KR102679688B1 - Polyol composition for semi-non-combustible water-repellent polyurethane and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 순수한 물을 발포제로서 사용하는 수발포 폴리우레탄 발포체용 폴리올 조성물의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 폴리올 성분과, 난연제 성분과, 물과, 우레탄 반응을 촉진시키는 촉매와, 우레탄 반응을 지연시키는 지연제를 포함하고 있는 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물의 제조방법에 있어서, 난연제 성분들을 투입하여 난연제 혼합물을 만들고, 상기 난연제 혼합물을 안정된 상태로 유지한 이후; 우레탄 반응시 우레탄 반응을 지연시키는 제1 첨가제와 우레탄 반응을 촉진시키는 제2 첨가제를 순차적으로 투입하되; 상기 제1 첨가제의 투입시점과 상기 제2 첨가제의 투입 시점의 사이에서, 발포제로서 작용하는 순수한 물을 투입시키며; 최종적으로 폴리올 성분을 투입하여 혼합하는 것을 특징으로 한다. The present invention provides a method for producing a polyol composition for water-based polyurethane foam using pure water as a blowing agent.
The present invention relates to a method for producing a polyol composition for water-foamable polyurethane containing a polyol component, a flame retardant component, water, a catalyst that promotes the urethane reaction, and a retardant that delays the urethane reaction, wherein the flame retardant components are added. After making a flame retardant mixture and maintaining the flame retardant mixture in a stable state; During the urethane reaction, a first additive that delays the urethane reaction and a second additive that promotes the urethane reaction are sequentially added; Between the time of adding the first additive and the time of adding the second additive, pure water that acts as a foaming agent is added; Finally, the polyol component is added and mixed.
Description
본 발명은 준불연성 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물에 관한 것으로서, 화학발포제를 사용하지 않고 순수하게 물을 발포제로 사용하는 준불연성 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a polyol composition for semi-incombustible water-foamable polyurethane, and to a polyol composition for semi-incombustible water-foamable polyurethane that uses pure water as a foaming agent without using a chemical blowing agent, and a method for producing the same.
경질 폴리우레탄 발포체(폼)는 단열 성능, 치수 안정성 및 시공성이 우수하기 때문에, 냉장고, 냉동 창고, 건축 재료 등의 단열재로 광범위하게 사용되고 있고, 경질 폴리우레탄 폼은 뛰어난 단열성을 살려, 주택용 재료, 냉동선, LNG 탱크, 석유 플랜트 등 다양한 분야에 사용되고 있으며, 앞으로도 에너지 기술과 저온기술에 불가결한 재료로 용도의 확대가 추진될 것으로 전망되고 있다. Rigid polyurethane foam (foam) has excellent insulation performance, dimensional stability, and constructability, so it is widely used as an insulation material for refrigerators, freezers, and building materials. Rigid polyurethane foam takes advantage of its excellent insulation properties and is used as a material for housing and refrigeration ships. , LNG tanks, oil plants, etc., and it is expected that its use will continue to expand as an essential material for energy technology and low-temperature technology.
종래 경질 폴리우레탄폼의 발포제로는 낮은 열전도율과 바람직한 비점을 가지는 클로로플로로카본류(CFC계)와 하이드로 클로로플로로카본류인 HCFC계를 사용하고 있었다. 클로로플루오로카본류(CFC계)는 분자 중에 염소 원자를 포함하고, 또한 안정적인 분자이므로 확산 효과에 의해 오존층까지 도달하고 오존과 반응하여 오존층을 파괴하는 물질로 분류되어 있어서, 그 사용이 제한되어 있다. 특히, 기후 변화 협약에 대한 교토의정서가 2005년 공식적으로 발효된 이후로 오존층 파괴 물질로 알려진 CFC계와 HCFC계는 이 협약에 따라 사용이 불가능한 상태이다. 이에 대한 대체 물질로서, 경질 폴리우레탄폼의 발포제로는 하이드로 클로로플로로카본류(HCFC계), 하이드로플로로카본류(HFC계) 또는 사이클로펜탄(C-Pentane)이 사용되고 있다.Conventionally, chlorofluorocarbons (CFC series) and hydrochlorofluorocarbons (HCFC series), which have low thermal conductivity and desirable boiling points, were used as blowing agents for rigid polyurethane foam. Chlorofluorocarbons (CFC series) contain chlorine atoms in their molecules and are stable molecules, so they reach the ozone layer through a diffusion effect and react with ozone to destroy the ozone layer, so their use is limited. In particular, since the Kyoto Protocol to the Climate Change Convention officially came into effect in 2005, CFCs and HCFCs, known as ozone-depleting substances, cannot be used in accordance with this convention. As an alternative to this, hydrochlorofluorocarbons (HCFC series), hydrofluorocarbons (HFC series), or cyclopentane (C-Pentane) are used as foaming agents for rigid polyurethane foam.
특히 단열 성능이 요구되는 것에 대해서는, HCFC류 중에서도 낮은 열전도율을 가지는 HCFC-141b의 사용이 주류가 되고 있으나, 이러한 물질들은 지구온난화와 같은 환경 파괴 문제를 야기하고 있으므로, 이 발포제는 최근에는 펜탄 등으로 대체하여 사용되고 있다. In particular, for applications requiring insulation performance, the use of HCFC-141b, which has low thermal conductivity among HCFCs, has become mainstream. However, since these substances are causing environmental damage problems such as global warming, this blowing agent has recently been replaced with pentane, etc. It is being used as a replacement.
그러나 펜탄 등의 발포제는 폭발 위험성이 있으므로, 취급시 반드시 방폭 설비를 갖추어야 하고, 방폭 설비는 일반설비에 비해 설비비가 고가여서 중소 제조업체에서 투자하여 설치 운용하기가 쉽지 않은 단점이 있다. However, blowing agents such as pentane have a risk of explosion, so explosion-proof equipment must be equipped when handling them. Explosion-proof equipment has the disadvantage of being expensive compared to general equipment, making it difficult for small and medium-sized manufacturers to invest in and install.
이에 대한 대체 기술로서, 발포제로서 순수한 물을 사용하는 수발포 경질 폴리우레탄 발포체의 제조방법이 제시되고 있지만, 폴리우레탄 반응의 민감성으로 인하여, 고품질의 폴리우레탄 발포체를 얻기 어렵고, 특히 친환경적이면서도 난연성능을 개선한 수발포 폴리우레탄 발포제의 제조기술의 등장이 절실하게 요청되고 있는 실정이다. As an alternative technology, a method for producing water-blown rigid polyurethane foam using pure water as a blowing agent has been proposed. However, due to the sensitivity of the polyurethane reaction, it is difficult to obtain high-quality polyurethane foam, and in particular, it is difficult to obtain high-quality polyurethane foam and is especially environmentally friendly and has flame retardant performance. There is an urgent need for the emergence of improved manufacturing technology for water-based polyurethane foaming agents.
본 발명의 목적은 경질 폴리우레탄 발포체를 제조하는데 있어서, 오존층 파괴 물질이나 유사 발포제와 같은 종래의 화학발포제를 사용하지 않고, 순전히 물만을 발포제로서 사용함으로써, 친환경적으로 경질 폴리우레탄 발포체를 제조할 수 있는 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다. The object of the present invention is to manufacture rigid polyurethane foam in an environmentally friendly manner by using only water as a foaming agent without using conventional chemical foaming agents such as ozone-depleting substances or similar foaming agents. To provide a method for producing a polyol composition for water foamed polyurethane.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 오존층 파괴 물질이나 유사 발포제와 같은 종래의 화학발포제를 사용하지 않고, 순전히 물만을 발포제로서 사용함으로써, 친환경적으로 준불연성 경질 폴리우레탄 발포체를 제조할 수 있는 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물의 제조방법을 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to produce water-foamable polyurethane foam that can produce environmentally friendly semi-incombustible rigid polyurethane foam by using only water as a foaming agent without using conventional chemical foaming agents such as ozone-depleting substances or similar foaming agents. To provide a method for producing a polyol composition for urethane.
본 발명은 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물을 제조하는 방법을 제공한다. The present invention provides a method for producing a polyol composition for water-foamable polyurethane.
본 발명에 의한 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물을 제조하는 방법은, The method for producing the polyol composition for water-foamable polyurethane according to the present invention,
난연제 성분들을 투입하여 난연제 혼합물을 만들고, 상기 난연제 혼합물을 안정된 상태로 유지한 이후, After adding flame retardant ingredients to create a flame retardant mixture and maintaining the flame retardant mixture in a stable state,
우레탄 반응시 우레탄 반응을 지연시키는 제1 첨가제와 우레탄 반응을 촉진시키는 제2 첨가제를 순차적으로 투입하되, During the urethane reaction, a first additive that delays the urethane reaction and a second additive that promotes the urethane reaction are sequentially added,
상기 제1 첨가제의 투입시점과 상기 제2 첨가제의 투입 시점의 사이에서, 발포제로서 작용하는 순수한 물을 투입시키며, Between the time of adding the first additive and the time of adding the second additive, pure water, which acts as a foaming agent, is added,
최종적으로 폴리올 성분을 투입하여 혼합하는 것을 특징으로 한다. Finally, the polyol component is added and mixed.
본 발명에 의한 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물을 제조하는 방법은, The method for producing the polyol composition for water-foamable polyurethane according to the present invention,
1). 난연제를 투입하여 혼합한 다음, 소포제와 분산제를 투입하여, 상기 난연제의 성분들을 안정되고 균일하게 분산상태를 부여하여 제1 난연제 혼합물을 제조하는 제1 단계와; One). A first step of preparing a first flame retardant mixture by adding and mixing a flame retardant and then adding a defoaming agent and a dispersant to provide a stable and uniform dispersion state to the components of the flame retardant;
2). 상기 제1 난연제 혼합물에 제1 첨가제로서 반응지연제와 정포제를 투입하고 혼합하여 제2 난연제 혼합물을 제조하는 제2 단계와; 2). A second step of preparing a second flame retardant mixture by adding a reaction retardant and a foam stabilizer as first additives to the first flame retardant mixture and mixing them;
3). 상기 제2 난연제 혼합물에 발포제로서 순수한 증류수를 투입하여 제1 수발포용 난연제 혼합물을 제조하는 제3 단계와; 3). a third step of preparing a first flame retardant mixture for water foaming by adding pure distilled water as a foaming agent to the second flame retardant mixture;
4). 상기 제1 수발포용 난연제 혼합물에 제2 첨가제로서 우레탄 반응을 촉진시키는 촉매를 투입하고 혼합시켜서 제2 수발포용 난연제 혼합물을 제조하는 제4 단계와; 4). a fourth step of preparing a second flame retardant mixture for water foaming by adding and mixing a catalyst that promotes a urethane reaction as a second additive to the first flame retardant mixture for water foaming;
5). 상기 제2 수발포용 난연제 혼합물에 폴리올을 투입하여, 수발포에 의한 경질 폴리우레탄용 폴리올 조성물을 제조하는 제5 단계; 를 포함하고 것을 특징으로 한다. 5). A fifth step of preparing a polyol composition for rigid polyurethane by water foaming by adding polyol to the second water foaming flame retardant mixture; It is characterized by including.
본 발명은 상기 제5 단계 이후에, 난연제 성분을 더 추가하여 투입하는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable to add additional flame retardant components after the fifth step.
본 발명은, 발포제로서 오직 순수한 물을 사용하고 있다. 이로 인하여, 경질 폴리우레탄폼의 물성치나 열전도 성능을 위해 환경 파괴 물질인 CFC계 및 HCFC계의 발포제를 사용하지 않는 장점이 있다. 이는 본 발명이 친환경적인 기술임을 보여주고 있다. The present invention uses only pure water as a blowing agent. Because of this, there is an advantage in not using CFC-based or HCFC-based foaming agents, which are environmentally destructive substances, to improve the physical properties or heat conduction performance of rigid polyurethane foam. This shows that the present invention is an environmentally friendly technology.
또한, 본 발명은 순수한 물만을 사용하면서도, 준불연성 제품을 제조할 수 있는 장점을 가지고 있다. 이는 본 발명에 의한 우레탄 발포체가 친환경적이면서도 난연 제품을 뛰어넘어 준불연제품으로서의 성능을 지니고 있음을 의미하고 있다. Additionally, the present invention has the advantage of being able to manufacture semi-incombustible products while using only pure water. This means that the urethane foam according to the present invention is environmentally friendly and has the performance of a semi-non-flammable product beyond a flame retardant product.
또한, 본 발명은, 순수한 물을 사용하고 있으므로, 폭발의 위험성이 있는 펜탄 계열의 발포제를 사용할 필요가 없다. 이는 본 발명을 실시하고자 할 경우, 그 제조설비를 구비하는데 있어서도, 방폭 설비를 설치하지 않게 되므로, 제조설비의 안전성을 보장하고, 방폭설비 등을 포함하는 제조시설 투자 비용을 줄일 수 있는 장점도 가지고 있음을 의미한다. Additionally, since the present invention uses pure water, there is no need to use a pentane-based blowing agent that has the risk of explosion. This has the advantage of ensuring the safety of manufacturing facilities and reducing investment costs for manufacturing facilities, including explosion-proof facilities, since explosion-proof facilities do not need to be installed when preparing the manufacturing facilities when the present invention is intended to be implemented. It means there is.
이하, 본 발명을 더욱 구체적이고 상세하게 설명한다. 본 발명에서 제공되는 구체적인 수치 또는 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 실시 양태로서, 본 발명의 기술사상을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 명백하다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail and detail. It is clear that the specific numerical values or specific examples provided in the present invention are preferred embodiments of the present invention, and are only intended to explain the technical idea of the present invention in more detail, and the present invention is not limited thereto.
본 발명의 명세서에 있어서, 각종 실시예들은 다양한 변경 내지 변형을 가할 수 있고, 본 발명의 보호범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되지 않으며, 이들에 대한 균등물 내지 등가물이 그 보호범위에 속한다는 것은 명확하다. In the specification of the present invention, various changes or modifications may be made to the various embodiments, and the scope of protection of the present invention is not limited or limited by these embodiments, and equivalents or equivalents thereof are included in the scope of protection. It is clear that it belongs.
또한, 본 발명의 명세서에 있어서, 이 기술분야에서 공지된 것으로서 통상의 기술을 가진 자에 의해 용이하게 사용될 수 있거나 용이하게 창작될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다. In addition, in the specification of the present invention, detailed description of parts that are known in the technical field and can be easily used or easily created by those skilled in the art will be omitted.
또한, 본 발명의 명세서에 있어서, 용어 "포함하다", "함유하다" 또는 "포함하는" 등은 "비제한적으로 포함한다"는 것을 의미한다. 또한, 단수형은 문맥에서 특별히 한정하고 있지 않는 한 복수형을 포함하고 있는 것으로 해석되어야 한다. Additionally, in the specification of the present invention, the terms "comprise", "contain", or "including" mean "including without limitation." Additionally, the singular form should be construed as including the plural form unless specifically limited by the context.
본 발명은 준불연성 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물을 제조하는 방법을 제공한다. The present invention provides a method for producing a semi-incombustible polyol composition for water-foamable polyurethane.
본 발명에 의한 준불연성 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물을 제조하는 방법은, 난연제 성분들을 투입하고 우레탄 반응시 그 우레탄 반응을 지연시키는 제1 첨가제를 먼저 투입하고, 우레탄 반응시 발포제로 작용하는 순수한 물을 투입하며, 그 이후에 우레탄 반응시 그 우레탄 반응을 촉진시키는 제2 첨가제를 순차적으로 투입하며, 최종적으로 폴리올 성분을 투입하는 것을 특징으로 한다. The method of producing a polyol composition for semi-non-flammable water-foamable polyurethane according to the present invention includes adding flame retardant components, first adding a first additive that delays the urethane reaction during the urethane reaction, and pure water acting as a foaming agent during the urethane reaction. is added, and then, during the urethane reaction, a second additive that promotes the urethane reaction is sequentially added, and finally, the polyol component is added.
본 발명은 난연제 성분들을 투입하고, 그 난연제 성분들을 균일하고 안정된 상태로 유지하도록 하는 제1 단계를 포함하고 있다. The present invention includes a first step of adding flame retardant ingredients and maintaining the flame retardant ingredients in a uniform and stable state.
상기 제1 단계는 상기 난연제 성분들을 용기에 투입하고, 그 난연제 성분들을 균일하게 혼련하면서 안정된 상태로 유지하도록 한다. 상기 난연제 성분들은 인계 난연제를 주성분으로 하고 있으며, 난연성을 향상시킬 뿐만 아니라, 분산성을 향상시키고 점성 저하를 목적으로 사용되고 있다. 상기 난연제 성분들은 대표적으로 인계 난연제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 인계 난연제는 열분해에 의해 인산과 폴리인산을 생성한다. 이때 생성된 인산과 폴리인산은 에스테르화 및 탈수화 반응에 의해 char를 생성하고, 이 char는 산소와 열을 차단함으로써 난연효과를 발휘하는 것으로 알려져 있다. 인계 난연제로서 대표적인 성분은 TCPP (트리클로로폴리포스페이트)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 난연제는 상기 인계 난연제 이외에 할로겐계 난연제를 사용할 수 있다. 그렇지만, 할로겐계 난연제를 사용할 경우, 환경문제를 야기하게 되는 단점이 있다. In the first step, the flame retardant components are added to the container, and the flame retardant components are uniformly kneaded and maintained in a stable state. The flame retardant components are mainly composed of phosphorus-based flame retardants, and are used not only to improve flame retardancy, but also to improve dispersibility and reduce viscosity. It is preferable to typically use a phosphorus-based flame retardant as the flame retardant component. The phosphorus-based flame retardant produces phosphoric acid and polyphosphoric acid through thermal decomposition. The phosphoric acid and polyphosphoric acid produced at this time generate char through esterification and dehydration reactions, and this char is known to exert a flame retardant effect by blocking oxygen and heat. It is desirable to use TCPP (trichloropolyphosphate) as a representative phosphorus-based flame retardant. The flame retardant may be a halogen-based flame retardant in addition to the phosphorus-based flame retardant. However, the use of halogen-based flame retardants has the disadvantage of causing environmental problems.
상기 난연제는 폴리올 성분 100 중량부에 대하여 220 ~ 280 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 난연제를 220 중량부 이하로 사용할 경우, 폴리올 조성물의 점도가 저하되어지고 분산성이 약화되어지며, 우레탄 반응에 의해 얻어진 폴리우레탄 폼의 난연성이 떨어지는 반면에, 280 중량부 이상으로 사용될 경우, 폴리올 조성물의 점도가 높아져서 오히려 분산성이 상대적으로 악화되어지는 경향을 보이고, 투입된 양에 비하여 난연성이 향상되지 아니하므로 바람직스럽지 못하다. It is preferable to use 220 to 280 parts by weight of the flame retardant based on 100 parts by weight of the polyol component. When the flame retardant is used in an amount of 220 parts by weight or less, the viscosity of the polyol composition is lowered and the dispersibility is weakened, and the flame retardancy of the polyurethane foam obtained by urethane reaction is reduced. On the other hand, when the flame retardant is used in an amount of 280 parts by weight or more, the polyol As the viscosity of the composition increases, the dispersibility tends to deteriorate relatively, and the flame retardancy does not improve compared to the amount added, which is undesirable.
상기 난연제 성분들은 혼합하여 사용되어지고, 그 혼련과정에서 기포를 제거하기 위하여 소포제를 사용하고, 그와 동시에 분산성을 향상시켜주기 위해 분산제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 소포제와 상기 분산제는 이 기술분야에서 사용되고 있는 제품을 사용할 수 있다. 상기 소포제는 폴리올 성분 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부 사용하는 것이 바람직하다. 상기 소포제를 1 중량부 이하로 사용할 경우 기포 제거 성능이 미약한 반면에, 3 중량부 이상으로 사용할 경우 투입된 양에 비해 기포 제거 성능이 향상되지 아니한다. 한편, 상기 분산제는 폴리올 성분 100 중량부에 대하여 2 내지 5 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 분산제를 2 중량부 이하로 사용할 경우 분산 성능이 미약한 반면에, 5 중량부 이상으로 사용할 경우 투입된 양에 비해 분산 성능이 향상되지 아니한다. The flame retardant components are mixed and used, and it is desirable to use a defoamer to remove air bubbles during the kneading process and at the same time use a dispersant to improve dispersibility. The antifoaming agent and the dispersing agent may be products that are used in this technical field. The antifoaming agent is preferably used in an amount of 1 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol component. When the antifoaming agent is used in an amount of 1 part by weight or less, the bubble removal performance is weak, whereas when it is used in an amount of 3 parts by weight or more, the bubble removal performance is not improved compared to the amount added. Meanwhile, it is preferable to use 2 to 5 parts by weight of the dispersant based on 100 parts by weight of the polyol component. When the dispersant is used in an amount of 2 parts by weight or less, the dispersion performance is weak, while when it is used in an amount of 5 parts by weight or more, the dispersion performance is not improved compared to the amount added.
본 발명은 상기 제1 단계에서 얻은 난연제 혼합물에 대하여, 우레탄 반응시 그 우레탄 반응을 지연시키는 제1 첨가제를 투입하는 제2 단계를 포함하고 있다. The present invention includes a second step of adding a first additive that delays the urethane reaction during urethane reaction to the flame retardant mixture obtained in the first step.
상기 제2 단계는 우레탄 반응시 그 우레탄 반응을 지연시키는 기능을 수행하는 제1 첨가제를 투입하고, 그 제1 첨가제가 제1 단계에서 얻은 난연제 혼합물과 혼련되어지도록 한다. 상기 제1 첨가제는 우레탄반응을 지연시키는 반응 지연제와, 액상 혼합물의 혼련과정에서 미세한 기포를 형성하고 균일하게 분산시키도록 하는 정포제를 포함하고 있다. In the second step, a first additive that functions to delay the urethane reaction is added and the first additive is mixed with the flame retardant mixture obtained in the first step. The first additive contains a reaction retardant that delays the urethane reaction and a foaming agent that forms fine bubbles and uniformly disperses them during the kneading process of the liquid mixture.
상기 제2 단계는 전단계에서 얻은 난연제 혼합물에 대해 상기 반응 지연제를 먼저 투입하고 혼련시키는 것이 중요하다. 상기 반응 지연제로서는 약산을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 약산으로서 가장 대표적인 것으로 FA를 예시할 수 있다. 상기 반응 지연제는 폴리올 성분과 이소시아네이트 성분이 우레탄 반응을 이루게 될 때, 그 우레탄 반응을 지연시켜서 그 반응 속도를 조절하기 위하여 사용되어진다. 상기 반응 지연제는 전단계에서 얻어진 상기 난연제 혼합물에 먼저 투입하여 혼련시키는 것이 중요하다. 그 이유는 상기 반응 지연제가 상기 난연제 혼합물과 균일하게 혼련되어지고, 수용액으로서의 물과 함께 다시 균일하게 혼련되어진 다음, 그 이후에 반응 촉진제로서 촉매를 투입하게 되었을 경우, 가장 안정된 폴리올 조성물을 이루게 되기 때문이다. 상기 반응 지연제가 상기 폴리올 성분 100 중량부에 대하여 8 ~ 13중량부의 범위에서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 반응 지연제가 8 중량부 이하로 사용될 경우, 우레탄 반응이 너무 빨라지게 되는 반면에, 13중량 이상으로 사용될 경우, 우레탄 반응이 너무 느려지게 되므로, 바람직스럽지 못하다. 이는 반응 지연제가, 아래에서 설명하게 될 촉매 성분들과의 관계에서, 추후 우레탄 반응에서 서로 상반된 영향을 크게 미치게 되어지기 때문이다. 다시 말하면, 상기 반응 지연제가 8 중량부 이하로 사용될 경우, 아래에서 설명하게 될 촉매에 의한 반응 촉진 성능을 제어하기 어렵게 되는 반면에, 13중량 이상으로 사용될 경우, 상기 촉매 성분들에 의한 반응 촉진 성능을 과도하게 제어함으로써 우레탄 반응을 지연시키기 때문이다. In the second step, it is important to first add and knead the reaction retardant to the flame retardant mixture obtained in the previous step. It is preferable to use a weak acid as the reaction retardant. The most representative example of the weak acid is FA. The reaction retardant is used to control the reaction rate by delaying the urethane reaction when the polyol component and the isocyanate component undergo a urethane reaction. It is important to first add the reaction retardant to the flame retardant mixture obtained in the previous step and knead it. The reason is that when the reaction retardant is uniformly mixed with the flame retardant mixture, mixed again with water as an aqueous solution, and then a catalyst is added as a reaction accelerator, the most stable polyol composition is achieved. am. The reaction retardant is preferably used in the range of 8 to 13 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol component. If the reaction retardant is used in an amount of 8 parts by weight or less, the urethane reaction becomes too fast, whereas if it is used in an amount of 13 parts by weight or more, the urethane reaction becomes too slow, which is not preferable. This is because the reaction retardant, in its relationship with the catalyst components that will be explained below, has a significant opposing effect on the subsequent urethane reaction. In other words, when the reaction retardant is used in an amount of 8 parts by weight or less, it becomes difficult to control the reaction promotion performance by the catalyst, which will be explained below, whereas when it is used in an amount of 13 parts by weight or more, the reaction promotion performance by the catalyst components becomes difficult. This is because the urethane reaction is delayed by excessively controlling.
상기 제2 단계에 있어서, 상기 반응 지연제는 정포제와 함께 투입되어 사용되는 것이 바람직하다. 상기 정포제는 혼련과정에서 생성될 수 있는 기포를 작게 형성하되 일정하고 균일하게 형성하도록 해준다. 상기 정포제는 상기 폴리올 성분 100 중량부에 대하여 8 ~ 15 중량부의 범위에서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 정포제가 8 중량부 이하로 사용될 경우, 액상 혼합물의 분산성이 약화되어지므로 바람직스럽지 못하고, 15 중량 이상으로 사용될 경우, 액상 혼합물의 분산성은 향상되지만, 오히려 소포제의 기능을 간섭하는 경향이 나타나므로 바람직스럽지 못하다. 상기 정포제로서는 실리콘계 정포제와 비실리콘 정포제를 사용할 수 있으나, 실리콘계 정포제를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 실리콘계 정포제로서는 실리콘(Silicon), 실리콘 글리콜 코폴리머(Silicon glycol copolymer) 및 폴리실록산 에테르(Polysiloxane ether) 중 선택된 하나를 사용하는 것이 바람직하다. In the second step, the reaction retardant is preferably used together with the anti-foaming agent. The foam stabilizer helps to form bubbles that may be generated during the kneading process small but constant and uniform. The foam stabilizer is preferably used in the range of 8 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol component. When the antifoaming agent is used in an amount of 8 parts by weight or less, it is undesirable because the dispersibility of the liquid mixture is weakened, and when it is used in an amount of 15 parts by weight or more, the dispersibility of the liquid mixture is improved, but it tends to interfere with the function of the antifoaming agent. It is not desirable. As the foam stabilizer, silicone-based foam stabilizers and non-silicone foam stabilizers can be used, but it is preferable to use a silicone-based foam stabilizer. As the silicone-based foam stabilizer, it is preferable to use one selected from silicon, silicon glycol copolymer, and polysiloxane ether.
본 발명은 상기 제2 단계를 진행할 경우, 상기 난연제 혼합물과 상기 제1 첨가제를 혼합하여 제조된 제2 난연제 혼합물을 얻게 된다. In the present invention, when the second step is performed, a second flame retardant mixture prepared by mixing the flame retardant mixture and the first additive is obtained.
본 발명은 상기 제2 단계에서 얻은 제2 난연제 혼합물에 대하여, 우레탄 반응시 발포제로서 작용하게 될 순수한 물을 투입하는 제3 단계를 포함하고 있다. The present invention includes a third step of adding pure water, which will act as a foaming agent during the urethane reaction, to the second flame retardant mixture obtained in the second step.
상기 제3 단계는 상기 제2 단계에서 얻은 제2 난연제 혼합물에 대해 순수한 물을 투입하는 것이 특징이다. 상기 물은 폴리올 조성물을 제조하는 과정에서는 일종의 수용액 성분으로 작용하여 투입되는 성분들을 분산시키는 기능을 돕게 된다. 그 중에서도 특히 상기 반응지연제를 상기 폴리올 조성물 중에 균일하고 균질하게 분산시키는데 기여한다. 상기 물이 폴리올 조성물 중에서 상기 반응지연제를 균일하고 균질하게 분산시키지 아니할 경우, 우레탄 반응시 후술하는 제2 첨가제 중의 촉매 성분들에 의한 반응 촉진 성능을 제어하기 어려운 상황을 맞이하기 때문이다. 한편, 상기 물은 우레탄 반응시 발포제로서 기능하게 된다. 물은 NCO/H2O 반응에 따라 이소시아네이트기와 반응함으로써, 이산화탄소를 방출하게 되고, 폴리올 성분과 이소시아네이트 성분의 반응에 따라 우레탄 사슬을 만드는 과정에서 발포제로서 기능하게 된다. 본 발명은 발포제로서 순수한 물을 사용할 뿐이고, 다른 화학성분을 별도로 투입하지 않는 것을 기술적 특징으로 한다. 상기 물은 상기 폴리올 100 중량부를 기준으로 7 ~ 15 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 7 중량부 미만으로 사용하는 경우 충분한 발포제로서의 기능을 달성할 수 없어서 우레탄 폼의 경도가 매우 높아지게 되는 반면에, 15 중량부 이하로 사용될 경우 과도한 발포성능에 의해 안정된 셀 구조를 얻기 힘들게 되므로, 바람직스럽지 못하게 된다. The third step is characterized by adding pure water to the second flame retardant mixture obtained in the second step. In the process of manufacturing a polyol composition, the water acts as a kind of aqueous solution component and helps disperse the added components. Among these, it especially contributes to uniformly and homogeneously dispersing the reaction retardant in the polyol composition. This is because, if the water does not uniformly and homogeneously disperse the reaction retardant in the polyol composition, it is difficult to control the reaction promotion performance by the catalyst components in the second additive, which will be described later, during the urethane reaction. Meanwhile, the water functions as a foaming agent during urethane reaction. Water reacts with an isocyanate group according to the NCO/H 2 O reaction, releasing carbon dioxide, and functions as a blowing agent in the process of creating a urethane chain through the reaction between the polyol component and the isocyanate component. The technical feature of the present invention is that pure water is used as a foaming agent and no other chemical components are separately added. It is preferable to use 7 to 15 parts by weight of water based on 100 parts by weight of the polyol. If used in less than 7 parts by weight, it cannot function as a sufficient foaming agent and the hardness of the urethane foam becomes very high. On the other hand, if used in less than 15 parts by weight, it is difficult to obtain a stable cell structure due to excessive foaming performance, so it is not desirable. You won't be able to do it.
본 발명은 상기 제3 단계를 진행할 경우, 상기 제2 난연제 혼합물에 발포제로서 순수한 증류수를 투입하여 제1 수발포용 난연제 혼합물을 제조하게 된다. In the present invention, when the third step is performed, pure distilled water is added as a foaming agent to the second flame retardant mixture to prepare a first flame retardant mixture for water foaming.
본 발명은 상기 제3 단계에서 얻은 제1 수발포용 난연제 혼합물에 대하여, 우레탄 반응시 그 우레탄 반응을 촉진시키는 제2 첨가제를 투입하는 제4 단계를 포함하고 있다. The present invention includes a fourth step of adding a second additive that promotes the urethane reaction during the urethane reaction to the first water-foaming flame retardant mixture obtained in the third step.
상기 제4 단계는 상기 제3 단계에서 얻은 제1 수발포용 난연제 혼합물에 대하여, 우레탄 반응시 그 우레탄 반응을 촉진시키는 제2 첨가제를 투입하는 것이 특징이다. 상기 제2 첨가제는 폴리올 성분과 이소시아네이트 성분이 우레탄 반응을 하게 될 경우, 그 우레탄 반응을 촉진시키는 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 촉매로서는 우레탄 반응시 겔화 반응을 촉진시키는 겔화 촉매와, 우레탄 반응시 3개의 이소시아네이트기를 반응시키는 삼량화 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. The fourth step is characterized by adding a second additive that promotes the urethane reaction during the urethane reaction to the first water-foaming flame retardant mixture obtained in the third step. The second additive is preferably a catalyst that promotes the urethane reaction when the polyol component and the isocyanate component undergo a urethane reaction. As the catalyst, it is preferable to use a gelation catalyst that promotes the gelation reaction during the urethane reaction and a trimerization catalyst that reacts three isocyanate groups during the urethane reaction.
상기 제2 첨가제는 상기 제2 단계에서 투입한 반응지연제와 관련하여, 최소한 2가지 측면에서 상호 상반된 기능을 수행하게 된다. 먼저, 상기 반응지연제와 상기 제2 첨가제는 순수한 수용성 액체인 물의 투입과 관련하여, 서로 그 투입 시점을 달리하고 있다. 이는 상기 반응지연제를 투입한 이후 상기 물을 투입하고, 이들을 서로 균일하게 혼련함으로써, 상기 반응지연제가 그 수용액 성분 중에서 균일하게 혼련된 상태를 이룬 다음, 상기 제2 첨가제를 투입하는 것이다. 이것은 상기 반응지연제가 산성을 가지고 있는 반면에, 상기 제2 첨가제가 알칼리성을 가지고 있으므로, 이들이 수용액 중에 서로 혼련되어 있을 경우에도 직접적 간접적으로 상호 반응을 하지 않도록 하거나 설혹 상호 반응을 할지라도 그로 인하여 후술하는 우레탄 반응에 대한 영향을 최소화하기 위한 것이다. 이러한 점에서, 상기 반응지연제는 상기 제3 단계에서 투입된 물을 투입하기 전인 상기 제2 단계에서 투입하는 반면에, 상기 제2 첨가제는 상기 제3 단계에서 투입된 물을 투입한 이후인 제4 단계에서 투입하는 것이다. 그 다음, 상기 반응지연제와 상기 제2 첨가제는 우레탄 반응을 중심으로 할 때, 우레탄 반응을 지연시키거나 우레탄 반응을 촉진시키는 서로 상반된 기능을 수행하게 된다. 상기 반응지연제는 상기 우레탄 반응을 지연시키는 반면에, 상기 제2 첨가제는 상기 우레탄 반응을 촉진시키고 있기 때문이다. The second additive performs contradictory functions in at least two aspects in relation to the reaction retardant added in the second step. First, the reaction retardant and the second additive are introduced at different times in relation to the introduction of water, which is a pure water-soluble liquid. This is done by adding the water after adding the reaction retardant and mixing them evenly, so that the reaction retardant is uniformly mixed in the aqueous solution components, and then adding the second additive. This is because the reaction retardant is acidic, while the second additive is alkaline, so that even when they are mixed in an aqueous solution, they do not directly or indirectly react with each other, or even if they do react with each other, as described later. This is to minimize the effect on the urethane reaction. In this regard, the reaction retardant is added in the second step before the water added in the third step, while the second additive is added in the fourth step after the water added in the third step is added. It is invested from. Next, the reaction retardant and the second additive perform opposite functions of delaying the urethane reaction or promoting the urethane reaction when focusing on the urethane reaction. This is because the reaction retardant delays the urethane reaction, while the second additive promotes the urethane reaction.
상기 제2 첨가제로서 상기 겔화 촉매는 폴리올 성분 100 중량부에 대해 3 ~ 8 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 겔화 촉매를 3 중량부 이하로 사용할 경우, 겔화 반응이 느려지게 되는 반면에, 8 중량부 이상으로 사용할 경우 겔화 반응이 너무 빨라지게 되어 바람직스럽지 못하다. 상기 겔화 촉매는 아민계 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 삼량화 촉매는 폴리올 성분 100 중량부에 대해 10 ~ 20 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 삼량화 촉매를 10 중량부 이하로 사용할 경우, 삼량화 반응이 제대로 일어나지 않게 되어 최종 우레탄 폼의 경도가 약하게 되는 반면에, 20 중량부 이상으로 사용할 경우 과도한 삼량화 반응에 의해 이소시아누레이트를 과도하게 생성하게 되어진다. 상기 삼량화 촉매는 금속 칼륨 촉매와 3차 아민계 촉매를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 촉매는 이 기술분야에서 이미 알려진 촉매를 사용할 수 있다. As the second additive, the gelation catalyst is preferably used in an amount of 3 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol component. When the gelation catalyst is used in an amount of 3 parts by weight or less, the gelation reaction becomes slow, whereas when it is used in an amount of 8 parts by weight or more, the gelation reaction becomes too fast, which is not desirable. It is preferable to use an amine-based catalyst as the gelation catalyst. Meanwhile, it is preferable to use 10 to 20 parts by weight of the trimerization catalyst based on 100 parts by weight of the polyol component. When the trimerization catalyst is used in an amount of 10 parts by weight or less, the trimerization reaction does not occur properly and the hardness of the final urethane foam becomes weak. On the other hand, if the trimerization catalyst is used in an amount of 20 parts by weight or more, isocyanurate is formed due to excessive trimerization reaction. It is produced excessively. It is preferable to use a metallic potassium catalyst and a tertiary amine catalyst as the trimerization catalyst. These catalysts may be catalysts already known in the art.
본 발명은 상기 제4 단계를 진행할 경우, 상기 제1 수발포용 난연제 혼합물에 제2 첨가제를 투입하여 제2 수발포용 난연제 혼합물을 제조하게 된다. In the present invention, when the fourth step is performed, a second additive is added to the first flame retardant mixture for water foaming to prepare a second flame retardant mixture for water foaming.
본 발명은 상기 제4 단계에서 얻은 제2 수발포용 난연제 혼합물에 대하여, 최종적으로 폴리올 성분을 투입하여 준불연성 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물을 제조하는 제5 단계를 포함하고 있다. The present invention includes a fifth step of preparing a semi-incombustible polyol composition for water-foamable polyurethane by finally adding a polyol component to the second water-foamable flame retardant mixture obtained in the fourth step.
상기 제5 단계는 상기 제4 단계에서 얻은 제2 수발포용 난연제 혼합물에 대하여, 최종적으로 폴리올 성분을 투입함으로써, 이소시아네이트 성분과 우레탄 반응을 진행하게 될 폴리올 조성물을 제조하게 된다. 상기 폴리올 성분으로서는 이 기술분야에서 사용되고 있은 폴리에테르 폴리올과 폴리에스터 폴리올을 사용할 수 있다. In the fifth step, the polyol component is finally added to the second water-foaming flame retardant mixture obtained in the fourth step to prepare a polyol composition that will undergo a reaction with the isocyanate component and urethane. As the polyol component, polyether polyol and polyester polyol used in this technical field can be used.
본 발명은 상기 제5 단계를 진행한 이후, 폴리우레탄 발포체에 준불연성 제품을 제조하고자 할 경우, 제2 난연제 성분들을 투입하는 것이 바람직하다. 상기 제2 난연제 성분들은 연소시 타르를 형성하게 되는 적린 분말상의 무기난연제와 난연성을 향상시키고 연소시 연소가스 발생을 억제하는 금속 분말상의 칼슘보레이트를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 제2 난연제 성분들은 무기 난연제로서 분말상을 이루고 있으며, 이는 상기 제1 단계에서 투입된 난연제 성분들이 액상을 이루고 있는 점에 대해 서로 대조되고 있다. 상기 적린 분말상의 무기난연제는 폴리올 100 중량부에 대하여 40 ~ 55 중량부를 투입하고, 상기 금속 분말상의 칼슘보레이트는 폴리올 100 중량부에 대하여 40 ~ 55 중량부를 투입하는 것이 바람직하다. 상기 적린 분말상의 무기난연제를 40 중량부 이하로 투입할 경우, 준불연성 제품으로 인정받기 어려운 반면에, 55 중량부 이상으로 투입할 경우, 무기난연제의 투입 비율에 따른 준불연성 성능이 향상되지 아니한다. 또한, 상기 금속 분말상의 칼슘보레이트를 40 중량부 이하로 사용할 경우, 연소가스가 상대적으로 많이 발생하게 되어 준불연성 제품으로 인정받기 어려운 반면에, 55 중량부 이상으로 투입할 경우, 무기난연제의 투입 비율에 따른 준불연성 성능이 향상되지 아니한다. In the present invention, when attempting to manufacture a semi-incombustible product from polyurethane foam after performing the fifth step, it is preferable to add second flame retardant components. As the second flame retardant component, it is preferable to use an inorganic flame retardant in the form of red phosphorus powder, which forms tar when burned, and calcium borate in the form of a metal powder, which improves flame retardancy and suppresses the generation of combustion gases during combustion. The second flame retardant components are inorganic flame retardants and are in powder form, which is in contrast to the fact that the flame retardant components added in the first step are in liquid form. It is preferable to add 40 to 55 parts by weight of the red phosphorus powder inorganic flame retardant per 100 parts by weight of polyol, and 40 to 55 parts by weight of calcium borate in the metal powder form is preferably added to 100 parts by weight of polyol. When the red phosphorus powdered inorganic flame retardant is added in an amount of 40 parts by weight or less, it is difficult to be recognized as a semi-non-flammable product. On the other hand, when it is added in an amount of 55 parts by weight or more, the semi-non-flammable performance does not improve according to the dosage ratio of the inorganic flame retardant. In addition, when the calcium borate in the metal powder is used in an amount of 40 parts by weight or less, a relatively large amount of combustion gas is generated, making it difficult to be recognized as a semi-incombustible product. On the other hand, when the calcium borate in the metal powder is used in an amount of 55 parts by weight or more, the injection ratio of the inorganic flame retardant The semi-incombustibility performance is not improved according to.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples.
본 발명의 실시예에서 제시된 성분들과 그 사용량은 그 실시예를 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 한정된 것이 아님은 자명하다. It is obvious that the components and their usage amounts presented in the examples of the present invention are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예 1Example 1
배합 용기 (2 L)를 준비하고, 그 배합 용기 내에 인계 난연제 (TCPP) 480 g 칭량하여 투입하고, 3분간 혼련한 다음, 소포제(K-348SL) 4g, 분산제(PON 98) 8g을 각각 칭량하여 상기 배합용기에 투입하고, 5분간 혼련하여, 제1 난연제 혼합물을 얻었다. 상기 제1 난연제 혼합물에, 반응지연제(FA) 17g과 실리콘 정포제(B-8462) 23g을 각각 칭량하여 투입하고, 5분간 균일하게 혼련하여, 제1 난연제 혼합물을 얻었다. Prepare a mixing container (2 L), weigh and add 480 g of phosphorus-based flame retardant (TCPP) into the mixing container, knead for 3 minutes, and then weigh 4 g of defoamer (K-348SL) and 8 g of dispersant (PON 98). It was placed in the mixing container and kneaded for 5 minutes to obtain a first flame retardant mixture. To the first flame retardant mixture, 17 g of reaction retardant (FA) and 23 g of silicone foam stabilizer (B-8462) were each weighed and added, and kneaded uniformly for 5 minutes to obtain the first flame retardant mixture.
그 이후, 증류수 23g을 칭량하여 상기 제1 난연제 혼합물이 들어 있는 배합용기에 투입하고 상기 증류수와 상기 제1 난연제 혼합물이 균일하고 균질하게 혼련하여, 제1 수발포용 난연제 혼합물을 얻었다. After that, 23 g of distilled water was weighed and added to the mixing container containing the first flame retardant mixture, and the distilled water and the first flame retardant mixture were mixed uniformly and homogeneously to obtain a first flame retardant mixture for water foaming.
그 이후, 겔화 촉매인 아민촉매(PC-8) 15g과 삼량화 촉매(PC-46) 30g을 칭량하여 상기 배합 용기에 투입하고 혼련함으로써, 제2 수발포용 난연제 혼합물을 얻었다. 이어서, 폴리에스터 폴리올SL-460) 200g을 칭량하고, 그것을 상기 배합 용기에 투입하고, 상기 배합 용기 내에서 상기 제2 수발포용 난연제 혼합물과 혼련하여, 최종적으로 폴리올 조성물 800g을 얻었다. After that, 15 g of amine catalyst (PC-8), which is a gelling catalyst, and 30 g of trimerization catalyst (PC-46) were weighed, added to the mixing container, and kneaded to obtain a second flame retardant mixture for water foaming. Next, 200 g of polyester polyol (SL-460) was weighed, placed in the mixing container, and kneaded with the second water-foaming flame retardant mixture in the mixing container, to finally obtain 800 g of polyol composition.
상기 폴리올 조성물 800g을 폴리이소시아네이트(M-200) 1300 g과 혼합시켜서 고속으로 회전하면서 우레탄 반응을 진행하였다. 800 g of the polyol composition was mixed with 1300 g of polyisocyanate (M-200) and urethane reaction was performed while rotating at high speed.
실시예 2 및 실시예 3Example 2 and Example 3
상기 실시예 1과 동일한 방식으로 진행하였고, 다만, 각 성분들의 투입 양을 달리하여 각각의 실시예를 진행하였다. 각 실시예에 투입된 양을 아래의 표 1에 나타내었다. 그 결과, 최종적으로 각각 폴리올 조성물 800g을 얻었다. It was carried out in the same manner as Example 1, except that each example was carried out by varying the amount of each ingredient added. The amounts added to each example are shown in Table 1 below. As a result, 800g of each polyol composition was finally obtained.
상기 폴리올 조성물 800g을 폴리이소시아네이트 1300 g과 혼합시켜서 고속으로 회전하면서 우레탄 반응을 진행하였다. 800 g of the polyol composition was mixed with 1300 g of polyisocyanate and urethane reaction was performed while rotating at high speed.
비교실시예 1 및 비교실시예 2Comparative Example 1 and Comparative Example 2
상기 실시예 1과 동일한 방식으로 진행하였고, 다만, 각 성분들의 투입 양을 달리하여 각각의 비교실시예를 진행하였다. 각 비교실시예에 투입된 양을 아래의 표 1에 나타내었다. 그 결과, 최종적으로 각각 폴리올 조성물 800g을 얻었다. It was carried out in the same manner as Example 1, but each comparative example was conducted by varying the amount of each ingredient added. The amounts added to each comparative example are shown in Table 1 below. As a result, 800g of each polyol composition was finally obtained.
상기 폴리올 조성물 800g을 폴리이소시아네이트 1300 g과 혼합시켜서 고속으로 회전하면서 우레탄 반응을 진행하였다. 800 g of the polyol composition was mixed with 1300 g of polyisocyanate and urethane reaction was performed while rotating at high speed.
본 발명은, 위의 실시예들에 의해 제시된 성분들을 균일하게 혼련시키고 본 발명에 의한 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물을 얻었고, 이를 폴리이소시아네이트와 혼합하여 우레탄 반응을 진행하였다. In the present invention, the components presented in the above examples were kneaded uniformly to obtain a polyol composition for water-foamable polyurethane according to the present invention, and this was mixed with polyisocyanate to proceed with the urethane reaction.
각각의 실시예들에 관한 우레탄 반응을 진행하면서, 그 반응의 진행 상태에 관한 데이터를 측정하였고, 그 측정 데이터를 아래의 표 2로 나타내었다. 각각의 측정 데이터는 동일한 배합성분 및 배합비율을 기준으로 5회 반복 실시한 후, 그 측정값을 평균한 것이다. While proceeding with the urethane reaction for each example, data on the progress of the reaction were measured, and the measured data is shown in Table 2 below. Each measurement data was repeated 5 times based on the same mixing ingredients and mixing ratio, and then averaged the measurement values.
폼 형성 안됨
No foam formation
폼 형성 안됨
No foam formation
본 발명은 위의 표 2에 의하여 확인되는 바와 같이, 실시예 1 내지 실시예 3의 경우, 순수한 증류수만을 발포제로 사용하고 있음에도 불구하고, 정상적인 우레탄 반응을 진행하고 있다는 점을 확인할 수 있다. As confirmed by Table 2 above, the present invention can confirm that, in the case of Examples 1 to 3, a normal urethane reaction is proceeding even though only pure distilled water is used as a blowing agent.
이에 반하여, 비교실시예 1 및 비교실시예 2의 경우에는, 폴리올 조성물이 본 발명의 범위를 벗어나는 것이어서, 우레탄 반응을 정상적으로 수행할 수 없음을 보여주고 있다. On the other hand, in the case of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the polyol composition was outside the scope of the present invention, showing that the urethane reaction could not be performed normally.
실시예 4Example 4
본 발명에 의한 수발포 폴리우레탄 발포체를 준불연성 제품으로 제조하기 위하여, 제2 난연제 성분을 투입하기로 하였다. In order to manufacture the water-blown polyurethane foam according to the present invention into a semi-incombustible product, it was decided to add a second flame retardant component.
상기 실시예 1에 의한 수발포용 폴리올 조성물에 대하여, 적린 난연제(RP-15) 90g을 칭량하였고, 금속 분말상의 칼슘보레이트(Ca B) 90g을 칭량하였으며, 이들을 순차적으로 투입하여 균일하게 혼련하였다. 그 결과, 최종적으로 폴리올 조성물 960g을 얻었다. 상기 폴리올 조성물 960g을 폴리이소시아네이트 350g과 혼합하여 우레탄 반응을 진행하였다. 이때, Cream Time은 16초, Gelling Time은 33초, Tacfree Time은 46초 이었다. For the polyol composition for water foaming according to Example 1, 90 g of red phosphorus flame retardant (RP-15) was weighed and 90 g of calcium borate (Ca B) in the form of metal powder was weighed, and these were sequentially added and kneaded uniformly. As a result, 960 g of polyol composition was finally obtained. A urethane reaction was performed by mixing 960 g of the polyol composition with 350 g of polyisocyanate. At this time, Cream Time was 16 seconds, Gelling Time was 33 seconds, and Tacfree Time was 46 seconds.
이러한 결과값은 본 발명의 제조방법에 의하여 수발포 폴리우레탄 발포체용 폴리올 조성물을 제조할 경우에도, 정상적인 방법으로 우레탄 반응을 진행할 수 있다는 점을 밝혀주는 것으로 이해되었다. These results were understood to reveal that the urethane reaction can proceed in a normal manner even when the polyol composition for water-polyurethane foam is produced by the production method of the present invention.
준불연성능시험Semi-non-flammable performance test
상기 실시예 4에 의하여 제조된 수발포 폴리우레탄 발포체를 대상으로 하여, 그 제품의 준불연성 성능을 측정하고자 하였다. 이를 위하여, 상기 실시예 4에 의하여 완성된 수발포 폴리우레탄 발포체를 외부 전문기관인 FITI 시험연구원(소재: 충청북도 청주시 청원구 오창읍 양청 3길 21)에 보내어, 국토교통부 고시 제2023-24호 「건축자재등 품질인정 및 관리기준에 의한 방식」으로 진행하였다. Using the water-blown polyurethane foam prepared in Example 4, the quasi-incombustibility performance of the product was measured. For this purpose, the water-based polyurethane foam completed according to Example 4 was sent to FITI Testing and Research Institute, an external specialized organization (Location: 21 Yangcheong 3-gil, Ochang-eup, Cheongwon-gu, Cheongju-si, Chungcheongbuk-do), and was approved for use in Ministry of Land, Infrastructure and Transport Notice No. 2023-24, “Building Materials.” It was carried out in a manner based on quality recognition and management standards.
1). 시험을 위한 시편의 제조: One). Preparation of specimens for testing:
먼저, 열방출시험을 진행하기 위하여, 시편 3개를 만들었다. 그 시편의 조건은 아래의 표 3과 같았다. First, in order to conduct a heat release test, three specimens were made. The conditions of the specimen were as shown in Table 3 below.
2). 열방출량의 시험조건: 2). Test conditions for heat release:
이와 같은 시험편을 만들고, 그 시험편의 한쪽 면에 가열하면서, 10분 동안 열방출량을 측정하였다. 그 시험 조건은 아래의 표 4와 같았다. A test piece like this was made, one side of the test piece was heated, and the heat release amount was measured for 10 minutes. The test conditions were as shown in Table 4 below.
습도(48.0~52.0) % R.H Temperature (21.0 ~ 25.0) ℃,
Humidity (48.0~52.0) % RH
3). 열방출량의 시험 진행 및 측정 결과: 3). Heat release test progress and measurement results:
상기 표 3에 의한 각각의 시험편을 상기 표 4에 의한 시험 조건 아래에서 열방출 시험을 진행하였다. 열방출시험을 진행한 결과를 각 시험편에 대해 측정하였으며, 그 측정값은 아래의 표 5와 같았다. Each test piece shown in Table 3 was subjected to a heat release test under the test conditions shown in Table 4. The results of the heat release test were measured for each test piece, and the measured values were shown in Table 5 below.
시험항목
Test Items
단위
unit
판정기준
Criteria
s
s
0
0
0
0
0
0
10 미만
less than 10
발생 유무 Harmful factors from arson burns in specimens
Occurrence or not
-
-
없음
doesn't exist
없음
doesn't exist
없음
doesn't exist
없을 것
Probably not
4). 시편에 의한 준불연성능의 확인: 4). Confirmation of quasi-non-flammable performance by specimen:
이와 같이, 본 발명에 의한 제조방법으로 완성된 수발포 폴리우레탄 발포체는, 총 방출량이 2.5 내지 5.2 MJ/m2의 범위를 가지고 있는 것이어서, 그 판정 기준인 8 MJ/m2 에 비하여 훨씬 낮은 수준인 것을 알 수 있고, 또한 열방출율이 연속적으로 200 kW/m2 을 초과하고 있는 시점이 거의 없으며, 시험편의 방화로 인한 유해인자도 발생되지 아니한 것임을 알 수 있다. As such, the water-based polyurethane foam completed by the manufacturing method according to the present invention has a total emission amount in the range of 2.5 to 5.2 MJ/m 2 , which is much lower than the judgment standard of 8 MJ/m 2 It can be seen that there is almost no point in time when the heat release rate continuously exceeds 200 kW/m 2 , and no harmful factors are generated due to arson of the test specimen.
결과적으로, 본 발명에 의한 제조방법으로 완성된 수발포 폴리우레탄 발포체는, 국토교통부 고시 제2023-24호 건축자재등 품질인정 및 관리기준 제24조(준불연재료의 성능기준) 1호에 따른 열방출율(콘칼로리미터법) 시험 결과에 적합한 것으로 판명되었음을 알 수 있다. As a result, the water-based polyurethane foam completed by the manufacturing method according to the present invention complies with Article 24 (Performance Standards for Semi-Noncombustible Materials) No. 1 of the Quality Recognition and Management Standards for Building Materials, etc., Notification No. 2023-24 of the Ministry of Land, Infrastructure and Transport. It can be seen that it was found to be suitable for the heat release rate (cone calorimetry) test results.
가스유해성 시험Gas toxicity test
상기 실시예 4에 의하여 제조된 수발포 폴리우레탄 발포체를 대상으로 하여, 그 제품의 가스유해성 성능을 측정하고자 하였다. 이를 위하여, 상기 실시예 4에 의하여 완성된 수발포 폴리우레탄 발포체를 외부 전문기관인 상기 FITI 시험연구원(소재: 충청북도 청주시 청원구 오창읍 양청 3길 21)에 보내어, 국토교통부 고시 제2023-24호 「건축자재등 품질인정 및 관리기준에 의한 방식」으로 진행하였다. Using the water-blown polyurethane foam prepared in Example 4, the gas hazard performance of the product was measured. For this purpose, the water-blown polyurethane foam completed according to Example 4 was sent to the FITI Testing Research Institute, an external specialized organization (Location: 21 Yangcheong 3-gil, Ochang-eup, Cheongwon-gu, Cheongju-si, Chungcheongbuk-do), and was used as a test method for construction purposes according to Ministry of Land, Infrastructure and Transport Notice No. 2023-24. It was carried out in a “method based on quality recognition and management standards for materials, etc.”
1). 시험을 위한 시험체의 제조: One). Preparation of specimens for testing:
먼저, 가스유해성 시험을 진행하기 위하여, 시험체 2개를 만들었다. 그 시험체의 조건은 아래의 표 6과 같았다. First, in order to conduct a gas toxicity test, two test specimens were created. The conditions of the test specimen were as shown in Table 6 below.
2). 가스유해성의 시험조건: 2). Test conditions for gas toxicity:
이와 같은 시험체를 만들고, 그 시험편의 한쪽 면에 부열원과 주열원을 3분간 가열하는 방식으로 15분 동안 흰쥐를 대상으로 하여 측정하였다. 그 시험 조건은 아래의 표 7과 같았다. A test specimen like this was made, and measurements were made on white rats for 15 minutes by heating a secondary heat source and a main heat source on one side of the test specimen for 3 minutes. The test conditions were as shown in Table 7 below.
다시 주열원(전열)으로 3분간 가열함 After heating for 3 minutes with a secondary heat source (LPG),
Heat again with main heat source (electric heat) for 3 minutes.
습도(48.0 ~ 52.0) % R.H Temperature (21.0 ~ 25.0) ℃,
Humidity (48.0 ~ 52.0) % RH
3). 가스유해성 시험의 진행: 3). Progress of gas toxicity test:
상기 표 6에 의한 각각의 시험체를 가지고 상기 표 7에 의한 흰쥐를 대상으로 하여, 가스유해성 시험을 진행하였다. 상기 가스유해성 시험에 따른 시간별 측정 온도는 각각의 시험에 대해 아래의 표 8에 제시되어 있다. A gas toxicity test was conducted using each of the test specimens shown in Table 6 above and the rats shown in Table 7 above. Temperatures measured by time according to the above gas toxicity test are presented in Table 8 below for each test.
측정 온도 (℃) of test body 1
Measurement temperature (℃)
측정 온도 (℃) of test body 2
Measurement temperature (℃)
4). 가스유해성 시험의 측정 결과: 4). Measurement results of gas toxicity test:
또한, 상기 가스유해성 시험에 따른 흰 쥐의 활동 및 그 정지 시간을 각각의 시험체에 측정한 결과는 아래의 표 9에 제시되어 있다. In addition, the results of measuring the activity and stopping time of white rats for each test specimen according to the above gas toxicity test are presented in Table 9 below.
5). 시험체에 의한 가스유해성 성능의 확인: 5). Confirmation of gas toxicity performance by test specimen:
이와 같이, 본 발명에 의한 제조방법으로 완성된 수발포 폴리우레탄 발포체는, 흰 쥐의 생존 시간이 시험체 1의 경우 평균 14분 59초이었고, 시험체 2의 경우 평균 12분 07초이었다. 이러한 측정 결과는 판정 기준이 9분이라는 점을 감안할 때, 흰 쥐의 생존시간이 3분 내지 5분을 더 연장되고 있음을 알 수 있다. As such, the survival time of the water-blown polyurethane foam completed by the production method according to the present invention for white rats was an average of 14 minutes 59 seconds for test body 1, and an average of 12 minutes 07 seconds for test body 2. These measurement results show that, considering that the judgment standard is 9 minutes, the survival time of white rats is extended by 3 to 5 minutes.
결과적으로, 본 발명에 의한 제조방법으로 완성된 수발포 폴리우레탄 발포체는, 국토교통부 고시 제2023-24호 건축자재등 품질인정 및 관리기준 제24조(준불연재료의 성능기준) 2호에 따른 가스유해성 시험 결과에 적합한 것으로 판명되었음을 의미한다고 할 것이다. As a result, the water-based polyurethane foam completed by the manufacturing method according to the present invention complies with Article 24 (Performance Standards for Semi-Noncombustible Materials) No. 2 of the Quality Recognition and Management Standards for Building Materials, etc., Notification No. 2023-24 of the Ministry of Land, Infrastructure and Transport. This means that it was found to be suitable for the gas toxicity test results.
이상에서 본 발명에 의한 준불연성 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물을 제조하는 방법 및 그 제조방법에 의한 폴리우레탄 폼을 구체적으로 제시하였으나, 이는 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 구체화된 것일 뿐이며, 본 발명의 모든 특징이 위에서 언급한 항목에만 적용되는 것이라고 한정하여 해석되어서는 아니될 것이다. In the above, the method for producing the polyol composition for semi-incombustible water-foamable polyurethane according to the present invention and the polyurethane foam according to the production method have been specifically presented, but this is only specified in the process of explaining the embodiment of the present invention. All features of the present invention should not be construed as limited to applying only to the items mentioned above.
또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다. In addition, anyone skilled in the art will be able to make various modifications and imitations based on the contents of the specification of the present invention, but it will be clear that these are not beyond the scope of the present invention.
Claims (11)
난연제 성분들을 투입하여 난연제 혼합물을 만들고, 상기 난연제 혼합물을 안정된 상태로 유지한 이후,
우레탄 반응시 우레탄 반응을 지연시키는 제1 첨가제와 우레탄 반응을 촉진시키는 제2 첨가제를 순차적으로 투입하되,
상기 제1 첨가제의 투입시점과 상기 제2 첨가제의 투입 시점의 사이에서, 발포제로서 작용하는 순수한 물을 투입시키며,
최종적으로 폴리올 성분을 투입하여 혼합하는 것을 특징으로 한,
수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물을 제조하는 제조방법.
A method for producing a polyol composition for water-foamable polyurethane comprising a polyol component, a flame retardant component, water, a catalyst that promotes the urethane reaction, and a retardant that delays the urethane reaction,
After adding flame retardant ingredients to create a flame retardant mixture and maintaining the flame retardant mixture in a stable state,
During the urethane reaction, a first additive that delays the urethane reaction and a second additive that promotes the urethane reaction are sequentially added,
Between the time of adding the first additive and the time of adding the second additive, pure water, which acts as a foaming agent, is added,
Finally, the polyol component is added and mixed,
Manufacturing method for producing a polyol composition for water-foaming polyurethane.
상기 제1 단계에서 얻은 난연제 혼합물에 대하여, 우레탄 반응시 그 우레탄 반응을 지연시키는 반응 지연제와, 액상 혼합물의 혼련과정에서 미세한 기포를 형성하고 균일하게 분산시키도록 하는 정포제를 투입하고 혼련하여, 제2 난연제 혼합물을 얻게 되는 제2 단계와;
상기 제2 단계에서 얻은 제2 난연제 혼합물에 대하여, 우레탄 반응시 발포제로서 작용하게 될 순수한 물을 투입하여, 제1 수발포용 난연제 혼합물을 제조하는 제3 단계와;
상기 제3 단계에서 얻은 제1 수발포용 난연제 혼합물에 대하여, 우레탄 반응시 그 우레탄 반응을 촉진시키는 제2 첨가제를 투입하여, 제2 수발포용 난연제 혼합물을 제조하는 제4 단계와;
상기 제4 단계에서 얻은 제2 수발포용 난연제 혼합물에 대하여, 폴리올 성분을 투입하여 난연성 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물을 제조하는 제5 단계; 를
포함하고 있는 것을 특징으로 한, 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물의 제조방법.
A first step of adding flame retardant components, adding a defoaming agent that removes air bubbles during the kneading process of the flame retardant components, and a dispersing agent that uniformly disperses the kneaded liquid mixture, and kneading to obtain a flame retardant mixture;
To the flame retardant mixture obtained in the first step, a reaction retardant that delays the urethane reaction during the urethane reaction and a foam stabilizer that forms fine bubbles and uniformly disperses them during the kneading process of the liquid mixture are added and kneaded, a second step of obtaining a second flame retardant mixture;
A third step of preparing a first flame retardant mixture for water foaming by adding pure water, which will act as a foaming agent during the urethane reaction, to the second flame retardant mixture obtained in the second step;
a fourth step of preparing a second flame retardant mixture for water foaming by adding a second additive that promotes the urethane reaction during urethane reaction to the first flame retardant mixture for water foaming obtained in the third step;
A fifth step of preparing a polyol composition for a flame-retardant water-foamable polyurethane by adding a polyol component to the second water-foaming flame retardant mixture obtained in the fourth step; cast
A method for producing a polyol composition for water-foamable polyurethane, characterized in that it contains.
상기 난연제는 폴리올 성분 100 중량부에 대하여 220 ~ 280 중량부를,
상기 소포제는 폴리올 성분 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부를, 그리고
상기 분산제는 폴리올 성분 100 중량부에 대하여 2 내지 5 중량부를, 각각 사용하는 것을 특징으로 한, 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물의 제조방법.
According to claim 2,
The flame retardant is 220 to 280 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol component,
The antifoaming agent is 1 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol component, and
A method for producing a polyol composition for water-foamable polyurethane, characterized in that the dispersant is used in an amount of 2 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol component.
상기 반응 지연제는 상기 폴리올 성분 100 중량부에 대하여 8 ~ 13 중량부의 범위에서 사용되는 것을 특징으로 한, 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물의 제조방법.
According to claim 2,
A method for producing a polyol composition for water-foamable polyurethane, wherein the reaction retardant is used in the range of 8 to 13 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol component.
상기 반응 지연제는 약산으로서, 폴리올 성분과 이소시아네이트 성분이 우레탄 반응을 이루게 될 때, 그 우레탄 반응을 지연시켜서 그 반응 속도를 조절하기 위하여 사용되는 것을 특징으로 한, 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물의 제조방법.
According to claim 4,
The reaction retardant is a weak acid, and is used to control the reaction rate by delaying the urethane reaction when the polyol component and the isocyanate component undergo a urethane reaction. Preparation of a polyol composition for water-foamable polyurethane. method.
상기 정포제는 상기 폴리올 성분 100 중량부에 대하여 8 ~ 15 중량부의 범위에서 사용되는 것을 특징으로 한, 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물의 제조방법.
According to claim 2,
A method for producing a polyol composition for water-foamable polyurethane, characterized in that the foam stabilizer is used in the range of 8 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol component.
상기 제2 첨가제는, 우레탄 반응을 촉진시키는 촉매를 사용하되,
상기 촉매는 우레탄 반응시 겔화 반응을 촉진시키는 겔화 촉매와, 우레탄 반응시 3개의 이소시아네이트기를 반응시키는 삼량화 촉매를 포함하고 있는 것을,
특징으로 한, 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물의 제조방법.
According to claim 2,
The second additive uses a catalyst that promotes the urethane reaction,
The catalyst includes a gelation catalyst that promotes the gelation reaction during the urethane reaction, and a trimerization catalyst that reacts three isocyanate groups during the urethane reaction,
A method for producing a polyol composition for water-foamable polyurethane, characterized by:
상기 겔화 촉매는 상기 폴리올 성분 100 중량부에 대하여 3 ~ 8 중량부를 사용하는 것을 특징으로 한, 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물의 제조방법.
According to claim 7,
A method for producing a polyol composition for water-foamable polyurethane, characterized in that the gelation catalyst is used in an amount of 3 to 8 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol component.
상기 삼량화 촉매는 상기 폴리올 성분 100 중량부에 대하여 10 ~ 20 중량부를 사용하는 것을 특징으로 한, 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물의 제조방법.
According to claim 7,
A method for producing a polyol composition for water-foamable polyurethane, characterized in that the trimerization catalyst is used in an amount of 10 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol component.
상기 제5 단계를 진행한 이후, 적린 분말상의 무기난연제를 투입하되,
상기 적린 분말상의 무기난연제는 상기 폴리올 성분 100 중량부에 대하여 40 ~ 55 중량부를 투입하여 사용되어지고, 이로써,
수발포 폴리우레탄 발포체에 대해 준불연 성능을 부여하는 것을
특징으로 한, 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물의 제조방법.
According to claim 2,
After performing the fifth step, red phosphorus powder inorganic flame retardant is added,
The inorganic flame retardant in the form of red phosphorus powder is used in an amount of 40 to 55 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol component, and thus,
Giving semi-non-flammable performance to water-blown polyurethane foam
A method for producing a polyol composition for water-foamable polyurethane, characterized by:
상기 제5 단계를 진행한 이후, 금속 분말상의 칼슘보레이트를 투입하되,
상기 금속 분말상의 칼슘보레이트의 무기난연제는 상기 폴리올 성분 100 중량부에 대하여 40 ~ 55 중량부를 투입하여 사용되어지고, 이로써,
수발포 폴리우레탄 발포체에 대해 준불연 성능을 부여하는 것을
특징으로 한, 수발포 폴리우레탄용 폴리올 조성물의 제조방법.
According to claim 2,
After performing the fifth step, calcium borate in the form of metal powder is added,
The inorganic flame retardant of calcium borate in the form of metal powder is used in an amount of 40 to 55 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyol component, thereby,
Giving semi-non-flammable performance to water-blown polyurethane foam
A method for producing a polyol composition for water-foamable polyurethane, characterized by:
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