KR102388213B1 - 용접 대체용 난연성 실란트 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용접 대체용 난연성 실란트 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 용접 대체용 난연성 실란트 조성물이 하기 화학식 1로 표시되는 실릴 말단 폴리에테르 수지, 필러, 실란계 접착 촉진제 및 경화 촉매로 구성된다.
[화학식 1]
Figure 112021142320414-pat00004

(식 중, n은 1 이상의 정수).
따라서, 상기 용접 대체용 난연성 실란트 조성물은, 금속과의 접착력, 페인트 도장성 및 강도가 향상되고, 상온에서 경화가 가능하다.

Description

용접 대체용 난연성 실란트 조성물{SEALANT COMPOSITION FOR REPLACING WELDING}
본 발명은 용접 대체용 난연성 실란트 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 선박 건조 공정은, 용접 작업에 의하여 이루어지는데, 선박 내부 구조물로 설치되는 두께가 얇은 박판은, 용접 시 가열되는 온도인 3,000℃ 내지 6,000℃에서 뒤틀림 현상이 발생하는 문제점이 있으며, 이는 용접부분에 결함이 발생할 우려가 있다. 또한, 선박 내부 구조물 설치 시, 선박의 Hole Tank 부분 등 구석진 곳에는 장소가 협소하여 용접을 수행하기 어려운 단점이 있다.
또한, 용접시의 열에 의하여 선박 내 화재가 발생할 수 있는데, 선박에서 화재가 발생하면 내부가 폐쇄적이며 협소하여 탈출이 어렵고, 선박 내부는 전도가 빠른 소재로 구성되어 화재 진압이 원활히 진행되지 않은 경우가 많아 큰 인명피해가 발생할 우려가 있다.
따라서, 상기와 같은 용접 작업의 한계를 극복하고자, 선박 내 내부 구조물 설치 시 도 1과 같이 점용접(spot welding) 후 실란트를 이용하여 구조물을 고정함으로써, 용접 작업을 줄여 화재 위험성을 최소화하는 방안에 대한 연구개발이 진행되고 있다. 이에 따라, 선박용 실란트의 기본 물성인 접착력, 난연성 뿐 아니라 페인트 도장성 및 강도를 동시에 확보할 수 있는 난연성 실란트의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제2017-0023981호
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 금속과의 접착력이 향상되는 용접 대체용 난연성 실란트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 페인트 도장성이 향상되는 용접 대체용 난연성 실란트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 강도가 향상된 용접 대체용 난연성 실란트 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 상온에서 경화가 가능한 용접 대체용 난연성 실란트 조성물을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 용접 대체용 난연성 실란트 조성물의 일 양태는, 하기 화학식 1로 표시되는 실릴 말단 폴리에테르 수지, 필러, 실란계 접착 촉진제 및 경화 촉매로 구성되는 용접 대체용 난연성 실란트 조성물: 일 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112021142320414-pat00001
(식 중, n은 1 내지 1,000의 정수).
그리고, 상기 필러는, 실리카(Sillica) 및 소수성 흄드 실리카(Hydrophobic fumed silica) 중 적어도 어느 하나에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 실란계 접착 촉진제는, 비닐트리메톡시실란(vinyltrimethoxysilane), N-베타-아미노에틸-감마-아미노프로필트리에톡시실란(N-beta-(aminoethyl)-gamma-aminopropyltriethoxysilane), 글리시독시프로필 트리메톡시실란(Glycidoxypropyltrimethoxysilane) 및 (메타크릴옥시)프로필트리메톡시실란((Methacryloyloxy)propyltrimethoxysilane) 중 적어도 어느 하나에서 선택될 수 있다.
그리고, 상기 경화 촉매는, 주석(Tin), 지르코늄(Zirconium), 티타늄(Titanium) 및 알루미늄(Aluminium)의 유기 화합물 중 적어도 어느 하나에서 선택될 수 있다.
본 발명의 용접 대체용 난연성 실란트 조성물의 다른 양태는, 42wt%의 실릴 말단 폴리에테르 수지, 52.7wt%의 필러, 3.8wt%의 실란계 접착 촉진제 및 1.5wt%의 경화 촉매로 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 용접 대체용 난연성 실란트 조성물에서는, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
먼저 본 발명의 실시예에서는, 용접 대체용 난연성 실란트 조성물이, 접착 부위에 도포되면, 공기 중의 수분과 반응하여 축합 반응에 의하여 중합체가 생성되는 실릴 말단 폴리에테르 수지를 포함한다. 따라서, 본 발명의 용접 대체용 난연성 실란트 조성물은, 접착부위에 도포된 후 진행되는 고분자 축합 반응에 의하여 금속과의 접착력이 향상될 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에서는, 용접 대체용 난연성 실란트 조성물이, 표면 장력이 높은 실릴 말단 폴리에테르 수지를 포함한다. 따라서, 본 발명의 용접 대체용 난연성 실란트 조성물은, 실란트 표면-페인트 층의 부착력이 높아져 페인트 도장성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 용접 대체용 난연성 실란트 조성물이, 인장강도가 높은 실릴 말단 폴리에테르 수지를 포함한다. 따라서, 본 발명의 용접 대체용 난연성 실란트 조성물은, 강도가 향상될 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에서는, 용접 대체용 난연성 실란트 조성물이, 습기 경화 시간을 단축하는 경화 촉매를 포함한다. 따라서, 본 발명의 용접 대체용 난연성 실란트 조성물은, 상온에서 경화가 가능할 수 있다.
도 1은 선박의 점용접 구조를 예시한 사진.
도 2 및 도 3은 본 발명의 용접 대체용 난연성 실란트 조성물에 포함되는 실릴 말단 폴리에테르의 축합 중합 반응을 보인 도면.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 용접 대체용 난연성 실란트 조성물에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 용접 대체용 난연성 실란트 조성물은, 실릴 말단 폴리에테르 수지, 필러, 실란계 접착 촉진제 및 경화 촉매로 구성된다.
이 때, 상기 실릴 말단 폴리에테르 수지는, 폴리에테르의 말단기에 실릴기가 결합된 폴리머로서, 하기 화학식 1의 구조를 나타낸다.
Figure 112021142320414-pat00002
상기 [화학식 1] 중, n은 1 내지 1,000의 정수일 수 있다.
상기 실릴 말단 폴리에테르 수지는, 접착 부위에 도포되면, 말단의 실릴기가 상기 실란계 접착 촉진제와 공기 중의 수분과 반응하여 축합 반응으로 중합체가 형성된다.
상술한 축합 반응은 도 2 및 도 3과 같이 나타낼 수 있다.
도 2는, 실릴 말단 폴리에테르 수지의 실릴기가 상기 실란계 접착 촉진제와 공기 중의 수분과 반응하여 실라놀기를 생성하는 것을 나타낸 그림이다.
도 3은, 상기 도 2의 반응에서 생성된 실라놀기가 실릴 말단 폴리에테르 수지의 실릴기와 축합반응하여 실록산 중합체를 생성하는 것을 나타내는 그림이다.
본 발명의 용접 대체용 난연성 실란트 조성물은, 상술한 축합 반응에 의하여 금속과의 접착력을 확보할 수 있다.
그리고, 상기 필러는, 실리카(Sillica) 및 소수성 흄드 실리카(Hydrophobic fumed silica) 중 적어도 어느 하나에서 선택될 수 있다.
또한, 상기 실란계 접착 촉진제는, 아미노실란(amino silane) 및 알콕시실란(alkoxy silane) 중 적어도 하나에서 선택될 수 있으며, 보다 상세하게는, 비닐트리메톡시실란(vinyltrimethoxysilane), N-베타-아미노에틸-감마-아미노프로필트리에톡시실란(N-beta-(aminoethyl)-gamma-aminopropyltriethoxysilane), 글리시독시프로필 트리메톡시실란(Glycidoxypropyltrimethoxysilane) 및 (메타크릴옥시)프로필트리메톡시실란((Methacryloyloxy)propyltrimethoxysilane) 중 적어도 어느 하나에서 선택될 수 있다.
그리고, 상기 경화 촉매는, 주석(Tin), 지르코늄(Zirconium), 티타늄(Titanium) 및 알루미늄(Aluminium)의 유기 화합물 중 적어도 어느 하나에서 선택될 수 있다. 상기 경화 촉매는, 습기 경화 시간을 단축하여 본 발명의 용접 대체용 난연성 실란트 조성물의 상온에서의 경화를 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 용접 대체용 난연성 실란트 조성물은, 42wt%의 실릴 말단 폴리에테르 수지, 52.7wt%의 필러, 3.8wt%의 실란계 접착 촉진제 및 1.5wt%의 경화 촉매로 구성될 수 있다.
상기 함량 범위에서, 본 발명의 용접 대체용 난연성 실란트 조성물의 금속과의 부착력, 페인트 도장성, 강도 및 상온 경화성이 우수하고, 상기 범위를 벗어나면, 상술한 금속과의 부착력, 페인트 도장성, 강도 및 상온 경화성이 저하되는 문제가 있다.
이하에서는 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예
<제조예>
제조예에서는, 아래 표 1의 원료로 구성되는 용접 대체용 난연성 실란트 조성물이 제조되었다.
번호 성분명 제조사 상품명 함량(wt%)
1 실릴 말단 폴리에테르 KANEKA SAX750 42
2 실리카 필러 Hoffmann Mineral AKtifit VM 51.7
3 흄드 실리카 필러 Evonik Operations GmbH R202 1
4 비닐트리메톡시실란 Momentive Performance Materials A-171 2.3
5 N-베타-아미노에틸-감마-아미노프로필트리에톡시실란 Momentive Performance Materials A-1120 1.5
6 경화 촉매 Nitto Kasei NEOSTANN S1 1.5
<비교예 1>
비교예 1에서는, 아래 표 2의 원료로 구성되는 조성물이 제조되었다.
번호 성분명 제조사 상품명 함량(wt%)
1 비스페놀-A 에폭시 DOW CHEMICAL DER-332 42
2 실리카 필러 Hoffmann Mineral AKtifit VM 51.7
3 흄드 실리카 필러 Evonik Operations GmbH R202 1
4 비닐트리메톡시실란 Momentive Performance Materials A-171 2.3
5 N-베타-아미노에틸-감마-아미노프로필트리에톡시실란 Momentive Performance Materials A-1120 1.5
6 경화 촉매 Nitto Kasei NEOSTANN S1 1.5
<비교예 2>
비교예 2에서는, 아래 표 3의 원료로 구성되는 조성물이 제조되었다.
번호 성분명 제조사 상품명 함량(wt%)
1 실릴 말단 폴리에테르 KANEKA SAX750 30
2 실리카 필러 Hoffmann Mineral AKtifit VM 52.5
3 흄드 실리카 필러 Evonik Operations GmbH R202 10
4 비닐트리메톡시실란 Momentive Performance Materials A-171 3.5
5 N-베타-아미노에틸-감마-아미노프로필트리에톡시실란 Momentive Performance Materials A-1120 2
6 경화 촉매 Nitto Kasei NEOSTANN S1 2
<비교예 3>
비교예 3에서는, 아래 표 4의 원료로 구성되는 조성물이 제조되었다.
번호 성분명 제조사 상품명 함량(wt%)
1 실릴 말단 폴리에테르 KANEKA SAX750 50
2 실리카 필러 Hoffmann Mineral AKtifit VM 43.7
3 흄드 실리카 필러 Evonik Operations GmbH R202 1
4 비닐트리메톡시실란 Momentive Performance Materials A-171 2.3
5 N-베타-아미노에틸-감마-아미노프로필트리에톡시실란 Momentive Performance Materials A-1120 1.5
6 경화 촉매 Nitto Kasei NEOSTANN S1 1.5
실험예
<실험예>
실험예에서는, 제조예 및 비교예 1 내지 3에 의하여 제조된 실란트 조성물과 시판되는 실란트 상용제품(3M의 760UV)의 부착 전단강도, 페인트 부착력 및 인장강도 측정을 실시하였고, 이를 아래의 표 3에 나타내었다. 이 때, 부착 전단강도는 ASTM D1002, 페인트 부착력은 ASTM D4541-17, 인장강도는 ASTM D638에 따라 측정되었다.
제조예 비교예 1 비교예 2 비교예 3 760UV
부착
전단강도
(Mpa)		 6.2 3.05 3.46 4.45 2.75
페인트
부착력
(Mpa)		 7.6 2.29 2.61 3.11 2.01
인장강도
(Mpa)		 5.1 2.01 2.8 3.7 1.8
상기 표 5에 나타난 바와 같이, 제조예가 비교예 1 내지 3, 상용제품에 비하여 우수한 부착 전단강도, 페인트 부착력 및 인장강도를 나타내었다. 따라서, 제조예의 경우, 금속과의 접착력, 페인트 도장성 및 강도가 향상되는 것을 확인할 수 있다.

Claims (5)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 실릴 말단 폴리에테르 수지 42wt%, 필러 52.7wt%, 실란계 접착 촉진제 3.8wt% 및 경화 촉매 1.5wt%로 구성되는 용접 대체용 난연성 실란트 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112022023493593-pat00003

    (식 중, n은 1 내지 1000의 정수).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 필러는, 실리카(Sillica) 및 소수성 흄드 실리카(Hydrophobic fumed silica) 중 적어도 어느 하나에서 선택되는 용접 대체용 난연성 실란트 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 실란계 접착 촉진제는, 비닐트리메톡시실란(vinyltrimethoxysilane), N-베타-아미노에틸-감마-아미노프로필트리에톡시실란(N-beta-(aminoethyl)-gamma-aminopropyltriethoxysilane), 글리시독시프로필 트리메톡시실란(Glycidoxypropyltrimethoxysilane) 및 (메타크릴옥시)프로필트리메톡시실란((Methacryloyloxy)propyltrimethoxysilane) 중 적어도 어느 하나에서 선택되는 용접 대체용 난연성 실란트 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화 촉매는, 주석(Tin), 지르코늄(Zirconium), 티타늄(Titanium) 및 알루미늄(Aluminium)의 유기 화합물 중 적어도 어느 하나에서 선택되는 용접 대체용 난연성 실란트 조성물.
  5. 삭제
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