KR20150057300A - 이중 보온관의 제조방법 및 이중 보온관용 폴리우레탄 발포체 조성물 - Google Patents

이중 보온관의 제조방법 및 이중 보온관용 폴리우레탄 발포체 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이중 보온관의 제조방법 및 이중 보온관용 폴리우레탄 발포체 조성물에 관한 것으로, 제1 관, 상기 제1 관의 외반경보다 큰 외반경을 가진 제2 관, 상기 제2 관 내부에 상기 제1 관을 일정한 간격을 두고 이격되게 삽입하여 이중 보온관을 조립하는 조립단계; 상기 제1 관 및 상기 제2 관 사이의 이격 공간에 발포기를 이용하여 레진프리믹스 및 이소시아네이트 화합물을 주입함으로써 폴리우레탄 발포체를 형성하는 발포체 형성단계; 및 상기 폴리우레탄 발포체를 경화시키는 경화단계를 포함하고, 상기 레진프리믹스는, 폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리올을 포함하고 평균 관능기 수가 2 내지 5이면서 평균 OH값이 300 내지 500mgKOH/g인 혼합 폴리올, 아민계 또는 금속 촉매, 유기 실리콘계 화합물, 점도감소제 및 물을 포함할 수 있다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 이중 보온관은 이중 보온관 내에 폴리우레탄이 균일하게 발포되어 단열 성능이 우수하다.

Description

이중 보온관의 제조방법 및 이중 보온관용 폴리우레탄 발포체 조성물{METHOD FOR MANUFACTURING DOUBLE INSULATION PIPE AND POLYURETHANE FOAM COMPOSITION FOR DOUBLE INSULATION PIPE}
본 발명은 이중 보온관의 제조방법 및 이중 보온관용 폴리우레탄 발포체 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단열재로 폴리우레탄 발포체를 이용한 이중 보온관의 제조방법에 관한 것이다.
이중 보온관은 아파트와 같은 대단위 주거 단지의 난방 등에 사용되는 지역 난방용이나 화학 공장 등에서 화학 물질 이송용 파이프 또는 열병합 발전소의 스팀 배관 등에 사용되는 단열 이중 보온관(Pre-Insulated Pipe, PIP)으로서, 40∼120℃의 온도 범위에서 유체의 이송시 온도 저하를 방지하여 지역 난방 사용자에게 열 손실을 최소화하여 열 공급을 하도록 제작된 관을 말한다.
이중 보온관은 현장 배관 후 보온 작업, 외부 보호 자켓팅(jacketing) 작업 등 복잡한 기존 보온 방식과는 달리 모든 배관 자재를 공장에서 제작하여 제품화함으로써 현장 배관 작업시 공정의 단순화, 공기 단축, 비용 절감 등에 기여할 수 있는 보온 방식이다.
열 수송관은 고밀도 폴리에틸렌 관을 제2 관으로 사용하여 외부와 차단시키고 있으며 지중 또는 수중 매설을 하게 되더라도 수분, 공기, 박테리아 등의 침입을 대부분 막을 수 있어 생물화학적 부식 및 전식 등의 영향을 방지할 수 있는 제품이다.
이중 보온관에 있어서 제1 관과 제2 관 사이에는 폴리우레탄 발포 폼을 보온재로 사용하고 있으며, 이 때 사용되는 발포제는 폴리우레탄 폼의 고분자 반응 중 기포를 형성하여 주는 물질로서 발포를 통해 발생되는 열을 흡수하고, 폴리올의 점도를 감소시키는 역할을 한다.
흔히 발포제는 화학적 발포제와 물리적 발포제로 구별된다.
물리적 발포제로서는 HCFC-141b, HFC-365mfc 물질과 같이 비점이 낮아 우레탄 반응시에 발생하는 반응열에 의해 기화되어 기공을 형성하여 우레탄 단열재의 단열 성능을 강화시키는 역할을 한다.
최근, 온실가스에 의한 오존층 파괴 및 지구 온난화가 세계적인 환경 문제로 대두된 이래 프레온의 사용은 세계적으로 사용이 금지되었으며, 대체물질로 하이드로클로로플루오로카본류(HCFC류)가 사용되어 왔다.
그러나 HCFC류 물질도 오존층을 파괴하는 온실 가스로 규정됨에 따라 이미 선진국에서는 사용이 금지되었으며, 국내에서도 규제 대상물로 지정되어 생산량 및 사용량이 규제되고 있다.
이러한 상황에서 폴리우레탄 발포에 적용하기 위해 HFC-245fa, HFC-365mfc와 같은 대체 발포제가 개발되었으나, HFC-245fa는 지구온난화지수(GWP)가 1020, HFC-365mfc는 782로 HCFC-141b에 비해 오히려 높아 친환경 발포제로서의 적용에 한계성을 가지고 있다.
또한 유럽에서는 사이클로펜탄을 폴리우레탄 폼 제조시에 발포제로 사용하고 있으나, 펜탄이 갖는 폭발의 위험성으로 인해 방폭 설비를 갖추는데 투자 비용이 많이 소요되는 단점이 있다.
종래에 물을 발포제로 하여 폴리우레탄 폼을 제조한 예가 있으나, 조립식 공장, 일반 저장창고 등의 건축을 위한 샌드위치 패널, 건축용 단열 내장재 등의 생산 특성에 맞추어 개발되어, 이중 보온관과 같이 좁고 긴 공간 내에 폴리우레탄 폼을 충진하는데는 그 적용에 어려움이 있다.
이에 따라, 이중 보온관의 발포체로 친환경적이고 이중 보온관의 구조에서도 발포성을 향상시킬 수 있는 이중 보온관의 개발이 요구된다.
대한민국 등록특허공보 제10-0276668호 대한민국 출원공개공보 제10-2007-7013874호
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 물을 발포제로 한 폴리우레탄 발포체를 포함하는 이중 보온관을 제조하는 방법을 제공함에 목적이 있다.
또한, 이중 보온관의 길고 좁은 공간에 균일하게 폴리우레탄을 발포할 수 있는 흐름성이 우수한 폴리우레탄 발포체 조성물을 제공함에 목적이 있다.
또한, 물을 발포제로 하여 단열재가 부스러짐없이 기계적 강도 및 수치안정성이 우수한 폴리우레탄 발포체 조성물을 제공함에 목적이 있다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 보온관의 제조방법은 제1 관, 상기 제1 관의 외반경보다 큰 외반경을 가진 제2 관, 상기 제2 관 내부에 상기 제1 관을 일정한 간격을 두고 이격되게 삽입하여 이중 보온관을 조립하는 조립단계; 상기 제1 관 및 상기 제2 관 사이의 이격 공간에 발포기를 이용하여 레진프리믹스 및 이소시아네이트 화합물을 주입함으로써 폴리우레탄 발포체를 형성하는 발포체 형성단계; 및 상기 폴리우레탄 발포체를 경화시키는 경화단계를 포함하고, 상기 레진프리믹스는, 폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리올을 포함하고 평균 관능기 수가 2 내지 5이면서 평균 OH값이 300 내지 500mgKOH/g인 혼합 폴리올, 아민계 또는 금속 촉매, 유기 실리콘계 화합물, 점도감소제 및 물을 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르 폴리올은, 무수프탈산에 폴리에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜을 부가축합하여 얻어지는 폴리에스테르 폴리올이고, 상기 폴리에테르 폴리올은, 펜타에리트리톨에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 부가하여 얻어지는 폴리에테르 폴리올, 슈크로오스에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 첨가하여 중합시킨 폴리에테르 폴리올, 또는 비스페놀 A에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 부가하여 얻어지는 폴리에테르 폴리올 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 점도감소제는 디옥틸프탈레이트 또는 디메틸포름아미드 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 레진프리믹스는 25℃에서 100 내지 250cps의 점도를 가질 수 있다.
상기 혼합 폴리올의 히드록시기(OH)에 대한 상기 이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트기(NCO)의 반응비는 1:1 내지 1:1.4일 수 있다.
상기 발포기는 복수 개의 스트림 및 혼합 챔버를 구비하고, 상기 레진프리믹스 및 상기 이소시아네이트 화합물은 서로 다른 스트림을 통하여 상기 혼합 챔버에서 투입되어 혼합물을 형성한 후, 상기 혼합물이 상기 이격 공간에 주입할 수 있다.
상기 레진프리믹스 및 상기 이소시아네이트 화합물은 100 내지 300kPa의 압력으로 혼합 챔버에 투입될 수 있다.
상기 발포체 형성단계 전에, 상기 이중 보온관을 15 내지 35℃의 온도로 예열시키는 예열단계를 더 포함할 수 있다.
상기 조립단계에서, 상기 제1 관의 외주면에 돌출 형성되고 상기 제2 관의 내주면과 접하여, 상기 제1 관과 상기 제2 관 사이에 일정한 거리를 유지하도록 하는 스페이서를 더 포함할 수 있다.
상기 이격 공간에 누수 감지선 또는 탄소 강선이 상기 이중 보온관의 길이 방향으로 더 포함되고, 상기 누수 감지선 또는 상기 탄소 강선은 상기 스페이서에 삽입되어 지지되는 형태일 수 있다.
상기 발포체 형성단계에서, 상기 제2 관의 내주면 및 상기 제1 관의 외주면의 전체 영역에 걸쳐 폴리우레탄 발포체가 형성될 수 있다.
상기 이중 보온관은 길이가 10m 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리우레탄 발포체 조성물은, 레진프리믹스와 이소시아네이트 화합물을 포함하고, 상기 레진프리믹스는, 폴리에스테르 폴리올 15 내지 30중량% 및 폴리에테르 폴리올 70 내지 85중량%을 포함하고, 평균 OH값이 300 내지 500인 혼합 폴리올, 상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여, 아민계 또는 금속 촉매 0.5 내지 2중량부, 유기 실리콘계 화합물 1.5 내지 4중량부, 점도감소제 2 내지 5중량부, 물 2.5 내지 5중량부를 포함할 수 있다.
상기 이소시아네이트 화합물은 상기 레진프리믹스 100중량부에 대하여, 110 내지 180중량부일 수 있다.
상기 폴리에스테르 폴리올은 무수프탈산에 폴리에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜을 부가축합하여 얻어지는 폴리에스테르 폴리올일 수 있다.
상기 폴리에테르 폴리올은, 펜타에리트리톨에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 부가하여 얻어지는 폴리에테르 폴리올, 슈크로오스에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 첨가하여 중합시킨 폴리에테르 폴리올, 또는 비스페놀 A에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 부가하여 얻어지는 폴리에테르 폴리올 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 혼합 폴리올은 평균 관능기 수가 2 내지 5이고, 평균 OH값이 300 내지 500mgKOH/g일 수 있다.
상기 점도감소제는 디옥틸프탈레이트 또는 디메틸포름아미드 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 유기 실리콘계 화합물은 폴리알킬렌글리콜 실리콘 공중합체, 폴리실록산 에테르를 포함할 수 있다.
상기 이소시아네이트 화합물은 평균 NCO%가 27 내지 35%이고, 점도가 25℃에서 100 내지 250cps일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이중 보온관은 레진프리믹스의 성분 및 함량을 조절함으로써 발포성을 향상시켜 단열 성능이 우수한 이중 보온관을 구현할 수 있다.
점도감소제를 사용하여 폴리우레탄 발포 조성물의 흐름성 문제를 해결하여 이중 보온관과 같은 길고 좁은 공간에 폴리우레탄의 발포를 용이하게 할 수 있다.
혼합 폴리올이 포함된 레진프리믹스의 성분을 최적함으로써, 폴리우레탄 발포폼의 물리적 강도, 특히 접착력을 강하게 유지하여 폴리우레탄 단열재가 바스라지는 문제를 해결할 수 있다.
발포제로 물을 사용함으로써 폴리우레탄 발포시 친환경적이며, 별도의 물리적 발포제없이 기존의 설비를 그대로 사용할 수 있어 경제적이다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 보온관을 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 이중 보온관의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의해 제조된 이중 보온관의 단면도이다.
도 4는 비교예에 의해 제조된 이중 보온관을 촬영한 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래", "하부", "위", "상부" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 구성요소의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도면에서 각 구성요소의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기와 면적은 실제크기나 면적을 전적으로 반영하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 이중 보온관의 제조방법에 대해 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 이중 보온관은 조립단계(S10), 발포체 형성단계(S20), 경화단계(S30)를 포함한다.
조립단계(S10)는 하나의 관을 외반경이 상이한 다른 관에 삽입하여 이중 형태의 보온관으로 조립하는 단계이다.
제1 관과 상기 제1 관의 외반경보다 큰 외반경을 가지는 제2 관이 마련되고, 상기 제2 관 내부에 상기 제1 관을 삽입한다. 여기서, 제1 관은 내관, 제2 관은 외관이며, 관의 소재는 통상적으로 사용되는 소재가 사용될 수 있다.
제1 관이 삽입될 때, 제 2관의 내주면과 일정한 간격을 두고 이격되게 삽입될 수 있으며, 제1 관 및 제2 관이 이격된 공간은 후술할 폴리우레탄 발포체가 형성되는 공간이 된다.
이 때, 제1 관과 제 2관의 사이에 스페이서를 더 포함할 수 있다.
상기 스페이서는 상기 제1 관의 외주면에 돌출 형성되고 상기 제2 관의 내주면과 접하여 상기 제1 관과 제2 관 사이에 일정한 거리를 유지하도록 한다.
상기 스페이서는 제1 관 및 제2 관에 관경별로 규격에 맞도록 사용할 수 있으며 그 형태는 다양할 수 있으며, 1 내지 2m의 일정한 간격으로 일직선이 되도록 설치될 수 있다.
또한, 제1 관 및 제2 관 사이의 이격 공간에 누수 감지선 또는 탄소 강선이 이중 보온관의 길이 방향으로 더 포함될 수 있다.
상기 누수 감지선 또는 상기 탄소 강선은 상기 스페이서에 삽입되어 지지될 수 있으며, 바람직하게는 스페이서에 열배관 감지선 홀이 형성되어 12시 및 6시 방향에 일정한 간격으로 삽입하여 형성할 수 있다.
조립단계(S10) 후에, 이중 보온관을 예열시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이중 보온관의 예열을 통하여 폴리우레탄 폼이 원활하게 반응될 수 있도록 할 수 있다.
조립된 이중 보온관에 대하여 대기 공정에서 열풍기 등을 이용하여 약 15 내지 35℃의 온도로 예열시키는 것이 바람직하다.
발포체 형성단계(S20)는 제1 관 및 제2 관 사이의 이격 공간에 폴리우레탄 발포체를 형성하여, 이중 보온관의 단열재를 마련하는 단계이다.
폴리우레탄 발포체는 레진프리믹스와 이소시아네이트를 포함한다.
이중 보온관의 단열재는 일정한 기계적 강도와 단열 성능을 유지함은 물론, 약 120℃의 유체를 장기간 이송 시에도 물성 및 단열 성능의 저하를 최소화할 수 있는 폴리우레탄 폼을 필요로 한다.
물을 발포제로 한 폴리우레탄 발포체의 셀 내부 가스의 열전도율이 상대적으로 물리적 발포제에 비해 높으므로 단열성이 떨어지고, 우레아가 생성됨으로써 폼의 물리적 강도, 특히 접착력이 약해져 심한 경우에는 바스라짐이 발생할 수 있는데 레진프리믹스를 사용함으로써 이를 해결할 수 있다.
상기 레진프리믹스는 혼합 폴리올, 촉매, 유기 실리콘계 화합물, 점도감소제 및 물을 포함한다.
상기 혼합 폴리올은 폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리올을 포함할 수 있다.
상기 폴리에스테르 폴리올은, 무수프탈산에 폴리에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜을 부가축합하여 얻어지는 폴리에스테르 폴리올일 수 있다.
무수프탈산 성분은 열전도도의 개선 및 폼 기포의 균일한 형성에 기여할 수 있고, 디에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜은 원액의 점도 강화 효과가 우수하고 폼 형성 중 유동성 및 접착력을 증대시키는데 기여한다.
상기 폴리에테르 폴리올은, 펜타에리트리톨에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 부가하여 얻어지는 폴리에테르 폴리올, 슈크로오스에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 첨가하여 중합시킨 폴리에테르 폴리올, 또는 비스페놀 A에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 부가하여 얻어지는 폴리에테르 폴리올일 수 있으며, 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
펜타에리트리톨 성분은 원액의 흐름성 및 기계적 강도를 향상시킬 수 있으며, 슈크로오스 성분은 치수 안정성 및 폼이 기계적 강도 향상에 효과가 있어, 펜타에리트리톨에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 부가하여 얻어지는 폴리에테르 폴리올, 슈크로오스에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 첨가하여 중합시킨 폴리에테르 폴리올이 바람직하다.
상기 혼합 폴리올의 조성물은 평균 관능기 수가 2 내지 5일 수 있다.
또한, 상기 혼합 폴리올의 평균 OH값은 300 내지 500mgKOH/g일 수 있으며, 바람직하게는 350 내지 450mgKOH/g인 것이 효과적이다. 여기서, 평균 OH값이란 분자 내에 있는 히드록시기를 KOH 당량으로 나타낸 값으로, 분자 내에 히드록시기만 있으면 측정 가능한 값이다.
평균 OH값이 300mgKOH/g 미만인 경우에는 충분한 경질 폴리우레탄 생성 반응 및 가교 반응이 일어나지 못하게 되어 기계적 강도 및 치수 안정성이 떨어지고, 500mgKOH/g을 넘게 되면 지나친 가교 반응으로 인하여 경질 폴리우레탄 폼의 바스라짐이 발생하고, 열전도도의 증가로 인하여 단열 성능이 현저히 떨어지는 문제가 있다.
즉, 상기 범위를 벗어나는 평균 관능기 수 및 평균 OH값을 가지면, 제품 불량의 원인이 되어 생산성이 저하된다.
촉매는 레진프리믹스와 이소시아네이트, 및 물과 이소시아네이트의 반응을 촉시키는 역할을 하는 것으로, 아민계 촉매 또는 금속 촉매가 바람직하다.
아민계 촉매는 발포 반응과 수지화 반응을 동시에 촉진시키거나 발포 반응의 촉진에 더 영향을 줄 수 있으며 금속 촉매는 수지화 반응의 촉진에 더 영향을 줄 수 있어, 아민계 촉매와 금속 촉매를 함께 사용하여 발포 특성에 영향을 주어 반응 시간을 조절할 수 있다.
상기 촉매는 혼합 폴리올 100중량부에 대하여, 0.5 내지 2중량부일 수 있으며, 바람직하게 0.8 내지 1.5중량부인 것이 효과적이다.
촉매가 0.5중량부 미만인 경우에는 반응 속도가 느려지고, 폴리우레탄 폼 생성 반응의 미완결로 인하여 물성이 저하될 수 있다. 또한 촉매가 2중량부를 초과하는 경우에는 이중 보온관과 같이 좁고 긴 공간 내에 폴리우레탄 폼을 발포할 때, 발포기의 믹싱 헤드에서 혼합물이 토출되는 동안 발포 폼이 형성되어 이중 보온관의 제1 관과 제2 관 사이에 발포된 폼이 발포 진행을 저해함에 따라 말단부가 충진되지 못하는 경우가 발생하거나 폼 내에 큰 기공이 생길 수 있다.
아민계 촉매로, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 트리이소프로판올아민, 트리부틸아민, 트리옥틸아민, 헥사데실디메틸아민, 트리스(3-디메틸아미노) 프로필헥사히드로트리아민, N-메틸몰포린, N-에틸몰포린, N-옥타데실몰포린, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 디메틸에탄올아민, 트리에탄올아민, N-메틸디에탄올아민, N,N-디메틸에탄올아민, 디에틸렌트리아민, N,N,N',N'-테트라메틸부탄디아민, N,N,N',N'-테트라메틸-1,3-부탄디아민, N,N,N',N'-테트라에틸헥사메틸렌디아민, 비스[2-(N,N-디메틸아미노)에틸]에테르, N,N'-디메틸벤질아민, N,N-디메틸시클로헥실아민, N,N,N',N',n'-펜타메틸디에틸렌트리아민, 트리에틸렌디아민, 트리에틸렌디아민의 개미산 및 기타염, 제1 및 제2 아민의 아미노기와 옥시알킬렌부가물, N,N-디알킬피페라진류와 같은 아자고리화합물, 여러 가지의 N,N',N'-트리알킬아미노알킬헥사히드로트리아진류의 β-아미노카르보닐촉매일 수 있으며, 단독 또는 2종을 혼합하여 사용할 수 있다.
금속 촉매로 유기주석 화합물(organotin)을 사용할 수 있으며, 디알킬틴디카르복실레이트(dialkyltin dicarboxylate)이 바람직하다. 디알킬주석디카르복실레이트의 구체적인 예로는, 디부틸주석디라우레이트(dibutyltin dilaurate, (CH3CH2CH2CH2)2Sn[CH3(CH2)10COO]2), 스태너스옥토에이트(stannous octoate, Sn[C7H15COO]2), 디부틸주석디아세테이트(dibutyltin diacetate, (CH3CH2CH2CH2)2Sn[CH3COO]2), 디부틸주석디메르캅티드(dibutyltin dimercaptide, (CH3CH2CH2CH2)2Sn[SC12H25])이 효과적이다.
유기 실리콘계 화합물은 폴리우레탄 폼 제조에서 정포제 또는 가교제의 역할을 할 수 있다.
물을 발포제로 하여 폴리우레탄 폼을 제조시 이산화탄소(CO2) 기체 방울을 형성하면서 폴리우레탄 생성이 이루어지 반응물을 발포시킨다. 이 때 기포들은 그 내부 압력으로 인하여 뭉쳐져서 큰 기체 방울을 형성하고 이 경우 단열 성능 및 기계적 강도의 저하가 일어날 수 있는데, 유기 실리콘계 화합물을 사용하면 기체 방울 표면에 전하를 공급하여 기체 방울 사이에 정전기적 반발력을 제공하여 작고 균일한 크기의 셀을 가지는 경질 폴리우레탄 폼을 제조할 수 있다.
상기 유기 실리콘계 화합물은 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 1.5 내지 4중량부일 수 있고, 바람직하게 2 내지 3중량부인 것이 효과적이다.
유리 실리콘계 화합물이 1.5중량부 미만인 경우에는 폴리우레탄 발포 폼에 형성된 기포의 크기가 크거나 균일하지 않으며, 4중량부를 초과하는 경우에는 경질 폴리우레탄 폼의 압축 강도 및 저항성이 떨어지고, 열전도율이 상승되는 문제가 있다.
유기 실리콘계 화합물로, 폴리실론산 에테르(polysiloxane ether)를 사용할 수 있다.
점도감소제는 레진프리믹스에 흐름성을 부여하는 역할을 한다. 이중 보온관을 제조하기 위한 폴리우레탄 단열재는 10m 이상의 좁은 빈 공간을 빈틈없이 채울 수 있어야 하므로 흐름성이 중요한 요소이다.
상기 점도감소제로 디카르복시산(Dicarboxylic Acid), 글리세롤 트리스테레이트(Glycerol Tristerate), 트리메티올프로판(Trimethyol Propane), 스테아르산 에스테르(Stearic Acid Esters), 펜타에리스리톨(Pentaerythritol), 디이소데실프탈레이트(Diisodecyl Phthalate), 디옥틸아디핀산(Dioctyl adipate), 트리옥틸트리멜리테이트(Trioctyl Trimellitate)를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 디옥틸프탈레이트(Dioctyl Phthalate) 또는 디메틸포름아미드(dimethylformamide)를 사용하는 것이 효과적이다.
상기 점도감소제는 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 2 내지 5중량부일 수 있으며, 바람직하게 3 내지 4중량부인 것이 효과적이다. 점도감소제가 상기 범위에 속하는 경우 이중 보온관의 폴리우레탄 발포 폼의 제작에 적합하도록 점도를 낮춤으로써 흐름성을 향상시켜 이중 보온관의 말단부까지 폴리우레탄 폼을 발포시킬 수 있다.
레진프리믹스에 점도감소제를 포함시킴으로써 상기 레진프리믹스는 25℃에서 150 내지 200cps의 점도를 가지는 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 160 내지 180cps인 것이 효과적이다. 상기 범위를 가지는 경우, 보온관 전체에 폴리우레탄 폼을 발포시킬 수 있다.
물은 폴리우레탄 폼을 형성할 수 있도록 발포제의 역할을 한다.
상기 물은 혼합 폴리올 100중량부에 대하여 2.5 내지 5중량부인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 3 내지 4중량부인 것이 효과적이다.
물이 2.5중량부 미만인 경우 폴리우레탄이 충분히 발포되지 않아 단열성이 현저히 떨어지고, 5중량부를 초과하는 경우에는 발포되는 셀의 크기가 작고 폼의 밀도가 감소하게 되며, 폴리우레탄 폼의 수축이 발생할 수 있다.
물을 발포제로 하여 폴리우레탄 폼을 생성하면서 셀 내부의 이산화탄소 가스가 폴리우레탄 수지막을 투과하는 속도가 빠른 경우 폼의 수축이 일어나게 되는데 이 때 상술한 유기 실리콘계 화합물이 셀 벽을 두껍게 하여 폴리우레탄 폼의 수축을 방지할 수 있다.
레진프리믹스는 상술한 성분 외에 난연제, 충전제, 산화 방지제, 자외선 흡수제 또는 착색제와 같은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
혼합 폴리올, 촉매, 유기 실리콘계 화합물, 점도감소제 및 물을 포함하는 레진프리믹스는 각 성분을 교반기에서 약 2,000rpm의 속도로 30분 내지 3시간 동안 교반시켜 제조할 수 있다.
이소시아네이트 화합물은 혼합 폴리올과 반응하여 폴리우레탄을 생성한다.
상기 이소시아네이트 화합물은 아닐린과 포름알데히드가 축합 반응하여 생성된 디페닐메탄디아민에 포스겐을 처리하여 얻어질 수 있으며, 이를 정제하면 모노머릭(monomeric) MDI(Methylene Diphenyl Diisocyanate)와 폴리머릭(polymeric) MDI로 분리되는데 바람직한 실시예로 폴리머릭 MDI를 사용할 수 있다.
폴리머릭 MDI는 평균 NCO%은 27 내지 35%일 수 있으며, 바람직하게는 29 내지 32%인 것이 효과적이다. 평균 NCO%가 27% 미만인 경우에는 기계적 강도 및 치수 안정성이 떨어지고, 35%를 초과하는 경우에는 유동성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
이소시아네이트 화합물은 점도가 25℃에서 100 내지 250cps일 수 있으며, 바람직하게는 150 내지 220cps인 것이 바람직하다. 이소시아네이트가 상기 범위의 점도를 가지는 경우 이중 보온관의 이격 공간에 말단부까지 발포가 가능하며, 밀도 높은 폴리우레탄 폼을 형성할 수 있다.
또한, 이소시아네이트 화합물 성분과 혼합 폴리올 성분의 반응 비율은 폴리머릭 MDI 성분의 이소시아네이트기(NCO)와 폴리올의 히드록시기(OH)의 비에 의하며, 히드록시기 대비 이소시아네이트의 반응비가 1:1 내지 1:1.4인 것이 바람직하다. 1:1 미만의 반응 비율로 반응하는 경우에는 폴리우레탄 폼의 치수 안정성 및 기계적 강도가 감소되며, 1:1.4를 초과하여 이소시아네이트기의 비율이 높아지면 폴리우레탄 폼의 강직도가 지나치게 높게 되고 폼의 바스라짐 현상이 발생할 수 있다.
이는, 이시아네이트 화합물이 혼합 폴리올에 비하여 상기의 반응비로 과량 존재하는 것으로, 이 경우 폴리우레탄 폼 형성이 완결된 후 존재하는 이소시아네이트는 부가 반응을 통해 뷰렛(biuret)이나 알로파네이트(allophanate) 등을 형성하며, 이러한 뷰렛이나 알로파네이트를 통한 추가적인 가교 반응에 의하여 물성이 향상될 수 있다. 뷰렛 반응 및 알로파네이트 반응은 각각 아래의 식 1 및 식 2와 같다.
[식 1]
Figure pat00001
[식 2]
Figure pat00002

상기 식 1은 이소시아네이트 화합물이 요소 결합의 활성 수소와 반응하여 뷰렛 결합을 형성하고, 상기 식 2는 이소시아네이트 화합물이 우레탄 결합의 활성 수소와 반응하여 알로파네이트 결합을 형성함을 보여준다.
상술한 레진프리믹스 및 이소시아네이트 화합물을 발포기를 이용하여 제1 관 및 제2 관 사이의 이격 공간에 주입하여 폴리우레탄 발포체를 형성한다.
상기 발포기는 복수 개의 스트림 및 혼합 챔버를 구비하고, 상기 레진프리믹스와 이소시아네이트 화합물을 서로 다른 스트림을 통하여 혼합 챔버에서 투입되어 혼합물을 형성하여, 상기 혼합물이 믹싱 헤드를 통하여 상기 이격 공간에 주입되면서 폴리우레탄 발포체를 형성할 수 있다.
레진프리믹스와 이소시아네이트 화합물은 100 내지 300kPa의 고압력으로 발포기의 혼합 챔버로 투입될 수 있으며, 혼합 챔버에서 별도의 기계적 교반없이 혼합된다. 상기 레진프리믹스와 이소시아네이트 화합물의 점도에서 상기 범위의 압력으로 투입될 때 조작이 용이하다.
발포기의 발포가 이루어지기 전에 레진프리믹스와 이소시아네이트 화합물의 혼합물이 새는 것을 방지하기 위하여 제1 관 및 제2 관의 관경별로 엔드 캡(end cap)을 장착하고, 발포기의 노즐(nozzle)을 통하여 혼합물을 주입할 수 있다.
발포시 이중 보온관을 놓는 포밍 테이블(foaming table)와 노즐의 각도를 0도 초과 20도 이하로 조절하여 혼합물을 주입함으로써 발포체의 균일 분포를 확인하는 것이 바람직하다.
상기 발포체 형성단계(S20)에서, 상기의 레진프리믹스와 이소시아네이트 화합물을 사용함으로써 상기 제2 관의 내주면 및 상기 제1 관의 외주면의 전체 영역에 걸쳐 폴리우레탄 발포체가 형성될 수 있다.
본 발명의 이중 보온관은 길고 좁은 형상을 가지는 특이점으로 인하여, 종이, 목재, 금속 등의 패널 형태에 발포액을 분무하여 발포를 시키거나, 블록 컨베이어에 의해 연속적으로 생산하는 등의 종래 방법을 이용할 수 없다.
이중 보온관의 길고 좁은 공간에 균일하고 밀도있게 발포될 수 있도록 흐름성 및 발포성이 최적으로 조성이 제어된 레진프리믹스를 사용함으로써, 제1 관 및 제2 관사이의 이격 공간 전면에 걸쳐 폴리우레탄 발포체가 형성될 수 있다.
또한, 이중 보온관의 길이가 10m를 넘더라도 발포액의 주입 부분에서 말단부까지 발포가 가능하다.
경화단계(S30)는 발포체 형성단계(S20) 후, 폴리우레탄을 숙성시켜 경화하는 단계이다.
폴리우레탄 발포 후, 폴리우레탄이 완전하게 숙성되도록 경화시키고 경화하는 시간은 10 내지 40시간일 수 있다. 경화하기 전에 발포하기 위해 관에 장착한 엔드 캡을 제거할 수 있다.
이하에서는, 도 2 및 도 3을 참조하여 구체적인 실험예를 들어 본 발명에 대해 설명한다.
실시예
내관(30)에 관경에 맞는 스페이서(50)를 2m 간격으로 일직선이 되도록 장착한 후 스페이서(50)의 감지선 홀에 12시, 6시 방향에 열배선 감지선(누수감지선 (+), (-))(60)을 삽입하였다. 스페이서(50)와 감지선(60)이 장착된 내관(30)을 내관(30)보다 외반경이 큰 외관(20)에 삽입시킨 후, 폴리우레탄 폼의 원활한 화학 반응을 위한 온도인 20℃로 대기 공정에서 열풍기를 이용하여 예열시켰다. 외관(20)과 내관(30)이 조립된 상태로 포밍 테이블로 이동시킨 후 발포액의 누유 방지를 위하여 관경별 엔드 캡을 장착하고, 열배선 감지선(60)의 장력 유지를 위하여 3kg의 추를 매달았다.
레진프리믹스와 이소시아네이트를 250kPa의 압력으로 서로 다른 스트림을 통하여 혼합 챔버에 투입하였다. 레진프리믹스는 폴리에스테르 폴리올 20중량%, 폴리에테르 폴리올 80중량%를 포함하는 혼합 폴리올 100중량부, 아민계 촉매 1.5중량부, 유기 실리콘계 화합물 2.5중량부, 점도감소제 3중량부, 물 3.5중량부를 포함하며, 이소시아네이트는 평균 NCO%가 30이고, 점도가 185cps인 이소시아네이트 화합물을 사용하였다. 이소시아네이트 화합물은 상기 레진프리믹스 100중량부에 대하여 140중량부를 사용하였다.
혼합 챔버에서 혼합된 혼합물을 발포기의 발포 노즐을 통하여 엔드 캡의 발포 홀에 주입하였다. 발포액 주입시 포밍 테이블의 각도를 5도로 조절하여 균일 분포를 확인하며, 발포액 반응시간을 체크하였다.
발포액을 모두 주입한 후, 감지선 위치 확인을 위한 식별 테이프를 부착하고, 1차 숙성 시간을 유지한 후 엔드 캡을 조심스럽게 제거하였다. 그 후 열배관 감지선을 검사하고, 폴리우레탄 폼의 관단 보호용의 강관 캡 및 이중 캡을 사용하여 포장하고, 약 24시간 동안 숙성시켰다.
비교예
내관(30)에 관경에 맞는 스페이서(50)를 2m 간격으로 일직선이 되도록 장착한 후 스페이서(50)의 감지선 홀에 12시, 6시 방향에 열배선 감지선(누수감지선 (+), (-))(60)을 삽입하였다. 스페이서(50)와 감지선(60)이 장착된 내관(30)을 내관(30)보다 외반경이 큰 외관(20)에 삽입시킨 후, 폴리우레탄 폼의 원활한 화학 반응을 위한 온도인 20℃로 대기 공정에서 열풍기를 이용하여 예열시켰다. 외관(20)과 내관(30)이 조립된 상태로 포밍 테이블로 이동시킨 후 발포액의 누유 방지를 위하여 관경별 엔드 캡을 장착하고, 열배선 감지선(60)의 장력 유지를 위하여 3kg의 추를 매달았다.
레진프리믹스와 이소시아네이트를 250kPa의 압력으로 서로 다른 스트림을 통하여 혼합 챔버에 투입하였다. 레진프리믹스는 폴리에스테르 폴리올 20중량%, 폴리에테르 폴리올 80중량%를 포함하는 혼합 폴리올 100중량부, 아민계 촉매 1.5중량부, 유기 실리콘계 화합물 2.5중량부, 물 3.5중량부를 포함하며, 이소시아네이트는 평균 NCO%가 30이고, 점도가 185cps인 이소시아네이트 화합물을 사용하였다. 이소시아네이트 화합물은 상기 레진프리믹스 100중량부에 대하여 140중량부를 사용하였다.
혼합 챔버에서 혼합된 혼합물을 발포기의 발포 노즐을 통하여 엔드 캡의 발포 홀에 주입하였다. 발포액 주입시 포밍 테이블의 각도를 5도로 조절하여 균일 분포를 확인하며, 발포액 반응시간을 체크하였다.
발포액을 모두 주입한 후, 감지선 위치 확인을 위한 식별 테이프를 부착하고, 1차 숙성 시간을 유지한 후 엔드 캡을 조심스럽게 제거하였다. 그 후 열배관 감지선을 검사하고, 폴리우레탄 폼의 관단 보호용의 강관 캡 및 이중 캡을 사용하여 포장하고, 약 24시간 동안 숙성시켰다.
실시예의 방법으로 제조된 이중 보온관에 형성된 폴리우레탄 폼의 물성을 평가한 결과, 아래 표 1과 같이 측정되었다.
평가 항목 평가 결과 평가 방법
겉보기 코어밀도 (kg/m3) 80 KS M ISO 845 : 2002
열전도율[평균온도 (20±5℃)] (W/(m·K)) 0.025 KS L 9016 : 2010
굴곡강도 (kPa) 1063 KS M ISO 1209-2 : 2002
압축응력(상대변형 10%) (kPa) 562 KS M ISO 844 : 2002
전단강도 (kPa) 232 KS M ISO 1922 : 2010
독립기포의 보정부피 백분율 (%) 90 ISO 4590 : 2002
접착력(내관) (kPa) 206 DS 2178
접착력(외관) (kPa) 225 DS 2178
상기 실시예의 이중 보온관에 대하여 170℃에서 450시간 가속 노화 후(EN253), 열전도율, 굴곡강도, 압축응력, 전단강도 및 접착력을 평가하여 아래 표 2에 기재하였다.
평가 항목 평가 결과 평가 방법
열전도율[평균온도 (20±5℃)] (W/(m·K)) 0.027 KS L 9016 : 2010
굴곡강도 (kPa) 869 KS M ISO 1209-2 : 2002
압축응력(상대변형 10%) (kPa) 622 KS M ISO 844 : 2002
전단강도 (kPa) 113 KS M ISO 1922 : 2010
접착력(내관) (kPa) 137 DS 2178
상기 표 1 및 표 2와 같이, 본 발명에 의한 170℃에서 450시간도안 가속 노화시켰음에도 불구하고 탄화 현상이 적었으며 열전도율 및 물리적 강도의 측정 결과 대체로 초기의 물성을 유지하고 있음을 알 수 있었다.
이러한 실험 결과에 비추어 볼 때 본 발명에 의한 이중 보온관의 폴리우레탄 발포체 조성물은 고온의 유체를 이송시킬 수 있는 우수한 물성을 가진다.
상기 비교예에 의해 폴리우레탄을 발포시켜 제조된 이중 보온관의 외관과 내관 사이의 이격 공간을 촬영하여 도 4에 도시하였다. 비교예의 경우, 점도감소제를 첨가하지 않고 폴리우레탄을 발포시킴으로써, 점도가 커 이중 보온관의 말단부까지 폴리우레탄으로 충진되지 못하였다. 이에 따라, 점도감소제로 레진프리믹스의 점도를 조절하는 것은 본 발명을 구현함에 있어 중요한 요소 중 하나임을 알 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
10: 이중 보온관 20: 제2 관
30: 제1 관 40: 폴리우레탄 발포체
50: 스페이서 60: 누수 감지선

Claims (20)

  1. 제1 관,
    상기 제1 관의 외반경보다 큰 외반경을 가진 제2 관,
    상기 제2 관 내부에 상기 제1 관을 일정한 간격을 두고 이격되게 삽입하여 이중 보온관을 조립하는 조립단계;
    상기 제1 관 및 상기 제2 관 사이의 이격 공간에 발포기를 이용하여 레진프리믹스 및 이소시아네이트 화합물을 주입함으로써 폴리우레탄 발포체를 형성하는 발포체 형성단계; 및
    상기 폴리우레탄 발포체를 경화시키는 경화단계를 포함하고,
    상기 레진프리믹스는,
    폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리올을 포함하고 평균 관능기 수가 2 내지 5이면서 평균 OH값이 300 내지 500mgKOH/g인 혼합 폴리올, 아민계 또는 금속 촉매, 유기 실리콘계 화합물, 점도감소제 및 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 보온관 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 폴리올은, 무수프탈산에 폴리에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜을 부가축합하여 얻어지는 폴리에스테르 폴리올이고,
    상기 폴리에테르 폴리올은, 펜타에리트리톨에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 부가하여 얻어지는 폴리에테르 폴리올, 슈크로오스에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 첨가하여 중합시킨 폴리에테르 폴리올, 또는 비스페놀 A에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 부가하여 얻어지는 폴리에테르 폴리올 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 이중 보온관 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 점도감소제는 디옥틸프탈레이트 또는 디메틸포름아미드 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 이중 보온관 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 레진프리믹스는 25℃에서 100 내지 250cps의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 이중 보온관 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 혼합 폴리올의 히드록시기(OH)에 대한 상기 이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트기(NCO)의 반응비는 1:1 내지 1:1.4인 것을 특징으로 하는 이중 보온관 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발포기는 복수 개의 스트림 및 혼합 챔버를 구비하고,
    상기 레진프리믹스 및 상기 이소시아네이트 화합물은 서로 다른 스트림을 통하여 상기 혼합 챔버에서 투입되어 혼합물을 형성한 후, 상기 혼합물이 상기 이격 공간에 주입되는 것을 특징으로 하는 이중 보온관 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 레진프리믹스 및 상기 이소시아네이트 화합물은 100 내지 300kPa의 압력으로 혼합 챔버에 투입되는 것을 특징으로 이중보온관 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 발포체 형성단계 전에,
    상기 이중 보온관을 15 내지 35℃의 온도로 예열시키는 예열단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 보온관 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 조립단계에서,
    상기 제1 관의 외주면에 돌출 형성되고 상기 제2 관의 내주면과 접하여, 상기 제1 관과 상기 제2 관 사이에 일정한 거리를 유지하도록 하는 스페이서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 보온관 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이격 공간에 누수 감지선 또는 탄소 강선이 상기 이중 보온관의 길이 방향으로 더 포함되고,
    상기 누수 감지선 또는 상기 탄소 강선은 상기 스페이서에 삽입되어 지지되는 형태인 것을 특징을 하는 이중 보온관 제조방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발포체 형성단계에서, 상기 제2 관의 내주면 및 상기 제1 관의 외주면의 전체 영역에 걸쳐 폴리우레탄 발포체가 형성되는 것을 특징으로 하는 이중 보온관 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이중 보온관은 길이가 10m 이상인 것을 특징으로 하는 이중 보온관 제조방법.
  13. 레진프리믹스 및 이소시아네이트 화합물을 포함하는 폴리우레탄 발포체 조성물에 있어서,
    상기 레진프리믹스는,
    폴리에스테르 폴리올 15 내지 30중량% 및 폴리에테르 폴리올70 내지 85중량%을 포함하고, 평균 OH값이 300 내지 500인 혼합 폴리올,
    상기 혼합 폴리올 100중량부에 대하여,
    아민계 또는 금속 촉매 0.5 내지 2중량부,
    유기 실리콘계 화합물 1.5 내지 4중량부,
    점도감소제 2 내지 5중량부,
    물 2.5 내지 5중량부를 포함하는 이중 보온관용 폴리우레탄 발포체 조성물.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이소시아네이트 화합물은 상기 레진프리믹스 100중량부에 대하여, 110 내지 180중량부인 것을 특징으로 하는 이중 보온관용 폴리우레탄 발포체 조성물.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 폴리올은 무수프탈산에 폴리에틸렌글리콜과 디에틸렌글리콜을 부가축합하여 얻어지는 폴리에스테르 폴리올인 것을 특징으로 하는 이중 보온관용 폴리우레탄 발포체 조성물.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 폴리에테르 폴리올은,
    펜타에리트리톨에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 부가하여 얻어지는 폴리에테르 폴리올,
    슈크로오스에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 첨가하여 중합시킨 폴리에테르 폴리올,
    또는 비스페놀 A에 프로필렌산화물과 에틸렌 산화물을 부가하여 얻어지는 폴리에테르 폴리올 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 이중 보온관용 폴리우레탄 발포체 조성물.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 혼합 폴리올은 평균 관능기 수가 2 내지 5이고,
    평균 OH값이 300 내지 500mgKOH/g인 것을 특징으로 하는 이중 보온관용 폴리우레탄 발포체 조성물.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 점도감소제는 디옥틸프탈레이트 또는 디메틸포름아미드 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 이중 보온관용 폴리우레탄 발포체 조성물.
  19. 제13항에 있어서,
    상기 유기 실리콘계 화합물은 폴리알킬렌글리콜 실리콘 공중합체, 폴리실록산 에테르를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 보온관용 폴리우레탄 발포체 조성물.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 이소시아네이트 화합물은 평균 NCO%가 27 내지 35%이고,
    점도가 25℃에서 100 내지 250cps인 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 발포체 조성물.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102015246B1 (ko) * 2019-03-28 2019-08-27 방관수 직선형 이중보온관 제조시스템 및 이를 이용한 직선형 이중보온관 제조방법
CN110421774A (zh) * 2018-05-06 2019-11-08 内蒙古君诚兴业管道有限责任公司 一种在线自动同心度穿管封堵装置及自动发泡生产线
KR102205305B1 (ko) * 2020-03-04 2021-01-20 세원화학주식회사 폴리우레탄시트커버재 및 이의 제조방법
CN114953316A (zh) * 2022-05-17 2022-08-30 天津太合节能科技有限公司 一种基于环戊烷发泡工艺的保温管制作方法
CN116444751A (zh) * 2022-01-06 2023-07-18 万华化学（宁波）容威聚氨酯有限公司 全水喷涂缠绕多元醇组合料、聚氨酯硬质泡沫塑料及一种聚氨酯硬泡塑料保温管道制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5105900B2 (ja) 2007-01-29 2012-12-26 有限会社サン・イースト・リサーチ ピンホールが無く、自由に気泡サイズを自由にコントロール可能なポリウレタンフォームの製造方法。
KR100928668B1 (ko) 2008-06-23 2009-11-27 에스이피엔씨 주식회사 이중 보온관, 그 제조장치 및 제조방법

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110421774A (zh) * 2018-05-06 2019-11-08 内蒙古君诚兴业管道有限责任公司 一种在线自动同心度穿管封堵装置及自动发泡生产线
CN110421774B (zh) * 2018-05-06 2023-11-10 内蒙古君诚兴业管道有限责任公司 一种在线自动同心度穿管封堵装置及自动发泡生产线
KR102015246B1 (ko) * 2019-03-28 2019-08-27 방관수 직선형 이중보온관 제조시스템 및 이를 이용한 직선형 이중보온관 제조방법
KR102205305B1 (ko) * 2020-03-04 2021-01-20 세원화학주식회사 폴리우레탄시트커버재 및 이의 제조방법
CN116444751A (zh) * 2022-01-06 2023-07-18 万华化学（宁波）容威聚氨酯有限公司 全水喷涂缠绕多元醇组合料、聚氨酯硬质泡沫塑料及一种聚氨酯硬泡塑料保温管道制备方法
CN114953316A (zh) * 2022-05-17 2022-08-30 天津太合节能科技有限公司 一种基于环戊烷发泡工艺的保温管制作方法
CN114953316B (zh) * 2022-05-17 2024-02-23 天津太合节能科技有限公司 一种基于环戊烷发泡工艺的保温管制作方法

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