KR100352662B1

KR100352662B1 - 난연, 방염성을 구비한 폴리우레탄폼의 제조방법

Info

Publication number: KR100352662B1
Application number: KR1020000046733A
Authority: KR
Inventors: 송삼원
Original assignee: 송삼원
Priority date: 2000-08-12
Filing date: 2000-08-12
Publication date: 2002-09-12
Anticipated expiration: 2020-08-12
Also published as: KR20000063948A

Abstract

본 발명은 난연,방염성 재료로 사용 가능하도록 한 폴리우레탄폼의 제조방법에 관한 것으로, 아스팔트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조에 있어서, 스트레이트아스팔트를 공기취입한 침입도 30 내지 40정도의 블로운아스팔트와 탄소수가 C₅내지 C₁₀범위의 탄화수소계 용매가 20 내지 30 : 70 내지 80 중량비로 약 20 내지 30℃의 상온에서 혼합 교반하여 아스팔트용액을 제조하는 과정과; 분자량 4500 내지 5500 범위의 폴리프로필렌폴리올을 주성분으로 하고 촉매 정포제 등의 첨가제가 함유된 폴리올을 준비하는 과정과; 상기 폴리올 100중량비에 대하여 30 내지 40 중량비의 아스팔트용액을 약 20 내지 30℃ 상온에서 교반 혼합하여 아스팔트폴리올을 제조하는 과정; 그리고 상기 아스팔트폴리올 100중량비에 대하여 20 내지 40 중량비의 이소시아네이트를 투입하여 4000 내지 5000알피엠으로 고속 교반하여 발포시켜 난연, 방염성을 구비한 폴리우레탄폼의 제조방법을 제공하는 것이다.

Description

난연, 방염성을 구비한 폴리우레탄폼의 제조방법{the method of poly urethaneform having resistance for fire}

본 발명은 폴리우레탄폼에 관한 것으로, 더욱 상게하게는 물성변화가 없는 액상아스팔트가 폴리우레탄폼에 균일하게 분산분포되어 화학적 및 물리적 특성이 개선될뿐만 아니라 고온에서고 견디는 난연,방염성 재료로 사용 가능하도록 한 폴리우레탄폼의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 및 건축분야에서는 충격 및 방음 등의 에너지 흡수효과가 우수한 소재가 많이 사용된다. 에너지 흡수소재로서 재생면과 합성섬유의 수지처리에 의해 만들어진 펠트를 사용하였으나, 펠트는 제조비용이 높다는 단점이 있다. 이러한 단점에 의해 저렴하고 가공성이 용이한 폴리우레탄폼이 많이 사용되고 있는데 그 이유는 다음과 같다. 즉, 폴리우레탄폼은 우수한 에너지 흡수능, 복잡한 부분의 몰딩성, 저비중 및 저렴한 가공비 등의 장점을 가지고 있어 현재 보편적으로 널리 사용되고 있다.

특히 자동차의 경우 종래에는 단순한 운송수단으로 사용되었으나 근래에 들어서는 운송수단으로서 뿐만 아니라 거주공간으로도 이용됨으로써 자동차의 승차감을 좋게 하면서도 엔진부위에 사용시에는 내유성, 내한성 및 내열성이 우수한 소재에의 개발을 절실히 요구하고 있다. 자동차의 승차감은 저,중주파수 영역에서의 소음,제진 특성에 의하여 결정되나, 폴리우레탄폼 특히 연질폴리우레탄폼의 경우 고주파수영역에서는 우수한 흡음특성을 보이지만 저주파수 영역에서는 낮은 흡음특성을 보인다. 그리고, 폴리우레탄폼은 일정한 온도이상에서는 물성변화에 의해 녹아버리거나, 또는 화재에 취약하므로 엔진부위에는 쉽게 적용할 수 없었으며, 엔진부위에 사용시 별도의 커버가 필요하게 된다.

따라서 자동차 분야에 적용되는 소재에 대한 저주파수 영역에서의 흡음 및 제진특성 그리고 내열성 및 내한성을 향상시키기 위하여 여러가지 연구가 진행되어 왔다. 연구결과 폴리우레탄과 점성물질인 아스팔트를 혼용시킨 아스팔트 블렌드 폴리우레탄폼이 효과적이며, 이는 자동차 엔진과 노면으로부터 발생되는 진동 즉, 구조전파음 제거에 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서 아스팔트블렌드 폴리우레탄 폼은 자동차 및 건축분야에서 실링재, 흡음재 및 제진재 등 다양한 용도로 적용되고 있다.

아스팔트 블렌드 폴리우레탄폼에 대한 대표적인 종래 제조방법으로는 함침법, 발포법이 일반적이다.

함침법은 연속기포를 가지는 연질폴리우레탄폼에 아스팔트용액을 함침시키는 방법으로 오래전부터 널리 사용되는 방법이다. 그러나, 이러한 함침법은 폴리우레탄폼에 2차적으로 아스팔트용액을 함침시키기 위한 장치가 필요할 뿐만 아니라 바포체의 기포벽에 부착된 아스팔트는 비교적 떨어지기 쉬어 쉽게 묻어나와 품질이 저하되는 문제점이 있다.

발포법은 폴리올성분과 이소시아네이트 성분을 중합시켜 폴리우레탄 프레폴리머를 제조한 후, 이를 아스팔트수성에멀젼과 발포시키는 방법이 일본공개특허 소59-1533호에 나타나 있으나, 이러난 방법은 아스팔트수성에멸전을 별도로 준비해야하고, 또한 프레폴리머의 공정 등 추가공정이 많아 제작비용이 상승한다는 문제점이 있다.

또 다른 발포법으로는 폴리올과 이소시아네이트 및 아스팔트 등을 일체로 발포하는 방법(일본 공개특허 소54-77696호, 한국공개특허 1998-77532호 등)이 있다. 상기 방법은 공히 폴리올에 아스팔트를 첨가하고, 고른분산을 위하여 유화제 등의 기타 첨가제를 첨가하거나 또는 고온에서 아스팔트를 분산한 후, 이러한 아스팔트가 분산된 폴리올을 이소시아네이트와 반응시켜 폴리우레탄 폼을 제작하게 된다. 상기와 같은 방법에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 폴리올에 아스팔트를 분산시키기 위해서는 유화제 또는 고온이 필요하게 된다. 유화제의 사용시 아스팔트의 폴리올에 분산에는 용이하나. 이러한 유화분산을 위해 사용되는 유화제 및 기타첨가제는 폴리우레탄폼의 물성에 영향을 끼져 원하는 고품질의 제품을 얻을 수가 없다. 이러한 고품질을 얻기 위하여 일본공개특허 소54-77696호에 따르면, 상용성을 높이기 위하여 폴리올 성분으로 값비싼 폴리부타디엔 폴리올을 사용하게 되나, 이는 제품 가격의 상승을 야기시키는 문제점이 있다.

다음,한국공개특허 제98-77532호에 따른 방법에서는 다음과 같은 문제점이 있다.

먼저 고온으로 아스팔트를 폴리올에 분산시키게 될 경우에는 대개 100℃ 정도의 온도가 필요하게 되며, 이러한 온도상승을 위하여 별도의 장치가 필요하게 될 뿐만 아니라 온도상승에 따라 폴리올성분의 휘발과 물성변화가 야기되어 고품질의 제품이 얻기 힘들뿐만 아니라 제품가격이 상승하게 되는 문제점이 있다.

그리고, 상기 고온아스발트 분산방법은 폴리올에 아스팔트를 분산시켜 사용하게 될 경우 작업도중에 남은 폴리올성분의 장기 보관이 힘들어 제료손실이 너무 많다는 것이다. 즉, 폴리올성분에 분산된 아스팔트가 고화되어 침전되므로 작업도중 남은 폴리올은 재차 사용이 불가능하게 되므로 필요한 정확한 양만큼만 폴리올에 아스팔트를 분사시켜야 하므로 이러한 작업은 실지 작업과정에서 매우 힘들어 작업능률 저하를 야기시키는 문제점이 있다. 그리고 실지 남은 폴리올성분의 재차 사용이 불가능하므로 원료손실에 따른 제품가격의 상승을 야기시킬 뿐만 아니라 환경오염을 일으키는 문제점이 있다.

또한 상기 방법에서는 폴리올에 아스팔트를 혼합시키는 과정이 복잡하여 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 제작공정의 까다로움으로 인하여 생산성이 떨어지는 문제점이 있다. 즉, 도1에 도시된 바와 같이, 폴리올을 110℃정도로 준비한 후,스트레이드아스팔트 역시 110℃정도로 유지되도록 하여 혼합하고, 150 내지 200알피엠으로 교반혼합한다. 상기 액을 80℃ 냉각 한후, 물과 촉매를 섞어 다시 교반 혼합하고, 이를 20℃정도 되도록 냉각한다. 상기 냉각된 액에 아민촉매등을 넣고 재차 믹싱하여 아스팔트가 블랜댕된 폴리올을 제작하게 되어 블렌딩 액 제조시까지 너무 많은 공정과 시간이 소요되어 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 간단하고 저렴한 비용으로 폴리우레탄 폼내에 아스팔트가 고르게 분산되도록 하는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 상기 아스팔트가 함유된 폴리올은 장시간 미사용시에도 침전됨이 없이 물성변화가 일어나지 않아 재사용할 수 있도록 하여 작업능률이 향상된 폴리우레타폼 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 아스팔트 성분이 폴리우레탄 성분과 고루 섞이도록 함으로서 고온 및 저온에서의 변형성이 거의 없으며, 또한 방염성을 나타내어 여러 분야에서 사용가능한 폴리우레탄폼의 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

도 1 - 종래 폴리우레탄 폼의 제작과정을 나타낸 도.

도 2 - 본 발명에 의한 난연 방염성을 가지는 폴리우레탄 폼의 제작과정을 나타낸 도.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 아스팔트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조에 있어서, 스트레이트아스팔트를 공기취입한 침입도 30 내지 40정도의 블로운아스팔트와 탄소수가 C₅내지 C₁₀범위의 탄화수소계 용매가 20 내지 30 : 70내지 80 중량비로 약 20 내지 30℃의 상온에서 혼합 교반하여 아스팔트용액을 제조하는 과정과; 분자량 4500 내지 5500 범위의 폴리프로필렌폴리올을 주성분으로 하고 촉매 정포제 등의 첨가제가 함유된 폴리올을 준비하는 과정과; 상기 폴리올 100중량비에 대하여 30 내지 40 중량비의 아스팔트용액을 약 20 내지 30℃ 상온에서 교반 혼합하여 아스팔트폴리올을 제조하는 과정; 그리고 상기 아스팔트폴리올 100중량비에 대하여 20 내지 40 중량비의 이소시아네이트를 투입하여 4000 내지 5000알피엠으로 고속 교반하여 발포시켜 난연, 방염성을 구비한 폴리우레탄폼의 제조방법을 제공하는데 그 기술적 요지가 있다.

그리고, 바람직 하기로는 상기 폴리올은 에틸렌옥사이드가 10 내지 15 중량비 포함되어 이루어지거나, 탄산칼슘이 10 내지 20중량비 포함되어 이루어지도록 한다.

이하에서는 상기와 같은 특징을 가지는 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 가장 큰 특징은 아스팔트를 용매와 반응시켜 미리 액상화하고 액상화된 아스팔트는 장시간지속시에도 변형이 발생되지 않도록 하여 상기 액상아스팔트를 단순히 폴리올과 블렌딩함으로서 폴리우레탄폼의 제조방법 및 물성저하를 획기적으로 단축시키는데 가장 큰 특징이 있다. 즉, 한국공개특허 제98-77532호에서는 아스팔트를 폴리올에 고른 분산을 위하여 약 100℃의 고온에서의 작업이 이루어지고 이후 냉각 및 교반 등을 반복하는 후공정이 필요하여 작업성이 나쁘고, 상기 아스팔트가 분산된 폴리올은 장시간 보관이 곤란하여 작업 후, 남은 폴리올은시간이 지날수록 아스팔트의 침전이 일어나 재차 사용이 불가능하다는 치명적이 단점을 가지고 있었으나, 본 발명은 그러한 문제점을 일시에 해결한 것이다.

이를 도시한 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 액상아스팔트를 폴리올과 바로 혼합하여 아스팔트가 블랜딩된 폴리올(이하 '아스팔트폴리올'이라 칭하기로 한다)을 제작한 후, 상기 아스팔트폴리올을 이소시아네이트와 반응시켜 폴리우레탄폼을 제작함으로써 공정을 획기적으로 단축할 뿐만 아니라 성능 또한 보다 개선시킨 것이다.

먼저, 아스팔트는 침입도(25℃, 100g, sec)가 약 30 내지 40인 블로운 아스팔트(blown asphalt)를 사용한다. 이는 원유에서 얻은 잔사유를 감압증류하여 얻은 최종잔유물인 스트레이트 아스팔트에 공기를 불어넣어 아스팔트 성분을 일부 산화시켜 침입도를 조정하여 제조된 것이다. 이러한 블로운 아스팔트를 사용하는 이유는 후술하는 용매와의 상용성을 좋게 하기 위해서 일 뿐만 아니라 변성을 방지하기 위해서이다. 즉, 본 발명자의 실험에 따르면, 원유의 감압증류에 의해 제조된 스트레이트 아스팔트는 침입도가 80 내지 150 정도이며, 점착력이 강하다. 이러한 스트레이트 아스팔트 용매와의 상용성이 좋지 않을 뿐 아니라 변성에 약하여 그대로 둘 경우 쉽게 고화되어 장시간 사용이 곤란하다. 이에 반하여 공기산화에 의한 블로운 아스팔트는 연화점이 높고 탄성이나 충격에 대한 저항성이 클뿐만 아니라 변성이 강함을 알 수 있었으며, 또한 용매와의 상용성이 좋음을 알 수 있었다. 그리고 침입도를 상기와 같이 조절하는 이유는 아스팔트의 고른 분산 및 뭉침을 방지하기 위하여 침입도는 30 내지 40 정도가 바람직 함을 알 수 있었다.

상기 아스팔트를 액상으로 만들기 위한 용매로서 갖추어야 할 특성으로는 아스팔트가 쉽게 반응되어 빠르게 용해될 수 있어야 하며, 또한, 아스팔트 분산효과가 뛰어나 정치시에 아스팔트 성분이 뭉쳐 침전되거나, 또는 응고되는 것을 방지할 수 있어야 한다. 그리고, 상기 아스팔트가 녹은 용액은 보관시 비휘발성이어야 하며, 취급이 용이하고 저렴하게 공급될 수 있어야 한다. 또한, 더운 여름철의 높은 온도상승시와 겨울철의 낮은 온도에서와 갇이 광범위한 온도범위에서도 물성의 변화가 일어나지 않아야 한다. 또한 용매는 폴리우레탄 발포시에 발포제로 역활을 수행할 수 있어야 한다. 즉, 기존의 발포제로 사용가능한 물, 유기용매 또는 이들이 혼합용매로 사용가능한 것이어야 한다. 이러한 제반조건을 만족하는 용매를 연구하던중 수많은 시행착오 끝에 적합한 용매를 찾을 수 있었다.

용매가 갖추어야 할 조건으로는 인화점이 35℃ 이상이어야 한다. 이는 더운 여름철의 작업시 안정성을 고려한 것이다. 그리고 어는점이 -20℃이하이어야 하며, 이 역시 겨울철 작업의 편의성을 위한 것이다. 그리고, 발포시 폴리올과 이소시아네이트의 반응에 의한 폴리우레탄폼제조시 나타나는 온도인 100℃정도 보다 큰 120℃정도의 증류온도를 가져야 폴리우레탄 폼제조시 안정성을 유지할 수 있다. 이러한 제반족건을 만족시기기 위한 용매로는 비중이 0.6 내지 0.8 정도인 탄화수소계가 적당함을 알았다. 즉, C₅내지 C₁₀의 탄소수를 가지는 탄화수소계 용매가 적당하며, 바람직하기로는 분기된 가지를 가지는 것보다는 직쇄탄화수소계가 좋다. 이라한 직쇄탄화수소계 용매는 별도 제작할 수도 있으나, 시중에서 손쉽게 구할 수 있는 용제로 공업용휘발유5호를 사용할 수 있을 것이다. 상기 공업용휘발유5호는,원유의 상압증류에 의한 직류가솔린으로서 한국공업규격에 크리닝솔벤트로 사용가능하며, 그 성상으로는 인화점이 38℃이상, 증류온도가 150℃이상이고, 탄소수가 C₅내지 C₁₀의 탄소수를 가지므로 상기에서 상술한 제반조건을 만족한다. 따라서 시중에서 널리 사용되고 손쉽게 구할 수 있는 공업용휘발유5호를 용매로 사용하여도 무방하다.

상기 용매와 아스팔트의 배합을 위해서는 중량비로 60 내지 80 : 20 내지 40 중량비로 혼합되는 것이 좋으며, 바람직 하기로는 80 : 20정도의 중량비로 혼합되도록 하는 것이 좋다. 만일 용매의 중량비가 80 이상일 경우에는 발포시 제작되는 폴리우레탄폼이 고른 셀조직이 이루어지지 않으며, 용매의 중량비가 60이하일 경우에는 아스팔트의 고른 분산이 이루어지지 않아 제품의 불량이 발생된다.

그리고, 아스팔트가 용매에 균일하게 분산되도록 하기위해 상온 약 25℃에서 교반속도를 약 4000 내지 5000알피엠으로 교반함이 바람직하다. 상기와 같이 용매에 아스팔트를 분산시킨 경우, 아스팔트는 각 용매사이에 고루 분산되고, 장시간지속시에도 아스팔트의 뭉침에 의한 침전이 발생되지 않음을 알 수 있었다.

다음, 본 발명에 사용되는 폴리올을 설명하기로 한다. 우레탄폼 제조에 사용되는 폴리올은 그종류에 따라 폴리부타디엔 폴리올이나 폴리프로필렌클리콜 그리고 이들의 혼합물 등 여러가지가 있으며, 또한 분자량 또한 다양하게 분포된 것들이 출시되고 있다.

본 발명자의 실험에 따르면, 아스팔트의 고른 분산에 따른 우레탄폼의 특성을 향상시키기 위해서는 폴리올의 분자량이 클수록 효과적임을 알 수 있었다. 바람직한 특성을 나타내기 위해서는 폴리올의 분자량이 최소한 5000이상이 되어야 함을 알 수 있었으며, 이보다 적을 시에는 아스팔트 고른 분산이 잘 이루어지지 않았고, 특성 또한 충분치 못함을 알 수 있었다. 한편, 폴리올의 분자량이 클수록 원액 가격이 비싸게 되므로 경제적인 측면을 고려해볼때, 분자량의 조절이 필요하다. 이를 위해 폴리올 성분에 저렴한 에틸렌옥사이드를 첨가하여 분자량이 증가된 폴리올을 제작할 수가 있다. 이들 에틸렌옥사이드는 분자량조절제로서 역활을 수행하며 폴리올에 대하여 약 15% 정도 함유되도록 하는 것이 물성의 변화없이 분자량 조절이 이루어짐을 알 수 있었다. 따라서 사용가능한 폴리올으로는 폴리부타디엔폴리올보다는 저렴한 4500 내지 5500 정도의 분자량을 가지는 폴리프로필렌폴리올 80 내지 85%/중량비 정도와 에틸렌옥사이드 15 내지 20%/중량비 정도가 혼합된 폴리올을 사용하는 것이 좋다.

그리고, 폴리올과 아스팔트용액의 혼합비율은 폴리올 100중량비에 대하여 아스팔트용액 30 내지 40 중량비의 혼합이 적합하다. 아스팔트용액이 30중량비 이하일 경우에는 충분한 흡음효과가 나타나지 않으며, 또한 내열성 및 방염성이 충분한 효과를 나타내지 못한다. 아스팔트용액의 중량비가 40이상일 경우에는 폴리올과 이소시아네이트의 반응에 의한 폴리우레탄폼의 형성이 저하되어 폴리우레탄폼의 물성이 충분하지 못함을 알 수 있었다.

한편, 폴리올과 반응되는 이소시아네이트 성분은 종래에 사용되는 것과 동일하므로 이하 자세한 설명은 생략하기로 한다.

다음은 상기와 같은 구성으로 이루어지는 원료를 사용하여 폴리우레탄 폼 제조방법의 바람직한 실시예를 참고하여 설명하기로 한다.

실시예 1

아스팔트 용액의 제조

원유의 감압증류에 의해 제조된 스트레이트 아스팔트에 공기를 강제 취입하여 산화시킨 블로운아스팔트의 조절하여 30 내지 40 정도의 침입도 (25℃,100g,sec (1/10mm))가 되도록 한다. 상기 블로운아스팔트를 공업용휘발유5호에 20 : 80 중량비로 혼합하여 4000 내지 5000 알피엠으로 상온에서 약 30분간 교반시킴으로서 아스팔트가 용매내에 고루 분산되도록 하여 액상아스팔트를 제조한다.

폴리올과 혼합

상기 아스팔트용액을 분자량 4500 내지 5500 정도인 폴리프로필렌폴리올과 에틸렌옥사이드가 80 내지 80 : 15 내지 20 으로 혼합된 폴리올과 혼합한다. 이때, 상기 폴리올은 촉매제, 정포제 등의 첨가제가 혼합되어 있으며, 이러한 기타 첨가제의 첨가는 우레탄폼 제조의 당업계에 알려진 공지기술이므로 자세한 설명은 생략한다. 상기 폴리올 100중량비에 대하여 아스팔트용액은 30 내지 40중량비가 되도록 혼합하여 상온에서 약 30분 내지 1시간 가량 혼합하여 아스팔트용액이 폴리올과 고루 혼합되도록 한다. 한편, 상기 폴리올에는 재료비 절감을 위하여 탄산칼슘과 같은 고형물질을 혼합할 수도 있으며, 이러한 탄산칼슘 등은 물성에 영향을 미치지 않는 범위 폴리올 100중량비에 대하여 5 내지 20중량비 혼합되도록 하며,바람직 하기로는 10 내지 15 중량비 혼합되도록 한다.

이소시아네이트와 반응

상기 아스팔트용액과 탄산칼슘이 혼합된 아스팔트폴리올과 이소시아네이트를발포시스템내에 각각 준비하고, 상기 아스팔트폴리올과 이소시아네이트를 혼합과 동시에 약 4000 내지 5000알피엠(rpm)의 속도로 고속교반시켜 약 3 내지 6초간 반응시킨다. 상기 이소시아네이트의 양은 발포되는 우레탄폼의 물성에 따라 조정되며, 이러한 이소시아네이트와 폴리올의 배합비율은 당업계에서 공지이나, 본 실시예에는 자동차의 엔진 등의 커버에 사용되기 위한 우레탄폼으로서 밀도가 약 0.12 ±0.02 g/㎤ 인 물성을 요구하므로 아스팔트폴리올 100중량비에 대하여 이소시아네이트 20 내지 25중량비가 되도록 조절하였다. 상기 반응된 용액을 일정한 형상의 금형내에 주입후 발포시킨다. 이때 상기 금형은 약 50 내지 60℃ 정도의 온도를 유지토록 하며, 주입되는 반응원료는 약 30 내지 50℃ 정도의 온도를 유지토록 하며, 주입 후 탈형은 약 5 내지 6분 후에 실시하여 제품을 완성하였다.

실험예 1

상기와 같은 제조방법으로 제작된 폴리우레탄폼에 대한 물성 측정 결과는 아래 표와 같이 나타났다.

	인장강도(1)(㎏/㎤)	인열강도(2)(㎏/㎤)	내열성(3)(℃)	내한성(4)	연소성(5)(㎜/분)
본발명	4.2	115	200이상	-40이하	10
비고예1	4.6	110	150이상	-40이하	15
비고예2	3.6	120	120이상	-35이하	40
비고예3	2.9	90	90이상	-30이하	90

(1) ∼ (4) JIS - K 64이 한국공업규격 시험방법에 의함

(3) 규격조건 150℃×1hr

(4) 규격조건 -40℃×1hr

(5) FMVSS 302 규격시험에 의함 (규격 ㎜/분 80이하)

발포법에 의한것으로

비고예 1 - 한국 공개 투허 98-77532호에 의함

비고예 2 - 함침법에 의한 제품

비고예 3 - 아스팔트 미함유 폰리우레탄폼 사용

상기 표에 나타난 바와 같이, 공히 폼밀도는 자동차 내부 규격에 적합한 0.12g/㎤ ±0.02에 만족하였다. 인장강도 및 인열강도에서는 본 발명의 실시예와 비교예 1의 것이 비교예2와 비교예3보다 우수하게 나타났는데 이는 점착성 물질인 아스팔트가 폼내부에 결합됨으로써 강도를 보강하게 되는 것이다. 비교예3은 아스팔트가 함유되기는 하나, 내부결합이 아닌 함침에 의한 결합을 이루므로 강도가 다소 약하게 나타난다.

무엇보다도 본 발명에 의한 실시예에서는 내열성 및 내한성 그리고 연소성에 대한 저항이 우수하게 나타나는데 이는 상기 아스팔트가 우레탄 폼내에 가장 고르게 분포됨으로서 나타나는 결과이다. 즉, 비교예1보다 우수하게 나타나는 이유는 아스팔트 자체의 침입도가 보다 적을 뿐만 아니라 블로운 아스팔트를 사용함으로서 자체내에 산화기를 포함하는 아스팔트가 우레탄 폼에 보다 효과적으로 결합됨을 알 수 있다.

실험예 2

본 실험예는 용매에 희석된 아스팔트용액이 폴리올과 혼합된 본 발명과 스트레이트아스팔트를 폴리올과 고온으로 교반혼합시킨 종래 발포법에 의한 폴리올의 시간의 변화에 따른 물성변화 및 이를 이용하여 제조된 폴리우레탄 폼의 물성변화를 나타낸다.

저장온도 40℃ ◎ : 양호 ○ : 보통(사용가능) × : 굳어짐(사용불능)

경과시간	2일	4일	6일	8일	10일	15일	20일	25일	30일
본발명	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	○	×
비고예	◎	◎	◎	○	×

비고예 : 한국공개특허 98 - 77532호에 의한 방법

저장온도 0℃

경과시간	3일	6일	9일	12일	15일	20일	25일	30일	35일	40일
본발명	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	○	×
비고예	◎	◎	◎	◎	○	×

상기 실험예에 따르면, 여름철에 해당하는 저장온도 40℃에서는 비교예에 나타난 아스팔트가 함유된 폴리올은 약 1주일 정도 보관사용가능하나, 그 이상되면 아스팔트 성분이 뭉쳐서 더 이상 사용할 수 없게 되는 반면에 본 실시예에서는 약 3주가량 정도 변성없이 사용할 수 있음을 알 수 있다. 또한 겨울철 온도에 해당하는 0 ℃에서는 비교예는 약 2주간 사용가능한 반면에 본 실시예는 약 5주간 사용가능함을 알 수 있다.

이런 결과가 나타나는 이유는 블로운아스팔트가 가지는 산화기에 의한 용매와의 단단한 화학적 결합과 이의 폴리올과도 화학적 결합에 의하여 아스팔트이 뭉침현상이 방지되어 거의 변성이 잘 이루어지지 않음을 나타내며, 장시간 사용이 가능함을 알 수 있다.

실험예 3

본 실험은 본 발명에 의한 실시예와 여러 다른 흡음재의 흡음률을 비교하기 위한 것이다.

JISA 1405(관내법에 의한 수직 입사 흡음율 측정 방법) - 표준시험에 의함.

비고예1 : 한국공개특허 98 - 77532호에 의한 우레탄폼

비고예2 : 함침법에 의한 우레탄폼

비고예3 : 펠트에 의한 흡음재

표에 나타난 바와 같이, 본 실시예는 저주파 영역(약 1200 헤르츠까지)에서 우수한 흡음특성을 나타내는데, 이는 점착성물질로서 저주파흡음특성이 우수한 아스팔트가 우레탄 폼 내부에 균일하게 분포되어 충분한 특성을 나타낼 수 있기 대문으로 보여지며, 고주파영역(약 4000 내지 6000 헤르츠)에서도 비교에1과 비교예2보다는 우수한 특성을 나타낸다. 그러나, 펠츠흡음재(비교예3)보다는 고주파영역에서 흡음률이 다소 떨어지나, 자동차에서 소음진동은 저주파 영역에서의 흡음률이 중요한 요소이므로 충분한 결과이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 아스팔트 분산된 폴리우레탄폼의 제조방법이 보다 간단해져 작업능률의 향상 및 생산성이 향상되는 효과가 있다.

그리고, 별도 아스팔트 제조된 아스팔트용액은 장시간에도 변성이 이루어지지 않으므로 매작업시마다 아스팔트분산 폴리올용액을 제작할 필요가 없으며, 이에따라 작업의 편리성은 물론 폐기물 발생이 억제되고 원료 손실이 방지되어 가격의 저렴성 및 환경친화적인 제품 생산이 가능해지는 다른 효과가 있다.

또한, 아스팔트용액이 고루 분산되어 제품이 이루어지므로 흡음 성능의 향상은 물론 내열성 및 내한성의 증대와 더불어 화재시에도 불에 타지 않는 방염성을 나타내어 방염재료로 사용가능한 또 다른 효과도 있다.

Claims

아스팔트가 포함된 폴리우레탄 폼의 제조에 있어서,

스트레이트아스팔트를 공기취입한 침입도 30 내지 40정도의 블로운아스팔트와 탄소수가 C₅내지 C₁₀범위의 탄화수소계 용매가 20 내지 30 : 70 내지 80 중량비로 약 20 내지 30℃의 상온에서 혼합 교반하여 아스팔트용액을 제조하는 과정과;

분자량 4500 내지 5500 범위의 폴리프로필렌폴리올을 주성분으로 하고 촉매 정포제 등의 첨가제가 함유된 폴리올을 준비하는 과정과;

상기 폴리올 100중량비에 대하여 30 내지 40 중량비의 아스팔트용액을 약 20 내지 30℃ 상온에서 교반 혼합하여 아스팔트폴리올을 제조하는 과정; 그리고

상기 아스팔트폴리올 100중량비에 대하여 20 내지 40 중량비의 이소시아네이트를 투입하여 4000 내지 5000알피엠으로 고속 교반하여 발포시키는 것을 특징으로 하는 난연, 방염성을 구비한 폴리우레탄폼의 제조방법.
제 1 항에 있어서,

상기 폴리올은 에틸렌옥사이드가 10 내지 15 중량비 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 난연, 방염성을 구비한 폴리우레탄폼의 제조방법.
제 1 항 또는 제 2항에 있어서,

상기 폴리올은 탄산칼슘이 10 내지 20중량비 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 난연, 방염성을 구비한 폴리우레탄폼의 제조방법.