KR20220017716A - 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물 - Google Patents

용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 폴리올과 분산제와 필러와 안정제가 각각 50 : 5 : 40 : 5의 비율로 함유된 주제, 및 MDI와 PPG와 안정제가 각각 70 : 20 : 10의 비율로 함유된 경화제를 포함하고, 주제와 경화제가 100 : 50 내지 80의 배합비율로 조성되어서, 난연효율을 극대화하고 화재시 유독가스 배출을 최소화하고 친환경적이며 내염수성이 양호한 실란트를 구현하도록 할 수 있는, 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물을 개시한다.

Description

용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물{NON-HALOGEN FLAME RETARDANT SEALANT COMPOSITION FOR REPLACING WELDING}
본 발명은 난연효율을 극대화하고 화재시 유독가스 배출을 최소화하고 친환경적이며 내염수성이 양호한 실란트를 구현할 수 있는, 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물에 관한 것이다.
통상, 조선산업분야에서, 선박 건조 공정 중, 특히, 도 1에 예시된 바와 같이, 선박엔진룸 내부구조물 설치시 점용접(spot welding) 후 난연성 실링제를 이용하여 구조물을 고정하게 된다.
한편, 선용접(line welding)에서 점용접으로 변경하여 용접공수를 최소화하고 화재 위험성을 최소화하면서도 강도를 보강할 수 있는 실링제가 요구된다.
예컨대, 난연성과 접착력과 도장성과 강인성이 양호한 할로겐계 난연제 또는 안티몬계 난연제가 조합된 실링제가 개발되어 있으나, 연소시 치명적인 유독가스를 배출하는 문제점을 여전히 보이고 있어 선박과 같이 폐쇄구조를 가지고 있는 작업장에는 적용하지 못하고 있는 실정이다.
이에, 화재에 대한 규제강화 및 온실가스 배출규제에 적합하면서 난연성을 확보할 수 있고, 상온에서 자연경화되어 접착성능을 충분히 발휘할 수 있고, 유해가스의 배출을 최소화하여 환경문제에 대응할 수 있는 비할로겐계 난연제를 개발할 필요성이 제기된다.
한국 등록특허공보 제10-2039767호 (방화재용 실란트 조성물과 그 제조방법, 2019.11.01)
본 발명의 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 난연효율을 극대화하고 화재시 유독가스 배출을 최소화하고 친환경적이며 내염수성이 양호한 실란트를 구현할 수 있는, 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물을 제공하는 데 있다.
전술한 목적을 달성하고자, 본 발명은, 폴리올과 분산제와 필러와 안정제가 각각 50 : 5 : 40 : 5의 비율로 함유된 주제; 및 MDI와 PPG와 안정제가 각각 70 : 20 : 10의 비율로 함유된 경화제;를 포함하고, 상기 주제와 상기 경화제가 100 : 50 내지 80의 배합비율로 조성된, 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물을 제공한다.
여기서, 상기 폴리올은 피마자유를 주원료로 할 수 있다.
또한, 상기 주제의 조성비율이 50% 이상인 경우, 직경 2㎛ 내지 3㎛ 및 길이 10㎛ 내지 20㎛의 섬유상 암면을 추가 배합할 수 있다.
또한, 상기 주제를 마이크로밀링하여 마이크로미터 수준의 입자로 형성할 수 있다.
또한, 아민성 분자를 추가 배합할 수 있다.
또한, 상기 주제와 상기 경화제의 조성물에 개질된 에폭시 수지를 첨가할 수 있다.
또한, 상기 주제와 상기 경화제를 이액형 토출기 또는 카트리지 타입으로 구성하여 실링시 각각 토출하여 배합할 수 있다.
또한, 70A 이상의 경도 물성을 갖을 수 있다.
본 발명에 의하면, 선박엔진룸 내부구조물 설치용 난연 실링제를 개선하여 난연효율을 극대화하고 화재시 유독가스 배출을 최소화하고 친환경적이며 내염수성이 양호한 실란트를 구현하도록 하고, 점용접시 섬유상 암면을 추가 배합하여 구조물의 기계적 강도를 보강할 수 있고, 일부 용접대체가 가능하여 점용접간 거리를 넓혀 작업성을 향상시키고, 아민성 분자의 병합사용으로 도포액의 전체적인 흐름성을 제어할 수 있고, 교정작업 및 페인트작업을 양호하게 수행하도록 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 의한 선박의 점용접 구조를 예시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물의 피마자유 구조식 및 MDI 구조식을 각각 예시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 전술한 특징을 갖는 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하고자 한다.
본 발명의 실시예에 의한 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물은, 폴리올과 분산제와 필러와 안정제가 각각 50 : 5 : 40 : 5의 비율로 함유된 주제, 및 MDI와 PPG와 안정제가 각각 70 : 20 : 10의 비율로 함유된 경화제를 포함하고, 주제와 경화제가 100 : 50 내지 80의 배합비율로 조성되어서, 난연효율을 극대화하고 화재시 유독가스 배출을 최소화하고 친환경적이며 내염수성이 양호한 실란트를 구현하도록 하는 것을 요지로 한다.
우선, 주제는 폴리올과 분산제와 필러와 안정제가 각각 50 : 5 : 40 : 5의 조성비율로 배합되어, 선박의 특성인 지속적인 진동에 대항하기 위해 유연성, 부착력 및 경도를 유지하도록 할 수 있다.
또한, 해양환경에서 높은 습도와 염분에 의해 부식이 수반되므로, 주제는 양호한 내염수성을 갖을 수 있다.
여기서, 도 2의 (a)를 참고하면, 폴리올은 분자 중에 수산기(-OH) 또는 아민기(-NH2)를 2개 이상 갖는 다관능(multifunctional) 알콜 또는 방향족 아민의 개시제(initiator)와, 산화프로필렌(Propylene Oxide) 또는 산화에틸렌(Ethylene Oxide)을 적정 조건하에서 반응시켜 얻어지는 물질로써, 폴리올은 금속과의 양호한 부착력과 내염수성과 내약품성의 물성을 충족할 수 있다.
한편, 폴리올은 피마자유(castroil)를 주원료로 하는데, 피마자유는 이소시아네이트(isocyanate)와 우레탄 반응을 통하여 삼차원 네트워크 구조를 형성할 수 있는 3가의 폴리올로 사용가능하며, 재배되어 수확한 천연기름으로 상온에서 점도가 낮고 난연제와의 혼화성(miscibility)이 용이하고, 구조 내에 3개가 존재하는 이중결합은 금속과의 산화반응으로 접착력이 증가된다.
또한, 주제의 조성비율이 50% 이상인 경우, 실링층을 형성하는 경화제의 기계적 강도가 저하되어, 직경 2㎛ 내지 3㎛ 및 길이 10㎛ 내지 20㎛의 섬유상 암면을 추가 배합하여서, 기계적 강도를 보강할 수 있다.
또한, 주제를 마이크로밀링하여 마이크로미터 수준의 입자로 형성하여서 난연효율을 극대화할 수 있다.
다음, 경화제는 MDI(4,4,-methylen diisocyanate)와 PPG(propylene glycol)(도 2의 (b) 참조)와 안정제가 각각 70 : 20 : 10의 조성비율로 함유하는데, 주성분인 폴리이소시아네이트(polyisocyanates)는 MDI 또는 TDI(toluenedi isocyanate)를 출발 물질로 하고, 주제와의 혼합비율에 따라 당량비가 결정되어 최종적으로 단분자 또는 저분자량의 폴리올과 반응시켜 최적의 경화제를 형성할 수 있다.
한편, 아민성 분자를 추가 배합하여 병합 사용하도록 할 수 있는데, 우레탄 반응에 비하여 우레아 반응은 대단히 따르게 진행되어 올리고머를 형성하므로, 뉴턴(Newtorian) 점도가 아닌 요변성 점도(thixotropic index)가 요구되는 경우, 즉 선박 직벽에 실링처리할 경우에 아민성 분자의 병합사용으로 도포액의 전체적인 흐름성을 제어할 수도 있다.
또한, 주제와 경화제의 조성물에 개질된 에폭시 수지를 첨가하여서 열적 안정성을 향상시킬 수도 있다.
또한, 주제와 경화제를 이액형 토출기 또는 카트리지 타입으로 구성하여 실링시 각각 토출하여 배합할 수 있다. 즉, 1kg 이상의 주제와 경화제의 혼합은 시공하기도 전에 굳어버리는 문제가 발생할 수 있어서, 주제와 경화제를 각각 분리 수용하고 실링시에 배합하여 사용할 수 있다.
또한, 70A 이상의 경도 물성을 갖도록 조절하여서, 예컨대 선주사의 요청에 의한 교정작업이 필요한 경우에 전동커터의 사용만으로도 쉽게 처리할 수 있고, 페인트 작업성(도장성)도 양호하게 할 수 있다.
한편, 비할로겐계 난연제로 인계난연제를 예를 들 수 있는데, 인계난연제는 적인(red- phosphorus), 암모늄포스페이트(Amonium phosphate) 또는 암모늄 폴리포스페이트(APP:Amonium polyPhosphate)가 대표적으로 사용가능하다.
적인의 경우, 응축상에서의 분해를 방해하고 탄화율을 높여서 난연작용을 하며, APP의 경우 탄화 촉진을 통한 난연작용으로 주로 코팅제에 첨가되어 사용되고, 주된 기작은 주로 고상(solid phase)에서 효과를 나타내지만 기상(gas phase)에서도 작용하는 것으로 알려져 있는데, 즉 열분해에 의해 생성되는 인산에 의한 탈수 및 탄화작용과 인 함유 라디칼의 수소 및 하이드록시 라디칼 포획작용이 난연에 기여 한다. 즉, 연소 과정에서 가연성 물질과 반응해 표면에 탄화막을 형성하고, 탄화막은 연소에 필요한 산소를 차단하여 난연 효과를 나타낸다.
특히, 인계난연제는 고분자 내의 산소원자와 반응하여 탈수 탄화함으로써 난연 효과를 발휘하여 산소원자를 함유한 고분자에서 효과적으로 난연 역할을 수행할 수 있다.
따라서, 전술한 바와 같은 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물에 의해서, 선박엔진룸 내부구조물 설치용 난연 실링제를 개선하여 난연효율을 극대화하고 화재시 유독가스 배출을 최소화하고 친환경적이며 내염수성이 양호한 실란트를 구현하도록 하고, 점용접시 섬유상 암면을 추가 배합하여 구조물의 기계적 강도를 보강할 수 있고, 일부 용접대체가 가능하여 점용접간 거리를 넓혀 작업성을 향상시키고, 아민성 분자의 병합사용으로 도포액의 전체적인 흐름성을 제어할 수 있고, 교정작업 및 페인트작업을 양호하게 수행하도록 할 수 있다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

Claims (8)

  1. 폴리올과 분산제와 필러와 안정제가 각각 50 : 5 : 40 : 5의 비율로 함유된 주제; 및
    MDI와 PPG와 안정제가 각각 70 : 20 : 10의 비율로 함유된 경화제;를 포함하고, 상기 주제와 상기 경화제가 100 : 50 내지 80의 배합비율로 조성된, 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올은 피마자유를 주원료로 하는 것을 특징으로 하는, 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 주제의 조성비율이 50% 이상인 경우, 직경 2㎛ 내지 3㎛ 및 길이 10㎛ 내지 20㎛의 섬유상 암면을 추가 배합하는 것을 특징으로 하는, 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 주제를 마이크로밀링하여 마이크로미터 수준의 입자로 형성하는 것을 특징으로 하는, 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    아민성 분자를 추가 배합하는 것을 특징으로 하는, 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 주제와 상기 경화제의 조성물에 개질된 에폭시 수지를 첨가하는 것을 특징으로 하는, 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 주제와 상기 경화제를 이액형 토출기 또는 카트리지 타입으로 구성하여 실링시 각각 토출하여 배합하는 것을 특징으로 하는, 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    70A 이상의 경도 물성을 갖는 것을 특징으로 하는, 용접대체용 비할로겐계 난연성 실란트 조성물.
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