KR20220165149A - 폴리우레탄 폼 및 이의 제조 방법 - Google Patents

폴리우레탄 폼 및 이의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220165149A
KR20220165149A KR1020210073790A KR20210073790A KR20220165149A KR 20220165149 A KR20220165149 A KR 20220165149A KR 1020210073790 A KR1020210073790 A KR 1020210073790A KR 20210073790 A KR20210073790 A KR 20210073790A KR 20220165149 A KR20220165149 A KR 20220165149A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polyurethane foam
polyester polyol
less
weight
equation
Prior art date
Application number
KR1020210073790A
Other languages
English (en)
Inventor
홍정민
류정호
한호석
Original Assignee
에스케이피유코어 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이피유코어 주식회사 filed Critical 에스케이피유코어 주식회사
Priority to KR1020210073790A priority Critical patent/KR20220165149A/ko
Priority to PCT/KR2022/007922 priority patent/WO2022260363A1/ko
Priority to EP22820491.3A priority patent/EP4353764A1/en
Publication of KR20220165149A publication Critical patent/KR20220165149A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4205—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups
    • C08G18/4208—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups
    • C08G18/4222—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups derived from aromatic polyhydroxy compounds and polycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40—High-molecular-weight compounds
    • C08G18/42—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain
    • C08G18/4205—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups
    • C08G18/4208—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups
    • C08G18/4211—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups derived from aromatic dicarboxylic acids and dialcohols
    • C08G18/4213—Polycondensates having carboxylic or carbonic ester groups in the main chain containing cyclic groups containing aromatic groups derived from aromatic dicarboxylic acids and dialcohols from terephthalic acid and dialcohols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/10—Prepolymer processes involving reaction of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen in a first reaction step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08—Processes
    • C08G18/16—Catalysts
    • C08G18/161—Catalysts containing two or more components to be covered by at least two of the groups C08G18/166, C08G18/18 or C08G18/22
    • C08G18/163—Catalysts containing two or more components to be covered by at least two of the groups C08G18/166, C08G18/18 or C08G18/22 covered by C08G18/18 and C08G18/22
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70—Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72—Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/74—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic
    • C08G18/76—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic
    • C08G18/7657—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings
    • C08G18/7664—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups
    • C08G18/7671—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups containing only one alkylene bisphenyl group
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes
    • C08L75/06—Polyurethanes from polyesters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2101/00—Manufacture of cellular products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2150/00—Compositions for coatings
    • C08G2150/50—Compositions for coatings applied by spraying at least two streams of reaction components

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

구현예는 폴리에스터 폴리올과 이소시아네이트의 반응 생성물로서, 상기 폴리에스터 폴리올은 이소프탈산 및 프탈산을 포함하는 2종 이상의 방향족 카르복실산 및 알코올을 포함하는 조성물로부터 형성되고, 난연 지수(FRI)가 130 이하인 폴리우레탄 폼 및 이의 제조방법을 제공한다. 상기 폴리우레탄 폼은 난연성 및 내열성을 동시에 향상시킬 수 있고, 특히 종래의 폴리우레탄 폼 대비 총 방출열량 및 총 연기 발생량이 현저히 낮으므로 건축물의 내장재로 사용시 화재 방지 효과가 뛰어나고, 독성 가스 발생이 낮다.

Description

폴리우레탄 폼 및 이의 제조 방법{POLYURETHANE FOAM AND PREPERATION METHOD THEREOF}
본 발명은 폴리우레탄 폼 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
폴리우레탄 폼은 가벼우면서 단열성, 방음성 및 성형 가공성이 우수하여 건축용 단열재, 흡음재, 절연재료 등으로 널리 사용되고 있다. 특히, 건축물의 내장재 및 특수차량 내부 흡음재로 사용될 경우 높은 난연성이 요구되는데, 이러한 폴리우레탄 폼의 난연성을 향상시키기 위해서 폴리우레탄 폼의 일면에 난연성을 갖는 시트 등을 적층하여 난연성을 부여하는 등 다양한 연구가 진행되어 왔다.
그러나, 난연성을 갖는 시트를 적층하는 것은 근본적으로 폴리우레탄 폼에 난연성을 부여하는 것이 아니기 때문에 난연 효과가 제한적이고, 제조 공정이 복잡하며, 제조 비용을 증가시키는 문제점이 있다.
또한, 폴리에스터 폴리올 및 이소시아네이트를 적절하게 선택하여 공정 조건을 변형하여 폴리우레탄 폼을 제조한 다양한 연구도 진행되어 왔다.
예컨대, 범용적으로 사용되는 경질 폴리우레탄 폼(PUR/PIR)의 메인 수지로 무수 프탈산(PA; phthalic anhydride)을 사용하여 제조된 폴리에스터 폴리올이 사용되었으나 난연성이 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 난연성 문제점을 개선하기 위해, 상기 무수 프탈산 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 디메틸프탈레이트 등을 사용하여 제조된 폴리에스터 폴리올이 사용되었으나, 어느정도의 난연성은 개선되었지만, 방출열량이나 연기밀도가 여전히 증가하는 문제점이 있고, 내열성이 저조한 문제점이 있다.
따라서, 난연성 및 내열성을 안정적으로 확보하기 위한 연구가 필요한 실정이다.
한국 등록특허 제10-1876936호
따라서, 구현예는 난연성 및 내열성을 동시에 향상시킬 수 있고, 특히, 연소 시 총 방출열량 및 총 연기 발생량이 저감된 폴리우레탄 폼 및 이의 제조 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 일 구현예에는, 폴리에스터 폴리올과 이소시아네이트의 반응 생성물로서, 상기 폴리에스터 폴리올은 이소프탈산 및 프탈산을 포함하는 2종 이상의 방향족 카르복실산 및 알코올을 포함하는 조성물로부터 형성되고, 하기 식 1로 표시되는 난연 지수(FRI)가 130 이하인, 폴리우레탄 폼을 제공한다:
[식 1] FRI = THR + TSR
상기 식 1에서,
THR 및 TSR은 각각 폭 100 mm Х 길이 100 mm Х 두께 50 mm 크기의 폴리우레탄 폼을 포함하는 시편으로 측정된 단위를 제외한 수치로서,
THR은 ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 50 kw/㎡의 가열 개시 후 10 분간의 총 방출열량(MJ/㎡)이고,
TSR은 ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 50 kw/㎡의 가열 개시 후 10 분간의 총 연기 발생량(㎡/㎡)이다.
또 다른 구현예에는, 이소프탈산 및 프탈산을 포함하는 2종 이상의 방향족 카르복실산 및 알코올을 포함하는 조성물을 축합반응하여 폴리에스터 폴리올을 얻는 단계; 상기 폴리에스터 폴리올과 촉매, 정포제 및 발포제를 혼합하여 폴리에스터 폴리올 혼합물을 얻는 단계; 및 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트를 반응시켜 폴리우레탄 폼을 얻는 단계;를 포함하고, 상기 식 1로 표시되는 난연 지수(FRI)가 130 이하인, 폴리우레탄 폼의 제조방법을 제공한다.
구현예에 따른 폴리우레탄 폼은 난연성 및 내열성을 동시에 향상시킬 수 있고, 특히, 연소 시 총 방출열량 및 총 연기 발생량이 낮으므로 건축물의 내장재로 사용 시 화재 방지 효과가 뛰어나고, 독성 가스 발생이 낮을 수 있다.
또한, 구현예에 따른 폴리우레탄 폼의 제조 방법은 제조공정이 간단하면서도 경제적이고 효율적인 방법으로 상기 우수한 효과를 갖는 폴리우레탄 폼을 제공할 수 있다.
도 1은 구현예에 따른 폴리우레탄 폼을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
이하, 구현예를 통해 발명을 상세하게 설명한다. 구현예는 이하에서 개시된 내용에 한정되는 것이 아니라 발명의 요지가 변경되지 않는 한, 다양한 형태로 변형될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 기재된 구성성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자 및 표현은 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로써 수식되는 것으로 이해하여야 한다.
본 명세서에 있어서, "이들의 혼합물"은 2종 이상의 물질이 포함되는 것을 의미한다. 상기 "혼합물"은 균일 및/또는 비균일하게 섞인 상태, 용해된 상태, 균일 및/또는 비균일하게 분산된 상태 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일 구현예에서, 폴리에스터 폴리올과 이소시아네이트의 반응 생성물로서, 상기 폴리에스터 폴리올은 이소프탈산 및 프탈산을 포함하는 2종 이상의 방향족 카르복실산 및 알코올을 포함하는 조성물로부터 형성되고, 하기 식 1로 표시되는 난연 지수(FRI)가 130 이하인, 폴리우레탄 폼을 제공한다:
[식 1] FRI = THR + TSR
상기 식 1에서,
THR 및 TSR은 각각 폭 100 mm Х 길이 100 mm Х 두께 50 mm 크기의 폴리우레탄 폼을 포함하는 시편으로 측정된 단위를 제외한 수치로서,
THR은 ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 50 kw/㎡의 가열 개시 후 10 분간의 총 방출열량(MJ/㎡)이고,
TSR은 ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 50 kw/㎡의 가열 개시 후 10 분간의 총 연기 발생량(㎡/㎡)이다.
상기 폴리우레탄 폼은 이소프탈산 및 프탈산을 포함하는 2종 이상의 방향족 카르복실산을 포함하는 조성물로부터 형성됨으로써, 난연성 및 내열성을 동시에 향상시킬 수 있으며, 특히, 폴리우레탄 폼의 난연 지수(FRI)를 130 이하로 제어함으로써, 연소 시 총 방출열량 및 총 연기 발생량을 현저히 낮출 수 있고, 열적 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다는 것에 기술적 의의가 있다.
이하, 구현예에 따른 폴리우레탄 폼을 구체적으로 설명한다.
폴리우레탄 폼
일 구현예에 따른 폴리우레탄 폼은 폴리에스터 폴리올과 이소시아네이트의 반응 생성물로서, 상기 폴리에스터 폴리올은 이소프탈산 및 프탈산을 포함하는 2종 이상의 방향족 카르복실산 및 알코올을 포함하는 조성물로부터 형성된다.
구체적으로, 상기 폴리우레탄 폼을 형성하기 위한 조성물에 포함되는 상기 폴리에스터 폴리올은, 방향족 카르복실산 및 알코올의 축합반응에 의해 생성될 수 있다.
상기 방향족 카르복실산으로서 프탈산은 시중에서 구입이 용이하고 열적 안정성을 유지하는데 유리하지만, 연소 시 총 방출열량 및 총 연기 발생량이 매우 높은 단점이 있다. 이에, 상기 프탈산과 함께 이소프탈산을 함께 사용하는 경우, 상기 문제를 해결할 수 있으므로, 내열성 및 난연성을 동시에 향상시킬 수 있다.
상기 이소프탈산은 무색 고체로서, 프탈산 및 테레프탈산의 이성질체이다. 상기 이소프탈산은 내약품성, 내열성 및 기계적 강도가 우수하며, 연소 시 총 방출열량 및 총 연기 발생량을 저감시킬 수 있는 장점이 있다.
상기 방향족 카르복실산이 프탈산만을 포함하는 경우, 연소 시 총 방출열량 및 총 연기 발생량이 증가하고, 고온에서 폴리우레탄 폼의 무게 잔존율이 현저히 감소할 수 있다.
한편, 상기 방향족 카르복실산이 이소프탈산만을 포함하는 경우, 높은 점도로 인해 성형성이 저하될 수 있고, 내열성 및 난연성을 동시에 향상시키는 데에 한계가 있을 수 있다.
이에, 본 발명의 구현예에 따라, 상기 방향족 카르복실산이 프탈산 및 이소프탈산을 함께 포함하는 경우, 이에 의해 제조된 상기 폴리우레탄 폼은 열적 안정성이 우수하여 내열성이 향상될 수 있음은 물론, 난연성이 우수하고, 특히 연소 시 총 방출열량 및 총 연기 발생량을 낮출 수 있으므로, 폴리우레탄 폼의 내열성 및 난연성을 동시에 향상시킬 수 있고, 독성 가스 발생을 저감시킬 수 있는 등 큰 장점이 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 폴리우레탄 폼의 내열성 및 난연성을 최적으로 향상시키기 위해서는, 상기 이소프탈산 및 상기 프탈산의 함량이 중요할 수 있다.
구체적으로, 상기 이소프탈산 및 상기 프탈산의 몰비는 예컨대 7.5 내지 9.5 : 0.5 내지 2.5, 예컨대 8.2 내지 9.5 : 0.5 내지 1.8, 예컨대 8.5 내지 9.5 : 0.5 내지 1.5, 또는 예컨대 8.8 내지 9.2 : 0.8 내지 1.2일 수 있다.
상기 이소프탈산 및 상기 프탈산의 몰비가 상기 범위를 만족하는 경우, 내열성 및 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 방향족 카르복실산은 상기 이소프탈산 및 상기 프탈산 이외에 테레프탈산, 디메틸 프탈레이트, 및 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 알코올은 디에틸렌 글리콜(DEG), 메틸 에틸 글리콜(MEG), 2-메틸-1,3-프로판디올, 트리에틸렌글리콜(TEG), 1,4-시클로헥산디메탄올, 네오펜틸 글리콜 및 트리메틸올프로판으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 알코올은 디에틸렌 글리콜(DEG) 및 메틸 에틸 글리콜(MEG)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로 상기 알코올은 디에틸렌 글리콜(DEG)을 포함할 수 있다.
상기 방향족 카르복실산과 상기 알코올의 당량비는 예컨대 1:1.2 내지 2.5, 예컨대 1: 1.2 내지 2.3, 예컨대 1:1.2 내지 2.2, 예컨대 1:1.25 내지 2.0, 예컨대 1:1.3 내지 1.95, 예컨대 1:1.5 내지 1.95, 또는 예컨대 1:1.5 내지 1.9일 수 있다.
상기 방향족 카르복실산과 상기 알코올의 당량비가 상기 범위를 만족하는 경우, 열적 안정성이 우수하여 내열성이 향상될 수 있음은 물론, 난연성이 우수하고, 특히 연소 시 총 방출열량 및 총 연기 발생량을 낮출 수 있으므로, 폴리우레탄 폼의 내열성 및 난연성을 동시에 향상시킬 수 있다.
만일, 상기 알코올의 함량이 너무 적은 경우, 점도가 지나치게 증가하여 합성이 어려운 문제가 있을 수 있고, 상기 방향족 카르복실산의 함량이 너무 적은 경우, 상기 내열성 및 난연성 향상 효과가 저감될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 이소프탈산 및 상기 프탈산의 몰비를 예컨대 9:1로 조절하고, 상기 방향족 카르복실산과 상기 알코올의 당량비를 상기 범위로 조절하여 내열성 및 난연성을 최적화할 수 있다.
예컨대, 상기 이소프탈산 및 상기 프탈산을 예컨대 9:1 몰비의 양으로 포함하는 방향족 카르복실산을 사용하고, 상기 방향족 카르복실산 및 상기 알코올의 당량비를 예컨대 1:1.2 내지 2.5, 1:1.25 내지 2.0, 또는 예컨대 1:1.3 내지 1.95로 조절하여 내열성 및 난연성을 최적화할 수 있다.
한편, 상기 폴리에스터 폴리올은 150 mgKOH/g 내지 380 mgKOH/g의 수산기가(OHv)를 가질 수 있다. 상기 수산기가(OHv)는 알코올의 함량에 따라 달라질 수 있으며, 이를 조절하여 내열성 및 난연성을 최적화할 수 있다. 구체적으로, 상기 수산기가(OHv)는 알코올의 함량이 많을수록 증가할 수 있고, 알코올의 함량이 적을수록 감소할 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)는 예컨대 150 mgKOH/g 내지 350 mgKOH/g, 예컨대 180 mgKOH/g 내지 340 mgKOH/g, 예컨대 200 mgKOH/g 내지 320 mgKOH/g, 예컨대 200 mgKOH/g 내지 300 mgKOH/g, 예컨대 200 mgKOH/g 내지 280 mgKOH/g, 또는 200 mgKOH/g 내지 250 mgKOH/g일 수 있다.
한편, 상기 수산기가(OHv)는 검체 1g을 아세틸화 할 때 수산기와 결합한 아세트산을 중화하는데 필요한 NaOH의 mg수를 의미하는 것으로, ASTM E222-10에 따라 측정할 수 있다.
본 발명의 구현예에 따르면, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 상기 범위를 만족하는 경우, 우수한 내열성은 물론, 연소 시 총 방출열량 및 총 연기 발생량을 특정범위 이하로 낮출 수 있으므로, 본 발명의 구현예에 따른 효과를 효과적으로 달성할 수 있다.
만일, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 상기 범위 미만인 경우, 점도가 지나치게 증가하여 합성이 어려운 문제가 있을 수 있고, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 너무 큰 경우, 상기 내열성 및 난연성 향상 효과가 저감될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 약 200 mgKOH/g인 경우, 상기 이소프탈산 및 상기 프탈산을 예컨대 9:1 몰비의 양으로 포함하는 방향족 카르복실산과 상기 알코올의 당량비는 예컨대 1:1.5 내지 1.6일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 약 250 mgKOH/g인 경우, 상기 이소프탈산 및 상기 프탈산을 예컨대 9:1 몰비의 양으로 포함하는 방향족 카르복실산과 상기 알코올의 당량비는 예컨대 1:1.7 내지 1.8일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 약 300 mgKOH/g인 경우, 상기 이소프탈산 및 상기 프탈산을 예컨대 9:1 몰비의 양으로 포함하는 방향족 카르복실산과 상기 알코올의 당량비는 예컨대 1:1.9 내지 2.0일 수 있다.
한편, 상기 폴리에스터 폴리올은 2 내지 2.5개의 평균 관능기를 가질 수 있다. 상기 폴리에스터 폴리올의 높은 점도 때문에 상기 범위의 낮은 평균 관능기를 갖는 폴리에스터 폴리올을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 총 방출열량 및 총 연기 발생량을 특정 범위 이하로 낮출 수 있으므로, 본 발명의 구현예에 따른 효과를 효과적으로 달성할 수 있다.
상기 폴리에스터 폴리올은 중량평균 분자량(Mw)이 예컨대 350 g/mol 내지 750 g/mol, 예컨대 400 g/mol 내지 700 g/mol, 예컨대 450 g/mol 내지 650 g/mol, 또는 예컨대 400 g/mol 내지 500 g/mol일 수 있다. 상기 중량평균 분자량(Mw)는 겔 투과 크로마토그래피법(GPC)에 의해 측정될 수 있다. 상기 폴리에스터 폴리올은 중량평균 분자량(Mw)이 상기 범위를 만족하는 경우, 본 발명의 구현예에 따른 효과를 효과적으로 달성할 수 있다.
한편, 상기 폴리에스터 폴리올은 열중량분석기(TGA)를 이용하여 20℃/분의 승온 속도로 상온에서 800℃까지 승온시키면서 폴리에스터 폴리올의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)가 예컨대 380℃ 내지 450℃, 예컨대 400℃ 내지 450℃, 또는 예컨대 400℃ 내지 440℃일 수 있다. 이때, 상기 열중량분석기(TGA) 측정 시, 질소 분위기 하에서 수행될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에스터 폴리올은 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)에 따라 상기 폴리에스터 폴리올 자체 내열성이 달라질 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에스터 폴리올은 수산기가(OHv)에 따라 폴리에스터 폴리올의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)가 달라질 수 있다.
예컨대, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 약 150 mgKOH/g인 경우, 상기 폴리에스터 폴리올의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)는 약 410℃ 내지 440℃일 수 있다.
예컨대, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 약 200 mgKOH/g인 경우, 상기 폴리에스터 폴리올의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)는 약 410℃ 내지 440℃일 수 있다.
예컨대, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 약 250 mgKOH/g인 경우, 상기 폴리에스터 폴리올의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)는 약 390℃ 내지 430℃일 수 있다.
예컨대, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 약 300 mgKOH/g인 경우, 상기 폴리에스터 폴리올의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)는 약 380℃ 내지 420℃일 수 있다.
예컨대, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 약 350 mgKOH/g인 경우, 상기 폴리에스터 폴리올의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)는 약 380℃ 내지 420℃일 수 있다.
상기 폴리에스터 폴리올의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)는 환경 또는 조건에 따라 약 ± 10℃ 정도, 예컨대 ± 5℃ 정도의 오차범위를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 폴리우레탄 폼은 하기 식 1로 표시되는 난연 지수(FRI)가 130 이하이다.
[식 1] FRI = THR + TSR
상기 식 1에서,
THR 및 TSR은 각각 폭 100 mm Х 길이 100 mm Х 두께 50 mm 크기의 폴리우레탄 폼을 포함하는 시편으로 측정된 단위를 제외한 수치로서,
THR은 ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 50 kw/㎡의 가열 개시 후 10 분간의 총 방출열량(MJ/㎡)이고,
TSR은 ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 50 kw/㎡의 가열 개시 후 10 분간의 총 연기 발생량(㎡/㎡)이다.
상기 폴리우레탄 폼의 난연 지수(FRI)는 예컨대 128 이하, 예컨대 125 이하, 예컨대 124 이하, 예컨대 122 이하, 예컨대 120 이하, 예컨대 118 이하, 예컨대 115 이하, 예컨대 114 이하, 예컨대 112 이하, 예컨대 110 이하, 예컨대 105 이하, 예컨대 100 이하, 예컨대 98 이하, 예컨대 95 이하, 예컨대 90 이하, 예컨대 88 이하, 예컨대 86 이하, 또는 예컨대 85 이하일 수 있다.
상기 식 1로 표시되는 난연 지수(FRI)는 상기 폴리우레탄 폼의 총 방출열량(THR) 및 총 연기 발생량(TSR)의 합으로 나타내며, 이는 상기 폴리우레탄 폼의 난연성 및 연소 시 독성의 정도를 나타내는 지표가 될 수 있다. 따라서, 상기 폴리우레탄 폼의 난연 지수(FRI)가 낮을수록 난연성이 우수하고, 연소 시 연기 밀도가 낮아 독성 가스 발생이 저감될 수 있다.
구체적으로, 상기 난연 지수(FRI)는 총 방출열량(THR)이 낮을수록 낮고, 총 방출열량(THR)이 높을수록 높을 수 있다. 또한, 상기 난연 지수(FRI)는 총 연기 발생량(TSR)이 낮을수록 낮고, 총 연기 발생량(TSR)이 높을수록 높을 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼의 총 방출열량(THR)은 폭 100 mm Х 길이 100 mm Х 두께 50 mm 크기의 폴리우레탄 폼을 포함하는 시편으로 측정된 단위를 제외한 수치로서, ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 50 kw/㎡의 가열 개시 후 10 분 동안 발생하는 총 방출열량(MJ/㎡)이다.
상기 폴리우레탄 폼의 총 방출열량(THR)은 예컨대 8 내지 12 MJ/m2, 예컨대 8 내지 11.5 MJ/m2, 예컨대 8 내지 11 MJ/m2, 예컨대 8 내지 10 MJ/m2, 예컨대 8 내지 9.7 MJ/m2, 또는 예컨대 8.5 내지 9.5 MJ/m2일 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼의 총 연기 발생량(TSR)은 폭 100 mm Х 길이 100 mm Х 두께 50 mm 크기의 폴리우레탄 폼을 포함하는 시편으로 측정된 단위를 제외한 수치로서, ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 50 kw/㎡의 가열 개시 후 10 분 동안 발생하는 총 연기 발생량(㎡/㎡)이다.
상기 폴리우레탄 폼의 총 연기 발생량(TSR)은 예컨대 125 ㎡/㎡ 이하, 예컨대 123 ㎡/㎡ 이하, 예컨대 122 ㎡/㎡ 이하, 예컨대 120 ㎡/㎡ 이하, 예컨대 118 ㎡/㎡ 이하, 예컨대 115 ㎡/㎡ 이하, 예컨대 105 ㎡/㎡ 이하, 예컨대 103 ㎡/㎡ 이하, 예컨대 100 ㎡/㎡ 이하, 예컨대 98 ㎡/㎡ 이하, 예컨대 95 ㎡/㎡ 이하, 예컨대 90 ㎡/㎡ 이하, 또는 예컨대 88 ㎡/㎡ 이하일 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼의 총 방출열량(THR) 및 총 연기 발생량(TSR)이 상기 범위를 만족하는 경우, 본 발명의 구현예에 따라 목적하는 폴리우레탄 폼의 난연 지수(FRI)를 구현하는데에 더욱 유리할 수 있고, 난연성을 더욱 향상시킬 수 있고, 연소 시 연기 발생으로 인한 독성 가스 발생을 저감시킬 수 있다.
한편, 상기 폴리우레탄 폼은 하기 식 2로 표시되는 열 안정화 지수(TSI)가 30 이하일 수 있다.
[식 2] 열 안정화 지수(TSI) =
Figure pat00001
X 100
상기 식 2에서,
FRI는 상기 폴리우레탄 폼의 난연 지수(FRI)를 나타내고,
T50은 열중량분석기(TGA)를 이용하여 20℃/분의 승온 속도로 상온에서 800℃까지 승온시키면서 폴리우레탄 폼의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)로서, 단위를 제외한 수치이다. 이때, 상기 열중량분석기(TGA) 측정 시, 질소 분위기 하에서 수행될 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼의 열 안정화 지수(TSI)는 예컨대 30 이하, 예컨대 29 이하, 예컨대 28 이하, 예컨대 27 이하, 예컨대 25 이하, 예컨대 24 이하, 예컨대 23 이하, 예컨대 22 이하, 예컨대 20 이하, 예컨대 19 이하, 또는 예컨대 18 이하일 수 있다.
상기 식 2로 표시되는 열 안정화 지수(TSI)는 상기 폴리우레탄 폼의 난연 지수(FRI)를 20℃/분의 승온 속도로 상온에서 800℃까지 승온시키면서 폴리우레탄 폼의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)로 나눈 값을 백분율로 환산한 값이다. 이는 상기 폴리우레탄 폼의 난연성 및 내열성 정도를 복합적으로 나타내는 지표가 될 수 있다. 따라서, 상기 폴리우레탄 폼의 열 안정화 지수(TSI)가 낮을수록 난연성 및 내열성이 동시에 향상될 수 있다.
구체적으로, 상기 열 안정화 지수(TSI)는 상기 난연 지수(FRI)가 낮을수록 낮고, 난연 지수(FRI)가 높을수록 높을 수 있다. 또한, 상기 열 안정화 지수(TSI)는 20℃/분의 승온 속도로 상온에서 800℃까지 승온시키면서 폴리우레탄 폼의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)가 높을수록 낮고, 상기 폴리우레탄 폼의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)가 낮을수록 높을 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)는 열중량분석기(TGA)를 이용하여 20℃/분의 승온 속도로 상온에서 800℃까지 승온시키면서 폴리우레탄 폼의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)로서, 단위를 제외한 수치이다. 이때, 상기 열중량분석기(TGA) 측정 시, 질소 분위기 하에서 수행될 수 있다.
상기 식 2에서, 상기 난연 지수(FRI)는 상술한 바와 같다.
또한, 상기 폴리우레탄 폼의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)는 예컨대 460℃ 내지 600℃, 예컨대 460℃ 내지 580℃, 예컨대 460℃ 내지 550℃, 예컨대 460℃ 내지 520℃, 예컨대 460℃ 내지 500℃, 또는 예컨대 460℃ 내지 490℃일 수 있다. 상기 폴리우레탄 폼의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)가 상기 범위를 만족하는 경우 고온에서 열적 안정성이 우수하여 내열성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼의 난연 지수(FRI) 및 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)가 상기 범위를 만족하는 경우, 본 발명의 구현예에 따라 목적하는 폴리우레탄 폼의 열 안정화 지수(TSI)를 구현하는데에 더욱 유리할 수 있고, 이 경우 내열성 및 난연성을 동시에 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 폴리우레탄 폼은 하기 식 3의 무게 잔존율(WR600)이 38% 이상일 수 있다:
[식 3] 무게 잔존율(WR600, %) =
Figure pat00002
× 100
상기 식 3에서,
W25는 25℃에서 폴리우레탄 폼의 초기 중량이고,
W600은 25℃에서 600℃의 온도로 20℃/분의 승온 속도로 승온하여 600℃에서 2분 동안 체류 후의 폴리우레탄 폼의 중량이다.
상기 식 3으로 표시되는 폴리우레탄 폼의 무게 잔존율(WR600)은 600℃의 온도에서 폴리우레탄 폼의 무게 잔존율 정도를 백분율로 환산한 값으로서, 상기 폴리우레탄 폼의 초기 중량에 대한 폴리우레탄 폼의 초기 중량과 600℃의 온도로 20℃/분의 승온 속도로 승온하여 600℃의 온도에서 2분 동안 체류 후의 폴리우레탄 폼의 중량의 중량 변화량을 백분율로 산출한 값이다.
상기 무게 잔존율(WR600, %)은 예컨대 38% 이상, 예컨대 39% 이상, 예컨대 39.5% 이상, 예컨대 39.9% 이상, 또는 예컨대 40% 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 무게 잔존율(WR600, %)은 38% 내지 60%, 39% 내지 55%, 또는 39% 내지 50%일 수 있다. 상기 무게 잔존율(WR600)이 38% 이상을 만족하는 경우, 600℃ 이상의 고온의 온도에서 폴리우레탄 폼의 무게 변화 정도가 적어 열적 특성이 향상되어 폴리우레탄 폼의 내열성을 더욱 향상시킬 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 폴리우레탄 폼은 평균 밀도가 35 g/㎤ 내지 55 g/㎤인 경질 폴리우레탄 폼일 수 있다. 예를 들어, 상기 폴리우레탄 폼은 평균 밀도가 35 g/㎤ 내지 55 g/㎤, 35 g/㎤ 내지 50 g/㎤, 35 g/㎤ 내지 45 g/㎤, 40 g/㎤ 내지 50 g/㎤ 또는 40 g/㎤ 내지 45 g/㎤인 경질 폴리우레탄 폼일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 250 mgKOH/g일 때, 폴리우레탄 폼의 난연 지수(FRI)는 100 미만, 상기 열 안정화 지수(TSI)는 20 이하, 상기 총 방출열량(THR)은 8.5 MJ/㎡ 내지 9.5 MJ/㎡, 상기 총 연기 발생량(TSR)은 78㎡/㎡ 내지 100㎡/㎡ 미만, 또는 상기 폴리우레탄 폼의 열중량분석기(TGA)를 이용하여 20℃/분의 승온 속도로 상온에서 800℃까지 승온시키면서 폴리우레탄 폼의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(T50)는 450℃ 내지 500℃일 수 있다. 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 250 mgKOH/g일 때 상기 폴리우레탄 폼의 물성을 하나 이상, 예컨대 둘 이상, 예컨대 셋 이상, 예컨대 넷 이상, 예컨대 모두 만족할 수 있으며, 이 경우 상기 폴리우레탄 폼의 내열성 및 난연성을 동시에 만족하여 최적의 효과를 나타내는 발포 폼을 제공하는데 더욱 유리할 수 있다.
구현예에 따른 폴리우레탄 폼의 상기 조성 및 물성 특징은 구현예에 따른 폴리우레탄 폼의 제조방법을 통해 제조함으로써 효율적으로 달성할 수 있다.
이하, 상기 폴리우레탄 폼을 제조하는 방법을 자세히 설명하기로 한다.
폴리우레탄 폼의 제조 방법
일 구현예에 따른 폴리우레탄 폼의 제조 방법은 이소프탈산 및 프탈산을 포함하는 2종 이상의 방향족 카르복실산 및 알코올을 포함하는 조성물을 축합반응하여 폴리에스터 폴리올을 얻는 단계; 상기 폴리에스터 폴리올과 촉매, 정포제 및 발포제를 혼합하여 폴리에스터 폴리올 혼합물을 얻는 단계; 및 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트를 반응시켜 폴리우레탄 폼을 얻는 단계;를 포함하고, 상기 식 1로 표시되는 난연 지수(FRI)가 130 이하일 수 있다.
본 발명의 구현예에 따른 폴리우레탄 폼의 제조방법은 이소프탈산 및 프탈산을 포함하는 2종 이상의 방향족 카르복실산 및 알코올을 포함하는 조성물을 축합반응하여 얻은 폴리에스터 폴리올을 사용함으로써, 제조공정이 간단하면서도 경제적이고 효율적인 방법으로 상기 내열성 및 난연성이 동시에 향상되는 폴리우레탄 폼을 제공할 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 폴리우레탄 폼의 제조방법(S100)은 이소프탈산 및 프탈산을 포함하는 2종 이상의 방향족 카르복실산 및 알코올을 포함하는 조성물을 축합반응하여 폴리에스터 폴리올을 얻는 단계(S110)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 이소프탈산 및 프탈산의 혼합비, 및 상기 방향족 카르복실산 및 알코올의 종류 및 혼합 당량비는 상술한 바와 같다.
상기 축합반응은 180 내지 250℃에서 6 내지 24 시간 동안 수행될 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼의 제조방법(S100)은 상기 폴리에스터 폴리올과 촉매, 정포제 및 발포제를 혼합하여 폴리에스터 폴리올 혼합물을 얻는 단계(S120)를 포함할 수 있다.
상기 촉매는 수산화 나트륨, 아세트산 나트륨, 3차 아민 또는 트리메틸 아민, 트리에틸렌 디아민, N-메틸 모르폴린, N,N-디메틸 사이클로헥실아민 및 N,N-디메틸 아미노에탄올과 같은 3차 아민을 생성하는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 탄화수소 주석 알킬 카르복실레이트, 디부틸 주석 디아세테이트, 디부틸 주석 디옥토에이트 디부틸주석 디라우레이트 및 제 1 주석 옥토에이트와 같은 금속 화합물; 2,4,6-트리스(N,N-디메틸아미노-메틸) 페놀, 1,3,5-트리스(N,N-디메틸 -3-아미노프로필)-S-헥사하이드로트리아진, 칼륨 옥토에이트 및 아세트산 칼륨로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 촉매의 함량은 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물의 총 중량을 기준으로 예컨대 0.0001 내지 10 중량%, 예컨대 0.0001 내지 8 중량%, 예컨대 0.0005 내지 5 중량%, 예컨대 0.0005 내지 3 중량%, 예컨대 0.0005 내지 2 중량%, 예컨대 0.001 내지 1 중량%, 예컨대 0.001 내지 0.7 중량%, 예컨대 0.001 내지 0.5 중량%, 또는 0.5 중량% 내지 2 중량%일 수 있다.
상기 정포제는 혼합을 용이하게 하고, 폼의 안정성 및 유동성을 향상시켜 발포 시 충전성을 개선할 수 있고, 발포 제품의 균일성을 갖추게 할 수 있는 것으로, 예를 들어, 실리콘 정포제가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 정포제의 함량은 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물의 총 중량을 기준으로 예컨대 1 내지 5 중량%, 예컨대 1 내지 4 중량%, 예컨대 1 내지 3 중량%, 예컨대 3 내지 4 중량%, 예컨대 3 내지 5 중량%, 또는 1 내지 2.5 중량%일 수 있다.
상기 발포제는 물, 메틸알, i-펜탄, c-펜탄, n-펜탄 및 수소화 염화불화탄소(HFC, HCFC), 수소화 불화올레핀(HFO)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 예를 들어, 물을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 발포제의 함량은 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물의 총 중량을 기준으로 1 중량% 내지 20 중량%, 5 중량% 내지 15 중량%, 또는 8 중량% 내지 12 중량%일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 폴리우레탄 폼의 형성시 발포의 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물은 폴리우레탄 폼의 균일성 및 안정성을 향상시키기 위해 가교제를 더 포함할 수 있다. 상기 가교제는 글리세린, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 티오디에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 펜타에리트리톨 또는 이들의 혼합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 가교제의 함량은 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물 총 중량을 기준으로 예컨대 0.5 내지 15 중량%, 0.5 내지 13 중량%, 1 내지 10 중량%, 2 내지 10 중량% 또는 3 내지 8 중량%일 수 있다.
또한, 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물은 연소 반응을 억제시키고, 분해 및 연소 반응에 의해 불연기체를 생성하기 위해 난연제를 더 포함할 수 있다. 상기 난연제는 예컨대, 인계 난연제, 할로겐계 난연제, 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 난연제는 트리스(2-클로로프로필)포스페이트(TCPP), 트리스(2-클로로에틸)포스페이트(TCEP), 트리에틸포스페이트(TEP), 트리스(2,4-디클로로프로필)포스페이트, 염소화 유기 폴리포스페이트 및 트리스(폴리옥시알킬렌)포스페이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 난연제의 함량은 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물 총 중량을 기준으로 예컨대 0.5 내지 25 중량%, 3 내지 22 중량%, 5 내지 20 중량%, 8 내지 20 중량% 또는 10 내지 20 중량%일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 폴리우레탄 폼의 난연성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 폴리에스터 폴리올의 함량은 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물 총 중량을 기준으로 50 내지 80 중량%일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에스터 폴리올의 함량은 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물 총 중량을 기준으로 예컨대 50 내지 75 중량%, 또는 예컨대 55 내지 70 중량%일 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼의 제조방법(S100)은 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트를 반응시켜 폴리우레탄 폼을 얻는 단계(S130)를 포함할 수 있다.
상기 이소시아네이트는 디페닐메탄 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 나프틸렌 디이소시아네이트, 페닐렌 디이소시아네이트, 메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 헥산디올 디이소시아네이트, 사이클로헥산 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트, 및 트리페닐메탄 트리이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트의 당량비는 예컨대 1:2 내지 4, 예컨대 1:2.5 내지 3.8, 예컨대 1:2.5 내지 3.5, 또는 예컨대 1:3일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리우레탄 폼은 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트의 당량비에 따라 상기 폴리우레탄 폼의 총 방출열량(THR) 및 총 연기 발생량(TSR)이 달라질 수 있다.
예컨대, 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트의 당량비가 약 1:2일 때, 상기 폴리우레탄 폼의 총 방출열량(THR)은 예컨대 9.0 MJ/m2 이하, 8.8 MJ/m2 이하, 또는 8.6 MJ/m2 이하, 구체적으로 약 7.8 MJ/m2 이상 내지 8.7 MJ/m2 이하, 또는 약 8.2 MJ/m2 이상 내지 8.7 MJ/m2 이하일 수 있다.
예컨대, 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트의 당량비가 약 1:3일 때, 상기 폴리우레탄 폼의 총 방출열량(THR)은 예컨대 9.3 MJ/m2 이하, 9.0 MJ/m2 이하, 8.8 MJ/m2 이하, 구체적으로 약 8.0 MJ/m2 이상 내지 9.3 MJ/m2 이하, 또는 약 8.7 MJ/m2 초과 내지 9.3 MJ/m2 이하일 수 있다.
예컨대, 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트의 당량비가 약 1:4일 때, 상기 폴리우레탄 폼의 총 방출열량(THR)은 예컨대 10.0 MJ/m2 이하, 9.8 MJ/m2 이하, 9.7 MJ/m2 이하, 구체적으로 약 9.0 MJ/m2 이상 내지 10.0 MJ/m2 이하, 또는 약 9.3 MJ/m2 초과 내지 9.8 MJ/m2 이하일 수 있다.
또한, 예컨대 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트의 당량비가 약 1:2일 때, 상기 폴리우레탄 폼의 총 연기 발생량(TSR)은 예컨대 32 ㎡/㎡ 이하, 30 ㎡/㎡ 이하, 29 ㎡/㎡ 이하, 구체적으로 약 20 ㎡/㎡ 이상 내지 32 ㎡/㎡ 이하, 또는 약 20 ㎡/㎡ 이상 내지 30 ㎡/㎡ 이하일 수 있다.
예컨대 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트의 당량비가 약 1:3일 때, 상기 폴리우레탄 폼의 총 연기 발생량(TSR)은 예컨대 40 ㎡/㎡ 이하, 36 ㎡/㎡ 이하, 32 ㎡/㎡ 이하, 구체적으로 약 25 ㎡/㎡ 이상 내지 40 ㎡/㎡ 이하, 또는 약 25 ㎡/㎡ 이상 내지 36 ㎡/㎡ 이하일 수 있다.
상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트의 당량비가 약 1:4일 때, 상기 폴리우레탄 폼의 총 연기 발생량(TSR)은 예컨대 50 ㎡/㎡ 이하, 48 ㎡/㎡ 이하, 47 ㎡/㎡ 이하, 구체적으로 약 30 ㎡/㎡ 이상 내지 50 ㎡/㎡ 이하, 또는 약 32 ㎡/㎡ 초과 내지 48 ㎡/㎡ 이하일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트의 총 중량의 합을 기준으로 상기 이소시아네이트의 함량은 50 내지 80 중량%, 40 내지 70 중량%, 45 내지 70 중량%, 50 내지 70 중량% 또는 55 내지 65 중량%일 수 있다.
상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 상기 이소시아네이트의 반응은 20 내지 25℃에서 고속 교반으로 혼합하여 화학반응을 통해 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트의 반응은 약 20 내지 25℃에서 고속 교반기를 이용하여 약 5,000 내지 7,000 rpm의 속도로 5초 내지 10초 시간 동안 고속 교반으로 화학반응을 통해 이루어질 수 있다.
구현예에 따른 폴리우레탄 폼의 제조 방법은 제조공정이 간단하면서도 경제적이고 효율적인 방법으로 상기 우수한 효과를 갖는 폴리우레탄 폼을 제공할 수 있다.
상기 폴리우레탄 폼은 건축용 단열재, 산업용 단열재, 가전제품, 자동차, 선박, 파이프, 흡음재, 절연재료 등 다양하게 활용될 수 있으며, 난연성 및 내열성을 동시에 향상시킬 수 있고, 특히, 연소 시 총 방출열량 및 총 연기 발생량이 적어 화재 방지 효과는 물론, 독성 가스 발생이 적어 유용하게 활용될 수 있다.
상기 내용을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 실시예의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
폴리우레탄 폼의 제조
실시예 1
단계 1: 폴리에스터 폴리올을 얻는 단계(S110)
가열 맨틀에 콘덴서, 교반장치 및 온도 조절기가 부착된 4구 플라스크를 준비하고, 상기 플라스크에 방향족 카르복실산으로서 이소프탈산(IPA) 및 프탈산(PA)을 약 9:1의 몰비의 양으로 혼합하여 투입하고, 알코올로서 디에틸렌글리콜(DEG)을 투입하였다. 이때, 상기 방향족 카르복실산 및 알코올의 당량비는 약 1:1.25 당량비였다.
상기 방향족 카르복실산 및 알코올을 포함하는 조성물을 약 230℃에서 약 18 시간 동안 축합반응하여 폴리에스터 폴리올을 얻었다.
단계 2: 폴리에스터 폴리올 혼합물을 얻는 단계(S120)
폴리에스터 폴리올 혼합물 총 중량을 기준으로, 상기 단계 1에서 얻은 폴리에스터 폴리올 약 68 중량%, 3차 아민계 촉매(Polycat 8, EVONIK) 약 0.2 중량%, 금속 촉매(Dabco T 45, EVONIK) 약 1.4 중량%, 정포제(L6900, Momentive) 약 1.4 중량%, 인계 난연제(TCPP) 약 19 중량% 및 발포제(C-pentane) 약 10 중량%를 혼합하여 폴리에스터 폴리올 혼합물을 얻었다.
단계 3: 폴리우레탄 폼을 얻는 단계(S130)
200 X 200 X 200 mm 크기의 몰드에 상기 단계 2에서 얻은 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트(MDI, 금호미쓰이 SR550)를 1:3의 당량비로 투입하여 약 25℃에서 약 7000 rpm의 속도로 약 7초 시간 동안 고속 교반하여 화학반응시켜 폴리우레탄 폼을 얻었다.
실시예 2 내지 7
실시예 1의 단계 1에서, 방향족 카르복실산 및 알코올의 당량비를 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 폼을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1의 단계 1에서 방향족 카르복실산으로서 IPA 및 PA의 몰비, 및 방향족 카르복실산 및 알코올의 당량비를 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 폼을 제조하였다.
비교예 2
비교예 1의 단계 1에서, 방향족 카르복실산으로서 IPA 및 PA 대신 테레프탈산(TPA) 및 PA를 사용하고, 이들의 함량, 및 방향족 카르복실산 및 알코올의 당량비를 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 폼을 제조하였다.
비교예 3
비교예 1의 단계 1에서, 방향족 카르복실산으로서 IPA 및 PA 대신 PA 및 디메틸테레프탈레이트(DMT)를 사용하고, 이들의 함량, 및 방향족 카르복실산 및 알코올의 당량비를 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 폼을 제조하였다.
비교예 4
비교예 1의 단계 1에서, 방향족 카르복실산으로서 IPA 및 PA 대신 PA 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)를 사용하고, 이들의 함량, 및 방향족 카르복실산 및 알코올의 당량비를 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 폼을 제조하였다.
비교예 5
비교예 1의 단계 1에서, 방향족 카르복실산으로서 IPA 단독을 사용하고, 방향족 카르복실산 및 알코올의 당량비를 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 폼을 제조하였다.
비교예 6
비교예 1의 단계 1에서, 방향족 카르복실산으로서 PA 단독을 사용하고, 방향족 카르복실산 및 알코올의 당량비를 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고, 상기 비교예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 폼을 제조하였다.
Figure pat00003
실험예
실험예 1: 수산기가(OHv) 측정
상기 수산기가(OHv)는 검체 1g을 아세틸화 할 때 수산기와 결합한 아세트산을 중화하는데 필요한 NaOH의 mg수를 의미하는 것으로, ASTM E222-10에 따라 측정할 수 있다.
실험예 2: 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(T 50, ℃) 측정
열중량분석기(TGA)를 이용하여 질소 분위기 하에서, 약 20℃/분의 승온 속도로 상온에서 약 800℃까지 승온시키면서 폴리에스터 폴리올 및 폴리우레탄 폼의 무게 중량 감소 약 50%일 때의 온도(℃)를 각각 측정하였다.
실험예 3: 무게 잔존율(WR 600 ) 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 폴리우레탄 폼의 25℃에서의 초기 중량 및 열중량분석기(TGA)에서 질소 분위기 하에서, 약 600℃에서 약 2분 동안 체류시킨 직후의 폴리우레탄 폼의 무게를 측정하였고, 하기 식 3과 같이 산출하여 무게 잔존율을 평가하였다.
[식 3] 무게 잔존율(WR600) =
Figure pat00004
× 100
상기 식 3에서,
W25는 25℃에서 폴리우레탄 폼의 초기 중량이고,
W600은 25℃에서 600℃의 온도로 20℃/분의 승온 속도로 승온하여 600℃에서 2분 동안 체류 후의 폴리우레탄 폼의 중량이다.
실험예 4: 총 방출열량 측정
ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 약 50 kw/㎡의 가열 개시 후 약 10 분 동안 발생하는 총 방출열량(THR, MJ/㎡)을 측정하였다.
실험예 5: 총 연기 발생량 측정
ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 약 50 kw/㎡의 가열 개시 후 약 10 분 동안 발생하는 연기 발생량(TSR, ㎡/㎡)을 측정하였다.
실험예 6: 난연 지수(FRI) 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 폴리우레탄 폼을 폭 약 100 mm Х 길이 약 100 mm Х 두께 약 50 mm 크기로 만든 후, ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 약 50 kw/㎡의 가열 개시 후 약 10 분간의 총 방출열량(MJ/㎡) 및 총 연기 발생량(㎡/㎡)을 각각 측정하였고, 하기 식 1과 같이 산출하여 난연 지수를 평가하였다:
[식 1] FRI = THR + TSR
상기 식 1에서,
THR 및 TSR은 각각 폭 100 mm Х 길이 100 mm Х 두께 50 mm 크기의 폴리우레탄 폼을 포함하는 시편으로 측정된 단위를 제외한 수치로서,
THR은 ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여 50 kw/㎡의 가열 개시 후 10 분간의 총 방출열량(MJ/㎡)이고,
TSR은 ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 50 kw/㎡의 가열 개시 후 10 분간의 총 연기 발생량(㎡/㎡)이다.
실험예 7: 열 안정화 지수(TSI) 평가
실시예 및 비교예에서 제조된 폴리우레탄 폼의 난연 지수(FRI) 및 폴리우레탄 폼의 무게 중량 감소 약 50%일 때의 온도(T50,℃)를 이용하여, 하기 식 2와 같이 산출하여 열 안정화 지수(TSI)를 평가하였다:
[식 2] 열 안정화 지수(TSI) =
Figure pat00005
X 100
상기 식 2에서,
FRI는 상기 식 1의 난연 지수를 나타내고,
T50은 열중량분석기(TGA)를 이용하여 20℃/분의 승온 속도로 상온에서 800℃까지 승온시키면서 폴리우레탄 폼의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)로서, 단위를 제외한 수치이다.
상기 실험예 1 내지 7의 결과를 하기 표에 나타내었다.
Figure pat00006
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본원 실시예에 따라 제조된 폴리우레탄 폼은 난연 지수(FRI) 및 열 안정화 지수(TSI)가 적정범위 이하로 우수하여, 내열성 및 난연성이 동시에 향상되었고, 특히, 600℃에서 체류 후의 폴리우레탄 폼의 무게 잔존율(WR600)이 39% 이상이고, 연소 시 총 방출열량 및 총 연기 발생량도 매우 낮았다.
구체적으로, 실시예 1 내지 7의 폴리우레탄 폼은 비교예 1 내지 6의 폴리우레탄 폼에 비하여 난연 지수(FRI)가 모두 130 이하이고, 열 안정화 지수(TSI)가 30 이하이며, 600℃에서 체류 후의 폴리우레탄 폼의 무게 잔존율(WR600)이 39% 이상이고, 연소 시 총 방출열량이 8 내지 12 MJ/m2이고, 총 연기 발생량이 125 m2/m2 이하로 매우 낮았다.
이에 반해, IPA 및 PA를 포함하는 2종 이상의 방향족 카르복실산을 사용하지 않은 비교예 2 내지 6의 폴리우레탄 폼은 모두 난연 지수가 대부분 130을 초과하였고, 열 안정화 지수도 30을 초과하였으며, 연소 시 총 방출열량이 대부분 14.9 MJ/m2 초과이고, 총 연기 발생량도 대부분 128 m2/m2 이상으로 매우 높았다.
한편, 방향족 카르복실산으로서, IPA를 단독으로 사용한 비교예 5의 폴리우레탄 폼은 연소 시 총 연기 발생량 및 총 방출열량이 증가하였다.
또한, 방향족 카르복실산으로서, PA를 단독으로 사용한 비교예 6의 폴리우레탄 폼은 600℃에서 체류 후의 폴리우레탄 폼의 무게 잔존율(WR600)이 37.2℃로 현저히 감소하였고, 총 연기 발생량이 약 265 m2/m2 이고 및 총 방출열량이 18.9 MJ/m2 로서, 총 연기 발생량이 약 76 m2/m2 이고 및 총 방출열량이 8.8 MJ/m2인 실시예 2의 폴리우레탄 폼에 비해 현저히 증가함을 확인하였다.
아울러, IPA 및 PA를 포함하는 2종 이상의 방향족 카르복실산을 사용하더라도 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 360 mgKOH/g으로 너무 많은 실시예 7의 폴리우레탄 폼의 경우, 비교예 1 내지 6의 폴리우레탄 폼의 경우보다 내열성 및 난연성이 우수하였으나, 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 150 내지 350 mgKOH/g인 실시예 1 내지 6의 폴리우레탄 폼의 경우에 비해 내열성 및 난연성이 다소 감소하였다.
한편, 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 상기 이소시아네이트의 당량비에 따라 폴리우레탄 폼의 총 방출열량 및 총 연기 발생량의 변화를 확인하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다:
Figure pat00007
상기 표 3에서 볼 수 있듯이, 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트의 당량비가 1:2에서 1:4로 증가할수록 총 방출열량 및 총 연기 발생량이 증가함을 확인하였다.
한편, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv) 및 방향족 카르복실산의 종류에 따른 폴리에스터 폴리올 자체의 내열성을 확인하였고, 그 결과를 하기 표 4 및 5에 나타내었다.
이때, 표 4 및 5에서, 내열성 측정 시마다 오차가 발생할 수 있으므로, 표 4의 OHv에 따른 폴리에스터 폴리올 자체 내열성에 관한 5개 실험군 모두 동일자로 측정하였고, 표 5의 방향족 카르복실산의 종류에 따른 폴리에스터 폴리올 자체 내열성에 관한 4개 실험군 모두 동일자로 측정하였다:
Figure pat00008
상기 표 4에서 볼 수 있듯이, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 증가할수록 열중량분석기(TGA)를 이용하여 20℃/분의 승온 속도로 상온에서 800℃까지 승온시키면서 폴리에스터 폴리올의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)가 전반적으로 감소함을 확인할 수 있다.
Figure pat00009
상기 표 5에서 볼 수 있듯이, 상기 폴리에스터 폴리올을 형성하는 조성물에서 방향족 카르복실산의 종류에 따라 열중량분석기(TGA)를 이용하여 20℃/분의 승온 속도로 상온에서 800℃까지 승온시키면서 폴리에스터 폴리올의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)가 달라짐을 알 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)를 모두 250 mgKOH/g으로 조정하고, IPA 및 PA를 포함하는 2종의 방향족 카르복실산을 사용한 조성물로부터 형성된 폴리에스터 폴리올의 경우, TPA 및 PA, PA 및 DMT, PA 및 PET를 포함하는 2종의 방향족 카르복실산을 사용한 조성물로부터 형성된 폴리에스터 폴리올에 비해 상기 폴리에스터 폴리올의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)가 422.1℃로 현저히 향상되어 폴리에스터 폴리올 자체의 내열성이 향상되었음을 확인하였다.

Claims (12)

  1. 폴리에스터 폴리올과 이소시아네이트의 반응 생성물로서,
    상기 폴리에스터 폴리올은 이소프탈산 및 프탈산을 포함하는 2종 이상의 방향족 카르복실산 및 알코올을 포함하는 조성물로부터 형성되고,
    하기 식 1로 표시되는 난연 지수(FRI)가 130 이하인, 폴리우레탄 폼:
    [식 1] FRI = THR + TSR
    상기 식 1에서,
    THR 및 TSR은 각각 폭 100 mm Х 길이 100 mm Х 두께 50 mm 크기의 폴리우레탄 폼을 포함하는 시편으로 측정된 단위를 제외한 수치로서,
    THR은 ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 50 kw/㎡의 가열 개시 후 10 분간의 총 방출열량(MJ/㎡)이고,
    TSR은 ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 50 kw/㎡의 가열 개시 후 10 분간의 총 연기 발생량(㎡/㎡)이다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 폼은 하기 식 2로 표시되는 열 안정화 지수(TSI)가 30 이하인, 폴리우레탄 폼:
    [식 2] 열 안정화 지수(TSI) =
    Figure pat00010
    X 100
    상기 식 2에서,
    FRI는 상기 정의한 바와 같고,
    T50은 열중량분석기(TGA)를 이용하여 20℃/분의 승온 속도로 상온에서 800℃까지 승온시키면서 폴리우레탄 폼의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)로서, 단위를 제외한 수치이다.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 폼은 하기 식 3의 무게 잔존율(WR600)이 38% 이상인, 폴리우레탄 폼:
    [식 3] 무게 잔존율(WR600, %) =
    Figure pat00011
    × 100
    상기 식 3에서,
    W25는 25℃에서 폴리우레탄 폼의 초기 중량이고,
    W600은 25℃에서 600℃의 온도로 20℃/분의 승온 속도로 승온하여 600℃에서 2분 동안 체류 후의 폴리우레탄 폼의 중량이다.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 THR은 8 MJ/㎡ 내지 12 MJ/㎡이고,
    상기 TSR은 125㎡/㎡ 이하이며,
    상기 T50은 460℃ 내지 600℃인, 폴리우레탄 폼.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리에스터 폴리올은 150 mgKOH/g 내지 380 mgKOH/g의 수산기가(OHv)를 갖고, 2 내지 2.5의 평균 관능기를 갖는, 폴리우레탄 폼.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리에스터 폴리올의 수산기가(OHv)가 250 mgKOH/g일 때, 하기 특성 중 하나 이상 만족하는, 폴리우레탄 폼:
    상기 FRI 100 미만,
    상기 TSI 20 이하,
    상기 THR 8.5 MJ/㎡ 내지 9.5 MJ/㎡,
    상기 TSR 78㎡/㎡ 내지 100㎡/㎡ 미만, 또는
    상기 T50 450℃ 내지 500℃.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리에스터 폴리올은 열중량분석기(TGA)를 이용하여 20℃/분의 승온 속도로 상온에서 800℃까지 승온시키면서 폴리에스터 폴리올의 무게 중량 감소 50%일 때의 온도(℃)가 380℃ 내지 450℃인, 폴리우레탄 폼.
  8. 이소프탈산 및 프탈산을 포함하는 2종 이상의 방향족 카르복실산 및 알코올을 포함하는 조성물을 축합반응하여 폴리에스터 폴리올을 얻는 단계;
    상기 폴리에스터 폴리올과 촉매, 정포제 및 발포제를 혼합하여 폴리에스터 폴리올 혼합물을 얻는 단계; 및
    상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 이소시아네이트를 반응시켜 폴리우레탄 폼을 얻는 단계;를 포함하고,
    하기 식 1로 표시되는 난연 지수(FRI)가 130 이하인, 폴리우레탄 폼의 제조방법:
    [식 1] FRI = THR + TSR
    상기 식 1에서,
    THR 및 TSR은 각각 폭 100 mm Х 길이 100 mm Х 두께 50 mm 크기의 폴리우레탄 폼을 포함하는 시편으로 측정된 단위를 제외한 수치로서,
    THR은 ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 50 kw/㎡의 가열 개시 후 10 분간의 총 방출열량(MJ/㎡)이고,
    TSR은 ISO 5660-1에 준거한 콘칼로리미터 시험기를 이용하여, 50 kw/㎡의 가열 개시 후 10 분간의 총 연기 발생량(㎡/㎡)이다.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 축합반응은 180 내지 250℃에서 6 내지 24 시간 동안 수행되는, 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 상기 이소시아네이트의 당량비는 1:2 내지 1:4이고,
    상기 폴리에스터 폴리올 혼합물과 상기 이소시아네이트의 반응은 20 내지 25℃에서 고속 교반으로 혼합하여 수행되는, 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 방향족 카르복실산은 상기 이소프탈산 및 상기 프탈산을 7.5 내지 9.5 : 0.5 내지 2.5 몰비의 양으로 포함하고,
    상기 방향족 카르복실산과 상기 알코올의 당량비는 1:1.2 내지 2.5인, 폴리우레탄 폼의 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 폴리에스터 폴리올은 상기 폴리에스터 폴리올 혼합물 총 중량을 기준으로 50 내지 80 중량%의 양으로 포함되는, 폴리우레탄 폼의 제조방법.
KR1020210073790A 2021-06-07 2021-06-07 폴리우레탄 폼 및 이의 제조 방법 KR20220165149A (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210073790A KR20220165149A (ko) 2021-06-07 2021-06-07 폴리우레탄 폼 및 이의 제조 방법
PCT/KR2022/007922 WO2022260363A1 (ko) 2021-06-07 2022-06-03 폴리우레탄 폼 및 이의 제조 방법
EP22820491.3A EP4353764A1 (en) 2021-06-07 2022-06-03 Polyurethane foam and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210073790A KR20220165149A (ko) 2021-06-07 2021-06-07 폴리우레탄 폼 및 이의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220165149A true KR20220165149A (ko) 2022-12-14

Family

ID=84426191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210073790A KR20220165149A (ko) 2021-06-07 2021-06-07 폴리우레탄 폼 및 이의 제조 방법

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4353764A1 (ko)
KR (1) KR20220165149A (ko)
WO (1) WO2022260363A1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101876936B1 (ko) 2016-08-11 2018-08-09 (주)동성화인텍 고난연 폴리우레탄 스프레이 폼 조성물 및 이를 포함하는 단열재

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002121252A (ja) * 2000-10-19 2002-04-23 Basf Inoac Polyurethanes Ltd ウレタン変性ポリイソシアヌレートフォーム
JP2005350637A (ja) * 2004-06-14 2005-12-22 Kanai Educational Institution 難燃性ポリウレタンフォーム及びその製造方法
WO2008124871A1 (en) * 2007-04-11 2008-10-23 Advanced Timber Technologies Pty Ltd Fire retardant compositions and method of use
WO2020110332A1 (ja) * 2018-11-26 2020-06-04 旭有機材株式会社 不燃性ポリウレタンフォーム用発泡性組成物
WO2020160206A1 (en) * 2019-01-31 2020-08-06 Dow Global Technologies Llc Isocyanate reactive compositions

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101876936B1 (ko) 2016-08-11 2018-08-09 (주)동성화인텍 고난연 폴리우레탄 스프레이 폼 조성물 및 이를 포함하는 단열재

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022260363A1 (ko) 2022-12-15
EP4353764A1 (en) 2024-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2015510535A (ja) 硬質ポリウレタン−ポリイソシアヌレートフォームの製造方法
JP2011057983A (ja) 硬質ポリウレタンフォームの生成に適したレシチン含有組成物
JP2016532768A (ja) ポリウレタンフォーム及び関連する方法及び物品
JP2008517094A (ja) パイプ絶縁用高温硬質ポリウレタン噴霧フォーム
JP2021507968A (ja) 硬質発泡体
WO2009078725A1 (en) Fire retardant composition
US20210122872A1 (en) Flame-resistant polyurethane foam material
US20040092616A1 (en) Process for producing rigid polyurethane foams and finished articles obtained therefrom
JP5386223B2 (ja) 硬質ポリウレタンフォーム
JP2011157528A (ja) 硬質ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物および硬質ポリウレタンフォームの製造方法
JP2019214651A (ja) 硬質ポリウレタンフォーム
KR20220099982A (ko) 이미드 함유 폴리에스테르 폴리올 및 팽창 강성 발포체
EP3458491A1 (en) Process for preparing polyisocyanurate rigid foams
KR20220165149A (ko) 폴리우레탄 폼 및 이의 제조 방법
JP4273815B2 (ja) 硬質発泡合成樹脂の製造方法
JP2022048708A (ja) 難燃性ウレタン樹脂組成物
JP2003277465A (ja) 難燃性硬質フォーム及びその製造用配合物
JP4587115B2 (ja) 硬質ポリウレタンフォーム成形用組成物、及び該組成物を用いた硬質ポリウレタンフォームの製造方法
JP2022056074A (ja) 難燃性ウレタン樹脂組成物
CN114096576A (zh) 用于聚氨酯聚合物的金属多元醇
JP2003292560A (ja) 硬質ポリウレタンフォームの製造方法
WO2024069787A1 (ja) ウレタン樹脂組成物
JP2006335810A (ja) スプレー発泡硬質ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物及びスプレー発泡硬質ポリウレタンフォームの製造方法
JP2005272576A (ja) 硬質ポリウレタンフォーム用ポリオール組成物、硬質ポリウレタンフォームの製造方法、硬質ポリウレタンフォーム
JP2018172597A (ja) 難燃性熱硬化性ポリウレタンフォーム

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)