KR102404686B1

KR102404686B1 - 준불연 우레탄 복합소재용 2액형 경질 폴리우레탄 조성물, 이를 이용한 준불연 우레탄 복합소재

Info

Publication number: KR102404686B1
Application number: KR1020210114966A
Authority: KR
Inventors: 허민준
Original assignee: 주식회사 알리바
Priority date: 2021-08-30
Filing date: 2021-08-30
Publication date: 2022-06-03
Anticipated expiration: 2041-08-30

Abstract

본 발명은 2액형 경질 폴리우레탄 조성물, 이를 이용한 준불연 우레탄 복합소재로서 건물의 화재 발생시 질식사의 가장 큰 원인이 유독 및 유해가스를 최소화하며 낮은 열전도로 기존 폴리우레탄 단열효과를 나타내는 기술에 관한 것이다.

Description

준불연 우레탄 복합소재용 2액형 경질 폴리우레탄 조성물, 이를 이용한 준불연 우레탄 복합소재{Two liquid type polyurethane composition for Semi-nonflammable urethane composite material and Semi-nonflammable urethane composite material using the same}

본 발명은 2액형 경질 폴리우레탄 조성물, 이를 이용하여 제조한 준불연 우레탄 복합소재로서 건물의 화재 발생시 질식사의 가장 큰 원인이 유독 및 유해가스를 최소화하며, 열전도도 0.026(W/m·K) 이하의 낮은 열전도를 가지는 바, 단열성이 우수하여, 건물의 내외벽 내장재 및/또는 단열재 소재로 적용하기 적합한 준불연 복합소재에 관한 것이다.

화재로 인한 인명 피해의 주된 원인은 유해/유독 가스를 포함하여 발생되는 연기에 의한 것이며, 실제로 화재 시 소사(불에 타서 사망)하는 것보다 유해/유독 가스에 의하여 질식사하는 것이 화재 사망자의 원인의 약 80% 정도를 차지하고 있다.

더욱이, 화재 발생시 불이 번지는 속도보다 유해/유독 가스의 이동 속도가 훨씬 빠른 속도를 갖기에, 유해/유독 가스를 포함하는 연기가 발생하면 가시거리 확보가 되지 않아 신속 대피가 어렵고, 특히 노약자나 어린이는 더욱 열악한 상황에 대한 위험성이 급증되는 문제점이 있다. 또한, 빠른 속도로 화염이 번져 화재의 피해가 크고, 유독/유해 가스를 포함하는 연기가 다량 발생되어 2차 피해로서, 인명피해가 극심한 문제점이 있다.

최근 의정부 도시형생활주택 화재(15년1월), 제천 스포츠센터 화재(17년12월), 이천 물류창고 화재(20년4월), 울산 주상복합 화재(20년10월) 등 여러 차례 대형 화재사고가 발생하였었는데, 샌드위치패널과 드라이비트 공법을 사용한 외벽 또는 가연성 알루미늄 복합 패널 등의 외벽 복합 마감재료가 화재 확산에 영향을 미치는 주요 원인으로 지목되어 왔다. 또한, 영국 런던 North Kensignton의 Grenfell Tower 화재는 많은 사상자와 건축물의 피해를 발생시킨 사건으로서 이 화재사건 역시 가연성 외장 재료의 화재 확산으로 인해 인명 및 재산 상의 큰 피해를 입힌 사례로 볼 수 있다.

국내 건축법에서는 건축물의 마감 재료를 내부와 외부로 구분하여 규정하고 있다. 건축물의 외벽에 사용하는 마감 재료는 건축물의 용도 및 높이에 따라 대통령령으로 방화에 지장이 없는 재료로 하도록 하고 있으며, 건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙에서 건축물의 외벽에는 불연재료 또는 준불연 재료를 마감재료(단열재, 도장 등 코팅재료 및 그 밖에 마감 재료를 구성하는 모든 재료를 포함한다)로 사용할 것을 규정하고 있다. 다만, 외벽 마감 재료를 구성하는 재료 전체를 하나로 보아 불연재료 또는 준불연 재료에 해당하는 경우 마감재료 중 단열재는 난연재료로 사용할 수 있도록 하였다.

즉, 건축물의 주요 구조부 외부에 설치되는 외벽 마감 재료를 하나의 시스템으로 볼 때 전체 시스템은 불연재료 또는 준불연 재료로 사용되어야 하고, 시스템 내부의 단열재만 난연재료 이상으로 사용하도록 완화하였다.

현행 건축법에서 규정하는 난연, 준불연, 불연재료에 대한 성능기준은 소형시험편(100Х100㎜) 크기로 열방출량과 가스유해성을 측정하여 성능을 평가하고 있으며, 지지 구조, 단열재, 접합부, 표면 마감재 등 다양하게 구성되는 외부 마감재 시스템 전체의 화재 안전성을 평가하는 데에는 새로운 시험 방식을 도입하여 구조체 변형, 붕괴 및 화재 연소·확산성능 등을 평가하는 "실대형 성능시험"을 실시할 예정이다.

최근에는 폴리스티렌 또는 폴리스티렌을 발포한 중간체에 난연물질을 코팅하거나 내부에 난연물질을 중합 및 함침하여 제조한 심재로만 구성된 비드계 난연단열재와 난연단열재에 난연물질을 코팅한 코팅형 난연단열재에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데 이러한 난연단열재의 경우 열방출시험 또는 가스유해성시험을 통과하기가 어렵고, 제조과정에서 품질편차가 크므로 품질안정성을 확보하는데에도 한계가 있는 등 건축용 준불연단열재로 사용하기에는 많은 문제점이 있다.

이에, 단열성이 우수하면서 충분한 기계적 물성을 확보함과 동시에, 유독/유해 가스 발생을 저감시키면서 인명피해를 현격히 저감시킬 수 있는 건축 내외장재로서 준불연 복합소재 제조에 적용가능한 새로운 폴리우레탄 소재가 절실히 필요한 실정이다.

대한민국 공개특허번호 제10-2019-0117397호(공개일 2019.10.16)

본 발명은 건축용 내외장재의 단열재, 마감재 등의 소재 적용하기 적합한 소재로서, 우수한 기계적 물성을 가지면서도 낮은 열전도도 및 연소시 적은 가스 방출량을 가지는 준불연 우레탄 복합소재 및 이의 제조에 사용되는 조성물을 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 2액형 경질 폴리우레탄 조성물로서, 유기난연제, 무기난연제, 정포제, 거품 촉매(blowing catalyst), 겔화 촉매(gelling catalyst), 삼량화 촉매(Trimerizationcatalyst), 발포제 및 폴리올을 포함하는 주제; 및 MDI(Methylene diphenyl diisocyanat)를 포함하는 경화제;를 포함한다.

또한, 본 발명은 상기 조성물을 이용하여 제조한 준불연 우레탄 복합소재로서, 상기 2액형 경질 폴리우레탄 조성물의 주제 및 경화제를 혼합 및 발포시킨 발포체인 준불연 우레탄 복합소재을 포함한다.

본 발명의 2액형 경질 폴리우레탄 조성물로 제조한 준불연 우레탄 복합소재는 높은 압축강도를 가지면서도 낮은 열전도도를 가지면, 연소시 낮은 총 열방출량 및 낮은 가스 방출량의 우수한 난연성을 가지는 바, 건축용 건축용 내외장재의 단열재, 마감재 등의 소재로 사용하기 적합하다.

이하, 본 발명에 대해 보다 상세하게 설명한다.

본 발명의 경질 폴리우레탄 조성물은 준불연 우레탄 복합소재 제조에 사용되는 조성물로서, 주제 및 경화제를 포함하는 2액형 조성물이다.

상기 주제는 폴리올, 유기난연제, 무기난연제, 정포제, 거품 촉매(blowing catalyst), 겔화 촉매(gelling catalyst), 삼량화 촉매(Trimerizationcatalyst), 발포제를 포함한다.

주제 성분 중 상기 폴리올은 폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리올을 1 : 0.1 ~ 0.5 중량비로, 바람직하게는 1 : 0.2 ~ 0.4 중량비로 포함하며, 이때, 폴리에테르 폴리올 혼합량이 0.1 중량비 미만이면 발포체인 우레탄 폼이 충분한 압축강도 등의 기계적 물성을 확보하지 못할 수 있고, 폴리에테르 폴리올 혼합량이 0.5 중량비를 초과하면 우레탄 폼의 기계적 물성은 우수하나, 준불연에 준하는 난연 성능에 문제가 있을 수 있고, 오히려 폼의 기공 사이즈가 상대적으로 조밀해지지 못해 우레탄 폼인 복합소재의 열전도도가 높아지는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.

상기 폴리에스테르 폴리올은 관능기(fuctionality) 1.8 ~ 2.2, 중량평균분자량 300 ~ 1800 및 OH-V(value) 180 ~ 380 mg KOH/g인 것을, 바람직하게는 관능기1.9 ~ 2.2, 중량평균분자량 300 ~ 1500 및 OH-V(value) 220 ~ 350 mg KOH/g인 것을, 더욱 바람직하게는 관능기2.0 ~ 2.2, 중량평균분자량 300 ~ 1000 및 OH-V(value) 240 ~ 330 mg KOH/g인 것을 사용할 수 있다. 그리고, 본 발명에서 상기 폴리에스테르 폴리올은 디에틸렌글리콜 2 ~ 10 중량% 및 잔량의 디에틸렌 글리콜-프탈릭 언하이드라드 폴리머를 포함하는 것을, 바람직하게는 디에틸렌글리콜을 3 ~ 8 중량% 및 잔량의 디에틸렌 글리콜-프탈릭 언하이드라드 폴리머를 포함하는 것을 사용할 수 있다.

상기 폴리에테르 폴리올은 소수성 증대, 기계적 강도를 향상시키는 역할을 하는 것으로서, 관능기 3.8 ~ 5.2, 중량평균분자량 280 ~ 1500 및 OH-V(value) 280 ~ 500mg KOH/g인 것을, 바람직하게는 관능기 4.0 ~ 5.0, 중량평균분자량 400 ~ 1300 및 OH-V 320 ~ 450mg KOH/g인 것을, 더욱 바람직하게는 관능기 4.0 ~ 4.6, 중량평균분자량 500 ~ 1200 및 OH-V 320 ~ 400mg KOH/g인 것을 사용할 수 있다. 그리고, 본 발명에서 상기 폴리에테르 폴리올은 에틸렌옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드와 같은 알킬렌옥사이드로 축합된 수크로즈와 글리세린 유도체의 혼합물을 중합시켜 제조한 수크로즈계 폴리에테르 폴리올을 사용할 수 있다.

본 발명 조성물 주제 성분 내 상기 폴리올의 함량은 주제 100 중량% 중 유기난연제, 무기난연제, 정포제, 거품 촉매, 겔화 촉매, 삼량화 촉매 및 발포제를 제외한 나머지 잔량이다.

다음으로, 주제 성분 중 상기 유기 난연제는 무기 난연제와 함께 우레탄 폼의 난연성을 부여하는 역할을 하는 것으로서, 당업계에서 사용하는 일반적인 인계 난연제 및 멜라민계 난연제 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 TCPP(Tris-choroisopropyl phosphate), TEP(Triethyl phosphate) 및 TCPE(Tris carboxyethyl phosphate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 인계 난연제를 포함할 수 있으며, 상기 인계 난연제는 인(P) 함량이 5 ~ 30 중량% 인 것이 좋다.

그리고, 유기 난연제의 사용량은 주제 전체 중량% 중 3.0 ~ 15 중량%, 바람직하게는 4.0 ~ 13 중량%, 더욱 바람직하게는 5.0 ~ 11.5 중량%인 것이 적절하며, 이때, 유기 난연제 함량이 3 중량% 미만이면 우레탄 폼의 난연성이 저조할 수 있고, 난연제 함량이 15 중량%를 초과하면 과다 사용으로서 더 이상의 난연성 증대 효과가 없으면서 오히려 우레탄 폼의 기계적 강도를 낮출 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.

다음으로, 주제 성분 중 상기 무기 난연제는 유기 난연제와 함께 우레탄 폼인 복합소재의 난연성 증대, 연소시 유해가스 방출 지연 및/또는 억제 등의 역할을 하는 것으로서, 팽창흑연 및 절단유리섬유(fiber glass chopped strands)를 1 : 0.2 ~ 0.7 중량비로, 바람직하게는 1 : 0.4 ~ 0.6 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 좋다.

상기 팽창흑연은 팽창율 350% ~ 450%, 입자 사이즈 80㎛ ~ 200 ㎛, 황(S) 함량 2,500 ppm 이하인 것을 사용하는 것이 다른 조성물과의 혼화성, 분산성 및 연기 포집력 측면에서 좋다.

그리고, 상기 절단유리섬유는 ZrO₂ 함량 12 ~ 18 중량%인 유리섬유를 절단하여 제조한 것으로서, 절단유리섬유는 혼화성, 분산성 측면에서 평균지름 10 ~ 13㎛, 길이 10 ~ 18 mm인 것을, 바람직하게는 평균지름 10 ~ 13㎛, 길이 10 ~ 12 mm인 것을 사용하는 것이 좋다.

그리고, 무기 난연제의 주제 내 사용량은 주제 전체 중량 중 20.0 ~ 40.0 중량%, 바람직하게는 21.0 ~ 35.0 중량%, 더욱 바람직하게는 23.5 ~ 34.0 중량%를 사용하는 것이 좋다. 이때, 무기 난연제 함량이 20.0 중량% 미만이면 그 사용량이 적어서 연소시 유해가스 방출 지연 효과가 미비할 수 있고, 40.0 중량%를 초과하여 사용하는 것은 과량 사용이며 오히려 복합소재의 발포성을 떨어뜨리고, 기계적 물성 저하, 점도 증가로 인한 성형성 감소 등의 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.

다음으로, 상기 정포제는 발포된 우레탄 폼의 셀 균일화 및 형태를 유지하는 역할을 하는 것으로서, 당업계에서 사용하는 일반적인 정포제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 실리콘(silicon), 실리콘 글리콜 코폴리머(silicon glycol copolymer), 폴리실록산 에테르(polysiloxane ether) 등의 실리콘계 정포제를 사용하는 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 글리콜 코폴리머를 사용하는 것이 좋다.

[화학식 1]

화학식 1에서, R¹, R² 및 R³각각은 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 직쇄형 알킬기이고, 바람직하게는 R¹, R² 및 R³각각은 독립적으로 탄소수 1 ~ 3의 직쇄형 알킬기이다. 그리고, 화학식 1의 R⁴는 탄소수 1 ~ 5의 직쇄형 알킬렌기이며, 바람직하게는 탄소수 2 ~ 4의 직쇄형 알킬렌기이다. 또한, 화학식 1의 상기 R⁵ 및 R⁶각각은 독립적으로 탄소수 1 ~ 3의 직쇄형 알킬렌기이고, 바람직하게는 R⁵ 및 R⁶각각은 독립적으로 탄소수 1 ~ 2의 직쇄형 알킬렌기이다. 또한, R⁷각각은 수소원자, 탄소수 1 ~ 3의 직쇄형 알킬기 또는 탄소수 3 ~ 5의 분쇄형 알킬기이며, 바람직하게는 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 직쇄형 알킬기이다. 그리고, 화학식 1의 A는 H 또는 t-부틸기이며, x, y은 몰비로서, x는 1 ~ 20의 정수이고, y는 1 ~ 5의 정수이며, x는 1 ~ 10의 정수이고, y는 1 ~ 3의 정수이다. 그리고, m, n 각각은 독립적으로 1 ~ 3의 자연수이고, 바람직하게는 1 또는 2이다.

그리고, 주제 내 상기 정포제의 사용량은 주제 전체 중량 중 0.5 ~ 4.0 중량%, 바람직하게는 0.8 ~ 3.5 중량%, 더욱 바람직하게는 1.0 ~ 3.2 중량%이며, 이때, 정포제 사용량이 0.5 중량% 미만이면 우레탄 폼 내 셀의 균질하지 않게 형성되어 기계적 물성이 고르지 못하는 문제가 있을 수 있고, 우레탄 폼 사용량이 4.0 중량%를 초과하여 사용하면 다른 조성물과의 상용성이 떨어져서 우레탄 폼의 기계적 물성 및/또는 난연성 등이 오히려 떨어지는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.

다음으로, 본 발명의 조성물 내 주제는 발포체 생성시 반응시간을 단축하고 발포체의 부풀음, 즉 라이징과 관련해서 발포체의 흐름성을 적절하게 조절하기 위해 3종의 촉매를 포함하며, 구체적으로는 거품 촉매(blowing catalyst), 겔화 촉매(gelling catalyst), 삼량화 촉매(Trimerizationcatalyst)를 포함한다.

상기 거품 촉매는 발포제인 물과 경화제 내 MDI간의 반응을 용이하게 해서 발포시 필요한 열을 공급하고, 폴리올과 MDI와의 수지화 반응을 가속화시키는 역할을 하는 것으로서, PMDETA(pentamethyl diethylene triamine) 및 BDMEE(di-(N,N-dimethyl aminoethyl)ether) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 PMDETA 및 BDMEE 를 1 : 1 ~ 2 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 PMDETA의 상업적으로 판매되는 바람직한 일례를 들면, 상품명 PC-5, TC-DT, KAO-3 등이 있다. 또한, BDMEE 의 상업적으로 판매되는 바람직한 일례를 들면, 상품명 DABCO BL-11, TC-ET, NIAX A-1 등이 있다.

그리고, 주제 내 거품 촉매의 사용량은 주제 전체 중량 중 0.20 ~ 1.20 중량%, 바람직하게는 0.40 ~ 1.15 중량%, 더욱 바람직하게는 0.42 ~ 1.10 중량%를 사용하는 것이 좋다. 이때, 거품 촉매 사용량이 0.20 중량% 미만이면 그 사용량이 적어서 이의 사용으로 인한 폴리올과 MDI와의 반응 가속 효과가 없을 수 있고, 1.20 중량%를 초과하여 사용하면 과량 사용으로 인해 오히려 우레탄 폼의 기계적 물성은 좋으나, 발포 후 치수안정성과 내부 온도 조절에 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.

촉매 중 상기 겔화 촉매는 거품 촉매로 활성화된 MDI(Methylene diphenyl diisocyanat)를 폴리올과 반응시켜 폴리우레탄 수지를 만드는 역할을 하는 것으로서, DMCHA(dimethylcyclohexyl amine), TMHDA(N,N,N',N'-Tetramethyl-1,6- hexanediamine) 및 TEDA(triethylenediamine) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 DMCHA 및 TMHDA 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 DMCHA 의 상업적으로 판매되는 바람직한 일례를 들면, 상품명 PC-8, PC-33, TC-DMCH, KAO-10 등이 있다. 또한, 상기 TMHDA의 상업적으로 판매되는 바람직한 일례를 들면, 상품명 PC-6, TC-MR, KAO-1 등이 있다. 또한, 상기 TEDA의 상업적으로 판매되는 바람직한 일례를 들면, 상품명 DABCO33LV, NIAXA-33, TC TEA-L33 등이 있다.

그리고, 주제 내 겔화 촉매의 사용량은 주제 전체 중량 중 0.01 ~ 0.20 중량%, 바람직하게는 0.03 ~ 0.18 중량%, 더욱 바람직하게는 0.03 ~ 0.16 중량%를 사용하는 것이 좋다. 이때 겔화 촉매 함량이 0.01 중량% 미만이면 그 사용량이 너무 적어서 이를 사용함으로 인한 폴리우레탄 수지 내 매트릭스 형성이 저조하여 기계적 물성이 좋지 않을 수 있고, 0.20 중량%를 초과하여 사용하는 것을 과량 사용이며 오히려 우레탄 폼 내 셀 형성이 잘 되지 않고, 이로 인해 우레탄 폼의 열전도도가 증가 및 폼 수축, 발포 성형에 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.

촉매 중 상기 삼량화 촉매(Trimerization catalyst) 는 주제와 경화제간 반응성을 증대시키는 역할과 경화제와 경화제의 결합을 증대시켜 기계적, 난연성을 증대시키는 역할을 하는 것으로서, 유기카르본산의 금속염, 3급 아민 화합물 및 4급 암모늄염이 포함하는 삼량화 촉매를 사용하는 것이 좋으며, 바람직하게는 상업적으로 판매되는 상품명 DABCO K-15, DABCO T-45, DABCO TMR-30 및/또는 POLYCAT-46(Air Product Co.)를 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 그리고, 주제 내 삼량화 촉매의 사용량은 주제 전체 중량 중 0.50 ~ 2.50 중량%, 바람직하게는 0.65 ~ 2.30 중량%, 더욱 바람직하게는 0.74 ~ 2.15 중량%이다. 이때, 삼량화 촉매 사용량이 0.50 중량% 미만이면 우레탄 폼 내 삼량화 구조 형성율이 낮고, 준불연 성능에 문제가 있을 수 있고, 2.50 중량%를 초과하면 과량 사용으로서, 우레탄 폼 내 삼량화 구조 형성율은 우수하나, 오히려 치수 안정성 및 폼 성형성에 문제가 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.

다음으로, 주제 성분 중 상기 발포제는 화학적 발포제 및 물리적 발포제를 혼합하여 사용할 수 있고, 상기 화학적 발포제로는 물을 사용하고, 물리적 발포제로는 사이클로펜탄, 1,1-디클로로-1-플루오로에탄(1,1-Dichloro-1-fluoroethane) 및 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판(1,1,1,3,3-Pentafluoropropane) 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.

그리고, 발포제는 상기 화학적 발포제인 물 및 상기 물리적 발포제를 1 : 5 ~ 30 중량비로 포함할 수 있고, 바람직하게는 1 : 8 ~ 25 중량비로, 더욱 바람직하게는 1 : 12 ~ 18 중량비로 포함하는 것이 발포체의 적정 속도로의 발포성, 우레탄 폼 내 적정 셀 형성 측면에서 유리하다.

그리고, 주제 내 발포제의 함량은 주제 전체 중량 중 6.0 ~ 20.0 중량%, 바람직하게는 7.5 ~ 18.0 중량%, 더욱 바람직하게는 8.5 ~ 16.0 중량%이다. 이때, 발포제 사용량이 6.0 중량% 미만이면 발포성이 너무 부족한 문제가 있을 수 있고, 20.0 중량%를 초과하여 사용하면 발포력은 좋으나, 너무 급격하게 발포하여 성형가공성이 떨어지고, 우레탄 폼 내 셀이 너무 크게 형성되어 기계적 물성이 저조하여 건축용 내외장재 소재로 사용할 수 없는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.

또한, 본 발명의 조성물 중 상기 주제는 유기난연제 및/또는 무기난연제의 주제 및 발포체 내 분산성을 증대시키기 위해서 하기 화학식 2로 표시되는 중합체를 분산제로 더 포함할 수도 있다.

[화학식 2]

화학식 2에서, R¹은 탄소수 1 ~ 5의 직쇄형 알킬기, 탄소수 4 ~ 8의 분쇄형 알킬기 또는 -C(=O)CH₃이고, 바람직하게는 탄소수 4 ~ 8의 분쇄형 알킬기 또는 -C(=O)CH₃이며, 더욱 바람직하게는 탄소수 4 ~ 8의 분쇄형 알킬기이다. 또한, 화학식 2의 상기 R²는 -CH₂C(=O)R³ 또는 -CH₂SO₃R⁴이고, 바람직하게는 -CH₂SO₃R⁴이다. 그리고, 상기 R³는 수소원자 또는 탄소수 1~3의 직쇄형 알킬기이다. 그리고, 상기 R⁴는 수소원자, Na⁺ 또는 K⁺이고, 바람직하게는 수소원자이다. 또한, 화학식 2의 상기 m은 2 ~ 5의 자연수, 바람직하게는 m은 3 ~ 4의 자연수이다.

그리고, 상기 분산제의 사용량은 주제 전체 중량 중 0.1 ~ 0.5 중량%, 바람직학는 0.15 ~ 0.40 중량%, 더욱 바람직하게는 0.15 ~ 0.35 중량%이며, 이때, 분산제 함량이 주체 전체 중량 중 0.1 중량% 미만이면 그 사용량이 적어서 이의 사용으로 인한 난연성분의 분산성 향상으로 인한 발포체의 균일한 난연성 확보 효과가 미비할 수 있고, 0.5 중량%를 초과하여 사용하면 오히려 발포체의 난연성 및/또는 기계적 물성을 떨어뜨릴 수 있으므로 상기 범위 내로 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 2액형 경질 폴리우레탄 조성물 중 경화제는 NCO 함량 29 ~ 34 중량%인 MDI(Methylene diphenyl diisocyanat)를 포함하며, 바람직하게는 NCO 함량 30 ~ 33 중량%인 MDI를 포함할 수 있다.

본 발명의 준불연 우레탄 복합소재는 앞서 설명한 2액형 경질 폴리우레탄 조성물로 제조한 것으로서, 상기 주제와 경화제를 1:1.2 ~ 1:2.0 중량비로 혼합하여 발포시켜서 제조한 발포체를 포함한다.

이때, 발포를 위하여 고압발포기를 사용할 수 있으며, 발포시 온도는 저장 탱크기준으로 18 ~ 25℃, 고압 펌프는 압력은 110 ~ 140 bar로 조절하여 발포를 수행할 수 있다.

상기와 같이 발포시켜 제조한 본 발명의 준불연 우레탄 복합소재(우레탄 폼)은 KS M 3809에 의거하여 측정시 열전도도 0.026 W/m·K 이하이고, 바람직하게는 0.025 W/m·K 이하이고 더욱 바람직하게는 0.018 W/m·K ~ 0.024 W/m·K일 수 있다.

또한, 본 발명의 준불연 우레탄 복합소재(우레탄 폼)은 KS M 3809에 의거하여 측정된 압축강도가 25.0 N/㎠ 이상, 바람직하게는 25.0 N/㎠ ~ 35.0 N/㎠ , 더욱 바람직하게는 25.0 N/㎠ ~ 30.0 N/㎠ 일 수 있다.

또한, 본 발명의 준불연 우레탄 복합소재(우레탄 폼)은 KS F ISO 5660-1에 의거하여 측정된 총 열방출량이 8 MJ/㎡ 미만일 수 있고, 바람직하게는 7.9 MJ/㎡ ~ 6.0 MJ/㎡을, 7.8 MJ/㎡ ~ 6.5 MJ/㎡ 을 만족할 수 있다.

또한, 본 발명의 준불연 우레탄 복합소재(우레탄 폼)은 KS F 2271에 의거하여 측정된 가스 유해성 측정시 9분 이상을 만족하며, 바람직하게는 10분 ~ 15 분 이상을 만족할 수 있다.

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.

[실시예]

실시예 1 : 2액형 경질 폴리우레탄 조성물 및 준불연 우레탄 복합소재의 제조

(1) 2액형 경질 폴리우레탄 조성물의 준비

평균 관능기 2.0, 중량평균분자량 300 ~ 600 및 OH-V 180 ~ 280mg KOH/g인 폴리에스테르 폴리올을 준비하였다. 이때, 폴리에스테르 폴리올은 디에틸렌글리콜을 4.8 중량% 및 잔량의 디에틸렌 글리콜-프탈릭 언하이드라드 폴리머을 포함한다.

평균 관능기 4.5, 중량평균분자량 700 ~ 900 및 OH-V 350 ~ 370mg KOH/g인 폴리에테르 폴리올(비중 1.085)을 준비하였다. 이때, 상기 폴리에테르 폴리올은 에틸렌옥사이드로 축합된 수크로즈와 글리세린 유도체의 혼합물을 중합시켜 제조한 수크로즈계 폴리에테르 폴리올이다.

상기 폴리에스테르 폴리올 및 상기 폴리에테르 폴리올을 1 : 0.253중량비로 혼합하여 폴리올을 제조하였다.

유기 난연제로서 TCPP(Tris-choroisopropyl phosphate) 및 TEP(Triethyl phosphate)을 1: 0.8 중량비로 포함하는 액상 인계 난연제(인 함량 20~25 중량%)를 준비하였다.

무기 난연제로서, 팽창흑연 및 절단유리섬유(fiber glass chopped strands)를 1 : 0.5 중량비로 혼합하여 준비하였다. 이때, 상기 팽창흑연은 팽창율 350 ~ 450%이고, 입자 사이즈 80㎛ ~ 200 ㎛, 황(S) 함량 2,500 ppm 이하인 것을 사용하였으며, 상기 절단유리섬유는 Zro₂ 함량 14 ~ 15 중량%인 유리섬유를 절단하여, 평균지름 약 11 ~ 12㎛ 및 길이 10 ~ 12mm인 것을 사용하였다.

정포제로서, 하기 화학식 1-1로 표시되는 실리콘 글리콜 코폴리머(점도 800 ~ 950 mPas, 수중 내 pH 6.0 ~ 7.0, 밀도 1.04 ~ 1.06)를 준비하였다.

[화학식 1-1]

화학식 1-1에서, R¹, R² 및 R³은 메틸기이고, R⁴는 에틸렌기이며, R⁵ 및 R⁶은 메틸렌기이고, R⁷은 메틸기이며, A은 t-부틸기이고, x는 5이고, y는 2이며, m, n은 각각 2이다.

거품 촉매로서, PMDETA(pentamethyl diethylene triamine) 및 BDMEE(di-(N,N-dimethyl aminoethyl)ether)를 1 : 1.2 중량비로 혼합하여 준비하였다.

겔화 촉매로서 DMCHA(dimethylcyclohexyl amine)를 준비하였다.

삼량화 촉매로서, POLYCAT-46(Air Product Co.)을 준비하였다.

발포제로서 물 및 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판(1,1,1,3,3-Pentafluoropropane)을 1 : 15.2 중량비로 혼합하여 준비하였다.

그리고, 상기 유기 난연제 9.5 중량%, 상기 무기 난연제 25.3 중량%, 상기 정포제 2.0 중량%, 거품 촉매 0.78 중량%, 겔화 촉매 0.12 중량%, 삼량화 촉매 1.60 중량%, 발포제 16.2 중량% 및 잔량의 폴리올을 혼합하여 주제를 제조하였다.

또한, 경화제인 이소시아네이트로서, NCO 함량 31~32 중량%인 MDI Methylene diphenyl diisocyanat)를 준비하였다.

(2) 준불연 우레탄 복합소재(우레탄 폼)의 제조

앞서 제조한 주제 및 경화제를 1 : 1.5 중량비로 혼합 및 발포시켜서 발포체인 우레탄 폼을 형성시켜서 준불연 우레탄 복합소재를 제조하였다.

이때, 발포를 위하여 고압발포기를 사용하였으며, 발포시 온도는 저장 탱크기준으로 20℃, 고압발포기의 고압 펌프 압력은 120 ~ 125 bar로 조절하여 발포를 수행하였다.

실시예 2

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 우레탄 폼을 형성시켜서 준불연 우레탄 복합소재를 제조하되, 주제 제조시, 하기 화학식 2-1로 표시되는 분산제를 주제 전체 중량 중 0.35 중량% 더 혼합하여 제조한 것을 사용하였다.

[화학식 2-1]

화학식 2-1에서 R¹은 t-부틸기이고, R²는 -CH₂SO₃R⁴이고, R⁴는 수소원자이며, m은 3이다.

실시예 3 ~ 11 및 비교예 1 ~ 10

상기 실시예 1 또는 실시예 2와 동일한 조성으로 2액형 경질 폴리우레탄 조성물의 주제, 경화제를 준비한 후, 이를 이용하여 동일한 방법으로 우레탄 폼을 형성시켜서 준불연 우레탄 복합소재를 각각 제조하여 실시예 2 ~ 10 및 비교예 1 ~ 10을 각각 실시하였다. 다만, 하기 표 1 ~ 표 4와 같이 주제 내 조성의 함량을 달리하여 실시하였다.

비교예 11

상기 실시예 1과 동일한 조성으로 2액형 경질 폴리우레탄 조성물의 주제, 경화제를 준비한 후, 이를 이용하여 동일한 방법으로 우레탄 폼을 형성시켜서 준불연 우레탄 복합소재를 각각 제조하였다. 다만, 주제 성분 중 폴리올로서, 상기 폴리에스테르 폴리올 및 상기 폴리에테르 폴리올을 1 : 0.050 중량비로 혼합하여 폴리올을 제조하였다.

비교예 12

상기 실시예 1과 동일한 조성으로 2액형 경질 폴리우레탄 조성물의 주제, 경화제를 준비한 후, 이를 이용하여 동일한 방법으로 우레탄 폼을 형성시켜서 준불연 우레탄 복합소재를 각각 제조하였다. 다만, 주제 성분 중 폴리올로서, 상기 폴리에스테르 폴리올 및 상기 폴리에테르 폴리올을 1 : 0.610 중량비로 혼합하여 폴리올을 제조하였다.

비교예 13

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 우레탄 폼을 형성시켜서 준불연 우레탄 복합소재를 제조하되, 주제 제조시, 하기 화학식 2-1로 표시되는 분산제를 주제 전체 중량 중 0.55 중량% 더 혼합하여 제조한 것을 사용하였다.

[화학식 2-1]

주제 조성(중량%)		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7
유기 난연제	TCPP/TEP	9.5	9.5	14.5	9.5	9.5	9.5	9.5
무기 난연제	팽창흑연	13.8	13.8	13.8	11.5	17.5	13.8	13.8
무기 난연제	절단 유리섬유	9.5	9.5	9.5	9.7	14.5	9.5	9.5
정포제	실리콘 글리콜 코폴리머	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	1.0	3.5
촉매	거품 촉매	0.78	0.78	0.78	0.78	0.78	0.78	0.78
	겔화 촉매	0.12	0.12	0.12	0.12	0.12	0.12	0.12
	삼량화 촉매	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6
발포제	물	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
발포제	물리적 발포제	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2
분산제	화학식 2-1	-	0.35	-	-	-	-	-
폴리올	폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리올	나머지 잔량 100 중량%

주제 조성(중량%)		실시예 8	실시예 9	실시예 10	실시예 11
유기 난연제	TCPP 및 TEP	9.5	9.5	9.5	9.5
무기 난연제	팽창흑연	13.8	13.8	13.8	13.8
무기 난연제	절단 유리섬유	9.5	9.5	9.5	9.5
정포제	실리콘 글리콜 코폴리머	2.0	2.0	2.0	2.0
촉매	거품 촉매	1.20	0.78	0.78	0.78
	겔화 촉매	0.12	0.12	0.12	0.12
	삼량화 촉매	1.6	0.8	2.5	1.6
발포제	물	1.0	1.0	1.0	2.9
발포제	물리적 발포제	15.2	15.2	15.2	15.2
분산제	화학식 2-1	-	-	-	-
폴리올	폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리올	나머지 잔량 100 중량%

주제 조성(중량%)		비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5	비교예 6	비교예 7
유기 난연제	TCPP/TEP	4.7	16.2	9.5	9.5	9.5	9.5	9.5
무기 난연제	팽창흑연	13.8	13.8	10.5	22.5	13.8	13.8	13.8
무기 난연제	절단 유리섬유	9.5	9.5	7.2	19.4	9.5	9.5	9.5
정포제	실리콘 글리콜 코폴리머	2.0	2.0	2.0	2.0	0.3	4.5	2.0
촉매	거품 촉매	0.78	0.78	0.78	0.78	0.78	0.78	1.60
	겔화 촉매	0.12	0.12	0.12	0.12	0.12	0.12	0.15
	삼량화 촉매	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	1.6	1.7
발포제	물	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
발포제	물리적 발포제	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2	15.2
폴리올	폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리올	나머지 잔량 100 중량%

주제 조성(중량%)		비교예 8	비교예 9	비교예 10	비교예 11	비교예 12	비교예 13
유기 난연제	TCPP/TEP	9.5	9.5	9.5	9.5	9.5	9.5
무기 난연제	팽창흑연	13.8	13.8	13.8	13.8	13.8	13.8
무기 난연제	절단 유리섬유	9.5	9.5	9.5	9.5	9.5	9.5
정포제	실리콘 글리콜 코폴리머	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0
촉매	거품 촉매	0.78	0.78	0.78	0.78	0.78	0.78
	겔화 촉매	0.12	0.12	0.12	0.12	0.12	0.12
	삼량화 촉매	0.4	3.5	1.6	1.6	1.6	1.6
발포제	물	1.0	1.0	5.0	1.0	1.0	1.0
발포제	물리적 발포제	15.2	15.2	13.5	15.2	15.2	15.2
분산제	화학식 2-1	-	-	-	-	-	0.55
폴리올	폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리올	나머지 잔량 100 중량%

실험예 1 : 준불연 우레탄 복합소재의 물성 측정

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 우레탄 폼인 준불연 우레탄 복합소재의 열전도도, 압축강도, 총 열방출량 및 가스유해성을 하기와 같은 방법으로 측정하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

(1) 열전도도 측정방법

본 발명에 따른 실시예 및 비교예로 제조된 준불연 폴리우레탄 복합소재를 KS M 3809에 의거하여 열전도도(W/m·K)를 측정하였다. 계류된 열량을 측정하고 이것으로부터 전도율을 계산하는 방식으로서, 열전도율 측정기 (TCA-8)로 자동 측정하였다.

(2) 압축강도 측정방법

실시예 및 비교예에서 제조된 준불연 폴리우레탄 복합소재를 KS M 3809에 의거하여 발포 방향에 대하여 수직 또는 수평으로 폼(Foam) 높이의 10%를 압축하여 압출강도(kg/㎠)를 측정하였다.

(3) 총 열방출량 측정방법

실시예 및 비교예에서 제조된 준불연 폴리우레탄 복합소재를 KS F ISO 5660-1에 의거하여 총 방 출열량(MJ/㎡)을 측정하였다. 구체적으로, 100㎜×100㎜(가로×세로) 시편에 50kW/㎡의 복사선을 조사하여 시편으로부터 발생되는 열량을 5분간 누적하여 측정하였다.

(4) 가스유해성 측정방법

실시예 및 비교예에서 제조된 준불연 폴리우레탄 복합소재를 KS F 2271 에 의거하여 가스유해성을 측정하였다.

구분	열전도도 (W/m·K)	압축강도 (kg/㎠)	총 열방출량 (MJ/㎡)	가스유해성 (분:초)
실시예 1	0.020	25.2	7.5	14:35
실시예2	0.019	27.8	7.0	15:12
실시예 3	0.021	25.6	7.6	14:42
실시예 4	0.020	25.0	7.4	13:23
실시예 5	0.028	25.3	7.7	14:58
실시예 6	0.020	25.3	7.5	14:22
실시예 7	0.020	25.5	7.8	14:39
실시예 8	0.020	25.8	7.9	14:30
실시예 9	0.021	26.7	7.5	14:20
실시예 10	0.020	25.4	7.7	14:16
실시예 11	0.020	25.6	7.8	14:05
비교예 1	0.065	24.4	12.2	08:26
비교예 2	0.024	14.4	10.0	10:01
비교예 3	0.022	25.6	11.5	07:12
비교예 4	0.036	15.8	7.7	11:22
비교예 5	0.024	15.2	8.5	12:09
비교예 6	0.031	18.8	7.7	11:36
비교예 7	0.052	25.7	7.8	12:34
비교예 8	0.046	22.8	8.8	11:50
비교예 9	0.023	23.9	7.9	12:20
비교예 10	0.021	14.5	8.0	12:35
비교예 11	0.020	13.6	7.2	12:40
비교예 12	0.069	26.5	8.8	9:13
비교예 13	0.032	15.8	7.7	13:01

상기 표 5의 실험결과를 살펴보면, 실시예 1 ~ 11은 전반적으로 낮은 열전도도, 높은 압축강도, 낮은 총 열방출량 및 가스유해 저감성이 우수한 결과를 보였다. 특히, 분산제를 사용한 실시예 2가 실시예 1, 실시예 3 ~ 11 보다 상대적으로 우수한 기계적 물성, 난연성 및 가스유해 저감성 측정 결과를 보였다.

이에 반해, 유기 난연제를 5 중량% 미만으로 사용한 비교예 1의 경우, 실시예 1과 비교할 때, 압축강도에 큰 영향은 없으나, 열전도도가 크게 증가하고, 총 열방출량이 크게 증가하는 문제가 있었다.

또한, 유기 난연제를 15 중량% 초과 사용한 비교예 2의 경우, 실시예 1 및 실시예 3과 비교할 때, 열전도도가 낮고, 총 열방출량이 적어서 난연성은 우수하나, 압축강도가 15 kg/㎠ 미만으로 크게 낮아지는 문제가 있었다.

무기 난연제를 20.0 중량% 미만으로 사용한 비교예 3의 경우, 실시예 4와 비교할 때, 가스 유해성 측정 시간이 크게 짧아지는 문제가 있었으며, 무기 난연제를 40.0 중량% 초과하여 사용한 비교예 4의 경우, 실시예 5와 비교할 때, 가스유해 저해성은 우수하나, 오히려 기계적 물성 및 난연성이 저하되었는데, 이는 발포체의 발포성이 떨어지고, 균일한 셀 형성이 이루어지지 않아서 기계적 물성이 저하되었기 때문이다.

또한, 정포제를 0.5 중량% 미만으로 사용한 비교예 5의 경우, 실시예 6과 비교할 때, 기계적 물성이 크게 떨어지는 결과를 보였는데, 이는 우레탄 폼 내 셀 균질성이 떨어졌기 때문이다. 또한, 정포제를 4.0 중량% 초과하여 사용한 비교예 6의 경우, 실시예 7과 비교할 때, 오히려 기계적 물성 및 난연성이 감소하는 결과를 보였는데, 이는 다른 조성과의 상용성이 떨어져서 난연 효과 및/또는 우레탄 폼 내 셀 형성에 방해를 주었기 때문이다.

거품 촉매를 1.20 중량% 초과 사용한 비교예 7의 경우, 실시예 8과 비교할 때, 우레탄 폼의 발포성이 부족하여 폼의 열전도도가 크게 증가하는 문제가 있었다.

또한, 삼량화 촉매는 0.5 중량% 미만으로 사용한 비교예 8은, 실시예 9와 비교할 때, 우레탄 폼 내 셀 형성율이 낮고, 셀이 너무 작게 형성되어 전반적인 물성이 크게 낮은 결과를 보였으며, 삼량화 촉매를 2.50 중량% 초과하여 사용한 비교예 9의 경우, 실시예 10과 비교할 때 오히려 압축 강도가 낮아지는 결과를 보였다.

또한, 발포제 내 화학적 발포제 및 물리적 발포제를 1 : 3 중량비 미만, 및 발포제를 17.5 중량%를 초과하여 사용한 비교예 10의 경우, 발포성이 매우 좋았으나, 오히려 셀이 불필요하게 크게 형성되고, 일부분은 셀이 오히려 뭉게져서 불량률이 높고, 실시예 11과 비교할 때, 물성이 낮은 결과를 보였다.

주제 성분 중 폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리올을 1 : 0.1 중량비 미만으로 사용한 비교예 11의 경우, 실시예 1과 비교할 때 압축강도가 저조한 문제가 있었고, 주제 성분 중 폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리올을 1 : 0.5 중량비 초과하여 사용한 비교예 12의 경우, 우레탄 폼의 열전도도가 크게 증가하는 문제가 있었다.

그리고, 주제 내 분산제를 0.50 중량% 초과한 0.55 중량%를 사용한 비교예 13의 경우, 분산제를 0.35 중량% 사용한 실시예 2와 비교할 때, 전반적인 물성이 크게 떨어졌고, 오히려 분산제를 사용하지 않은 실시예 1 보다도 열전도도가 증가하고 압축강도가 낮아지는 문제가 있었다.

상기 실시예 및 실험예를 통하여, 본 발명의 2액형 경질 폴리우레탄 조성물을 이용하여 제조한 우레탄 폼인 준불연 우레탄 복합소재가 우수한 난연성, 낮은 열전도도를 가지면서 기계적 물성이 우수함을 확인할 수 있었다. 이를 통하여, 본 발명의 상기 복합소재는 건물의 내외벽 내장재 및/또는 단열재 소재로 적용하기 적합함을 확인할 수 있었다.

Claims

유기난연제 5.0 ~ 15.0 중량%, 무기난연제 21.0 ~ 35.0 중량%, 정포제 0.8 ~ 3.5 중량%, 거품 촉매(blowing catalyst) 0.40 ~ 1.20 중량%, 겔화 촉매(gelling catalyst) 0.03 ~ 0.18 중량%, 삼량화 촉매(Trimerizationcatalyst) 0.65 ~ 2.50 중량%, 발포제 7.5 ~ 18.0 중량% 및 잔량의 폴리올을 포함하는 주제; 및 NCO 함량 29 ~ 34 중량%인 MDI(Methylene diphenyl diisocyanate)를 포함하는 경화제;를 포함하고,
상기 주제 및 상기 경화제를 1 : 1.2 ~ 2.0 중량비로 포함하며,
상기 폴리올은 폴리에스테르 폴리올 및 폴리에테르 폴리올을 1 : 0.2 ~ 0.4 중량비로 포함하며,
상기 폴리에스테르 폴리올은 관능기(fuctionality) 1.8 ~ 2.2, 중량평균분자량 300 ~ 1,800 및 OH-V(value) 180 ~ 380 mg KOH/g이고,
상기 폴리에테르 폴리올은 관능기 4.0 ~ 4.5, 중량평균분자량 500 ~ 1200 및 OH-V 320 ~ 400mg KOH/g이며,
상기 유기난연제는 TCPP(Tris-choroisopropyl phosphate), TEP(Triethyl phosphate) 및 TCPE(Tris carboxyethyl phosphate) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 인계난연제를 포함하고,
상기 무기난연제는 팽창흑연 및 평균지름 10 ~ 13㎛, 길이 10 ~ 18 mm인 절단유리섬유를 1 : 0.2 ~ 0.7 중량비로 포함하며,
상기 팽창흑연은 팽창율 350% ~ 450%, 입자 사이즈 80㎛ ~ 200 ㎛, 황(S) 함량 2,500 ppm 이하이고,
상기 절단유리섬유는 ZrO₂ 함량 12 ~ 18 중량%인 절단 유리섬유이며,
상기 정포제는 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘 글리콜 코폴리머(silicon glycol copolymer)를 포함하는 실리콘계 정포제를 포함하고,
상기 거품 촉매는 PMDETA(pentamethyl diethylene triamine) 및 BDMEE(di-(N,N-dimethyl aminoethyl)ether) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하며,
상기 겔화 촉매는 DMCHA(dimethylcyclohexyl amine), TMHDA(N,N,N',N'-Tetramethyl-1,6- hexanediamine) 및 TEDA(triethylenediamine) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 삼량화 촉매는 유기카르본산 금속염, 3급 아민 화합물 및 4급 암모늄염이 포함하는 촉매이고,
상기 발포제는 물 및 물리적 발포제를 1 : 8 ~ 25 중량비로 포함하며,
상기 물리적 발포제는 사이클로펜탄, 1,1-디클로로-1-플루오로에탄(1,1-Dichloro-1-fluoroethane) 및 1,1,1,3,3-펜타플루오로프로판(1,1,1,3,3-Pentafluoropropane) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 준불연 우레탄 복합소재용 2액형 경질 폴리우레탄 조성물.
[화학식 1]

화학식 1에서, R¹, R² 및 R³각각은 독립적으로 수소원자 또는 탄소수 1 ~ 3의 직쇄형 알킬기이고, R⁴는 탄소수 1 ~ 5의 직쇄형 알킬렌기이며, R⁵ 및 R⁶각각은 독립적으로 탄소수 1 ~ 3의 직쇄형 알킬렌기이고, R⁷은 수소원자, 탄소수 1 ~ 3의 직쇄형 알킬기 또는 탄소수 3 ~ 5의 분쇄형 알킬기이며, A는 H 또는 t-부틸기이며, x, y, m, n은 몰비로서, x는 1 ~ 20의 정수이고, y는 1 ~ 5의 정수이며, m, n 각각은 독립적으로 1 ~ 3의 자연수이다.
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제1항의 주제 및 경화제를 혼합 및 발포시켜 형성된 우레탄 폼을 포함하며, 상기 우레탄 폼은,
KS M 3809에 의거하여 측정시 열전도도 0.026 W/m·K 이하이고,
KS M 3809에 의거하여 측정된 압축강도가 25.0 N/㎠ 이상이며,
KS F ISO 5660-1에 의거하여 측정된 총 열방출량이 8 MJ/㎡ 미만이고,
KS F 2271에 의거하여 측정된 가스 유해성 측정시 9분 이상을 만족하는 것을 특징으로 하는 준불연 우레탄 복합소재.