KR102471765B1 - 고온·고압용 가스켓 절연 단열재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

고온·고압용 가스켓 절연 단열재 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고온·고압용 가스켓 절연 단열재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 실란기를 갖는 화합물 2종 이상으로 이루어진 실란계 공중합체와 실리카 입자가 물에 분산된 절연 접착제를 합성하여 제조하고, 상기 절연 접착제를 유리 섬유시트 층간에 도포한 후 고온에서 경화시켜 고온·고압용 가스켓 절연 단열재를 제조함으로써, 종래 가스켓 절연 단열재에 비하여 접착강도, 탄성, 절연성 및 내열성 등을 향상시킬 수 있도록 하는, 고온·고압용 가스켓 절연 단열재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

고온·고압용 가스켓 절연 단열재 및 이의 제조 방법{Gasket Insulator having excellent resistance to high temperature and high pressure and Method producing thereof}
본 발명은 종래 가스켓 절연 단열재에 비하여 접착강도, 탄성, 절연성 및 내열성 등을 향상시킨 고온·고압용 가스켓 절연 단열재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 가스켓은 관(Column), 플랜지(Flange) 등을 연결함과 동시에 유체의 기밀을 유지하는 용도로 사용되는 부품으로, 최근 플랜트, 발전소, 반도체 제조 기기 등의 고온 및 고압의 유체가 사용되는 산업에서 내열성이 우수하고 유체의 기밀 성능이 우수한 절연 가스켓에 대한 수요가 증가하고 있다.
고온·고압용 절연 가스켓은 금속 가스켓와 절연 단열재로 구성되어 있으며, 절연 단열재는 파이프 및 플렌지간의 갈바닉 부식을 방지하는 역할을 한다.
갈바닉 부식은 금속 간의 전위차에 발생되는 전류로 인해 금속이 부식되는 현상을 말하며, 유체의 오염 및 고압/고온 유체의 누수에 따른 2차 사고 발생의 원인이 됨과 동시에 가스켓의 수명 저하로 인한 교체 비용이 증가하여 설비의 유지 보수 비용이 증가하는 주된 원인이 되기 때문에 전기전도성이 낮은 절연 단열재가 필요하다.
절연 단열재는 파이프나 플렌지에 가해지는 외부 진동이나 충격을 흡수함과 동시에 고온·고압 하에서의 형상을 유지할 수 있어야 하기 때문에, 탄성을 가지는 고무 또는 열가소성 수지 등의 고분자 소재들이 적용되어 지고 있다.
현재 사용되고 있는 고무 또는 열가소성 수지는 내열성이 좋지 못하기 때문에, 과량의 무기 입자들과 혼합하여 사용하고 있으며, 고무 또는 열가소성 수지를 유기 용매에 용해시킨 용액에 무기 입자들을 첨가하여 혼합한 후, 유기 용매를 제거하기 위해 고온에서 건조시키거나, 물에 침지시키는 공정을 거쳐 절연 단열재를 제조하고 있다. 이로 인해 제조 공정이 복잡하고, 작업 단계에서 VOC 배출량이 높아 작업 환경이 좋지 못하다. 뿐만 아니라, 이렇게 제조된 절연 단열재의 연속사용가능온도는 250℃ 이하로, 낮은 내열성능을 나타낸다.
최근에는 고무 또는 열가소성 수지를 적용한 절연 단열재의 문제점을 개선하기 위해, 유리 섬유를 무기 바인더를 사용하여 접합시킨 다층 유리 섬유 형태의 절연 단열재가 사용되어 지고 있다.
관련 선행기술로써 특허문헌 1에서는 고온 가스켓용 혼합무기질계 조성물 제조방법에 있어서, 카올린, 알루미나, 세라믹 필러, 탈크, 세라믹 화이버, 글라스 화이버, 물, 0.1M NaOH, 분산제 및 소포제와 함께 유기바인더 및 무기바인더를 이용하여 조성물 슬러리를 제조하는 단계와; 상기 조성물 슬러리를 열처리하여 형성가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 가스켓용 혼합무기질계 조성물 제조방법을 제안하였다.
하지만, 이러한 형태의 절연 단열재는 내열성과 절연성은 우수하지만, 탄성이 없어 외부 자극에 의해 쉽게 부셔져 기밀 성능이 저하되는 단점이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 개선한 고온·고압용 가스켓 절연 단열재의 개발에 대한 시장의 요구가 증가하고 있는 실정이다.
특허문헌 1 : 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0095807호 "고온 가스켓용 혼합무기질계 조성물 및 그 제조방법"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실란기를 갖는 화합물 2종 이상으로 이루어진 실란계 공중합체와 실리카 입자가 물에 분산된 절연 접착제를 합성하여 제조하고, 상기 절연 접착제를 유리 섬유시트 층간에 도포한 후 고온에서 경화시켜 고온·고압용 가스켓 절연 단열재를 제조함으로써, 종래 가스켓 절연 단열재에 비하여 접착강도, 탄성, 절연성 및 내열성 등을 향상시킬 수 있도록 함을 과제로 한다.
본 발명은 가스켓 절연 단열재에 있어서, 실란계 공중합체와 실리카 입자를 물에 분산시켜 제조한 절연 접착제를 유리 섬유 시트에 도포하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 고온·고압용 가스켓 절연 단열재를 과제의 해결 수단으로 한다.
보다 구체적으로 상기 고온·고압용 가스켓 절연 단열재는, 유리 섬유 시트 100 중량부에 대하여, 절연 접착제 10 ~ 20 중량부가 도포되어 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기 유리 섬유 시트는, 경사밀도 18 ~ 30본/inch의 경사와 위사밀도 18 ~ 20본/inch의 위사를 평직으로 제조하되, 두께가 0.2 ~ 0.3mm인 것이 바람직하다.
또한 상기 절연 접착제는, 실란기를 갖는 화합물 2종 이상으로 이루어진 실란계 공중합체 50 ~ 85 중량%, 입자 크기가 10 ~ 100㎛인 실리카 입자 5 ~ 15 중량% 및 물 10 ~ 35 중량%가 혼합되어 이루어지고, 점도가 100 ~ 1,000cps인 것이 바람직하다.
아울러 상기 실란계 공중합체는, 실란기를 가지는 화합물 90 ~ 95 중량% 및 에폭시기와 실란기를 동시에 가지는 화합물 5 ~ 10 중량%를 공중합하여 이루어지되, 상기 실란기를 가지는 화합물은 트리메톡시실란, 트리메톡시(메틸)실란, 트리메톡시(에틸)실란, 트리메톡시(프로필)실란, 트리메톡시(옥틸)실란, 트리에톡시실란, 트리에톡시실란, 트리에톡시(메틸)실란, 트리에톡시(에틸)실란, 트리에톡시(프로필)실란 또는 트리에톡시(옥틸)실란을 사용하고, 상기 에폭시기와 실란기를 동시에 가지는 화합물은 (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란, (4-글리시독시부틸)트리메톡시실란, (3-글리시독시프로필)트리에톡시실란 또는 (4-글리시독시부틸)트리에톡시실란을 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명은 고온·고압용 가스켓 절연 단열재의 제조방법에 있어서, 실란기를 갖는 화합물 2종 이상으로 이루어진 실란계 공중합체 50 ~ 85 중량%, 입자 크기가 10 ~ 100㎛인 실리카 입자 5 ~ 15 중량% 및 물 10 ~ 35 중량%를 70 ~ 80℃ 온도 조건에서 50 ~ 150 rpm의 속도로 5 ~ 6시간 교반하여 절연 접착제를 제조하는 단계(S100); 및 유리 섬유 시트 100 중량부에 대하여, 상기 제조된 절연 접착제 10 ~ 20 중량부를 도포한 후, 150 ~ 170℃ 온도 조건에서 20 ~ 25 MPa의 압력을 가하여 20 ~ 30분간 압축 성형하는 단계(S200);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 고온·고압용 가스켓 절연 단열재의 제조방법을 과제의 다른 해결 수단으로 한다.
본 발명은 연속사용온도 260℃ 이상, 35 GΩ이상의 절연저항을 가져 내열성 및 절연성이 우수함과 동시에 접착강도가 있어 유연성을 갖는 등 종래 가스켓 절연 단열재에 비하여 접착강도, 탄성, 절연성 및 내열성 등을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고온·고압용 가스켓 절연 단열재의 제조 방법을 나타낸 공정 흐름도
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 고온·고압용 가스켓 절연 단열재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
먼저, 본 발명에 따른 고온·고압용 가스켓 절연 단열재를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 고온·고압용 가스켓 절연 단열재는 실란계 공중합체와 실리카 입자를 물에 분산시켜 제조한 절연 접착제를 유리 섬유 시트에 도포하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 보다 구체적으로는 유리 섬유 시트 100 중량부에 대하여, 절연 접착제 10 ~ 20 중량부가 도포되어 이루어진다.
여기서, 상기 절연 접착제의 도포 함량이 10 중량부 미만일 경우 유리 섬유 시트 층간의 접착력이 저하됨과 동시에 기계적 물성의 저하될 우려가 있고, 20 중량부를 초과할 경우 단열 성능이 저하될 우려가 있다.
상기 유리 섬유 시트는 단독 또는 복수개의 사용이 가능하며 경사밀도 18 ~ 30본/inch의 경사와 위사밀도 18 ~ 20본/inch의 위사를 평직으로 제조하되, 두께가 0.2 ~ 0.3mm인 것을 사용한다.
여기서, 상기 경사밀도 및 위사밀도가 상기 범위를 벗어나거나 또는 두께가 0.2mm 미만일 경우 가스켓 절연 단열재의 기계적 특성이 저하될 우려가 있고, 0.3mm를 초과할 경우 절연 접착제의 침투가 어려워 유리 섬유 층간의 접착력이 저하되어 가스켓 절연 단열재의 치수 안정성이 저하될 우려가 있다.
상기 절연 접착제는 실란기를 갖는 화합물 2종 이상으로 이루어진 실란계 공중합체 50 ~ 85 중량%, 입자 크기가 10 ~ 100㎛인 실리카 입자 5 ~ 15 중량% 및 물 10 ~ 35 중량%가 혼합되어 이루어지고, 점도가 100 ~ 1,000cps인 것을 사용한다.
여기서 상기 실란계 공중합체의 함량이 50 중량% 미만일 경우 가스켓 절연 단열재의 치수 안정성이 저하될 우려가 있으며, 85 중량%를 초과할 경우 내열성이 저하될 우려가 있다.
그리고 상기 실리카 입자가 5 중량% 미만일 경우 가스켓 절연 단열재의 연속사용온도가 260℃ 이하로 내열성이 저하되는 결과를 나타낼 우려가 있으며, 15 중량%를 초과할 경우 실리카 입자의 분산성이 저하되어 가스켓 절연 단열재의 표면에 실리카 입자가 묻어나며 유리 섬유간의 접착 성능을 저하시켜 가스켓 절연 단열재의 치수안정성이 저하되는 현상이 나타날 우려가 있다.
아울러, 실리카 입자 크기가 10㎛ 미만에서는 내열성 및 기계적 강도가 저하될 우려가 있으며, 100㎛를 초과할 경우 절연 접착제의 점도가 크게 상승하여 유리 섬유 도포 시 균일한 두께의 도포층을 형성할 수 없어 가스켓 절연 단열재의 부위별 제반 물성의 차이를 발생시켜 내구성이 감소될 우려가 있다.
또한, 절연 접착제의 점도가 100cps 미만일 경우 유리 섬유 층간의 접착력이 저하됨과 동시에 기계적 물성의 저하될 우려가 있고, 1,000cps 초과일 경우, 유리 섬유 표면 도포 시 흐름성이 좋지 못해 작업 효율이 저하될 우려가 있다.
한편, 상기 실란계 공중합체는 실란기를 가지는 화합물 90 ~ 95 중량% 및 에폭시기와 실란기를 동시에 가지는 화합물 5 ~ 10 중량%를 공중합하여 이루어진다.
상기 실란기를 가지는 화합물은 아래 [화학식 1]으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 1개 이상 선택하여 사용할 수 있다. 대표적인 화합물은 트리메톡시실란, 트리메톡시(메틸)실란, 트리메톡시(에틸)실란, 트리메톡시(프로필)실란, 트리메톡시(옥틸)실란, 트리에톡시실란, 트리에톡시실란, 트리에톡시(메틸)실란, 트리에톡시(에틸)실란, 트리에톡시(프로필)실란, 트리에톡시(옥틸)실란 등이 있다.
[화학식 1]
Figure 112020118937870-pat00001
(상기 화학식 1에 있어서, 상기 a, b, c, d는 1 내지 10의 정수이다.)
그리고 상기 에폭시기와 실란기를 동시에 가지는 화합물은 아래 [화학식 2]로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 1개 이상 선택할 수 있다. 대표적인 화합물은 (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란, (4-글리시독시부틸)트리메톡시실란, (3-글리시독시프로필)트리에톡시실란, (4-글리시독시부틸)트리에톡시실란 등이 있다.
[화학식 2]
Figure 112020118937870-pat00002
(상기 화학식 2에 있어서, 상기 a, b, c, d는 1 내지 10의 정수이다.)
한편, 상기 실란계 공중합체는 실란기를 가지는 화합물 90 ~ 95 중량% 및 에폭시기와 실란기를 동시에 가지는 화합물 5 ~ 10 중량%를 공중합하여 이루어진다.
한편, 상기 실란기를 가지는 화합물이 95 중량%를 초과하고 상기 에폭시기와 실란기를 동시에 가지는 화합물의 함량이 5 중량% 미만일 경우, 유리 섬유 표면의 하이드록실기와의 반응 효율이 좋지 못해 유리 섬유간 접착 성능이 저하될 우려가 있으며, 상기 실란기를 가지는 화합물이 90 중량% 미만이고 상기 에폭시기와 실란기를 동시에 가지는 화합물의 함량이 10 중량%를 초과할 경우에는 공중합체간의 가교 반응으로 인해 겔이 형성됨과 동시에 물에 대한 용해도가 낮아져 석출되는 현상이 나타나 물에 분산된 형태의 절연 접착제를 제조할 수 없게 될 우려가 있다.
다음으로, 도 1를 참조하여 본 발명에 따른 고온·고압용 가스켓 절연 단열재의 제조 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 본 발명에 따른 고온·고압용 가스켓 절연 단열재의 제조 방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 절연 접착제를 제조하는 단계(S100)와, 상기 절연 접착제를 유리 섬유 시트에 도포 후 압축 성형하는 단계(200)를 포함하여 구성된다.
보다 구체적으로는 실란기를 갖는 화합물 2종 이상으로 이루어진 실란계 공중합체 50 ~ 85 중량%, 입자 크기가 10 ~ 100㎛인 실리카 입자 5 ~ 15 중량% 및 물 10 ~ 35 중량%를 유리 반응기를 이용하여 70 ~ 80℃ 온도 조건에서 50 ~ 150 rpm의 속도로 5 ~ 6시간 교반하여 실란계 공중합체와 실리카 입자가 물에 분산된 형태의 절연 접착제를 제조하는 단계(S100)를 거친 후, 유리 섬유 시트 100 중량부에 대하여, 상기 제조된 절연 접착제 10 ~ 20 중량부를 스프레이 분산기 또는 롤 코터를 이용하여 도포한 후, 핫 프레스를 이용하여 150 ~ 170℃ 온도 조건에서 20 ~ 25 MPa의 압력을 가하여 20 ~ 30분간 압축 성형하는 단계(S200)를 거쳐 제조된다.
본 발명에서 사용되는 상기 기재 및 각종 첨가제에 관한 구체적인 조성비 등은 상기에서 이미 설명하였으므로 여기서는 생략한다.
한편, 상기 S100 단계에서 온도 및 교반 속도 조건이 상기 범위 미만일 경우 화합물간의 실란화 반응의 효율이 급격히 감소하여 중합이 원활히 일어나지 못하는 경향을 나타낼 우려가 있으며, 상기 범위를 초과할 경우 실란화 반응 외 부반응들에 의해 열화 및 겔화되는 현상이 나타날 우려가 있다.
아울러, 상기 S200 단계에서 상기 압축 성형 조건이 상기 범위 미만일 경우 유리 섬유 표면의 하이드록실기와의 반응 효율이 감소하여 접착 강도가 현저히 감소하는 경향을 나타낼 우려가 있으며, 상기 범위를 초과할 경우 물이 기화되면서 기포가 발생하여 치수 안정성이 현저히 감소함과 동시에 열화가 일어날 우려가 있다.
이하 본 발명을 아래의 구성으로 제조한 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 절연 접착제의 제조
아래 [표 1]과 같은 배합으로 절연 접착제를 제조하였으며, 구체적으로는 아래 제조예 1 ~ 6과 같이 제조하였다.
구 분 제조예
1 2 3 4 5 6
메틸트리메톡시실란 66.5 66.5 63 63 80.75 41.5
3-글리시딜프로필-
트리메톡시실란		 3.5 3.5 7 7 4.25 8.5
실리카 5 15 5 15 5 15
물(증류수) 25 15 25 15 10 35
(제조예 1)
메틸트리메톡시실란 66.5 중량%, 3-글리시딜프로필트리메톡시실란 3.5 중량%, 입자 크기가 50㎛인 실리카 5 중량%, 증류수 25 중량%를 70℃의 유리 반응기에 동시에 투입하여 상온에서 50rpm의 속도로 5분간 혼합한 후, 80℃로 승온시킴과 동시에 교반속도를 150rpm으로 증가시켜 6시간동안 교반하여 실란계 공중합체와 실리카 입자가 물에 분산된 형태의 절연 접착제를 제조하였다.
(제조예 2)
메틸트리메톡시실란 66.5 중량%, 3-글리시딜프로필트리메톡시실란 3.5 중량%, 입자 크기가 50㎛인 실리카 15 중량%, 증류수 15 중량%를 유리반응기에 첨가한 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
(제조예 3)
메틸트리메톡시실란 63 중량%, 3-글리시딜프로필트리메톡시실란 7 중량%, 입자 크기가 50㎛인 실리카 5 중량%, 증류수 25 중량%를 유리반응기에 첨가한 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
(제조예 4)
메틸트리메톡시실란 63 중량%, 3-글리시딜프로필트리메톡시실란 7 중량%, 입자 크기가 50㎛인 실리카 15 중량%, 증류수 15 중량%를 유리반응기에 첨가한 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
(제조예 5)
메틸트리메톡시실란 80.75 중량%, 3-글리시딜프로필트리메톡시실란 4.25 중량%, 입자 크기가 10㎛인 실리카 5 중량%, 증류수 10 중량%를 유리반응기에 첨가한 것을 제외하고 제조예 1과 동일하게 제조하였다.
(제조예 6)
메틸트리메톡시실란 41.5 중량%, 3-글리시딜프로필트리메톡시실란 8.5 중량%, 입자 크기가 100㎛인 실리카 15 중량%, 증류수 35 중량%를 70℃의 유리 반응기에 동시에 투입하여 상온에서 50rpm의 속도로 5분간 혼합한 후, 80℃로 승온시킴과 동시에 교반속도를 150rpm으로 증가시켜 5시간동안 교반하여 실란계 공중합체와 실리카 입자가 물에 분산된 형태의 절연 접착제를 제조하였다.
2. 고온·고압용 가스켓 절연 단열재의 제조
(실시예 1)
10cm×10cm 크기의 유리 섬유시트 10장을 준비하고, 각 유리 섬유시트 100 중량부에 대하여, 양면에 상기 제조예 1에서 제조한 절연 접착제 10 중량부를 롤 코터를 이용하여 도포한 후, 핫 프레스를 이용하여 150℃에서 20MPa의 압력을 가하여 10분간 가열 후, 170℃로 승온시킴과 동시에 25 MPa의 압력을 가하여 20 분간 압축 성형하여 가스켓 절연 단열재를 제조하였다.
여기서, 상기 유리 섬유시트는 경사밀도 18본/inch의 경사와 위사밀도 18본/inch의 위사를 평직으로 제조하되, 두께가 0.2mm인 것을 사용하였다.
(실시예 2)
각 유리 섬유시트 양면에 상기 제조예 2에서 제조한 절연 접착제 10 중량부를 롤 코터를 이용하여 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 가스켓 절연 단열재를 제조하였다.
(실시예 3)
각 유리 섬유시트 양면에 상기 제조예 3에서 제조한 절연 접착제 10 중량부를 롤 코터를 이용하여 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 가스켓 절연 단열재를 제조하였다.
(실시예 4)
각 유리 섬유시트 양면에 상기 제조예 4에서 제조한 절연 접착제 10 중량부를 롤 코터를 이용하여 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 가스켓 절연 단열재를 제조하였다.
(실시예 5)
각 유리 섬유시트 양면에 상기 제조예 4에서 제조한 절연 접착제 20 중량부를 롤 코터를 이용하여 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 가스켓 절연 단열재를 제조하였다.
(실시예 6)
각 유리 섬유시트 양면에 상기 제조예 5에서 제조한 절연 접착제 10 중량부를 롤 코터를 이용하여 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 가스켓 절연 단열재를 제조하였다.
(실시예 7)
각 유리 섬유시트 양면에 상기 제조예 6에서 제조한 절연 접착제 10 중량부를 롤 코터를 이용하여 도포한 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 가스켓 절연 단열재를 제조하였다.
(실시예 8)
10cm×10cm 크기의 유리 섬유시트 10장을 준비하고, 각 유리 섬유시트 100 중량부에 대하여, 양면에 상기 제조예 6에서 제조한 절연 접착제 20 중량부를 롤 코터를 이용하여 도포한 후, 핫 프레스를 이용하여 150℃에서 20MPa의 압력을 가하여 10분간 가열 후, 170℃로 승온시킴과 동시에 25 MPa의 압력을 가하여 30분간 압축 성형하여 가스켓 절연 단열재를 제조하였다.
여기서, 상기 유리 섬유시트는 경사밀도 30본/inch의 경사와 위사밀도 20본/inch의 위사를 평직으로 제조하되, 두께가 0.3mm인 것을 사용하였다.
(비교예 1)
10cm×10cm 크기의 유리 섬유시트 10장을 준비하고, 각 유리 섬유시트 양면에 실리케이트계 무기 바인더와 실리카가 40 : 1의 중량비로 혼합되어 물에 분산된 접착제(Aremco사의 JW-155) 10 중량부를 롤 코터를 이용하여 도포한 후, 핫 프레스를 이용하여 150℃에서 20MPa의 압력을 가하여 10분간 가열 후, 170℃로 승온시킴과 동시에 25 MPa의 압력을 가하여 20 분간 압축 성형하여 가스켓 절연 단열재를 제조하였다.
여기서, 상기 유리 섬유시트는 경사밀도 15본/inch의 경사와 위사밀도 15본/inch의 위사를 평직으로 제조하되, 두께가 0.4mm인 것을 사용하였다.
(비교예 2)
10cm×10cm 크기의 유리 섬유시트 10장을 준비하고, 각 유리 섬유시트 양면에 실리케이트계 무기 바인더와 실리카가 40 : 1의 중량비로 혼합되어 물에 분산된 접착제(Aremco사의 JW-155) 20 중량부를 롤 코터를 이용하여 도포한 후, 핫 프레스를 이용하여 150℃에서 20MPa의 압력을 가하여 10분간 가열 후, 170℃로 승온시킴과 동시에 25 MPa의 압력을 가하여 20 분간 압축 성형하여 가스켓 절연 단열재를 제조하였다.
여기서, 상기 유리 섬유시트는 경사밀도 35본/inch의 경사와 위사밀도 25본/inch의 위사를 평직으로 제조하되, 두께가 0.1mm인 것을 사용하였다.
3. 고온·고압용 가스켓 절연 단열재의 평가
상기 실시예 1 ~ 8 및 비교예 1, 2에 의해 제조된 가스켓 절연 단열재는 다음과 같은 방법으로 특성 시험하여 내열성, 절연저항, 수분흡수율, 접착강도를 평가하였으며 그 결과를 아래 [표 2]에 나타내었다.
1) 내열성 : 현재 사용하고 있는 고온 가스켓에 장착하여 260℃에서 10 bar의 압력을 가하여 5일간 기밀력의 변화를 측정하였다.
2) 절연저항 : ASTM D257에 준하여 제조한 가스켓 절연재의 표면 저항을 측정하였다.
3) 수분흡수율 : ASTM D229에 준하여 재료의 수분 흡수 전/후 무게 변화를 측정하여 계산하여 구하였다.
4) 접착 강도 : 제조한 가스켓 절연 단열재를 100×10mm의 크기로 잘라 만능시험기(UTM, Zwick 모델 1435)를 사용하여 100±20㎜/min의 속도로 박리하여 접착강도를 평가하였다. 접착시편은 5개를 측정하여 평균값을 측정하였다.
구 분 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2
내열성 누출
없음		 누출
없음		 누출
없음		 누출
없음		 누출
없음		 누출
없음		 누출
없음		 누출
없음		 누출 누출
절연저항 (GΩ) 7.2 7.4 7.5 7.6 8.1 8.3 8.2 10.6 3.2 1.8
수분흡수율 (%) 0.02 0.01 0.02 0.03 0.02 0.02 0.03 0.02 2.4 2.8
접착강도 (kgf/cm) 0.9 1.1 1.0 1.2 1.4 1.2 1.2 1.4 0.4 0.5
상기 [표 1]에서와 같이, 본 발명에 따른 고온·고압용 가스켓 절연 단열재는 비교예에 비하여 접착강도, 절연성 및 내열성이 우수할 뿐 아니라, 수분흡수율이 낮아 기존 절연 단열재에 비해 비해 고온·고압 가스켓 절연 단열재로서의 성능이 우수함을 알 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고온·고압용 가스켓 절연 단열재 및 이의 제조 방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 설명하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
S100 : 절연 접착제를 제조하는 단계
S200 : 상기 절연 접착제를 유리 섬유 시트에 도포 후 압축 성형하는 단계

Claims (6)

  1. 실란계 공중합체와 실리카 입자를 물에 분산시켜 제조한 절연 접착제를 유리 섬유 시트에 도포하여 이루어지는 가스켓 절연 단열재에 있어서,
    유리 섬유 시트 100 중량부에 대하여, 절연 접착제 10 ~ 20 중량부가 도포되며,
    상기 유리 섬유 시트는 경사밀도 18 ~ 30본/inch의 경사와 위사밀도 18 ~ 20본/inch의 위사를 평직으로 제조하되, 두께가 0.2 ~ 0.3mm인 것을 사용하고,
    상기 절연 접착제는 실란기를 갖는 화합물 2종 이상으로 이루어진 실란계 공중합체 50 ~ 85 중량%, 입자 크기가 10 ~ 100㎛인 실리카 입자 5 ~ 15 중량% 및 물 10 ~ 35 중량%가 혼합되어 이루어지고, 점도가 100 ~ 1,000cps인 것을 사용하며,
    상기 실란계 공중합체는 실란기를 가지는 화합물 90 ~ 95 중량% 및 에폭시기와 실란기를 동시에 가지는 화합물 5 ~ 10 중량%를 공중합하여 이루어지되, 상기 실란기를 가지는 화합물은 트리메톡시실란, 트리메톡시(메틸)실란, 트리메톡시(에틸)실란, 트리메톡시(프로필)실란, 트리메톡시(옥틸)실란, 트리에톡시실란, 트리에톡시실란, 트리에톡시(메틸)실란, 트리에톡시(에틸)실란, 트리에톡시(프로필)실란 또는 트리에톡시(옥틸)실란을 사용하고, 상기 에폭시기와 실란기를 동시에 가지는 화합물은 (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란, (4-글리시독시부틸)트리메톡시실란, (3-글리시독시프로필)트리에톡시실란 또는 (4-글리시독시부틸)트리에톡시실란을 사용하는 것을 특징으로 하는, 고온·고압용 가스켓 절연 단열재.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 고온·고압용 가스켓 절연 단열재의 제조방법에 있어서,
    실란기를 갖는 화합물 2종 이상으로 이루어진 실란계 공중합체 50 ~ 85 중량%, 입자 크기가 10 ~ 100㎛인 실리카 입자 5 ~ 15 중량% 및 물 10 ~ 35 중량%를 70 ~ 80℃ 온도 조건에서 50 ~ 150 rpm의 속도로 5 ~ 6시간 교반하여 절연 접착제를 제조하는 단계(S100); 및
    유리 섬유 시트 100 중량부에 대하여, 상기 제조된 절연 접착제 10 ~ 20 중량부를 도포한 후, 150 ~ 170℃ 온도 조건에서 20 ~ 25 MPa의 압력을 가하여 20 ~ 30분간 압축 성형하는 단계(S200);를 포함하여 구성되되,
    상기 실란계 공중합체는 실란기를 가지는 화합물 90 ~ 95 중량% 및 에폭시기와 실란기를 동시에 가지는 화합물 5 ~ 10 중량%를 공중합하여 이루어지되, 상기 실란기를 가지는 화합물은 트리메톡시실란, 트리메톡시(메틸)실란, 트리메톡시(에틸)실란, 트리메톡시(프로필)실란, 트리메톡시(옥틸)실란, 트리에톡시실란, 트리에톡시실란, 트리에톡시(메틸)실란, 트리에톡시(에틸)실란, 트리에톡시(프로필)실란 또는 트리에톡시(옥틸)실란을 사용하고, 상기 에폭시기와 실란기를 동시에 가지는 화합물은 (3-글리시독시프로필)트리메톡시실란, (4-글리시독시부틸)트리메톡시실란, (3-글리시독시프로필)트리에톡시실란 또는 (4-글리시독시부틸)트리에톡시실란을 사용하고,
    상기 절연 접착제는 점도가 100 ~ 1,000cps인 것을 사용하며,
    상기 유리 섬유 시트는 경사밀도 18 ~ 30본/inch의 경사와 위사밀도 18 ~ 20본/inch의 위사를 평직으로 제조하되, 두께가 0.2 ~ 0.3mm인 것을 사용하는 것을 특징으로 하는, 고온·고압용 가스켓 절연 단열재의 제조방법.
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