KR20200065934A - 페놀 수지 발포체 및 이를 포함하는 단열재 - Google Patents

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Abstract

페놀계 수지, 발포제, 경화제 및 폴리인산을 포함하는 발포성 조성물의 열경화물이고, KS F ISO 5660-1에 따라, 50kW/㎡ 복사열을 10분간 적용한 총 방출열량 (THR600)이 0 내지 7MJ/㎡인 페놀 수지 발포체가 제공된다.

Description

페놀 수지 발포체 및 이를 포함하는 단열재{PHENOL RESIN FOAM AND INSULATING MATERIAL COMPRISING THE SAME}
본 발명은 페놀 수지 발포체 및 이를 포함하는 단열재에 관한 것이다.
단열재는 열경화성 발포체를 포함하는 것으로서, 건축물의 벽면에 단열재를 부착하여 열의 이동을 방지함으로써 외부 온도 변화가 건축물의 내부 온도에 미치는 영향을 감소시켜 보다 적은 에너지로 일정한 실내 온도를 유지하도록 할 수 있다.
에너지 효율을 위하여 단열성이 우수한 단열재가 요구되고 있으며, 화재시 물적ㆍ인적 손실을 방지하기 위하여 단열재에 우수한 단열성과 함께, 난연성이 요구되고 있다. 그리고, 최근 발생한 다양한 화재사고로 인해 향상된 난연성을 갖는 단열재에 대한 중요성이 더욱 부각되고 있다.
이에, 현재 열경화성 발포체에 알루미늄 면재 등의 표면처리를 통해 난연성을 부여하고는 있으나, 면재가 탈락하는 등의 경우에는 난연 효과를 전혀 나타낼 수 없는바, 열경화성 발포체 자체가 난연성을 나타내는 것이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 단열성 및 난연성을 동시에 갖는 페놀 수지 발포체를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 상기 페놀 수지 발포체를 포함하는 단열재를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 페놀계 수지, 발포제, 경화제 및 폴리인산을 포함하는 발포성 조성물의 열경화물이고, KS F ISO 5660-1에 따라, 50kW/㎡ 복사열을 10분간 적용한 총 방출열량 (THR600)이 0 내지 7MJ/㎡인 페놀 수지 발포체를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 상기 페놀 수지 발포체를 포함하는 단열재를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 페놀 수지 발포체는 폴리인산을 포함하여 우수한 단열성 및 난연성을 동시에 나타낼 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
이하에서는, 본 발명의 몇몇 구현예를 설명하도록 한다.
본 발명의 일 구현 예는 페놀계 수지, 발포제, 경화제 및 폴리인산을 포함하는 발포성 조성물의 열경화물이고, KS F ISO 5660-1에 따라, 50kW/㎡ 복사열을 10분간 적용한 총 방출열량 (THR600)이 0 내지 7MJ/㎡인 페놀 수지 발포체를 제공한다.
최근 발생한 다양한 화재사고로 인해 향상된 난연성을 갖는 단열재가 요구되고 있다. 단열재에 난연성을 부여하는 방법으로 열경화성 발포체에 알루미늄 면재 등의 표면처리를 통해 난연성을 부여하는 것이 일반적이다. 그러나, 면재가 탈락하는 경우에는 난연 효과를 전혀 기대할 수 없는 문제가 있다.
상기 페놀 수지 발포체는 페놀계 수지, 발포제, 경화제 및 폴리인산을 포함하는 발포성 조성물의 열경화물로서, 우수한 단열성과 함께, KS F ISO 5660-1에 따라, 50kW/㎡ 복사열을 10분간 적용하여 가열하였을 때, 0 내지 7MJ/㎡ 의 총 방출열량 (THR600)을 가져 우수한 불연성을 동시에 구현할 수 있다. 즉, 상기 페놀 수지 발포체는 그 자체로서 우수한 단열성과 함께 현저히 향상된 난연성, 즉, 불연성을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상기 발포성 조성물은 페놀계 수지를 포함한다. 상기 페놀계 수지는 페놀 및 포름알데히드가 반응하여 얻어질 수 있으며, 예를 들어 레졸계 페놀 수지를 포함할 수 있다.
상기 발포성 조성물은 상기 페놀계 수지를 약 30 중량% 내지 약 90 중량%의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 페놀계 수지를 상기 범위 내의 함량으로 포함함으로써 발포 셀을 안정적으로 형성하고, 우수한 열전도도를 구현할 수 있다. 구체적으로, 상기 페놀계 수지를 상기 범위 미만으로 포함하는 경우에는 발포 셀을 형성하기 어렵고 열전도율이 높아지며, 상기 범위를 초과하는 경우에는 다른 첨가제 등의 비율이 상대적으로 낮아지고, 발포 셀의 형상이나 발포 공정에서 불량이 발생할 수 있다.
상기 발포성 조성물은 발포제를 포함한다. 상기 발포제는 히드로플루오로올레핀(hydrofluoroolefin, HFO)계 화합물과 탄화수소계 화합물, 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 발포성 조성물은 발포제로서 히드로플루오로올레핀계 화합물과 탄화수소계 화합물을 동시에 포함하여 우수한 열전도율을 구현할 수 있다. 구체적으로, 상기 히드로플루오로올레핀계 화합물은 예를 들어, 모노클로로트리플루오로프로펜, 트리플루오로프로펜, 테트라플루오로프로펜, 펜타플루오로프로펜, 헥사플루오로부텐 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄화수소계 화합물은 탄소수 1개 내지 5개의 탄화수소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄화수소계 화합물은 디클로로에탄, 프로필클로라이드, 이소프로필클로라이드, 부틸클로라이드, 이소부틸클로라이드, 펜틸클로라이드, 이소펜틸클로라이드, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 시클로펜탄 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 발포성 조성물은 상기 페놀계 수지 100 중량부를 기준으로 상기 발포제를 총 함량 약 5 중량부 내지 약 15 중량부로 포함할 수 있다. 상기 발포제의 총 함량을 상기 범위 내로 한정함으로써 발포력을 조절하여 상기 페놀 수지 발포체는 이의 강도를 우수한 수준으로 구현하면서 안정적인 셀 구조를 가질 수 있다.
상기 발포제는 상기 히드로플루오로올레핀계 화합물과 탄화수소계 화합물을 동등한 함량으로 포함하거나 또는 상기 히드로플루오로올레핀계 화합물을 더 많이 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 히드로플루오로올레핀계 화합물 대 상기 탄화수소계 화합물의 중량비가 약 1:0.01 내지 약 1:1일 수 있고, 구체적으로는 약 1:0.1 내지 약 1:0.7일 수 있다. 구체적으로, 상기 중량비의 범위를 벗어나, 상기 히드로플루오로올레핀계 화합물을 너무 많이 포함하거나 상기 탄화수소계 화합물을 너무 적게 포함하는 경우 발포 초기 발포제의 손실이 크고 발포력이 떨어지는 문제가 있고, 상기 히드로플루오로올레핀계 화합물을 너무 적게 포함하거나 상기 탄화수소계 화합물을 너무 많이 포함하는 경우에는 상기 열경화성 발포체의 셀 구조가 불안정해지거나 터지면서 열전도도 및 강도가 저하될 수 있는 문제가 있을 수 있다.
상기 발포성 조성물은 경화제를 포함한다. 상기 경화제는 톨루엔 술폰산, 자일렌 술폰산, 벤젠술폰산, 페놀 술폰산, 에틸벤젠 술폰산, 스티렌 술폰산, 나프탈렌 술폰산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 산경화제를 포함할 수 있다. 상기 페놀계 수지를 포함하는 상기 발포성 조성물은 상기 경화제를 포함하여 적정의 가교, 경화 및 발포성을 나타낼 수 있다.
상기 발포성 조성물은 상기 페놀계 수지 100중량부에 대하여, 상기 경화제를 약 8 중량부 내지 약 30 중량부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제는 상기 페놀계 수지 100 중량부에 대하여 약 10 중량부 내지 약 25 중량부 또는 약 11 중량부 내지 약 22 중량부의 함량으로 포함할 수 있다. 상기 발포성 조성물은 상기 페놀계 수지와 함께, 상기 경화제를 상기 범위로 포함하여 우수한 압축강도 및 낮은 열전도율을 구현하여 우수한 단열성능을 부여할 수 있다.
구체적으로, 상기 경화제의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 단열재로서의 성능이 현저히 떨어지는 문제가 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 산성도가 높아지고, 상기 발포성 조성물에 폴리인산과 함께 포함되어 핀홀(pinhole)이 형성되고, 충분한 발포가 이루어지지 않아 단열성이 저하되고, 취성(Brittle)이 높아지는 문제가 있을 수 있다.
상기 발포성 조성물은 폴리인산을 포함하여 우수한 난연성을 부여할 수 있다. 종래에는 발포체에 난연성을 부여하기 위하여 난연제로 암모늄 폴리포스테이트(Ammonium Polyphosphate, APP) 등의 인계 난연제를 사용하는 경우가 있었다. 그러나, 난연성 향상를 위하여 암모늄 폴리포스테이트를 일정 이상의 함량으로 발포성 조성물에 포함시키는 경우에 발포가 잘 이루어지지 않아 폼이 잘 형성되지 못 하고, 이에 따라, 단열성이 떨어지는 문제가 있었다.
상기 발포성 조성물은 상기 페놀계 수지, 상기 발포제 및 상기 경화제와 함께 폴리인산을 포함하여, 우수한 단열성을 유지하면서 향상된 난연성을 나타낼 수 있다. 폴리인산은 페놀계 수지를 포함하는 상기 발포성 조성물 내에 포함되어 경화속도를 늦출 수 있다. 따라서, 폴리인산을 포함하는 상기 발포성 조성물은 경화 속도가 조절되면서 적정의 폼을 형성하고, 페놀 수지 발포체에 우수한 단열성과 함께 향상된 난연성을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상기 발포성 조성물은 상기 페놀계 수지 100 중량부 대비 상기 폴리인산을 약 4 중량부 내지 약 20 중량부 포함할 수 있다. 상기 발포성 조성물은 상기 범위의 폴리인산을 포함하여 우수한 단열성을 일정 수준으로 유지하면서 향상된 난연성을 부여할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 폴리인산의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 인의 함량이 부족하여 충분한 난연성을 확보하기 어려운 문제가 있을 수 있다. 그리고, 페놀계 수지 대비 폴리인산의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 경화속도가 너무 느려져, 발포 과정에서 형성된 독립 셀(closed cell)이 유지되지 못하고, 열역학적으로 보다 안정한 열린 셀(open cell)로 돌아가려고 하는 경향이 강해지면서, 그 과정에서 과량의 pinhole이 다량 발생한다. 이에 따라 독립 셀의 구조가 무너지면서 셀 내부의 발포가스가 빠져나가면서 단열성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
그리고, 상기 발포성 조성물은 상기 경화제 100 중량부 대비 상기 폴리인산 약 25 중량부 내지 약 100 중량부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 경화제 100 중량부 대비 상기 폴리인산 약 25 중량부 내지 약 80 중량부를 포함할 수 있다. 상기 발포성 조성물은 톨루엔 술폰산 등의 산경화제를 사용하면서, 상기 경화제와의 관계에서 상기 폴리인산을 상기 범위의 함량으로 포함하여 발포 및 경화 속도를 적절히 조절할 수 있다. 이에 따라, 페놀 수지 발포체가 갖는 우수한 단열성을 일정 수준 이상으로 유지하면서, 동시에 향상된 난연성을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상기 경화제 대비하여 상기 폴리인산의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 인의 함량이 부족하여, 발포체가 화재시 불길을 막는 차(char)를 충분히 형성할 수 없어 난연성이 너무 떨어지는 문제가 있고, 폴리인산의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 발포 셀에 핀홀(pinhole)이 너무 많이 생길 수 있다. 이에 따라, 발포체의 독립 셀 구조가 무너지면서 셀 내부의 발포가스가 빠져나가 단열성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
상기 발포성 조성물은 계면활성제, 가소제, 중화제 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 발포성 조성물은 HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)가 약 12 내지 약 17인 비이온성 계면활성제를 포함하고, 바람직하게는 상기 비이온성 계면활성제의 HLB는 13 내지 16일 수 있다.
상기 HLB은, 아틀라스 파우더 회사의 월리엄 그리핀이 제안한 개념으로 계면활성제의 물과 기름에 대한 친화성 정도를 나타내는 수치이고, 0∼20까지 있으며, 0에 가까울수록 친유성이 크고 20에 가까울수록 친수성이 크다.
상기 범위 내의 HLB 값을 가짐으로써 발포셀을 안정적이고 균일하게 형성하여 우수한 강도 및 우수한 열전도도를 구현할 수 있다. 발포셀이 성장하는 과정에서 계면을 안정화시켜 안정적이고 균일하게 형성할 수 있으면서 강도 및 열전도율을 우수한 수준으로 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 HLB가 12 미만인 경우 계면이 안정화되지 못해 발포셀이 터지거나 균일하게 성장하지 못하는 문제가 있다. 또한 상기 HLB가 17 초과인 경우 상온에서 고점도 또는 고체로 존재하여 공정상 적용하기 어려우며 친수성도가 급격히 증가하여 소수성인 발포제를 페놀수지 내 분산시키지 못하는 문제가 있다
상기 폴리인산을 포함하는 상기 발포성 조성물의 열경화물인 페놀 수지 발포체는 KS F ISO 5660-1에 따라, 50kW/㎡ 복사열을 10분간 적용한 총 방출열량 (THR600)이 0 내지 7MJ/㎡ 일 수 있다. 이에 따라, 상기 페놀 수지 발포체는 별도의 면재 없이도 현저히 향상된 난연성을 나타낼 수 있다.
그리고, 상기 페놀 수지 발포체는 상기 범위의 난연성과 함께, 20℃, 열전도율이 약 0.020W/m·K 내지 약 0.025W/m·K 로서 우수한 단열성을 동시에 나타낼 수 있다.
상기 페놀 수지 발포체의 독립 기포율은 약 85% 내지 약 95% 일 수 있다. 상기 페놀 수지 발포체는 암모늄 폴리포스테이트와 달리, 상기 폴리인산을 포함하여, 발포 및 경화 속도를 적절히 조절하여 상기 범위의 독립 기포율을 갖는 폼을 형성할 수 있다.
그리고, 상기 발포성 조성물의 열경화물인 페놀 수지 발포체는 KS M ISO 845 에 따른 압축강도가 약 100kPa 내지 약 200kPa일 수 있다. 구체적으로, 상기 발포성 조성물의 열경화물인 페놀 수지 발포체는 약 150kPa 내지 약 200kPa의 압축강도를 가질 수 있다. 상기 발포성 조성물은 암모늄 폴리포스테이트를 포함하는 경우와 달리, 상기 폴리인산을 포함하여 경화 속도를 적절히 조절하면서 발포하여, 상기 범위의 압축강도를 갖는 폼을 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 페놀계 수지 및 발포제를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물에 경화제 및 폴리인산을 투입하여 발포성 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 발포성 조성물에 열을 가하여 발포 및 경화시키는 단계;를 포함하고, KS F ISO 5660-1에 따라, 50kW/㎡ 복사열을 10분간 적용한 총 방출열량 (THR600)이 0 내지 7MJ/㎡인 페놀 수지 발포체의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법에 의해 전술한 상기 페놀 수지 발포체를 제조할 수 있다.
상기 발포성 조성물은 페놀계 수지 및 발포제를 포함하는 혼합물에 경화제 및 폴리인산을 함께 투입하여, 발포 및 경화속도를 쉽게 조절할 수 있다. 예를 들어, 발포제를 먼저 투입하여, 충분히 믹싱 하여 발포제를 좀 더 균일하게 혼합한 후, 경화제 및 폴리인산을 함께 투입함으로써, 경화속도를 조절하면서 적절히 발포시킬 수 있다.
상기 제조방법에서 페놀계 수지, 발포제, 경화제 및 폴리인산을 포함하는 발포성 조성물에 관한 사항은 전술한 바와 같다.
또한, 상기 제조방법은 상기 준비된 발포성 조성물에 열을 가하여 발포 및 경화시키는 단계를 포함한다. 상기 발포성 조성물은 발포 및 경화를 동시에 진행할 있고, 이때 발포 또는 경화 중 어느 하나를 먼저 개시하거나, 또는 이들을 동시에 개시할 수도 있다.
상기 발포 및 경화는 예를 들어, 약 50℃ 내지 약 90℃의 온도 조건 하에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 발포 및 경화는 약 2분 내지 약 20분의 시간 동안 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 아니하고, 발명의 목적 및 용도에 따라 적절히 달라질 수 있다.
상기 발포성 조성물은 예를 들어, 소정의 몰드 내에서 발포 및 경화되거나 또는 예를 들어, 양 면재 사이에 주입되거나 토출되면서 발포 및 경화될 수 있으나, 이에 제한되지 아니한다.
이를 통해, 전술한 페놀 수지 발포체를 제조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현 예는 상기 페놀 수지 발포체를 포함하는 단열재를 제공한다.
상기 페놀 수지 발포체는 예를 들어, 건축용 단열재의 용도로 적용될 수 있고, 그에 따라 건축용 단열재로서 요구되는 우수한 단열성과 함께 현저히 향상된 난연성을 동시에 만족시킬 수 있다.
상기 건축용 단열재는 예를 들어, 상기 페놀 수지 발포체의 일면 또는 양면상에 면재를 더 포함할 수 있고, 상기 면재로 알루미늄을 포함하여 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(실시예)
실시예 1
40℃의 온도 조건 하에서 점도가 1,900cps인 레졸계 페놀 수지를 20℃의 온도로 준비한 후 상기 페놀계 수지 100 중량부에 대하여 히드로플루오로올레핀계 화합물인 트랜스 CF3CH=CClH와 탄화수소계 화합물인 n-펜탄이 1:0.25의 중량비로 혼합된 무색의 발포제 총 14 중량부, HLB(Hydrophile-Lipophile Balance)가 15인 비이온성 계면활성제인 글리세릴트리리시놀레이트 에틸렌옥사이드 부가물 5 중량부 혼합하여 혼합물을 준비하였다.
이어서 상기 혼합물에 상기 페놀계 수지 100중량부 대비 톨루엔술폰산 (para-Toluenesulfonic acid, PTSA) 70% 수용액 30중량부와 폴리인산(Polyphosphoric acid, PPA) 6중량부를 투입하여 발포성 조성물을 제조하고, 4000 rpm으로 믹싱하여 흰색의 폼형태의 슬러리가 형성되면, 이를 캐터필러 하부에 흘려 보내 최종적으로 페놀 수지 발포체를 제조하였다.
이때, 성형틀인 캐터필러는 7m/min의 라인속도, 70℃의 온도에서 페놀 수지 발포체의 두께가 90mm가 되도록 설정하였다.
실시예 2
상기 혼합물에 상기 페놀계 수지 100중량부 대비 톨루엔술폰산 (para-Toluenesulfonic acid, PTSA) 70% 수용액 30중량부와 폴리인산(Polyphosphoric acid, PPA) 10 중량부를 투입하여 발포성 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 페놀 수지 발포체를 제조하였다.
실시예 3
상기 혼합물에 상기 페놀계 수지 100중량부 대비 톨루엔술폰산 (para-Toluenesulfonic acid, PTSA) 70% 수용액 30중량부와 폴리인산(Polyphosphoric acid, PPA) 15 중량부를 투입하여 발포성 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 페놀 수지 발포체를 제조하였다.
비교예 1:
상기 혼합물에 상기 페놀계 수지 100중량부 대비 톨루엔술폰산 (para-Toluenesulfonic acid, PTSA) 70% 수용액 30중량부와 암모늄 폴리포스테이트(Ammonium Polyphosphate, APP) 1 중량부를 투입하여 발포성 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 페놀 수지 발포체를 제조하였다.
비교예 2
상기 혼합물에 상기 페놀계 수지 100중량부 대비 톨루엔술폰산 (para-Toluenesulfonic acid, PTSA) 70% 수용액 30중량부와 암모늄 폴리포스테이트(Ammonium Polyphosphate, APP) 6 중량부를 투입하여 발포성 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 페놀 수지 발포체를 제조하였다.
평가
실험예 1: 난연성(MJ/㎡)
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 페놀 수지 발포체를 그리즐리 밴드쏘를 이용하여 100mm(L)Χ100mm(W)Χ50mm(T) 크기의 시편으로 제작하였다.
그리고, KS F ISO 5660-1의 측정조건을 하기와 같이 맞추었다. 50kW 복사열을 맞추어 콘히터의 온도는 700℃도로 하였고, Blower의 속도는 24L/min, 산소농도는 20.950%에서 시작하였다. 그리고, 콘칼로리미터 측정기(페스텍인터네서날)를 사용하여, 상기 시편에 50kW 복사열을 10분간 적용하고 총방출열량(THR600)을 측정하였다. 그리고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
실험예 2: 열 전도율(W/m·K)
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 페놀 수지 발포체를 100mm(L)Χ100mm(W) 크기 및 두께는 상부부터 50mm로 절단하여 시편으로 각각 준비하고 이를 70℃에서 12시간 건조하여 샘플을 전처리 하였다. 그리고, 곧바로 상기 각 시편에 대해 KS L 9016(평판 열류계법 측정방법)의 측정 조건에 따라 평균 온도 20℃에서 HC-074-300(EKO社) 열전도율 기기를 사용하여 열전도율을 측정하였다. 그리고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
실험예 3: 압축 강도(kPa)
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 페놀 수지 발포체를 50mm(L)Χ50mm(W)Χ90mm(T)의 시편으로 준비하고, 상기 시편을 Lloyd instrument社 LF Plus 만능재료시험기(Universal Testing Machine)의 넓은 판 사이에 두고, UTM 장비에서 시편 두께의 10%/min 속도로 설정하고, 압축강도 실험을 시작하여 두께가 감소되는 중에 도달하는 최대 하중을 기록하였다. 압축강도는 KS M ISO 844 규격의 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
난연성(MJ/㎡) 열 전도율(W/m·K) 압축 강도(kPa)
실시예1(PAA6wt) 6 0.022 156
실시예2(PAA10wt) 3 0.024 155
실시예3(PAA15wt) 2 0.025 174
비교예 1(APP1wt) 17 0.036 131
비교예 2(APP6wt) 15 0.039 측정불가
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 인계 난연제로 일반적으로 사용하는 암모늄 폴리포스페이트를 포함하는 비교예 1의 경우, 난연성이 현저히 떨어지고, 열전도율 및 압축강도도 떨어지는 것을 확인할 수 있다. 그리고, 비교예 2와 같이, 난연성 확보를 위하여 암모늄 폴리포스페이트의 함량을 높이는 경우에는 실시예의 페놀 수지 발포체와 비교하여 최소 7 배의 두께 차이가 발생할 정도로 발포가 잘 이루어지지 않고, 이에 따라 압축 강도 측정이 불가하였다. 그리고, 암모늄 폴리포스페이트의 함량을 높였음에도 불구하고, 난연성이 향상되지 못하고, 열전도율도 여전히 높은 것을 비교예 2를 통해 확인 하였다.
반면, 폴리인산을 포함하는 실시예의 페놀 수지 발포체는 우수한 열전도율 및 압축강도와 함께, 우수한 난연성을 나타내는 것을 확인 할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (9)

  1. 페놀계 수지, 발포제, 경화제 및 폴리인산을 포함하는 발포성 조성물의 열경화물이고,
    KS F ISO 5660-1에 따라, 50kW/㎡ 복사열을 10분간 적용한 총 방출열량 (THR600)이 0 내지 7MJ/㎡인
    페놀 수지 발포체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발포제는 히드로플루오로올레핀(hydrofluoroolefin, HFO)계 화합물과 탄화수소계 화합물 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    페놀 수지 발포체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경화제는 톨루엔 술폰산, 자일렌 술폰산, 벤젠술폰산, 페놀 술폰산, 스티렌 술폰산, 에틸벤젠 술폰산, 나프탈렌 술폰산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    페놀 수지 발포체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 발포성 조성물은 상기 페놀계 수지 100중량부에 대하여, 상기 경화제 8 중량부 내지 30 중량부를 포함하는
    페놀 수지 발포체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 발포성 조성물은 상기 페놀계 수지 100 중량부 대비 상기 폴리인산 4 중량부 내지 20 중량부를 포함하는
    페놀 수지 발포체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발포성 조성물은 상기 경화제 100 중량부 대비 상기 폴리인산 25 중량부 내지 100 중량부를 포함하는
    페놀 수지 발포체.
  7. 제1항에 있어서,
    20℃, 열전도율이 0.020W/m·K 내지 0.025W/m·K 인
    페놀 수지 발포체.
  8. 제1항에 있어서,
    KS M ISO 845 에 따른 압축강도가 100kPa 내지 200kPa인
    페놀 수지 발포체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 페놀 수지 발포체를 포함하는 단열재.
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