KR20180083338A - 부력 컴포넌트 - Google Patents

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Abstract

부력 제공 컴포넌트를 형성하는 방법, 상기 방법은 복수의 거대구를 몰드 내에 위치시키는 단계; DCPD(dicyclo pentadiene)수지, 루테늄 또는 오스뮴 촉매 및 복수의 미소 구체를 포함하는 조성물을 준비하는 단계; 상기 조성물을 액체 형태로 몰드 내에 분배하여 상기 거대구를 캡슐화하는 단계; 및 상기 혼합물을 상기 몰드 내에서 경화시키는 단계;를 포함한다.

Description

부력 컴포넌트
본 발명은 부력 제공 컴포넌트를 형성하는 방법 및 부력 제공 컴포넌트에 관한 것이다.
부력을 제공하는 재료 및 부품은 다양한 분야에서 필요하다. 그 중 하나가 석유 및 가스 생산 산업 분야이다. 여기에는 수중 제품의 무게를 상쇄시키는 부력을 제공하기 위해 신축성 있는(flexible) 해저 파이프 라인에 적용되는 해저 부유물을 포함 할 수 있는 분산 부력 모듈이 종종 필요하다. 이러한 부유물은 파이프를 따라 특정 위치에 분배된다. 또한 부력은 다른 위치에 제공될 수 있다.
현재까지는 신택틱(syntactic) 발포체(foams)가 종종 이러한 용도에 사용되었다. 이러한 발포체는 일반적으로 에폭시 또는 폴리우레탄 수지 내에 유리 또는 열가소성 미소구를 포함한다. 에폭시 수지는 경화제와 혼합된 경우에도 비교적 점도가 높아 재료가 작업할 수 없는 점성이 될 때까지 수지에 함유되는 충전제, 즉 미소구의 양을 제한한다. 에폭시 수지의 경화는 발열성이며 150℃를 넘는 피크 발열을 갖는다. 따라서 열가소성 필러 또는 부품이 사용될 경우 손상을 야기할 수 있다. 경화된 신택틱 발포체는 일반적으로 높은 강도 및 강성을 갖지만 부서지기 쉽다.
폴리우레탄은 에폭시 수지보다 점성이 조금 낮은 경향이 있지만, 특히 취급 및 혼합이 쉽지 않다. 또한 에폭시 수지보다 발열이 적다. 그러나 얻어진 신택틱 폼은 에폭시 신택틱 폼 정도로 강하거나 단단하지 않다. 이것은 미소구를 충분히 보강하지 않으며, 더 높은 등급의 미소구가 사용되지 않으면 더 많은 개별 미소구가 파열 될 수 있다는 것을 의미한다. 높은 등급의 미소구는 일반적으로 밀도가 높기 때문에 낮은 부력을 제공한다.
본 발명의 제1양태에 따르면, 부력 제공 컴포넌트를 형성하는 방법이 제공되며, 상기 방법은 복수의 거대구를 몰드 내에 위치시키는 단계; DCPD(dicyclo pentadiene) 수지, 루테늄 또는 오스뮴 촉매 및 복수의 미소구를 포함하는 조성물을 준비하는 단계; 상기 조성물을 액체 상태로 상기 몰드 내로 분배하여 상기 거대구를 캡슐화하는 단계; 및 상기 혼합물을 상기 몰드 내에서 경화시키는 단계;를 포함한다.
상기 몰드는 상기 부력 제공 컴포넌트의 일부를 형성 할 수 있으며, 상기 부력 제공 컴포넌트의 외부 쉘(shell)을 형성 할 수 있다.
상기 촉매는 루테늄 일 수 있다.
상기 거대구의 직경은 20mm 보다 클 수 있고, 40mm 보다 클 수 있고, 50mm 보다 클 수 있으며, 대략 55mm일 수 있다.
상기 컴포넌트 내의 거대구의 부피는 50% 보다 클 수 있고, 50~60% 사이일 수 있다.
상기 거대구의 밀도는 0.2~0.6gcm-3사이일 수 있다.
상기 거대구는 사출 성형에 의해 형성될 수 있으며, 후속적으로 결합되는 2 개의 반구로 형성될 수 있다.
상기 거대구는 유리 섬유 충진 열가소성 화합물(glass fibre filled thermoplastic compound)로 형성될 수 있으며 유리 강화 스티렌 아크릴로니트릴 열가소성 재료(glass reinforced styrene acrylonitrile thermoplastic material)로 형성될 수 있다.
상기 거대구의 내부 부피는 100cm3 보다 작을 수 있으며, 90cm3 보다 작을 수 있다.
상기 미소구는 유리 미소구일 수 있다.
상기 미소구는 상기 조성물 부피의 50~70% 사이로 형성될 수 있다.
본 발명의 제2양태에 따르면, 부력 보조 컴포넌트가 제공되며, 상기 컴포넌트는 전술한 단락들 중 어느 하나에 따른 방법에 의해 제조된다.
최종 컴포넌트는 매우 높은 강성을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 높은 강성은 다른 물질의 경우보다 가벼운 등급의 미세 구를 사용할 수 있게 한다. DCPD의 경화 동안 비교적 낮은 발열로, 열가소성 물질 거대구(macrorospheres)가 사용될 수 있으며, DCPD가 단일 단계로 분배되는 경우에도 DCPD의 경화 동안 이들에 실질적인 손상이 발생하지 않는다. 컴포넌트에 사용된 재료는 부작용 없이 최소 2,000m 깊이의 부력을 제공할 수 있다. 미소구는 고강성 DCPD에 의해 보강된다.
본 발명의 실시예는 이하에서 오로지 예시로서 설명될 것이다.
분산 부력 모듈 컴포넌트는 다음과 같이 구성된다. DCPD 수지, 루테늄 촉매 및 50~70부피%의 유리 미소구를 혼합하여 경화 가능한 조성물을 형성한다. 상기 유리 미세구는 3M에서 구입할 수 있는 Scotchlite® K20 제품이다.
실질적으로 55mm의 직경, 0.2 내지 0.6gcm-3의 밀도 및 약 87.1cm3의 내부 체적을 갖는 다수의 거대구가 적절하게 성형된 몰드 내에 위치된다. 경화 가능한 조성물은 거대구가 캡슐화되어, 거대구가 몰드 내의 재료 부피의 약 60%를 차지하도록 분배된다. 다음, 신택틱 발포 매트릭스 내 복수의 거대구로부터 컴포넌트가 형성되도록 상기 몰드 내의 재료를 경화시킨다.
일 실시예에서, 경화된 재료는 이어서 몰드로부터 제거된다. 다른 실시예에서, 몰드는 컴포넌트의 외측 쉘(shell)을 형성하고, 경화된 재료는 몰드 내에 보유된다.
거대구는 유리 강화 스티렌 아크릴로니트릴 엔지니어링 열가소성 재료를 사용하여 두 개의 반구를 사출 성형하여 만들어진다. 이후 두 개의 반구가 결합되어 중공 구를 형성한다.
이하에서는 다수의 장점을 제공하는 이러한 컴포넌트를 형성하는데 사용할 수 있는 부력 제공 컴포넌트 재료가 기술된다. 예를 들어 에폭시 및 폴리우레탄에 비해 DCPD를 사용하면 점도가 낮아서 다루기 쉽고 혼합이 용이하며, 또한 더 많은 양의 충전제를 제공할 수 있다는 점에서 이점을 제공한다. 충전제의 부피가 커지면 부력이 증가하여 부력이 더 큰 컴포넌트가 제공되고 잠재적으로 더 작은 컴포넌트가 사용될 수 있다. 이것은 또한 생산, 취급, 저장 등의 비용을 절감한다.
DCPD는 점도가 낮기 때문에 생산 과정에서 매우 효과적이며, 생산시 비교적 낮은 발열량을 가지므로 DCPD가 단일 작업으로 분배되더라도 높은 발열로 손상될 수 있는 열가소성 미소구를 사용할 수 있다.
본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 상기 특정 예 이외의 다른 물질 및 / 또는 거대구가 사용될 수 있다. 이 물질은 다른 용도로 사용될 수 있다. 거대구는 예를 들어 다른 재료로 만들어 질 수 있고 및 / 또는 다른 방법으로 형성 될 수 있다.
특히 중요한 것으로 여겨지는 본 발명의 특징들에 주안점을 두기 위해 상기 명세서에서 노력하고 있지만, 특별한 강조가 있었는지 여부와 관계없이, 본 출원인은 어떠한 특허 가능한 특징 또는 도면에서 언급된 및/또는 도면에 도시된 특징들의 조합에 대한 보호를 주장한다.

Claims (23)

  1. 부력 제공 컴포넌트를 형성하는 방법,
    상기 방법은 복수의 거대구를 몰드 내에 위치시키는 단계;
    DCPD(dicyclo pentadiene)수지, 루테늄 또는 오스뮴 촉매 및 복수의 미소 구체를 포함하는 조성물을 준비하는 단계;
    상기 조성물을 액체 상태로 몰드 내에 분배하여 상기 거대구를 캡슐화하는 단계; 및
    상기 혼합물을 상기 몰드 내에서 경화시키는 단계;를 포함한다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 몰드는 상기 부력 제공 컴포넌트의 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 몰드는 상기 컴포넌트의 외부 쉘을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 촉매는 루테늄인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 거대구는 직경이 20mm 보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 거대구는 직경이 40mm 보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 거대구는 직경이 50mm 보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 거대구는 직경이 대략 55mm인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 컴포넌트 내의 거대구의 부피가 50% 초과한 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 컴포넌트 내의 거대구의 부피는 50 내지 60% 사이인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 거대구는 밀도가 0.2~0.6gcm-3사이인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 거대구는 사출 성형에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 거대구는 후속적으로 서로 결합되는 2 개의 반구로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 거대구는 유리 섬유 충진 열가소성 화합물(glass fibre filled thermoplastic compound)로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 거대구는 유리 강화 스티렌 아크릴로니트릴 열가소성 재료(glass reinforced styrene acrylonitrile thermoplastic material)로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 거대구의 내부 부피가 100cm3 보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 거대구의 내부 부피가 90cm3 보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미소구는 유리 미소구인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미소구가 상기 조성물 부피의 50~70% 사이를 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는 부력 제공 컴포넌트.
  21. 본질적으로 전술한 바와 같은 부력 제공 컴포넌트의 제조 방법.
  22. 본질적으로 전술한 바와 같은 부력 제공 컴포넌트.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항의 발명과 동일한 발명의 범위 내에서 또는 이와 관련하여, 본 명세서에 개시된 신규한 주제를 포함하는 임의의 신규한 주제 또는 조합.
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