KR101415893B1 - 단열보드 및 그 제조 방법, 이것을 이용한 액화천연가스 운반선의 화물창 - Google Patents

단열보드 및 그 제조 방법, 이것을 이용한 액화천연가스 운반선의 화물창 Download PDF

Info

Publication number
KR101415893B1
KR101415893B1 KR1020130091074A KR20130091074A KR101415893B1 KR 101415893 B1 KR101415893 B1 KR 101415893B1 KR 1020130091074 A KR1020130091074 A KR 1020130091074A KR 20130091074 A KR20130091074 A KR 20130091074A KR 101415893 B1 KR101415893 B1 KR 101415893B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
high strength
heat insulating
mixture
cavity
insulating board
Prior art date
Application number
KR1020130091074A
Other languages
English (en)
Inventor
이대길
유영호
남수현
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020130091074A priority Critical patent/KR101415893B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101415893B1 publication Critical patent/KR101415893B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B73/00—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms
    • B63B73/20—Building or assembling prefabricated vessel modules or parts other than hull blocks, e.g. engine rooms, rudders, propellers, superstructures, berths, holds or tanks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/02—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B11/00—Interior subdivision of hulls
    • B63B11/04—Constructional features of bunkers, e.g. structural fuel tanks, or ballast tanks, e.g. with elastic walls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B25/00—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby
    • B63B25/02—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods
    • B63B25/08—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid
    • B63B25/12—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed
    • B63B25/16—Load-accommodating arrangements, e.g. stowing, trimming; Vessels characterised thereby for bulk goods fluid closed heat-insulated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B3/00—Hulls characterised by their structure or component parts
    • B63B3/14—Hull parts
    • B63B3/68—Panellings; Linings, e.g. for insulating purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B73/00—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms
    • B63B73/70—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms characterised by using moulds; Moulds or plugs therefor
    • B63B73/72—Building or assembling vessels or marine structures, e.g. hulls or offshore platforms characterised by using moulds; Moulds or plugs therefor characterised by plastic moulding, e.g. injection moulding, extrusion moulding or blow moulding
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • F17C1/12—Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge with provision for thermal insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/001—Thermal insulation specially adapted for cryogenic vessels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C3/00—Vessels not under pressure
    • F17C3/02—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
    • F17C3/025—Bulk storage in barges or on ships
    • F17C3/027—Wallpanels for so-called membrane tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C3/00—Vessels not under pressure
    • F17C3/02—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
    • F17C3/04—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation by insulating layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2231/00—Material used for some parts or elements, or for particular purposes
    • B63B2231/02—Metallic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2231/00—Material used for some parts or elements, or for particular purposes
    • B63B2231/40—Synthetic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2231/00—Material used for some parts or elements, or for particular purposes
    • B63B2231/40—Synthetic materials
    • B63B2231/50—Foamed synthetic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B2231/00—Material used for some parts or elements, or for particular purposes
    • B63B2231/40—Synthetic materials
    • B63B2231/52—Fibre reinforced plastics materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/03—Thermal insulations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146—Two-phase
    • F17C2223/0153—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161—Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

본 발명은 액화천연가스(LNG) 등의 극저온 액체를 보관 및 운반하기 위한 극저온 액체 저장 시스템에 사용되는 단열보드 및 그 제조 방법, 이것을 이용한 LNG 운반선의 화물창을 개시한다. 본 발명에 따른 단열보드는 폴리우레탄폼과 제1 및 제2 고강도 단섬유들로 구성되어 있다. 폴리우레탄폼은 표면과, 표면과 이웃하는 가장자리 영역과, 가장자리 영역의 안쪽에 위치하는 안쪽 영역을 갖는다. 제1 고강도 단섬유들은 안쪽 영역에 등방성으로 배열되어 있다. 제2 고강도 단섬유들은 가장자리 영역에 표면의 면 방향을 따라 배열되어 있다. 발포체와 고강도 단섬유들의 혼합물을 교반기와 메시에 의하여 균일하게 교반한 후, 금형의 캐버티에 주입하여 발포 성형함으로써 단열보드를 제조한다. 단열보드는 LNG 운반선 화물창의 1차 및 2차 단열층을 구성하게 된다. 본 발명에 의하면, 고강도 단섬유의 보강에 의하여 극저온에서 신뢰성 있는 균일한 품질을 보장할 수 있고, 높이 방향으로의 균열 전파를 방지할 수 있다.

Description

단열보드 및 그 제조 방법, 이것을 이용한 액화천연가스 운반선의 화물창{INSULATION BOARD AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME AND CARGO CONTAINMENT SYSTEM FOR LIQUEFIED NATURAL GAS CARRIER USING THE SAME}
본 발명은 단열보드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액화천연가스 등의 극저온 액체를 보관 및 운반하기 위한 극저온 액체 저장 시스템에 사용되는 단열보드 및 그 제조 방법, 이것을 이용한 액화천연가스 운반선의 화물창에 관한 것이다.
액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG), 액체아르곤(Liquid argon), 액체질소(Liquid nitrogen), 액체산소(Liquid oxygen) 등의 극저온 액체는 증발에 의한 손실을 최소화하기 위하여 단열 구조의 저장 시스템에 보관되거나 운반된다.
극저온 액체 저장 시스템의 일례로 LNG 운반선(LNG carrier)의 화물창(Cargo containment system)이 있다. LNG 운반선의 화물창은 -165℃의 극저온 LNG를 저장 및 운반하기 위하여 구형 탱크(Spherical Type Tank)보다 용량이 크고 제작이 간편한 멤브레인형 탱크(Membrane type tank)가 선호되고 있다. 멤브레인형 LNG 운반선의 화물창은 프랑스의 가즈트랜스포트 이트 테크니가즈(Gaz Transport Et Technigaz, GTT, France)사에 의하여 개발된 가즈트랜스포트 시스템(Gaz Transport System)과 테크니가즈 시스템(Technigaz System)이 사용되고 있다. 가즈트랜스포트 시스템은 GTT No96으로 부르고도 있으며, 테크니가즈 시스템은 GTT 마크-Ⅲ(GTT Mark-Ⅲ) 시스템으로 부르고도 있다.
미국 특허 제7,540,395호 "밀봉 벽 구조물 및 이 구조물을 구비한 탱크(Sealed wall structure and tank furnished with such a structure)"에는 테크니가즈 시스템 LNG 운반선 화물창의 구조 및 시공방법이 개시되어 있다. 한국 등록특허 제10-1200019호의 "LNG 운반선"과 한국 등록특허 1차0-1168949호 "극저온 액체저장탱크"에 개시되어 있는 테크니가즈 시스템은 1차 방벽(Primary barrier), 1차 패널(Primary panel), 1차 단열층(Primary insulation layer), 2차 방벽, 2차 단열층과 2차 패널로 구성되어 있다.
한편, 테크니가즈 시스템에서 2차 단열층을 구성하는 단열폼(Insulation foam)은 폴리우레탄폼(Polyurethane foam, PUF)에 유리섬유매트(Glass fiber mat)를 보강한 강화 폴리우레탄폼(Reinforced polyurethane foam, RPUF)가 사용되고 있다. RPUF는 극저온 환경에서 PUF의 파괴인성(Fracture toughness)을 향상시킴으로써, 온도구배에 의하여 발생하는 열응력(Thermal stress)에 따른 균열 전파(Crack propagation)를 방지한다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 RPUF는 두께 방향으로의 보강 효과가 작기 때문에 극저온 액체의 유동에 의해 발생하는 공동현상(Cavitation)과 출렁임(Sloshing)과 같은 충격하중(Impact load)에 대한 보강으로는 적합하지 않은 문제가 있다. 또한, LNG 운반선의 화물창에서 코너 부분에 시공되는 RPUF는 그 형태가 복잡하게 구성되기 때문에 유리섬유매트의 균일한 보강이 어렵고, 대량생산(Mass production)과 효율적인 시공을 위한 자동화 공정(Automation process)에 한계가 있는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 단열보드 및 LNG 운반선의 화물창의 여러 가지 문제점들을 해결하기 위한 것이다. 본 발명의 목적은, 고강도 단섬유(high strength chopped fiber)의 보강에 의하여 극저온에서 신뢰성 있는 균일한 품질을 보장할 수 있는 단열보드 및 그 제조 방법, 이것을 이용한 LNG 운반선의 화물창을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 높이 방향으로의 균열 전파를 방지할 수 있는 단열보드 및 그 제조 방법, 이것을 이용한 LNG 운반선의 화물창을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 간편하고 용이하게 제조할 수 있는 단열보드 및 그 제조 방법, 이것을 이용한 LNG 운반선의 화물창을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 단열보드가 제공된다. 본 발명에 따른 단열보드는, 표면과, 표면과 이웃하는 가장자리 영역과, 가장자리 영역의 안쪽에 위치하는 안쪽 영역을 갖는 PUF와; 안쪽 영역에 등방성으로 배열되어 있는 복수의 제1 고강도 단섬유들과; 가장자리 영역에 표면의 면 방향을 따라 배열되어 있는 복수의 제2 고강도 단섬유들을 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 단열보드의 제조 방법은, PUF의 발포 성형을 위한 폴리우레탄수지액과 발포제를 혼합한 발포체를 교반하는 단계와; 발포체에 복수의 고강도 단섬유들을 혼합한 혼합물을 교반하는 단계와; 혼합물을 메시에 의하여 가압 및 진동시키는 단계와; 혼합물을 금형의 캐버티에 주입하여 단열보드로 발포 성형하는 단계를 포함하고, 발포 성형하는 단계에서 복수의 고강도 단섬유들 중 일부의 고강도 단섬유들은 단열보드의 표면과 이웃하는 가장자리 영역에 표면의 면 방향을 따라 배열되도록 캐버티의 내면에 달라붙어 있게 한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 단열보드의 제조 방법은, PUF의 발포 성형을 위한 폴리우레탄수지액과 발포제 중 어느 하나 이상에 복수의 고강도 단섬유들을 혼합하는 단계와; 폴리우레탄수지액, 발포제와 복수의 고강도 단섬유들을 혼합한 혼합물을 교반하는 단계와; 혼합물을 메시에 의하여 가압 및 진동시키는 단계와; 혼합물을 금형의 캐버티에 주입하여 단열보드로 발포 성형하는 단계를 포함하고, 발포 성형하는 단계에서 복수의 고강도 단섬유들 중 일부의 고강도 단섬유들은 단열보드의 표면과 이웃하는 가장자리 영역에 표면의 면 방향을 따라 배열되도록 캐버티의 내면에 달라붙어 있게 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 LNG 운반선의 화물창은, 액화천연가스가 그 표면에 접촉되는 것으로 열변형으로 인한 수축 및 팽창을 흡수하기 위하여 복수의 주름들이 오목하게 형성되어 있는 복수의 멤브레인들을 구비하는 1차 방벽과; 1차 방벽의 이면에 단열을 위하여 배열되어 있는 복수의 단열보드들을 구비하는 1차 단열층과; 1차 단열층의 이면에 설치되어 있는 2차 방벽과; 2차 방벽의 이면에 단열을 위하여 배열되어 있는 복수의 2차 단열보드들을 구비하는 2차 단열층을 포함하고, 1차 단열층과 2차 단열층 각각의 복수의 단열보드들은, 표면과, 표면과 이웃하는 가장자리 영역과, 가장자리 영역의 안쪽에 위치하는 안쪽 영역을 갖는 PUF와, 안쪽 영역에 등방성으로 배열되어 있는 복수의 제1 고강도 단섬유들과, 가장자리 영역에 표면의 면 방향을 따라 배열되어 있는 복수의 제2 고강도 단섬유들을 포함한다.
본 발명에 따른 단열보드 및 그 제조 방법, 이것을 이용한 LNG 운반선의 화물창은, 고강도 단섬유들이 PUF의 안쪽에는 등방성으로 분포되고, 표면에는 면 방향을 따라 분포되어 보강됨으로써 높이 방향으로의 균일 전파를 효과적으로 방지할 수 있고, 극저온에서 신뢰성 있는 균일한 품질을 보장할 수 있다. 또한, 금형을 이용하여 단열보드를 발포 성형하는 것에 의하여 단열보드를 간편하고 용이하게 제조하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 따라서 LNG 운반선 화물창과 같이 극저온 액체 저장 시스템의 단열층을 제조하는데 유용하게 채택될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 단열보드가 LNG 운반선의 화물창에 적용되어 있는 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2은 본 발명에 따른 LNG 운반선의 화물창에서 1차 및 2차 단열층을 구성하는 단열보드의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 단열보드의 제조 방법을 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 단열보드의 제조 방법의 다른 실시예를 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 단열보드의 제조 방법의 또 다른 실시예를 설명하기 위하여 나타낸 도면이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 단열보드 및 이것을 이용한 LNG 운반선의 화물창에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 단열보드는 극저온 액체, 예를 들면 LNG를 저장하여 운반하는 LNG 운반선의 화물창에 적용된다. 본 발명에 따른 LNG 운반선의 화물창은 LNG 운반선을 구성하는 내벽(Inner hull: 2)의 내측에 설치되며 LNG의 저장을 위하여 LNG와 접촉되어 액밀(Liquid Tightness)을 지지하는 1차 방벽(10)을 구비한다. 1차 방벽(10)은 내벽(2)의 내측에 장착되어 있는 복수의 멤브레인(12)들로 구성되어 있다. 멤브레인(12)들은 열변형으로 인한 수축 및 팽창을 흡수하기 위하여 형성되어 있는 복수의 주름(14)들을 갖는다. 멤브레인(12)들은 스테인리스스틸로 구성될 수 있다. 멤브레인(12)들 각각의 경계면은 용접에 의하여 접합되어 있다.
1차 패널(Panel: 20)이 1차 방벽(10)의 이면에 장착되어 있다. 1차 패널(20)은 1차 방벽(10)의 이면에 장착되어 있는 복수의 플라이우드(Fly wood: 22)들로 구성되어 있다. 1차 단열층(30)이 1차 패널(20)의 이면에 장착되어 있다. 1차 단열층(30)은 1차 패널(20)의 이면에 배열되어 있는 복수의 1차 단열보드(32)들로 구성되어 있다.
2차 방벽(40)이 1차 단열층(30)의 이면에 장착되어 있다. 2차 방벽(40)은 복수의 트리플렉스 멤브레인(Triplex membrane: 42)들로 구성되거나 스테인리스스틸, 알루미늄, 황동, 아연 등을 소재로 제작되어있는 금속시트(Metal sheet)로 구성될 수 있다. 트리플렉스 멤브레인(42)들은 알루미늄포일(Aluminium foil)의 양면에 유리섬유복합재료가 접합되어 구성된다. 트리플렉스 멤브레인(42)들 사이는 복수의 조인트시트(Joint sheet: 44)들에 의하여 연결되어 있다. 조인트시트(44)들은 트리플렉스 멤브레인, 스테인리스스틸 시트, 섬유강화 복합재료 시트 등 다양한 소재로 구성될 수 있다.
2차 단열층(50)이 2차 방벽(40)의 이면에 장착되어 있다. 2차 단열층(50)은 복수의 2차 단열보드(52)들로 구성되어 있다. 2차 패널(60)이 2차 단열층(50)의 이면에 장착되어 있다. 2차 패널(60)은 플라이우드(62), 샌드위치패널 등으로 구성될 수 있다. 2차 패널(60)의 이면은 매스틱(Mastic: 64)에 의하여 LNG 운반선의 내벽(2)의 내면에 부착되어 있으며, 매스틱(64)은 에폭시수지(Epoxy resin)로 구성될 수 있다. 또한, 2차 패널(60)은 볼팅(Bolting)에 의하여 내벽(2)에 고정되어 있다.
도 1과 도 2를 참조하면, 1차 및 2차 단열보드(32, 52)들 각각은 동일하게 구성되어 있다. 1차 및 2차 단열보드(32, 52)들 각각의 구성을 위한 단열보드(70)는 우수한 단열성과 강성을 보유할 수 있도록 PUF(72)와, PUF(72)에 보강되어 있는 복수의 고강도 단섬유(74)들로 구성되어 있다. PUF(72)와 고강도 단섬유(74)들은 발포 성형되어 일체형으로 구성되어 있다.
PUF(72)는 표면(72a)과, 표면(72a)에 이웃하는 가장자리 영역(72b)과, 가장자리 영역(72b)의 안쪽에 위치하는 안쪽 영역(72c)을 구비한다. 도 1과 도 2에 가장자리 영역(72b)과 안쪽 영역(72c)의 경계는 이점쇄선의 경계선(76)으로 나타냈다. 고강도 단섬유(74)들은 유리섬유, 아리미드섬유(Aramid fiber), 탄소섬유(Carbon fiber), 폴리에틸렌섬유(Polyethylene fiber) 등으로 구성될 수 있다. 이들 섬유는 LNG 운반선의 화물창에서 구성요소의 접합에 사용되는 접착제, 예를 들면 에폭시수지, 폴리우레탄수지(Polyurethane resin)보다 높은 강성을 보유한다.
제1 고강도 단섬유(74a)들은 안쪽 영역(72c)에 등방성(Isotropy)으로 배열되도록 분포되어 있다. 제2 고강도 단섬유(74b)들은 가장자리 영역(72b)에 표면(72a)과 평행하도록 면 방향을 따라 배열되어 있다. 등방성으로 배열되어 있는 안쪽 영역(72c)의 제1 고강도 단섬유(74a)들에 의하여 두께 방향으로의 파괴인성(Fracture toughness)이 향상된다. PUF(72)의 표면(72a)과 평행하도록 면 방향으로 배열되어 있은 가장자리 영역(72b)의 제2 고강도 단섬유(74b)들은 표면(72a)에 발생되는 균열 전파를 억제시키게 된다.
또한, 제2 고강도 단섬유(74b)들이 표면(72a)을 따라 평행하게 배열되는 것에 의하여 가장자리 영역(72b)의 열팽창계수(Coefficient of thermal expansion)가 안쪽 영역(72c)의 열팽창계수보다 작아지게 된다. 따라서 1차 및 2차 단열보드(32, 52)에 있어서는 극저온 상태에서 열응력이 압축응력으로 표면(72)에 작용되어 균열의 발생을 억제시키게 된다.
지금부터는, 본 발명에 따른 단열보드의 제조 방법을 설명한다. 도 3의 (a) 및 (b)에 도시되어 있는 바와 같이, PUF(72)의 발포 성형을 위하여 발포체(80), 즉 폴리우레탄수지액(82)과 경화제(84)를 교반기(90)에서 균일하게 혼합한다. 폴리우레탄수지액(82)과 경화제(84)는 저온에서 보관한다. 폴리우레탄수지액(82)은 폴리올(Polyol), 발포제, 촉매, 기포 크기 조절제, 난연제 등이 혼합되어 있는 원료이다. 발포제는 이산화탄소, 프레온(Freon), 메틸렌클로라이드(Methylene chloride), 펜탄(Pentane), 공기 등이나 분해형의 유기계 발포제가 사용될 수 있다. 촉매는 아민류(Amines)나 유기주석 화합물이 사용될 수 있다. 기포 크기 조절제는 실리콘 수지나 유화제가 사용될 수 있다. 경화제는 폴리이소시아네이트(Polyisocyanate)가 사용될 수 있다.
도 3의 (c)에 도시되어 있는 바와 같이, 발포체(80)와 고강도 단섬유(74)들을 교반기(90)에서 균일하게 혼합한다. 고강도 단섬유(74)들의 길이는 대량생산과 자동화 생산을 고려하여 20mm 정도의 것을 사용한다. 고강도 단섬유(74)들은 발포체(80)의 발포가 시작되기 전에 발포체(80)에 균일하게 혼합되어야 한다. 발포체(80)의 온도를 저온으로 유지함으로써, 발포 및 경화 속도를 낮춰 고강도 단섬유(74)들을 혼합할 수 있는 가사 시간(Pot life)을 연장할 수 있다. 또한, 고강도 단섬유(74)들의 응집현상을 방지하기 위하여 발포체(80)의 교반날개(92)의 회전속도는 500RPM 이하로 하는 것이 좋다.
도 3의 (d)에 도시되어 있는 바와 같이, 발포체(80)와 고강도 단섬유(74)들의 혼합물(100)은 메시(Mesh: 110)에 의하여 가압 및 진동시킨다. 메시(110)는 에어실린더와 같은 리니어 액추에이터(Linear actuator)의 작동에 의하여 용기(112)에 담겨져 있는 혼합물(100) 속에서 상하왕복운동시킬 수 있다. 또한, 메시(110)는 초음파 진동발생기의 작동에 의하여 혼합물(100) 속에서 진동시킬 수 있다. 이러한 메시(110)의 가압 및 진동에 의하여 고강도 단섬유(74)들을 발포체(80)에 보다 균일하게 혼합할 수 있고, 고강도 단섬유(74)들의 응집현상을 방지할 수 있다. 또한, 메시(110)의 가압 및 진동에 의하여 발포체(80)로부터 기포를 효과적으로 제거할 수 있다.
도 3의 (e) 및 (f)에 도시되어 있는 바와 같이, 발포체(80)와 고강도 단섬유(74)들의 혼합물(100)을 발포 성형하기 위한 금형(120)은 하부금형(122)과 상부금형(124)으로 구성되어 있다. 하부금형(122)은 발포 성형을 위한 캐버티(Cavity: 126)를 갖는다. 상부금형(124)은 캐버티(126)를 덮는 커버 플레이트(Cover plate) 형태로 구성되어 있다. 다른 실시예에 있어서, 금형(120)은 하부금형(122)과 상부금형(124)이 상하 대칭되는 형태로 양분되도록 구성될 수 있다.
혼합물(100)이 금형(120)의 캐버티(126) 안에 주입되면, 주입되는 혼합물(100)이 캐버티(126) 안을 유동하면서 고강도 단섬유(74)들 중 일부는 캐버티(126)의 내면에 달라붙어 면 방향을 따라 배열되고, 나머지 고강도 단섬유(74)들은 캐버티(126)의 안쪽에 등방성으로 배열되면서 충전된다. 혼합물(100)이 발포 성형된 후 단열보드(70)로 경화되면, 금형(120)의 캐버티(126)로부터 단열보드(70)를 분리한다. 도 에 도시되어 있는 바와 같이, 캐버티(126)의 안쪽에 등방성으로 배열되는 나머지 고강도 단섬유(74)들은 안쪽 영역(72c)의 제1 고강도 단섬유(74a)들로 되고, 캐버티(126)의 내면에 달라붙어 있던 고강도 단섬유(74)들 중 일부는 가장자리 영역(72b)의 제2 고강도 단섬유(74b)들로 된다.
도 5에 본 발명에 따른 단열보드의 제조 방법의 다른 실시예가 도시되어 있다. 도 5의 (a)를 참조하면, 복수의 고강도 단섬유(74)들은 폴리우레탄수지액(82)과 경화제(84)에 각각 혼합되어 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 고강도 단섬유(74)들은 폴리우레탄수지액(82)과 경화제(84) 중 어느 하나에 혼합될 수 있다. 도 5의 (b)에 도시되어 있는 바와 같이, 폴리우레탄수지액(82)과 경화제(84)를 혼합한 발포체(80)와 고강도 단섬유(74)들의 혼합물(100)을 교반기(90)에서 균일하게 혼합한다. 이와 같이 고강도 단섬유(74)들이 폴리우레탄수지액(82)과 경화제(84)에 각각 혼합된 후 교반되는 것에 의하여 발포체(80)의 발포 및 경화 시간을 연장시킬 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, 혼합물(100)은 메시(110)에 의하여 가압 및 진동시켜 고강도 단섬유(74)들을 보다 균일하게 혼합한 후, 금형(120)의 캐버티(126)에 주입하여 단열보드(70)를 제조한다.
도 에 도시되어 있는 바와 같이, 혼합물(100)의 주입 전에 표면보강시트(130)가 캐버티(126)의 내면에 부착될 수 있다. 표면보강시트(130)는 섬유강화복합재료시트(132), 폴리머필름(Polymer sheet), 금속박막 등 다양한 소재로 구성될 수 있다. 표면보강시트(130)는 접착제에 의하여 캐버티(126)의 내면에 부착될 수 있다. 섬유강화복합재료시트(132)는 장섬유, 단섬유 등의 보강 섬유들이 섬유강화복합재료시트(132)의 면 방향을 따라 배열되어 구성된다. 또한, 섬유강화복합재료시트(132)는 일방향 탄소섬유 프리프레그(Prepreg)로 구성되거나 직물, 펠트 등으로 구성될 수 있다. 금속박막은 알루미늄포일로 구성될 수 있다.
표면보강시트(130)가 캐버티(126)의 내면에 부착되어 있는 상태에서 발포체(80)와 고강도 단섬유(74)들의 혼합물(100)이 주입된 후 경화되면, 표면보강시트(130)가 단열보드(70)의 표면(72)에 일체형으로 접합되어 단열보드(70)의 강성을 보강하게 된다. 따라서 극저온에서 단열보드(70)의 균열이 방지되어 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 표면보강시트(130)는 캐버티(126)로부터 단열보드(70)의 탈형(Demolding)을 용이하게 하는 이형제의 역할을 한다. 몇몇 실시예에 있어서, 표면보강시트(130)는 단열보드(70)의 표면(72) 중 일부에 접합되도록 캐버티(126)의 내면에 부착될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 1차 방벽 20: 1차 패널
30: 1차 단열층 32: 1차 단열보드
40: 2차 방벽 50: 2차 단열층
52: 2차 단열보드 60: 2차 패널
70: 폴리우레탄폼(PUF) 72: 고강도 단섬유
72a: 제1 고강도 단섬유 72b: 제2 고강도 단섬유
80: 발포체 82: 폴리우레탄수지액
84: 경화제 90: 교반기
110: 메시 110: 메시
120: 금형 130: 표면보강시트

Claims (9)

  1. 표면과, 상기 표면과 이웃하는 가장자리 영역과, 상기 가장자리 영역의 안쪽에 위치하는 안쪽 영역을 갖는 폴리우레탄폼과;
    상기 안쪽 영역에 등방성으로 배열되어 있는 복수의 제1 고강도 단섬유들과;
    상기 가장자리 영역에 상기 표면의 면 방향을 따라 배열되어 있는 복수의 제2 고강도 단섬유들을 포함하는 단열보드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표면에 표면보강시트가 더 접합되어 있는 단열보드.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 표면보강시트는 섬유강화복합시트, 폴리머 필름, 금속박막 중 어느 하나로 이루어지는 단열보드.
  4. 폴리우레탄폼의 발포 성형을 위한 폴리우레탄수지액과 발포제를 혼합한 발포체를 교반하는 단계와;
    상기 발포체에 복수의 고강도 단섬유들을 혼합한 혼합물을 교반하는 단계와;
    상기 혼합물을 메시에 의하여 가압 및 진동시키는 단계와;
    상기 혼합물을 금형의 캐버티에 주입하여 단열보드로 발포 성형하는 단계를 포함하고,
    상기 발포 성형하는 단계에서 상기 복수의 고강도 단섬유들 중 일부의 고강도 단섬유들은 상기 단열보드의 표면과 이웃하는 가장자리 영역에 상기 표면의 면 방향을 따라 배열되도록 상기 캐버티의 내면에 달라붙어 있게 하는 단열보드의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 혼합물을 상기 금형의 캐버티에 주입하기 전에, 상기 단열보드의 표면에 접합되어 강도를 보강하도록 상기 캐버티의 내면에 표면보강시트를 부착하는 단계를 더 포함하는 단열보드의 제조 방법.
  6. 폴리우레탄폼의 발포 성형을 위한 폴리우레탄수지액과 발포제 중 어느 하나 이상에 복수의 고강도 단섬유들을 혼합하는 단계와;
    상기 폴리우레탄수지액, 상기 발포제와 상기 복수의 고강도 단섬유들을 혼합한 혼합물을 교반하는 단계와;
    상기 혼합물을 메시에 의하여 가압 및 진동시키는 단계와;
    상기 혼합물을 금형의 캐버티에 주입하여 단열보드로 발포 성형하는 단계를 포함하고,
    상기 발포 성형하는 단계에서 상기 복수의 고강도 단섬유들 중 일부의 고강도 단섬유들은 상기 단열보드의 표면과 이웃하는 가장자리 영역에 상기 표면의 면 방향을 따라 배열되도록 상기 캐버티의 내면에 달라붙어 있게 하는 단열보드의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 혼합물을 상기 금형의 캐버티에 주입하기 전에, 상기 단열보드의 표면에 접합되어 강도를 보강하도록 상기 캐버티의 내면에 표면보강시트를 부착하는 단계를 더 포함하는 단열보드의 제조 방법.
  8. 액화천연가스가 그 표면에 접촉되는 것으로 열변형으로 인한 수축 및 팽창을 흡수하기 위하여 복수의 주름들이 오목하게 형성되어 있는 복수의 멤브레인들을 구비하는 1차 방벽과;
    상기 1차 방벽의 이면에 단열을 위하여 배열되어 있는 복수의 단열보드들을 구비하는 1차 단열층과;
    상기 1차 단열층의 이면에 설치되어 있는 2차 방벽과;
    상기 2차 방벽의 이면에 단열을 위하여 배열되어 있는 복수의 2차 단열보드들을 구비하는 2차 단열층을 포함하고,
    상기 1차 단열층과 상기 2차 단열층 각각의 복수의 단열보드들은, 표면과, 상기 표면과 이웃하는 가장자리 영역과, 상기 가장자리 영역의 안쪽에 위치하는 안쪽 영역을 갖는 폴리우레탄폼과, 상기 안쪽 영역에 등방성으로 배열되어 있는 복수의 제1 고강도 단섬유들과, 상기 가장자리 영역에 상기 표면의 면 방향을 따라 배열되어 있는 복수의 제2 고강도 단섬유들을 포함하는 액화천연가스 운반선의 화물창.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 1차 단열층과 상기 2차 단열층 각각의 복수의 단열보드들은 그 표면에 표면보강시트가 더 접합되어 있는 액화천연가스 운반선의 화물창.
KR1020130091074A 2013-07-31 2013-07-31 단열보드 및 그 제조 방법, 이것을 이용한 액화천연가스 운반선의 화물창 KR101415893B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130091074A KR101415893B1 (ko) 2013-07-31 2013-07-31 단열보드 및 그 제조 방법, 이것을 이용한 액화천연가스 운반선의 화물창

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130091074A KR101415893B1 (ko) 2013-07-31 2013-07-31 단열보드 및 그 제조 방법, 이것을 이용한 액화천연가스 운반선의 화물창

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101415893B1 true KR101415893B1 (ko) 2014-07-09

Family

ID=51741330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130091074A KR101415893B1 (ko) 2013-07-31 2013-07-31 단열보드 및 그 제조 방법, 이것을 이용한 액화천연가스 운반선의 화물창

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101415893B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160015064A (ko) * 2014-07-30 2016-02-12 한국과학기술원 단열보드의 제조 방법
CN114962983A (zh) * 2022-06-29 2022-08-30 中太海事技术(上海)有限公司 用于储存液化气体的储存容器
CN114962984A (zh) * 2022-06-29 2022-08-30 中太海事技术(上海)有限公司 用于储存液化气体的储存容器及其装配方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH055441U (ja) * 1991-07-03 1993-01-26 アロン化成株式会社 断熱材
JP2006214458A (ja) 2005-02-01 2006-08-17 Foomutekku:Kk メンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネルおよびその製造方法
KR20110133887A (ko) * 2010-06-07 2011-12-14 한국과학기술원 극저온 액체저장탱크의 단열 구조체
KR20130069692A (ko) * 2013-05-20 2013-06-26 삼성중공업 주식회사 액화천연가스 화물창의 캐비테이션 충격 감쇄구조 충격시험장치 및 충격시험용 시편

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH055441U (ja) * 1991-07-03 1993-01-26 アロン化成株式会社 断熱材
JP2006214458A (ja) 2005-02-01 2006-08-17 Foomutekku:Kk メンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネルおよびその製造方法
KR20110133887A (ko) * 2010-06-07 2011-12-14 한국과학기술원 극저온 액체저장탱크의 단열 구조체
KR20130069692A (ko) * 2013-05-20 2013-06-26 삼성중공업 주식회사 액화천연가스 화물창의 캐비테이션 충격 감쇄구조 충격시험장치 및 충격시험용 시편

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160015064A (ko) * 2014-07-30 2016-02-12 한국과학기술원 단열보드의 제조 방법
KR101687601B1 (ko) * 2014-07-30 2016-12-19 한국과학기술원 단열보드의 제조 방법
CN114962983A (zh) * 2022-06-29 2022-08-30 中太海事技术(上海)有限公司 用于储存液化气体的储存容器
CN114962984A (zh) * 2022-06-29 2022-08-30 中太海事技术(上海)有限公司 用于储存液化气体的储存容器及其装配方法
CN114962984B (zh) * 2022-06-29 2024-02-02 中太能源科技(上海)有限公司 用于储存液化气体的储存容器及其装配方法
CN114962983B (zh) * 2022-06-29 2024-03-08 中太能源科技(上海)有限公司 用于储存液化气体的储存容器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101067343B (zh) 格构增强型复合材料夹层结构
US20200406593A1 (en) Thinwall composites for electronic enclosures
KR101415893B1 (ko) 단열보드 및 그 제조 방법, 이것을 이용한 액화천연가스 운반선의 화물창
KR20060052599A (ko) 배의 하중 지지 구조물에 결합되는 밀봉 단열 탱크
JP6273804B2 (ja) 繊維強化プラスチック成形体の製造方法
JPWO2005095079A1 (ja) プリフォーム、ｆｒｐおよびそれらの製造方法
TWI608036B (zh) 樹脂複合體，以及樹脂複合體的製造方法
KR20090084042A (ko) 운송차량용 일체형 복합소재 차체 및 그 제조방법
US10427361B2 (en) Fiber-reinforced sheet and structure
JP2006214458A (ja) メンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネルおよびその製造方法
JP4639549B2 (ja) Ｆｒｐの製造方法
US10611328B2 (en) Composite material structural member and method of manufacturing the composite material structural member
US20200363005A1 (en) 3d shaped assembly
AU2014333649B2 (en) Self-supporting box for thermally insulating a fluid storage tank and method for producing such a box
JP4751666B2 (ja) 障壁材およびメンブレン型液化天然ガスタンク用断熱性複合パネル
JPS51105657A (ko)
JP4539294B2 (ja) ハニカムサンドイッチパネルの製造方法
KR20090098062A (ko) 액화천연가스 운반선 화물창의 코너패널 및 그 제조방법
KR101865673B1 (ko) 비발포성 폴리우레탄 단열 구조재 및 이를 이용한 선박의 저온 단열 화물창
KR101393004B1 (ko) 액화천연가스 운반선의 화물창
KR100872864B1 (ko) 엘엔지 저장탱크를 위한 단열체 및 그의 제조방법
JP2000168777A (ja) パレット
KR101687601B1 (ko) 단열보드의 제조 방법
JPS62778B2 (ko)
JP2001010697A (ja) 構造用パネルおよび液体貯蔵用タンク

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170530

Year of fee payment: 4