KR20180041916A - 복합 단열재 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합 단열재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 액화 가스선(liquefied petroleum gas carrier, LPGC) 화물창에 사용될 수 있고, 종래의 단열시트와 달리, 별도의 보호 코팅을 시공할 필요가 없는 복합 단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다. 이를 위해 복합 단열재는 폴리우레탄 폼으로 제조된 발포수지층; 및 발포수지층의 일면에 형성된 플라스틱층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

복합 단열재 및 그 제조방법{COMPLEX INSULATION MATERIAL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 복합 단열재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 액화 가스선(liquefied petroleum gas carrier, LPGC) 화물창에 사용될 수 있고, 종래의 단열시트와 달리, 별도의 보호 코팅을 시공할 필요가 없는 복합 단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
액화 가스선(LPGC) 화물창은 대기 중 열에 의한 LPG 기화 현상 및 LPG 저온에 의한 선체구조의 냉각 현상을 방지하기 위해 단열재(폴리우레탄폼)와 이를 보호하는 코팅(폴리우레아 코팅)층으로 이루어진 단열 시스템을 적용한다.
보호 코팅의 시공 목적은 단열재의 단점인 내수성, 내충격성, 강도 등의 물리적 물성을 강화하고, 난연성을 추가하여 화재를 방지하기 위함이며, 현재 사용되는 대부분의 단열 시스템은 단열재에 보호 코팅을 적용함으로써 생산측면(이종 재료 적용에 의한 작업 LOSS 발생, 공기 지연)과 비용측면(추가 작업 시수 투입, 원자재비 증가)에서 손해가 발생하고 있다.
이에 상기 단점들을 보완하여 생산성을 향상시키고, 비용을 절감할 수 있는 단열 시스템 개발이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0509702호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 액화 가스선(liquefied petroleum gas carrier, LPGC) 화물창에 사용될 수 있고, 종래의 단열시트와 달리, 별도의 보호 코팅을 시공할 필요가 없는 복합 단열재 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 폴리우레탄 폼으로 제조된 발포수지층; 및 발포수지층의 일면에 형성된 플라스틱층;을 포함하는 복합 단열재에 의해 달성될 수 있다.
이때, 플라스틱층은, 폴리에스테르 수지로 제조하거나 폴리에스테르 수지에 열가소성 유리 장섬유 직물을 혼합하여 제조할 수 있다. 또한, 플라스틱층은, 2개의 층으로 이루어질 수 있거나, 2개의 층으로 이루어지고, 2개의 층 사이에 내부가 비어 있는 유리 구형(Hallow glass microsphere) 및 난연제를 포함할 수 있다.
이때, 난연제는, 인계 난연제를 사용할 수 있다.
또한, 발포수지층의 타면에 접착제층이 형성될 수 있고, 접착제층은, 우레탄으로 제조된 접착제층일 수 있다.
또한, 상기 목적은, 폴리우레탄 조성물을 발포하여 발포수지층을 제조하는 제1단계; 및 발포수지층의 일면에 플라스틱층을 형성하는 제2단계;를 포함하는 복합 단열재 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
이때, 제1단계는 제작 틀을 마련하는 단계; 제작 틀의 표면에 폴리프로필렌으로 표면 처리하는 단계; 폴리우레탄 조성물을 발포하여 발포수지층을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 제2단계의 플라스틱층은, 폴리에스테르 수지로 제조하거나, 폴리에스테르 수지에 열가소성 유리 장섬유 직물을 혼합하여 제조한 것일 수 있다. 또한, 플라스틱층은, 2개의 층으로 이루어지거나, 2개의 층으로 이루어지고, 2개의 층 사이에 내부가 비어 있는 유리 구형(Hallow glass microsphere) 및 난연제를 포함할 수 있다.
2개의 플라스틱층 사이에 내부가 비어 있는 유리 구형(Hallow glass microsphere) 및 난연제를 포함하는 것을 사용하는 경우, 하나의 플라스틱층을 마련하는 단계; 내부가 비어 있는 유리 구형(Hallow glass microsphere) 및 난연제를 혼합한 조성물을 마련된 플라스틱층에 도포하는 단계; 다른 플라스틱층을 도포된 조성물 위에 접합하는 단계;를 통해 제조할 수 있다.
또한, 이때, 난연제는 인계 난연제를 사용할 수 있다.
또한, 발포수지층의 타면에 접착제층을 형성하는 제3단계;를 포함할 수 있고, 접착제층은, 우레탄 조성물을 발포수지층의 타면에 도포하여 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래의 단열시스템과 달리 별도의 보호 코팅을 시공하지 않아도 되므로 생산 비용을 절감하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
구체적으로, 단열 성능을 보유한 발포수지층에 물리적 물성 및 난연성이 우수한 플라스틱층을 결합하여 기존의 단열재/보호 코팅 시스템에서 보호 코팅 시공 공정은 생략하면서도 단열 성능, 내수성, 내충격성, 기계적 강도, 난연성을 확보함으로써 생산 비용을 절감하고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 단열재의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 단열재의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 단열재의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 단열재의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 단열재(100)의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 단열재(100)는 폴리우레탄 폼으로 제조된 발포수지층(10); 및 발포수지층(10)의 일면에 형성된 플라스틱층(20, 21);을 포함한다. 본 발명은 종래에 단열재를 보호하기 위하여 보호 코팅을 시행했던 것과 달리, 단열 성능이 있는 발포수지층(10)의 일면에 물리적 성질, 내수성, 난연성 등을 강화할 수 있는 플라스틱층(20, 21)을 형성함으로써 보호 코팅 시공 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라 생산 비용을 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 발포수지층(10)은 경질 폴리우레탄 폼으로 제조된 것으로서, 단열성을 보유하고 있다. 폴리우레탄 폼은 폴리올, 촉매, 발포제, 정포제 및 첨가제가 혼합되어 있는 용액에 고분자 MDI(polymeric methyl diphenyl diisocyanate)를 혼합한 후, 발포하여 제조할 수 있다. 구체적으로, 폴리올은 일반적으로 폴리에테르 및 폴리에스테르를 사용할 수 있고, 촉매는 아민 유도 촉매를 사용할 수 있으며, 발포제는 저장 안정성을 고려한 범용적인 HFC 365/227를 93:07 또는 87:13 비율로 배합할 수 있으며, 정포제는 수지의 유화, 발포가스의 분산, 형성 셀의 파포 방지 및 안정화를 위해 실리콘 계열을 사용하고, 첨가제는 분자간 결합을 강하게 만들어주는 가교제로서 다관능물질인 DEOA 또는 TEOA를 사용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 플라스틱층(20, 21)은 폴리에스테르 수지로 제조할 수 있고, 바람직하게는, 폴리에스테르 수지에 강화재를 혼합하여 제조할 수 있다. 강화재는 폴리에스테르 수지에 기계적 강도, 내열성, 내수성을 강화하기 위해 사용하는 것으로서, 열가소성 유리 장섬유 직물 등을 사용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 플라스틱층(20, 21)은 2개의 층으로 이루어질 수 있고, 바람직하게는, 2개의 층 사이에 내부가 비어 있는 유리 구형(Hallow glass microsphere)(22) 및 난연제(23)를 포함할 수 있다. 이를 통해, 플라스틱층(20, 21)의 강도, 내충격성 및 내수성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 난연성을 향상시켜 화재를 방지할 수 있다.
내부가 비어 있는 유리 구형(Hallow glass microsphere)(22)은 구형의 속이 빈 유리 재질로 유기물질과의 반응성이 없으며 밀도, 강도 및 크기를 조절할 수 있다. 즉, 입자 크기 조절을 통해 높은 강도를 보유한 미세한 구형 입자의 분포를 유도하여 표면층의 강도, 내충격성을 향상시키고 촘촘한 층(compact layer)을 형성하여 내수성을 확보할 수 있다. 또한 유리 특성 상 불연성의 재질로 인해 후술할 난연제(23)와 함께 단열재 층에 난연성을 부여할 수 있다.
난연제(23)는 연소하기 쉬운 성질을 가진 고분자 재료의 발화를 늦춰주고, 연소의 확대를 막아주기 위한 것으로서, 난연제(23)는 인계 난연제를 사용하는 것이 바람직하다. 인계 난연제는 기상과 고상에서 동시 작용하며, 열분해에 의해 생성되는 인산에 의한 탈수 및 탄화작용에 의하여 차르(Char)를 형성하여 내부로의 열전달을 물리적으로 차단할 수 있다. 구체적으로, 인계 난연제는 연소과정에서 가연성물질과 반응해 고분자 표면에 탄화막(Carbonaceous Layer)을 형성하고, 이 탄화막은 연소에 필요한 산소를 차단하여 난연 효과를 나타낸다. 특히, 인계 난연제는 고분자내의 산소원소와 반응하여 탈수·탄화 함으로써 난연 효과를 발휘하기 때문에 산소 원소를 함유한 고분자에서 효과적으로 난연 역할을 수행한다. 인계 난연제는 공지의 인계 난연제를 사용할 수 있고, 구체적으로, 인산에스테르계, 함할로겐 인산에스테르계, 비할로겐 축합인계, 폴리인산염계, 적인계 난연제를 사용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 발포수지층(10)의 타면에는 접착제층(30)이 형성될 수 있다. 여기에서, 발포수지층(10)의 타면은 플라스틱층(20, 21)이 형성되지 않은 면을 말한다. 이때, 접착제층(30)은 우레탄으로 제조된 접착제층(30)인 것이 바람직하다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 단열재(100)의 단면을 개략적으로 나타낸 도면으로, 이를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 접착제층(30)을 이용하여 다른 단열재와 접착할 수 있다. 즉, 접착제층(30)에 폴리우레탄 폼으로 제조된 발포수지층(40)을 접착할 수 있고, 이를 통해, 두꺼운 단열층을 갖는 복합 단열재(100)를 제조할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 플라스틱층(20, 21)의 양면에는 발포수지층(10, 50)이 형성될 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 단열재(100)의 단면을 개략적으로 나타낸 도면으로, 도 3을 참조하여 설명하면, 하부에 형성되어 있는 발포수지층(10)과 상부에 형성되어 있는 발포수지층(50)이 플라스틱층(20, 21)을 감싸도록 하여 플라스틱층(20, 21)이 안정적으로 존재할 수 있다. 또한, 하부에 형성되어 있는 발포수지층(10)에는 접착제층(30)이 형성될 수 있고, 접착제층(30)을 이용하여 다른 단열재와 접착하여 변형된 형태의 복합 단열재(100)를 제조할 수 있다(도 4 참조).
다음으로 복합 단열재의 제조방법에 대해 설명한다. 설명의 편의를 위하여 상술한 복합 단열재(100)를 예로 들어 설명하고, 중복되는 내용에 대해서는 생략하나, 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합 단열재 제조방법은 폴리우레탄 조성물을 발포하여 발포수지층(10)을 제조하는 제1단계; 및 발포수지층(10)의 일면에 플라스틱층(20, 21)을 형성하는 제2단계;를 포함한다. 본 발명은 종래에 단열재를 보호하기 위하여 시행했던 보호 코팅 공정을 생략하고, 단열 성능이 있는 발포수지층(10)의 일면에 물리적 성질, 내수성, 난연성 등을 강화할 수 있는 플라스틱층(20, 21)을 형성하는 공정을 추가함으로써 생산 비용을 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 있어서, 제1단계는 폴리우레탄 조성물을 발포하여 발포수지층(10)을 제조하는 단계로서, 구체적으로, 제작 틀을 마련하는 단계; 제작 틀의 표면에 폴리프로필렌으로 표면 처리하는 단계; 폴리우레탄 조성물을 발포하여 발포수지층을 제조하는 단계;를 포함할 수 있고, 2액형 도장 장비를 이용할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 2단계는 발포수지층(10)의 일면에 플라스틱층(20, 21)을 형성하는 단계로서, 플라스틱층(20, 21)은 다양한 형태로 제조할 수 있다. 플라스틱층(20, 21)은 폴리에스테르 수지로 제조할 수 있고, 또는 폴리에스테르 수지에 열가소성 유리 장섬유 직물과 같은 강화제를 혼합하고, 가열, 압착, 냉각하여 제조할 수 있다. 또한, 플라스틱층(20, 21)은 2개의 층으로 이루어질 수 있고, 바람직하게는, 2개의 플라스틱층(20, 21) 사이에 내부가 비어 있는 유리 구형(Hallow glass microsphere)(22) 및 난연제(23)를 포함할 수 있다. 2개의 플라스틱층(20, 21) 사이에 내부가 비어 있는 유리 구형(Hallow glass microsphere)(22) 및 난연제(23)를 포함하는 것을 사용하는 경우, 하나의 플라스틱층(20)을 마련하는 단계; 내부가 비어 있는 유리 구형(Hallow glass microsphere)(22) 및 난연제(23)를 혼합한 조성물을 마련된 플라스틱층(20)에 도포하는 단계; 다른 플라스틱층(21)을 도포된 조성물 위에 접합하는 단계;를 통해 제조할 수 있다. 이때, 난연제(23)는 인계 난연제를 사용하는 것이 바람직하다.
제1단계에 의해 제조된 발포수지층(10)과 제2단계에 의해 제조된 플라스틱층(20, 21)은 다양한 방식에 의해 접합될 수 있고, 바람직하게는, 도 2 및 도 4에 나타난 것과 같이 플라스틱층(21)의 상부(도 2, 도 4 기준)에 발포수지층(50)을 추가로 형성하여 발포수지층(10, 50)이 플라스틱층(20, 21)을 감싸는 형태로 제조할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 발포수지층(10)의 타면에 접착제층(30)을 형성하는 제3단계를 포함할 수 있다. 이때, 접착제층(30)은 우레탄 조성물을 사용하여 형성할 수 있다. 형성된 접착제층(30)을 통해서 기존의 단열재를 추가로 접합할 수 있고, 다양한 형태의 복합 단열재(100)를 제조할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
100 : 복합 단열재
10 : 발포수지층
20, 21 : 플라스틱층
22 : 내부가 비어 있는 유리 구형
23 : 난연제
30 : 접착제층
40, 50 : 발포수지층

Claims (16)

  1. 폴리우레탄 폼으로 제조된 발포수지층; 및
    발포수지층의 일면에 형성된 플라스틱층;을 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합 단열재.
  2. 제1항에 있어서, 플라스틱층은,
    폴리에스테르 수지로 제조한 것을 특징으로 하는, 복합 단열재.
  3. 제2항에 있어서, 플라스틱층은,
    폴리에스테르 수지에 열가소성 유리 장섬유 직물을 혼합하여 제조한 것을 특징으로 하는, 복합 단열재.
  4. 제1항에 있어서, 플라스틱층은,
    2개의 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 복합 단열재.
  5. 제1항에 있어서, 플라스틱층은,
    2개의 층으로 이루어지고, 2개의 층 사이에 내부가 비어 있는 유리 구형(Hallow glass microsphere) 및 난연제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합 단열재.
  6. 제5항에 있어서, 난연제는,
    인계 난연제인 것을 특징으로 하는, 복합 단열재.
  7. 제1항에 있어서,
    발포수지층의 타면에 접착제층이 형성된 것을 특징으로 하는, 복합 단열재.
  8. 제7항에 있어서, 접착제층은,
    우레탄으로 제조된 접착제층인 것을 특징으로 하는, 복합 단열재.
  9. 폴리우레탄 조성물을 발포하여 발포수지층을 제조하는 제1단계; 및
    발포수지층의 일면에 플라스틱층을 형성하는 제2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합 단열재 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 제2단계의 플라스틱층은,
    폴리에스테르 수지로 제조한 것을 특징으로 하는, 복합 단열재 제조방법.
  11. 제9항에 있어서, 제2단계의 플라스틱층은,
    폴리에스테르 수지에 열가소성 유리 장섬유 직물을 혼합하여 제조한 것을 특징으로 하는, 복합 단열재 제조방법.
  12. 제9항에 있어서, 제2단계의 플라스틱층은,
    2개의 층으로 이루어진 것을 특징으로 하는, 복합 단열재 제조방법.
  13. 제9항에 있어서, 제2단계의 플라스틱층은,
    2개의 층으로 이루어지고, 2개의 층 사이에 내부가 비어 있는 유리 구형(Hallow glass microsphere) 및 난연제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합 단열재 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 난연제는,
    인계 난연제인 것을 특징으로 하는, 복합 단열재 제조방법.
  15. 제9항에 있어서,
    발포수지층의 타면에 접착제층을 형성하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 복합 단열재 제조방법.
  16. 제15항에 있어서, 제3단계의 접착제층은,
    우레탄 조성물을 발포수지층의 타면에 도포하여 형성하는 것을 특징으로 하는, 복합 단열재 제조방법.
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