KR100499095B1

KR100499095B1 - 선박용 난연성 경량 실란트 조성물

Info

Publication number: KR100499095B1
Application number: KR1020050006789A
Authority: KR
Inventors: 강전택; 원남운; 원충언
Original assignee: 강전택; 원남운; 원충언
Priority date: 2005-01-25
Filing date: 2005-01-25
Publication date: 2005-07-01

Abstract

본 발명은 선박용 난연성 경량 실란트 조성물에 있어서,

비중이 0.015∼0.03인 구형 폴리스티렌 발포체 1∼2 중량％, 비중이 0.6∼0.8인 경량 중공 충진제인 세노스피어(Cenosphere) 20∼25 중량％와 무기 충진제 5∼10 중량％, 섬유상 파이버 2∼3 중량％, 무기계 바인더 65∼72 중량％로 구성되어지는 것을 특징으로 하는 선박용 난연성 경량 실란트 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 선박내의 케이블 통과 부분의 관통구를 밀폐시키기 위한 경량 실란트 조성물로서, 자동차, 선박, 건설 그리고 항공 산업에 이르기 까지 나날이 소재의 경량화가 요구되는바 유·무기 복합소재를 주성분으로 하여 가볍고, 작업공정을 간소화할 수 있도록 별도의 배합공정이 필요 없으며, 여러 곳에서 작업이 이루어지도록 소량운반이 용이하고, 작업 후 약 한 달간 이내에 변경작업이 가능하며, 건조 후 균열이 없고, 방화 효과가 우수한 것이 특징인 선박용 난연성 경량 실란트 조성물을 제공한다는데 그 장점이 있다.

Description

선박용 난연성 경량 실란트 조성물{Composition of Non-flammable Light Sealant for ships}

본 발명은 선박용 난연성 경량 실란트 조성물에 관한 것으로 보다 상세하게는 구형 폴리스티렌 발포체, 경량 중공 충진제 및 섬유상 파이버 등의 유·무기 복합재료를 사용함으로써 가볍고 건조 후 균열이 없으며 난연성에 의한 방화 효과가 우수한 것을 특징으로 하는 선박용 난연성 경량 실란트 조성물에 관한 것이다.

선박은 그 내부가 대단히 복잡한 설비로 구성되어 있고, 이러한 설비들은 모두 전선 케이블 또는 파이프로 연결되기 때문에 전선 케이블 또는 파이프들이 차단된 벽체 사이를 통과할 수 있도록 관통구가 수 백 여개 형성되어 있는데, 국제해상인명안전협약(International Convention for the Safety of Life at Sea ; SOLAS)의 A-60 규정에는 상기와 같은 관통구는 인체에 무해한 재료로 밀봉하여 화재 시에 다른 구역으로 화재가 번지지 못하도록 요구하고 있다.

따라서, 각 조선소에서는 여러 종류의 실링제를 사용하여 관통구를 밀폐시키고 있는데 현재 사용되고 있는 실링제의 종류들을 살펴보면, 스웨덴에서 개발된 실링제는 견고하게 시공이 가능하나 물량 발주를 위한 각 관통구 별로 형식(케이블의 직경이 다양하기 때문에 케이블 사이즈에 맞도록 조절하는 반으로 절단된 겹겹의 고무)을 산정하기가 어렵고 시공 시에 각각의 형식에 맞도록 블록 결합이 어렵기 때문에 각 조선소에서는 기피하고 실정이다. 그리고 네들란드에서 개발된 실링제는 비할로겐 수지에 팽창성 흑연을 첨가하여 압출한 한쪽 부분이 절단된 튜브 형태로 스웨덴에서 개발한 실링제의 단점을 보완한 것으로서, 실란트가 방수의 기능 역할을 하고, 충진제 슬리브(Sleeve)가 방화의 기능 역할을 할 수 있도록 되어 있으나 가격이 비싼 것이 단점이다. 또한 국내에서 개발한 실링 콤파운드는 가장 보편화된 자재로써 산화마그네슘, 이산화규소, 반수석고 등의 무기화합물의 혼합물로 가격이 저렴하고 분말과 액체(경화제)를 배합하여 사용하기 때문에 충진 작업은 쉬우나 시공 시에 경화되기 전에 흘러내리는 것을 막는 작업이 번거롭고, 형태의 유지 등에 유의하여야 하며, 경화시간이 하루 정도이기 때문에 작업 후에 약 한 달간의 기간 이전에 일어나는 변경 작업 시에는 실링제를 다시 깨는 작업으로 인하여 전선을 손상시키는 경우가 빈번히 발생하고 있다.

이상 설명한 바와 같이 상기의 각 자재들은 시공하는데 있어서 장·단점이 있지만, 여러 단계의 설치공정을 거쳐야하는 작업의 복잡성으로 인해 작업시간 지연, 실링제의 단가 및 인건비 상승의 요인이 되고 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 유·무기 복합소재로서 구형 폴리스티렌 발포체, 세라믹 경량 중공 충진제, 무기 충진제, 섬유상 파이버, 무기계 바인더로 구성되는 선박용 난연성 경량 실란트 조성물을 사용함으로써, 각각의 구성 성분이 이미 혼합되어 있기 때문에 시공 부분에서 흘러내리는 틈새를 막고 사용 전에 이미 혼합된 무기화합물의 분말과 경화제를 배합하는 종래의 실링제와는 달리 별도의 배합공정이 필요 없이 관통하는 케이블 및 파이프의 크기에 따라 각 관통구별로 형식의 산정에 구애를 받지 아니하고도 간단하게 시공이 가능한 것을 특징으로 하는 선박용 난연성 경량 실란트 조성물을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 실란트 조성물에 비중이 0.015∼0.03인 구형 폴리스티렌 발포체, 저비중(0.6∼0.8)의 세라믹 경량 중공 충진제인 세노스피어를 사용하기 때문에 경량화가 가능하고, 고 흡수성의 광물계 섬유상 파이버인 해포석(Sepiolite)을 일정량 첨가함으로써 건조 시 균열방지 및 건조시간, 저장 안정성 유지기간의 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 선박용 난연성 경량 실란트 조성물을 제공함에 있다.

본 발명은 선박용 난연성 경량 실란트 조성물에 있어서,

비중이 0.015∼0.03인 구형 폴리스티렌 발포체 1∼2 중량％, 비중이 0.6∼0.8인 경량 중공 충진제 20∼25 중량％와 무기 충진제는 325 메쉬 이하인 납석(Clay) 5∼10 중량％, 섬유상 파이버인 폴리에틸렌 파이버 2∼3 중량％, 무기계 바인더 65∼72 중량％로 구성되어지는 것을 특징으로 하는 선박용 난연성 경량 실란트 조성물에 관한 것이다.

본 발명에서 사용하는 구형 폴리스티렌 발포체는 비중이 0.015∼0.03, 직경이 2∼4 ㎜의 구형으로 경량 중공 충진제와 함께 실란트의 전체 부피를 증량시켜 경량화하는 역할을 하며, 사용 함량은 1 내지 2 중량％이다. 1 중량% 미만일 경우에는 부피의 증량 효과가 부족하여 비중에 크게 영향을 주지 못하며, 2 중량%를 초과할 경우에는 실란트의 부피가 증가하여 경량화는 가능하나 점착력 부여를 위한 많은 양의 무기계 바인더가 요구됨으로서 상대적으로 비중이 높아지게 되고, 가연성 물질이기 때문에 난연성이 저하된다.

본 발명에서 사용하는 경량 중공 충진제인 세노스피어는 화력발전소의 로 내에 연소과정에서 생성되는 플라이 에쉬(재)에서 분리한 것으로 형상은 완전 구체에 가깝고 이산화규소와 삼산화알루미늄으로 구성되어 있어 비활성이며, 쉘(shell)은 두껍고, 그 표면은 매끄럽고 치밀하여 공기나 물을 투과시키지 않으며, 압축강도는 100∼350 kg/㎠으로 실란트 제조 과정에서 쉽게 깨어지지 않는다. 비중이 0.6∼0.8로 가볍기 때문에 실란트 전체 부피의 증량 및 경량화 역할을 하며, 사용 함량은 20 내지 25 중량％이다. 20 중량% 미만일 경우에는 비중이 높고 부피가 감소하며, 25 중량% 초과할 경우에는 실란트의 비중이 감소하여 경량화는 가능하나 상대적으로 일반 무기 충진제 및 무기계 바인더 함량이 감소하여 점착력이 부족하고 쉽게 부스러진다.

상기 경량 중공 충진제인 세노스피어의 일반적인 구성 함량비는 이산화규소 60∼70 중량%, 삼산화알루미늄 25∼35 중량%, 이산화티타늄 1∼2 중량%, 산화마그네슘 1∼2 중량%, 삼산화철 3∼5 중량％를 포함하고 있다.

본 발명에서 사용하는 무기 충진제는 경량 중공 충진제와 함께 증량 및 비중 조절 역할을 하며, 사용 함량은 5 내지 10 중량％이고, 함량이 5 중량% 미만일 경우에는 상대적으로 경량 중공 충진제의 함량이 증가되어 점착력이 부족하고 쉽게 부스러지며, 경량 중공 충진제 함량을 고정시키고 본 발명의 조성범위인 10 중량％를 초과할 경우에는 상대적으로 무기계 바인더 함량이 감소하여 건조 후 균열이 발생된다. 상기 무기 충진제로는 325 메쉬 이하의 활석(Talc), 운모(Mica), 규조토(Diatomite), 팽윤토 (Bentonite), 이산화규소, 탄산칼슘, 중정석(Barite)으로부터 한 가지 또는 그 이상의 종류를 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 섬유상 파이버는 수분을 흡수하여 건조시간, 저장 안정성 유지기간 조절 및 건조 시 균열을 방지하는 역할을 하며, 사용함량은 2 내지 3 중량%이다. 함량이 2 중량% 미만일 경우에는 흡수성이 낮아 건조시간 및 저장 안정성 유지기간 조절과 균열을 방지하는 효과가 없으며, 함량이 3 중량% 초과할 경우에는 수분의 과다 흡수로 각각의 조성물이 뭉쳐지지 않고 점착성도 없으며, 실란트를 제조할 때 가공 상의 문제가 발생한다. 상기 섬유상 파이버는 고분자계 셀룰로즈 파이버, 폴리프로필렌 파이버, 광물계 규회석(Wollastonite), 해포석(Sepiolite)으로부터 한 가지 또는 그 이상의 종류를 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용하는 무기계 바인더는 액상 규산나트륨으로 실란트 각각의 조성물을 뭉쳐주는 바인더 및 점착력을 부여하는 역할을 하며, 사용함량은 65 내지 72 중량%이다. 함량이 65 중량% 미만일 경우에는 분말 조성물의 흡수로 뭉쳐지지 않고 점착성도 없으며, 함량이 72 중량% 초과할 경우에는 수분의 과다로 점착성이 높아서 작업성이 나쁘고 시공 후 건조시간이 너무 늦으며, 상대적으로 경량 중공 충진제의 함량이 감소하여 비중이 높아지게 된다.

상기 무기계 바인더인 액상 규산나트륨의 몰비｛SiO₂(중량％)/Na₂O(중량％)×1.033｝는 2.0 내지 2.3의 범위로 구성되어 있는 것을 선택하여 사용할 수 있다. 액상 규산나트륨(물유리)은 SiO₂/Na₂O의 몰비에 따라 KSM 1415 규격에는 1 내지 4종으로 분류하고 있으며, 규산나트륨의 물성이 실란트 전체 물성을 좌우하기 때문에 규산나트륨의 몰비는 대단히 중요하다. 몰비가 낮을수록 Na₂O 함량이 많아 건조 속도가 늦고 고형분 함량 및 보오메(Be)가 높아 수분함량이 적어서 점착력이 강해지는 특성이 있으며, 본 발명에서 사용되는 몰비 2.0 내지 2.3의 액상 규산나트륨은 KS 규격의 1종에 해당된다. 일반적으로 공업적으로 가장 널리 사용되고 있는 3종은 몰비가 3.0 내지 3.3으로 본 발명에 적용시켜본 결과 수분함량이 높아 점착력이 약하기 때문에 적용시킬 수 없었다.

상기 선박용 난연성 경량 실란트 조성물을 제조하기 위하여 본 발명은 먼저

ⅰ) 압출이 가능한 니더(kneader)에 액상 규산나트륨 용액 65 내지 72중량%를 투입하고 섬유상 파이버 2 내지 3 중량%를 넣고 분산시키는 단계;

ⅱ) 상기 ⅰ)의 단계에서 제조한 조성물에 경량 중공 충진제 20 내지 25 중량％, 무기 충진제 5 내지 10 중량％를 일정한 간격으로 순서대로 투입하고 마지막으로 구형 폴리스티렌 발포체 1 내지 2 중량%를 투입한 후 2∼3 시간 동안 혼련 시키는 단계;

ⅲ) 상기 ⅱ)의 단계에서 제조한 조성물이 균일하게 혼련 되었을 때 압출 및 포장하는 단계;

를 거쳐 선박용 난연성 경량 실란트 조성물을 제조하였다.

이하 본 발명을 하기의 실시 예를 통하여 보다 상세히 설명하겠으나, 하기 설명에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(실시 예 1 내지 3 및 비교 예 1 내지 2)

실시 예 1 내지 3 및 비교 예 1 내지 2는 [표 1]의 조성범위로 다음과 같은 방법으로 제조하여 각각의 조성물에 대한 비중, 자기소화성, 표면 건조시간, 저장안정성, 점착성 등의 물성을 측정하여 그 결과를 [표 2]에 나타내었다.

(실시 예1)

먼저 압출이 가능한 니더(kneader)에 액상 규산나트륨 용액 65 중량%를 투입하고 섬유상 파이버 3 중량%를 넣고 분산시킨 후 경량 중공 충진제 20 중량％, 무기 충진제 10 중량％를 일정한 간격으로 순서대로 투입하고 마지막으로 구형 폴리스티렌 발포체 2 중량%를 투입하고 2∼3 시간 동안 혼련 시키고 조성물이 균일하게 혼련 되었을 때 압출하여 선박용 난연성 경량 실란트 조성물을 제조하였다.

(실시 예2)

상기 실시 예 1과 동일한 방법으로 제조하였으나, 액상 규산나트륨 용액 65 중량%에 섬유상 파이버 3 중량%를 넣고 분산시킨 후 경량 중공 충진제 25 중량％, 무기 충진제 5 중량％를 일정한 간격으로 순서대로 투입하고 마지막으로 구형 폴리스티렌 발포체 2 중량%를 투입하고 2∼3 시간 동안 혼련 시키고 조성물이 균일하게 혼련 되었을 때 압출하여 선박용 난연성 경량 실란트 조성물을 제조하였다.

(실시 예3)

상기 실시 예 1과 동일한 방법으로 제조하였으나, 액상 규산나트륨 용액 70 중량%를 투입하고 섬유상 파이버 3 중량%를 넣고 분산시킨 후 경량 중공 충진제 20 중량％, 무기 충진제 5 중량％를 일정한 간격으로 순서대로 투입하고 마지막으로 구형 폴리스티렌 발포체 2 중량%를 투입하고 2∼3 시간 동안 혼련 시키고 조성물이 균일하게 혼련 되었을 때 압출하여 선박용 난연성 경량 실란트 조성물을 제조하였다.

(비교 예1)

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였으나, 액상 규산나트륨 용액 60 중량%를 투입하고 섬유상 파이버 2 중량%를 넣고 분산시킨 후 경량 중공 충진제 30 중량％, 무기 충진제 5 중량％를 일정한 간격으로 순서대로 투입하고 마지막으로 구형 폴리스티렌 발포체 3 중량%를 투입하고 2∼3 시간 동안 혼련 시키고 조성물이 균일하게 혼련 되었을 때 압출하여 선박용 난연성 경량 실란트 조성물을 제조하였다.

(비교 예2)

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였으나, 액상 규산나트륨 용액 75 중량%를 투입하고 섬유상 파이버 3 중량%를 넣고 분산시킨 후 경량 중공 충진제 18 중량％, 무기 충진제 3 중량％를 일정한 간격으로 순서대로 투입하고 마지막으로 구형 폴리스티렌 발포체 1 중량%를 투입하고 2∼3 시간 동안 혼련 시키고 조성물이 균일하게 혼련 되었을 때 압출하여 선박용 난연성 경량 실란트 조성물을 제조하였다.

상기 실시예 1 내지 3과 비교예 1 및 2에서 사용된 섬유상 파이버는 셀룰로즈 파이버(JRS사, ARBOCEL) 및 해포석(삼우화학, SEW-2)을 1 대 2의 비율로 혼합하여 사용하였으며, 경량 중공 충진제는 세노스피어(CNMIEC사, Cenolite GP), 무기충진제는 활석(서경CMT, STS-1000), 무기 바인더는 규산나트륨(호성화학, 1종)을 각각 사용하였다.

[표 1]

(단위 : 중량%)

구 분	실시 예			비교 예
구 분	1	2	3	1	2
규산나트륨	65	65	70	60	75
섬유상 파이버	3	3	3	2	3
경량중공충진제	20	25	20	30	18
무기 충진제	10	5	5	5	3
구형 폴리스티렌 발포체	2	2	2	3	1

[표 2]

구 분	비중¹⁾	자기소화성(sec)	표 면건조시간(min)	저장안정성(hr)	점착성²⁾
실시 예1	0.81	잔염 없음	3	12 이상	◎
실시 예2	0.78	잔염 없음	4	12 이상	◎
실시 예3	0.80	잔염 없음	4	12 이상	⊙
비교 예1	0.65	2	2	6 이내	×
비교 예2	0.94	잔염 없음	8	12 이상	×
1) Electronic Densimeter(Japan, MFD by A&D Co., Model MD-200S) 2) ⊙:아주 우수함, ◎:우수함, △:보통, ×:불량함

상기 [표 2]에서 나타낸 바와 같이 실시 예 1 내지 3은 본 발명의 선박용 난연성 경량 실란트 조성물의 조성범위로 제조하여 비중은 자동 비중계로 측정한 결과 0.78∼0.81 범위로 일반 무기계 실란트보다 가벼웠으며, 자기소화성은 실란트 조성물에 부탄가스 버너로 1분 동안 직화한 후 화기를 제거할 때 잔염시간을 측정한 것으로 모두 잔염 없이 즉시 소화되어 난연성이 우수하였다.

표면 건조시간은 실란트 포장지를 개봉하여 실온에 방치하였을 때 표면이 건조하여 점착성이 없는 상태를 기준으로 측정하였으며, 모두 5분 이내에 건조되어 작업성이 양호한 것으로 평가되었다.

그리고 저장 안정성은 본 발명의 조성물을 비닐에 기밀 포장하여 시판하였을 때 사용하기 전 장기간 보관 시 실란트의 내부까지 완전히 굳어 버리기 때문에 실제 상황과 같은 조건에서 장기간 동안 시험할 수 없어서 실란트를 5×5×3 ㎝ 크기의 부피로 1종류의 시료에 대하여 여러 개의 시편을 만든 다음 실제 사용 조건보다 열악한 조건의 50℃ 오븐에 넣고 2 시간 간격으로 실란트를 반으로 절단하여 내부의 점착성을 평가하였으며, 실란트 표면에서 건조피막을 형성하여 수분 증발을 지연시킴으로써 모두 12 시간 경과 후에도 실란트 내부에 점착성이 유지되었다.

점착성은 실란트 포장지를 개봉하여 시공할 때 점착성이 강하여 포장지 또는 장갑에 붙어 떨어지지 않거나, 점착성이 없어서 시공 시 작업성이 불량한 정도를 평가하기 위한 것으로 실란트 제조 후 밀봉 포장하여 실란트 내부의 수분이 평형상태에 충분히 도달할 수 있도록 일주일 경과 후 점착성을 평가하였으며, [표 2]의 범례와 같이 우수한 것으로 나타났다.

그러나 본 발명의 비교 예 1에서 섬유상 파이버 및 무기 충진제의 함량은 본 발명의 조성물의 조성범위에 포함되지만 규산나트륨은 5.0 중량％ 미달하여 첨가하고, 세노스피어는 5.0 중량％, 구형 폴리스티렌 발포체는 1.0 중량% 과량 첨가하여 제조함으로써, 비중은 가장 낮고 가벼우나 규산나트륨 량의 부족으로 잘 뭉쳐지지 않고 점착성도 없으며, 부스러지고 건조 후 표면에 균열이 발생하였다. 또한 구형 폴리스티렌 발포체 함량이 많아서 자기소화성이 가장 나쁘고, 규산나트륨 함량의 부족으로 건조 시간이 너무 빨라 점착성이 없어서 작업성 및 저장안정성이 좋지 않은 것으로 나타났다.

비교 예 2는 규산나트륨의 함량을 5.0 중량％ 과량으로 첨가하고 세노스피어 및 무기 충진제를 2.0 중량％ 적게 첨가하여 제조함으로써, 비중은 가장 높으나 가연성 물질인 구형 폴리스티렌 발포체 함량이 적고 거의 무기물로 조성되어 있어서 자기소화성은 가장 우수하였으며, 또한 규산나트륨 함량의 과다로 건조 시간이 늦고 점착성이 많아서 작업성 및 제품 포장성이 좋지 않은 것으로 나타났다. 그리고 실란트의 성형성 부족으로 50℃ 오븐에서 저장안정성 시험 중 퍼짐현상이 발생하였으나 1차적으로 표면이 건조되고 난 후 12 시간 경과 후에도 내부에 점착성이 오래 동안 유지되어 저장안정성은 가장 양호한 것으로 나타났다. 그러나 규산나트륨의 함량이 많아 점착성이 높아서 시공할 때 포장지 및 장갑에 붙어 작업성이 좋지 않은 것으로 나타났다.

Claims

선박용 난연성 경량 실란트 조성물에 있어서,

비중이 0.015∼0.03인 구형 폴리스티렌 발포체 1∼2 중량％, 비중이 0.6∼0.8인 경량 중공 충진제 20∼25 중량％와 무기 충진제는 325 메쉬 이하인 납석(Clay) 5∼10 중량％, 섬유상 파이버인 폴리에틸렌 파이버 2∼3 중량％, 무기계 바인더 65∼72 중량％로 구성되고,

상기 경량 중공 충진제는 이산화규소 60∼70 중량%, 삼산화알루미늄 25∼35 중량%, 이산화티타늄 1∼2 중량%, 산화마그네슘 1∼2 중량%, 삼산화철 3∼5 중량％가 함유되어 있고,

상기 무기계 바인더는 액상 규산나트륨으로 몰비는 2.0 내지 2.3으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 선박용 난연성 경량 실란트 조성물.
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제 1항에 있어서, 상기 무기 충진제는 325 메쉬 이하의 활석(Talc), 운모(Mica), 규조토(Diatomite), 팽윤토 (Bentonite), 이산화규소, 탄산칼슘, 중정석(Barite)으로부터 한 가지 또는 그 이상의 종류를 선택하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박용 난연성 경량 실란트 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 섬유상 파이버는 고분자계 셀룰로즈 파이버, 폴리프로필렌 파이버, 광물계 규회석(Wollastonite), 해포석(Sepiolite)으로부터 한 가지 또는 그 이상의 종류를 선택하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 선박용 난연성 경량 실란트 조성물.
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