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KR101232443B1 - 우수한 절연성을 갖는 경질 발포체 및 상기 발포체의 제조방법 - Google Patents

우수한 절연성을 갖는 경질 발포체 및 상기 발포체의 제조방법 Download PDF

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KR101232443B1
KR101232443B1 KR1020077008450A KR20077008450A KR101232443B1 KR 101232443 B1 KR101232443 B1 KR 101232443B1 KR 1020077008450 A KR1020077008450 A KR 1020077008450A KR 20077008450 A KR20077008450 A KR 20077008450A KR 101232443 B1 KR101232443 B1 KR 101232443B1
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스티븐 엘. 쉴링
케빈 제이. 엘스켄
에드워드 이. 발
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바이엘 머티리얼싸이언스 엘엘씨
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Abstract

(발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로) 약 0.5 중량％의 물 및 (발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로) 약 12 중량％의 HFC-245fa로 구성된 발포제의 존재하에 폴리이소시아네이트를 이소시아네이트-반응성 물질과 반응시켜 우수한 절연성을 갖는 경질 발포체를 제조한다.
이소시아네이트, 이소시아네이트-반응성 물질, 발포제, HFC-245fa, 물, 경질 발포체

Description

우수한 절연성을 갖는 경질 발포체 및 상기 발포체의 제조 방법 {RIGID FOAMS WITH GOOD INSULATION PROPERTIES AND A PROCESS FOR THE PRODUCTION OF SUCH FOAMS}
본 발명은 1,1,1,3,3-펜타-플루오로프로판을 사용하여 보다 경제적으로 제조될 수 있는 우수한 절연성 (k-계수에 의해 측정됨)을 갖는 경질 발포체, 특히 폴리우레탄/폴리우레아 발포체의 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 발포체에 관한 것이다.
경질 폴리우레탄 발포체 및 이의 제조 방법은 공지되어 있다. 이러한 발포체는 전형적으로 발포제의 존재하에 이소시아네이트를 이소시아네이트-반응성 화합물, 예컨대 폴리올과 반응시킴으로써 제조된다.
사용 폐지되었거나 폐지 중에 있는 클로로플루오로카본 (CFC) 및 수소 함유 클로로플루오로카본 (HCFC)에 대한 대체물으로 고려되는 발포제 중에는, "HFC"로 언급되는 수소 함유 플루오로카본이 있다. 1,1,1,3,3-펜타-플루오로프로판 (HFC-245fa) 및 1,1,1,2-테트라플루오로에탄 (HFC-134a)이 사용 폐지 중인 통상 사용되는 1,1-디클로로-1-플루오로에탄 (HCFC-141b)에 대한 가장 적당한 HFC 대체물로 여겨진다.
그러나, 각각의 상기 HFC 발포제는 단점을 갖고 있다. HFC-245fa는 우수한 k-계수를 갖는 발포체를 생성하고 취급이 용이하지만 값비싸고 고분자량이기 때문에 다른 발포체보다 많은 양으로 사용될 필요가 있다. HFC-134a는 HFC-245fa보다 덜 비싸고 HFC-245fa보다 저분자량이다. 따라서, HFC-134a가 HFC-245fa보다 적은 양으로 사용될 수 있다. 그러나, 낮은 비점 (-26℃)으로 인해, HFC-134a는 취급이 어렵고 낮은 발포 밀도를 수득하기 위해 종종 보다 높은 물 함량이 필요하다. HFC-134a의 보다 높은 물 함량 및 보다 높은 열 전도성으로 인해, HFC-134a로 발포된 발포체는 HFC-245fa로 제조된 발포체보다 높은 k-계수 (즉, 보다 낮은 절연도 값)를 갖는다.
각각의 발포제와 직면되는 문제를 최소화하기 위해 채택되는 하나의 접근법은 2종 이상의 발포제의 조합물을 최적 발포성을 달성하도록 선택되는 발포제의 상대적인 양으로 사용하는 것이다. 이러한 발포제 혼합물은, 예를 들어 미국 특허 제6,080,799호 및 제6,384,275호에 개시되어 있다.
그러나, 이러한 혼합물의 사용은 프로세싱 이슈를 제공하고 부가 플랜트 설비 및 공간을 요구한다.
따라서 단 1종의 HFC 발포제를 사용하여 우수한 열 절연성을 갖는 경질 폴리우레탄/우레아 발포체를 제조하는 경제적인 방법을 개발하는 것이 유리할 것이다.
HFC-245fa는 공지된 발포제이다. 미국 특허 제5,883,142호는 이소시아네이트-반응성 성분의 총 중량 기준으로 대략 24.6 중량％의 양의 HFC-245fa로 제조된 0.1447 내지 0.1850 BTU in/hr.ft2 ℉의 k-계수를 갖는 발포체를 개시하고 있다. 미국 특허 제6,086,788호는 이소시아네이트-반응성 성분의 총 중량 기준으로 23.3 중량％의 HFC-245fa 및 이소시아네이트-반응성 성분의 총 중량 기준으로 0.33 중량％의 물로 제조된, 0.150 BTU in/hr.ft2 ℉의 최초 k-계수를 갖는 발포체를 개시하고 있다.
미국 특허 제5,883,142호 및 동 제6,086,788호에 개시된 것과 같은 발포체의 k-계수는 대부분의 가전 절연 용도에 적합하지 않다. 따라서 상기 특허에 개시된 양보다 적은 HFC-245fa의 사용은 더욱 덜 적합한 k-계수를 갖는 발포체를 생성할 것이라 예상된다. 또한, 보다 적은 HFC-245fa의 사용은 발포 밀도에 불리한 영향을 미칠 것이다. 보다 적은 양의 HFC-245fa로 제조된 발포체의 밀도를 유지하기 위해 물을 첨가할 수 있고 이는 보다 높은 이소시아네이트-반응성 성분의 점도를 초래하며, 보다 높은 물 함량의 사용은 보다 높은 피크 발포체 온도 및 보다 높은 NCO/OH 비율을 사용할 필요성을 초래한다. 또한 다량의 물의 사용은 발포체 물성 중 적어도 일부에 불리한 영향을 주는 것으로 여겨지는 보다 높은 우레아 및 일산화탄소 함량을 갖는 발포체를 초래할 것이다. 보다 많은 물 및 감소된 수준의 HFC-245fa의 사용과 직면되는 문제점은 문헌 [Doerge et al, "Appliance Foams with Reduced Levels of HFC-245fa", Proceedings from the 2000 API Polyurethanes Conference, pages 445-452]에서 논의되고 있다.
따라서 발포체 형성 제조 방법에 대한 상당한 변화가 요구되지 않으면서 최 소 비용으로 발포체의 최적 물성을 수득하는 발포체 형성 시스템 및 방법을 개발하는 것이 유리할 것이다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 k-계수에 의해 측정된 절연성이 우수한 HFC-245fa로 발포된 경질 폴리우레탄/폴리우레아 발포체의 경제적인 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 가전에 사용하기 위한 요건을 만족시키는 절연성을 갖는 감소된 수준의 HFC-245fa로 제조된 경질 폴리우레탄 발포체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 가전 산업에서 통상적으로 사용되는 보다 고수준의 HFC-245fa 발포제를 사용하여 제조된 경질 발포체에 비해 유리한 열 전도성 (k-계수에 의해 측정됨)을 갖는 경질 폴리우레탄/우레아 발포체를 제공하는 것이다.
당업자에 의해 명백해질 상기 및 다른 목적은 (발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로) 0.5 중량％ 초과의 물 및 (발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로) 12 중량％ 미만의 HFC-245fa를 포함하는 발포제 조성물의 존재하에 유기 이소시아네이트를 이소시아네이트-반응성 화합물과 반응시킴으로써 달성된다.
본 발명은 물 및 감소된 수준의 HFC-245fa를 포함하는 폴리우레탄/우레아 발포체 형성 반응 혼합물, 감소된 양의 발포제 HFC-245fa가 사용된 경질 폴리우레탄 발포체의 제조 방법, 및 보다 고수준의 HFC-245fa를 발포제로서 사용하여 제조된 발포체에 필적하는 k-계수에 의해 측정된 열 전도성을 갖는 경질 폴리우레탄 발포체에 관한 것이다. 본원에서 사용되는 "보다 고수준의 HFC-245fa를 발포제로서 사용하여 제조된 발포체에 필적하는 k-계수"는 약 0.140 BTU in/hr.ft2 ℉ 이하, 및 바람직하게는 0.135 BTU in/hr.ft2 ℉ 이하인 75℉에서의 k-계수를 나타낸다.
본 발명의 발포제 조성물은 (발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로) 0.5 중량％ 초과, 바람직하게는 약 0.5 내지 1.0 중량％, 가장 바람직하게는 약 0.5 내지 0.9 중량％의 물 및 (발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로) 12 중량％ 미만, 바람직하게는 약 9.0 내지 12.0 중량％, 가장 바람직하게는 약 9.5 내지 11.5 중량％의 HFC-245fa를 포함한다.
1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판 (HFC-245fa)은 당업자에게 공지되어 있고 상업적으로 입수가능하다.
경질 폴리우레탄/우레아 발포체는 당업자에게 공지된 방법에 따라 폴리이소시아네이트를 이소시아네이트-반응성 화합물과 반응시킴으로써 제조된다. 임의의 공지된 유기 폴리이소시아네이트가 본 발명에 사용될 수 있다. 적합한 폴리이소시아네이트는 방향족, 지방족 및 지환족 폴리이소시아네이트 및 이의 조합을 포함한다. 상기 유형 중 대표적인 것은 디이소시아네이트, 예컨대 m- 또는 p-페닐렌 디이소시아네이트, 톨루엔-2,4-디-이소시아네이트, 톨루엔-2,6-디이소시아네이트, 헥사메틸렌-1,6-디이소시아네이트, 테트라메틸렌-1,4-디이소시아네이트, 시클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 헥사히드로톨루엔 디이소시아네이트의 이성질체, 나프틸렌-1,5-디이소시아네이트, 1-메틸페닐-2,4-페닐 디이소시아네이트, 디페닐메탄-4,4'-디이소시아네이트, 디페닐메탄-2,4'-디이소시아네이트, 4,4'-비페닐렌 디이소시아네이트, 3,3'-메톡시-4,4'-비페닐렌 디이소시아네이트 및 3,3'-디메틸디페닐프로판-4,4'-디이소시아네이트; 트리이소시아네이트, 예컨대 톨루엔-2,4,6-트리이소시아네이트; 및 폴리이소시아네이트, 예컨대 4,4'-디메틸-디페닐메탄-2,2',5,5'-테트라이소시아네이트 및 각종 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트이다.
또한 조 폴리이소시아네이트, 예컨대 톨루엔 디아민의 혼합물의 포스겐화에 의해 수득된 조 톨루엔 디이소시아네이트 또는 조 디페닐메탄 디아민의 포스겐화에 의해 수득된 조 디페닐메탄 디이소시아네이트가 폴리우레탄 제조에 사용될 수 있다.
분자 당 이소시아네이트 잔기의 평균 관능수가 약 1.8 내지 약 3.5, 바람직하게는 약 2.0 내지 약 3.1, 가장 바람직하게는 약 2.5 내지 3.0이고 NCO기 함량이 약 28 내지 약 34 중량％, 바람직하게는 약 28 내지 약 32 중량％인 메틸렌-다리결합 폴리페닐 폴리이소시아네이트 및 메틸렌-다리결합 폴리페닐 폴리이소시아네이트의 예비중합체가 경질 폴리우레탄의 제조에 특히 바람직하다. 폴리우레탄을 가교할 수 있는 능력 때문에 상기 이소시아네이트가 바람직하다. 이소시아네이트 지수 (이소시아네이트의 당량 대 활성 수소 함유 기의 당량의 비율)가 약 0.9 내지 약 3.0, 바람직하게는 약 1.0 내지 약 2.0, 및 가장 바람직하게는 약 1.0 내지 약 1.5인 것이 유리하다.
임의의 공지된 이소시아네이트-반응성 유기 화합물이 본 발명에 따른 발포체를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 이소시아네이트-반응성 수소 원자를 평균 2개 이상, 바람직하게는 약 3 내지 약 5개, 가장 바람직하게는 약 3.5 내지 약 4.5개 함유하고 히드록실 (OH) 수가 약 200 내지 약 650 (바람직하게는 약 350 내지 약 500) ㎎ KOH/g인 폴리올 또는 폴리올의 혼합물이 본 발명의 실시에 유용한 특히 바람직한 이소시아네이트-반응성 화합물이다. 적합한 관능수 및 히드록실 수를 갖는 폴리올은 활성 수소를 함유하는 적합한 개시제를 알킬렌 옥시드와 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 적합한 개시제는 활성 수소 2개 이상을 함유하는 것 또는 활성 수소의 몰 평균이 2개 이상, 바람직하게는 약 3 내지 약 8개, 및 더욱 바람직하게는 약 4 내지 약 6개인 개시제의 혼합물이다. 활성 수소는 주지된 체레비티노프(Zerewitinoff) 시험에서 관찰되는 수소인 것으로서 정의된다 (문헌 [Kohler, Journal of the American Chemical Society, p.3181, Vol.49 1927] 참조). 이러한 활성 수소 함유 기 중 대표적인 것은 -OH, -COOH, -SH 및 -NHR 기 (여기서, R은 H 또는 알킬기, 또는 아릴 방향족기 등임)를 포함한다.
적합한 지방족 개시제의 예는 펜타에리트리톨, 카르보히드레이트 화합물, 예컨대 락토스, α-메틸글루코시드, α-히드록시에틸글루코시드, 헥시톨, 헵티톨, 소르비톨, 덱스트로스, 만니톨, 수크로스 등, 에틸렌 디아민 및 알칸올 아민을 포함한다. 4개 이상의 활성 수소를 함유하는 적합한 방향족 개시제의 예는 방향족 아민, 예컨대 톨루엔 디아민의 이성질체, 특히 오르토-톨루엔 디아민, 및 메탄 디페닐아민, 및 미국 특허 제3,297,597호; 동 제4,137,265호 및 동 제4,383,102호에 기재된 것과 같은 포름알데히드 및 디알칸올아민과 페놀의 반응 생성물을 포함한다. 상기 열거된 개시제와 조합으로 사용될 수 있는 다른 적합한 개시제는 물, 글리콜, 예컨대 프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜, 및 디에틸렌 글리콜, 글리세린, 트리메틸올프로판, 헥산 트리올, 아미노에틸 피페라진 등을 포함한다. 고관능수, 고분자량 폴리올의 제조를 위한 특히 바람직한 개시제는 단독으로 사용되거나 다른 개시제, 예컨대 글리세린, 글리콜 또는 물과 조합으로 사용될 수 있는 수크로스, 소르비톨, α-메틸글루코시드, 톨루엔 디아민, 및 에틸렌 디아민을 포함한다.
폴리올은 문헌 [Wurtz, The Encyclopaedia of Chemical Technology, Vol. 7, p. 257-266, Interscience Publishers Inc. (1951)] 및 미국 특허 제1,922,459호에 교시된 것과 같이 당업계에 주지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 폴리올은 옥시알킬화 촉매의 존재하에 개시제를 알킬렌 옥시드와 반응시킴으로써 제조될 수 있다. 개시제와 알킬렌 옥시드 사이의 반응을 촉진하기 위해 필요한 경우에 매우 다양한 옥시알킬화 촉매를 사용할 수 있다. 적합한 촉매는 미국 특허 제3,393,243호 및 동 제4,595,743호에 기재된 것을 포함한다. 그러나, 염기성 화합물, 예컨대 알칼리금속 히드록시드, 즉 나트륨 또는 칼륨 히드록시드, 또는 3차 아민, 예컨대 트리메틸아민을 촉매로서 사용하는 것이 바람직하다. 반응은 통상적으로 약 60℃ 내지 약 16O℃의 온도에서 수행되며, 폴리올의 히드록실 수가 약 200 내지 약 650, 바람직하게는 약 300 내지 약 550, 가장 바람직하게는 약 350 내지 약 500의 범위를 갖도록 알킬렌 옥시드 대 개시제의 비율을 사용하여 진행한다. 히드록실 수 약 200 내지 약 650의 범위는 약 280 내지 약 86 당량의 범위에 해당한다.
히드록실 수가 650보다 큰 폴리올은 임의적 성분으로서 본 발명의 방법에 사용될 수 있다. OH 값이 650 초과, 바람직하게는 700 초과인 지방족 아민 기재 폴리올이 임의적 성분으로서 특히 유용하다.
폴리올의 제조에 사용될 수 있는 알킬렌 옥시드는 임의의 에폭시드 또는 α,β-옥시란을 포함하고, 비치환되거나 또는 달리 폴리올의 제조 동안 겪는 조건 하에 화학적으로 반응하지 않는 불활성 기로 치환된다. 적합한 알킬렌 옥시드의 예는 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 1,2- 또는 2,3-부틸렌 옥시드, 헥산 옥시드의 다양한 이성질체, 스티렌 옥시드, 에피클로로히드린, 에폭시클로로헥산, 에폭시클로로펜탄 등을 포함한다. 성능, 유효성 및 비용을 기초로 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 부틸렌 옥시드, 및 이들의 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드와의 혼합물이 가장 바람직하거나, 또는 이들의 혼합물이 가장 바람직하다. 폴리올이 알킬렌 옥시드와의 조합물로 제조되는 경우, 알킬렌 옥시드는 완전 혼합물로서 반응하여 폴리올의 알킬렌 옥시드 쇄 내의 옥시알킬렌 단위의 랜덤 분포를 제공하거나 또는 별법으로 단계적 방식으로 반응하여 폴리올의 옥시알킬렌 쇄 내의 블록 분포를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시에서 폴리올 개시제로 유용한 폴리아민은 임의의 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 예를 들어, 톨루엔 디아민 (TDA)의 제조에서와 같이 방향족 탄화수소와 질산의 질산화반응에 이어서 환원반응에 의한 것, 또는 암모니아와 에폭시드의 반응에 의해 알칸올 아민, 예컨대 에탄올 아민을 생성하는 것, 또는 알데히드와 방향족 아민, 예컨대 아닐린의 축합 반응에 의해 메틸렌 다리결합 폴리페닐폴리아민 (중합체성 메틸렌 디아닐린, 또는 MDA로서 공지됨)을 제조하는 것이다.
적합한 선택가능한 폴리올은 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리히드록시-말단 아세탈 수지, 히드록시-말단 아민 및 폴리아민을 포함한다. 상기 및 다른 적합한 물질의 예는 미국 특허 제4,394,491호에 보다 충분히 기재되어 있다. 활성 수소 수가 약 2 내지 약 6이고 히드록실 수가 약 50 내지 약 800, 바람직하게는 약 100 내지 약 650인 것이 경질 발포체를 제조하기 위해 가장 바람직하다. 이러한 폴리올의 예는 상품명 테레이트(Terate) (인비스타 코포레이션사(Invista Corporation)로부터 입수가능함) 및 물트라놀(Multranol) (바이엘 머티리얼사이언스사(Bayer Materialscience)로부터 입수가능함) 하에 보다 상업적으로 입수가능한 것이다.
본 발명의 폴리우레탄을 제조하기에 유용한 다른 성분은 계면활성제, 촉매, 안료, 착색제, 충전제, 항산화제, 내연제, 안정화제 등을 포함한다.
폴리이소시아네이트 기재 발포체를 제조하는 경우, 일반적으로 경질성이 생성될 때까지 발포하는 반응 혼합물을 안정화시키기 위해 소량의 계면활성제를 사용하는 것이 유리하다. 이러한 계면활성제는 유리하게는 액체 또는 고체 유기규소 화합물을 포함한다. 다른 덜 바람직한 계면활성제는 장쇄 알코올의 폴리에틸렌 글리콜 에테르, 장쇄 알킬산 술페이트 에스테르의 3차 아민 또는 알칸올아민 염, 알킬술폰산 에스테르, 및 알킬아릴술폰산을 포함한다. 이러한 계면활성제는 붕괴 및 크고 불균일한 셀의 형성에 대하여 발포하는 반응 혼합물을 안정화시키기에 충분한 양으로 사용된다. 전형적으로 발포체 형성 조성물의 100 질량부 당 약 0.2 내지 약 2.5 부의 계면활성제가 상기 목적에 충분하다.
1종 이상의 촉매가 본 발명에 따른 발포체의 제조에 유리하게 사용된다. 임의의 공지된 3차 아민 화합물 또는 유기금속 화합물을 비롯한 임의의 적합한 우레탄 촉매가 사용될 수 있다. 적합한 3차 아민 촉매의 예는 트리에틸렌디아민, Ｎ-메틸모르폴린, 펜타메틸 디에틸렌트리아민, 디메틸시클로헥실아민, 테트라-메틸에틸렌디아민, 1-메틸-4-디메틸아미노에틸-피페라진, 3-메톡시-Ｎ-디메틸-프로필아민, Ｎ-에틸모르폴린, 디에틸에탄올-아민, Ｎ-코코모르폴린, Ｎ,Ｎ-디메틸-Ｎ',Ｎ'-디메틸이소프로필-프로필렌 디아민, Ｎ,Ｎ-디에틸-3-디에틸 아미노프로필 아민 및 디메틸벤질 아민을 포함한다. 적합한 유기금속 촉매의 예는 유기수은, 유기납, 유기철 및 유기주석 촉매를 포함하며, 유기주석 촉매가 바람직하다. 적합한 유기주석 촉매는 카르복실산의 주석 염, 예컨대 디부틸주석 디-2-에틸 헥사노에이트 및 디부틸주석 디라우레이트를 포함한다. 금속 염, 예컨대 염화주석(II)도 우레탄 반응을 위한 촉매로서 작용할 수 있다. 폴리이소시아네이트, 예컨대 알칼리금속 알콕시드 또는 카르보네이트의 삼량체화를 위한 촉매가 임의로 사용될 수 있다. 이러한 촉매는 폴리이소시아네이트의 반응 속도를 다소 증가시키는 양으로 사용된다. 통상적인 양은 발포체 형성 조성물 100 질량부 당 약 0.01 내지 약 2 부의 촉매이다.
기재된 성분을 사용하여 경질 폴리우레탄 및 폴리우레탄-개질 이소시아누레이트 발포체를 제조할 수 있다. 본 발명의 경질 발포체는 모든 성분을 함께 동시에 반응시킴으로써 일단계 방법으로 제조되거나, 또는 발포체를 소위 "준-예비중합체(quasi-prepolymer)" 방법에 의해 제조할 수 있다. 기계를 사용하여 발포를 수행하는 일단계 방법에서, 활성 수소 함유 화합물, 촉매, 계면활성제, 발포제 및 임의적 첨가제가 폴리이소시아네이트와 조합되는 믹싱 헤드에 단독으로 도입되어 폴리우레탄 형성 혼합물을 생성할 수 있다. 혼합물을 적합한 용기에 붓거나 주입하거나 또는 필요한 경우에 성형할 수 있다. 믹싱 헤드 내로의 제한된 수의 성분 라인을 갖는 기계를 사용하기 위해, 폴리이소시아네이트를 제외한 모든 성분의 예비혼합을 사용하는 것이 유리할 수 있다. 이는 반응하는 성분의 계량투입 및 혼합을 단순화시키는 동시에 폴리우레탄 형성 혼합물을 제조한다.
별법으로, 발포체는 소위 "준-예비중합체" 방법에 의해 제조될 수 있다. 이 방법에서, 폴리올 성분의 일부분은 촉매의 부재하에 약 10％ 내지 약 30％의 유리 이소시아네이트 기가 예비중합체 내에 존재하게 하는 비율로 폴리이소시아네이트 성분과 반응한다. 발포체를 제조하기 위해, 폴리올의 나머지 부분을 예비중합체에 첨가하여 촉매 및 발포제, 계면활성제 등과 같은 다른 적절한 첨가제의 존재하에 함께 반응시킨다. 성분의 혼합 전에 다른 첨가제를 이소시아네이트 예비중합체 또는 나머지 폴리올 또는 둘 다에 첨가하여 경질 폴리우레탄 발포체를 제조할 수 있다.
본 발명의 발포체는 발포제로서 보다 고수준의 HFC-245fa를 사용하여 제조된 경질 폴리우레탄/우레아 발포체에 필적하는 k-계수를 특징으로 한다. 더 구체적으로, 본 발명에 따라 제조된 발포체는 75℉에서 일반적으로 0.140 BTU in/hr.ft2 ℉ 미만, 바람직하게는 0.135 BTU in/hr.ft2 ℉ 이하, 가장 바람직하게는 대략 0.133 BTU in/hr.ft2 ℉ 이하의 k-계수를 갖는다.
본 발명의 폴리우레탄 발포체는 광범위한 응용에서 유용하다. 따라서, 경질 가전용 발포체뿐만 아니라 분무 절연체, 경질 절연 보드 스톡, 적층체 및 많은 다른 유형의 경질 발포체가 본 발명에 따라 쉽게 제조될 수 있다.
하기 실시예는 본 발명의 예시를 나타낸다. 실시예에 나타낸 모든 부 및 백분율은 달리 지시하지 않는 한, 중량부 및 중량％이다.
하기 물질을 실시예에서 사용하였다:
폴리올 A: 관능수가 약 5.2이고 OH 수가 약 470 ㎎ KOH/g인 수크로스/프로필렌 글리콜/물/에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드 부가물.
폴리올 B: 관능수가 4이고 OH 수가 약 390 ㎎ KOH/g인 o-톨루엔디아민/에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드 부가물.
폴리올 C: 스테판 컴파니사(Stepan Company)로부터 상업적으로 입수가능한 관능수가 2이고 OH 수가 약 240 ㎎ KOH/g인 스테판폴(Stepanpol) PS-2502A, 방향족 폴리에스테르 폴리올.
계면활성제: 에어 프로덕츠 앤 케미칼즈 인코포레이티드사(Air Products and Chemicals Inc.)로부터 상품명 댑코(Dabco) DC-5357 하에 상업적으로 입수가능한 실리콘 계면활성제.
촉매 A: 라인 케미 코포레이션사(Rhein Chemie Corporation)로부터 상품명 데스모라피드(Desmorapid) PV 하에 입수가능한 3차 아민 촉매.
촉매 B: 에어 프로덕츠사로부터 상품명 폴리캣(Polycat) 41 하에 입수가능한 특징적 아민 향을 갖는 강염기성, 황갈색 액체.
촉매 C: 에어 프로덕츠 앤 케미칼사로부터 상품명 댑코 K15 하에 상업적으로 입수가능한 칼륨 옥토에이트 촉매 용액.
HFC-245fa: 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판.
ISO: 바이엘 머티리얼사이언스사로부터 상품명 몬두르(Mondur) 1515 하에 입수가능한 NCO기 함량이 대략 30.5％인 개질된 중합체성 MDI.
실시예 1 내지 8
폴리올 A, 폴리올 B, 폴리올 C, 계면활성제, 촉매 A, 촉매 B, 촉매 C, 물 및 HFC-245fa를 표 1에 나타낸 양으로 배합하였다. 그 후 이 혼합물을 표 1에 나타낸 ISO 양으로 HK 100 고압 발포기의 헤네케(Hennecke) MQ-12-2 믹스헤드에서 배합하였다. 그 후 발포 혼합물을 200 × 20 × 5 ㎝ (대략 79 × 약 8 × 2 in) 치수의 알루미늄으로 제조된 120℉ 주형 내에 주입하고 발포 및 경화시켰다. 발포체의 특성을 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112007028364778-pct00001
본 발명의 발포제 조성물로 제조된 발포체가 보다 고수준의 HFC-245fa 및 보다 저수준의 물로 발포된 발포체에 필적하는 k-계수를 갖는 것이 상기 표에 나타낸 데이터에서 증명되었다. 보다 소량의 값비싼 발포제 HFC-245fa를 사용하여 본 발명에 따라 제조된 발포체에서 수득된 예기치않은 우수한 k-계수를 획득하였다.
예시의 목적을 위해 상기에 본 발명을 상세하게 설명하지만, 이러한 상세한 설명은 단지 상기 목적을 위한 것이며 하기 청구의 범위에 의해 제한될 수 있는 것을 제외하고는 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어나지 않으면서 당업자에 의해 변형될 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (9)

  1. a) 유기 이소시아네이트를
    b) 이소시아네이트-반응성 화합물과
    c) (1) 발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로 0.5 중량％ 초과의 물, 및 (2) 발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로 9 내지 12 중량％의 HFC-245fa를 포함하는 발포제의 존재하에
    반응시켜 75 ℉에서 0.140 BTU in/hr.ft2 ℉ 미만의 k-계수를 갖는 경질 폴리우레탄/우레아 발포체를 제조하는 것을 포함하는 경질 발포체의 제조 방법.
  2. a) 유기 이소시아네이트를
    b) 이소시아네이트-반응성 화합물과
    c) (1) 발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로 0.5 내지 1.0 중량％의 물, 및 (2) 발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로 9 내지 12 중량％의 HFC-245fa를 포함하는 발포제의 존재하에
    반응시켜 75 ℉에서 0.135 BTU in/hr.ft2 ℉ 이하의 k-계수를 갖는 경질 폴리우레탄/우레아 발포체를 제조하는 것을 포함하는 경질 발포체의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 발포제 c)가
    (1) 발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로 0.5 내지 0.9 중량％의 물, 및
    (2) 발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로 9.5 내지 11.5 중량％의 HFC-245fa
    를 포함하는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 이소시아네이트 a)가 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트 또는 폴리메틸렌 폴리페닐 폴리이소시아네이트 예비중합체인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 이소시아네이트-반응성 화합물 b)가 200 내지 650 ㎎ KOH/g의 히드록실 수를 갖는 폴리올 또는 폴리올 혼합물인 방법.
  6. 제1항의 방법에 의해 제조된 경질 폴리우레탄 발포체.
  7. 제2항의 방법에 의해 제조된 경질 폴리우레탄 발포체.
  8. a) 유기 이소시아네이트,
    b) 이소시아네이트-반응성 화합물, 및
    c) (1) 발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로 0.5 중량％ 초과의 물, 및 (2) 발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로 9 내지 12 중량％의 HFC-245fa를 포함하는 발포제
    를 포함하는, 75 ℉에서 0.140 BTU in/hr.ft2 ℉ 미만의 k-계수를 갖는 발포체를 제조하기 위한 발포체-형성 반응 혼합물.
  9. a) 유기 이소시아네이트,
    b) 이소시아네이트-반응성 화합물, 및
    c) (1) 발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로 0.5 내지 1.0 중량％의 물, 및 (2) 발포체 형성 물질의 총 중량 기준으로 9 내지 12 중량％의 HFC-245fa를 포함하는 발포제
    를 포함하는, 75 ℉에서 0.140 BTU in/hr.ft2 ℉ 미만의 k-계수를 갖는 발포체를 제조하기 위한 발포체-형성 반응 혼합물.
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