KR20160142649A

KR20160142649A - 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트

Info

Publication number: KR20160142649A
Application number: KR1020150078648A
Authority: KR
Inventors: 강병윤
Original assignee: 재단법인 중소조선연구원; (주)휴텍스
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2016-12-13

Abstract

본 발명은 LNG 수송선, LPG 수송선과 같은 조선분야나, 육상 플랜트 및 석유화학 플랜트에서 보강재나 마감재로 사용하는 유브이(UV) 경화형 난연성 에스엠씨(SMC) 시트에 관한 것으로서,
폴리에스터 레진에 광중합개시제와 반응성희석제 및 난연제를 혼합한 혼합조성물을 유리섬유 매트에 함침시켜 구성하고, 외부 양측으로 광차단 및 보호용 이형필름을 접착하며; 상기 혼합조성물을 불포화 폴리에스터 레진 44~56 중량%에 광중합개시제로 파라벤조키논 3~20 중량%, 난연제로 수산화알루미늄 10~20 중량%, 반응성 희석제로 과산화물 5~20 중량%로 구성하고, 유리섬유 매트는 촙스트랜드 매트 180~450ｇ/㎡의 일측면에 써피스 메트 20~50ｇ/㎡를 적층하여 구성한 것이다.
상기한 본 발명에 의하면 인체에 해로운 독성 휘발성분 및 폭발위험성이 있는 용재를 사용하지 않으면서도 배관의 외부나 연결 조인트를 감싸고 있는 보온재 외부에 적용한 상태에서 상온 경화시켜 사용할 수 있는 것이다.

Description

유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트{UV harden fire-retardant SMC sheet}

본 발명은 LNG 수송선, LPG 수송선과 같은 조선분야나, 육상 플랜트 및 석유화학 플랜트에서 보강재나 마감재로 사용하는 유브이(UV) 경화형 난연성 에스엠씨(SMC) 시트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인체에 해로운 독성 휘발성분 및 폭발위험성이 있는 용재를 사용하지 않으면서도 배관의 외부나 연결 조인트를 감싸고 있는 보온재(우레탄폼, 등) 외부에 적용한 상태에서 상온 경화시켜 사용할 수 있는 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트를 제공코자 하는 것이다.

SMC(Sheet Molding Compound)시트는, 유리 단섬유등으로 이루어지는 시트 본체에 각종 첨가제를 혼합시킨 열경화 수지를 분산 및 함침시킨 것으로 알려져 있다. 이와 같은 SMC시트는, 가압가공 등에 의해, 주택 관련부품, 자동차 관련부품, 그 밖의 공업부품을 제조하는 복합재료로서 널리 이용되고 있다.

종래 기술로는 대한민국 공개특허공보(A)10-2012-0134830(2012.12.12.)의 혼합 ＳＭＣ 시트, 혼합 ＳＭＣ 시트를 포함하는 복합 시트 및 그 성형 방법, 등록특허공보(B1)10-1234261호(2013.02.18.)의 복합 ＳＭＣ 성형품, 및 이의 성형 방법 등이 제안되고 있다.

그러나 상기한 방법들의 경우 열경화성수지를 사용하고 있어 금형에 ＳＭＣ 시트를 내입시켜 가열가압 성형해야 하므로 LNG 수송선, LPG 수송선관 같은 조선분야나, 육상 플랜트 및 석유화학 플랜트 에서 보강재나 마감재로 사용이 어려웠다.

현재 가장 주목받고 있는 현장 시공이 가능한 보수 방법으로서 미리 열강화성 수지에 요변성 부여제를 첨가한 것을 함침한 FRP 프리프레그를 노후관내에 삽입하거나 노후시설물 외부에 압착해, 열수 또는 열풍으로 경화시키는 방법(P.Chaneliere, U.Bultjer, Diegrabenlose Sanierungｖon Abwasserleitungen. Ein interessanntes Einsatzgebiet fur ungesattigtePolyesterharze.Composites 3, 18(1992), D.Johnson et al., 45 th.SPI, 12－D(1990)이 알려져 있지만, 이 방법으로 사용되는 프리프레그는, 함침 수지 조성물에 신장성이 있는 필름의 한쪽 면에 촙스트렌드매트, 부직포 등의 강화 섬유를 접합한 원통형 펠트 또는 직물에 불포화 폴리에스텔, 비닐에스테르 수지 또는 에폭시 수지를 함침시킨 필름이 원통형 외부에 적층한 것으로서, 관내에서 붙여 수압 또는 공기압 등으로 관벽에 압착하고, 열수 또는 열풍으로 경화시켜 보강하는 것을 특징으로 한다.

그러나, 상기 방법은 원통형 프리프레그가 유연하기 때문에 현장 시공이 가능하고, 또한 관벽에 압착한 상태로 경화되기 때문에 방식 경화 외에 보강 경화를 겸비한 성능을 나타내지만, 유기 과산화물을 배합한 래디컬 경화형의 열경화성 수지 또는 경화제를 배합한 에폭시 수지를 사용하고 있으므로 프리프레그로서의 가사시간 또는 저장 시간이 짧은 단점이 있으며, 또한 경화를 위해서는 다량의 열매체 및 다량의 열량을 필요로 하는 등의 문제가 있다.

근자에는 대한민국 공개특허공보(A)10-2012-0021820호(2012.03.09.)의 난연성 광경화 수지 조성물 및 이를 포함하는 광경화 시트재가 제안되고 있다.

상기한 선행기술의 경우 종래 열경화성 수지를 이용하는 ＳＭＣ 시트에 비해 다양한 적용분야에 활용할 수 있는 이점이 있다. 그러나 이의 경우 인체에 해로운 독성 휘발성분 및 폭발위험성이 있는 용재를 포함하고 있는 기술로서 밀폐지역 등에서의 안전한 사용을 보장할 수 없었다.

KR 1020120134830 A 2012.12.12. KR 101234261 B1 2013.02.18. KR 1020120021820 A 2012.03.09.

이에 본 발명자는 상기한 종래 에스엠씨 시트에서 인체에 해로운 독성 휘발성분 및 폭발위험성이 있는 용재를 사용함에 따른 제반 문제점을 일소코자 본 발명을 연구 개발한 것이다.

즉, 본 발명에서는 유리섬유 매트체에 폴리에스터 레진과 광중합개시제와 반응성희석제 및 난연제를 혼합한 혼합조성물을 함침시키는 방법을 통해서 에스엠씨 시트를 제공하여 상온에서 태양광에 노출시키거나 또는 UV 램프를 조사하여 빠른 시간 내에 경화가 이루어질 수 있도록 한 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트를 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결 수단으로 본 발명에서는 폴리에스터 레진에 광중합개시제와 반응성희석제 및 난연제를 혼합한 혼합조성물을 유리섬유 매트에 함침시켜 구성하고, 외부 양측으로 광차단 및 보호용 이형지를 접착하였다.

또한 본 발명에서는 상기 혼합조성물을 불포화 폴리에스터 레진 44~56 중량%에 광중합개시제로 파라벤조키논 3~20 중량%, 난연제로 수산화알루미늄 10~20 중량%, 반응성 희석제로 과산화물 5~20 중량%로 구성하고, 유리섬유 매트는 촙스트랜드 매트 180~450ｇ/㎡의 일측면에 써피스 매트 20~50ｇ/㎡를 적층하여 구성하였다.

본 발명에서 제공하는 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트를 사용할 경우 하기와 같은 효과가 있다.

-원자재를 현재 전량 수입에 의존하고 있어 수입대체효과가 있다.

-유기용제를 사용하지 않음으로 위험요소 제거에 의한 안정성 확보로 밀폐공간 작업시 안전환경 확보가 가능하다.

-UV경화방식에 의한 10분이내의 짧은 경화시간으로 제품생산성 향상 및 기존 상온경화형 제품의 단점중의 하나인 짧은 포트 라이프(Pot life)에 기인한 경화 폐기물 절감으로 생산비용 절감 및 환경폐기물 처리비용 감축할 수 있다.

-기존 상온경화형 소재의 유기용제에 의한 악취 억제 및 프리프레그 사용으로 작업환경 개선이 가능하다.

-가압성형 기술의 발달과 더불어 자동차, 일반산업분야 등 전 분야에 걸쳐 고온성형용 프리프레그(성형시간 약 120분)의 대체로 성형시간의 단축 및 고온가열을 위한 에너지 소비억제로 생산비용의 절감과 생산성 향상으로 복합재료 소재분야의 주도적 시장 형성할 수 있을 것으로 기대된다.

-노동 집약적인 분야인 복합재료 분야에서 프리프레그 사용에 의한 작업간편화로 인건비 경쟁력 저하로 인하여 약화된 복합재료 분야의 대외 경쟁력 향상을 기대할 수 있다.

-복합재료제품의 생산성 향상 및 생산비용 절감을 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트의 바람직한 실시례를 보인 단면 구성도
도 2는 본 발명에서 제공하는 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트의 제조 공정도
도 3은 본 발명에서 제공하는 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트를 파이프에 적용한 예를 보인 단면도
도 4는 본 발명에서 제공하는 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트를 엘보에 적용한 예를 보인 단면도

이하 본 발명에서 제공하는 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트의 바람직한 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트의 바람직한 일 실시례를 보인 단면 구성도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트(1)는 배관자재인 파이프의 외부나 연결 조인트, 각종 탱크의 외부를 감싸고 있는 보온재 외부에 적용할 수 있도록 상온 경화시킬 수 있게 한 것이다.

특히 본 발명은 인체에 해로운 독성 휘발성분 및 폭발위험성이 있는 용재를 사용하지 않으며, 태양광 또는 UV 램프를 조사하는 방법으로 단 시간 내에 경화가 이루어질 수 있도록 하는 특징이 있는 기술이다.

본 발명에서 제공하는 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트(1)는 유리섬유 매트(2)와, 유리섬유 매트(2)에 함침되는 폴리에스터 레진을 주제로 하는 혼합조성물(3)에 의해 이루어지며, 시트(1) 외부에는 광차단 기능을 갖는 이형지(4)를 결합한 구성이다.

상기 유리섬유 매트(2)는 스트랜드를 일정 길이로 절단한 촙스트랜드 매트(2a)와 써피스 매트(Surface Mat)(2b)를 적층하며, 바람직하기로는 촙스트랜드 매트(2a) 180~450ｇ/㎡와 써피스 매트(2b)20~50ｇ/㎡로 구성한다. 이와 같은 구성의 경우 시공상태에서 써피스 매트(2b)가 외부에 노출되도록 함으로 해서 시트(1)가 경화된 상태에서 외관성을 개선할 수 있도록 하는 기능성을 제공하기 위함이다.

그리고 폴리에스터 레진을 주재로 하는 혼합조성물(3)은, 폴리에스터 레진에 광중합개시제와 반응성희석제 및 난연제를 혼합한 구성이다.

상기 혼합조성물(3)의 바람직한 혼합비는 불포화 폴리에스터 레진 44~56 중량%에 광중합개시제로 파라벤조키논 3~20 중량%, 난연제로 수산화알루미늄 10~20 중량%, 반응성 희석제로 과산화물 5~20 중량%를 용기에 투입하고 교반기로 교반하는 방법으로 조성한다.

이때 반응성 희석제는 광중합개시제의 반응성을 촉진시키는 역할과 함께 혼합물의 점도를 조절하는 기능성을 제공하며, 광중합개시제로 파라벤조키논을 사용하고 있으므로 태양광이나 UV램프를 조사할 때 광중합개시제의 반응성에 의해 신속한 경화가 이루어지게 되는 것으로 종래와 같이 인체에 해로운 독성 휘발성분 및 폭발위험성이 있는 용재를 사용없이도 경화 가능한 것이다.

또한 난연제로 수산화알루미늄이 사용되므로 시트(1)가 경화된 상태에서 난연성을 갖게 되는 것이므로, 화재 발생시에도 파이프 등을 감싸고 있는 가연성인 보온재를 안전하게 보호할 수 있게 되어 화재의 확산을 방지할 수 있게 되는 것이다.

본 발명에서 제공하는 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트(1)의 제조는 도 2에 도시된 바와 같이 두 개의 드럼에서 공급되는 촙스트랜드 매트(2a)와 써피스(Surface) 매트(2b)를 적층한 상태로 혼합조성물(3)이 담겨 있는 침전조(5)에 침지되도록 이동시켜 유리섬유 매트(2)에 혼합조성물(3)이 침지될 수 있도록 한 후, 시트(1) 외부에 이형필름(4)을 접착하면 된다.

본 발명에서 제작한 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트(1)는 개략 1~10mm로 구성하여 태양광 또는 UV 램프를 조사하여 경화가 신속하게 이루어질 수 있도록 한다. 1mm 보다 얇은 경우 제작이 어렵고 또 제품으로 적용하더라도 내구성이 등을 보장할 수 없는 단점이 있으며, 10mm 보다 두꺼운 경우 태양광 또는 UV 램프를 조사할 때 경화성이 저하되어 경화시간이 지연되는 등의 단점이 발생하게 된다.

이상과 같이 구성되는 본 발명은 LNG 수송선, LPG 수송선과 같은 조선분야나, 육상 플랜트 및 석유화학 플랜트에서 보강재나 마감재로 사용될 수 있는 것으로, 본 발명은 현장에서 직접 적용하는 방법과, 현장 여건에 부합하도록 공장에서 성형 후 적용하는 방법이 제안된다.

현장에서 직접 적용하는 방법의 경우 구조가 복잡한 구성품, 각종 탱크류등에 적용할 수 있다.

바람직한 예로는 구성품 또는 각종 탱크류나, 배관자재의 외부에 본 발명에서 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트(1)를 재단하여 고정끈이나 테이프 등을 이용하여 고정시킨 상태에서 태양광 또는 UV 램프를 조사하여 경화시키면 되는 것이다.

특히 본 발명은 조선분야나, 육상 플랜트 및 석유화학 플랜트 분야의 실내에서 사용할 경우 상기에서 언급한 바와 같이 안전성을 보장하면서도 신속한 작업이 가능하게 되는 것이다. 즉, 본 발명은 인체에 해로운 독성 휘발성분 및 폭발위험성이 있는 용재를 사용하지 않으므로 밀폐공간 내에서도 안전한 작업이 가능한 것이며, 실내에서도 UV 램프를 조사하는 방법으로 10분 이내의 짧은 시간에 시공이 가능하게 되는 것이다.

공장에서 성형 후 적용하는 방법의 경우 파이프(10)에 적용할 수 있는 것으로, 파이프(10)의 경우 도 3에 도시된 바와 같이 파이프(10) 치수에 부합하는 금형(30)에 시트(1)를 재단하여 제공하는 보강재(6)의 양단부가 서로 포개지도록 한 상태에서 태양광 또는 UV 램프를 조사하여 경화시킨 후 포개진 부분을 벌려 금형(30)에서 분리한 후, 현장에서 포개진 부분을 벌려 설치대상 파이프(10)에 결합하고, 접착제로 본딩 처리하면 되는 것이다.

그리고 배관자재 중 엘보우(20)나, T형 연결구의 경우 도 4에 도시된 바와 같이 시트(1)를 재단하여 제공하는 보강재(6)를 금형(40)의 상하단에 절반이 되도록 결합한 상태로 태양광 또는 UV 램프를 조사하여 경화시킨 후 금형(40)에서 분리하고, 현장에서 하프 구성으로 이루어진 2개를 서로 마주보도록 접착제로 결합하면 되는 것이다.

상기와 같이 사용되는 본 발명의 경우 자체적으로 실험한 결과 인장강도 및 압축강도, 굴곡강도, 경도 등에 있어서 기존 열경화성수지(SMC 제품)와 비교할 때 유사한 성능을 제공하고 있으며, 10분 이내의 짧은 UV 경화시간, 난연성 3급 성능을 제공하는 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트(1)를 제공할 수 있었다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1: (에스엠씨) 시트 2:유리섬유 매트
2a:촙스트랜드 매트 2b:써피스 매트
3:혼합조성물 4:이형필름
5:침전조 10:파이프
20:엘보우 30,40:금형

Claims

폴리에스터 레진에 관중합개시제와 반응성희석제 및 난연제를 혼합한 혼합조성물(3)을 유리섬유 메트(2)에 함침시켜 구성하고, 외부 양측으로 광차단 및 보호용 이형필름(4)을 접착한 것을 특징으로 하는 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트.
청구항 1에 있어서;
상기 혼합조성물(3)은 불포화 폴리에스터 레진 44~56 중량%에 광중합개시제로 파라벤조키논 3~20 중량%, 난연제로 수산화알루미늄 10~20 중량%, 반응성 희석제로 과산화물 5~20 중량%로 구성하고, 유리섬유 매트(2)는 촙스트랜드 매트(2a) 180~450ｇ/㎡의 일측면에 써피스 매트(2b) 20~50ｇ/㎡를 적층하여 구성한 것을 특징으로 하는 유브이 경화형 난연성 에스엠씨 시트.