설에서의 제한 시간 인자(limited time factor)이다. 추가로, 이것은 보통 시간의 압박 및 건설 현장에서의 온도, 먼지(soiling) 및 수분과 같은 풍화 영향 하에 제조되기 때문에 절연 특성에서의 흔한 약점이다. 더 나아가, 머프 연결부의 숫자는 파이프 시스템의 설치에서의 큰 원가 인자에 해당한다.

따라서 파이프 가공 산업에서 라인의 단위 길이당 가능한 가장 적은 머프 연결부를 설치하고 동시에 품질, 특히 열 전도율을 최적화하는 것이 바람직하다. 이것은 비교적 긴 개별 파이프 세그먼트를 사용하여 달성되지만, 이의 제조는 더욱 부담이 큰 요구 사항들을 수반하고 자주 기술적 문제들을 야기한다. 외측 파이프와 내측 파이프 사이에 폼으로 충전될 환형 갭(annular gap)이 더 클수록, 상기 언급한 단점들과 함께, 더 많은 액체 반응 혼합물이 도입되어야 하고 반응이 더 느리게 수행되어야 한다.

폼을 지닌 파이프의 제공에서, 두 가지 용어 사이에 확실한 구분을 지어야 한다. 먼저, 단계 1에서, "사전분포"는 아직 반응 혼합물을 반응시키지 않은 것에 대한 것이고, 이후에, 단계 2에서, "유동(flowing)"은 반응 혼합물을 발포시키는 것에 대한 것이다.

예를 들어 압축 강도에 대하여 요구된 기술적 특성 때문에, 상응하는 높은 점도를 갖는 고작용가(high-functionality) 폴리올을 포함하는 폴리우레탄 시스템은 종래 기술에 사용된다. 이것은 전체적으로 높은 점도를 갖는 폴리올 혼합물이 단계 2에서 우수한 유동성을 나타내지만 단계 1에서 열악한 사전분포를 생성하게 한다.

폼의 균일한 폼 밀도 분포는 파이프의 품질에서 중요하지만, 지금까지 공지된 폴리우레탄 시스템을 사용하는 경우 이것은 충분히 우수하지 못하다. 보통 비교적 낮은 폼 밀도가 말단부에서 얻어지고 더 높은 폼 밀도가 파이프의 중간부에서 얻어진다. 파이프가 더 길수록, 제조상의 이유로, 환형 갭에서 폼의 요구되는 전체적인 폼 밀도는 더 높다.

더 나아가, 폼의 유동은 종래 기술의 시스템에서 제한되며, 경화 시간에 도달한 후에, 앞으로 롤링되는 폼은 열악한 특성(낮은 압축 강도, 높은 수분 흡수력, 열악한 열 전도율 등)을 야기한다. 이 폼 구조는 일반적으로 파이프 말단부에서 일어나고 "푸시 존(push zone)"으로 지칭된다.

따라서 본 발명의 목적은 중공 공간에서 빠르게 균일 분포되고, 긴 크림 시간을 가지며 그럼에도 불구하고 생성되는 경질 폼에서 매우 작은 셀 직경을 가져서 특히 우수한 절연 특성을 가지고, 또한 빠르게 경화되며 우수한 유동 특성을 갖는 큰 중공 공간용 반응 혼합물을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 절연된 파이프의 제조에서 유리하게 사용될 수 있는 폴리우레탄 시스템을 제공하는 것이며 이로써 균일한 폼 밀도 분포를 갖는 폴리우레탄 폼을 유도한다. 더 나아가, "푸시 존"의 발생은 지양되어야 한다.

상기 목적은 반응 혼합물로 또한 지칭되는 저점도 폴리우레탄 시스템 내로 폴리우레탄 폼 구성 성분을 도입시키고, 이 혼합물을 바람직하게는 몰드에서, 특히 바람직하게는 중공 공간에서 경화시킴으로써 달성될 수 있다.

따라서 본 발명은 기술된 혼합물, 이로부터 형성된 경질 폴리우레탄 폼, 상기 경질 폴리우레탄 폼을 사용하여 제조된 물품(article) 및 이 혼합물을 사용하거나 중공체를 충전하여 성형된 물품을 제조하는 방법 및 또한 상응하는 방법을 위한 상기 출발 물질의 용도를 제공한다.

도 1은 열을 절연하는 파이프를 제조하는 바람직한 방법을 도시한다. 도면에서, 참조 번호는 하기와 같은 의미를 가진다:

1 매질용 파이프, 즉 액체 및/또는 가스 운반용 파이프

2 외측 파이프

3 스페이서(spacer)

4 저점도 폴리우레탄 시스템용 계량기

5 혼합 헤드

6 기울일 수 있는 발포 테이블

7 클램프

8 실(seal)

9 배기구를 지닌 말단 캡(cap)

10 경질 폴리우레탄 폼을 형성하기 위해 경화되는 저점도 폴리우레탄 시스템 및 경질 폴리우레탄 폼 구성 성분의 혼합물을 지닌 환형 갭.

이 바람직한 방법에서, 매질용 파이프(1)는 외측 파이프(2) 내로 내측 파이프, 즉 매질용 파이프(1)를 중심으로 위치시키는 스페이서(3)가 구비된다. 매질용 파이프(1)는 외측 파이프(2) 내로 밀어넣어져 두 파이프 사이에 동심성 환형 갭(10)이 얻어지게 한다. 이 환형 갭은 저점도 폴리우레탄 시스템 및 경질 폴리우레탄 폼 구성 성분으로 구성된 혼합물로 충전되고 경화되어 경질 폴리우레탄 폼 구성 성분이 저점도 폴리우레탄 시스템으로부터 형성된 폴리우레탄 매트릭스에 균일하게 분포되도록 하는 방식으로 경질 폴리우레탄 폼을 형성한다. 상기 혼합물은 폴리우레탄 매트릭스(=저점도 폴리우레탄 시스템)용 출발 물질이 폴리우레탄 폼 구성 성분과 균일하게 혼합되는 혼합 헤드(5)에서 제조된다.

폴리우레탄 폼 구성 성분의 제조

폴리우레탄 폼 구성 성분은 바람직하게는 연속 작동식 이중 벨트 유닛에서 제조된다. 이 목적을 위하여, 폴리올 성분 및 이소시아네이트 성분을 고압 기계를 사용하여 계량하고 혼합 헤드에서 혼합한다. 촉매 및/또는 발포제는 바람직하게는 별개의 펌프를 사용하여 폴리올 혼합물 내로 사전에 도입한다. 출발 성분의 혼합물을 하부 커버 층에 연속적으로 도포한다. 도포된 물질을 지닌 하부 커버 층 및 상부 커버 층은 이중 벨트 내로 이동된다. 여기서, 출발 성분은 발포 및 경화된다. 이중 벨트로부터 꺼낸 후, 폼의 연속 스트립(strip)은 소정 치수로, 바람직하게는 기계적 분쇄를 사용하여 분쇄된다. 기계적 분쇄는 바람직하게는 롤러, 밀(mill), 파쇄기(shredder) 또는 비슷한 디바이스를 사용하여 수행된다. 다른 바람직한 실시양태에서, 분쇄는 압축 공기 또는 분출수(jet of water)를 사용하여 수행된다. 추가로 바람직한 실시양태에서, 폴리우레탄 폼 구성 성분은 열적으로 또는 고에너지 방사선을 사용하여, 바람직하게는 레이저 빔을 사용하여 제조된다.

추가로 바람직한 실시양태에서, 얇은 폴리우레탄 스트립은 폼으로 압출되며 이는 이후 분쇄되어 소정의 작은 폴리우레탄 폼 구성 성분을 생성한다. 여기서도, 상기 언급된 분쇄 공정이 바람직하게 사용된다.

출발 성분은 바람직하게는 15~35℃, 더욱 바람직하게는 20~30℃의 온도에서 혼합된다. 혼합된 출발 성분은 바람직하게는 고압 또는 저압 계량기를 사용하여 밀폐된 보조 기구(closed support tool) 내로 주입된다.

다른 실시양태들에서, 폴리우레탄 폼 구성 성분은 적합한 폼의 워크업(work-up) 및 재사용(재활용)으로부터 제조된다. 적합한 스크랩(scrap)은, 특히, 파이프 또는 샌드위치 패널의 연속 제조에서 얻어진다.

본 발명의 경질 폴리우레탄 폼은 바람직하게는 열 절연을 위해, 더욱 바람직하게는 중공 공간에서, 바람직하게는 냉장 기기, 컨테이너, 파이프 또는 건물, 특히 바람직하게는 고온 및/또는 저온 매질 수송을 위해 사용되는 파이프, 매우 특히 바람직하게는 지역 난방 파이프에서의 중공 공간에서, 특히 바람직하게는 EN 253:2009에 따라 사용된다. 경질 폴리우레탄 폼은 마찬가지로 바람직하게는, 2 개의 매질용 절연된 파이프를 연결하는 경우 적어도 연결부를 절연시키고 또한 이를 기계적 손상으로부터 보호하는 머프의 충전을 위해 사용된다.

폴리우레탄 폼, 특히 경질 폴리우레탄 폼은, 오랫동안 공지되어왔으며 문헌에 널리 기술되어 있다. 이들은 보통 유기 폴리이소시아네이트(a1)를, 또한 단순성을 위해 이하 화합물(b1)로 지칭되는 이소시아네이트 기에 반응성인 2 개 이상의 수소 원자를 갖는 화합물(b1), 바람직하게는 폴리올과 반응시킴으로써 제조된다.

바람직한 실시양태에서, 보조제 및/또는 첨가제가 폴리우레탄 폼에 첨가된다.

유기 폴리이소시아네이트(a1)로서, 방향족 다작용성 이소시아네이트를 사용하는 것이 바람직하다.

바람직한 이소시아네이트는 톨릴렌 2,4- 및 2,6-디이소시아네이트(TDI) 및 상응하는 이성질체 혼합물, 디페닐메탄 4,4'-, 2,4'- 및 2,2'-디이소시아네이트(MDI) 및 상응하는 이성질체 혼합물, 디페닐메탄 4,4'- 및 2,4'-디이소시아네이트의 혼합물, 폴리페닐폴리메틸렌 폴리이소시아네이트, 디페닐메탄 4,4'-, 2,4'- 및 2,2'-디이소시아네이트의 혼합물 및 폴리페닐폴리메틸렌 폴리이소시아네이트(크루드(crude) MDI) 및 크루드 MDI 및 톨릴렌 디이소시아네이트의 혼합물이다.

유기 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트는 개별적으로 또는 혼합물 형태로 사용될 수 있다.

마찬가지로, 다작용성 이소시아네이트, 즉 유기 디이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트의 화학 반응에 의해 얻어진 생성물을 사용하는 것이 바람직하다. 언급될 수 있는 예로는 바람직하게는 이소시아누레이트 및/또는 우레탄 기를 포함하는 디이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트가 있다. 바람직한 실시양태에서, 변형된 폴리이소시아네이트들은 서로와 또는 변형되지 않은 유기 폴리이소시아네이트, 예컨대 디페닐메탄 2,4'-, 4,4'-디이소시아네이트 크루드 MDI, 톨릴렌 2,4- 및/또는 2,6-디이소시아네이트와 혼합된다.

바람직한 실시양태들 중 하나에서, 다작용성 이소시아네이트와 다작용성 폴리올 및 이들의 혼합물과 다른 디이소시아네이트 및 폴리이소시아네이트의 반응 생성물이 또한 사용된다.

유기 폴리이소시아네이트(a1)로서, 29~33 중량%의 NCO 함량 및 25℃에서 DIN 53019-1:2009(9.2.5 - 원통형 회전점도계)에 따라 측정된 0.15~1　Pa*s 범위의 점도를 갖는 크루드 MDI가 특히 바람직하다.

화합물(b1)로서, 0.1~1.2　g KOH/g 범위의 OH가를 갖는 폴리에테르 알코올 및/또는 폴리에스테르 알코올이 사용된다.

폴리에스테르 알코올은 보통 2~12 개의 탄소 원자, 바람직하게는 2~6 개의 탄소 원자를 갖는 다작용성 알코올, 바람직하게는 디올과 2~12 개의 탄소 원자를 갖는 다작용성 카르복시산, 바람직하게는 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 수베르산, 아젤라산, 세바스산, 데칸디카르복시산, 말레산, 푸마르산, 더욱 바람직하게는 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산 및 나프탈렌디카르복시산 이성질체의 축합으로 제조된다.

이소시아네이트에 반응성인 2 개 이상의 수소 원자를 갖는 화합물(b1)은 바람직하게는 2~8, 특히 3~7 범위의 작용가를 가진다.

촉매, 바람직하게는 알칼리금속 수산화물의 존재 하에, 공지된 방법으로, 예를 들어 알킬렌 산화물의 음이온성 중합 반응으로 제조되는 폴리에테르 폴리올을 사용하는 것이 바람직하다.

알킬렌 산화물로서, 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드, 더욱 바람직하게는 순수한 1,2-프로필렌 옥사이드를 사용하는 것이 바람직하다.

화합물(b1)용 출발 분자로서, 분자당 3 개 이상, 바람직하게는 4~8 개의, 히드록시 기 또는 2 개 이상의 1차 아미노 기를 갖는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.

분자에 3 개 이상, 바람직하게는 4~8 개의 히드록시 기를 갖는 출발 분자는 바람직하게는 하기 군으로부터 선택된다: 트리메틸올프로판, 글리세롤, 펜타에리스리톨, 당 화합물, 바람직하게는 글루코오스, 소르비톨, 만니톨 및/또는 수크로오스, 다가 페놀, 레졸, 페놀 및 포름알데히드의 올리고머 축합 생성물, 페놀, 포름알데히드 및 디알칸올아민의 만니히 축합물 및 또한 멜라민.

분자에 2 개 이상의 1차 아미노기를 갖는 출발 분자로서, 방향족 디아민 및/또는 폴리아민, 바람직하게는 페닐렌디아민, 2,3-, 2,4-, 3,4- 및 2,6-톨릴렌디아민 및 4,4'-, 2,4'- 및 2,2'-디아미노디페닐메탄, 및 또한 지방족 디아민 및 폴리아민, 예컨대 에틸렌디아민을 사용하는 것이 바람직하다.

폴리에테르 폴리올은 바람직하게는 3~8의 작용가 및 바람직하게는 0.1~1.2　g KOH/g, 특히 0.24~0.57　g KOH/g의 히드록실가를 가진다.

이소시아네이트에 반응성인 2 개 이상의 수소 원자를 갖는 화합물(b)은 또한 임의로 부수적으로 사용될 수 있는 사슬 연장제 및/또는 가교제를 포함한다. 기계적 특성을 변형하기 위한 2기능성 사슬 연장제, 3기능성 및 더 고차인 기능성의 가교제 또는 임의로 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.

사슬 연장제 및/또는 가교제로서, 0.4　kmol 미만, 바람직하게는 0.06~0.3　kmol의 수평균 분자량을 갖는 알칸올아민, 특히 디올 및/또는 트리올을 사용하는 것이 바람직하다.

사슬 연장제, 가교제 또는 이의 혼합물은 화합물(b1), 바람직하게는 폴리올을 기준으로 1~20 중량%, 바람직하게는 2~5 중량%의 양으로 유리하게 사용된다.

사용되는 폴리에테르 알코올 및 폴리에스테르 알코올에 대한 추가 정보 및 또는 이들의 제조는 예를 들어 문헌[Kunststoffhandbuch, volume　7 "Polyurethane", edited by Gueter Oertel, Carl-Hanser-Verlag Munich, 3rd edition, 1993]에서 찾을 수 있다.

폴리우레탄 폼은 바람직하게는 발포제, 촉매 및 셀 안정화제 및, 필요한 경우, 추가 보조제 및/또는 첨가제의 존재 하에 제조된다.

바람직한 발포제는 이소시아네이트 기와 반응하여 이산화탄소를 제거하는 물이다. 다른 바람직한 실시양태에서, 물리적 발포제는 물과 조합으로 또는 물 대신에 사용된다. 이것은 출발 성분에 불활성인 화합물이며, 보통 실내 온도에서 액체이고 우레탄 반응의 조건 하에서 증발된다. 물리적 발포제의 비등점은 바람직하게는 51℃ 미만이다. 물리적 발포제는 또한 실온에서 기체인 화합물을 포함하고 출발 성분 내로 초대기압(superatmospheric pressure) 하에 출발물질 내로 도입되거나 그 안에 용해되며; 몇 가지 바람직한 대표물로는 이산화탄소, 저비점 알칸 및 플루오로알칸이 있다.

물리적 발포제는 바람직하게는 4 개 이상의 탄소 원자를 갖는 알칸 및/또는 시클로알칸, 디알킬 에테르, 에스테르, 케톤, 아세탈, 1~8 개의 탄소 원자를 갖는 플루오로알칸 및 알킬 사슬에 1~3 개의 탄소 원자를 갖는 테트라알킬실란, 특히 테트라메틸실란으로 구성된 군으로부터 선택된다.

추가로 바람직한 물리적 발포제는 프로판, n-부탄, 이소부탄 및 시클로부탄, n-펜탄, 이소펜탄 및 시클로펜탄, 시클로헥산, 디메틸 에테르, 메틸 에틸 에테르, 메틸 부틸 에테르, 메틸 포르메이트, 아세톤 및 또한 대류권에서 분해되어 따라서 오존 층을 손상시키지 않는 플루오로알칸, 예컨대 트리프루오로메탄, 디플루오로메탄, 1,1,1,3,3-펜타플루오로부탄, 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄, 디플루오로에탄 및 헵타플루오로프로판이다.

언급된 물리적 발포제들은 단독으로 또는 서로와의 조합으로 사용될 수 있다.

사용되는 촉매는 특히 이소시아네이트 기와 이소시아네이트에 반응성인 기인 화합물(b1)과의 반응을 강하게 가속화하는 화합물이다.

이러한 촉매는 강염기성 아민, 예컨대 2차 지방족 아민, 이미다졸, 아미딘 및 또한 알칸올아민이다.

일부 바람직한 실시양태들에서, 이소시아누레이트 기는 폴리우레탄 폼 내로 형성된다(built into). 특정 이소시아누레이트 촉매가 상기 목적에 요구된다. 이소시아누레이트 촉매로서, 예를 들어, 금속 카르복실레이트, 특히 아세트산칼륨 및 이의 용액을 사용하는 것이 바람직하다.

촉매들은, 요구 사항들에 따라서, 단독으로 또는 서로와의 임의 혼합물로 사용된다.

폴리우레탄 폼 제조의 바람직한 실시양태에서, 보조제 및/또는 첨가제가 사용된다. 이것은 예를 들어, 표면 활성 물질, 폼 안정화제, 셀 조절제, 충전제, 난연제, 조핵제, 산화 방지제, 안정화제, 윤활제 및 몰드 이형제(release agent), 염료 및 안료를 포함한다.

통상의 보조제 및 첨가제에 대한 추가 상세한 설명은 전문 문헌에서 찾을 수 있으며, 예를 들어 문헌[Kunststoffhandbuch, volume　VII, edited by Vieweg and Hoehtlen, Carl Hanser Verlag, Munich 1966 (pages　103-113)]을 참조할 수 있다.

난연제로서, 유기 인산 에스테르 및/또는 포스폰산 에스테르를 사용하는 것이 바람직하다. 이소시아네이트 기에 반응성이지 않은 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 염소-포함 인산 에스테르가 또한 바람직한 화합물 중에 있다.

상기 난연제의 군의 바람직한 대표물은 트리에틸 포스페이트, 디페닐 크레실 포스페이트, 트리스(클로로프로필) 포스페이트 및 디에틸 에탄포스포네이트이다.

브롬-포함 난연제는 또한 다른 바람직한 실시양태들에 사용된다. 브롬-포함 난연제로서, 이소시아네이트 기에 반응성인 기를 갖는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 화합물은 바람직하게는 테트라브로모프탈산과 지방족 디올의 에스테르 및 디브로모부텐디올의 알콕시화 생성물이다.

OH 기를 포함하는 브롬화 네오펜틸 화합물로부터 유도된 화합물이 또한 바람직하게 사용된다.

경질 폴리우레탄 폼을 제조하기 위해서, 유기 폴리이소시아네이트(a1) 및 화합물(b1)은 이소시아네이트 인덱스가 100~220, 바람직하게는 105~180, 특히 바람직하게는 110~160 범위가 되도록 하는 양으로 반응된다. 이소시아네이트 인덱스는 계산된다. 상기 인덱스는 반응에 사용 가능한 이소시아네이트 기의 수와 사용 가능한 히드록시 기의 비이다. 이후 이 비에 100을 곱한다. 이 값이 100을 초과하는 경우, 과량의 이소시아네이트가 존재한다.

경질 폴리우레탄 폼은 바람직하게는 공지된 혼합 장치를 사용하여 배치식(batchwise)으로 또는 연속적으로 제조된다.

본 발명의 경질 폴리우레탄 폼은 바람직하게는 2-성분 공정으로 제조된다. 이 공정에서, 이소시아네이트 기에 반응성인 2 개 이상의 수소 원자를 갖는 화합물(b)은, 임의로 1 이상의 난연제, 1 이상의 발포제, 임의로 1 이상의 촉매 및 임의로 추가 보조제 및/또는 첨가제와 함께 혼합되어 폴리올 성분을 형성하고, 이것은, 또한 이소시아네이트 성분으로 지칭되는, 1 이상의 폴리이소시아네이트 또는 폴리이소시아네이트들의 혼합물 및 임의로 발포제와 반응된다.

폴리올 성분 및 이소시아네이트 성분은 또한 출발 성분으로 지칭된다. 이러한 출발 성분들은 보통 15~35℃, 바람직하게는 20~30℃의 온도에서 혼합된다. 반응 혼합물은 밀폐된 보조 기구 내로 고압 또는 저압 계량기를 사용하여 주입될 수 있다. 예를 들어 샌드위치 부재는, 상기 기술을 사용하여 배치식으로 제조된다.

추가로, 상기 반응 혼합물은 또한 표면 상에 또는 중공 공간 내로 자유로이 스프레이되거나 주입될 수 있다. 지붕 및 복잡한 컨테이너는 이 방법으로 현장에서(in situ) 절연될 수 있다.

이중 벨트 유닛 상에서 샌드위치 부재 또는 절연 부제를 제조하기 위해 이소시아네이트 성분을 폴리올 성분과 연속 혼합하는 것은 또한 바람직한 실시양태이다. 이 기술의 경우, 촉매 및 발포제는 바람직하게는 폴리올 성분 내로 추가 계량 펌프를 사용하여 개량된다. 여기서, 종래 성분은 8 개 이하의 개별 성분으로 분류될 수 있다. 발포 제제(formulation)는, 2-성분 공정에 기초하여, 다중 성분 시스템의 가공으로 단순히 전환될 수 있다.

경질 폴리우레탄 폼 구성 성분의 밀도는 10~400　kg/㎥, 바람직하게는 20~200　kg/㎥, 더욱 바람직하게는 30~80　kg/㎥, 매우 특히 바람직하게는 30~70　kg/㎥인 것이 바람직하다.

사용되는 폼은 매트릭스보다 더 낮은 폼 밀도 및/또는 더 작은 셀 직경을 가진다는 장점이 있다. 이 둘 모두는 중공 공간에서 전체 폼의 더 낮은 열 전도율을 유도한다.

경질 폴리우레탄 폼 구성 성분의 폼 셀은 바람직하게는 0.1~0.5　mm, 더욱 바람직하게는 0.11~0.3　mm, 특히 바람직하게는 0.12~0.2　mm, 매우 특히 바람직하게는 0.12~0.18　mm 범위의 평균 셀 직경을 가진다. 평균 셀 직경은 EN 489:2009(5.4.5.1 부문에 따름)에 따라 측정하였다.

더욱 바람직하게는 단위 부피당 80% 이상의, 더더욱 바람직하게는 90% 이상의, 매우 특히 바람직하게는 95% 이상의 폼 셀이 기술된 셀 직경을 가진다.

폴리우레탄 폼 구성 성분의 최대 치수는 0.06~1　cm, 더욱 바람직하게는 0.1~0.8　cm, 특히 바람직하게는 0.1~0.5　cm 범위이다.

바람직한 실시양태에서, 폴리우레탄 폼 구성 성분은 이것이 분쇄 작업에서 더 큰 폼으로부터 형성됨에 따라 임의 형상을 가진다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 폴리우레탄 폼 구성 성분은 둥근 모서리를 가지고 바람직하게는 달걀형이고/이거나 둥글다.

폴리우레탄 매트릭스는, 1 이상의 이소시아네이트 성분(a2)을 이소시아네이트에 반응성인 1 이상의 화합물(b2), 바람직하게는 폴리올과, 임의로 1 이상의 촉매(c2) 및/또는 임의로 1 이상의 화학 발포제(d2)를 사용하면서 반응시켜 제조된다. 폴리우레탄 매트릭스를 제조하는 혼합물은 또한 반응 혼합물 또는 저점도 폴리우레탄 시스템으로 지칭된다.

임의로 1 이상의 촉매(c2) 및/또는 1 이상의 화학 발포제(d2)를 포함하는 화합물(b2)은, 바람직하게는 20℃에서 DIN 53019-1:2008(9.2.5 - 원통형 회전점도계)에 따라 측정된, 2　Pa*s 미만 및 0.4　Pa*s 초과, 바람직하게는 1.8　Pa*s 미만 및 0.5　Pa*s 초과, 특히 바람직하게는 1.5　Pa*s 미만 및 0.5　Pa*s 초과의 점도를 가진다.

발포제가 경질 폼의 제조에 첨가되는 경우, 기재된 점도는 각 경우 발포제와의 점도에 기초하여 화합물(b2)에 및 또한 반응 혼합물의 점도에 적용된다.

반응 혼합물은 바람직하게는 20℃에서 DIN 53019-1:2008(9.2.5 - 원통형 회전점도계)에 따라 측정된 0.3~1.5　Pa*s, 바람직하게는 0.35~1.2　Pa*s, 특히 바람직하게는 0.4~1.0　Pa*s, 매우 특히 바람직하게는 0.4~0.8　Pa*s 범위인 비반응한 상태의 점도를 가진다. 폴리우레탄 시스템의 점도는 반응 혼합물의 모든 구성 성분이 혼합된 경우 폴리우레탄 폼 구성 성분의 첨가 전에 측정된다. 물리적 발포제가 사용되는 경우, 이것은 점도 측정 전에 포함되어야 한다.

이소시아네이트 성분(a2)으로서, 통상의 지방족, 시클로지방족, 특히 방향족 디이소시아네이트 및/또는 폴리이소시아네이트가 사용된다. 톨릴렌 디이소시아네이트(TDI), 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 특히 디페닐메탄 디이소시아네이트 및 폴리페닐렌폴리메틸렌 폴리이소시아네이트(크루드 MDI)의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이소시아네이트는 또한 예를 들어 우레트디온, 카르바메이트, 이소시아누레이트, 카르보디이미드, 알로파네이트, 특히 우레탄 기의 혼입으로 변형될 수 있다.

이소시아네이트 성분(a2)은 또한 폴리이소시아네이트 프리폴리머의 형태로 사용될 수 있다. 이 프리폴리머는 종래 기술에 공지되어 있다. 이것은 공지된 방식으로 상기 기술된 폴리이소시아네이트(a2)를, 예를 들어 약 80℃의 온도에서, 이소시아네이트에 반응성인 2 수소 원자를 갖는 화합물(b2)과, 바람직하게는 폴리올과 반응시켜 폴리이소시아네이트 프리폴리머를 형성시킴으로써 제조된다. 폴리올/폴리이소시아네이트 비율은 일반적으로 프리폴리머의 NCO 함량이 8~25 중량%, 바람직하게는 10~22 중량%, 특히 바람직하게는 13~20 중량%이 되도록 선택된다.

폴리우레탄 매트릭스는 바람직하게는 크루드 MDI를 사용하여 제조된다.

바람직한 실시양태에서, 이소시아네이트 성분(a2)은 20℃에서 DIN 53019-1:2008(9.2.5 - 원통 회전점도계)에 따라 측정된, 1300 mPas 미만, 바람직하게는 100~800 mPas, 특히 바람직하게는 120~600 mPas, 특히 180~350 mPas의 점도를 갖도록 선택된다.

종래 기술에서, 이소시아누레이트 기를 폴리이소시아네이트 내로 혼입시키는 것이 통상적일 것이다. 우선적으로 이소시아누레이트 기를 형성하는 촉매, 예를 들어 단독 또는 3차 아민과의 조합인 알칼리금속 염은 이 목적을 위해 사용된다. 이소시아누레이트 형성은, 바람직하게는 공업용 경질 폼에서, 예를 들어 건물 및 건축에서 절연 보드 또는 샌드위치 부재로 사용되는 방염 폴리이소시아누레이트(PIR) 폼을 생성한다.

본 발명의 목적을 위해서, 본 발명에 따른 폴리우레탄 시스템 및 폴리우레탄 폼은 바람직하게는 본질적으로 이소시아누레이트 기가 존재하지 않는다. 폼에서의 이소시아누레이트 기 대 우레탄 기의 비는 바람직하게는 1:10 미만, 특히 바람직하게는 1:100 미만이다. 특히, 본질적으로 이소시아누레이트 기는 본 발명의 경질 폴리우레탄 폼에 존재하지 않는다.

추가로 바람직한 실시양태에서, 물리적 발포제는 화합물(b2)에 첨가된다. 물리적 발포제의 첨가는 점도를 현저히 감소시킨다.

가능한 화합물(b2)은 일반적으로 이소시아네이트에 반응성인 2 개 이상의 기를 갖는, 즉 이소시아네이트 기에 반응성인 2 개 이상의 수소 원자를 갖는 화합물이다. 예로는 OH 기, SH 기, NH 기 및/또는 NH₂ 기를 갖는 화합물이 있다.

폴리올로서, 폴리에스테르계 또는 폴리에테롤계 화합물을 사용하는 것이 바람직하다. 폴리에테롤 및/또는 폴리에스테롤의 작용가는 바람직하게는 1.9~8, 더욱 바람직하게는 2.4~7, 특히 바람직하게는 2.9~6이다.

화합물(b2)은 200~1000　mg KOH/g, 바람직하게는 250~800　mg KOH/g, 특히 바람직하게는 300~600　mg KOH/g, 매우 특히 바람직하게는 300~500　mg KOH/g 범위의 히드록실가를 갖는 것이 바람직하다.

화합물(b2)은 바람직하게는 공지된 방법으로, 예를 들어 결합된 형태인 2~8 개, 바람직하게는 3~8 개의 반응성 수소 원자를 포함하는 1 이상의 출발 분자의 첨가와 함께 촉매로서 알칼리금속 수산화물, 예컨대 수산화나트륨 또는 수산화칼륨 또는 알칼리금속 알콕시화물, 예컨대 나트륨 메톡사이드, 나트륨 또는 칼륨 에톡사이드 또는 칼륨 이소프로폭사이드를 사용하는 음이온성 중합 반응으로 알킬렌 라디칼에 2~4 개의 탄소 원자를 갖는 1 이상의 알킬렌 산화물로부터 또는 촉매로서 루이스 산, 예컨대 오염화 안티몬, 보론 플루오라이드 이더레이트 등, 또는 표백토를 사용하는 양이온성 중합 반응으로 제조되는 폴리에테르 폴리올을 포함한다.

적합한 알킬렌 산화물은, 예를 들어 테트라히드로퓨란, 1,3-프로필렌 옥사이드, 1,2- 또는 2,3-부틸렌 옥사이드, 스티렌 옥사이드, 바람직하게는 에틸렌 옥사이드 및 1,2-프로필렌 옥사이드이다. 상기 알킬렌 산화물들은 개별적으로, 교대로 연속하여 또는 혼합물로 사용될 수 있다.

가능한 출발 분자는 알코올, 예컨대 글리세롤, 트리메틸올프로판(TMP), 펜타에리스리톨, 수크로오스, 소르비톨 및 또한 아민, 예컨대 메틸아민, 에틸아민, 이소프로필아민, 부틸아민, 벤질아민, 아닐린, 톨루이딘, 톨루엔디아민, 나프틸아민, 에틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 4,4'-메틸렌디아닐린, 1,3-프로판디아민, 1,6-헥산디아민, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 등이다.

출발 분자로 사용될 수 있는 추가 화합물은 포름알데히드, 페놀 및 디에탄올아민 또는 에탄올아민, 포름알데히드, 알킬페놀 및 디에탄올아민 또는 에탄올아민, 포름알데히드, 비스페놀 A 및 디에탄올아민 또는 에탄올아민, 포름알데히드, 아닐린 및 디에탄올아민 또는 에탄올아민, 포름알데히드, 크레졸 및 디에탄올아민 또는 에탄올아민, 포름알데히드, 톨루이딘 및 디에탄올아민 또는 에탄올아민 및 또한 포름알데히드, 톨루엔디아민(TDA) 및 디에탄올아민 또는 에탄올아민의 축합 생성물 등이다.

출발 분자로서 수크로오스, 글리세롤 및 TDA를 사용하는 것이 바람직하다.

폴리올 혼합물은 구성 성분(c2)으로서, PU 및/또는 PIR 반응을 가속화하는 촉매를 임의로 포함할 수 있다. 사용되는 촉매(c2)는 보통 화합물(b2)의 히드록실-포함 화합물과 이소시아네이트 기의 반응을 가속하는 화합물이다.

가능한 촉매는 바람직하게는 유기 카르복시산의 주석(ⅱ) 염과 같은 유기 주석 화합물 및/또는 염기성 아민 화합물, 바람직하게는 3차 아민, 예컨대 트리에틸아민 및/또는 1,4-디아자비시클로[2.2.2]옥탄 및 또한 (2-히드록시프로필)트리메틸암모늄 2-에틸헥사노에이트(CAS 등록번호 62314-22-1), (2-히드록시프로필)트리메틸암모늄 포르메이트(CAS 등록번호 62314-25-4), 2-((2-디메틸아미노)에틸)메틸아미노)에탄올(CAS 등록번호 2212-32-0) 및/또는 N,N',N"-트리스(디메틸아미노프로필)헥사히드로트리아진(CAS 등록번호 15875-13-5), 디메틸시클로헥실아민(CAS 등록번호 98-94-2)이다.

이소시아누레이트 구조의 형성을 촉매하는 바람직한 화합물(PIR 촉매)로서, 아세트산칼륨, 포름산칼륨 및/또는 옥토산칼륨, 특히 바람직하게는 아세트산칼륨을 사용한다.

촉매는 일반적으로 성분(b)의 중량을 기준으로 0.001~5 중량%, 특히 0.05~3.0 중량%인 촉매의 양으로 사용된다.

본원에서, CAS 등록번호는 의문이 있는 경우 명확한 화학 명칭을 제공한다.

화합물(b2)은 임의로 구성 성분(c3)으로 화학 발포제를 추가로 포함할 수 있다. 화학 발포제로서, 물 또는 카르복시산, 특히 포름산이 바람직하다. 화학 발포제는 일반적으로 화합물(b2)의 중량을 기준으로 0.1~5 중량%, 특히 1.0~3.0 중량%의 양으로 사용된다.

상기 언급된 바와 같이, 화합물(b2)은 물리적 발포제를 포함할 수 있다. 이것은 폴리우레탄 제조용 출발물질에 용해 또는 유화되고 폴리우레탄 형성 조건 하에 증발되는 화합물이다. 이것은 예를 들어 탄화수소, 할로겐화 탄화수소 및 다른 화합물, 예를 들어 퍼플루오르화 알칸, 예컨대 퍼플루오로헥산, 클로로플루오로카본 및 또한 에테르, 에스테르, 케톤 및/또는 아세탈이다. 이것은 보통 발포제를 포함하는 성분(b2)의 총 중량을 기준으로 1~25 중량%, 바람직하게는 2~20 중량%, 특히 바람직하게는 3~16 중량%의 양으로 사용된다.

이소시아네이트에 반응성인 2 개 이상의 반응성 수소 원자를 갖는 화합물(b2)은 또한 임의로 부수적으로 사용될 수 있는 사슬 연장제 및/또는 가교제를 포함한다. 기계적 특성을 변형하기 위한 2기능성 사슬 연장제, 3기능성 및 더 고차인 기능성의 가교제 또는 임의로 이들의 혼합물을 사용하는 것이 또한 바람직하다.

사슬 연장제, 가교제 또는 이의 혼합물은 바람직하게는 사슬 연장제, 가교제 또는 이의 혼합물을 포함하나 물리적 발포제를 포함하지 않는 화합물(b1), 바람직하게는 폴리올을 기준으로 1~20 중량%, 더욱 바람직하게는 2~5 중량%의 양으로 사용된다.

가교제는 일반적으로 사슬 연장제, 가교제 또는 이의 혼합물을 포함하나 물리적 발포제를 포함하지 않는 화합물(b2)의 총 중량을 기준으로 1~10 중량%, 바람직하게는 2~6 중량%의 양으로 사용된다.

바람직한 실시양태에서, 화합물(b2)는 구성 성분(e5)으로서, 가교 밀도를 증가시키는 사슬 연장제를 포함한다. 본 발명의 목적을 위하여, 사슬 연장제는 0.06　kg/mol 내지 <　0.4 kg/mol의 분자량을 갖고 이소시아네이트에 반응성인 2 개의 수소 원자를 갖는 화합물이다. 바람직한 예로는 부탄디올, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 및 에틸렌 글리콜이 있다.

사슬 연장제는 일반적으로 화합물(b2)의 총 중량을 기준으로 2~20 중량%, 바람직하게는 4~15 중량%의 양으로 사용된다. 물리적 발포제의 양은 여기에서 고려되지 않는다.

가교제(d2) 및 사슬 연장제(e2)는 화합물(b2)에 개별적으로 또는 조합으로 사용될 수 있다.

화합물(b2), 바람직하게는 1 이상의 폴리올은, 바람직하게는 1000　mg KOH/g 이하, 더욱 바람직하게는 800　mg KOH/g 미만, 특히 바람직하게는 600　mg KOH/g 미만의 히드록실가와 함께, 70　mg KOH/g 초과, 바람직하게는 100　mg KOH/g 초과, 더욱 바람직하게는 150　mg KOH/g 초과의 히드록실가를 가진다.

폴리우레탄 매트릭스의 출발 물질의 반응에서, 폴리이소시아네이트(a2) 및 화합물(b2), 바람직하게는 폴리올은, 바람직하게는 매트릭스의 이소시아네이트 인덱스가 90~250, 바람직하게는 100~180, 특히 바람직하게는 110~159가 되도록 하는 양으로 반응된다.

바람직한 실시양태에서, 폴리우레탄 매트릭스용 출발 물질의 성분은 생성되는 폼이 (60 kg/㎥의 폼 밀도에서) DIN 53421에 따라 측정된 0.25 N/㎟ 초과, 바람직하게는 0.3　N/㎟ 초과, 특히 바람직하게는 0.35 N/㎟ 초과의 압축 강도를 갖도록 선택된다.

첨가제(f)는 임의로 또한 이소시아네이트 (a1) 및/또는 (a2) 및/또는 화합물 (b1) 및/또는 (b2) 내로 혼입될 수 있다. 본 발명의 목적을 위하여, 첨가제(f)는 종래 기술에 공지된 통상의 보조제 및 첨가제이지만, 물리적 발포제를 포함하지 않는다. 예로써, 표면 활성 물질, 폼 안정화제, 셀 조절제, 충전제, 염료, 안료, 난연제, 대전방지제, 가수분해 방지제 및/또는 정진균(fungistatic) 및 정세균(bacteriostatic) 물질을 언급할 수 있다.

본 발명은 추가로

ⅰ) 또한 매질용 파이프로 지칭되는, 매질의 수송을 위해 사용되는 내측 파이프

ⅱ) 본 발명의 경질 폴리우레탄 폼을 포함하는 절연 물질의 층 및

ⅲ) 매질용 튜브가 바람직하게는 동심적으로 그 안에 위치하는 외측 파이프

로 구성된 절연된 파이프를 제공한다.

매질용 파이프(ⅰ)는 일반적으로 1~120　cm, 바람직하게는 4~110　cm의 외부 직경, 및 1~24　m, 바람직하게는 6~16　m의 길이를 갖는 강철 파이프이다.

본 발명의 경질 폴리우레탄 폼을 포함하는 절연 물질의 층(ⅱ)은 매질용 파이프의 외부에 배열된다. 상기 층은 일반적으로 1~20　cm, 바람직하게는 2~15　cm의 두께를 가진다.

바람직한 실시양태에서, 절연 물질의 층은 110　kg/㎥ 미만, 바람직하게는 50~100　kg/㎥, 특히 바람직하게는 60~90　kg/㎥의 전체 폼 밀도를 가진다. 여기서, 전체 폼 밀도는 파이프의 단면 및 파이프의 길이에 걸친 폼 밀도 분포이다.

추가로 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 폴리우레탄 폼을 포함하는 절연 물질의 층(ⅱ)은 50℃의 평균 온도에서 EN ISO 8497에 따라 측정된 28　mW/mK 미만, 바람직하게는 22~27 mW/mK, 특히 바람직하게는 22~26.5 mW/mK의 열 전도율을 가진다.

외측 파이프(ⅲ)는 절연 물질의 층을 감싸고 일반적으로 플라스틱, 바람직하게는 폴리에틸렌을 포함하며, 보통 1~30　mm, 바람직하게는 5~30　mm의 벽 두께를 가진다. 외측 파이프(ⅲ)의 내부 직경은 바람직하게는 6~140　cm, 특히 바람직하게는 10~120　cm이다.

외측 파이프(ⅲ)는 임의로 압출 작업 중에 조합되는 복수의 층을 포함할 수 있다. 일례로, 경질 폴리우레탄 폼과 외측 파이프 사이에의 다층 필름의 도입이 있으며, 상기 필름은 배리어 작용을 향상시키도록 1 이상의 금속 층을 포함한다.

이 유형의 적합한 외측 파이프는 EP-A-960 723에 기술되어 있다.

특히 바람직한 실시양태에서, 절연된 파이프는 DIN EN 253의 요구 사항을 충족시키는, 땅에 매설된 지역 난방 네트워크를 위한 절연된 복합 외측 파이프이다.

마지막으로, 본 발명은 절연된 중공체, 바람직하게는 절연된 파이프를 제조하기 위한, 하기 단계들을 포함하는 방법을 제공한다:

1) 바람직하게는 스페이서를 사용하여, 바람직하게는 균일한 너비인 환형 갭이 모든 위치에 형성되도록 하는 방법으로 중공체, 바람직하게는 외측 파이프 내로 매질용 파이프가 배열된 매질용 파이프 및 외측 파이프를 제조하는 단계,

2) 중공 공간, 바람직하게는 매질용 파이프와 외측 파이프 사이의 환형 갭 내로 폴리우레탄 매트릭스를 제조하기 위해 경질 폴리우레탄 폼 구성 성분 및 출발 물질을 포함하는 혼합물을 도입하는 단계,

3) 폴리우레탄 매트릭스를 경화시키는 단계.

바람직한 실시양태에서, 절연된 파이프는 배치식 이중배관(pipe-in-pipe) 제조 방법을 사용하여 제조된다. 이 방법에서, 바람직하게는 강철로 제조된 내측 파이프는, 외장 파이프로 지칭되는 외측 파이프 내로 바람직하게는 동심적으로 밀어넣어져, 두 파이프 사이에 환형 갭이 형성되도록 한다. 내측 파이프가 중심에 위치하도록 하는 스페이서는, 또한 매질용 파이프로 지칭되는 내측 파이프와 외장 파이프 사이에 존재하는 것이 바람직하다. 대체적으로, 제조 시간 동안 안정적이고 경질 폴리우레탄 폼을 성형하는 데 사용되는 임의의 외장은 외장 파이프로 적합하다. 바람직한 실시양태에서, 외장 파이프는 폴리에틸렌 또는 폴딩된(folded) 나선형 심 금속 시트(sheet)로 제조된다.

추가로 바람직한 실시양태에서, 내측 파이프는 2 이상의 세그먼트를 포함하는 재사용 가능한 파이프 몰드에 부설되어 튜브 형상으로 반응 혼합물이 완전히 반응하게 한다. 외장 파이프는 압출을 사용하여 PUR 폼의 상단에 후속 적용된다. 이 방법은 스페이서의 개수가 감소될 수 있거나 이러한 스페이서가 전혀 필요하지 않을 수 있다는 점에서 유리하다.

매질용 내측 파이프 및 외측 외장 파이프를 포함하는 유닛은 또한 중간 환형 갭을 갖는 이중 파이프로 지칭된다. 환형 갭은 경질 폴리우레탄 폼 구성 성분 및 반응 혼합물을 포함하는 혼합물로 충전된다. 충전 작업을 위하여, 이중 파이프는 양쪽으로 환형 갭을 밀폐하는 말단 캡(9)이 구비되고 충전 및 경화 작업 중에 환형 갭으로부터 가스가 빠져나갈 수 있도록 배기구가 구비된다.

이중 파이프는 바람직하게는 1~10°, 더욱 바람직하게는 1.5~7°의 각도로 기울어진 파이프와 함께 약간 기울어진 발포 테이블(6) 상에서 혼합물로 충전되는 것이 바람직하다. 이중 파이프는 혼합물이 환형 갭 내에서만 분산될 수 있도록 말단 캡(9)들이 구비되는 것이 바람직하다.

액체 혼합물은 폴리우레탄 계량기(4)를 사용하여 환형 갭 내로 도입되며 여전히 액체 형태인 동안 환형 갭을 충전하고 이후 경화된다.

또 다른 바람직한 실시양태에서, 혼합물은 말단 캡(9)이 클램프(7) 없이는 밀어젖혀질 수 있도록 중공 공간에서 강하게 압축된다. 실(8) 없이는, 물질은 매질용 파이프(1)와 말단 캡(9) 사이에서 눌려 밀려날(squeezed out) 것이다. 말단 캡의 배기구는 폼이 빠져나오기 시작하면 스토퍼(stopper) 또는 자동 밸브를 사용하여 밀폐된다.

절연된 중공 공간, 바람직하게는 절연된 파이프를 제조하는 방법에서, 본 발명에 따른 혼합물을 사용하는 것을 하기 장점들을 유도한다:

비교적 큰 중공 공간, 바람직하게는 비교적 긴 파이프 세그먼트의 간소화되고/되거나 더 빠른 제조, 중공체에서의 감소된 전체적인 폼 밀도, 더 우수한 폼 밀도 분포, 더 낮은 열 전도율, 더 짧은 경화 시간(curing time)으로 인해 증가된 생산성. 이로부터 제조되는 절연된 중공 공간은 상응하는 장점들을 가진다.

본 발명은 추가로 사전 제조된 경질 폼 구성 성분을 포함하는 경질 폴리우레탄 폼을 제조하기 위한, 상기 기록된 특성을 갖는 경질 폼 구성 성분 및/또는 완전 경화되지 않은 반응 혼합물의 용도를 제공한다.

단순화를 위하여 하나의 실시양태와 각 다른 실시양태와의 모든 개별 조합이 제조되지 않았을지라도, 본원에 기술된 모든 실시양태는 모든 다른 실시양태와의 경우에 개시된 바와 같이 간주된다.

Claims

경질 폴리우레탄 폼 구성 성분이 폴리우레탄 매트릭스에 매립된(embeded) 경질 폴리우레탄 폼.
제1항에 있어서, 사용되는 경질 폴리우레탄 폼 구성 성분의 밀도는 10~400　kg/㎥, 더욱 바람직하게는 20~200　kg/㎥, 특히 바람직하게는 30~80　kg/㎥, 매우 특히 바람직하게는 30~70 kg/㎥ 범위인 경질 폴리우레탄 폼.
제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리우레탄 폼 구성 성분은 0.1~0.5　mm, 더욱 바람직하게는 0.11~0.3　mm, 더욱 바람직하게는 0.12~0.2　mm, 특히 바람직하게는 0.12~0.18　mm 범위의 평균 셀(cell) 직경을 갖는 것인 경질 폴리우레탄 폼.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 폴리우레탄 폼 구성 성분은 0.06~1　cm, 바람직하게는 0.1~0.8　cm, 특히 바람직하게는 0.1~0.5　cm의 최대 치수를 갖는 것인 폴리우레탄 폼.
절연을 위해, 바람직하게는 열 절연을 위해 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 따른 폼으로 감싸인 물품(article).
제5항에 있어서, 액체 또는 가스 수송용 파이프인 물품.
제6항에 있어서, 파이프가 170 내지 8　cm, 바람직하게는 130 내지 12.5　cm, 더욱 바람직하게는 100 내지 15　cm 범위인 외부 직경을 갖는 파이프.
경질 폼 구성 성분 및 경질 폼 매트릭스를 포함하는 경질 폼을 제조하는 방법으로서, 사전 제조된 경질 폼 구성 성분, 및 이소시아네이트 성분(a2)을 이소시아네이트에 반응성인 1 이상의 화합물(b2), 바람직하게는 폴리올과 함께 포함하는 반응 혼합물의 혼합물을, 임의로 1 이상의 촉매(c2) 및/또는 임의로 1 이상의 화학 발포제(d2)를 사용하면서 사용하고 이 혼합물을 경화시켜 경질 폴리우레탄 폼을 생성하는 것인 방법.
제8항에 있어서, 반응 혼합물은 20℃에서 0.3~1.5 Pa*s, 바람직하게는 0.35~1.2 Pa*s, 더욱 바람직하게는 0.4~1.0 Pa*s, 특히 바람직하게는 0.4~0.8 Pa*s 범위의 점도를 갖는 것인 방법.
제8항 또는 제9항에 있어서, 혼합물을 몰드 내로 도입하는 것인 방법.
제10항에 있어서, 몰드는 바람직하게는 서로 동심적으로 위치하고 말단에 캡이 구비된 2 개의 파이프로 형성되는 중공 공간(hollow space)인 방법.
사전 제조된 경질 폼 구성 성분을 포함하는 경질 폴리우레탄 폼을 제조하기 위한 경질 폼 구성 성분 및/또는 경화되지 않은 반응 혼합물의 용도.