이 내용은 외국에서 경질우레탄폼 발포제로 사용되는 HCFC-141b에 대체 발포제로 시클로펜탄의 현장에 적용하는 방법 및 실리콘 계면활성제에 대한 내용을 번역하여 올려드립니다. 국내에는 아직 HCFC-141b를 사용하고 있으나, 2020년부터는 오존층파괴 문제로 대체 발포제를 사용하여야 됩니다. 참고하시기 바랍니다.
[경질우레탄폼 발포제 펜탄을 위한 실리콘 계면활성제]
- 요약
보조 발포제는 대부분의 폴리우레탄 용도에 사용되며, 그러나 이러한 발포제가 최종 발포 물성에 미치는 영향은 경질 우레탄폼 발포체 영역에서 가장 중요합니다. 대부분 경질 우레탄에 적용되는 발포제는 발포 체적을 생성시키고 또한 셀 내에 잔류하는 잔류 가스는 열전달을 감소시키고 폼의 절연성을 향상 시키는 이중적인 역할을 합니다.
전통적으로 CFC는 우수한 휘발성, 가연성 및 열 특성으로 인해 폴리우레탄 산업에서 선호되는 발포제로 사용되어 왔습니다. 지난 몇 년 사이에 많은 등급의 CFC가 대기 중의 오존 농도를 감소시키는 결과를 낳았기 때문에 제한되었으며, 이들 제품은 궁극적으로 몬트리올 의정서에 따라 금지될 것입니다.
다른 유형의 HCFC’s 및 HFA와 같은 할로겐 함유 대체물이 CFC의 잠재적 대체품으로 검토되고 있으며, 독성학적, 환경적 및 경제적 영향이 아직 검토 중에 있으므로 이러한 유형의 물질은 미래 생존 가능성에 의문이 제기됩니다.
경질 우레탄폼에서 발포제로 CFC를 대체할 수 있는 가장 유력한 대안 중 하나는 n-펜탄 또는 펜탄의 이성체 중 하나입니다. 이 재료는 가용성, 낮은 가격 및 가장 중요한 ODP(오존파괴 가능성)가 없어우수한 대체 발포제로 간주됩니다. 경질우레탄보드의 연속 생산에서 발포제로 이미 펜탄이 사용되기 시작하였으며 12개월에서 18개월 이내에 다른 경질 우레탄폼 응용 분야에서 상업적 이용이 예상됩니다.
펜탄은 우레탄 발포체 용도에 사용되는 보조 발포제 중 가장 비극성입니다. 펜탄의 화학적 및 물리적 특성, 폴리우레탄 원료와의 용해도 및 상용성 그리고 발포 혼합물의 개발은 다른 모든 발포 기술에 비해 완전히 다릅니다. 최종 폴리우레탄 폼에서 펜탄의 낮은 용해도는 펜탄의 확산 속도를 매우 낮추고, 그러므로 초기에 얻어진 단열 값은 최소한의 이동으로 유지됩니다.
펜탄의 가연성으로 인하여 발포 제형의 변화 이외에 새로운 처리 및 취급 절차가 요구됩니다. 잠재적인 인화성과 폭발 위험을 고려할 때, 생산 중에 펜탄 배출을 최소화하는 것이, 이 새로운 기술을 안전하게 활용하기 위한 절대적인 요건입니다. 유기 배출물에 대한 현재 및 제안 된 환경 법안은 경질 우레탄폼 발포체의 제조시 발포제로서 펜탄을 사용할 때 휘발성 유기화합물(VOC)의 최소 수준을 보장하는 또 다른 이유입니다.
연속 라미네이션 공정에 의해 생산된 샌드위치패널의 주요 응용 분야 중 하나는 건설업계이며, 여기서 인화성 등급은 이러한 재료의 가장 중요한 특성 중 하나입니다. 대부분의 잔류 물질이 발포 셀 내에 유지되는 발포제로서 가연성 액체의 사용은 발포된 경질 우레탄폼의 난연성 특성을 유지하기 위한 추가의 배합물의 변형을 필요로 합니다.
발포제로서 난연성 첨가제 및 물을 혼합시키는 것과 같은 시스템 변형은, 생성된 폴리올 예비 혼합에 극성을 추가로 증가시킵니다. 펜탄의 매우 낮은 극성에 이 예비 혼합물의 증가된 극성은 전체 시스템의 용해도에 또 다른 제한을 줍니다. 이러한 시스템에 펜탄의 가용성 및 상용화를 개선하기 위해서 새로운 계면활성제 기술이 필요합니다.
경질 우레탄폼 시스템에서 실리콘 계면 활성제의 주된 역할은 반응 중에 발생하는 사전 배합 및 양상의 비상용성 반응물을 유화시키는 것입니다. 펜탄을 함유한 이들 개질된 제형물의 최종 발포 폼의 물성과 유사한 처리 성능을 달성하기 위해 특별히 고안된 새로운 실리콘 계면 활성제가 요구됩니다.
실리콘 계면 활성제 구조/폼 성능 관계를 조사하기 위해, 설계 연구는 다양하게 진행되었습니다. 표준성능 평가 외에도, 특수 기술은 폼의 생산 및 노화 동안 펜탄의 용해도, 유화 및 상용성을 이해하기 위해 개발되고 실행되었습니다. 이 연구에서는 폴리올 프리믹스, 반응 혼합물 및 폼 형성동안 펜탄의 유화 및 안정화에 대한 다양한 실리콘 계면 활성제의 영향에 대해 논의합니다. 최종 발포 폼의 물리적 특성에 대한 실리콘 계면 활성제의 영향에 대해서도 논의합니다.