KR20130117149A

KR20130117149A - 초저온 마스틱 실러 조성물 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20130117149A
Application number: KR1020120039990A
Authority: KR
Inventors: 정삼태
Original assignee: (주)에스티아이
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2013-10-25
Also published as: KR101335605B1

Abstract

본 발명의 초저온 마스틱 실러 조성물은 고무 20-30 중량%, 솔벤트 10-20 중량%, 염화 파라핀 10-25 중량%, 트리스-(모노노닐페닐)포스피리트트 5-10중량%, 벤토나이트 2-5 중량%, 충진제 10-30 중량% 를 포함할 수 있다.
상기와 같은 발명은 마스틱 실러 조성물 비를 최적화함으로써, 증기 차단 및 외부적 환경으로부터 보냉재를 보호할 수 있는 효과가 있다.

Description

초저온 마스틱 실러 조성물 및 그의 제조방법{COMPOSITION AND MANUFACTURING METHOD OF MASTIC SEALER}

본 발명은 마스틱 실러 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LNG 운반선의 액화저장탱크 및 배관의 보냉재 역할을 하는 초저온 마스틱 실러 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 액화천연가스(LNG; Liquefied Natural Gas, 이하 'LNG'라 칭함)는 지하에서 뽑아 올린 탄화수소 계열의 천연가스를 운송과 저장의 편의를 위해 -163도로 압축, 냉각, 액화시켜 부피를 1/600으로 줄인 극저온의 액체를 말한다.

이러한 액화천연가스는 가격에 비해 열량이 우수하여 석유의 대체에너지로 각광받고 있으며, 청정에너지로서 LNG 교역량 증가에 따라 LNG 운반선(LNG Carrier)의 수요도 증가하고 있다.

LNG 운반선은 -163도의 액화천연가스를 배 안에 설비된 초저온 탱크 안에 저장해야 하므로 탱크 주위를 특수한 보냉재(우레탄 폼, 펄라이트, 글라스울 등)로 보호해 주어야함에도 불구하고, 종래의 보냉재로는 한계를 가지고 있다.

또한, 종래의 보냉재는 외부의 충격 및 환경적인 요건에 의해 쉽게 파손되고 변색되는 성질을 가지고 있어 화재가 발생될 경우, 쉽게 불이 붙으며 이와 동반하여 유독 가스를 함께 배출하여 물품 및 인명 피해 등의 발생시키는 문제점을 가지고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 열전도성과 수축 안정성, 흡수성이 뛰어나 외부 물리적 환경으로부터 안정적으로 LNG 탱크를 보호하기 위해 보냉제 상에 시공되는 초저온 마스틱 실러 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 화재 발생시, 화염 및 유독가스에 의해 LNG 운반선의 손실 및 탑승자에게 상해를 입히는 것을 방지하기 위한 초저온 마스틱 실러 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 초저온 마스틱 실러 조성물은 고무 20-30 중량%, 솔벤트 10-20 중량%, 염화 파라핀 10-25 중량%, 트리스-(노닐페닐)포스파이트 5-10중량%, 벤토나이트 2-5 중량%, 충진제 10-30 중량% 를 포함할 수 있다.

상기 고무는 하이파론 고무, 클로로 폴리에틸렌 고무, 부틸 고무, 클로로 부틸 고무 중 어느 하나일 수 있다.

상기 솔벤트는 방향족 솔벤트이며, 상기 방향족의 함량은 98.5% 이상일 수 있다.

상기 충진제로는 일반적으로 탄산 칼륨, 알루미나, 규회석, 탈크, 장석 중 허느 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 초저온 마스틱 실러 제조방법은 고무와 솔벤트를 10~20분간 상온에서 혼합시키는 제1 단계와, 상기 제1 단계를 마치면 염화 파라핀, 트리스-(노닐페닐)포스파이트를 혼합 탱크에 넣고 탱크 온도를 상승시키면서 혼합시키는 제2 단계와, 상기 온도가 60-70도에 도달하면 벤토나이트와 충진제를 혼합 탱크에 넣고 1시간 동안 혼합시키는 제3 단계와, 상기 혼합 시 발생한 기포를 2Mpa의 진공으로 탈포시키는 제4 단계를 포함할 수 있다.

상기 고무는 30중량%, 솔벤트는 20 중량%, 염화 파라핀은 25 중량%, 트리스-(노닐페닐)포스파이트는 15 중량%를 혼합시킬 수 있다.

본 발명은 인장 강도, 신장률, 투습도 등을 뛰어나도록 마스틱 실러 조성물 비를 최적화함으로써, 증기 차단 및 외부적 환경으로부터 보냉재를 보호할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 마스틱 실러 조성물은 화염 차단 효과 뛰어나도록 마스틱 실러 조성물의 비를 최적화함으로써, 화재 발생을 예방할 수 있는 효과가 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 초저온 마스틱 실러 조성물은 고무 20-30 중량%, 솔벤트 10-20 중량%, 염화 파라핀 10-25 중량%, 트리스-(모노노닐페닐)포스피리트 5-10중량%, 벤토나이트 2-5 중량%, 충진제 10-30 중량% 를 포함하는 것을 특징으로 합니다.

고무(Rubber)는 일반적으로 하이파론 고무(Hypalon Rubber)를 사용할 수 있다. 이러한 하이파론 고무는 제품의 연성을 주는 역할을 하며, 오존을 포함한 외부의 물리적 환경으로 인한 황변 및 부식을 막아주는 역할을 한다.

여기서, 고무로는 하이파론 고무(hypalon Rubber) 외에 클로로 폴리에틸렌 고무(Chloro Polyethylene Rubber), 부틸 고무(Buthl Rubber), 클로로 부틸 고무(Chloro Butyl Rubber)가 사용될 수 있다.

마스틱에 함유되는 고무의 함량은 20-30 중량%를 포함할 수 있다.

고무의 함량이 30 중량%를 초가하게 되면, 점도가 높아져 사용자가 사용하기 힘들어지는 문제가 있으며, 제품 자체에도 겔 현상이 발생되어 제품을 사용하지 못하게 된다. 반면, 고무의 함량이 20 중량% 미만이면 오히려 연성이 너무 부족하게 된다. 이로 인해 제품이 초저온에서 수축 및 팽창에 견디지 못하게 되고 갈라지게 된다. 이에 제품으로써의 증기 차단 역할을 못하게 된다.

방향족 솔벤트(Aromatic Solvent)는 일반 솔벤트에 비해 비점이 높고, 우수한 용해성을 가지며, 좋은 색도와 안정성을 가지는 장점을 가진다. 이로 인해 방향족 솔벤트는 잉크 및 페인트 제조 시 주로 사용된다.

이러한 방향족 솔벤트의 비중은 약 0.86-0.88을 가지며, 끓는점은 약 180℃이며, 방향족의 함량은 최소 98.5% 이상을 가질 수 있다.

마스틱에 함유되는 방향족 솔벤트의 함량은 10-20 중량%를 포함할 수 있다. 방향족 솔벤트의 함량이 10 중량% 미만이면 점도가 낮아 시공성이 떨어질 수 있으며, 이로 인해 제품으로 사용이 불가능하게 된다. 이와 함께, 제품 제조 시 혼합이 용이하게 이루어지지 않아 제품의 물성 변화에 큰 영향을 미치게 된다.

염화 파라핀(Chlorinated Paraffin)은 CH₂Cl(CH₂)₂₂CH₃ 의 화학식을 가지는 물질로서, 난연성, 융화성, 화학반응억제, 열안정성, 성능저하억제 등의 역할을 한다. 이러한 특성에 의해 염화 파라핀은 고무 및 플라스틱의 난연 첨가제(난연 케이블, 불연코팅제, 폴리에스테르, ABS, 폴리스틸렌, 에폭시 수지, 인쇄용 잉크의 불연성 코팅제), 제지업 및 섬유업의 유화제, 가소제, 직물 및 포장재료의 표면 처리로 사용될 수 있다.

이러한 염화 파라핀은 염소함량 70중량%, 연화점 91도, 입경 40mesh, 열안정성은 최대 0.2%를 가질 수 있다.

마스틱에 함유되는 염화 파라핀의 함량은 10-25 중량%를 포함할 수 있다.

염화 파라핀이 25 중량%를 초과하게 되면 난연성은 좋아지나, 제품의 건조를 늦추고 표면 경도를 낮춰 외부의 물리적 환경으로부터 보냉재를 보호하는 역할이 현저히 떨어지게 된다. 반면, 염화 파라핀의 함량이 10 중량% 미만이면 난연성이 떨어지게 된다.

트리스-(모노노닐페닐)포스피리트(Tris(monononylphenyl) phosphite)는 2차 산화방지제로서, 점도는 5,200 Cps(25도)이며, 분자량 688, 인하점 221℃를 가지는 아인산염 타입(Phosphites)의 투명한 점성 액체이다.

이러한 트리스-(모노노닐페닐)포스피리트는 빛과 열에 노출시켜도 변색이 되지 않으며, 가수 분해에 대하여 저항력이 매우 큰 특징을 가지고 있다. 이로 인해 마스틱에 함유되는 트리스-(모노노닐페닐)포스피리트의 함유량은 5-10 중량%가 바람직하다.

벤토나이트(Bentonite)는 SiO₂O₅ 의 구조식을 가지며, 몬모릴로나이트를 주성분으로 하며 석영, 크리스로벨라이트, 장석, 제올라이트 등을 함유한 점도, 암석의 풍화 생성과정에서 생성된 점토 광물이다.

벤토나이트는 미세한 결정 구조를 가지며 수분을 흡착하면 부피가 커지는 팽윤성이 큰 특징을 가지고 있으며, 이외에도 점결성, 농후성, 윤활성 등의 물리적 특성을 가진다.

마스틱에 함유되는 벤토나이트는 2-5 중량%를 함유할 수 있다.

벤토나이트가 5 중량%를 초과하게 되면 제품의 증점이 많이되고 제품의 갈라짐 현상이 발생하여 증기 차단을 못하게 된다. 반면, 벤토나이트가 2 중량% 미만이면 제품의 증점도가 약해 제품의 작업성 및 생산 효율이 떨어지게 된다.

충진제(Filler)로는 일반적으로 탄산 칼륨(Calcium carbonate, CaCo₃), 알루미나(Alumina, Al₂O₃), 규회석(Wollastonite, CaOSiO₂), 탈크(Talc, 3MgO₄SiO.H₂O), 장석(Feldspar, MTO)이 사용될 수 있다.

이러한 충진제는 제품의 경도를 높여 외부로부터의 충격을 줄일 수 있는 효과를 가진다.

마스틱에 함유되는 충진제는 10-30 중량%를 포함할 수 있다.

충진제가 20중량%를 초과하면 연성이 약해져 제품의 갈라짐 현상이 발생될 수 있으며, 이와 함께 증기 차단력이 떨어지게 된다. 반면, 충진제가 10 중량% 미만이면 제품의 경도가 약해져 역시 외부 충격으로부터 갈라짐 현상이 발생될 수 있다.

실시예 1 및 비교예 1~6: 초저온 마스틱 실러 조성물

본 발명의 초저온 마스틱 실러는 고무 30중량%와, 솔벤트 20 중량%를 혼합 탱크에서 넣고, 약 10-20분간 상온에서 혼합한 후, 염화 파라핀을 25 중량%, 트리스-(모노노닐페닐)포스피리트 15 중량%를 혼합 탱크에 넣고 탱크 온도를 60~70도까지 상승시키면서 혼합하였다.

온도가 상승하여 60-70도가 도달하면 벤토나이트 5 중량%와, 충진제 20중량%를 혼합 탱크에 넣고 1시간 동안 혼합한 후 진공 펌프를 통해 제품 혼합시 발생한 기포를 2Mpa의 진공으로 탈포시켜 제조하였다.

위와 같은 방법으로 본원발명과 다른 조건으로 마스틱 조성 성분비를 조절하여 비교예 1 내지 비교예 6을 제조하였다.

실시예 및 비교예 1 내지 비교예 6의 조성 성분비는 아래 표 1에서와 같이 나타내었다.

원료명	실시예	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6
고무	30	-	38	35	33	32	38
솔벤트	20	29	-	24	22	21	25
염화 파라핀	25	21	19	-	17	16	19
트리스-(모노노닐페닐)포스피리트	15	14	12	11	-	11	12
벤토나이트	5	7	6	6	6	-	6
충진제	20	29	25	24	22	20	-

상기와 같이 제조된 마스틱을 인장 강도, 신장율, 표면경도, 투습도, 화염 테스트, 흐름성을 테스트하였다.

인장강도와 신장률은 ASTM D 412에 의해 측정되었으며, 보다 상세하게는 ASTM D 412의 몰드에 마스틱을 주입하여 경화시킨후 24시간[온도 23±2℃, 상대 습도 50±2%[RH]]의 항온 항습실에서 양생하여 측정하였다.

표면 경도는 ASTM D 2240의 고무 경도계(Shore D)를 이용하여 측정하였으며, 투습도는 ASTM E 96에 의해 수증기 투과량을 측정하였다. 화염 테스트는 ASTM E 84에 의해 화염 속도 및 연기량을 측정하였으며, 흐름성은 수직으로 세운 우레탄 폼 위에 2mm 두께의 제품을 바르고, [온도 23±2℃, 상대 습도 50±2%[RH]]에서 3시간 경과한 후 흐름 정도를 측정하였다.

표 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마스틱 실러는 인장 강도에서 3Mpa로 비교예 1 내지 비교예 6 보다 우수한 것을 알 수 있으며, 신장률도 300%로 다른 비교예들보다 우수한 것을 알 수 있다.

또한, 투습도, 화염 테스트는 다른 비교예들과 비슷하게 우수한 것을 알 수 있으며, 흐름성은 다른 실시예들보다 우수한 것을 알 수 있다.

	실시예	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6
인장강도 및 신장률	3Mpa/300%	-	1Mpa/800%	1.5Mpa/700%	2Mpa/500%	2.5Mpa/400%	0.56Mpa/900%
표면 경도	60	-	10	55	55	55	10
투습도	0.02 perms	-	0.01 perms	0.02 perms	0.02 perms	0.02 perms	0.02 perms
화염 테스트
흐름성

상기와 같이, 본 발명에 따른 마스틱 실러 조성물은 초저온 액화저장탱크 및 배관 플랜트에 사용되는 보냉재(우레탄 폼, 펄라이트, 글라스울 등) 상에 시공함으로써, 증기 차단 및 외부적 환경으로부터 보냉재를 보호할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 마스틱 실러 조성물은 화염 차단 효과 뛰어나 화재 발생을 예방할 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

고무 20-30 중량%, 솔벤트 10-20 중량%, 염화 파라핀 10-25 중량%, 트리스-(모노노닐페닐)포스피리트 5-10중량%, 벤토나이트 2-5 중량%, 충진제 10-30 중량% 를 포함하는 초저온 마스틱 실러 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 고무는 하이파론 고무, 클로로 폴리에틸렌 고무, 부틸 고무, 클로로 부틸 고무 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 초저온 마스틱 실러 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 솔벤트는 방향족 솔벤트이며, 상기 방향족의 함량은 98.5% 이상인 것을 특징으로 하는 초저온 마스틱 실러 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 충진제로는 일반적으로 탄산 칼륨, 알루미나, 규회석, 탈크, 장석 중 허느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 초저온 마스틱 실러 조성물.
고무와 솔벤트를 10~20분간 상온에서 혼합시키는 제1 단계;
상기 제1 단계를 마치면 염화 파라핀, 트리스-(모노노닐페닐)포스피리트를 혼합 탱크에 넣고 탱크 온도를 상승시키면서 혼합시키는 제2 단계;
상기 온도가 60-70도에 도달하면 벤토나이트와 충진제를 혼합 탱크에 넣고 1시간 동안 혼합시키는 제3 단계; 및
상기 혼합 시 발생한 기포를 2Mpa의 진공으로 탈포시키는 제4 단계;
를 포함하는 초저온 마스틱 실러 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 고무는 30중량%, 솔벤트는 20 중량%, 염화 파라핀은 25 중량%, 트리스-(모노노닐페닐)포스피리트는 15 중량%를 혼합시키는 초저온 마스틱 실러 제조방법.