KR102611681B1 - 선박 내장재 판재용 굴패각 조성물 및 이를 포함하는 선박 내장재 판재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴패각 분말을 활용한 굴패각 조성물과, 굴패각 조성물이 복수의 판재를 접합하여 구성한 선박 내장재용 판재에 관한 것으로써, 굴패각 조성물의 다공성에 의한 차음, 내화효과가 있고, 연성의 판재를 사용하여도 인산칼슘에 의한 내구성을 향상시킬 수 있어 가공이 용이하며 해양폐기물을 리사이클 함으로써 환경오염을 예방할 수 있는 효과가 있다.

Description

선박 내장재 판재용 굴패각 조성물 및 이를 포함하는 선박 내장재 판재{COMPOSITION OF OISTER SHELL AND INTERIOR PANEL OF SHIP}

본 발명은 알루미늄 판재 사이에 샌드위치 적층되어 알루미늄 판재를 바인딩하는 굴패각 조성물을 포함하며, 굴패각 조성물에 의해 강성, 내열성, 내화성 및 차음성을 갖는 선박 내장재 판재에 관련된 기술 분야이다.

통상 선박이나 플랜트 등과 같은 해양 구조물에는 계선, 조타, 항해, 토신, 거주, 제창고, 화물창고, 통풍, 난방, 냉각, 조명, 계단 등과 같은 다양한 설비가 구비된다. 그리고 이와 같이 해양 시설의 운용에 필요로 하는 모든 것을 통틀어 의장이라고 한다.

특히 선박이나 해양구조물에는 선원이 일하며 쉴 수 있도록 업무공간과 취사 및 취침용 선실이 갖추어져야 한다. 이러한 선실을 거주구라고 하며, 모든 거주구는 기관실과 조타실을 고려하여 배치된다. 또한, 거주구는 안전규정이 매우 까다롭기 때문에 선실에 설치하는 대부분의 제품들은 불에 잘 붙지 않거나 연기를 적게 발생시키는 특수소재로 만들어진다.

그런데 거주구에 시공 및 설치되는 종래의 가구나 전장품들은 안전성 및 내충격성을 확보하기 위하여 대부분 도금강판과 같은 철재에 의해 제작되므로 중량이 무겁고, 절단, 밴딩 등의 작업성이 현저하게 저하되는 문제점이 있어 이를 개선할 필요가 있는 실정이다.

대한민국 공개특허공보 제10-1998-064491호

종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술은 중량이 가벼운 알루미늄 판재를 이용하되, 오산화인과 칼슘을 포함하며 다공성 구조의 굴패각 조성물을 포함하여 내충격성과 내화성 및 차음성을 갖는 굴패각 조성물 및 이를 포함하는 선박 내장용 판재를 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자 차음 및 내화용 굴패각 조성물은 평균 입경이 0.03~0.05mm이고, 오산화인(P₂O₅) 0.05~0.1중량%, 산화칼슘(CaO) 50~55중량%을 함유하며, 비표면적이 300~350m²/g인 다공성 구조의 굴패각 분말 70 내지 80중량% 및 실리콘 오일 원액 98~99중량%, 경화제 0.5~1중량% 및 지연제 0.5~1중량%를 포함하는 유성실리콘(Silicone, R2SiO) 20 내지 30중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 알루미늄 플레이트로 이루어진 제1면 및 제2면 및 상기 제1면 및 제2면 사이에 샌드위치 적층되는 중간층을 포함하며, 상기 중간층은, 평균 입경이 0.03~0.05mm이고, 오산화인(P₂O₅) 0.05~0.1중량%, 산화칼슘(CaO) 50~55중량%을 함유하며, 비표면적이 300~350m²/g인 다공성 구조의 굴패각 분말 70 내지 80중량% 및 실리콘 오일 원액 98~99중량%, 경화제 0.5~1% 및 지연제 0.5~1%를 포함하는 유성실리콘(Silicone, R2SiO) 20 내지 30중량%를 포함하는 차음 및 내화용 굴패각 조성물로서, 상기 제1면 또는 제2면의 일면에 도포되고, 중간층이 바인더로서 제1면 및 제2면을 결합하는 구조인 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 선박 내장재 판재용 굴패각 조성물 및 이를 포함하는 선박 내장재용 판재에는 중량이 가벼운 알루미늄 판재와 폐기물로 버려지는 굴패각을 활용하여 종래 차음성, 내화성 및 강성을 확보하기 위해 무거운 도금강판과 강판 사이에 배치되는 두꺼운 암면을 사용하여 밴딩, 절단 등의 시공이 어려운 단점을 보완할 수 있다.

또한 굴패각 조성물의 다공성 구조, 인 및 칼슘을 포함하여 강성을 확보할 수 있으며 실리콘을 포함하여 내화성을 확보할 수 있어 종래 판재와 동등 또는 그 이상의 내충격성, 내화성 및 차음효과를 기대할 수 있다.

나아가 해양폐기물로 처리가 곤란한 굴패각 폐기물을 재활용할 수 있어 환경오염을 방지하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 판재의 개략적인 단면도이다.

본 발명은 내충격성, 내화성, 차음 효과를 증대시키는 굴패각 조성물과 상기 굴패각 조성물을 포함하는 내장재용 판재에 관한 것으로서, 오산화인 및 칼슘을 함유하며, 다공성 구조의 굴패각 분말과 유성실리콘(Silicone, R₂SiO)을 포함하는 굴패각 조성물에 관한 것이다.

본 발명에 의한 굴패각 조성물은 오산화인과 칼슘이 함유되어 있어 강도가 매우 높으며, 다공성 무기물로써 열충격에 안정하며 차음효과가 있어 금속에 처리 시 금속의 내화성을 비롯하여 차음성을 유지하면서도 내충격성을 향상시키기 위한 용도로 사용될 수 있다.

또한 본 발명에 의하여 표면 코팅되는 금속 재질의 물품은 일반적인 금속 가공물에 해당하는 다양한 종류의 것이 될 수 있고, 금속 재질의 종류 역시 다양한 종류의 것이 될 수 있으며, 이하, 본 발명은 연성을 갖는 알루미늄 플레이트를 대상으로 하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명에 의한 굴패각 조성물은 오산화인, 산화칼슘을 함유하며, 다공성 구조인 굴패각 분말과 경화제, 지연제를 포함하는 유성실리콘을 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 굴패각 조성물은 평균 입경이 0.03~0.05mm이고, 오산화인(P₂O₅)0.05~0.1중량%, 산화칼슘(CaO) 50~55중량%을 함유하며, 잔부는 산화알미늄, 산화칼륨 및 산화철 등을 포함할 수 있다. 이때 오산화인(P₂O₅) 및 산화칼슘(CaO)은 탄산칼슘(CaCO3)을 90~93% 함유하는 굴패각을 0.03~0.05mm 입경으로 분쇄 후 600~700℃고온에서 소성처리하여 열분해한 산화물로서, 오산화인(P₂O₅) 및 산화칼슘(CaO)이며 굴패각으로부터 이산화탄소가 열분해되어 제거된 상태의 비표면적이 확장된 다공성 구조의 굴패각 분말을 의미한다.

상기 굴패각 분말은 오산화인(P₂O₅) 0.05~0.1중량%, 산화칼슘(CaO) 50~55중량%을 함유한다. 굴패각 분말이 함유하는 오산화인 및 산화칼슘의 함량이 상기 범위 미만인 경우 굴패각 조성물 형성 시 생성되는 인산칼슘의 함량이 낮아 강도가 낮아질 수 있고, 상기 범위를 초과하는 경우 강도는 향상되나 충격에 대한 완충효과가 저하될 수 있어 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.

이때 상기 굴패각 분말은 평균 입경이 0.03~0.05mm일 수 있다. 굴패각 분말의 평균 입경이 상기 범위를 초과하는 경우 고온에서 소성처리 시 제거되는 이산화탄소 양이 감소되어 산화칼슘(CaO) 함량이 50~55중량% 미만일 수 있는 바, 굴패각 조성물이 알루미늄 플레이트에 도포되어 건조된 경우 내충격성이 저하될 수 있다. 또한 상기 범위 미만인 경우, 산화칼슘 함량에 따른 내충격성에 미치는 영향이 미미한 바 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.

나아가 상기 굴패각 분말은 비표면적이 300~350m²/g로서, 다공성 구조인 것을 특징으로 한다. 굴패각 분말의 비표면적이 상기 범위 미만인 경우 공극의 수가 감소되어 차음 및 내화효과가 감소될 수 있고, 상기 범위를 초과하는 경우 강도가 저하될 수 있어 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.

상기 조건의 굴패각 분말 70 내지 80중량% 및 유성실리콘(Silicone, R₂SiO) 20 내지 30중량%를 포함할 수 있다. 굴패각 분말이 상기 범위를 초과하는 경우 조성물의 강도는 향상되나 완충효과와 실리콘에 의한 내화효과가 저하될 수 있고, 알루미늄 플레이트와 접합성이 저하될 수 있다. 반면, 상기 범위 미만인 경우에는 인삼칼슘 함량이 감소되어 내구성이 저하될 수 있다.

이때 실리콘(Silicone, R₂SiO)은 내화성질을 갖는 유성실리콘이 바람직하며, 실리콘 오일 원액 98~99중량%, 경화제 0.5~1중량% 및 지연제 0.5~1중량%를 포함할 수 있다. 경화제는 알루미늄 플레이트에 도포된 후 경화를 위해 첨가되며 지연제는 판재의 틀 형성시 급격한 경화를 방지하여 성형을 용이하게 하기 위해 첨가된다.

경화제 및 지연제가 상기 범위를 초과하는 경우 알루미늄 플레이트 바인더 효과가 저하되어 판재의 접합강도가 저하될 수 있고, 상기 범위 미만인 경우 판재의 틀 형성 시 경화가 지연되고 기포 형성에 의해 접합이 용이하지 않아 차음, 내화, 내열 효과가 저하되고 견고한 실링을 기대할 수 없어 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.

나아가 상기 실리콘의 점도는 8000~10000cs 일 수 있다. 실리콘의 점도가 상기 범위 미만인 경우, 굴패각 조성물이 알루미늄 판재 접합을 위해 도포되는 경우 쉽게 흘러내릴 수 있어 형태를 구성하는 것이 용이하지 않으며, 내열성 및 내화성이 저하될 수 있고, 상기 범위를 초과하는 경우, 발림성이 저하되어 판재에 조성물을 도포하는 공정이 용이하지 않는 바, 점도는 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.

한편, 상술한 차음 및 내화용 굴패각 조성물을 포함하는 선박 내장재용 판재를 설명하도록 한다.

선박 내장재용 판재는 도 1과 같이 알루미늄 플레이트로 이루어진 제1면 및 제2면과 상기 제1면 및 제2면 사이에 샌드위치 적층되는 중간층을 포함한다. 이때 상기 중간층은, 상술한 굴패각 조성물로서, 평균 입경이 0.03~0.05mm이고, 산화칼슘(CaO)을 50~55중량% 함유하며, 비표면적이 300~350m²/g인 다공성 구조의 굴패각 분말 70 내지 80중량% 및 실리콘 오일 원액 98~99중량%, 경화제 0.5~1중량% 및 지연제 0.5~1중량%를 포함하는 유성실리콘(Silicone, R₂SiO) 20 내지 30중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때 상술한 내용과 중복되는 내용은 생략하기로 한다.

선박 내장재의 경우, 선실을 구획하고 내부 가구를 제조하기 위해 밴딩이나 절단 등의 가공과정이 필수적이다. 따라서 밴딩과 절단이 용이할 수 있도록 연성이 높은 알루미늄 판재를 사용할 수 있다. 이때 판재의 마모를 방지하고 굴패각 조성물과 결합력을 향상시키기 위해 표면이 전처리된 알루미늄 판재를 사용할 수 있다.

상기 하나의 판재 일면인 제1면에는 굴패각 조성물이 도포되고, 다른 하나의 판재 일면인 제2면을 굴패각 조성물 위에 적층시킨 후 가압과 동시에 가온하여 굴패각 조성물을 바인더로 하여 알루미늄 판재를 결합시킴으로써 차음 및 내화를 위한 선박 내장재용 패널을 형성할 수 있다. 이때 알루미늄 판재의 두께에 비례하여 굴패각 조성물의 도포 두께가 증가할 수 있고, 알루미늄 판재는 밴딩 및 절단이 용이하도록 평균 두꼐가 1~3mm인 것이 바람직하고, 굴패각 조성물의 도포 두께는 가공이 용이하도록 알루미늄 판재의 두께와 유사한 것이 바람직하다.

상기 조성물 이외에 본 발명의 굴패각 조성물은 실리콘 농도 및 점도 조절에 필요한 것으로서, 공지되거나 익히 공지된 각종 성분을 임의로 첨가할 수 있다.

[실험예]

1. 실시예

25℃, 습도 50% 실험실에서, 평균 입경이 0.05mm이고, 오산화인(P₂O₅) 0.07중량%, 산화칼슘(CaO) 55중량% 함유하며, 비표면적이 330m²/g인 다공성 구조의 굴패각 분말 75중량% 및 유성실리콘(Silicone, R₂SiO) 25중량%를 혼합하여 굴패각 조성물을 제조하였다. 이때 유성실리콘은 시중에 판매되는 유성실리콘을 사용하였고, 실리콘 오일 원액 98중량%, 경화제 1중량% 및 지연제 1중량%가 포함되도록 제조하였다.

제조된 굴패각 조성물을 가로, 세로가 각 1m이고 두께가 1cm인 알루미늄 플레이트(제1면)에 1cm로 도포한 후, 150℃에서 30분 동안 가열하여 일면에 굴패각 조성물이 코팅된 판재를 형성하였다.

2. 비교예

(1) 비교예 1

굴패각 분말을 50중량%, 유성실리콘을 50중량%로 혼함한 것을 제외하고 실시예와 동일한 조건에서 판재를 제조하였다.

(2) 비교예 2

오산화인 0.02중량%, 산화칼슘 40중량%가 포함된 굴패각 분말을 유성실리콘과 혼합한 것을 제외하고 실시예와 동일한 조건에서 판재를 제조하였다.

(3) 비교예 3

평균입경이 1mm이고 비표면적이 200m²/g인 굴패각 분말을 유성실리콘과 혼합한 것을 제외하고 실시예와 동일한 조건에서 판재를 제조하였다.

3.실험 방법

(1) 내화성 실험

KSF 2268-1에 의해 시험로에 판재를 전후면 각 1세트를 고정시킨 후 60분 동안 650℃로 가열하여 판재가 화재에 저항하는 성능과 화재로 인한 화염방지 기능 여부를 실험하였다. 실험에 의해 내화성능 유무를 측정하는 방법은 1)6㎜ 게이지가 150㎜ 이동되지 않을 것, 2) 10초 이상 화재 발생이 없을 것, 3) 25㎜ 게이지가 60분 이상 시험체를 관통 하지 않아야 한다.

(2) 내충격성 실험

KS F 2236에 의해 판재를 고정시킨 후 각도 65도, 1m 높이에서 30㎏ 모래주머니로 충격을 가했을 경우 판재에 변형유무를 확인하여 외부 충격에 의해 판재가 변형되는지 유무를 확인하였다.

(3) 비틀림강도 실험

KS F 2630에 의해 판재를 일정한 힘으로 비틀었을 경우 힘을 제거 했을 때 원래 상태로 돌아오는 정도를 파악하여 판재를 비틀었을때 판재의 상태에 이상 유무를 확인하였다.

4. 실험 결과

가. 실시예

(1) 내화성 실험

실험예의 경우 시험로에 판재를 전후면 각 1세트를 고정시킨 후 60분 동안 650℃로 가열한 경우, 1)6㎜ 게이지가 이동하지 않았으며, 2) 10초 이상 화재 발생이 없었고, 3) 25㎜ 게이지가 60분 이상 시험체를 관통 하지 않아 내화성을 만족하는 것으로 확인되었다.

(2) 내충격성 실험

실험예의 경우 판재의 일면을 바닥에 고정시킨 후 각도 65도, 1m 높이에서 30㎏ 모래주머니를 다른 면에 낙하시켜 충격을 가하였으나 판재가 변형되지 않은 것을 확인하였다.

(3) 비틀림강도 실험

실험예의 경우 판재를 일정한 힘으로 비틀었으나 힘을 제거 했을 때 판재의 외형에 변형을 확인할 수 없었다.

나. 비교예 1

(1) 내화성 실험

비교예 1의 경우 시험로에 판재를 전후면 각 1세트를 고정시킨 후 60분 동안 650℃로 가열한 경우, 6㎜ 게이지가 150㎜ 이상 이동하지 않았으나 약 140mm 이동하였고, 25㎜ 게이지가 60분 이상 시험체를 관통 하지 않았으나 약 5초 후 화재가 발생하여 내화성 기준을 만족하지 않았다.

(2) 내충격성 실험

비교예 1의 경우 판재의 일면을 바닥에 고정시킨 후 각도 65도, 1m 높이에서 30㎏ 모래주머니를 다른면에 낙하시켜 충격을 가한 결과 모래주머니가 낙하한 부분에 일부 변형을 확인하였다.

(3) 비틀림강도 실험

비교예 1의 경우 판재를 일정한 힘으로 비튼결과 힘을 제거 했을 때 판재의 외형에 변형을 확인하였다.

다. 비교예 2

(1) 내화성 실험

비교예 2의 경우, 6㎜ 게이지가 160㎜ 이동하였고 25㎜ 게이지가 60분 이상 시험체를 관통하였고 약 5초 후 화재가 발생하여 내화성 기준을 만족하지 않았다.

(2) 내충격성 실험

비교예 2의 경우, 모래주머니가 낙하한 부분에 일부 변형을 확인하였다.

(3) 비틀림강도 실험

비교예 2의 경우 판재의 외형에 변형을 확인하였다.

라. 비교예 3

(1) 내화성 실험

비교예 3의 경우, 6㎜ 게이지가 160㎜ 이동하였고 25㎜ 게이지가 60분 이상 시험체를 관통하였으며 약 5초 후 화재가 발생하여 내화성 기준을 만족하지 않았다.

(2) 내충격성 실험

비교예 3의 경우, 모래주머니가 낙하한 부분인 중간층에 일부 크랙을 확인하였다.

(3) 비틀림강도 실험

비교예 3의 경우, 중간층의 표면에 일부 찢어짐을 확인하였다.

마. 결과

상기 실험예와 같이 인, 산화칼슘의 함량, 평균입경, 굴패각 분말과 유성실리콘의 혼합양 등을 만족하는 실시예의 경우 내화, 내충격, 내구성 실험결과 내화, 내충격과 내구성 효과가 있는 것으로 확인되었으나, 비교예 1, 2 및 3의 경우 내화성 실험에서 화재가 발생하거나 게이지가 이동하는 것과 같이 내화 효과가 저하되었고, 내충격성과 내구성 효과를 확인할 수 없었다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 차음 및 내화 굴패각 조성물은 차음과 내화효과를 요구하는 공간을 구획하는 판재에 사용될 수 있고, 판재는 동종 판재 또는 이종판재를 상기 조성물을 바인더로 사용하여 내장재용 판재를 구성함으로써 차음 및 내화 효과를 발휘할 수 있다.

나아가 연성의 저렴한 비용의 금속판재를 사용하더라도 금속판재를 굴패각 조성물로 접합하는 경우 내구성, 내충격성 및 차음, 내화효과가 뛰어나며, 가공이 용이한 바작업공정의 효율성을 높일 수 있는 장점도 있는 것이다.

100 제1면, 제2면
200 굴패각 조성물

Claims (2)

1. 평균 입경이 0.03~0.05mm이고, 오산화인(P₂O₅) 0.05~0.1중량%, 산화칼슘(CaO) 50~55중량%이고, 비표면적이 300~350m²/g인 다공성 구조의 굴패각 분말 70 내지 80중량%; 및
   실리콘 오일 원액 98~99중량%, 경화제 0.5~1중량% 및 지연제 0.5~1중량%를 포함하는 유성실리콘(Silicone, R₂SiO) 20 내지 30중량%;를 포함하는 차음 및 내화용 굴패각 조성물.
2. 알루미늄 플레이트로 이루어진 제1면 및 제2면; 및
   상기 제1면 및 제2면 사이에 샌드위치 적층되는 중간층;을 포함하며,
   상기 중간층은,
   평균 입경이 0.03~0.05mm이고, 오산화인(P₂O₅) 0.05~0.1%, 산화칼슘(CaO) 50~55중량%함유하며, 비표면적이 300~350m²/g인 다공성 구조의 굴패각 분말 70 내지 80중량%; 및
   실리콘 오일 원액 98~99중량%, 경화제 0.5~1중량% 및 지연제 0.5~1중량%를 포함하는 유성실리콘(Silicone, R₂SiO) 20 내지 30중량%;를 포함하는 차음 및 내화용 굴패각 조성물로서,
   상기 제1면 또는 제2면의 일면에 도포되고, 중간층이 바인더로서 제1면 및 제2면을 결합하는 구조인 것을 특징으로 하는 선박용 내장재 판재.