KR20220139502A - 친환경 폴리우레탄폼 및 이의 제조방법 - Google Patents

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김희배
이재춘
양정규
이범석
홍민기
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Abstract

본 발명은 친환경 폴리우레탄폼 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 친환경 폴리올, 난연제, 발포제를 포함하는 폴리올 혼합물 및 메틸렌 디이소시아네이트(NCO: 29wt% 내지 32wt%)가 반응하고 발포하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

친환경 폴리우레탄폼 및 이의 제조방법{Eco-friendly polyurethane foam and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 친환경 폴리우레탄폼 및 그 제조방법, 이에 의해 제조된 친환경 단열재에 관한 것으로, 상세하게는 이산화탄소 폴리올을 함유한 친환경 폴리우레탄폼 및 이의 제조방법을 제공하고, 상기 제조방법에 의하여 제조된 친환경 폴리우레탄폼을 포함하는 친환경 단열재에 관한 것이다.
폴리우레탄은 폼(foam) 및 논-폼(non- foam) 두 종류로 구분 가능한 것으로, 폼(foam)형태의 폴리우레탄의 경우 연질상 및 경질상으로 구분되는 것으로 구조, 종류, 함량, 블록의 길이, 미세 상분리 정도 등에 따라 다양한 물성을 갖는 소재로서 분자설계가 가능하다.
폴리우레탄폼의 경우 내부에 독립기포가 존재함에 따라 단열성이 우수하여 단열재, 경량 구조재 등에 사용되는 재료로 폴리올과 이소시아네이트의 중부가 반응으로 생성된 우레탄(-NHCOO-)결합을 포함한 고분자 화합물이다.
상기 폴리우레탄폼을 제조하기 위하여 폴리올로 이루어진 혼합물 및 발포제를 반응하여 제조하게 된다. 일반적으로 폴리올은 탄화수소 사슬의 말단엔 알콜기(-OH)가 2개 이상 붙은 액상 고분자 물질을 말한다. 상기 폴리올은 크게 두 가지 형태로 구분 되는 것으로, 고분자화 할 때 에테르 결합일 경우 폴리에테르 폴리올(polyether polyol), 에스테르 결합일 경우 폴리에스테르 폴리올(polyester polyol)이라고 구분한다. 이러한 폴리올은 폴리우레탄 제조 시 필수적으로 사용되는 것으로, 통상적으로는 석유계 원료로부터 제조된다.
그러나 최근 석유자원의 고갈문제, 환경보호와 관련된 온실가스 감축문제 등으로, 친환경적이며 재생 가능한 재료에 대한 요구가 커지고 있으며, 이를 위해 대표온실 가스인 이산화탄소를 원료로 사용하여 폴리카보네이트 폴리올을 제조하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다.
한편, 종래에는 발포제로 CFC-11 등의 프레온 화합물이 사용되고 있었으나, 오존층 파괴 등 환경문제로 인하여 사용이 금지되고 있다. 이후, HCFC-141b(Dichofluorethane)을 발포제로 사용하였으나 선진국에서 2003년부터 자체적으로 사용을 금지하고 있는 추세이며, 규정상으로 2030년 이후 사용이 완전히 금지되게 된다. 또한, 펜탄류 발포제의 경우 공기 중 소량만 존재하여도 가연성 및 폭발하는 특성이 있어 방폭 설비에 많은 비용이 들어간다는 단점이 있다.
이에, 본 발명에서는 친환경 발포제로서 HFC-365mfc/HFC-227ea를 사용하여 국내 및 국제 규격에 적합한 친환경 폴리우레탄폼 및 이의 제조방법을 제공하고, 상기 제조방법에 의하여 제조된 친환경 폴리우레탄폼을 포함하는 친환경 단열재를 제공하고자 한다.
본 발명은 친환경 폴리우레탄폼 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 친환경 폴리우레탄을 포함하는 친환경 단열재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 친환경 폴리올, 난연제, 발포제를 포함하는 폴리올 혼합물 및 메틸렌 디이소시아네이트(NCO: 29wt% 내지 32wt%)가 반응하고 발포하여 형성되는 것인 친환경 폴리우레탄폼을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 친환경 폴리올은 이산화탄소로부터 제조된 프로필렌 카보네이트로부터 제조하는 것으로, 상기 친환경 폴리올은 상기 폴리올 혼합물을 기준으로 10wt% 내지 30wt%로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리올 혼합물은 제2폴리올을 포함하는 것으로 상기 제2폴리올은 수크로오즈(설탕) 및 프로필렌 산화물을 부가하여 형성하는 것으로, 상기 제2폴리올은 상기 폴리올 혼합물을 기준으로 10wt% 내지 30wt%로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리올 혼합물은 제3폴리올을 더 포함하는 것으로, 상기 제3폴리올은 글리세린 및 프로필렌 산화물을 부가하여 형성하는 것으로, 상기 제3폴리올은 상기 폴리올 혼합물을 기준으로 10wt% 내지 30wt%로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 난연제는 트리스(1-클로로-2프로필포스페이트)[TCPP, Tris(1-Chloro-2-Propyl Phosphate)], 트리에틸포스페이트(Triethyl Phosphate) 중 선택되는 1종을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 발포제는 HFC-365mfc/ HFC-227ea (1,1,1,3,3-Pentafluorobutane 및 1,1,1,2,3,3,3- Heptafluoro propane)를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 관점에 따르면, 친환경 폴리올을 합성하는 단계, 상기 친환경 폴리올 및 난연제, 발포제를 혼합하여 폴리올 혼합물을 형성하는 단계 및 상기 폴리올 혼합물 및 메틸렌 디이소이사네이트(NCO: 29wt% 내지 32wt%)를 반응하는 단계를 포함하는 것인 친환경 폴리우레탄폼의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리올 혼합물은 제2폴리올 및 제3폴리올을 포함하는 것으로, 상기 폴리올 혼합물을 형성하는 단계는 제2폴리올을 합성하는 단계 및 제3폴리올을 합성하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2폴리올을 합성하는 단계는 수크로오즈(설탕) 및 프로필렌 산화물을 부가하여 합성하는 것으로, 상기 제2폴리올은 상기 폴리올 혼합물을 기준으로 10wt% 내지 30wt%로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제3폴리올을 합성하는 단계는 글리세린 및 프로필렌 산화물을 부가하여 합성하는 것으로 상기 제3폴리올은 상기 폴리올 혼합물을 기준으로 10wt% 내지 30wt%로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 난연제는 트리스(1-클로로-2프로필포스페이트)[TCPP, Tris(1-Chloro-2-Propyl Phosphate)], 트리에틸포스페이트(Triethyl Phosphate) 중 선택되는 1종을 포함하는 것으로 상기 난연제는 10wt% 내지 20wt%로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 발포제는 HFC-365mfc/HFC-227ea (1,1,1,3,3-Pentafluorobutane 및 1,1,1,2,3,3,3- Heptafluoropropane)을 포함하는 것으로, 상기 발포제는 상기 폴리올 혼합물을 기준으로 15wt% 내지 25wt%로 포함되는 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 관점에 따르면, 친환경 폴리우레탄폼을 포함하는 단열재에 관한 것으로 상기 단열재는 친환경 폴리올, 난연제, 발포제를 포함하는 폴리올 혼합물 및 메틸렌 디이소시아네이트(NCO: 29wt% 내지 32wt%)가 반응하고 발포하여 형성하는 구조체인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리올 혼합물은 제2폴리올을 포함하는 것으로 상기 제2폴리올은 수크로오즈(설탕) 및 프로필렌 산화물을 부가하여 형성하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리올 혼합물은 제3폴리올을 포함하는 것으로, 상기 제3폴리올은 글리세린 및 프로필렌 산화물을 부가하여 형성하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단열재는 상기 폴리올의 수산기(-OH) 및 상기 메틸렌 디이소시아네이트의 NCO의 화학적 비율(index)이 100 내지 130 인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단열재는 20℃(상온)에서 열전도율이 20.5W/mk 내지 22.5W/mk 인 것일 수 있다.
본 발명은 친환경 폴리우레탄폼 및 이의 제조방법을 제공하는 효과가 있다.
또한, 친환경 폴리우레탄을 포함하는 친환경 단열재를 제공하는 효과가 있다.
또한, 열전도율을 낮추어 단열성능이 향상되는 친환경 단열재를 제공하는 효과가 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해 질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시예와 같은 특정 실시예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 친환경 폴리우레탄폼의 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 지시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는 다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 “부”한, 특정 기능을 수행하는 한 개의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
본 발명에 따른 친환경 폴리우레탄폼은 친환경 폴리올, 난연제, 발포제를 포함하는 폴리올 혼합물 및 메틸렌 디이소시아네이트(NCO: 29wt% 내지 32wt%)가 반응하고 발포하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 친환경 폴리올은 이산화탄소로부터 제조된 프로필렌 카보네이트와 반응하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
하기에는 본 발명에 따른 친환경 폴리우레탄폼의 제조방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 친환경 폴리우레탄폼의 제조방법(S100)을 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참고하면, 친환경 폴리우레탄폼의 제조방법(S100)은 폴리올 혼합물을 형성하는 단계(S110) 및 폴리올 혼합물을 발포하는 단계(S120)를 포함한다.
상기 폴리올 혼합물을 형성하는 단계(S110)는 상기 친환경 폴리올 및 난연제, 발포제를 혼합하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
상세하게는, 폴리올 혼합물을 형성하는 단계(S110)는 상기 친환경 폴리올, 제2폴리올, 난연제 및 발포제를 혼합하여 폴리올 혼합물을 형성하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 상기 친환경 폴리올은 이산화탄소로부터 제조된 프로필렌 카보네이트로부터 제조하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 친환경 폴리올은 상기 이산화탄소로부터 제조된 프로필렌 카보네이트를 아민계 화합물과 반응하여 제조할 수 있다.
또한, 상기 폴리올 혼합물을 형성하는 단계(S110)는 제2폴리올을 합성하는 단계 및 제3폴리올을 합성하는 단계를 포함한다.
상기 제2폴리올을 합성하는 단계는 수크로오즈(설탕) 및 프로필렌 산화물을 부가하여 합성하는 것을 특징으로 한다. 상세하게는, 상기 수크로오즈(설탕) 및 상기 프로필렌 산화물과 반응하여 제2폴리올을 형성할 수 있다.
상기 제3폴리올을 합성하는 단계는 글리세린 및 프로필렌 산화물을 부가하여 합성하는 것을 특징으로 한다. 상세하게는, 상기 글리세린 및 상기 프로필렌 산화물을 부가하여 제3폴리올을 형성할 수 있다.
상기 난연제는 상기 친환경 폴리우레탄폼에 포함되어 난연성을 부여하는 것으로, 트리스(1-클로로-2프로필포스페이트)[TCPP, Tris(1-Chloro-2-Propyl Phosphate)], 트리에틸포스페이트(Triethyl Phosphate) 중 선택되는 1종을 포함하는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 상기 난연제는 트리스(1-클로로-2프로필포스페이트)[TCPP, Tris(1-Chloro-2-Propyl Phosphate)]을 사용하는 것이 바람직한 것으로, 상기 폴리올 혼합물 기준으로 10wt% 내지 20wt%로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 발포제는 친환경 발포제로서 오존층 파괴지수와 지구 온난화 계수가 낮은 HFC계 발포제를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상세하게는, 상기 HFC계 발포제는 HFC-365mfc/HFC-227ea (1,1,1,3,3-Pentafluorobutane 및 1,1,1,2,3,3,3- Heptafluoropropane)을 포함하는 것이 바람직한 것으로, 상기 폴리올 혼합물 기준으로 10wt% 내지 20wt%로 포함하는 것이 바람직하다.
상기 폴리올 혼합물을 발포하는 단계(S120)는 상기 폴리올 혼합물 및 메틸렌 디이소시아네이트(NCO:29wt%~32wt%)를 반응하여 발포폼을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상세하게는, 상기 친환경 폴리올, 제2폴리올, 제3폴리올, 난연제 및 발포제를 포함하는 폴리올 혼합물 및 메틸렌 디이소시아네이트(NCO:29wt% 내지 32wt%)를 반응하여 발포폼을 형성하는 것으로, 상기 친환경 폴리올은 상기 폴리올 혼합물을 기준으로 10wt% 내지 30wt%로 포함되는 것이 바람직하다.
예를 들어, 상기 친환경 폴리올이 10wt% 미만으로 포함될 경우 열전도율이 안좋아 질 수 있으며, 30wt%를 초과하여 포함될 경우 기계적 물성강도가 안좋아 질 수 있다.
또한, 상기 제2폴리올은 상기 폴리올 혼합물을 기준으로 10wt% 내지 30wt%로 포함되는 것이 바람직한 것으로, 상기 제2폴리올이 10wt% 미만으로 포함될 경우 기계적 물성강도가 안좋아 질 수 있으며, 30wt%를 초과하여 포함될 경우 폼의 경도가 증가하여 탄성이 줄어들어 밸런스가 무너질 수 있다.
또한, 상기 제3폴리올은 상기 폴리올 혼합물에 포함되어 폼의 탄성도를 조절하고 폴리우레탄의 원료인 폴리올의 점도를 낮추어 외관상의 불량을 줄여주는 것으로, 을 기준으로 10wt% 내지 30wt%로 포함되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 제3폴리올이 30wt%를 초과하여 포함될 경우 기계적 물성 강도가 저하될 수 있다.
하기에는, 상기 친환경 폴리우레탄폼을 포함하는 단열재에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
상기 단열재는 친환경 폴리올, 난연제, 발포제를 포함하는 폴리올 혼합물 및 메틸렌 디이소시아네이트(NCO: 29wt% 내지 32wt%)가 반응하고 발포하여 형성하는 구조체로, 상기 폴리올 혼합물은 제2폴리올 및 제3폴리올을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상세하게는, 상기 친환경 폴리올은 상기 이산화탄소로부터 제조된 프로필렌 카보네이트를 반응하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2폴리올은 수크로오즈(설탕) 및 프로필렌 산화물을 부가하여 형성하는 것을 특징으로 하며, 상기 제3폴리올은 글리세린 및 프로필렌 산화물을 부가하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기 단열재에 포함되는 폴리올 혼합물은 친환경 폴리올, 제2폴리올 및 제3폴리올을 포함하는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 단열재는 상기 폴리올의 수산기(-OH) 및 상기 메틸렌 디이소시아네이트의 NCO의 화학적 비율(index)이 100 내지 130인 것을 특징으로 한다.
상세하게는, 상기 폴리올 구조내의 수산기(-OH) 및 이소시아네이트의 NCO의 결합에 의하여 폴리우레탄이 생성되는 것으로, 상기 수산기 폴리올의 수산기(-OH) 및 상기 메틸렌 디이소시아네이트의 NCO의 화학적 비율(index)이 100 내지 130의 비율을 벗어날 경우 폼의 수축, 폼의 탄성도 및 폼의 물성 밸런스가 무너질 수 있다.
또한, 상기 단열재는 상온에서의 열전도율이 20.5W/mk 내지 22.5W/mk 인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 실시예 및 실험예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예.
실시예 1 내지 실시예 3. 친환경 폴리우레탄폼단열재의 제조.
이산화탄소로부터 제조된 프로필렌 카보네이트로부터 제조한 친환경 폴리올, 수크오로즈(설탕)에 프로필렌 산화물을 부가하여 제조한 제2폴리올, 글리세린에 프로필렌 산화물을 부가하여 제조한 제3폴리올 및 난연제인 TCPP[Tris (1-Chloro-2-Propyl phosphate)], 발포제인 HFC-365mfc/HFC-227ea(1,1,1,3,3-Pentafluorobutane/1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane)를 혼합하여 폴리올 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 폴리올 혼합물 및 메틸렌 디이소시아네이트(NCO :29~32%)을 반응하여 친환경 폴리우레탄폼 단열재 제조하였다.
이때, 상기 동일한 조건으로 친환경 폴리우레탄폼단열재를 제조하였으며, 이를 실시예 2, 실시예 3으로 명명하였다.
비교예 1. 폴리우레탄폼 단열재의 제조
수크오로즈(설탕)에 프로필렌 산화물을 부가하여 제조한 제2폴리올, 글리세린에 프로필렌 산화물을 부가하여 제조한 제3폴리올, 난연제 및 발포제를 혼합하여 폴리올 혼합물을 제조하였다. 이때, 상기 난연제는 TCPP[Tris (1-Chloro-2-Propyl phosphate)]을 사용하였으며, 상기 발포제는 HCFC-141b 발포제를 사용하였다. 이후, 상기 폴리올 혼합물 및 메틸렌 디이소시아네이트(NCO :29~32%)을 반응하여 폴리우레탄폼 단열재를 제조하였다.
비교예 2. 폴리우레탄폼 단열재의 제조
발포제로 HCFC-141b을 사용하는 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 폴리우레탄폼 단열재를 제조하였다.
비교예 3. 폴리우레탄폼 단열재의 제조
발포제로 HFC-365mfc/HFC-227ea(1,1,1,3,3-Pentafluorobutane/1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane)을 사용하는 것을 제외하고 비교예 1과 동일하게 폴리우레탄폼을 제조하였다.
하기 표 1은 상기 실시예 1, 비교예 1 내지 비교예 3을 통하여 제조한 폴리우레탄폼 단열재의 물성을 나타낸 것으로, 물성은 국내 건축 단열재 규격 KSM-3809 항목에 맞추어 측정한 것이다.
기준 실시예
1		 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3
밀도
(core, Kg/m3)		 35이상 37.2 37.9 37.3 37.5
열전도도
(W/m.K at 20℃)		 23이하 21.8 21.3 20.4 24.0
굽힘강도
(N/㎠)		 25이상 35.9 38.8 38.2 35.0
압축강도
(N/㎠)		 10이상 21.9 20.8/ 20.7 20.1
수분흡수
(g/100㎠)		 3이하 1.62 1.86 1.71 2.0
연소성 자기
소화성		 자기
소화성		 자기
소화성		 자기
소화성		 자기
소화성
* 자기 소화성: 연소가 지속적으로 전파되지 않고, 자연히 불이 꺼져버리는 성능을 의미.
표 1을 참고하면, 실시예 1의 경우 본 발명에 따른 친환경 폴리올을 포함하고 있는 것으로, 친환경 폴리올 및 HFC-365mfc/HFC-227ea(1,1,1,3,3-Pentafluorobutane/ 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane) 발포제를 사용함에 따라 국내 건축 단열재 규격 KSM-3809 항목을 만족하는 폴리우레탄폼 단열재를 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.
비교예 1의 경우 HCFC-141b 발포제를 사용한 것으로 국내 건축 단열재 규격 KSM-3809 항목을 만족하는 것을 확인할 수 있으며, 비교예 2의 경우 친환경 폴리올 및 HCFC-141b 발포제를 이용하여 폴리우레탄폼 단열재를 제조한 것으로 친환경 폴리올을 적용함에 따라 열전도도가 감소하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 비교예 3의 경우 친환경 폴리올을 포함하지 않고 HFC-365mfc/HFC-227ea(1,1,1,3,3-Pentafluorobutane/ 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane)발포제를 이용하여 폴리우레탄폼 단열재를 제조한 것으로 국내 건축 단열재 규격 KSM-3809의 열전도도 항목을 만족하지 못하는 것을 확인할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 친환경 폴리올 및 HFC-365mfc/HFC-227ea(1,1,1,3,3-Pentafluorobutane/1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane)발포제를 함께 이용하여 폴리우레탄폼 단열재를 제조함에 따라 열전도도를 낮춰주는 효과가 있어 국내 건축 단열재 규격 KSM-3809 항목을 만족하는 폴리우레탄폼 단열재를 제조할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, HCFC-141b 발포제를 사용하여 제조한 폴리우레탄폼 단열재 대비 우수한 특성의 폴리우레탄폼 단열재를 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.
기준 실시예
1		 실시예
2		 실시예
3
밀도
(core, Kg/m3)		 35이상 37.2 38.7 38.8
열전도도
(W/m.K at 20℃)		 23이하 21.8 22.1 22.0
굽힘강도
(N/㎠)		 25이상 35.9 38.1 38.5
압축강도
(N/㎠)		 10이상 21.9 21.4 22.4
수분흡수
(g/100㎠)		 3이하 1.62 1.99 1.74
연소성 자기소화성이상 자기
소화성		 자기
소화성		 자기
소화성
표 2는 재현성 여부를 판단하기 위하여 실시예 1과 동일한 조건으로 친환경 폴리우레탄폼 단열재를 제조한 것으로, 표 2를 참고하면 실시예 1 내지 실시예 3 모두 국내 건축 단열재 규격 KSM-3809 규격을 만족하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통하여 친환경 폴리올 및 HFC-365mfc/HFC-227ea(1,1,1,3,3-Pentafluorobutane/ 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane)발포제를 적용함에 따라 우수한 특성의 폴리우레탄폼 단열재를 제조할 수 있음을 확인할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims (17)

  1. 친환경 폴리올, 난연제, 발포제를 포함하는 폴리올 혼합물 및 메틸렌 디이소시아네이트(NCO: 29wt% 내지 32wt%)가 반응하고 발포하여 형성되는 것인,
    친환경 폴리우레탄폼.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 친환경 폴리올은 이산화탄소로부터 제조된 프로필렌 카보네이트로부터 제조하는 것으로,
    상기 친환경 폴리올은 상기 폴리올 혼합물을 기준으로 10wt% 내지 30wt%로 포함되는 것인,
    친환경 폴리우레탄폼.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올 혼합물은 제2폴리올을 포함하는 것으로,
    상기 제2폴리올은 수크로오즈(설탕) 및 프로필렌 산화물을 부가하여 형성하고,
    상기 제2폴리올은 상기 폴리올 혼합물을 기준으로 10wt% 내지 30wt%로 포함되는 것인,
    친환경 폴리우레탄폼.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올 혼합물은 제3폴리올을 포함하는 것으로,
    상기 제3폴리올은 글리세린 및 프로필렌 산화물을 부가하여 형성하고,
    상기 제3폴리올은 상기 폴리올 혼합물을 기준으로 10wt% 내지 30wt%로 포함되는 것인,
    친환경 폴리우레탄폼.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 난연제는 트리스(1-클로로-2프로필포스페이트)[TCPP, Tris(1-Chloro-2-Propyl Phosphate)], 트리에틸포스페이트(Triethyl Phosphate) 중 선택되는 1종을 포함하는 것인,
    친환경 폴리우레탄폼.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 발포제는 HFC-365mfc/HFC-227ea (1,1,1,3,3-Penta fluorobutane 및 1,1,1,2,3,3,3- Heptafluoropropane)를 포함하는 것인,
    친환경 폴리우레탄폼.
  7. 친환경 폴리올을 합성하는 단계;
    상기 친환경 폴리올 및 난연제, 발포제를 혼합하여 폴리올 혼합물을 형성하는 단계; 및
    상기 폴리올 혼합물 및 메틸렌 디이소이사네이트(NCO: 29wt% 내지 32wt%)를 반응하는 단계;를 포함하는 것인,
    친환경 폴리우레탄폼의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 폴리올 혼합물은 제2폴리올 및 제3폴리올을 포함하는 것으로,
    상기 폴리올 혼합물을 형성하는 단계는 제2폴리올을 합성하는 단계; 및
    제3폴리올을 합성하는 단계;를 더 포함하는 것인,
    친환경 폴리우레탄폼의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2폴리올을 합성하는 단계는,
    수크로오즈(설탕) 및 프로필렌 산화물을 부가하여 합성하는 것으로,
    상기 제2폴리올은 상기 폴리올 혼합물을 기준으로 10wt% 내지 30wt%로 포함되는 것인,
    친환경 폴리우레탄폼의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제3폴리올을 합성하는 단계는,
    글리세린 및 프로필렌 산화물을 부가하여 합성하는 것으로,
    상기 제3폴리올은 상기 폴리올 혼합물을 기준으로 10wt% 내지 30wt%로 포함되는 것인,
    친환경 폴리우레탄폼의 제조방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 난연제는 트리스(1-클로로-2프로필포스페이트)[TCPP, Tris(1-Chloro-2-Propyl Phosphate)], 트리에틸포스페이트(Triethyl Phosphate) 중 선택되는 1종을 포함하는 것으로,
    상기 난연제는 상기 폴리올 혼합물을 기준으로 10wt% 내지 20wt%로 포함되는 것인,
    친환경 폴리우레탄폼의 제조방법
  12. 제7항에 있어서,
    상기 발포제는 HFC-365mfc/HFC-227ea (1,1,1,3,3-Penta fluorobutane 및 1,1,1,2,3,3,3- Heptafluoropropane)을 포함하는 것으로,
    상기 발포제는 상기 폴리올 혼합물을 기준으로 15wt% 내지 25wt%로 포함되는 것인,
    친환경 폴리우레탄폼의 제조방법.
  13. 친환경 폴리우레탄폼을 포함하는 단열재에 관한 것으로,
    상기 단열재는 친환경 폴리올, 난연제, 발포제를 포함하는 폴리올 혼합물 및 메틸렌 디이소시아네이트(NCO: 29wt% 내지 32wt%)가 반응하고 발포하여 형성하는 구조체 인 것인,
    친환경 폴리우레탄폼 단열재.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 폴리올 혼합물은 제2폴리올을 포함하는 것으로,
    상기 제2폴리올은 수크로오즈(설탕) 및 프로필렌 산화물을 부가하여 형성하는 것인,
    친환경 폴리우레탄폼 단열재.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 폴리올 혼합물은 제3폴리올을 더 포함하는 것으로,
    상기 제3폴리올은 글리세린 및 프로필렌 산화물을 부가하여 형성하는 것인,
    친환경 폴리우레탄폼 단열재.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 단열재는 상기 폴리올의 수산기(-OH) 및 상기 메틸렌 디이소시아네이트의 NCO의 화학적 비율(index)이 100 내지 130 인 것인,
    친환경 폴리우레탄폼 단열재.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 단열재는 20℃(상온)에서 열전도율이 20.5W/mk 내지 22.5W/mk 인 것인,
    친환경 폴리우레탄폼 단열재.
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