KR800000923B1 - 요소-멜라민-포름알데히드(Urea Melamine formaldehyde) 공축합수지 발포체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

요소-멜라민-포름알데히드(Urea Melamine formaldehyde) 공축합수지 발포체의 제조방법

본 발명은 유연성이 좋고 잘 부서지지 않으면서도 기계적 강도가 좋은 경질 요소-멜라민-포름알데히드 공축합수지발포제의 제조방법에 관한 것이다. 단열재, 흡음재 등에 주소 쓰이는 공지의 요소수지 발포체는 난연성이고 가격이 저렴하고 단열효과도 매우 우수하나, 기계적 강도가 약하고, 잘 부서지거나 유연성이 없으며, 흡수성이 크고, 발포체중에 잔유하고 있는 포르말린의 악취 때문에 지금까지 사용의 한계가 있었다.

그러므로 발포체가 직접 외부에 노출되지 않고 외부의 힘을 받지 않는 용도인 건물의 이중벽의 공간 등에만 주로 쓰였다.

이러한 단점을 개량하는 한 방법으로써 요소-멜라민-포름알데하이드를 공축합 시켜서 만든 수지로 발포체를 만드는 방법이 연구되어 왔다. 이 요소-멜라민-포름알데히드 공축합수지 발포체는 요소 수지 발포체 보다 기계적 강도가 크게 향상되고 유연성과 흡수성이 향상된다. 그러나 이 요소-멜라민-포름알데히드 공축합수지 발포체는 유연성, 부서짐성(Friability) 드잉 만족스럽지 않으나 여기에 다가 알콜이나 푸란(furn) 고리화합물을 첨가 반응시켜서 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지를 만들고 공지의 방법으로 발포시켜서 제조한 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지 발포체는 난연성이며 우수한 기계적 강도는 물론 유연성, 부서짐성이 크게 향상된 발포체가 된다. 이러한 방법으로 제조된 발포체는 판상으로도 제조하여 사용할 수 있을 정도의 물성을 갖는다.

다가 알콜이나 푸란 고리 화합물을 첨가제로 사용하여 반응시키면 다가 알콜이나 푸란 고리화합물이 요소-멜라민-포름알데히드 공축합수지의 분자구조 속에 끼어 들어감으로써, 경화되었을 때 유동성이 적은 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지의 망상구조 속에서 가소제역할을 하게되어 유연성과 부서짐성이 향상되는 것으로 추정된다. 다가 알콜이나 푸란 고리화합물 자체는 가연성 물질이지만 첨가제로 사용되어 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지의 망상구조의 일부가 되면 난연성이 된다.

공지의 요소-멜라민-포름알데히드 공축합수지 발포체의 제조법을 개략적으로 설명하면 (1) 경화제, 계면활성제, 발포안정제가 섞인 수용성 경화용액을 만든 다음, (2) 이 용액을 압축공기로 분무하고 비드컬럼(bead culumn)을 통과시켜 경화 발포액을 만들고, (3) 이것을 시럽상 내의 초기축합의 요소-멜라민-포름알데히드 수지액과 균일하게 섞어주어서 크림상태의 미경화 수지 발포액을 생성시킨 다음, (4) 시공할 2중벽의 공간이나 금형등에 부어 그대로 상온에서 경화 건조시켜 제조한다.

그의 비점이 낮은 프레온(freon)과 같은 발포제와 계면활성제를 수지액에 에멀젼(emulsion) 상태로 분산시킨 후 경화제를 섞고 발포시켜 제조하거나, 중탄산 소오다와 같은 발포제와 염산 암모늄과 같은 잠재성 경화제를 수지액에 섞은후 가열하여 발포체를 제조하기도 한다.

이러한 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지 발포체를 제조하는데 있어 단열효과 등의 물성들을 좋게 하는데 필요한 요인들은 다음과 같다.

(1) 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지는 수용성이어야 경화액과 쉽게 섞이며 발포체 형성시에 수지가 경화발포액에 쉽게 침투해 들어가서 균일한 기포의 발포체를 형성할수 있다. 이때 수지가 응집체 상태로 발포액에서 분리가 되면 발포체의 기포가 불균일하게 되어 발포체의 물성에 나쁜 결과를 가져온다.

이때 수지와, 경화용액을 가열해주면 경화용액에 대한 수지의 용해도가 증가되어 발포체가 불균일하게 되는 것을 막을 수 있다.

(2) 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지는 계면활성제와 통상의 사용농도에서 침전이나 엉김이 없이 잘 섞일 수 있어야 한다.

(3) 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지가 경화 발포액과 섞어질 때 경화발포액의 기포벽에 수지가 침투되어 각 기포의 외부를 완전히 둘러싸지 않으면 개방기표가 형성되어 좋지 않다.

(4) 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지는 발포체의 각 기포벽에 고정되어 있어야만 하며, 수지가 발포체를 통과해 나가면 안되고 형성된 기포벽에 고정되어 크림상태 발포체의 형태를 유지시킬 수 있어야 한다.

(5) 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지의 반응성과 경화시간은 제조시의 온도와 발포체를 제조하는 방법에 따라 달라지므로 잘 조절해야 한다.

경화가 느리게 진행되면 발포체와 각 기포들이 서로 합쳐지게되고, 발포체를 금형등에 부을 때 경화속도가 빠르면 특정한 형태로 성형할 수 없게 된다.

그러므로 경화시간의 조절은 완충물질을 수지에 첨가하거나 경화제의 농도를 바꾸거나 온도를 바꿔줌에 따라 조정될 수 있다.

본 발명에 의한 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지의 제조법을 개략적으로 설명하면 포르말린 용액에 요소와 멜라민을 넣고 반응시키는데 있어, 첨가제로 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 글리세린, PVA 등과 같은 다가 알콜을 첨가하거나, 푸르푸랄(furfural), 푸르푸릴알콜(furfuryl alcohol) 등과 같은 푸란(furan) 고리화합물을 첨가하고, 가성소다와 같은 염기성 촉매가 가열반응시킨후 다시 인산과 같은 산성촉매로 반응시킨 시럽상태의 초기 공축합 수지액을 중화시키면 물성이 우수한 발포체 제조용 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지가 제조된다.

첨가제로 사용되는 다가알콜과 푸란 고리 화합물을 동시에 사용한 경우에는 좋은 결과가 나왔다.

본 발명의 요지를 상세히 설명하면 냉각기와 교반기가 부착되어 있는 반응조에 요소, 멜라민, 포름알데히드의 몰비(mole ratio)가 1:0.01-0.5:1.6-2.5되게 요소와 멜라민과 포르말린을 넣고 4NNaOH로 pH를 8-10.5로 맞춘후 70-100℃로 가열한다. 3-30분후에 100부에 대해 다가 알콜 1-30부를 첨부하거나 푸란고리 화합물 1-50를 첨가하고 계속 반응시킨다. 이때 다가 알콜이나 푸란고리 화합물을 반응 초기에 넣어도 된다.

5-40분후에 인산이나 개미산을 첨가하여 pH를 4.5-5.5로 맞추고 10-50분 동안 계속 80-115℃로 반응시킨후 10% NaOH로 pH를 7.0-7.3으로 맞추어 중화시킨다.

이때 중탄산암모늄을 수지액의 1% 정도 첨가한다. 이 중합된 수지의 점도는 보통 20-80cp(25℃에서 brookfield 점도계로 측정)로서 40-65%의 고형분을 갖는다.

본 발명에 따른 수지와 경화제, 계면활성제, 요소 등이 균일하게 녹아있는 경화용액을 공지의 발포장치로 공기와 균일하게 섞어주면 면도용 크림상의 발포액이 생성되는 데 이 발포액을 시공할 2중벽의 공간이나 금형에 붓고 그대로 경화시키면 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지 발포체가 제조된다. 경화용액은 물 100부에 인산, 개미산, 염산, 황산등의 산을 0.5-6부, 알킬벤젠술폰산, 알킬벤젠술폰산소다, 부틸나트탈렌술폰산소다, 라우릴알콜술폰산 소다 등의 계면활성제를 1-5부, 요소 5-15부, 디프로필렌글리콜 0.3-1부를 넣고 혼합하여 제조한다.

수지와 경화용액의 혼합비율은 1:1-2로 하고 필요하면 수지에 물을 혼합해서 점도를 낮추어 사용하면 밀도가 0.007-0.04g/㎤인 발포체가 제조된다.

이때 수지와 경화용액을 30-60℃로 가열하고 발포시키면 더 좋은 결과를 얻어진다.

이와같은 방법으로 제조된 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지발포체는 공지의 요소수지 발포체와 열전도율이 같고 난연성이며, 유연성이 좋고 잘 부서지지 않으면서도 판상의 단열재를 제조할 수 있을 정도의 압축강도가 좋은 발포체로 제조되었다.

본 발명에 따라 제조된 요소-멜라민-포름알데히드 공축합수지 발포체의 물성치는 다음과 같다.

본 발명의 요지를 좀더 명확히 설명하기 위해서 실시예를 들면 다음과 같다.

그러나 본 발명이 아래의 실시예에 국한된 것은 아니다.

[실시예 1]

냉각기와 교반기가 부착된 포르말린(37%) 510부, 요소 180부, 멜라민 15부를 넣고 4N NaOH를 첨가하여 pH를 8-10 사이로 맞춘 후 80-100℃로 교반하면서 반응시킨다. 3분후에 분자량 400인 폴리에틸렌 글리콜 30부를 첨가하고 계속 반응시킨다. 7분후에 30% 인산을 첨가하여 반응물의 pH를 4.5-5.5로 조절하고 끓이면서 수지액의 점도가 25-55cp가 되도록 반응시킨 후 10% NaOH를 첨가하여 중화시키고 냉각시킨다. 이 수지액에 NH₄HCO₃부를 넣는다. 이와같이 하여 제조된 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지액은 고형분이 45-50% 이다. 경화수용액은 물 100부에 알킬벤젠술폰산 소다 1부, 85% 인산 2-4부, 요소 3부를 넣고 교반해서 균일한 용액으로 만든다. 경화용액을 공지의 방법에 의해 공기 분산장치로 공기를 투입시켜 경화 발포액을 만들고 이 경화 발포액과 수지를 일정한 비율로 벤추리불렌더(Venturi blender)를 이용해 혼합해주면 면도용 크림상의 요소-멜라민-포름알데히드 공축합수지 발포체가 제조된다. 이때 수지와 경화수용액의 혼합비율은 1:1-2로 하며 수지와 경화수용액을 30-50℃로 가열해주고 발포시키면 더 균일한 발포체가 제조된다. 이때 발포체의 밀도는 경화발포액과 공기의 혼합비율에 따라서 결정된다.

[실시예 2]

반응조에 포르말린(37%) 530부, 요소 180부, 멜라민 15부, 디에틸렌글리콜 15부를 넣고 4N NaOH를 첨가하여 pH를 8-10 사이로 맞춘후 80-100℃로 교반하면서 응반시킨다. 10분 후에 30% 인산을 첨가하여 반응물의 pH를 4.5-5.5로 조절하고 끓이면서 수지액의 점도가 30-80cp가 되도록 반응시킨 후 10% NaOH를 첨가하여 중화시키고 냉각시킨다.

이렇게 하여 얻어진 수지는 실시예 1에서와 같은 방법으로 발포시켜 요소-멜라민-포름알데히드 공축합수지 발포체를 제조한다.

[실시예 3]

반응조에 포르말린(37%) 540부, 요소 180부, 멜라민 9부를 넣고 4N NaOH를 pH를 8-10 사이로 맞춘후 70-80℃로 교반하면서 반응시킨다. 30분 후에 30% 인산을 첨가하여 pH를 4.5-5.5로 조절하고 끓이면서 수지액의 점도를 20-50cp가 되도록 반응시킨 후 10% NaOH를 첨가하여 pH를 7.1-7.3으로 조절하고 냉각시킨다.

이렇게하여 얻어진 수지는 실시예 1에서와 같은 방법으로 발포시켜 요소-멜라민-포름알데히드 공축합수지 발포체를 제조한다.

[실시예 4]

반응조에 포르밀린(37%) 530부, 요소 180부, 멜라민 21부를 넣고 4N NaOH를 첨가하여 pH를 8-10으로 맞춘후 80-100℃로 교반하면서 반응시킨다.

5분후에 분자량 400인 폴리에틸렌글리콜 18부와 푸르푸릴 알콜 12부를 첨가하고 계속 반응시킨다.

10분 후에 30% 인산을 첨가하여 pH를 4.5-5.5로 조절하고 수지액이 점도가 25-65cp가 될 때까지 계속 끓이면서 반응시킨다.

반응이 끝난 수지액에 10% NaOH를 첨가하여 pH를 7.1-7.3으로 조절하고 냉각시켜서 축합된 수지를 실시예 1에서와 같은 방법으로 발포시켜 요소-멜라민-포름알데히드 공축합수지 발포체를 제조한다.

Claims (1)

1. 요소-멜라민-포름알데히드 초기 공축합수지를 중합할 때 포르말린에 요소와 멜라민을 넣고 염기성 및 산성촉매로 반응시키는데 있어서, 첨가제로 다가 알콜이나 푸란 고리화합물 또는 양화합물을 함께 첨가하고 공축합시키는 것을 특징으로 하는 요소-멜라민-포름알데히드 공축합 수지 발포체의 제조방법.