KR910008998B1 - 형상기억성 중합발포체로 이루어진 단열재 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

형상기억성 중합발포체로 이루어진 단열재

제1도는 발명 단열재의 일예를 표시한 도면.

제2도는 제1도에 표시한 단열재를 장착하는 배관을 표시한 도면.

제3도는 제2도의 배관에 제1도의 단열재를 장착한 상태를 표시한 도면.

제4도는 제3도의 것을 변형시킨 상태를 표시한 도면.

제5도는 제4도의 것을 좁은 부분에 삽입후 가열해서 제4도의 변형을 해방시킨 상태를 표시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 단열재 2 : 배관

3 : 구조물 10 : 형상

본 발명은, 성형성이 양호하고, 또한 형상기억성을 가지고, 유리전이점 전후의 탄성율의 변화를 유효하게 이용한 단열제에 관한 것이다. 파이프, 튜우브, 각종용기, 평판, 기타 각종의 이형성형품등에 적용하는 단열재는 종래부터, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리스틸렌, 고무스펀지, 기타각종 합성수지의 발포체로부터 제조되고 있다.

한편, 중합성형체로, 성형형상과 변형형상을 온도조작으로 구분사용하는 형상기억성 중합성형체가 제안되어 있다. 이 형상기억성 중합성형체는, 중합체의 유리이점 이상이고 또한 성형온도 미만에서 변형을 가하고, 그 변형을 유지한채 유리전이점 이하로 냉각하므로 변형형상을 고정하고, 유리전이점 이상으로 가열하므로서 원래의 성형형상으로 복귀하는 것이다.

그러나, 상기의 각종합성수지 발포체로부터 제조되는 통상의 단열재는, 주지한 바와 같이, 그 성형된 단열재의 형상 그대로 사용하지 않으면 안되어, 겨우 발포체의 고탄성율을 이용하는 정도에 그치고 있다. 단, 발포체의 모두가 고탄성율을 가진 것이라고는 한정할 수 없으며, 원료의 합성수지의 종류에 따라서는, 극히 낮은 탄성율을 나타내는 발포제도 있다.

이와 같은 낮은 탄성율의 발표체의 경우, 주지한 바와 같이, 발포체는 내부에 대량의 공기를 포함하기 때문에 중량에 비해 체적이 매우 크며, 이것을 곤포, 운반할려면, 이 큰 체적 그대로 행하지 않으면 안되고, 한번으로 대량의 것을 곤포, 운반하는 것은 매우 곤란 내지 불가능하였다. 또, 창고등에 저장하는 경우에도, 이 큰 체적 그대로 저장하지 않을 수 없고, 넓은 스페이스가 필요하였다.

또, 단열재의 각종부품에의 장착작업이나, 이 단열재 장착부품의 장착공사등에 있어서도, 예를들면 이 부품이 파이프나 튜우브, 혹은 복잡한 형상의 용기등의 경우, 이들 작업(접착제에 의한 정착시의 가압작업등)이나 공사(배관, 틈새봉하기등)가 극히 곤란하게 되어, 작업시간이나 공사시간이 길어질 뿐만 아니라, 경비도 방대한 것으로 된다.

또, 상기한 형상기억성 중합성형제는, 곤포 운반, 저장, 혹은 장착작업이나 장착공사등에 있어서는, 이들을 간편하게 행할 수 있는 형상으로 해두고 통상의 사용에 있어서는. 사용시의 형상으로 할 수 있기 때문에, 이상과 같은 문제는 없으나, 지금까지 제안되고 있는 형상기억성 중합체는, 예를들면 분자사슬의 말단에 잉어의 NCO기(基)를 다량으로 가진 폴리우레탄이며, 이 다량의 잉어 NCO기가 가교반응을 발생하여, 그물형상의 고분자 화합물로 되어, 가공성의 자유도가 극단적으로 저하되는 것이 걱정된다.

구체적으로는, 소정의 형상을 요하는 단열재를, 사출성형, 압출성형, 불어넣기성형, 주형법등 일반적인 성형방법으로 성형하는 것이 매우 곤란하게 되는등의 문제를 생각할 수 있다. 본 발명은 성형성이 양호하고, 또한 형상기억성을 가지고 곤포, 운반, 저장, 장착작업이나 장착공사동시에는, 이들을 간편하게 행할수 있는 형상으로 변형하고, 통상의 사용시에는 본래의 형상으로 용이하게 복귀하는 단열재를 제안하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은, 상기 목적을, ① 성형성이 양호하고, 또한 유리전이점 전후에서 큰 탄성율 변화를 나타내는 형성기억성 중합발포체로 이루어진 단열재. ② 상기 중합체가, 2관능 디이소시아네이트, 2관능 폴리올, 및 활성수소기를 함유한 2관능 사슬연장제를, 몰비로, 디이소시아네이트 : 폴리올 : 사슬연장제=2.00∼1.10 : 1.00 : 1.00∼0.10이 되도록 배합하고, 발포제를 첨가해서 프레폴리법에 의해서 합성한 폴리우레탄으로서, 말단에 NCO기와 OH기를 대략 동등량 함유하고, 유리전이짐이 -50∼60℃, 결정화동가 3∼50 중량%인 상기의 단열제에 의해서 달성되는 것이다.

본 발명의 단열재는, 이 단열재 성형시에 이 단열재 본래의 형상으로 성형되고, 이것을 유리전이점(이하,Tg)이상으로 가열하면, 탄성율이 매우 커진다. 따라서, Tg이상이고 또한 성형온도 이하의 온도로 가열하여, 이 온도에서 가압해서 감용화(減容化) 시킨다. 감용화된 형상을 유지한채 Tg이하로 냉각하면, 본 발명의 단열재는 탄성율이 매우 작아지고, 이 감용화된 형상으로 고정된다.

이에 의해, 곤포, 운반, 저장, 단열재의 부품에의 장착작업이나 이 단열재 장착부품의 장착공사등을 간편하게 행할 수 있다. 그리고, 본 발명 단열재가 장착된 부품을 소정의 개소에 장착한 후, 이 단열재의 Tg이상에서 상기 감용화시켰을때의 온도로 가열하면, 이 감용화형상이 해방되어, 본 발명 단열재 성형당초의 형상으로 복귀하여, 통상의 부품으로서의 역할을 다한다.

따라서, 본 발명 단열재의 Tg(즉, 본 발명의 단열재의 원료인 중합체의 Tg)는, 이 단열재 장착부품의 통상사용사의 온도보다 낮은 것이 필요하다. 또, 본 발명 단열재를 저가격으로 제조할려면, 상기 중합체의 성형성이 양호한 것이 필요하게 된다.

이와 같은 중합체로서, 본 발명에서는, 2관능 디이소시아네이트, 2관능 폴리올, 및 활성수소기를 함유한 2관능 사슬연장제를, 몰비로, 디이소시아네이트 : 폴리올 : 사슬연장제=2.00∼1.10 : 1.00∼0.01이 되도록 배합하고, 프레폴리머범에 의해 중합한 폴리우레탄으로서, 말단에 NCO기와 OH기를 거의 동량함유하고, 유리전이점이 -50∼60%, 결정화도가 3∼50 중량%의 것을 사용하는 것이다.

이 폴리우레탄은, 분자의 말단에 잉어의 NCO기를 가지고 있지 않기 때문에, 가교반응이 진행되지 않고, 사슬형상의 분자로 되어 있으며, 또 추가해서 상기 결정화도를 가지기 때문에, 열가소성을 나타내고, 성형성도 양호하다. 또 상기 Tg를 가지기 때문에, 본 발명 단열재는, 극한지에서부터 일대지까지 넓은 범위에 있어서, 상기와 같은 사용을 할 수 있다.

또한, 본 발명의 폴리우레탄이 원료인 2관능 이소시아네이트로서는, 일반식이 OCN-R-NCO로 표시되고, R은 1또는 2개의 페닐렌기를 의미하나, R이 없는 것이라도 되며, 구체적으로는, 2, 4-톨루엔디이소시아네이트, 4, 4′-디페닐에탄디이소시아네이트, 카르보디이미드 변성의 4, 4-디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트등을 사용할 수 잇다.

또, 2관능 폴리올로서는, 일반식이 OH-R′-OH로 표시되고, R′는 1또는 2개의 페닐렌기를 의미하나, R이 없는 것이라도 되며, 또 2관능 폴리올과 2관능 카르복시산 또는 고리형상 에테르와의 반응생성물등이 있으며, 구체적으로는, 폴리프로필렌글리콜, 1, 4-부탄그리콜아디페이트, 폴리테트라메틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 비스페놀 A와 프로필렌옥시드와의 반응생성물등을 사용할 수 있다.

활성수소기를 함유한 2관능 사슬연장제로서는, 일반식이 OH-R˝-OH로 표시되며, R˝는 (CH₂)_N기, 또는 2개의 페닐렌기를 의미하고, 또한 상기 사슬연장제와 2관능 카르복시산 또는 고리형상 에테르와의 반응생성물등이 있으며, 구체적으로는, 에틸렌글리콜, 1, 4-부탄글리콜, 비스(2-히드록시에틸)히드퀴논, 비스페놀 A 에틸렌옥시드의 반응생성물, 비스페놀 A와 프로필렌옥시드와의 반응생성물등을 사용할 수 있다. 이들 원료로부터 합성된 본 발명 폴리우레탄은, 하기 일반식으로 표시할 수 있다.

m=1∼16, n=0∼16.

발포방법은, 통상의 프레폴리머를 거쳐서 발표시키는 콘벤셔널법, 프로드법을 채용할 수 있다. 발포제는, 화학적인 부해에 의해서 가스를 발생하는 분해형발포제, 화학적 변화없이 휘발하는 휘발형 발포제 모두 사용할 수 있다. 분해형 발포제조서는, 중탄산소오다, 탄산암오늄, 중탄산암모늄, 아지드화합물, 봉수소화소오다, 물과 반응해서 수소를 발생하는 경금속등의 무기계발포제, 아조디카르본아미드, 아조비스롬아미드, N, N′-디니트로소 펜타메틸렌테트라민등의 유기발포제를 들 수 있다. 또, 휘발형 발표제로서는, 압축질소가스, 트리클로로모노플루오로베탄등들 들 수 있다.

[실시예]

① 폴리우레탄으로 이루어진 단열재의 조제예, 표 1에 표시한 이소시아네이트와 폴리올을 표 1의 비율이 되도록 배합시켜, 무촉매로 반응시켜서 프레폴리머를 합성하였다. 이어서, 이들 프레폴리머에 표 1에 표시한 사슬연장제를 표 1의 비율이 되도록 배합시키고, 또 발포제로서 트리클로로모노플루오로메탄(비등점23.8℃)을 폴리우레탄 100중량부에 대해서 20중량부 배합시켜, 가열해서 주형(注型)에 의해 성형하고, 120℃×2 min∼10Hr.의 큐어링을 실시하여, 제1도에 표시한 원통형(재경 9.5㎝이고, 두께4㎝)의 형상기억성 폴리우레탄 발표체로 이루어진 단열재 (1)을 조제하였다. 이들 폴리우레탄 발포제는 20배로 팽창되어 있으며, 기본적물성은 표 1와 같았다.

또한, 동표중

이며, 결정화도는 X선 회절법에 의한 것이다.

[제1표]

② 단열재의 사용에 표 1중 No. 39의 폴리우레탄을 사용해서 조제된 제1도에 표시한 단열재(1)내에, 제2도에 표시한 상기 단열재(1)의 내경보다 약간 작은 외경의 배관(2)를 제3도에 표시한 바와 같이 삽입 하였다. 이어서, 이것을 상기의 폴리우레탄의 Tg 이상의 50℃로 가열하여, 외부로부터 압력을 가해서 제4도에 표시한 바와 같은 형상(10)으로 하고, 이 외압을 가한채 Tg 이하로 냉각시켰던바, 제4도에 표시한 형상(10)으로 고정(기억) 시킬 수 있었다. 이 상태에서 곤포하여, 운반하고, 혹은 저장한다.

그리고, 상기의 배관을 요하는 좁은 개소에 삽입배관하고, 상기의 폴리우레탄의 Tg 이상으로 가열하여, 감용화를 풀어 원래의 원통형상으로 복귀시킨다. 제5도는 이때의 상태의 일예를 표시하며, 단열재(1)은, 그 탄성 때문에, 배관주변의 구조물(3)의 형상을 따른 형상을 따른 형상으로 되어 있다. 이상 상세히 본 발명 단열재에 의하면, 다음과 같은 효과를 있게 할 수 있다.

1) 저장, 곤포, 운반, 소요부품에의 장착시, 또 상기단열재 장착부품의 소요개소에의 장착등의 경우에는, 이것들을 간편하게 행할 수 있는 형상으로, 본 발명 단열재의 Tg 이상으로 가열한 응력을 가하므로서 용이하게 변형할 수 있다. 따라서, 한꺼번에 대량의 것을 저장, 곤포, 운반등을 하는일, 혹은 복잡한 형상의 부품에의 장착작업이나, 이 부품의 예를들면 좁은 부분에의 장착공사등이 극히 용이해진다.

2) 이 변형은, 본 발명 단열재의 Tg 이상으로 재가열하는 것만으로 용이하게 원래의 형상으로 복귀시킬수 있다.

3) 본 발명에 관한 폴리우레탄은, 분자사슬의 말단에 잉어의 NCO기가 없으며, 따라서 이 NCO기에 유래되는 가교반응은 발생하지 않고, 사슬형상의 고분자 화합물로 되어 있어, 가공성의 자유도가 높고, 예를들면 사출성형, 압출성형, 불어넣기성형등 일반적인 성형방법을 자유롭게 적용할 수 있어, 복잡한 형상의 단열재라도 용이하게 성형할 수 있다.

Claims (2)

1. 성형성이 양호하고, 또한 유리전이점 전후에서 큰 탄성율 변화를 나타내는 형상기억성 중합발포체로 이루어진 단열재.
2. 제1항에 있어서, 형상기억성 중합체가, 2관능 디이소시아네이트, 2관능 폴리올, 및 활성 수소기를 합유한 2관능 사슬연장제를, 몰비로, 디이소시아네이트 : 폴리올 : 사슬연장제=2.00∼1.10 : 1.00∼0.01이 되도록 배합하고, 발포제를 첨가해서 프레폴리머법에 의해 합성한 폴리우레탄으로서, 말단에 NCO기와 OH기를 동등량 함유하고, 유리전이점이 -50∼60℃, 결정화도가 3∼50 중량% 인 것을 특징으로 하는 형상기억성 중합체로 이루어진 단열재.

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