KR20230049171A - Phenolic foam resin composition and eco-friendly phenolic foam using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 페놀 폼 수지 조성물 및 이를 이용한 페놀 폼에 관한 것으로, 구체적으로 나노클레이를 도입하여 종래 페놀폼 대비 잔류 포름알데히드의 함량을 저감시키면서, 높은 수준의 난연성, 우수한 기계적 물성 및 단열성을 유지할 수 있는 페놀 폼 수지 조성물 및 이를 이용하는 친환경 페놀 폼에 관한 것이다.The present invention relates to a phenolic foam resin composition and a phenolic foam using the same, and specifically, by introducing nanoclay, the content of residual formaldehyde is reduced compared to conventional phenolic foam, while maintaining a high level of flame retardancy, excellent mechanical properties and heat insulation It relates to a phenolic foam resin composition and an eco-friendly phenolic foam using the same.
최근 대형 화재가 잇따라 발생함에 따라 국민적 관심이 높아지고 있다. 특히, 화재 발생시 유독 가스나 매연 발생으로 인해 화재 진압이 어려운 문제점이 있어, 건축 자재, 특히 건축 내외장용 단열재에 대한 안전 규제가 강화됨에 따라, 건축 내외장용 단열재 중에서 페놀 폼이 주목을 받고 있다.Recently, as large-scale fires have occurred one after another, public interest has increased. In particular, there is a problem in that fire suppression is difficult due to the generation of toxic gas or soot in the event of a fire, and as safety regulations for building materials, in particular, insulation materials for interior and exterior decoration of buildings are strengthened, phenolic foam is attracting attention among insulation materials for interior and exterior decoration of buildings.
페놀 폼은 유기 단열재의 일종으로, 열화학적 안정성이 우수한 페놀 수지를 발포 경화시킨 열경화성 플라스틱 폼(foam)이다. 이러한 페놀 폼은 난연성, 단열성, 내열성 및 저발연성이 우수할 뿐만 아니라, 각국의 난연자재에 대한 기준을 만족시켜 각광받고 있다. 또한, 페놀 폼은 화재 발생시 연기나 유해 가스의 발생이 적어, 화염에 가장 안전한 유기 플라스틱 재료로 알려져 있다. 그리고, 페놀폼의 원료인 페놀수지는 고온에서 기계적 물성이 뛰어나 장기간 고온에 노출되어도 높은 잔류 탄소화율을 보여 다른 플라스틱에 비해 강도 열화가 적을 뿐만 아니라 금속재와 비교하여도 경량성, 방청성, 내식성 등이 뛰어나다.Phenol foam is a type of organic insulation material, and is a thermosetting plastic foam obtained by foaming and curing a phenolic resin having excellent thermochemical stability. These phenolic foams are not only excellent in flame retardancy, heat insulation, heat resistance and low fumes, but also are in the limelight as they satisfy the standards for flame retardant materials in each country. In addition, phenolic foam is known as the safest organic plastic material against flames because it generates less smoke or harmful gases in the event of a fire. In addition, phenolic resin, a raw material of phenolic foam, has excellent mechanical properties at high temperatures and shows a high residual carbonization rate even when exposed to high temperatures for a long period of time. outstanding.
이러한 페놀 폼은 통상적으로 페놀 수지에 가소제, 경화제, 난연제 등의 성분을 혼합한 후, 발포 경화시켜 제조된다. 이때, 페놀 수지로 레졸형 페놀 수지를 주로 사용한다. 일반적으로 레졸형 페놀 수지는 페놀류에 알데히드류(예: 포름알데히드)를 반응시켜 제조되는데, 이때 페놀류와 반응하는 알데히드류를 통상적으로 과잉 첨가하여 합성된다. 이 때문에, 반응 후 잔존하는 알데히드류가 완전히 제거되지 않아 페놀 폼 생산 공정에서 냄새가 발생하며, 또한 페놀 폼에 남아 있는 알데히드류의 가스가 대기 중에 퍼져 환경이나 인체에 나쁜 영향을 미친다. 특히, 알데히드류 중 포름알데히드는 매우 자극적인 냄새로 코와 눈을 자극시키며, 인간과 자연 환경에 유해한 독성 물질로, 최근에는 발암 물질로 의심되어 전세계적으로 관심이 높아지고 있으며, 이에 대기 중으로 방출되는 포름알데히드의 양에 대한 규제가 강화되고 있다. 따라서, 페놀 폼에 잔류하는 포름알데히드의 양을 저감시키기 위한 여러 가지 연구와 노력이 진행되고 있다.Such phenolic foam is usually prepared by mixing components such as a plasticizer, a curing agent, and a flame retardant with a phenolic resin, followed by foaming and curing. At this time, a resol-type phenolic resin is mainly used as the phenolic resin. In general, resol-type phenolic resins are prepared by reacting phenols with aldehydes (eg, formaldehyde), and at this time, phenols and reactive aldehydes are usually added in excess to synthesize them. For this reason, the aldehydes remaining after the reaction are not completely removed, and odors are generated in the phenol foam production process, and the aldehyde gas remaining in the phenol foam spreads in the air, adversely affecting the environment or human body. In particular, among aldehydes, formaldehyde irritates the nose and eyes with a very irritating odor, is a toxic substance harmful to humans and the natural environment, and has recently been suspected of being a carcinogen and is attracting worldwide interest. Regulations on the amount of formaldehyde are being tightened. Therefore, various studies and efforts are being made to reduce the amount of formaldehyde remaining in the phenol foam.
이와 관련하여, 레졸형 페놀 수지를 합성시 포름알데히드와 페놀 수지의 비율을 낮게 조절하여 잔류 포름알데히드의 양을 저감시키는 기술이 개시되었다. 그러나 이 경우 최종 페놀 폼의 단열성 및 기계적 물성 저하가 필수적으로 초래되었다. 또한 레졸형 페놀 수지 합성시 다량의 촉매를 사용하기도 하였으나, 이 경우 과다한 발열이 발생하여 공정을 제어하기가 어려웠다. 그리고 요소(Urea) 등을 사용하여 잔류 포름알데히드의 양을 저감시키고자 하였으나, 이 경우 최종 페놀 폼의 내열성 및 준불연성 저하가 초래되었다. In this regard, a technique for reducing the amount of residual formaldehyde by adjusting the ratio of formaldehyde and phenol resin to a low level when synthesizing a resol-type phenolic resin has been disclosed. However, in this case, the thermal insulation and mechanical properties of the final phenolic foam were inevitably reduced. In addition, a large amount of catalyst was used when synthesizing a resol-type phenolic resin, but in this case, excessive heat generation occurred, making it difficult to control the process. In addition, an attempt was made to reduce the amount of residual formaldehyde by using urea, etc., but in this case, the heat resistance and quasi-incombustibility of the final phenolic foam were reduced.
이에 따라, 페놀 폼의 단열성, 기계적 물성, 내열성 및 준불연성 저하를 방지하면서 잔류 포름알데히드의 양을 저감시킬 수 있는 기술이 필요한 실정이다. Accordingly, there is a need for a technique capable of reducing the amount of residual formaldehyde while preventing deterioration of heat insulation, mechanical properties, heat resistance and quasi-incombustibility of phenol foam.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 나노클레이를 포함하여 인체 및 환경 유해성이 낮고, 잔류 포름알데히드 제거 효율성이 우수한 페놀 폼 수지 조성물을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, as a technical problem to provide a phenolic foam resin composition having low human and environmental hazards, including nanoclay, and excellent residual formaldehyde removal efficiency.
또한 본 발명은 전술한 페놀 폼 수지 조성물을 이용하여 잔류 포름알데히드의 수치가 낮고, 우수한 단열 성능, 기계적 물성, 내열성, 난연성을 유지할 수 있는 친환경 페놀 폼 및 이를 이용한 단열재를 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다. In addition, the present invention is another technical problem to provide an eco-friendly phenolic foam capable of maintaining a low level of residual formaldehyde, excellent insulation performance, mechanical properties, heat resistance, and flame retardancy using the above-described phenolic foam resin composition, and an insulation material using the same do it with
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 설명될 수 있다.Other objects and advantages of the present invention can be more clearly described by the following detailed description and claims.
상기한 기술적 과제를 달성하고자, 본 발명은 페놀계 수지; 발포제; 경화제; 및 나노클레이를 포함하고, 상기 나노클레이는 상기 페놀계 수지 100 중량부 대비 1 내지 20 중량부로 포함되는, 페놀 폼 수지 조성물을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention is a phenolic resin; blowing agent; curing agent; and nanoclay, wherein the nanoclay is included in an amount of 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the phenolic resin.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 나노클레이는 층상 구조의 무기물일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the nanoclay may be an inorganic material having a layered structure.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 나노클레이는 평균 입경(D50)이 0.1 내지 1,000 ㎛이며, 장경비는 0.1 내지 10 이며, 층간 거리가 1 내지 100 Å일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the nanoclay may have an average particle diameter (D50) of 0.1 to 1,000 μm, a long aspect ratio of 0.1 to 10, and an interlayer distance of 1 to 100 Å.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 나노클레이는 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 사포나이트, 바이델라이트, 논트로나이트, 운모, 버미큘라이트, 카네마이트, 마가다이트, 케냐이트, 카올리나이트, 스멕타이트, 일라이트, 클로라이트, 무스코바이트, 파이로필라이트, 안티고라이트, 세피올라이트, 이모골라이트, 소복카이트, 나크라이트, 아녹사이트, 견운모, 및 레디카이트로 구성된 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the nanoclay is montmorillonite, bentonite, hectorite, saponite, beidelite, nontronite, mica, vermiculite, carnemite, magadite, kenite, kaolinite, smectite, il It contains at least one selected from the group consisting of light, chlorite, muscobite, pyrophyllite, antigolite, sepiolite, imogolite, sobokite, nacrite, anoxite, sericite, and reddicite. can
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 페놀계 수지는, 페놀과 알데히드계 화합물의 중합체를 포함하며, 상기 페놀과 상기 알데히드계 화합물의 몰비는 1 : 1.2 ~ 3.6일 수 있다. For one embodiment of the present invention, the phenolic resin includes a polymer of phenol and aldehyde-based compound, and the molar ratio of the phenol and the aldehyde-based compound may be 1:1.2 to 3.6.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 페놀계 수지는, 500 내지 2,000 g/mol의 중량평균 분자량(Mw); 및 3 내지 15%의 수분 함량을 가질 수 있다. For one embodiment of the present invention, the phenolic resin, 500 to 2,000 weight average molecular weight (Mw) in g/mol; and a moisture content of 3 to 15%.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 발포제는 탄화수소계 발포제 및 할로겐화 탄화수소계 발포제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 함유할 수 있다. For one embodiment of the present invention, the foaming agent may contain at least one selected from the group consisting of hydrocarbon-based foaming agents and halogenated hydrocarbon-based foaming agents.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 경화제는 산 경화제일 수 있다. For one embodiment of the present invention, the curing agent may be an acid curing agent.
본 발명의 일 실시예를 들면, 가소제, 계면활성제 및 난연제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.For one embodiment of the present invention, one or more selected from the group consisting of a plasticizer, a surfactant and a flame retardant may be further included.
또한 본 발명은 전술한 페놀 폼 수지 조성물이 발포, 경화된 페놀 폼을 제공한다.In addition, the present invention provides a phenolic foam in which the above-described phenolic foam resin composition is foamed and cured.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 페놀 폼은 잔류 포름알데히드의 함량이 50 mg/㎏ 미만일 수 있다. For one embodiment of the present invention, the phenol foam may have a residual formaldehyde content of less than 50 mg/kg.
아울러, 본 발명은 전술한 페놀 폼을 포함하는 단열재를 제공한다. In addition, the present invention provides a heat insulating material comprising the above-described phenolic foam.
본 발명에 따른 페놀 폼 수지 조성물은, 잔류 포름알데히드 수치가 기존 페놀폼 대비 저감되면서도 높은 수준의 난연/준불연 성능을 구현하고, 높은 기계적 물성, 우수한 단열성을 동시에 확보하고 유지하는 단열재용 페놀폼을 제공할 수 있다. The phenolic foam resin composition according to the present invention realizes a high level of flame retardant / semi-nonflammable performance while reducing the residual formaldehyde level compared to conventional phenolic foam, and simultaneously secures and maintains high mechanical properties and excellent insulation properties. can provide
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 보다 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다. Effects according to the present invention are not limited by the contents exemplified above, and more diverse effects are included in the present specification.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 하기 내용에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성요소가 다양하게 변형되거나 또는 선택적으로 혼용될 수 있다. 따라서 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail. However, it is not limited only by the contents below, and each component may be variously modified or optionally mixed as needed. Therefore, it should be understood to include all modifications, equivalents or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 다른 정의가 없다면, 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.All terms (including technical and scientific terms) used in this specification, unless otherwise defined, may be used in a meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries are not interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.
또한 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. In addition, throughout this specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components, not excluding other components, unless otherwise stated.
<페놀 폼 수지 조성물><Phenol foam resin composition>
본 발명의 일 실시예에 따른 페놀 폼 수지 조성물은, 단열재로 사용 가능한 페놀 폼을 형성하기 위한 발포 조성물로서, 구체적으로 나노클레이(Nanoclay)가 도입된다는 점에서 종래기술과 구별된다. The phenolic foam resin composition according to an embodiment of the present invention is a foaming composition for forming a phenolic foam usable as a heat insulating material, and is distinguished from the prior art in that nanoclay is specifically introduced.
이러한 나노클레이는 잔류 포름알데히드를 포획 및 흡착 제거하는 스캐빈저 역할과 최종 폼의 기계적 물성을 보강하는 보강재 역할을 동시에 수행함으로써, 친환경 나노클레이 강화 폼(Nanoclay Reinforced Phenolic Foam)을 제공할 수 있다. Such nanoclay can provide eco-friendly nanoclay reinforced phenolic foam by simultaneously serving as a scavenger that captures and adsorbs and removes residual formaldehyde and as a reinforcing material that reinforces the mechanical properties of the final foam.
일 구체예를 들면, 상기 페놀 폼 수지 조성물은 페놀계 수지; 발포제; 경화제; 및 나노클레이를 포함하고, 상기 나노클레이를 소정 범위로 포함하여 구성된다. 필요에 따라 가소제, 계면활성제, 난연제 및 기타 첨가제 중 적어도 1종 이상을 더 포함할 수 있다. For one specific example, the phenolic foam resin composition is a phenolic resin; blowing agent; curing agent; and nanoclay, and includes the nanoclay within a predetermined range. If necessary, at least one or more of a plasticizer, a surfactant, a flame retardant, and other additives may be further included.
이하, 본 발명에 따른 페놀 폼 수지 조성물을 구성하는 각 성분을 살펴보면 다음과 같다. Hereinafter, looking at each component constituting the phenol foam resin composition according to the present invention are as follows.
페놀계 수지phenolic resin
본 발명에 따른 페놀 폼 수지 조성물에서, 페놀계 수지는 페놀류와 알데히드류를 반응시켜 생성되는 열경화성 수지로서, 반응 촉매로 당 분야에 공지된 통상의 산 및/또는 염기 촉매가 사용될 수 있다. 이때 산 촉매를 사용하는 경우에는 노볼락형(novolac-type) 페놀 수지가 제조되고, 염기 촉매(예: 수산화리튬, 수산화칼륨 등의 알칼리금속 수산화물; 수산화바륨 등의 알칼리토금속 수산화물 등)를 사용하는 경우에는 레졸형(resol-type) 페놀 수지가 제조된다. 사용 가능한 페놀계 수지로는 레졸형 페놀 수지, 노볼락형 페놀 수지, 또는 이들의 혼합물 등이 있다.In the phenol foam resin composition according to the present invention, the phenolic resin is a thermosetting resin produced by reacting phenols and aldehydes, and a conventional acid and/or base catalyst known in the art may be used as a reaction catalyst. At this time, when an acid catalyst is used, a novolac-type phenolic resin is prepared, and a base catalyst (eg, alkali metal hydroxide such as lithium hydroxide and potassium hydroxide; alkaline earth metal hydroxide such as barium hydroxide) is used. In this case, a resol-type phenolic resin is prepared. Examples of usable phenolic resins include resol-type phenolic resins, novolac-type phenolic resins, or mixtures thereof.
일 구체예를 들면, 상기 페놀계 수지는 페놀과 알데히드계 화합물이 촉매 존재 하에 중합된 레졸계 수지일 수 있다. For example, the phenol-based resin may be a resol-based resin in which phenol and an aldehyde-based compound are polymerized in the presence of a catalyst.
사용 가능한 페놀계 화합물의 비제한적인 예로, 페놀, 크레졸, 자일레놀, 파라알킬페놀, 파라페닐페놀, 레졸시놀, 또는 이들의 혼합물 등이 있다. 또한 알데히드계 화합물의 비제한적인 예로는 포름알데히드, 포르말린, 파라포름알데히드, 푸르푸랄, 아세트알데히드, 또는 이들의 혼합물 등이 있다. Non-limiting examples of usable phenolic compounds include phenol, cresol, xylenol, paraalkylphenol, paraphenylphenol, resorcinol, or mixtures thereof. In addition, non-limiting examples of the aldehyde-based compound include formaldehyde, formalin, paraformaldehyde, furfural, acetaldehyde, or mixtures thereof.
이때, 페놀과 알데히드의 몰비는 당 분야에 공지된 함량 범위 내에서 적절히 조절할 수 있으며, 미반응의 페놀과 알데히드를 감소시키기 위해 과량의 알데히드를 첨가하는 것이 바람직하다. 일례를 들면, 페놀과 알데히드계 화합물의 몰비는 1 : 1.2 ~ 3.6이며, 구체적으로 1 : 1.5 ~ 3.0 일 수 있다. At this time, the molar ratio of phenol and aldehyde can be appropriately adjusted within a content range known in the art, and it is preferable to add an excess amount of aldehyde to reduce unreacted phenol and aldehyde. For example, the molar ratio between phenol and aldehyde-based compounds may be 1:1.2 to 3.6, specifically 1:1.5 to 3.0.
또한 미반응 알데히드의 제거를 위하여 잔량의 알데히드에 요소 또는 멜라민을 첨가하여 반응시킬 수 있다. 이때 요소 또는 멜라민의 첨가량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 알데히드 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 70 중량부일 수 있다. In addition, in order to remove unreacted aldehyde, urea or melamine may be added to the remaining amount of aldehyde and reacted. At this time, the amount of urea or melamine added is not particularly limited, and may be, for example, 10 to 70 parts by weight based on 100 parts by weight of aldehyde.
상기 페놀계 수지의 점도는 특별히 한정하지 않으나, 페놀계 수지의 점도가 낮을수록 페놀계 수지를 공정상 제어하기 용이하다. 따라서, 페놀계 수지의 점도는 약 25 ℃에서 약 80,000 cPs 이하, 구체적으로 약 5,000 내지 80,000 cPs, 더 구체적으로 10,000 내지 70,000 cPs, 보다 더 구체적으로 약 20,000 내지 60,000 cPs일 수 있다. 일례에 따르면, 페놀계 수지는 약 40,000 내지 55,000 cPs의 점도를 가질 수 있다.The viscosity of the phenolic resin is not particularly limited, but the lower the viscosity of the phenolic resin, the easier it is to control the phenolic resin in the process. Accordingly, the viscosity of the phenolic resin may be about 80,000 cPs or less, specifically about 5,000 to 80,000 cPs, more specifically about 10,000 to 70,000 cPs, and even more specifically about 20,000 to 60,000 cPs at about 25 °C. According to one example, the phenolic resin may have a viscosity of about 40,000 to 55,000 cPs.
또, 페놀계 수지는 약 3 내지 15 %의 수분을 포함할 수 있다. 만약, 페놀계 수지에 포함된 수분이 3 % 미만이면 수지의 점도가 상승하여 공정을 제어하기 어렵고, 한편 페놀계 수지에 포함된 수분이 15 %를 초과하면, 최종 페놀 폼의 물성이 저하되고, 열전도율이 상승할 수 있다.In addition, the phenolic resin may contain about 3 to 15% of moisture. If the moisture contained in the phenolic resin is less than 3%, the viscosity of the resin increases and it is difficult to control the process, while if the moisture contained in the phenolic resin exceeds 15%, the physical properties of the final phenolic foam are lowered, Thermal conductivity may increase.
또, 페놀계 수지의 중량평균분자량(Mw)은 약 500 내지 2,000 g/mol 범위일 수 있다. 만약, 페놀계 수지의 중량평균분자량이 약 500 g/mol 미만일 경우, 페놀 폼의 밀도 및 기계적 강도가 저하될 수 있고, 한편 페놀계 수지의 중량평균분자량이 약 2,000 g/mol 초과일 경우, 점도 상승으로 인해 공정 운영이 어려울 수 있다.In addition, the weight average molecular weight (Mw) of the phenolic resin may be in the range of about 500 to 2,000 g/mol. If the weight average molecular weight of the phenolic resin is less than about 500 g / mol, the density and mechanical strength of the phenolic foam may decrease, while if the weight average molecular weight of the phenolic resin exceeds about 2,000 g / mol, the viscosity Elevation can make process operations difficult.
이러한 페놀계 수지의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 일례에 따르면 페놀 폼 수지 조성물의 총량을 기준으로 약 50 내지 95 중량% 범위일 수 있다. 페놀계 수지의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우, 페놀 폼 물성 저하 및 열전도율의 상승 없이 단열 특성을 향상시킬 수 있다.The content of the phenolic resin is not particularly limited, and according to an example, it may range from about 50 to 95% by weight based on the total amount of the phenolic foam resin composition. When the content of the phenol-based resin is within the above-mentioned range, it is possible to improve the insulation properties without deteriorating the physical properties of the phenolic foam and increasing the thermal conductivity.
나노클레이nanoclay
본 발명에 따른 페놀 폼 수지 조성물에서, 나노클레이 물질은 종래 페놀 수지의 제조시 원료로 사용되고 남은 잔류 포름알데히드를 포획 및 흡착 제거하는 스캐빈저(scavenger) 역할과 최종 폼의 기계적 물성을 보강하는 보강재 역할을 할 수 있다. In the phenolic foam resin composition according to the present invention, the nanoclay material serves as a scavenger for trapping and adsorbing and removing residual formaldehyde used as a raw material in the production of conventional phenolic resin and a reinforcing material for reinforcing the mechanical properties of the final foam can play a role
상기 나노클레이는 당 분야에 공지된 통상의 층상 구조를 가진 무기물을 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 무기 층상 나노클레이는, 층상 구조 사이의 미세한 공간에 잔류 포름알데히드를 포획/흡착함으로써 잔류포름알데히드 제거 및 저감 효과를 발휘할 수 있으며, 또한 무기 첨가제로서 기계적 물성, 내열성, 준불연성 유지에도 충분히 기여할 수 있다. As the nanoclay, inorganic materials having a conventional layered structure known in the art may be used without limitation. Such inorganic layered nanoclay can exhibit the effect of removing and reducing residual formaldehyde by trapping/adsorbing residual formaldehyde in the microscopic spaces between the layered structures, and also contributes sufficiently to maintaining mechanical properties, heat resistance, and semi-incombustibility as an inorganic additive. there is.
본 발명에 따른 나노클레이는 판형의 점토광물일 수 있다.The nanoclay according to the present invention may be a plate-shaped clay mineral.
일 구체예를 들면, 상기 나노클레이의 평균 입경(D50)은 0.1 내지 1,000 ㎛이며, 보다 구체적으로 0.5 내지 50㎛일 수 있다. 나노클레이의 평균입경이 전술한 범위 내에 있는 경우, 발포 혼합물 내 균질하게 혼합할 수 있는 장점을 가질 수 있다. 구체적으로, 나노클레이의 평균입경이 1 ㎛ 미만인 경우 대부분 발포 혼합물 상부에 부유하게 되고, 1,000 ㎛ 를 초과하는 경우 대부분 발포 혼합물의 하부에 침강하게 되어 균일성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.For one specific example, the average particle diameter (D 50 ) of the nanoclay may be 0.1 to 1,000 μm, and more specifically, 0.5 to 50 μm. When the average particle diameter of the nanoclay is within the above range, it may have the advantage of being homogeneously mixed in the foaming mixture. Specifically, when the average particle diameter of the nanoclay is less than 1 μm, most of the nanoclay floats on the top of the foam mixture, and when it exceeds 1,000 μm, most of the nanoclay settles on the bottom of the foam mixture, which may cause a problem of deterioration in uniformity.
다른 일 구체예를 들면, 상기 나노클레이의 장경비는 0.1 내지 10 이며, 구체적으로 0.5 내지 2.5 일 수 있다. 나노클레이의 장경비가 전술한 범위 내에 있는 경우 효율적인 포름알데히드 포획이 가능하다는 장점을 가질 수 있다. 구체적으로 나노클레이의 장경비가 1 미만인 경우 공간 협소로 인한 포름알데히드 포획이 저하되며, 10을 초과하는 경우 공간 대비 포획 효율이 저하되는 문제가 있을 수 있다. For another specific example, the long aspect ratio of the nanoclay may be 0.1 to 10, specifically 0.5 to 2.5. When the long diameter of the nanoclay is within the above range, it may have the advantage of being able to efficiently capture formaldehyde. Specifically, when the long aspect ratio of the nanoclay is less than 1, formaldehyde capture is reduced due to space narrowing, and when it exceeds 10, there may be a problem in that the space-to-capture efficiency is lowered.
또 다른 일 구체예를 들면, 상기 나노클레이의 층간 거리는 1 내지 100 Å이며, 구체적으로 5 내지 25 Å일 수 있다. 나노클레이의 층간거리가 전술한 범위 내에 있는 경우 포름알데히드를 효율적으로 포획할 수 있다는 장점을 가질 수 있다. 구체적으로, 나노클레이의 층간 거리가 1Å 미만인 경우 공간 협소로 인한 포름알데히드 포획이 저하되며, 100 Å를 초과하는 경우 공간 대비 포획 효율 저하되는 문제가 있을 수 있다.For another specific example, the interlayer distance of the nanoclay may be 1 to 100 Å, specifically 5 to 25 Å. When the interlayer distance of the nanoclay is within the above range, formaldehyde can be efficiently captured. Specifically, when the interlayer distance of the nanoclay is less than 1 Å, formaldehyde capture due to the narrow space is reduced, and when it exceeds 100 Å, there may be a problem in that the capture efficiency is lowered compared to the space.
본 발명의 일례에 따른 나노클레이가 전술한 평균입경, 장경비, 및/또는 층간거리 파라미터를 만족하는 경우 혼합물의 균질성 및 포름알데히드의 포획 효율을 향상시켜 최종 페놀폼의 제반 물성면에서 상승효과(synergy effect)를 얻을 수 있다. When the nanoclay according to an example of the present invention satisfies the above-described average particle diameter, long diameter, and / or interlayer distance parameters, the homogeneity of the mixture and the capture efficiency of formaldehyde are improved, resulting in a synergistic effect in terms of physical properties of the final phenolic foam ( synergy effect).
사용 가능한 나노클레이 물질의 비제한적인 예로는, 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 사포나이트, 바이델라이트, 논트로나이트, 운모, 버미큘라이트, 카네마이트, 마가다이트, 케냐이트, 카올리나이트, 스멕타이트, 일라이트, 클로라이트, 무스코바이트, 파이로필라이트, 안티고라이트, 세피올라이트, 이모골라이트, 소복카이트, 나크라이트, 아녹사이트, 견운모, 레디카이트, 또는 이들의 조합 등이 있다.Non-limiting examples of nanoclay materials that can be used include montmorillonite, bentonite, hectorite, saponite, beidelite, nontronite, mica, vermiculite, carnemite, magadite, kenite, kaolinite, smectite, illite. , chlorite, muscobite, pyrophyllite, antigolite, sepiolite, imogolite, sobokite, nacrite, anoxite, sericite, redicite, or combinations thereof, and the like.
본 발명의 페놀 폼 수지 조성물에서, 나노클레이 물질의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다. 일례로, 나노클레이는 페놀계 수지 100 중량부 대비 1 내지 20 중량부로 사용될 수 있으며, 구체적으로 3 내지 10 중량부일 수 있다. 나노클레이의 함량이 전술한 범위보다 낮을 경우 난연성이 저하되며, 전술한 범위를 초과할 경우 페놀 폼의 단열성 및 제반 물성이 저하될 뿐만 아니라 점도 상승으로 인해 공정 제어가 어렵게 된다. In the phenol foam resin composition of the present invention, the content of the nanoclay material is not particularly limited, and may be appropriately adjusted within a range known in the art. For example, nanoclay may be used in an amount of 1 to 20 parts by weight, specifically 3 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the phenolic resin. When the content of the nanoclay is lower than the above range, flame retardancy is lowered, and when it exceeds the above range, heat insulating properties and physical properties of the phenol foam are lowered, and process control becomes difficult due to an increase in viscosity.
발포제blowing agent
본 발명에 따른 페놀 폼 수지 조성물에서, 발포제는 페놀계 수지의 발포를 원활하게 하기 위해 첨가되는 성분으로, 당 분야에서 페놀 폼의 발포에 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 발포제는 탄화수소계 발포제, 할로겐화 탄화수소계 발포제, 또는 이들의 조합 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.In the phenolic foam resin composition according to the present invention, the foaming agent is a component added to facilitate foaming of the phenolic resin, and is not particularly limited as long as it is used for foaming of phenolic foam in the art. For example, the blowing agent includes a hydrocarbon-based blowing agent, a halogenated hydrocarbon-based blowing agent, or a combination thereof, but is not limited thereto.
본 발명에서 사용 가능한 탄화수소계 화합물은 탄소수 1 내지 6개의 탄화수소로, 예컨대 n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄, 시클로펜탄, n-헥산 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.The hydrocarbon-based compound usable in the present invention is a hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms, such as n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, cyclopentane, and n-hexane, but is not limited thereto.
본 발명에서 사용 가능한 할로겐화 탄화수소계 화합물은 할로겐으로 치환된 탄소수 1 내지 6개의 탄화수소로, 예컨대 이소프로필클로라이드, 디클로로에탄, 프로필클로라이드, 부틸클로라이드, 이소부틸클로라이드, 펜틸클로라이드, 이소펜틸클로라이드 등과 같은 염화 탄화수소; 염소화 하이드로플루오로올레핀계 화합물, 비염소화 하이드로플루오로올레핀계 화합물 등의 불화 탄화수소; 브롬계 탄화수소; 요오드계 탄화수소 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다. 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.Halogenated hydrocarbon-based compounds usable in the present invention are halogen-substituted hydrocarbons having 1 to 6 carbon atoms, for example, chlorinated hydrocarbons such as isopropyl chloride, dichloroethane, propyl chloride, butyl chloride, isobutyl chloride, pentyl chloride, and isopentyl chloride. ; fluorinated hydrocarbons such as chlorinated hydrofluoroolefin compounds and non-chlorinated hydrofluoroolefin compounds; brominated hydrocarbons; There are iodine-based hydrocarbons, etc., but it is not limited thereto. These may be used alone or in combination of two or more.
또, 발포제의 오존층 파괴 지수(Ozone Depletion Potential, ODP)가 0.11 이하의 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 0일 수 있다.In addition, a foaming agent having an ozone depletion potential (ODP) of 0.11 or less may be used, preferably 0.
본 발명의 페놀 폼 수지 조성물에서, 발포제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 페놀계 수지 100 중량부에 대하여 약 2 내지 20 중량부, 구체적으로 약 2 내지 15 중량부, 더 구체적으로 약 5 내지 10 중량부일 수 있다. 만약, 발포제의 함량이 약 2 중량부 미만이면, 페놀 폼의 열전도율이 상승하여 단열성이 저하될 수 있고, 한편 발포제의 함량이 약 20 중량부를 초과하면 페놀 폼의 밀도가 감소하고 기계적 물성이 저하될 수 있다. In the phenol foam resin composition of the present invention, the content of the foaming agent is not particularly limited, for example, about 2 to 20 parts by weight, specifically about 2 to 15 parts by weight, more specifically about 5 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the phenolic resin. It may be part by weight. If the content of the foaming agent is less than about 2 parts by weight, the thermal conductivity of the phenolic foam may increase and the insulation properties may be deteriorated. On the other hand, if the content of the foaming agent exceeds about 20 parts by weight, the density of the phenolic foam is reduced and mechanical properties are deteriorated. can
경화제curing agent
본 발명에 따른 페놀 폼 수지 조성물은 당 분야에 공지된 통상의 경화제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화제는 페놀 수지의 경화 반응을 촉진하기 위한 성분(경화 촉매)으로, 산 경화제 등이 있다.The phenol foam resin composition according to the present invention may further include a conventional curing agent known in the art. The curing agent is a component (curing catalyst) for accelerating the curing reaction of the phenol resin, and includes an acid curing agent.
일례에 따르면, 경화제는 산 경화제일 수 있다. 이 경우, 잔류 포름알데히드 포획제에 의한 포름알데히드 제거 반응 개시 온도가 약 200 ℃에서 약 70~75 ℃로 낮아질 수 있다. 이 때문에, 본 발명은 약 70~75 ℃의 페놀 폼 발포 온도 하에서도 잔류 포름알데히드 포획제가 잔류하는 포름알데히드를 쉽게 제거할 수 있다.According to one example, the curing agent may be an acid curing agent. In this case, the starting temperature of the formaldehyde removal reaction by the residual formaldehyde trapping agent may be lowered from about 200 °C to about 70 to 75 °C. Because of this, the present invention can easily remove the remaining formaldehyde with the residual formaldehyde trapping agent even under a phenol foam foaming temperature of about 70 to 75 °C.
본 발명에서 사용 가능한 산 경화제로는 벤젠 술폰산, 페놀 술폰산, 톨루엔 술폰산, 자일렌 술폰산, 에틸벤젠 술폰산, 나프탈렌 술폰산 등의 방향족 술폰산; 메탄 술폰산, 트리플루오로메탄 술폰산 등의 지방족 술폰산; 염산, 황산, 질산, 인산 등의 무기산 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다. 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 이 중에서, 페놀 술폰산, 톨루엔 술폰산, 자일렌 술폰산, 나프탈렌 술폰산 등은 페놀계 수지의 경화 속도를 향상시킬 수 있다.Acid curing agents usable in the present invention include aromatic sulfonic acids such as benzene sulfonic acid, phenol sulfonic acid, toluene sulfonic acid, xylene sulfonic acid, ethylbenzene sulfonic acid, and naphthalene sulfonic acid; aliphatic sulfonic acids such as methane sulfonic acid and trifluoromethane sulfonic acid; There are inorganic acids, such as hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, and phosphoric acid, but are not limited thereto. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, phenol sulfonic acid, toluene sulfonic acid, xylene sulfonic acid, naphthalene sulfonic acid and the like can improve the curing speed of phenolic resins.
이러한 경화제의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 경화제의 함량이 너무 적으면 페놀 수지의 경화가 지연되거나 경화되지 않아 생산 속도가 저하되고, 균일하고 견고한 closed 형태의 셀 구조가 생성되지 못함은 물론, 페놀 폼의 기계적 물성이 저하되고 열전도율이 상승할 수 있다. 한편, 경화제의 함량이 너무 많으면 페놀 폼의 pH가 저하(산성 경화)되어 부식성이 증가할 수 있고, 또 수지 조성물의 분사 후 바로 발포가 진행되어 제품의 생산성이 저하될 수 있다. 따라서, 경화제의 함량은 페놀계 수지 100 중량부를 기준으로 약 2 내지 20 중량부, 구체적으로 약 2 내지 15 중량부, 더 구체적으로 약 5 내지 10 중량부 범위 내로 조절하는 것이 적절하다.The content of the curing agent is not particularly limited, but if the content of the curing agent is too small, the curing of the phenolic resin is delayed or not cured, resulting in a decrease in production rate, a uniform and robust closed cell structure, and, of course, phenolic foam. The mechanical properties of the may be lowered and the thermal conductivity may be increased. On the other hand, if the content of the curing agent is too large, the pH of the phenolic foam may be lowered (acidic curing), which may increase corrosiveness, and foaming may proceed immediately after spraying the resin composition, thereby reducing productivity of the product. Therefore, it is appropriate to adjust the content of the curing agent within the range of about 2 to 20 parts by weight, specifically about 2 to 15 parts by weight, and more specifically about 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the phenolic resin.
난연제flame retardant
본 발명에 따른 페놀 폼 수지 조성물은 난연제를 더 포함할 수 있다. 상기 난연제는 페놀 폼에 난연성, 준불연성을 부여하는 성분으로, 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. The phenol foam resin composition according to the present invention may further include a flame retardant. The flame retardant is a component that imparts flame retardancy and quasi-incombustibility to the phenolic foam, and is not particularly limited as long as it is generally used in the art.
사용 가능한 난연제로는, 할로겐계, 인계, 할로겐-인계, 붕소계 난연제, 금속 수산화물, 팽창 흑연(Expandable Graphite), 적인, 물유리 등이 있다. 상기 난연제의 구체 예로는 TCPP(Tris(1-Chloro-2- Propyl)Phosphate), TEP(Triethyl Phosphate), TEPP(Tetraethyl piperazine-1,4-diyldiphosphoramidate), 할로겐 치환 방향족 폴리올(ISOEXTER-3644 등), TCP(Tricresyl Phosphate), RDP(Resorcinol bis(diphenyl phosphate)), APP(Ammonium Poly Phosphate), DOPO-HQ(10-(2,5-dihydroxyphenyl)-9,10-dihydro-9-xa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide), 포스파젠(phosphazene)계, 팽창 흑연, 적인, 붕산(H3BO3) 및 붕사(Na2B4O7), 수산화알루미늄, 물 유리 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다. 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.Available flame retardants include halogen-based, phosphorus-based, halogen-phosphorous, boron-based flame retardants, metal hydroxides, expandable graphite, red, water glass, and the like. Specific examples of the flame retardant include TCPP (Tris (1-Chloro-2- Propyl) Phosphate), TEP (Triethyl Phosphate), TEPP (Tetraethyl piperazine-1,4-diyldiphosphoramidate), halogen-substituted aromatic polyols (ISOEXTER-3644, etc.), TCP(Tricresyl Phosphate), RDP(Resorcinol bis(diphenyl phosphate)), APP(Ammonium Poly Phosphate), DOPO-HQ(10-(2,5-dihydroxyphenyl)-9,10-dihydro-9-xa-10-phosphaphenanthrene -10-oxide), phosphazene system, expanded graphite, red, boric acid (H 3 BO 3 ) and borax (Na 2 B 4 O 7 ), aluminum hydroxide, water glass, and the like, but are not limited thereto. These may be used alone or in combination of two or more.
이러한 난연제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 페놀계 수지 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 20 중량부, 구체적으로 약 2 내지 15 중량부, 더 구체적으로 약 2 내지 10 중량부일 수 있다. 상기 난연제의 함량이 약 1 중량부 미만일 경우, 페놀 폼의 난연성이 미비할 수 있고, 한편 난연제의 함량이 약 20 중량부를 초과하면 페놀 폼의 물성이 저하되거나 또는 수지 조성물의 점도가 높아 제조시 공정 제어가 어렵고 이로 인해 생산효율이 떨어질 수 있다.The amount of the flame retardant is not particularly limited, and may be, for example, about 1 to 20 parts by weight, specifically about 2 to 15 parts by weight, and more specifically about 2 to 10 parts by weight, based on 100 parts by weight of the phenolic resin. When the content of the flame retardant is less than about 1 part by weight, the flame retardancy of the phenol foam may be insufficient, while when the content of the flame retardant exceeds about 20 parts by weight, the physical properties of the phenol foam are lowered or the viscosity of the resin composition is high, resulting in a manufacturing process. It is difficult to control, and this can reduce production efficiency.
가소제plasticizer
본 발명에 따른 페놀 폼 수지 조성물은 가소제를 더 포함할 수 있다. 상기 가소제는 페놀폼 내 형성된 기포에서 발포 가스가 방출되어 공기와 치환되는 것을 방지하여 페놀 폼의 내구성을 향상시킬 수 있다. The phenol foam resin composition according to the present invention may further include a plasticizer. The plasticizer can improve the durability of the phenolic foam by preventing the foaming gas from being replaced with air by being released from the bubbles formed in the phenolic foam.
본 발명에서 사용 가능한 가소제는 당 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 에스테르, 에스테르 폴리올, 에테르 폴리올, 인계 화합물, 에폭시 수지, 플루오르계 화합물 등이 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.The plasticizer usable in the present invention is not particularly limited as long as it is commonly used in the art, and examples thereof include esters, ester polyols, ether polyols, phosphorus compounds, epoxy resins, and fluorine-based compounds. These may be used alone or in combination of two or more.
이러한 가소제의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 가소제가 너무 적으면 페놀 폼의 유연성이 저하될 수 있고, 한편 가소제가 너무 많으면 페놀 폼의 기계적 물성이나 난연성이 저하될 수 있다. 따라서, 가소제의 함량이 페놀계 수지 100 중량부를 기준으로 약 2 내지 30 중량부, 구체적으로 약 2 내지 15 중량부, 더 구체적으로 약 5 내지 10 중량부 범위 내로 조절될 경우, 페놀 폼의 유연성, 기계적 물성 및 난연성을 전반적으로 향상시킬 수 있다.The content of these plasticizers is not particularly limited, but if the plasticizer is too small, the flexibility of the phenolic foam may be reduced, while if the plasticizer is too large, mechanical properties or flame retardancy of the phenolic foam may be reduced. Therefore, when the content of the plasticizer is adjusted within the range of about 2 to 30 parts by weight, specifically about 2 to 15 parts by weight, and more specifically about 5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the phenolic resin, the flexibility of the phenolic foam, Overall mechanical properties and flame retardancy can be improved.
계면활성제Surfactants
본 발명에 따른 페놀 폼 수지 조성물은 계면활성제를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제는 페놀 폼의 셀이 전체적으로 균일하게 일정한 크기로 형성되도록 하면서 페놀 폼의 소수성을 증가시킬 수 있다. The phenol foam resin composition according to the present invention may further include a surfactant. The surfactant may increase the hydrophobicity of the phenolic foam while allowing the cells of the phenolic foam to be uniformly formed in a constant size as a whole.
본 발명에서 사용 가능한 계면활성제는 당 분야에서 일반적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 실록산계 화합물, 피마자유-에틸렌 옥사이드, 에스테르 화합물, 에테르 화합물, 실리콘계 화합물, 불소계 화합물 등이 있다. 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.The surfactant usable in the present invention is not particularly limited as long as it is generally used in the art, and examples thereof include siloxane-based compounds, castor oil-ethylene oxide, ester compounds, ether compounds, silicone-based compounds, and fluorine-based compounds. These may be used alone or in combination of two or more.
이러한 계면활성제의 함량은 특별히 한정되지 않으나, 계면활성제의 함량이 너무 적으면 페놀 폼 내 셀의 크기가 일정하기 않거나, 수분 투과도가 상승할 수 있고, 한편 계면활성제의 함량이 너무 많으면 페놀 폼의 물성이 저하되고 열전도도가 상승할 수 있다. 이에 따라, 계면활성제의 함량은 페놀계 수지 100 중량부를 기준으로 약 2 내지 20 중량부, 구체적으로 약 2 내지 15 중량부, 더 구체적으로 약 2 내지 10 중량부로 사용될 수 있다. The content of the surfactant is not particularly limited, but if the content of the surfactant is too small, the size of the cells in the phenol foam may not be constant or the water permeability may increase, while if the content of the surfactant is too large, the physical properties of the phenol foam This may decrease and the thermal conductivity may increase. Accordingly, the content of the surfactant may be about 2 to 20 parts by weight, specifically about 2 to 15 parts by weight, and more specifically about 2 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the phenolic resin.
첨가제additive
전술한 성분들 이외에, 본 발명의 페놀 폼 수지 조성물은 발명의 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 당 분야에 공지된 적어도 1종의 첨가제를 제한 없이 사용할 수 있다. In addition to the above components, the phenol foam resin composition of the present invention may use at least one additive known in the art without limitation within a range that does not impair the effect of the present invention.
사용 가능한 첨가제의 일례를 들면, 핵제, 유화제, 정포제, 중화제, 산화방지제, 충전제, 가교제, 사슬연장제, 용제 등이 함유될 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수 있다. 이때 첨가제의 함량은 당 분야에 공지된 범위 내에서 적절히 조절할 수 있으며, 일례로 당해 페놀 폼 조성물의 전체 중량을 기준으로 0.01 내지 10 중량부, 구체적으로 0.01 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. Examples of usable additives may include nucleating agents, emulsifiers, foam stabilizers, neutralizers, antioxidants, fillers, crosslinking agents, chain extenders, solvents, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. At this time, the content of the additive may be appropriately adjusted within a range known in the art, for example, 0.01 to 10 parts by weight, specifically 0.01 to 5 parts by weight based on the total weight of the phenol foam composition.
본 발명에 따른 페놀 폼 수지 조성물은 전술한 페놀계 수지, 나노클레이, 경화제, 발포제, 가소제, 계면활성제, 난연제 및 필요에 따라 배합되는 그 밖의 첨가제나 용제를 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 혼합 및 교반하여 제조될 수 있다. The phenolic foam resin composition according to the present invention is a mixture of the above-described phenolic resin, nanoclay, curing agent, foaming agent, plasticizer, surfactant, flame retardant, and other additives or solvents mixed as necessary according to a conventional method known in the art. And it can be prepared by stirring.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 페놀 폼 수지 조성물은, 당해 페놀계 수지 100 중량부를 기준으로, 나노클레이 1 내지 20 중량부, 경화제 2 내지 20 중량부, 발포제 2 내지 20 중량부를 포함하며, 선택적으로 가소제 2 내지 30 중량부, 계면활성제 2 내지 20 중량부, 및 난연제 1 내지 20 중량부를 더 포함하여 구성될 수 있다. 필요에 따라 총 100 중량부를 만족시키는 잔량의 용제나 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.The phenol foam resin composition of the present invention configured as described above, based on 100 parts by weight of the phenolic resin, includes 1 to 20 parts by weight of nanoclay, 2 to 20 parts by weight of a curing agent, and 2 to 20 parts by weight of a foaming agent, optionally 2 to 30 parts by weight of a plasticizer, 2 to 20 parts by weight of a surfactant, and 1 to 20 parts by weight of a flame retardant may be further included. If necessary, a residual amount of solvent or other additives may be further included to satisfy a total of 100 parts by weight.
<페놀폼><Phenol Foam>
본 발명의 다른 일례는, 전술한 페놀 폼 수지 조성물로 제조된 페놀 폼이다.Another example of the present invention is a phenolic foam made of the above-described phenolic foam resin composition.
구체적으로, 페놀 폼은 전술한 페놀 폼 수지 조성물을 발포 경화시켜 제조된 발포 경화물로, 나노클레이의 잔류 포름알데히드 포획/흡착으로 인해 잔류 포름알데히드의 함량이 50 mg/㎏ 미만으로 낮다. 또한, 페놀 폼은 열전도율, 압축강도, 굴곡파괴하중, 밀도, 수분 흡수율, 수증기 투과도 등의 제반물성이 우수하며, closed 형태의 셀 구조를 가질 수 있다.Specifically, the phenol foam is a foamed cured product prepared by foaming and curing the above-described phenol foam resin composition, and has a low content of residual formaldehyde of less than 50 mg/kg due to capture/adsorption of residual formaldehyde by nanoclay. In addition, phenolic foam has excellent physical properties such as thermal conductivity, compressive strength, bending load, density, water absorption rate, and water vapor permeability, and may have a closed cell structure.
일례를 들면, 페놀 폼은 잔류 포름알데히드의 함량이 50 mg/㎏ 미만이면서, 하기 조건 (ⅰ) 내지 (ix) 중 적어도 하나 이상을 만족할 수 있으며, 구체적으로 3개 이상, 보다 구체적으로 5개 이상을 만족할 수 있다. 바람직하게는 (i) 내지 (ix)의 물성을 모두 만족하는 것이다. For example, the phenol foam may satisfy at least one or more of the following conditions (i) to (ix), while the content of residual formaldehyde is less than 50 mg / kg, specifically 3 or more, more specifically 5 or more can be satisfied. Preferably, all of the physical properties of (i) to (ix) are satisfied.
(i) 한계 산소 지수(LOI)가 40% 이상이며, (i) a limiting oxygen index (LOI) greater than or equal to 40%;
(ii) 총방출열량이 8.0 MJ/㎡ 미만(10분 기준)이며, (ii) the total heat release is less than 8.0 MJ/m2 (based on 10 minutes),
(iii) 열전도율이 0.015 내지 0.022W/m·K이며, (iii) a thermal conductivity of 0.015 to 0.022 W/m K;
(iv) 압축 강도가 40 내지 250 kpa이며, (iv) a compressive strength of 40 to 250 kpa;
(v) 굴곡 파괴 하중이 15 내지 40N이며, (v) a flexural breaking load of 15 to 40 N;
(vi) 수분 흡수율이 1.0 내지 10.0%이며, (vi) a water absorption rate of 1.0 to 10.0%;
(vii) 수증기 투과도가 3.0 내지 20.0 ng/m·s·Pa이며, (vii) a water vapor permeability of 3.0 to 20.0 ng/m s Pa;
(viii) 밀도가 30 내지 50 kg/㎥이며, (viii) a density of 30 to 50 kg/m 3 ,
(ix) 독립 기포율이 60 내지 99%이다. (ix) The closed cell rate is 60 to 99%.
전술한 페놀 폼의 제반 물성은 하기와 같이 보다 구체화될 수 있다. 그러나 이에 제한되는 것은 아니다. Various physical properties of the above-described phenolic foam can be further specified as follows. However, it is not limited thereto.
(i) 한계 산소 지수(LOI)가 40 내지 60%이며, (i) a limiting oxygen index (LOI) of 40 to 60%;
(ii) 총방출열량이 1.0 이상, 8.0 MJ/㎡ 미만(10분 기준)이며, (ii) The total heat released is 1.0 or more and less than 8.0 MJ/m2 (based on 10 minutes),
(iii) 열전도율이 0.017 내지 0.022W/m·K이며, (iii) a thermal conductivity of 0.017 to 0.022 W/m K;
(iv) 압축 강도가 50 내지 150 kpa이며, (iv) a compressive strength of 50 to 150 kpa;
(v) 굴곡 파괴 하중이 20 내지 35N이며, (v) a flexural breaking load of 20 to 35 N;
(vi) 수분 흡수율이 1.0 내지 7.0%이며, (vi) a water absorption rate of 1.0 to 7.0%;
(vii) 수증기 투과도가 3.0 내지 15.0 ng/m·s·Pa이며, (vii) a water vapor transmission rate of 3.0 to 15.0 ng/m s Pa;
(viii) 밀도가 30 내지 45 kg/㎥이며, (viii) a density of 30 to 45 kg/m 3 ,
(ix) 독립 기포율이 70 내지 99%이다. (ix) The closed cell rate is 70 to 99%.
이러한 페놀 폼은 단열성이 우수하면서, 높은 기계적 물성과 우수한 난연성을 확보하고, 인체 및 환경 유해성이 낮아 친환경 건축 소재로 사용될 수 있다.This phenolic foam has excellent insulation properties, high mechanical properties and excellent flame retardancy, and can be used as an eco-friendly building material due to low human and environmental hazards.
본 발명에 따른 페놀 폼은 당 분야에 공지된 통상의 방법에 따라 제조될 수 있으며, 특별히 제한되지 않는다. 일례로, 전술한 페놀 폼 수지 조성물을 발포 및 경화시켜 제조될 수 있다. Phenolic foam according to the present invention may be prepared according to a conventional method known in the art, and is not particularly limited. As an example, it may be prepared by foaming and curing the above-described phenol foam resin composition.
상기 발포 및 경화 공정은 상온 또는 가열하여 수행할 수 있고, 전술한 페놀 폼 수지 조성물의 성분들을 일정 속도로 교반시킨 다음, 이를 몰드 내에 충전한 후 상압 또는 가압 하에서 발포, 경화시킬 수 있다. 또는 교반된 페놀 폼 수지 조성물을 연속 컨베이어 벨트 상의 면재 위에 토출시켜 발포 및 경화시킬 수 있다. 이때 발포제, 계면활성제 등의 첨가제는 페놀계 수지와 미리 혼합해도 되고, 경화제와 함께 페놀계 수지와 혼합하여도 무방하다. The foaming and curing process may be carried out at room temperature or by heating, and the components of the above-described phenolic foam resin composition may be stirred at a certain speed, then filled in a mold and then foamed and cured under normal pressure or pressure. Alternatively, the stirred phenolic foam resin composition may be foamed and cured by discharging it onto a face member on a continuous conveyor belt. At this time, additives such as a foaming agent and a surfactant may be mixed with the phenolic resin in advance, or may be mixed with the phenolic resin together with the curing agent.
발포 및 경화 온도의 특별히 제한되지 않으며, 일례로 약 90℃ 이하, 구체적으로 약 50 내지 90℃, 더 구체적으로 약 60 내지 85℃일 수 있다. 일례에 따르면, 발포 및 경화 온도는 약 70 내지 75℃일 수 있다. 또한 발포 및 경화 시간은 약 10 내지 30분, 구체적으로 약 15 내지 25분일 수 있다.The foaming and curing temperature is not particularly limited, and may be, for example, about 90°C or less, specifically about 50 to 90°C, and more specifically about 60 to 85°C. According to one example, the foaming and curing temperature may be between about 70 and 75°C. In addition, the foaming and curing time may be about 10 to 30 minutes, specifically about 15 to 25 minutes.
본 발명에서 사용 가능한 몰드는 페놀 폼 수지 조성물의 경화 반응 중에 발생하는 수분을 외부로 방출시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 몰드의 크기는 필요에 따라 통상의 기술자에 의해 적절한 크기로 설계될 수 있다. Mold usable in the present invention can be used without particular limitation as long as it can release moisture generated during the curing reaction of the phenolic foam resin composition to the outside. The size of this mold can be designed to an appropriate size by a person skilled in the art if necessary.
또한 사용 가능한 면재로는 당 분야에서 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 천연 섬유, 합성 섬유(예: 폴리에스테르 섬유나 폴리에틸렌 섬유 등)나 무기 섬유(예: 유리 섬유)로 된 부직포, 직물이나, 알루미늄 등의 금속으로 된 금속판, 금속박이 있고, 또 종이 등이 있고, 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있다.In addition, the usable face material is not particularly limited as long as it is used in the field. For example, there are non-woven fabrics and fabrics made of natural fibers, synthetic fibers (eg, polyester fibers, polyethylene fibers, etc.) or inorganic fibers (eg, glass fibers), metal plates and metal foils made of metals such as aluminum, and paper. , and these may be used alone or in combination of two or more.
상기와 같이 제조되는 본 발명의 나노클레이 강화 친환경 페놀 폼은, 종래 페놀 폼보다 낮은 잔류 포름알데히드량을 나타내고, 이와 동시에 높은 기계적 물성, 우수한 단열성과 난연성, 친환경성을 갖는다. 이에 따라, 상기 페놀 폼은 우수한 단열성과 기계적 물성이 요구되는 다양한 분야에 제한 없이 적용될 수 있다. 일례를 들면, 건축용 샌드위치 패널, 냉동 냉장창고용 패널, 건축용 스프레이폼, 선박용 내장재, 파이프 커버(보냉재), 컨테이너 박스, 냉동저온창고, 규격보드, LNG, LEG, LPG 등의 탱크 내/외부 단열용 소재, LNG 운송용 파이프 라인의 보냉재 등의 단열재 용도로 유용하게 사용될 수 있다. 구체적으로 파이프 커버(pipe cover) 용도로 적용될 수 있다. The nanoclay-reinforced eco-friendly phenolic foam of the present invention prepared as described above shows a lower amount of residual formaldehyde than the conventional phenolic foam, and at the same time has high mechanical properties, excellent heat insulation, flame retardancy, and eco-friendliness. Accordingly, the phenolic foam can be applied without limitation to various fields requiring excellent thermal insulation and mechanical properties. For example, sandwich panels for construction, panels for refrigerated warehouses, spray foam for construction, interior materials for ships, pipe covers (cold insulation materials), container boxes, cold storage warehouses, standard boards, and internal/external insulation of tanks such as LNG, LEG, and LPG. It can be usefully used for insulation materials such as materials and insulation materials for LNG transportation pipelines. Specifically, it may be applied for the purpose of a pipe cover.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are only for helping the understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the examples in any sense.
[실시예 1][Example 1]
1-1. 페놀 폼 수지 조성물의 제조1-1. Preparation of phenolic foam resin composition
Formaldehyde/Phenol = 2.25(mol) NaOH/Phenol 1.7 중량% 조건 하에서 합성된 페놀 수지[분자량(Mw): 850 g/mol, 수분: 6.3 %, 점도(25℃): 49,900 cps] 100 중량부, 발포제로 시클로펜탄 7 중량부, 가소제로 에테르폴리올 7 중량부, 경화제로 자일렌술폰산 80 중량% : 에틸렌글리콜 20 중량%의 혼합물 14 중량부, 실리콘계 계면활성제 3 중량부, 난연제로 적린(Red Phosphorous) 7 중량부, 나노클레이로 몬모릴로나이트(평균 입경: 1㎛, 장경비: 1.68, 층간거리: 15Å) 7 중량부를 교반한 다음, 증류수 2 중량부를 추가하고 교반하여 페놀폼 수지 조성물을 제조하였다. Formaldehyde/Phenol = 2.25 (mol) NaOH/Phenol 1.7% by weight of a phenolic resin synthesized [molecular weight (Mw): 850 g/mol, moisture: 6.3%, viscosity (25°C): 49,900 cps] 100 parts by weight, foaming agent 7 parts by weight of cyclopentane, 7 parts by weight of ether polyol as a plasticizer, 80 parts by weight of xylenesulfonic acid as a curing agent: 14 parts by weight of a mixture of 20% by weight of ethylene glycol, 3 parts by weight of a silicone surfactant, 7 parts by weight of red phosphorous as a flame retardant 7 parts by weight of montmorillonite (average particle diameter: 1 μm, length ratio: 1.68, interlayer distance: 15 Å) was stirred with nanoclay, and then 2 parts by weight of distilled water was added and stirred to prepare a phenolic foam resin composition.
1-2. 페놀 폼의 제조1-2. Manufacture of phenolic foam
상기 실시예 1-1에서 제조된 페놀 폼 수지 조성물을 몰드(규격: 400mm X 400mm X 75mm)에 넣고, 약 70℃에서 20분 동안 발포 경화시킨 다음, 발포 경화물인 페놀 폼을 탈형시켰다. 이후, 탈형된 페놀 폼을 70 ℃의 오븐에서 15 시간 동안 숙성시켜 페놀 폼을 제조하였다.The phenolic foam resin composition prepared in Example 1-1 was put into a mold (size: 400mm X 400mm X 75mm), foamed and cured at about 70 ° C. for 20 minutes, and then the foamed and cured phenolic foam was demolded. Thereafter, the demoulded phenolic foam was aged in an oven at 70 °C for 15 hours to prepare a phenolic foam.
[실시예 2][Example 2]
나노클레이로서 몬모릴로나이트 7 중량부 대신 벤토나이트(평균 입경: 36㎛, 장경비: 0.80, 층간거리: 12Å) 7 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 실시예 2의 페놀폼을 제조하였다. Phenol foam of Example 2 was carried out in the same manner as in Example 1, except that 7 parts by weight of bentonite (average particle diameter: 36 μm, long aspect ratio: 0.80, interlayer distance: 12 Å) was used instead of 7 parts by weight of montmorillonite as nanoclay. was manufactured.
[실시예 3][Example 3]
나노클레이로서 몬모릴로나이트 7 중량부 대신 카올리나이트(평균 입경: 35㎛, 장경비: 1.31, 층간거리: 7.3Å) 7 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 실시예 2의 페놀폼을 제조하였다. Phenol of Example 2 was carried out in the same manner as in Example 1, except that 7 parts by weight of kaolinite (average particle diameter: 35 μm, long aspect ratio: 1.31, interlayer distance: 7.3 Å) was used instead of 7 parts by weight of montmorillonite as nanoclay. A foam was prepared.
[비교예 1][Comparative Example 1]
나노클레이를 미사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 1의 페놀폼을 제조하였다. A phenolic foam of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1, except that nanoclay was not used.
[비교예 2][Comparative Example 2]
나노클레이로서 몬모릴로나이트 0.5 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 1의 페놀폼을 제조하였다. A phenolic foam of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.5 parts by weight of montmorillonite was used as the nanoclay.
[비교예 3][Comparative Example 3]
나노클레이로서 몬모릴로나이트 25 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 1의 페놀폼을 제조하였다. A phenolic foam of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1, except that 25 parts by weight of montmorillonite was used as the nanoclay.
[비교예 4][Comparative Example 4]
나노클레이로서 몬모릴로나이트 7 중량부 대신 요소(Urea) 7 중량부를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 1의 페놀폼을 제조하였다. A phenolic foam of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1, except that 7 parts by weight of urea was used instead of 7 parts by weight of montmorillonite as nanoclay.
[비교예 5][Comparative Example 5]
Formaldehyde/Phenol = 1.5 (mol) NaOH/Phenol 1.7 중량% 조건 하에서 합성된 페놀 수지[분자량(Mw): 850 g/mol, 수분: 6.3%, 점도(25℃): 49,900 cps] 100 중량부를 사용하고, 몬모릴로나이트 7 중량부를 미사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 1의 페놀폼을 제조하였다. Formaldehyde / Phenol = 1.5 (mol) NaOH / Phenol 1.7% by weight of a phenolic resin synthesized [molecular weight (Mw): 850 g / mol, moisture: 6.3%, viscosity (25 ℃): 49,900 cps] 100 parts by weight were used , A phenolic foam of Comparative Example 1 was prepared in the same manner as in Example 1, except that 7 parts by weight of montmorillonite was not used.
[실험예: 물성 평가][Experimental Example: Evaluation of physical properties]
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 5에서 제조된 페놀 폼을 이용하여 각각 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Using the phenol foams prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5, physical properties were measured in the following manner, respectively, and the results are shown in Table 1 below.
(1) 총방출열량 측정(MJ/㎡)(1) Measurement of total heat release (MJ/㎡)
제작된 페놀 폼을 100mm X 100mm X 50mm의 크기로 절단한 후 콘칼로리미터를 이용하여 KS F ISO 5660-1 방법으로 측정하였다. 구체적으로, 50kW/㎡ 복사열을 맞추어 콘히터 온도를 713℃로 하고 Blower 속도 24L:/min, 산소 농도 20.950% 조건 하에서 10분 동안 복사열을 적용하여 시편의 총방출열량을 측정하였다. The prepared phenolic foam was cut to a size of 100 mm X 100 mm X 50 mm and then measured using a cone calorimeter according to the KS F ISO 5660-1 method. Specifically, radiant heat was applied for 10 minutes under conditions of a cone heater temperature of 713 ° C, a blower speed of 24 L: / min, and an oxygen concentration of 20.950% by adjusting 50 kW / m 2 radiant heat to measure the total amount of heat released from the specimen.
(2) 한계산소지수(LOI) 측정(2) Measuring the limiting oxygen index (LOI)
KS M ISO 4589-2에서 규정된 시험 조건 하에서 페놀 폼 시편을 연소시키는 데 필요한 산소의 최소 농도(%)를 측정하였다. 측정된 결과값은 산소 및 질소 혼합물에서 산소 부피 %로 측정되었다. The minimum concentration (%) of oxygen required to burn the phenolic foam specimen was measured under the test conditions specified in KS M ISO 4589-2. The measured result was measured as volume % of oxygen in the oxygen and nitrogen mixture.
(3) 열전도율 측정(3) Thermal conductivity measurement
페놀 폼을 300mm X 300mm X 50 mm 크기로 절단한 후 전처리하여 시편을 준비하였다. 준비된 시편을 KS L 9016 시험법에 따라 20℃에서 열전도율 측정 기기를 이용하여 열전도율을 측정하였다.After cutting the phenolic foam into a size of 300 mm X 300 mm X 50 mm, a specimen was prepared by pretreatment. Thermal conductivity of the prepared specimen was measured using a thermal conductivity measuring device at 20 ° C according to the KS L 9016 test method.
(4) 압축 강도 측정(4) Measurement of compressive strength
페놀 폼을 50㎜ X 50㎜ X 50㎜의 크기로 절단하여 시편을 준비하였다. 준비된 시편을 KS M ISO 844 시험법에 따라 압축 강도를 측정하였다. 이때, 시편을 만능재료시험기(UTM)의 넓은 판 사이에 두고, UTM의 압축 속도를 5 ㎜/min로 설정하였다. 이때, 시험 개시 후 두께가 감소되는 도중에 나타나는 첫번째 압축 항복점의 강도를 기록하였다.A specimen was prepared by cutting the phenol foam into a size of 50 mm X 50 mm X 50 mm. The prepared specimens were measured for compressive strength according to the KS M ISO 844 test method. At this time, the specimen was placed between wide plates of a universal testing machine (UTM), and the compression speed of the UTM was set to 5 mm/min. At this time, the strength of the first compressive yield point appearing while the thickness was reduced after the start of the test was recorded.
(5) 굴곡 파괴 하중 측정(5) Measurement of bending failure load
페놀 폼을 250 mm X 100mm X 20mm의 크기로 절단하여 시편을 준비하였다. 준비된 시편을 KS M ISO 1209-1 시험법으로 굴곡 파괴 하중을 측정하였다. A specimen was prepared by cutting the phenolic foam into a size of 250 mm X 100 mm X 20 mm. The prepared specimens were measured for bending failure load according to the KS M ISO 1209-1 test method.
구체적으로, 시편의 수직으로 시편에 하중을 가할 수 있도록, 시편을 만능재료시험기(UTM)의 지지봉 위에 대칭으로 두고 가압봉을 내린 후, 이 위치를 무변형점으로 설정하였다. 이후, 10±2mm/분의 속도로 가압봉을 이동시키면서 시편에 하중을 가하여, 시편의 휨 변형이 20±0.2mm에 대응하는 하중(N)을 기록하였다. 휨 변형이 20 mm에 도달하기 전, 시편이 파괴되는 경우의 파괴 하중 및 굴곡을 기록하였다.Specifically, in order to apply a load to the specimen perpendicularly to the specimen, the specimen was symmetrically placed on the support bar of the universal testing machine (UTM), the pressure bar was lowered, and this position was set as the strain-free point. Thereafter, a load was applied to the specimen while moving the pressure rod at a speed of 10 ± 2 mm / min, and a load (N) corresponding to a bending deformation of the specimen of 20 ± 0.2 mm was recorded. Before the bending deformation reached 20 mm, the breaking load and bending were recorded when the specimen broke.
(6) 수분 흡수율 측정(6) Measurement of water absorption rate
페놀 폼을 150 mm X 150mm X 75mm의 크기로 절단하여 시편을 준비하였다. 준비된 시편을 KS M ISO 2896 시험법에 따라 수분 흡수율을 측정하였다. 이때, 시편의 초기 질량(m1)을 측정한 다음, 시편을 그물망에 조립하고, 이를 물속에 침적시킨 후, 이를 저울에 매달아 질량(m2)을 측정하였다. 이 상태로, 96 시간 경과한 후, 물 속에 침적된 그물망의 질량(m3)을 측정하고, 침적 전, 후의 시편 치수를 측정하여 부피를 계산하고, 수분 흡수율(WAv)(%)을 하기 수학식 1에 따라 계산하였다.A specimen was prepared by cutting the phenolic foam into a size of 150 mm X 150 mm X 75 mm. Water absorption of the prepared specimen was measured according to the KS M ISO 2896 test method. At this time, after measuring the initial mass (m1) of the specimen, the specimen was assembled into a net, immersed in water, and then hung on a scale to measure the mass (m2). In this state, after 96 hours have elapsed, the mass (m3) of the net immersed in water is measured, the volume is calculated by measuring the dimensions of the specimen before and after immersion, and the water absorption rate (WAv) (%) is calculated by the following equation Calculated according to 1.
[수학식 1][Equation 1]
(상기 수학식 1에서,(In Equation 1 above,
m1은 시편의 초기 질량이고,m1 is the initial mass of the specimen,
m2는 침적된 직후의 시편 질량이며,m2 is the mass of the specimen immediately after immersion,
m3는 96 시간 경과 후의 시편 질량이고,m3 is the mass of the specimen after 96 hours,
V0은 침적 전의 시편 부피이고,V 0 is the volume of the specimen before immersion,
V1은 침적 후의 시편 부피이며,V 1 is the volume of the specimen after immersion,
ρ은 물의 밀도(1 g/㎤)임).ρ is the density of water (1 g/cm3).
(7) 수증기 투과도 측정(7) Water vapor permeability measurement
페놀 폼을 150mm X 150mm X 25mm의 크기로 절단하여 시편을 준비한 다음, KS M ISO 1663 시험법에 따라 수증기 투과도를 측정하였다. A specimen was prepared by cutting the phenolic foam into a size of 150 mm X 150 mm X 25 mm, and then water vapor permeability was measured according to the KS M ISO 1663 test method.
구체적으로, 조립체 용기 바닥에 20 mm의 두께로 건조제를 비치한 후, 건조제와의 이격 거리가 15 ㎜인 지점에 시편을 두었다. 이후, 23 ℃의 온도 및 50%의 습도 조건 하에서 24 시간 동안 일정 간격으로 시편의 질량을 측정하였고, 이때 단위 시간당 질량 변화가 연속 측정된 5개의 평균값이 2% 이내가 될 때까지 시편의 질량을 측정한 다음, 하기 수학식 2에 따라 수증기 투과도(WP)(ng/m·s·Pa)를 계산하였다. 여기서, 연속 측정된 5개의 평균값(G12)은 하기 수학식 3에 따라 계산하였다.Specifically, after a desiccant was placed on the bottom of the assembly container to a thickness of 20 mm, the specimen was placed at a point where the separation distance from the desiccant was 15 mm. Then, the mass of the specimen was measured at regular intervals for 24 hours under a temperature of 23 ° C and a humidity of 50%. At this time, the mass of the specimen was measured until the average value of 5 consecutively measured mass changes per unit time was within 2%. After measurement, water vapor permeability (WP) (ng/m·s·Pa) was calculated according to Equation 2 below. Here, the average value (G 12 ) of five continuously measured values was calculated according to Equation 3 below.
[수학식 2][Equation 2]
(수학식 2에서, (In Equation 2,
G는 G12 5개의 평균이고, G is the average of 5 G 12 ;
A는 습도에 노출된 시편의 표면적(㎠)이며,A is the surface area (cm 2 ) of the specimen exposed to humidity;
P는 증기압차(Pa)로, 상기 시험 조건에서는 1,400 Pa이고,P is the vapor pressure difference (Pa), which is 1,400 Pa under the above test conditions,
s는 시편의 두께(㎜)임).s is the thickness of the specimen (mm)).
[수학식 3] [Equation 3]
(상기 수학식 3에서,(In Equation 3 above,
G12는 시편의 질량을 2번 연속 측정한 단위 시간당 질량 변화량(㎍/h)이고, G 12 is the amount of change in mass per unit time (μg/h) obtained by measuring the mass of the specimen twice consecutively;
m2-m1은 2번 연속 측정된 시편의 질량 차이(㎍)이며,m2-m1 is the mass difference (μg) between two consecutively measured specimens,
t2-t1은 시편의 질량을 2번 측정한 시간 차이(h)임).t2-t1 is the time difference between two measurements of the specimen's mass (h).
(8) 밀도 측정(8) Density measurement
페놀 폼을 일정 크기로 잘라 시편을 준비한 후, 시편을 70 ℃에서 10~20 시간 동안 숙성시킨 후, 시편의 밀도를 계산하였다.After preparing a specimen by cutting the phenolic foam into a certain size, the specimen was aged at 70 °C for 10 to 20 hours, and then the density of the specimen was calculated.
(9) 독립 기포율 측정(9) Measurement of closed cell rate
페놀 폼을 25mm X 25mm X 25mm의 크기로 절단하여 시편을 준비한 후, 준비된 시편을 KS M ISO 4590 시험법에 따라 독립기포율 측정기기(Pycnometer)를 이용하여 시편의 독립 기포율을 측정하였다.After preparing a specimen by cutting the phenolic foam into a size of 25 mm X 25 mm X 25 mm, the closed cell rate of the prepared specimen was measured using a Pycnometer according to the KS M ISO 4590 test method.
(10) 잔류 포름알데히드 측정(10) Measurement of residual formaldehyde
KS K ISO 14184-1(증류수추출법)에 따라 페놀 폼 내 잔류 포름알데히드의 함유량을 측정하였다.The content of residual formaldehyde in the phenol foam was measured according to KS K ISO 14184-1 (distilled water extraction method).
구체적으로 시편 1g을 10mg 정확도로 칭량한 후, 마개 달린 250ml의 플라스크에 각 시편을 넣고, 여기에 증류수 100 ㎖를 첨가한 후, 40 ℃의 항온 수조에서 1 시간 동안 5분 간격으로 흔들면서 추출하고 여과하여 고형분을 제거하였다. 이후, 여과 추출액 5 ㎖를 제1 시험관에 넣고, 표준 포름알데히드 용액 5 ㎖를 제2 시험관, 증류수 5 ㎖를 제3 시험관에 넣은 후, 세 시험관에 아세틸아세톤 5 ㎖를 가한 다음 교반하였다. 세 시험관을 40 ℃의 항온 수조에서 30분 동안 유지한 후 30분 동안 실온에 방치한 다음, 세 시험관의 흡광도를 측정, 검량하여 시료 추출액 내 포름알데히드의 농도(㎍/ml → ㎎/L)를 산출하였다. 이때, 잔류 포름알데히드(FFA)의 함유량은 하기 수학식 4에 따라 측정하였다.Specifically, after weighing 1 g of specimen with an accuracy of 10 mg, each specimen was placed in a 250 ml flask with a stopper, 100 ml of distilled water was added thereto, and then extracted while shaking at 5 minute intervals for 1 hour in a constant temperature water bath at 40 ° C. Solids were removed by filtration. Thereafter, 5 ml of the filtered extract was put into the first test tube, 5 ml of the standard formaldehyde solution was put into the second test tube, and 5 ml of distilled water was put into the third test tube, and 5 ml of acetylacetone was added to the three test tubes, followed by stirring. The three test tubes were maintained in a constant temperature water bath at 40 ° C. for 30 minutes, and then left at room temperature for 30 minutes. Calculated. At this time, the content of residual formaldehyde (FFA) was measured according to Equation 4 below.
[수학식 4][Equation 4]
(상기 수학식 4에서,(In Equation 4 above,
C는 시료 추출액 내 포름알데히드의 농도(㎎/L)이고, C is the concentration of formaldehyde in the sample extract (mg / L),
W은 시편의 질량(g)임).W is the mass of the specimen (g).
(W/m·K)thermal conductivity
(W/m K)
강도
(kpa)compression
robbery
(kpa)
하중
(N)bending fracture
weight
(N)
흡수율
(%)moisture
absorption rate
(%)
투과도 (ng/ms·Pa)vapor
Permeability (ng/ms Pa)
(㎏/㎥)density
(kg/m3)
열량
(MJ/㎡)total discharge
calorie
(MJ/㎡)
(%)LOI
(%)
기포율
(%)Independent
void rate
(%)
포름
알데히드
(mg/Kg)residue
form
aldehyde
(mg/Kg)
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 소정의 나노클레이를 포함하는 본 발명의 페놀 폼은 나노클레이를 비(非)포함하는 비교예 1의 페놀 폼에 비해 잔류 포름알데히드의 함량이 낮았으며, 특히 50 mg/kg 미만을 나타내어 잔류 포름알데히드의 함량 면에서 효과의 현저성을 가짐을 알 수 있었다. As shown in Table 1, the phenolic foam of the present invention containing a predetermined nanoclay had a lower content of residual formaldehyde than the phenolic foam of Comparative Example 1 without nanoclay, especially 50 mg / kg, it was found that the effect was significant in terms of the content of residual formaldehyde.
또한, 실시예 1~3의 페놀 폼은 한계 산소 지수(LOI)가 45% 이상이고, 총방출열량이 4.5 MJ/㎡ 이하이며, 열전도율이 0.019~0.021W/m·K이고, 압축 강도가 88 ~ 102 kpa이며, 굴곡 파괴 하중이 29~32 N이고, 수분 흡수율이 2.6 ~ 2.8%이고, 수증기 투과도가 5.9~7.2 ng/m·s·Pa이고, 밀도가 37~39kg/㎥이며, 독립 기포율이 약 90% 내외를 나타내어, 페놀 폼의 제반 물성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다. In addition, the phenolic foams of Examples 1 to 3 have a limiting oxygen index (LOI) of 45% or more, a total release heat of 4.5 MJ / m 2 or less, a thermal conductivity of 0.019 to 0.021 W / m K, and a compressive strength of 88 ~ 102 kpa, with a flexural breaking load of 29 to 32 N, a water absorption of 2.6 to 2.8%, a water vapor permeability of 5.9 to 7.2 ng/m s Pa, a density of 37 to 39 kg/m3, and closed cell Since the ratio was about 90%, it was confirmed that the physical properties of the phenolic foam were excellent.
이에 비해, 비교예 5의 페놀 폼의 경우, 페놀계 수지에 포함된 알데히드계 화합물의 낮은 몰비로 인해 잔류 포름알데히드 함량이 상대적으로 낮은 반면, 미반응 페놀의 증가로 인해 열전도율, 압축강도, 굴곡파괴하중, 수분흡수율, 수증기 투과도, 독립기포율 등의 제반 물성이 열악하다는 것을 알 수 있었다. In contrast, in the case of the phenolic foam of Comparative Example 5, the residual formaldehyde content is relatively low due to the low molar ratio of the aldehyde-based compound contained in the phenolic resin, while the increase in unreacted phenol results in thermal conductivity, compressive strength, and flexural failure. It was found that the overall physical properties such as load, water absorption rate, water vapor permeability, and closed cell rate were poor.
전술한 내용으로 볼 때, 본 발명에 따른 나노클레이 강화 페놀 폼은 잔류 포름알데히드의 함량을 현저히 저감될 뿐만 아니라 높은 수준의 난연성, 우수한 기계적 물성 및 단열성을 동시에 확보할 수 있었다. In view of the foregoing, the nanoclay-reinforced phenolic foam according to the present invention not only significantly reduces the content of residual formaldehyde, but also secures a high level of flame retardancy, excellent mechanical properties and thermal insulation properties at the same time.
Claims (13)
상기 나노클레이는 상기 페놀계 수지 100 중량부 대비 1 내지 20 중량부로 포함되는, 페놀 폼 수지 조성물.phenolic resins; blowing agent; curing agent; and nanoclay,
The nanoclay is included in 1 to 20 parts by weight compared to 100 parts by weight of the phenolic resin, phenol foam resin composition.
상기 나노클레이는 층상 구조의 무기물인, 페놀 폼 수지 조성물. According to claim 1,
The nanoclay is a layered inorganic material, phenol foam resin composition.
상기 나노클레이는,
평균 입경(D50)이 0.1 내지 1,000 ㎛이며,
장경비가 0.1 내지 10이며,
층간 거리가 1 내지 100 Å 인, 페놀 폼 수지 조성물. According to claim 1,
The nanoclay,
The average particle diameter (D50) is 0.1 to 1,000 μm,
The long cost ratio is 0.1 to 10,
Interlayer distance between 1 and 100 Å Phosphorus, phenol foam resin composition.
상기 나노클레이는 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 헥토라이트, 사포나이트, 바이델라이트, 논트로나이트, 운모, 버미큘라이트, 카네마이트, 마가다이트, 케냐이트, 카올리나이트, 스멕타이트, 일라이트, 클로라이트, 무스코바이트, 파이로필라이트, 안티고라이트, 세피올라이트, 이모골라이트, 소복카이트, 나크라이트, 아녹사이트, 견운모, 및 레디카이트로 구성된 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 페놀 폼 수지 조성물. According to claim 1,
The nanoclay is montmorillonite, bentonite, hectorite, saponite, beidelite, nontronite, mica, vermiculite, carnemite, margadite, Kenyaite, kaolinite, smectite, illite, chlorite, muscobite, Pyrophyllite, antigolite, sepiolite, imogolite, sobokite, nacrite, anoxite, sericite, and phenolic foam resin composition comprising at least one member selected from the group consisting of redite.
상기 페놀계 수지는,
500 내지 2,000 g/mol의 중량평균 분자량(Mw); 및
3 내지 15%의 수분 함량을 갖는, 페놀 폼 수지 조성물. According to claim 1,
The phenolic resin,
500 to 2,000 weight average molecular weight (Mw) in g/mol; and
Having a moisture content of 3 to 15%, a phenolic foam resin composition.
상기 페놀계 수지는,
페놀과 알데히드계 화합물의 중합체를 포함하며,
상기 페놀과 상기 알데히드계 화합물의 몰비는 1 : 1.2 ~ 3.6인, 페놀 폼 수지 조성물. According to claim 1,
The phenolic resin,
It includes polymers of phenol and aldehyde-based compounds,
The molar ratio of the phenol and the aldehyde-based compound is 1: 1.2 to 3.6, the phenol foam resin composition.
상기 발포제는 탄화수소계 발포제 및 할로겐화 탄화수소계 발포제로 구성된 군에서 선택된 1종 이상을 함유하는, 페놀 폼 수지 조성물.According to claim 1,
The foaming agent containing at least one selected from the group consisting of hydrocarbon-based foaming agents and halogenated hydrocarbon-based foaming agents, phenol foam resin composition.
상기 경화제는 산 경화제인, 페놀 폼 수지 조성물. According to claim 1,
The curing agent is an acid curing agent, a phenol foam resin composition.
가소제, 계면활성제 및 난연제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는, 페놀 폼 수지 조성물.According to claim 1,
Further comprising at least one selected from the group consisting of a plasticizer, a surfactant and a flame retardant, the phenol foam resin composition.
잔류 포름알데히드의 함량이 50 mg/㎏ 미만인, 페놀 폼.According to claim 10,
A phenolic foam having a residual formaldehyde content of less than 50 mg/kg.
하기 조건 (ⅰ) 내지 (ix) 중 적어도 하나 이상의 물성을 만족하는, 페놀 폼:
(i) 한계 산소 지수(LOI)가 40% 이상이며,
(ii) 총방출열량이 8.0 MJ/㎡ 미만(10분 기준)이며,
(iii) 열전도율이 0.015 내지 0.022W/m·K이며,
(iv) 압축 강도가 40 내지 250 kpa이며,
(v) 굴곡 파괴 하중이 15 내지 40N이며,
(vi) 수분 흡수율이 1.0 내지 10.0%이며,
(vii) 수증기 투과도가 3.0 내지 20.0 ng/m·s·Pa이며,
(viii) 밀도가 30 내지 50 kg/㎥이며,
(ix) 독립 기포율이 60 내지 99%임. According to claim 10,
A phenolic foam that satisfies at least one or more physical properties of the following conditions (i) to (ix):
(i) a limiting oxygen index (LOI) greater than or equal to 40%;
(ii) the total heat release is less than 8.0 MJ/m2 (based on 10 minutes),
(iii) a thermal conductivity of 0.015 to 0.022 W/m K;
(iv) a compressive strength of 40 to 250 kpa;
(v) a flexural breaking load of 15 to 40 N;
(vi) a water absorption rate of 1.0 to 10.0%;
(vii) a water vapor permeability of 3.0 to 20.0 ng/m s Pa;
(viii) a density of 30 to 50 kg/m 3 ,
(ix) The closed cell rate is 60 to 99%.
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