KR102537531B1 - Secondary barrier for liquefied gas storage tank - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액화가스 저장탱크용 2차 방벽으로서, 액화가스 저장탱크용 2차 방벽으로서, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리비닐알코올, 에틸렌비닐알코올 및 나일론으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자를 포함하는 차단층; 및 상기 차단층의 양면에 적층되는 섬유층을 포함하며, 상기 섬유층은 접착층에 의해 고정되는 것이다.The present invention is a secondary barrier for a liquefied gas storage tank, comprising at least one polymer selected from the group consisting of polyethylene, polyethylene terephthalate, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol and nylon. blocking layer; and a fiber layer laminated on both sides of the blocking layer, wherein the fiber layer is fixed by an adhesive layer.
Description
본 발명은 액화가스 저장탱크용 2차 방벽에 관한 것이다.The present invention relates to a secondary barrier for a liquefied gas storage tank.
일반적으로, 천연가스, 에틸렌과 같은 탄화수소는 생산 후 저온으로 액화하여 액화가스의 형태로 저장 및 운송하게 된다. 예를 들어, 천연가스는 -163℃로 냉각하여 액화가스의 형태로 취급할 수 있다. 이에 따라 액화가스를 생산하거나 운반하는 부유식 해양구조물이나 선박에서는 액화가스를 저온 상태로 안정적으로 보관하기 위한 저장탱크의 구조가 요구된다.In general, hydrocarbons such as natural gas and ethylene are liquefied at a low temperature after production and stored and transported in the form of liquefied gas. For example, natural gas can be cooled to -163 °C and treated in the form of liquefied gas. Accordingly, in a floating offshore structure or ship that produces or transports liquefied gas, a storage tank structure for stably storing liquefied gas in a low temperature state is required.
액화가스 저장탱크의 내부 벽면에는 단열을 위한 단열벽과, 저장되는 액화가스의 액밀을 위한 방벽 구조가 마련되며, 2차의 방벽 구조가 활용되어 왔다. 액화가스 저장탱크의 내부 벽면 상에 2차 단열벽과 2차 방벽이 적층되고, 2차 방벽 상에 1차 단열벽과 1차 방벽이 적층될 수 있으며, 상기 1차 방벽이 액화가스와 접할 수 있다. 2차 방벽은 액화가스의 유출을 방지하는 기밀 구조를 제공할 수 있으며, 1차 방벽이 손상되더라도 선박이 항구까지 이동하여 액화가스를 하역하기까지 대략 2주를 버티도록 마련될 수 있다.An insulating wall for insulation and a barrier structure for liquid-tightness of stored liquefied gas are provided on the inner wall of the liquefied gas storage tank, and a secondary barrier structure has been utilized. A secondary insulation wall and a secondary barrier may be laminated on the inner wall of the liquefied gas storage tank, a primary insulation wall and a primary barrier may be laminated on the secondary barrier, and the primary barrier may be in contact with the liquefied gas. there is. The secondary barrier may provide an airtight structure that prevents leakage of liquefied gas, and even if the primary barrier is damaged, it may be provided to withstand approximately two weeks until the ship moves to the port and unloads the liquefied gas.
도 1을 참조하면, 종래의 2차 방벽으로는 알루미늄 호일 또는 스테인리스 시트와 같은 금속 차단층(10)의 양면에 접착층(11)을 형성하고, 접착층(11) 상에 유리 섬유를 포함하는 섬유층(glass cloth, 12)을 적층한 구조가 채용되었다. 금속 차단층(10)과 섬유층(12)을 적층시키기 위해 사용되는 접착층(11)으로는 폴리우레탄 계열의 접착제가 사용되었다. 접착층(11)은 극저온의 액화가스로부터 직접 또는 간접적으로 냉열을 받아 수축과 팽창을 반복하게 되는데, 차단층(10)은 수십 내지 수백 마이크로미터의 얇은 금속층으로 인열 강도가 낮아 찢어짐이 유발되는 단점이 있었다. 또한, 금속 소재의 차단층(10)은 수분에 의해 부식되기 쉬워서, 극저온의 액화가스를 취급함에 따라 응결되는 주변 공기 중의 수분에 의한 손상이 유발되거나 선체 외벽 손상 발생시 해수로의 노출 등에 의해 2차 방벽 전체의 강도가 낮아지는 단점이 있었다.Referring to FIG. 1, as a conventional secondary barrier, an
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 부식이 일어나지 않는 고분자를 포함하는 차단층을 사용하여 극저온 환경에서도 우수한 인장 강도 및 전단 강도를 나타내는 2차 방벽 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is a secondary barrier that exhibits excellent tensile strength and shear strength even in a cryogenic environment by using a barrier layer containing a polymer that does not cause corrosion. and a manufacturing method thereof.
본 발명의 일 측면에 따른 2차 방벽은 액화가스 운반선의 액화가스 저장탱크용으로서, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리비닐알코올, 에틸렌비닐알코올 및 나일론으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자를 포함하는 차단층, 및 상기 차단층의 양면에 적층되는 섬유층을 포함하며, 상기 섬유층은 접착층에 의해 고정되는 것일 수 있다.The secondary barrier according to one aspect of the present invention is for a liquefied gas storage tank of a liquefied gas carrier, and includes one or more polymers selected from the group consisting of polyethylene, polyethylene terephthalate, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol and nylon. layer, and a fiber layer laminated on both sides of the blocking layer, and the fiber layer may be fixed by an adhesive layer.
구체적으로, 상기 고분자는, 0.9 내지 1.7 g/cm3의 밀도를 갖는 것일 수 있다.Specifically, the polymer may have a density of 0.9 to 1.7 g/cm 3 .
구체적으로, 상기 차단층은, 적어도 일부에 알루미늄, 구리 및 이의 산화물로부터 선택되는 하나 이상의 금속 또는 금속 산화물이 증착된 것일 수 있다.Specifically, the blocking layer may be formed by depositing one or more metals or metal oxides selected from aluminum, copper, and oxides thereof on at least a portion thereof.
구체적으로, 상기 섬유층은, 유리섬유, 폴리에틸렌섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸섬유, 아라미드섬유 및 탄소섬유로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 섬유를 포함할 수 있다.Specifically, the fiber layer may include one or more fibers selected from the group consisting of glass fibers, polyethylene fibers, polyparaphenylene benzobisoxazole fibers, aramid fibers, and carbon fibers.
구체적으로, 상기 섬유층은, 폴리에틸렌섬유를 포함하며, 상기 접착층은, 열가소성인 폴리에틸렌계 화합물을 포함할 수 있다.Specifically, the fiber layer may include polyethylene fibers, and the adhesive layer may include a thermoplastic polyethylene-based compound.
구체적으로, 상기 접착층은, 선형 저밀도 폴리에틸렌 및 에틸렌비닐아세테이트로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Specifically, the adhesive layer may include at least one of linear low density polyethylene and ethylene vinyl acetate.
구체적으로, 상기 접착층은, 상기 섬유층의 녹는점보다 낮은 녹는점을 가지며, 상기 접착층의 녹는점은 90 내지 120℃일 수 있다.Specifically, the adhesive layer, has a melting point lower than the melting point of the fiber layer, the melting point of the adhesive layer may be 90 to 120 ℃.
본 발명의 또 다른 일 측면은 상기 본 발명의 일 측면에 따른 2차 방벽을 포함하는 액화가스 저장탱크로서, 선체에 고정되는 2차 단열벽, 2차 방벽, 1차 단열벽 및 1차 방벽이 순서대로 배치된 것을 특징으로 한다.Another aspect of the present invention is a liquefied gas storage tank including a secondary barrier according to one aspect of the present invention, the secondary insulation wall fixed to the hull, the secondary barrier, the primary insulation wall and the primary barrier It is characterized by being arranged in order.
구체적으로, 상기 2차 방벽은 상기 2차 단열벽의 위에 접착되어 배치되는 것이며, 상기 1차 방벽은 상기 1차 단열벽의 위에 용접되어 배치될 수 있다.Specifically, the secondary barrier may be bonded and disposed on the secondary thermal insulation wall, and the primary barrier may be welded and disposed on the primary thermal insulation wall.
본 발명은 종래 금속 또는 합금 소재 대비 우수한 내부식성 및 인열강도를 갖는 고분자 차단층을 사용하여 극저온 환경에서도 우수한 인열강도를 바탕으로 하여 내구 수명이 향상된 2차 방벽을 제공함과 동시에, 낮은 비중에 의한 경량화를 달성하여 작업성 및 운행 연비를 향상시킬 수 있다.The present invention provides a secondary barrier with improved durability based on excellent tear strength even in a cryogenic environment by using a polymer barrier layer having excellent corrosion resistance and tear strength compared to conventional metal or alloy materials, and at the same time, at a low specific gravity It is possible to achieve weight reduction by improving workability and driving fuel efficiency.
도 1은 종래의 섬유층을 포함하는 2차 방벽의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 방벽의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 방벽의 제조 방법을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 2차 방벽의 제조 방법을 나타낸 개념도이다.1 is a cross-sectional view of a secondary barrier including a conventional fibrous layer.
2 is a cross-sectional view of a secondary barrier according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram illustrating a method for manufacturing a secondary barrier according to an embodiment of the present invention.
4 is a conceptual diagram showing a method for manufacturing a secondary barrier according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings. In adding reference numerals to components of each drawing in this specification, it should be noted that the same components have the same numbers as much as possible, even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description will be omitted.
이하에서, 액화가스는 비등점이 낮은 LNG, 에탄 등일 수 있다.Hereinafter, the liquefied gas may be LNG or ethane having a low boiling point.
이하에서, 고압, 저압, 고온, 저온, 높은 강도 및 낮은 강도는 상대적인 것으로서, 절대적인 수치를 나타내는 것은 아님을 알려둔다.In the following, it should be noted that high pressure, low pressure, high temperature, low temperature, high strength and low strength are relative and do not represent absolute values.
이하에서, 액화가스 운반선은 화물을 운반하는 선박, 상선, 해양에서 천연가스를 생산할 수 있는 선박을 모두 포괄하는 표현임을 알려둔다.Hereinafter, it should be noted that a liquefied gas carrier is an expression encompassing all cargo-carrying ships, merchant ships, and ships capable of producing natural gas in the sea.
이하에서, 2차 방벽은 선체에 고정되는 2차 단열벽 위에 배치되는 것으로, 2차 단열벽을 덮도록 마련되는 RSB(Rigid Secondary Barrier) 및 2개 이상의 RSB를 덮도록 마련되는 FSB(Flexible Secondary Barrier)를 포괄하여 의미할 수 있다.Hereinafter, the secondary barrier is disposed on the secondary insulation wall fixed to the hull, RSB (Rigid Secondary Barrier) provided to cover the secondary insulation wall and FSB (Flexible Secondary Barrier) provided to cover two or more RSBs ) can mean encompassing.
이하에서, 금속 소재는 단일 금속이나 둘 이상의 금속을 포함하는 합금을 포괄하여 의미할 수 있다.Hereinafter, a metal material may include a single metal or an alloy including two or more metals.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래 2차 방벽의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional secondary barrier.
도 1을 참조하면, 2차 방벽은 금속 소재의 차단층(10)을 중심으로 차단층(10)의 양면에 접착층(11) 및 섬유층(12)이 순서대로 적층된 구조를 가진다.Referring to FIG. 1, the secondary barrier has a structure in which an
차단층(10)은 알루미늄 호일이나 스테인리스 시트일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 오스테나이트계 스테인리스강, 동합금과 같이 그 결정이 주로 면심 입방 구조를 가지는 것으로 극저온 환경에 적합한 것을 사용할 수 있다. 그러나 이러한 금속으로 이루어진 차단층(10)은 인열 강도가 낮고 부식에 취약하다는 한계가 있다.The blocking
접착층(11)은 폴리우레탄계 접착제로서, 열에 의해 용융되어 차단층(10)과 섬유층(12)을 접착한 뒤 경화되는 열가소성 폴리우레탄 접착제(TPU)일 수 있다.The
섬유층(12)은 유리 섬유를 수지에 함침시켜 굳힘으로써 강도가 향상된 직물층일 수 있다. 2차 방벽의 시공 과정에서 사용되는 폴리우레탄계 또는 에폭시계 접착제는 접착 경화 후에 단단하고 날카로운 모서리에 의한 2차 방벽 찢어짐 손상을 초래함에 따라 2차 방벽이 낮은 내구 수명을 나타내는 한계가 있다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 방벽(1)의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a
본 발명의 일 실시예에 따른 2차 방벽(1)은 차단층(10)을 포함하고, 차단층(10)의 양면에 접착층(20) 및 섬유층(30)이 적층되어 형성되는 것일 수 있다.The
차단층(10)은 고분자를 포함하는 고분자 차단층(10)일 수 있으며, 2차 방벽(1)의 액밀 및 기밀을 통한 액화가스의 유출을 방지하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 차단층(10)은 차단층(10)은 0.9 내지 1.7 g/cm3의 밀도를 갖는 하나 이상의 고분자를 포함할 수 있다. 종래 금속 차단층은 알루미늄 등의 금속으로 이루어져 대략 2.7 g/cm3이상의 밀도를 나타내며 이에 따라 액화가스 저장탱크에 적용시 그 무게가 수 톤에 달하였다. 본 실시예에서는 차단층(10)으로 내부식성이 우수한 고분자를 사용하며, 금속 대비 우수한 인열 강도를 확보함과 동시에 가벼운 무게로 인해 작업성을 향상시킬 수 있게 된다.The
구체적으로, 본 실시예에 따른 차단층(10)은, 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐알코올(PVA), 에틸렌비닐알코올(EVOH) 및 나일론(Nylon)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자를 포함하여, 알루미늄과 같은 종래 금속 소재 대비 인열 강도를 향상시킬 수 있음과 동시에 부식에 대한 우수한 저항성을 나타낼 수 있다. 종래 금속 소재와 본 실시예에 따른 차단층(10)에 사용하기 위한 고분자 소재의 주요 특성을 아래 표 1에 나타내었다. 가스 차단성 및 내부식성은 우수: 5, 양호: 4, 보통: 3, 약함: 2, 부식 또는 취약: 1로 표시하였다.Specifically, the
(g/cm3)density
(g/cm 3 )
차단성gas
barrier
계수
(×10-6/K)thermal expansion
Coefficient
(×10 -6 /K)
(MPa)tensile strength
(MPa)
소재metal
Material
소재polymer
Material
폴리에틸렌ultra high molecular weight
polyethylene
테레프탈레이트polyethylene
terephthalate
폴리에틸렌은 백만 내지 7 백만의 분자량을 가지는 고분자량 폴리에틸렌일 수 있으며, 분자량이 3.5 백만 내지 7.5 백만인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)일 수 있다. 초고분자량 폴리에틸렌은 대략 0.9 내지 1.0 g/cm3의 밀도를 가지며, 극저온에서 사용하기에 적합하고, 내수성, 내화학성 및 내마모성을 비롯한 내부식성이 우수하다. 폴리에틸렌테레프탈레이트는 대략 1.1 내지 1.5 g/cm3의 밀도를 가지며, 극저온에서 사용하기에 적합하고, 내수성이 우수하다. 폴리비닐알코올은 대략 1.0 내지 1.3 g/cm3의 밀도를 가지며, 극저온에서 사용하기에 적합하고, 가스 차단성이 우수하다. 에틸렌비닐알코올은 대략 1.0 내지 1.3 g/cm3의 밀도를 가지며, 극저온에서 사용하기에 적합하고, 가스 차단성이 우수하다. 나일론은 대략 1.1 내지 1.7 g/cm3의 밀도를 가지며, 극저온에서 사용하기에 적합하고, 가스 차단성 및 내수성이 우수하다. 나일론은 예를 들어, 나일론-6, 나일론-66, 나일론-MXD6 등일 수 있다.The polyethylene may be high molecular weight polyethylene having a molecular weight of 1 million to 7 million, and may be ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) having a molecular weight of 3.5 million to 7.5 million. Ultrahigh molecular weight polyethylene has a density of approximately 0.9 to 1.0 g/cm 3 , is suitable for use at cryogenic temperatures, and has excellent corrosion resistance including water resistance, chemical resistance and abrasion resistance. Polyethylene terephthalate has a density of approximately 1.1 to 1.5 g/cm 3 , is suitable for use at cryogenic temperatures, and has excellent water resistance. Polyvinyl alcohol has a density of approximately 1.0 to 1.3 g/cm 3 , is suitable for use at cryogenic temperatures, and has excellent gas barrier properties. Ethylene vinyl alcohol has a density of approximately 1.0 to 1.3 g/cm 3 , is suitable for use at extremely low temperatures, and has excellent gas barrier properties. Nylon has a density of approximately 1.1 to 1.7 g/cm 3 , is suitable for use at cryogenic temperatures, and has excellent gas barrier properties and water resistance. Nylon can be, for example, nylon-6, nylon-66, nylon-MXD6, and the like.
추가적으로, 본 실시예에 따른 차단층(10)은 차단층(10)의 적어도 일부에 알루미늄 및 구리로부터 선택되는 하나 이상의 금속이나 그 산화물을 증착시킨 것을 사용할 수 있다. 금속 산화물로는 산화 알루미늄을 포함하는 세라믹을 사용할 수 있다. 따라서, 차단층(10)은 전술한 고분자를 포함하는 고분자층일 수 있으며, 차단층(10)의 표면의 적어도 일부에 금속을 증착시킨 것을 사용할 수 있다. 금속의 증착은 화학적 증착 및 물리적 증착 중 어느 것이든 무방하다. 차단층(10)의 양면에 금속을 증착시키는 것이 바람직할 수 있다.Additionally, the
차단층(10)으로 사용할 수 있는 고분자 중 폴리에틸렌 및 폴리에틸렌테레프탈레이트는, 폴리비닐알코올, 에틸렌비닐알코올 및 나일론 대비 상대적으로 가스 차단성이 낮을 수 있다. 이러한 폴리에틸렌 및 폴리에틸렌테레프탈레이트의 표면에 금속이나 그 산화물을 증착시킴으로써 차단층(10)의 가스 차단성을 증대시켜 2차 방벽(1)의 액밀 및 기밀 성능을 향상시킬 수 있다. 다만, 본 실시예는 이에 한정되지 않으며, 상대적으로 가스 차단성이 우수한 폴리비닐알코올, 에틸렌비닐알코올 및 나일론의 표면에 대해서도 금속이나 그 산화물의 증착을 통해 가스 차단성을 더욱 증대시킬 수 있다. 또한, 차단층(10)에 대한 금속 또는 그 산화물의 증착은 차단층(10)의 가스 차단성을 향상시킬 뿐만 아니라, 차단층(10)의 표면 에너지를 상대적으로 증가시켜 후술하는 접착층(20)에 대한 접착력이 향상되는 효과를 제공할 수 있게 된다.Polyethylene and polyethylene terephthalate among polymers that can be used as the
접착층(20)은 차단층(10)의 양면에 형성되어 후술할 섬유층(30)을 차단층(10)에 접착하여 결합시킬 수 있다. 접착층(20)은 차단층(10)의 양면에 접착제 조성물을 도포하거나 접착 필름이나 시트와 같은 별개의 층을 적층하는 방식으로 배치될 수 있다.The
차단층(10)이 폴리에틸렌이나 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에틸렌계 고분자를 포함하는 경우, 종래 금속 소재의 차단층 대비 상대적으로 낮은 표면 에너지를 가지기 때문에 접착층(20)을 통한 섬유층(30)과의 접착이 어렵다. 이에, 본 실시예에서는 차단층(10)이 폴리에틸렌 및 폴리에틸렌테레프탈레이트 중 적어도 하나를 포함하는 경우에는 접착층(20)으로 동종 계열의 고분자인 폴리에틸렌계 화합물을 사용하여 차단층(10)의 난접착 문제를 해결할 수 있게 된다.When the
구체적으로, 접착층(20)은 폴리우레탄계 또는 폴리에틸렌계 화합물을 포함하는 접착제 조성물, 접착 필름 또는 접착 시트에 의해 형성되는 것일 수 있다. 접착층은 열가소성인 것을 사용할 수 있다.Specifically, the
바람직하게는, 폴리에틸렌계 화합물은 폴리에틸렌 주쇄에 하나 이상의 작용기가 측쇄로 결합한 것으로, 상기 화합물은 적어도 일부가 극성 작용기의 결합에 의해 개질된 것일 수 있다. 화합물의 적어도 일부가 개질된다는 것은 작용기가 상기 화합물에 대해 그라프트 중합 등의 방식으로 가교되어 분지를 형성하는 것을 의미할 수 있다.Preferably, the polyethylene-based compound is one in which one or more functional groups are bonded to a polyethylene main chain as a side chain, and at least a portion of the compound may be modified by bonding with a polar functional group. Modification of at least a portion of a compound may mean that functional groups are crosslinked with respect to the compound in a manner such as graft polymerization to form branches.
예를 들어, 접착층(20)은 폴리올레핀에 극성을 갖는 하나 이상의 작용기가 중합되거나, 하나 이상의 작용기가 중합됨에 따라 전체 폴레올레핀이 극성을 갖게 되는 것일 수 있다.For example, the
예를 들어, 접착층(20)은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE; Linear low density polyethylene), 에틸렌비닐아세테이트(EVA; Ethylene vinyl acetate) 중 적어도 하나를 포함하는 접착 필름을 이용하여 형성되는 것일 수 있다.For example, the
추가적으로, 접착층(20)은 녹는점이 90 내지 120℃인 고분자를 포함할 수 있다. 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 섬유층(30)은 용융점이 대략 140℃로, 섬유층(30)과 동종 계열을 고분자를 백본으로 하여 섬유층(30)에 대한 접착력은 향상시키되 녹는점은 섬유층(30) 보다 낮은 고분자로 접착층(20)을 형성하여 상대적으로 저온 조건에서도 2차 방벽(1)을 제조할 수 있게 된다. 이에 따라, 본 실시예의 접착층(20)을 섬유층(30)과 차단층(10) 사이에 배치하고 열을 가하여, 접착층(20)만을 용융시킬 수 있게 되며, 폴리에틸렌 섬유와 이를 포함하는 섬유층(30)에 대한 손상 없이 섬유층(30)과 차단층(10)을 접착시킬 수 있게 된다.Additionally, the
본 실시예에 따라 두께 70 μm의 알루미늄 호일을 금속층(10)으로 하여 양면에 녹는점이 대략 113℃인 LLDPE를 포함하는 접착 필름과 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 섬유층(30)을 순서대로 가압, 적층한 뒤, 가열로를 거쳐 다양한 온도에 따른 접착층(20)의 형성 여부와 인접층에 대한 접착 강도를 확인하여 아래 표 2에 나타내었다.According to this embodiment, an aluminum foil having a thickness of 70 μm is used as the
표 2에 나타나는 바와 같이, 접착 필름의 녹는점(115℃)보다 낮은 온도에서는 접착층(20) 자체가 형성되지 않으며, 녹는점에 해당하는 온도부터 접착 필름이 용융하였다가 굳어지면서 접착층(20)을 형성하되, 130℃에서 가장 큰 접착 강도를 나타내고 이후 감소하였다. 형성되는 접착층(20)의 접착 강도는 반드시 가열 온도에 비례하는 것은 아님을 알 수 있다. 본 실시예에 따른 접착층(20)을 형성하는 경우, 접착층(20)은 상온에서 최대 5 MPa, 극저온(-170℃)에서 최대 12 MPa의 접착 강도를 나타내는 것으로 확인하였다.As shown in Table 2, the
접착층(20)의 두께는 0.05 내지 0.3 mm일 수 있다. 접착층(20)의 두께가 0.05 mm보다 작으면 차단층(10)과 섬유층(30) 사이의 결합 강도가 현저히 낮아져 내구 수명이 저하되는 문제가 발생하며, 0.3 mm보다 크면 2차 방벽(1)의 제조 및 시공 과정에서 권취가 어려워져 작업성이 저하되는 문제가 발생한다.The
차단층(10)이 폴리비닐알코올, 에틸렌비닐알코올 및 나일론 중 적어도 하나를 포함하는 경우에는, 열가소성 폴리우레탄계 접착제를 이용하여 접착층(20)을 형성, 섬유층(30)과 접착시킬 수 있다. 또한, 차단층(10)이 폴리에틸렌이나 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 경우에도, 전술한 것과 같이 차단층(10) 표면의 적어도 일부를 알루미늄 또는 구리와 같은 금속 또는 그 산화물로 증착시키면 폴리우레탄계 접착제를 사용할 수 있게 된다.When the
섬유층(30)은 차단층(10)의 양면에 형성되는 접착층(20) 상에 배치되어 적층되는 것으로, 섬유층(30)은 유리 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸 섬유(PBO), 아라미드 섬유(aramid) 및 탄소 섬유로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 섬유를 포함할 수 있다.The
예를 들어, 유리 섬유는 E 또는 S-글래스일 수 있으며, 폴리에틸렌 섬유는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유일 수 있다. 섬유층(30)은 전술한 하나 이상의 섬유를 포함하는 혼합 섬유일 수도 있다.For example, the glass fibers may be E or S-glass, and the polyethylene fibers may be ultra-high molecular weight polyethylene fibers. The
바람직하게는, 섬유층(30)은 고분자 섬유로서 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 직물층일 수 있다. 가장 바람직하게는, 폴리에틸렌 섬유는 초고분자량 폴리에틸렌 섬유일 수 있다. 초고분자량 폴리에틸렌 섬유는 분자량이 3.5 백만 내지 7.5 백만인 것으로, 탄성 계수 및 인장 강도가 높아 우수한 내절단성이 요구되는 분야에 사용되어왔다. 이러한 초고분자량 폴리에틸렌 섬유가 우수한 인장 강도와 인열 강도 및 가벼운 무게를 가지는 점에 착안하여, 해당 섬유로 직물층을 직조하고 이를 2차 방벽(1)에 대한 섬유층(30)으로 사용함에 따라 2차 방벽(1) 전체의 인장 강도를 향상시키고 내구 수명을 증대시키는 효과를 확보할 수 있게 된다.Preferably, the
섬유층(30)이 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 경우, 접착층(20)은 전술한 것과 같은 폴리에틸렌계 접착제를 사용하는 것이 바람직하며, 유리 섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸 섬유, 아라미드 섬유 및 탄소 섬유 중 적어도 하나를 포함하는 경우, 종래와 같은 폴리우레탄계 접착제를 사용할 수 있다.When the
본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크는 선체에 고정되는 2차 단열벽, 2차 방벽, 1차 단열벽 및 1차 방벽이 순서대로 배치된 것일 수 있다. In the liquefied gas storage tank according to an embodiment of the present invention, a secondary insulation wall fixed to a hull, a secondary barrier, a primary insulation wall, and a primary barrier may be sequentially arranged.
단열벽은 액화가스 저장탱크의 벽면을 구성하며, 단열재를 포함하여 상기 액화가스 저장탱크에 저장되는 액화가스에 대한 단열을 제공한다. 2차 단열벽은 어느 일면 이상이 액화가스 운반선의 선체에 고정되도록 시공될 수 있으며, 상기 단열벽 위에 2차 방벽(1)이 배치될 수 있다. 상기 단열벽의 위에 RSB와 FSB를 포함하는 2차 방벽(1)이 접착되는 형태로 배치될 수 있다. The insulating wall constitutes a wall surface of the liquefied gas storage tank and provides insulation for the liquefied gas stored in the liquefied gas storage tank by including a heat insulating material. The secondary insulation wall may be constructed so that at least one surface is fixed to the hull of the liquefied gas carrier, and the
구체적으로, 상기 단열벽의 위에 접착층을 통해 RSB가 배치될 수 있고, RSB 위에 접착층을 통해 FSB가 배치될 수 있다. Specifically, the RSB may be disposed on the insulating wall through an adhesive layer, and the FSB may be disposed on the RSB through an adhesive layer.
RSB는 상기 단열벽의 윗면을 덮도록 마련되어 액밀을 제공할 수 있다. FSB는 복수 개의 단열벽 위에 각각 마련되는 복수 개의 RSB들 사이의 간극을 덮도록 마련되어 기밀을 제공할 수 있다.RSB may be provided to cover the upper surface of the insulating wall to provide liquid tightness. The FSB may be provided to cover gaps between a plurality of RSBs respectively provided on a plurality of insulating walls to provide airtightness.
2차 방벽(1)의 RSB 및 FSB는 적용되는 액화가스 저장탱크의 형상, 크기와 단열벽의 형상, 크기에 따라 결정될 수 있으며, 넓은 판이나 좁고 긴 형태의 띠일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, RSB와 FSB의 형상 및 크기가 서로 반드시 동일해야 하는 것은 아니다.The RSB and FSB of the secondary barrier (1) may be determined according to the shape and size of the applied liquefied gas storage tank and the shape and size of the insulation wall, and may be a wide plate or a narrow and long band, but is not limited thereto , the shape and size of the RSB and FSB are not necessarily identical to each other.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 2차 방벽(1) 제조 장치(100)를 나타낸 개념도이다.3 is a conceptual diagram showing an
2차 방벽(1)의 제조 장치(100)는 차단층 롤(110), 섬유 롤(120), 접착필름 롤(130), 롤 프레스(140), 가열로(150) 등을 포함할 수 있다. 상기 장치(100)를 이용하여 2차 방벽(1)을 연속적으로 제조할 수 있다.The
차단층(10)은 차단층 롤(110)에 권취된 형태로 공급될 수 있으며, 차단층 롤(110)은 적어도 일부에 금속이 증착된 것을 사용할 수 있다. 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 섬유층(30)은 각각의 섬유층 롤(120)에 권취된 형태로 공급될 수 있다. 차단층(10)의 양면에 섬유층(30)이 적층되도록 각각의 롤이 배치될 수 있으며, 섬유층(30)이 배치되기 전에 접착층(20)이 필름의 형태로 롤(130)에 권취되어 공급될 수 있다. 접착필름 롤(130)은 접착 필름이 차단층(10)과 섬유층(30) 사이에 배치되도록 공급될 수 있다.The
도시하지 않았으나, 섬유층(30)은 고주파, 고전압 출력이 인가되어 코로나 방전이 일어나는 전극 사이로 통과시켜 코로나 처리하거나, 다양한 반응 가스를 이용하여 섬유층(30)의 표면에 플라즈마 처리한 뒤 차단층(10) 및 접착층(20)과 함께 적층되도록 마련할 수 있다. 이러한 섬유층(30) 표면 처리를 통해 폴리에틸렌의 낮은 표면 에너지를 증가시킨 뒤 접착층(20)과 접착시킴으로써, 차단층(10)에 대한 접착력이 보다 증대될 수 있다.Although not shown, the
차단층(10)의 양면에 접착층(20)이 형성된 후, 섬유층(30)이 배치됨과 동시에 롤 프레스(140)에 의해 가압되고, 가열로(150)를 거쳐 2차 방벽(1)이 제조될 수 있다.After the
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 2차 방벽(1) 제조 장치(200)를 나타낸 개념도이다.4 is a conceptual diagram showing an
2차 방벽(1)의 제조 장치(200)는 차단층 롤(210), 섬유 롤(220), 접착제 주입탱크(230), 롤 프레스(240), 가열로(250) 등을 포함할 수 있다. 전술한 실시예와 마찬가지로, 상기 장치(200)를 이용하여 2차 방벽(1)을 연속적으로 제조할 수 있다.The
이하에서는 앞선 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하며, 공통적인 내용은 앞선 실시예의 내용으로 갈음한다.Hereinafter, differences from the previous embodiment will be mainly described, and common contents will be replaced with the contents of the previous embodiment.
접착제 주입탱크(230)는 전술한 것과 같이 난접착 특성을 갖는 폴리에틸렌 섬유 직물에 맞는 접착제를 저장하였다가, 차단층 롤(210)의 회전에 따른 차단층(10)의 풀림 속도에 알맞게 공급하여 접착층(20)을 형성하는 것일 수 있다. As described above, the
차단층(10)의 양면에 접착층(20)이 형성된 후, 섬유층(30)이 배치됨과 동시에 롤 프레스(240)에 의해 가압되고, 가열로(250)를 거쳐 2차 방벽(2)이 제조될 수 있다.After the
이와 같이 본 실시예는, 접착층(20)을 포함하는 2차 방벽(1)의 연속적인 제조를 위한 장치(100, 200) 및 이를 이용하는 제조 방법을 제공한다.As such, the present embodiment provides
실시예. 고분자 차단층 및 폴리에틸렌 섬유층을 포함하는 2차 방벽의 제조 및 물성 확인Example. Preparation of secondary barrier including polymer barrier layer and polyethylene fiber layer and confirmation of physical properties
이하에서는, 도 3과 같은 과정을 통해 2차 방벽을 제조하여, 상온(23℃) 및 극저온(-170℃) 조건에서 인장 강도(UTS; Ultimate Tensile Strength), 연신율(UTS에서의 연신율), 탄성 계수 및 전단 강도를 확인하여 아래 표 2에 나타내었다. 차단층으로는 두께 100 μm의 에틸렌비닐알코올 필름을 사용하고, 그 양면에 LLDPE 필름을 적층한 뒤, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유로 이루어진 섬유층을 적층하였다. 적층체를 가열로에 주입하여 130℃로 가열하여 2차 방벽을 제조하였다.Hereinafter, a secondary barrier is prepared through the same process as in FIG. 3, and tensile strength (UTS; Ultimate Tensile Strength), elongation (elongation in UTS), elasticity at room temperature (23 ° C) and cryogenic temperature (-170 ° C) conditions Modulus and shear strength were confirmed and shown in Table 2 below. An ethylene vinyl alcohol film having a thickness of 100 μm was used as a barrier layer, LLDPE films were laminated on both sides of the film, and then a fiber layer made of ultrahigh molecular weight polyethylene fibers was laminated. The laminate was injected into a heating furnace and heated to 130° C. to prepare a secondary barrier.
비교예로는 종래 알루미늄 금속 차단층과 유리 섬유층을 포함하는 2차 방벽을 사용하였다. 비교예에 대해서는 2차 방벽에서 직조된 유리 섬유층의 날실(Warp) 부분과 씨실(Woof) 부분에 대해 각각 측정하여 나타내었다.As a comparative example, a conventional secondary barrier including an aluminum metal barrier layer and a glass fiber layer was used. For Comparative Example, the warp portion and the weft portion of the glass fiber layer woven in the secondary barrier were measured and shown, respectively.
액화가스 저장탱크에 적용되기 위한 2차 방벽은 23℃에서 대략 172 MPa, -163℃에서 대략 235 MPa 이상의 인장강도를 가질 것이 요구된다. 본 실시예에 따른 2차 방벽은 기준치 대비 23℃에서 대략 217%, -170℃에서 대략 165% 더 우수한 인장강도를 가져, 기준치 대비 대략 127% 내지 150% 더 우수한 인장강도를 갖는 데에 그치는 비교예 대비 우수한 것으로 나타났다.The secondary barrier to be applied to the liquefied gas storage tank is required to have a tensile strength of about 172 MPa at 23 ° C and about 235 MPa or more at -163 ° C. The secondary barrier according to this embodiment has approximately 217% better tensile strength at 23 ° C and approximately 165% better tensile strength at -170 ° C than the reference value, compared to having a tensile strength approximately 127% to 150% better than the reference value. It was found to be superior to the example.
또한, 액화가스 저장탱크에 적용되기 위한 2차 방벽은 상기 온도 및 인장강도가 가해진 조건에서 2% 이상의 연신율을 가지는 것이 바람직하다. 본 실시예에 따른 2차 방벽은 대략 7 내지 9%에 달하는 연신율을 나타내어, 대략 4 내지 5%의 연신율을 나타낸 비교예 대비 우수한 것으로 확인되었다.In addition, the secondary barrier to be applied to the liquefied gas storage tank preferably has an elongation of 2% or more under the conditions where the temperature and tensile strength are applied. The secondary barrier according to this embodiment exhibited an elongation of about 7 to 9%, and was confirmed to be superior to the comparative example showing an elongation of about 4 to 5%.
또한, 액화가스 저장탱크에 적용되기 위한 2차 방벽은 대략 20 GPa 이하의 탄성계수를 가지는 것이 바람직하다. 본 실시예에 따른 2차 방벽은 비교예에 따른 2차 방벽 대비 탄성계수가 낮으며, 특히 극저온 조건에서도 20 GPa 미만의 탄성계수를 유지하여 내인열성이 우수한 것으로 확인하였다.In addition, the secondary barrier to be applied to the liquefied gas storage tank preferably has an elastic modulus of about 20 GPa or less. The secondary barrier according to this embodiment has a lower modulus of elasticity than the secondary barrier according to the comparative example, and in particular, it was confirmed that the elastic modulus is maintained at less than 20 GPa even under cryogenic conditions, thereby exhibiting excellent tear resistance.
본 실시예에 따른 2차 방벽의 전단강도(MPa)는 비교예 대비 낮은 것으로 나타났다. 이는 비교예에 따른 2차 방벽이 접착에 용이한 유리 섬유 및 금속 차단막을 사용했기 때문에 나타나는 결과로, 액화가스 저장탱크에 적용하기 위한 전단강도 조건이 대략 3.5 MPa 보다 커야하는 것임을 고려할 때 본 실시예에 따른 2차 방벽은 실제 적용하기에 적합한 수준인 것을 알 수 있다.The shear strength (MPa) of the secondary barrier according to this embodiment was found to be lower than that of the comparative example. This is a result of the use of glass fibers and metal barriers that are easy to adhere to the secondary barrier according to the comparative example, and considering that the shear strength condition for application to a liquefied gas storage tank should be greater than about 3.5 MPa, this embodiment It can be seen that the secondary barrier according to is at a level suitable for practical application.
이상과 같은 본 실시예는, 종래 금속 소재가 이용되었던 차단층(10)을 비중이 상대적으로 낮은 고분자를 이용하여, 금속 차단층 대비 우수한 내인열성 및 내부식성을 확보할 수 있다. 또한, 고분자를 포함하는 차단층(10)의 일부에 비교적 얇은 금속을 증착시켜 차단층(10)의 가스 차단성을 향상시킬 수 있다. 이를 통해, 차단층(10)을 포함하는 2차 방벽의 경량화를 달성하여, 2차 방벽의 설치 작업성 및 선박의 운항 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, in this embodiment, excellent tear resistance and corrosion resistance can be secured compared to the metal barrier layer by using a polymer having a relatively low specific gravity for the
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for explaining the present invention in detail, the present invention is not limited thereto, and within the technical spirit of the present invention, by those skilled in the art It will be clear that the modification or improvement is possible.
본 발명은 상기에서 설명한 실시예로 한정되지 않으며, 상기 실시예들의 조합 또는 상기 실시예 중 적어도 어느 하나와 공지 기술의 조합을 또 다른 실시예로서 포함할 수 있음은 물론이다.Of course, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may include a combination of the above embodiments or a combination of at least one of the above embodiments and known technology as another embodiment.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.Simple variations or modifications of the present invention all fall within the scope of the present invention, and the specific protection scope of the present invention will be clarified by the appended claims.
1: 2차 방벽 10: 차단층
11: 접착층 12: 섬유층
20: 접착층 30: 섬유층
100, 200: 2차 방벽 제조 장치
110, 210: 차단층 롤
120, 220: 섬유층 롤
130: 접착필름 롤 230: 접착제 주입탱크
140, 240: 롤 프레스
150, 250: 가열로1: secondary barrier 10: barrier layer
11: adhesive layer 12: fiber layer
20: adhesive layer 30: fiber layer
100, 200: Secondary barrier manufacturing device
110, 210: barrier layer roll
120, 220: fiber layer roll
130: adhesive film roll 230: adhesive injection tank
140, 240: roll press
150, 250: heating furnace
Claims (7)
폴리에틸렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리비닐알코올, 에틸렌비닐알코올 및 나일론으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고분자를 포함하는 차단층; 및
상기 차단층의 양면에 적층되는 섬유층을 포함하며,
상기 섬유층은 접착층에 의해 고정되는 것인, 2차 방벽.A primary barrier forming a liquefied gas storage space, a primary insulation wall provided outside the primary barrier, and a secondary barrier provided outside the primary insulation wall to prevent leakage of liquefied gas; As a secondary barrier used in a liquefied gas storage tank including a secondary insulation wall provided on the outside of the secondary barrier,
A barrier layer comprising at least one polymer selected from the group consisting of polyethylene, polyethylene terephthalate, polyvinyl alcohol, ethylene vinyl alcohol and nylon; and
Including a fiber layer laminated on both sides of the blocking layer,
The secondary barrier, wherein the fibrous layer is fixed by an adhesive layer.
상기 고분자는, 0.9 내지 1.7 g/cm3의 밀도를 갖는 것인, 2차 방벽.According to claim 1,
The polymer has a density of 0.9 to 1.7 g/cm 3 , the secondary barrier.
상기 차단층은,
적어도 일부에 알루미늄, 구리 및 이의 산화물로부터 선택되는 하나 이상의 금속 또는 금속 산화물이 증착된 것인, 2차 방벽.According to claim 1,
The blocking layer,
A secondary barrier, wherein one or more metals or metal oxides selected from aluminum, copper, and oxides thereof are deposited on at least a portion thereof.
상기 섬유층은,
유리섬유, 폴리에틸렌섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸섬유, 아라미드섬유 및 탄소섬유로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 섬유를 포함하는 것인, 2차 방벽.According to claim 1,
The fibrous layer,
A secondary barrier comprising at least one fiber selected from the group consisting of glass fiber, polyethylene fiber, polyparaphenylene benzobisoxazole fiber, aramid fiber and carbon fiber.
상기 섬유층은, 폴리에틸렌섬유를 포함하며,
상기 접착층은, 폴리에틸렌을 포함하며 열가소성인 폴리에틸렌계 화합물을 포함하는 것인, 2차 방벽.According to claim 4,
The fiber layer includes polyethylene fibers,
The second barrier, wherein the adhesive layer includes polyethylene and includes a thermoplastic polyethylene-based compound.
상기 접착층은,
선형 저밀도 폴리에틸렌 및 에틸렌비닐아세테이트로 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 2차 방벽.According to claim 5,
The adhesive layer is
A secondary barrier comprising at least one of linear low-density polyethylene and ethylene vinyl acetate.
상기 접착층은,
상기 섬유층의 녹는점보다 낮은 녹는점을 가지며,
상기 접착층의 녹는점은 90 내지 120℃인, 2차 방벽.According to claim 6,
The adhesive layer is
Has a melting point lower than the melting point of the fibrous layer,
The melting point of the adhesive layer is 90 to 120 ℃, the secondary barrier.
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