KR20230103327A - 고압 수소 이송 파이프용 부재, 이의 제조방법 및 이를 이용한 고압 수소 이송 파이프 제조방법 - Google Patents
고압 수소 이송 파이프용 부재, 이의 제조방법 및 이를 이용한 고압 수소 이송 파이프 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230103327A KR20230103327A KR1020210194135A KR20210194135A KR20230103327A KR 20230103327 A KR20230103327 A KR 20230103327A KR 1020210194135 A KR1020210194135 A KR 1020210194135A KR 20210194135 A KR20210194135 A KR 20210194135A KR 20230103327 A KR20230103327 A KR 20230103327A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- barrier
- powder
- fiber
- pressure hydrogen
- manufacturing
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 37
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 52
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 141
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 109
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 109
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 99
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000012802 nanoclay Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 11
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 claims abstract description 11
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 9
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 58
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 36
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 34
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 34
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 32
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 24
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 24
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 9
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 8
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 7
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 5
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 5
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 4
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 claims description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 4
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 4
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 4
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 4
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 claims description 3
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 38
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 4
- 229920005549 butyl rubber Polymers 0.000 description 4
- 239000011199 continuous fiber reinforced thermoplastic Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 229920005558 epichlorohydrin rubber Polymers 0.000 description 4
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 3
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 2
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000800 acrylic rubber Polymers 0.000 description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910000271 hectorite Inorganic materials 0.000 description 2
- KWLMIXQRALPRBC-UHFFFAOYSA-L hectorite Chemical compound [Li+].[OH-].[OH-].[Na+].[Mg+2].O1[Si]2([O-])O[Si]1([O-])O[Si]([O-])(O1)O[Si]1([O-])O2 KWLMIXQRALPRBC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 2
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 229910000275 saponite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 229910021647 smectite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 2-Aminoethan-1-ol Chemical compound NCCO HZAXFHJVJLSVMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000412 polyarylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 1
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
- B32B1/08—Tubular products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
- B32B27/18—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
- B32B27/20—Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L11/00—Hoses, i.e. flexible pipes
- F16L11/04—Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2274/00—Thermoplastic elastomer material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2597/00—Tubular articles, e.g. hoses, pipes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Abstract
본 발명은 고압 수소 이송 파이프용 부재, 이의 제조방법 및 이를 이용한 고압 수소 이송 파이프 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 고압 수소 이송 파이프용 부재는 섬유강화 복합시트; 및 상기 섬유강화 복합시트의 적어도 일면에 형성된 배리어층;을 포함하고, 상기 배리어층은 바인더에 배리어성 분말이 분산된 구조를 가지며, 상기 배리어성 분말은 그래핀계 분말, 몰리브덴계 분말, 나노클레이계 분말 및 합성고무계 분말 중 하나 이상 포함한다.
Description
본 발명은 고압 수소 이송 파이프용 부재, 이의 제조방법 및 이를 이용한 고압 수소 이송 파이프 제조방법에 관한 것이다.
전세계적으로 수소경제의 중요성이 부각되면서 수소의 생산, 이송, 활용과 관련하여 활발한 논의가 진행 중이다. 전세계 녹색 수소 생산량이 19년 4만톤 수준에서 30년 570만톤 규모로 성장할 예정이기 때문에 이를 수용 가능한 인프라의 개발도 동반되어야 한다. 특히, 일반적으로 수소에너지 생산지 고압 수소 이송용 배관 제조방법을 제공하는 것이다.
역은 주 활용지역인 도심지역과 거리가 있기 때문에 수소에너지의 이송 방법에 대해서는 상당히 구체적으로 방안이 수립되어 있는 상황이다. 우리나라에서는 2019년 1월 "수소경제 활성화 로드맵"을 통해 단기적으로는 고압가스 튜브트레일러를 활용하나, 장기적으로는 전국을 연결하는 수소 주배관을 설치할 것으로 발표하였으며, 해당 로드맵과 관련하여 에너지경제연구원에서는 에너지 수요 규모에 따라 중소규모 수요는 튜브트레일러 운송방식, 대규모 수요는 파이프 운송방식이 필요하다고 발표했다. 미국은 현재 걸프만 지역에 집중된 수소배관을 전국적으로 확대할 계획이며, 유럽은 북아프리카, 중동지역에서 생산된 수소를 파이프를 활용, 수입하는 계획에 대해 발표한 바 있다.
종래 수소 이송용 배관은 탄소강 기반의 금속배관을 사용하였다. 종래 수소 생산방식은 석유화학공정, 철강제조공정 중 부수적으로 발생하는 수소(부생수소)를 활용하는 것이 주된 방식으로, 저압 환경에서 수소가 운반되기 때문에 탄소강 기반의 금속배관을 활용하더라도 문제가 없었다. 그러나, 수소경제 확대에 따라 수소를 주에너지원 중 하나로 활용하는 경우, 수소 이송방식의 효율화를 위해 고압 이송이 필요하게 되면서 문제가 발생하게 된다. 탄소강을 포함한 금속재는 수소 취성을 가지고 있기 때문에 고압 수소에 장기간 노출될 경우 신율이 저하되고 균열이 발생하기 쉬워지는 특징을 갖고 있다. 이 수소 취성은 내압 요구 성능이 높아질수록 더욱 심화되기 때문에 고압환경에서의 수소 이송에 대해서는 금속배관이 아닌 대안이 필요한 상황이다.
금속배관의 대안으로는 강화 열가소성 플라스틱 등의 강화비금속배관 (Reinforced Thermoplastics Pipe)이 있다. 이는 저압 수도관 및 송유관 등에 주로 사용되는 비금속배관 상에 강화섬유, 스틸코드, 알루미늄 등의 강화재를 보강한 것이다. 종래 비금속배관이 10Bar 이하의 저압 조건에서만 활용된 반면, 강화비금속배관은 금속배관과 동등한 수준의 내압 특성을 가져서 약 500bar 이상의 고압 조건에서도 활용 가능한 특징이 있다. 아울러 어떤 강화재를 활용하느냐에 따라 기능성 또한 다양하게 부여 가능하다는 특징이 있다.
한편 라이너 소재로 주로 활용되는 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 소재는, 수소기밀성이 낮기 때문에 알루미늄 층을 중간에 추가하여 사용하지만, 이로 인해 높은 내압성능의 구현이 불가능한 문제가 있었다.
본 발명과 관련한 배경기술은 일본 공개특허공보 제1994-344163호(1994.12.14. 공개, 발명의 명칭: 수지관 및 그 제조 방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 하나의 목적은 내압성, 수소 배리어성 및 내수소 취성이 우수한 고압 수소 이송 파이프용 부재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 배리어층의 부착력과 내구성이 우수한 고압 수소 이송 파이프용 부재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 파이프 성형시 성형성과 표면 품질이 우수한 고압 수소 이송 파이프용 부재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 생산성 및 경제성이 우수한 고압 수소 이송 파이프용 부재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 고압 수소 이송 파이프용 부재의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 고압 수소 이송용 부재를 이용한 고압 수소 이송 파이프의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 고압 수소 이송 파이프용 부재에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 고압 수소 이송 파이프용 부재는 섬유강화 복합시트; 및 상기 섬유강화 복합시트의 적어도 일면에 형성된 배리어층;을 포함하고, 상기 배리어층은 바인더에 배리어성 분말이 분산된 구조를 가지며, 상기 배리어성 분말은 그래핀계 분말, 몰리브덴계 분말, 나노클레이계 분말 및 합성고무계 분말 중 하나 이상 포함한다.
한 구체예에서 상기 배리어층은 바인더 5~50 중량% 및 배리어성 분말 50~95 중량%를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어층은 두께가 0.01㎛~500㎛일 수 있다.
한 구체예에서 상기 부재는 ISO 15105-1 기준에 의거하여 측정된 수소가스 투과도가 3.5 x 10-9 mol·m/m2·s·MPa 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 고압 수소 이송 파이프용 부재의 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 고압 수소 이송 파이프용 부재 제조방법은 섬유강화 복합시트의 적어도 일면에 배리어 코팅제를 도포 및 경화하여 배리어층을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 배리어 코팅제는 바인더 및 배리어성 분말을 포함하고, 상기 배리어성 분말은 그래핀계 분말, 몰리브덴계 분말, 나노클레이계 분말 및 합성고무계 분말 중 하나 이상 포함한다.
한 구체예에서 상기 배리어 코팅제는 바인더 5~50 중량% 및 배리어성 분말 50~95 중량%를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어성 분말은 판상형이며, 평균 크기가 0.1nm~10㎛이며, 종횡비가 10~3000일 수 있다.
한 구체예에서 상기 바인더는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아민, 실리케이트 화합물, 폴리(에틸렌 2,5-퓨란디카르복실레이트) 및 폴리(프로필렌 2,5-퓨란디카르복실레이트) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 경화는 20~120℃에서 실시될 수 있다. 상기 조건에서 용이하게 경화될 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어성 분말 및 바인더의 합 100 중량부에 대하여, 용제 50~300 중량부를 더 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 섬유강화 복합시트는 매트릭스 수지 및 상기 매트릭스 수지에 함침된 연속섬유를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 매트릭스 수지는 열가소성 수지를 포함하고, 상기 연속섬유는 탄소 섬유, 유리 섬유 및 아라미드 섬유 중 하나 이상 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점은 상기 고압 수소 이송 파이프용 부재를 이용한 고압 수소 이송 파이프 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 고압 수소 이송 파이프 제조방법은 상기 부재를 이용하여 예비성형체를 제조하는 단계; 및 상기 예비성형체를 이용하여 파이프 형상의 본체를 성형하는 단계;를 포함한다.
한 구체예에서 상기 예비성형체는 상기 부재를 한 층 이상 적층하여 제조될 수 있다.
한 구체예에서 상기 본체는 라이너의 외주면에 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 고압 수소 이송 파이프용 부재는 내압성, 수소 기밀성 및 내수소 취성이 우수하고, 배리어층의 부착력과 내구성이 우수하며, 성형성 및 표면 품질이 우수하며, 생산성 및 경제성이 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 고압 수소 이송 파이프용 부재를 나타낸 것이다.
도 2(a)는 본 발명에 따라 형성된 파이프용 부재의 배리어층을 나타낸 것이며, 도 2(b)는 종래 파이프용 부재를 나타낸 것이다.
도 2(a)는 본 발명에 따라 형성된 파이프용 부재의 배리어층을 나타낸 것이며, 도 2(b)는 종래 파이프용 부재를 나타낸 것이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 배리어성 분말은 고압 조건에서 수소 배리어성 향상을 위해 포함될 수 있다. 상기 수소 배리어성은 수소(H2) 분자, 수소 라디칼 및 수소 이온(H+) 등에 대한 차단성을 의미하는 것일 수 있다.
고압 수소 이송 파이프용 부재
본 발명의 다른 관점은 고압 수소 이송 파이프용 부재에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 고압 수소 이송 파이프용 부재를 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 고압 수소 이송 파이프용 부재(100)는 섬유강화 복합시트(10); 및 섬유강화 복합시트(10)의 적어도 일면에 형성된 배리어층(20);을 포함한다.
한 구체예에서 상기 섬유강화 복합시트는 매트릭스 수지 및 상기 매트릭스 수지에 함침된 연속섬유를 포함할 수 있다. 상기 연속섬유를 적용시, 연속적인 생산이 가능하여 생산성 및 경제성이 우수할 수 있다. 예를 들면 연속섬유가 보강된 열가소성 플라스틱(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFRTPC)을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 매트릭스 수지는 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 상기 열가소성 수지는 폴리올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리(메타)아크릴레이트계 수지, 폴리아릴렌설파이드계 수지, 폴리아미드계 수지 및 폴리염화비닐계 수지 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 수지 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 종류의 열가소성 수지를 포함시 연속섬유의 함침성, 기계적 강도 및 성형성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 연속섬유는 탄소 섬유, 유리 섬유 및 아라미드 섬유 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 종류의 연속섬유를 포함시 기계적 강도가 우수하면서 경량성, 유연성, 함침성 및 성형성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 연속섬유는 직경이 5~50㎛일 수 있다. 상기 조건에서 매트릭스 수지에 용이하게 함침될 수 있다.
한 구체예에서 상기 섬유강화 복합시트는 상기 매트릭스 수지 30~90 중량% 및 연속섬유 10~70 중량% 포함할 수 있다. 상기 조건에서 상기 섬유강화 복합시트 제조시 함침성, 외관성 및 기계적 물성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 섬유강화 복합시트는 상기 연속섬유가 일방향(uni direction, UD)으로 방향성을 가지며 배열될 수 있다. 상기 일방향으로 배열시, 본 발명의 기계적 강도가 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어층은 바인더 및 배리어성 분말을 포함하며, 상기 배리어층은 바인더에 배리어성 분말이 분산된 구조를 가진다.
한 구체예에서 상기 바인더는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아민, 실리케이트 화합물, 폴리(에틸렌 2,5-퓨란디카르복실레이트) 및 폴리(프로필렌 2,5-퓨란디카르복실레이트) 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 조건의 바인더를 포함시 상기 섬유강화 복합시트와 배리어층 사이의 부착력과, 배리어성 분말의 분산성이 우수할 수 있다. 예를 들면 폴리비닐아민을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어성 분말은 그래핀계 분말, 몰리브덴계 분말, 나노클레이계 분말 및 합성고무계 분말 중 하나 이상 포함한다. 상기 조건의 배리어성 분말을 포함시 상기 바인더와 혼합성 및 분산성이 우수하면서, 내압성 및 고압에서의 수소 배리어 특성이 우수하여, 고압 수소 이송 파이프 용도로 사용하기 적합할 수 있다. 예를 들면 나노클레이계 분말을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 그래핀계 분말은 그래핀(graphene), 그래핀 옥사이드(graphene oxide), 그라파이트(graphite) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 몰리브덴계 분말은 이황화몰리브덴(molybdenum disulfide)를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 나노클레이계 분말은 몬모릴로나이트(montmorillonite), 카올리나이트(kaolinite), 헥토라이트(hectorite), 사포나이트(saponite) 및 스멕타이트(smectite) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 합성고무계 분말은 부틸고무(IIR), 클로로프렌 고무(CR), 에틸렌/아크릴 고무(AEM), 에피클로로히드린 고무(ECO), 에틸렌-프로필렌-디엔-모노머 고무(EPDM), 니트릴-부타디엔 고무(NBR), 불소 고무(FKM) 및 수소 첨가 니트릴-부타디엔 고무(HNBR) 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 합성고무계 분말을 포함시 고압에서의 수소 배리어 특성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어성 분말은 판상형일 수 있다. 상기 조건에서 배리어층의 고압에서의 수소 배리어 특성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어성 분말은 평균 크기가 0.1nm~10㎛일 수 있다. 본 발명에서 상기 평균 크기는, 상기 배리어성 분말의 최대 길이일 수 있다. 상기 평균 크기와 종횡비 조건의 배리어성 분말을 적용시 혼합성과 분산성이 우수하면서 배리어층의 고압에서의 수소 배리어 특성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 배리어성 분말은 평균 크기가 0.1~1000nm 일 수 있다. 다른 예를 들면 상기 배리어성 분말은 평균 크기가 0.1nm~10㎛이며, 종횡비가 10~3000인 판상형 분말일 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어층은 배리어성 분말 50~95 중량% 및 바인더 5~50 중량%를 포함할 수 있다. 상기 함량 범위에서 내압성, 수소 배리어성이 우수하고, 배리어성 분말의 분산성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 배리어층은 배리어성 분말 50~85 중량% 및 바인더 15~50 중량% 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어층은 두께가 0.01㎛~500㎛ 일 수 있다. 상기 조건에서 고온 조건에서 수소 배리어성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 섬유강화 복합시트는 두께가 0.1~50mm 일 수 있다. 상기 조건에서 유연성, 성형성, 내압성 및 강성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 부재는 ISO 15105-1(차압법에 의한 기체 투과도 측정법) 기준에 의거하여 측정된 수소가스 투과도가 3.5 x 10-9 mol·m/m2·s·MPa 이하일 수 있다. 상기 조건에서 수소 가스 배리어성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 부재는 수소가스 투과도가 1.5 x 10-12 mol·m/m2·s·MPa 이하일 수 있다.
고압 수소 이송 파이프용 부재 제조방법
본 발명의 하나의 관점은 고압 수소 이송 파이프용 부재 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 고압 수소 이송 파이프용 부재 제조방법은 섬유강화 복합시트의 적어도 일면에 배리어 코팅제를 도포 및 경화하여 배리어층을 형성하는 단계;를 포함한다.
한 구체예에서 상기 섬유강화 복합시트는 매트릭스 수지 및 상기 매트릭스 수지에 함침된 연속섬유를 포함할 수 있다. 상기 연속섬유를 적용시, 연속적인 생산이 가능하여 생산성 및 경제성이 우수할 수 있다. 예를 들면 연속섬유가 보강된 열가소성 플라스틱(continuous fiber reinforced thermoplastic, CFRTPC)을 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 고압 수소 이송 파이프용 부재는 파이프용 부재 제조장치를 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들면 상기 파이프용 부재 제조장치는 연속섬유가 권취된 복수 개의 보빈이 구비되는 텐션 유닛; 상기 크릴의 보빈으로부터 공급되는 연속섬유를 일방향으로 배열하여 스프레딩하는 스프레딩 유닛; 상기 일방향으로 배열된 연속섬유에 매트릭스 수지를 주입하여 함침시키는 수지 주입 유닛; 상기 매트릭스 수지가 함침된 연속섬유를 압출하여 섬유강화 복합시트를 성형하는 쉐이핑 다이; 상기 섬유강화 복합시트를 냉각하는 냉각조; 상기 냉각조에서 냉각된 섬유강화 복합시트에 배리어 코팅제를 도포하여 배리어층을 형성하는 코팅유닛; 상기 배리어층이 형성된 섬유강화 복합시트를 인취하는 인취장치(puller); 및 상기 인취장치로 인취된 섬유강화 복합시트를 절단하는 커팅기;를 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 섬유강화 복합시트는 상기 연속섬유가 권취된 크릴에 구비된 복수 개의 보빈에 연속섬유를 권취하고, 상기 보빈이 회전하면서 공급되는 연속섬유를 텐션 유닛을 통해 일정 장력으로 당기면서, 스프레딩 유닛을 통해 연속섬유를 일방향으로 배열하여 스프레딩한다. 그 다음에, 상기 스프레딩 유닛을 통과한 연속섬유에 매트릭스 수지를 주입하여 함침시키고, 상기 매트릭스 수지가 함침된 연속섬유를 쉐이핑 다이를 통해 압출하여 시트 형태로 성형하고, 냉각조에서 냉각하여 제조할 수 있다.
상기 제조된 섬유강화 복합시트는 코팅유닛으로 이송되어, 상기 섬유강화 복합시트의 적어도 일면에 배리어 코팅제를 도포 및 경화하여 배리어층을 형성할 수 있다. 한 구체예에서 상기 배리어 코팅제는 스프레이 코팅법 등을 이용하여 도포될 수 있다. 상기와 같이 섬유강화 복합시트의 표면에 코팅층을 형성하는 경우, 상기 배리어성 분말이 섬유강화 복합시트의 표면에 대하여 평행하게 배열되어, 수소 배리어성이 우수하고, 고압 조건에서 수소 배리어성이 우수할 수 있다.
도 2(a)는 본 발명에 따라 형성된 파이프용 부재의 배리어층을 나타낸 것이며, 도 2(b)는 종래 파이프용 부재를 나타낸 것이다. 상기 도 2(a)와 같이 섬유강화 복합시트 표면에 배리어 코팅제를 도포 및 경화하여 배리어층을 형성시, 판상의 배리어성 성분(24)은 섬유강화 복합시트 일면에 대하여 평행한 방향으로 형성되어 수소가 투과되는 pathway가 연장되어, 수소 기밀성 및 수소 배리어성이 우수할 수 있다.
반면 종래 파이프용 부재는, 폴리올레핀 수지 등 매트릭스 수지에 배리어성 분말을 혼합하여 연속섬유에 함침하여 제조된다. 이 경우, 상기 도 2(b)와 같이, 매트릭스 수지(21)의 배리어성 분말(23)이 연속섬유(길이방향)에 대하여 평행한 방향으로 배열되지 않아 수소 배리어성이 저하될 수 있다.
한 구체예에서 연속섬유는 직경이 5~50㎛일 수 있다. 상기 조건에서 매트릭스 수지에 용이하게 함침될 수 있다.
한 구체예에서 상기 섬유강화 복합시트는 상기 매트릭스 수지 30~90 중량% 및 연속섬유 10~70 중량% 포함할 수 있다. 상기 조건에서 상기 섬유강화 복합시트 제조시 함침성, 외관성 및 기계적 물성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 섬유강화 복합시트는 상기 연속섬유가 일방향(uni direction, UD)으로 방향성을 가지며 배열될 수 있다. 상기 일방향으로 배열시, 본 발명의 기계적 강도가 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어 코팅제는 바인더 및 배리어성 분말을 포함한다.
한 구체예에서 상기 바인더는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아민, 실리케이트 화합물, 폴리(에틸렌 2,5-퓨란디카르복실레이트) 및 폴리(프로필렌 2,5-퓨란디카르복실레이트) 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 조건의 바인더를 포함시 상기 섬유강화 복합시트와 배리어층 사이의 부착력과, 배리어성 분말의 분산성이 우수할 수 있다. 예를 들면 폴리비닐아민을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어성 분말은 그래핀계 분말, 몰리브덴계 분말, 나노클레이계 분말 및 합성고무계 분말 중 하나 이상 포함한다. 상기 조건의 배리어성 분말을 포함시 상기 바인더와 혼합성 및 분산성이 우수하면서, 내압성 및 고압에서의 수소 배리어 특성이 우수하여, 고압 수소 이송 파이프 용도로 사용하기 적합할 수 있다. 예를 들면 나노클레이계 분말을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 그래핀계 분말은 그래핀(graphene), 그래핀 옥사이드(graphene oxide), 그라파이트(graphite) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 몰리브덴계 분말은 이황화몰리브덴(molybdenum disulfide)를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 나노클레이계 분말은 몬모릴로나이트(montmorillonite), 카올리나이트(kaolinite), 헥토라이트(hectorite), 사포나이트(saponite) 및 스멕타이트(smectite) 중 하나 이상 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 합성고무계 분말은 부틸고무(IIR), 클로로프렌 고무(CR), 에틸렌/아크릴 고무(AEM), 에피클로로히드린 고무(ECO), 에틸렌-프로필렌-디엔-모노머 고무(EPDM), 니트릴-부타디엔 고무(NBR), 불소 고무(FKM) 및 수소 첨가 니트릴-부타디엔 고무(HNBR) 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 합성고무계 분말을 포함시 고압에서의 수소 배리어 특성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어성 분말은 판상형일 수 있다. 상기 조건에서 배리어층의 고압에서의 수소 배리어 특성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어성 분말은 평균 크기가 0.1nm~10㎛일 수 있다. 본 발명에서 상기 평균 크기는, 상기 배리어성 분말의 최대 길이일 수 있다. 상기 평균 크기와 종횡비 조건의 배리어성 분말을 적용시 혼합성과 분산성이 우수하면서 배리어층의 고압에서의 수소 배리어 특성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 배리어성 분말은 평균 크기가 0.1~1000nm 일 수 있다. 다른 예를 들면 상기 배리어성 분말은 평균 크기가 0.1nm~10㎛이며, 종횡비가 10~3000인 판상형 분말일 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어 코팅제는 배리어성 분말 50~95 중량% 및 바인더 5~50 중량%를 포함할 수 있다. 상기 함량 범위에서 내압성, 수소 배리어성이 우수하고, 배리어성 분말의 분산성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 배리어 코팅제는 배리어성 분말 50~85 중량% 및 바인더 15~50 중량% 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어 코팅제는 용제를 더 포함할 수 있다. 상기 용제는 혼합성, 분산성 및 작업성 향상을 목적으로 포함될 수 있다. 한 구체예에서 상기 용제는 물, 탄소수 1~10의 알코올, 헥산, N-메틸-피롤리돈(NMP), 감마부티로락톤, 아세톤, 디메틸포름아미드 및 모노에탄올아민 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 탄소수 1~10의 알코올은 에탄올, 에탄올 및 이소프로판올 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어 코팅제는 상기 배리어성 분말 및 바인더의 합 100 중량부에 대하여, 상기 용제 100~5000 중량부를 포함할 수 있다. 상기 조건에서 혼합성, 분산성 및 작업성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 용제는 1500~2500 중량부 포함될 수 있다.
한 구체예에서 상기 배리어 코팅제는 20~120℃에서 경화될 수 있다. 상기 조건으로 경화시 배리어층이 용이하게 경화될 수 있다. 예를 들면 80~100℃에서 경화될 수 있다.
고압 수소 이송 파이프용 부재를 이용한 고압 수소 이송 파이프 제조방법
본 발명의 또 다른 관점은 상기 고압 수소 이송 파이프용 부재를 이용한 고압 수소 이송 파이프 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 고압 수소 이송 파이프 제조방법은 상기 고압 수소 이송 파이프용 부재를 이용하여 예비성형체를 제조하는 단계; 및 상기 예비성형체를 이용하여 파이프 형상의 본체를 성형하는 단계;를 포함한다.
한 구체예에서 상기 예비성형체는 상기 부재를 한 층 이상 적층하여 제조될 수 있다. 상기 부재를 한 층 이상 적층하여 사용시 상기 파이프의 수소 배리어성, 내압성 및 기계적 물성이 우수할 수 있다. 상기 부재를 적층시, 단위 부재의 연속섬유의 배향 각도가 동일하거나 서로 다르도록 적층할 수 있다.
한 구체예에서 상기 본체는 라이너의 외주면에 형성될 수 있다. 상기 라이너는 상기 파이프의 내압성과 수소 배리어성을 향상시키기 위해 포함될 수 있다. 한 구체예에서 상기 라이너는 알루미늄(Al) 등의 금속을 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
예를 들면 일정한 크기로 절단된 부재를 한 층 이상 적층(라미네이션)하여 예비성형체를 제조하고, 상기 예비성형체를 코일러(coiler) 등의 권취 장치를 이용하여 나선형으로 와인딩한 다음, 80~100℃로 가열하면서, 권취 장력을 이용한 압력으로 압착하여 파이프 형상의 본체를 성형할 수 있다. 예를 들면 상기 예비성형체는 라이너의 외주면에 권취되어 형성될 수 있다.
고압 수소 이송 파이프 제조방법에 의해 제조된 고압 수소 이송 파이프
본 발명의 또 다른 관점은 상기 고압 수소 이송 파이프 제조방법에 의해 제조된 고압 수소 이송 파이프에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예 및 비교예
실시예 1
(1) 섬유강화 복합시트 준비: 일방향으로 배열된 연속섬유(직경 5~10㎛의 탄소섬유)에 매트릭스 수지(폴리프로필렌 수지)를 함침하고, 시트 형상으로 성형 및 냉각하여 두께 0.2~1.0mm의 섬유강화 복합시트를 제조하였다.
(2) 배리어 코팅제 준비: 바인더(폴리비닐아민 수지) 20 중량% 및 배리어성 분말(평균크기(직경) 1㎛ 및 종횡비 1000의 판상형 몬모릴로나이트, 제조사: KUNIMINE, 제품명: KUNIPIA-F) 80 중량%를 준비하고, 상기 바인더 및 배리어성 분말의 합 100 중량부에 대하여 용제(물) 2000 중량부를 균질하게 혼합하여 배리어 코팅제를 준비하였다.
(3) 고압 수소 이송 파이프용 부재 제조: 상기 섬유강화 복합시트의 적어도 일면에 배리어 코팅제를 도포(스프레이 코팅)하고 80~100℃에서 경화하여 두께 30~70㎛의 배리어층을 형성하여 고압 수소 이송 파이프용 부재를 제조하였다.
실시예 2
상기 바인더로 폴리비닐아세테이트 수지를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고압 수소 이송 파이프용 부재를 제조하였다.
실시예 3
상기 바인더로 폴리아미드 6 수지를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고압 수소 이송 파이프용 부재를 제조하였다.
비교예 1
상기 배리어 코팅제로 배리어성 분말 100 중량부 및 용제 2000 중량부를 적용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고압 수소 이송 파이프용 부재를 제조하였다.
비교예 2
상기 일방향으로 배열된 연속섬유를, 폴리프로필렌 100 중량부에 상기 배리어성 분말 10 중량부를 균질하게 혼합한 매트릭스 수지 조성물에 함침하고, 시트 형상으로 성형 및 냉각하여 두께 0.2~1.0mm의 섬유강화 복합시트를 제조하였다.
상기 실시예 1~3 및 비교예 1~2의 고압 수소 이송 파이프용 부재에 대하여 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 수소투과도(mol·m/m2·s·MPa): ASTM 15105-1 기준(차압법에 의한 기체 투과도 측정법)에 의거하여 측정장비를 이용하여 부재의 수소투과도를 측정하였다.
(2) 외관성: 부재의 표면을 육안으로 관찰하여 배리어층의 이탈이나 박리 여부를 관찰하여 하기 기준으로 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다 (◎: 매우 양호, ○: 양호, △: 배리어층 일부 박리 발생, X: 배리어층의 심각한 박리 발생).
상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예 1~3의 경우 비교예 1~2에 비해 수소 배리어성이 우수하면서, 배리어 코팅제의 분산성이 우수하였고, 배리어층의 박리나 탈리가 발생하지 않아 파이프용 부재 외관이 우수한 것을 알 수 있었다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 섬유강화 복합시트 20: 배리어층
21: 매트릭스 수지 22: 바인더
23, 24: 배리어성 분말
100: 고압 수소 이송 파이프용 부재
21: 매트릭스 수지 22: 바인더
23, 24: 배리어성 분말
100: 고압 수소 이송 파이프용 부재
Claims (15)
- 섬유강화 복합시트; 및
상기 섬유강화 복합시트의 적어도 일면에 형성된 배리어층;을 포함하고,
상기 배리어층은 바인더에 배리어성 분말이 분산된 구조를 가지며,
상기 배리어성 분말은 그래핀계 분말, 몰리브덴계 분말, 나노클레이계 분말 및 합성고무계 분말 중 하나 이상 포함하는, 고압 수소 이송 파이프 부재.
- 제1항에 있어서, 상기 배리어층은 바인더 5~50 중량% 및 배리어성 분말 50~95 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 수소 이송 파이프용 부재.
- 제1항에 있어서, 상기 배리어층은 두께가 0.01㎛~500㎛인 것을 특징으로 하는 고압 수소 이송 파이프용 부재.
- 제1항에 있어서, 상기 부재는 ISO 15105-1 기준에 의거하여 측정된 수소가스 투과도가 3.5 x 10-9 mol·m/m2·s·MPa 이하인 것을 특징으로 하는 고압 수소 이송 파이프용 부재.
- 섬유강화 복합시트의 적어도 일면에 배리어 코팅제를 도포 및 경화하여 배리어층을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 배리어 코팅제는 바인더 및 배리어성 분말을 포함하고,
상기 배리어성 분말은 그래핀계 분말, 몰리브덴계 분말, 나노클레이계 분말 및 합성고무계 분말 중 하나 이상 포함하는 고압 수소 이송 파이프용 부재 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 배리어 코팅제는 바인더 5~50 중량% 및 배리어성 분말 50~95 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 수소 이송 파이프용 부재 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 배리어성 분말은 판상형이며, 평균 크기가 0.1nm~10㎛이며, 종횡비가 10~3000인 것을 특징으로 하는 고압 수소 이송 파이프용 부재 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 바인더는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리비닐알코올, 폴리비닐아민, 실리케이트 화합물, 폴리(에틸렌 2,5-퓨란디카르복실레이트) 및 폴리(프로필렌 2,5-퓨란디카르복실레이트) 중 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 수소 이송 파이프용 부재 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 경화는 20~120℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 고압 수소 이송 파이프용 부재 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 배리어성 분말 및 바인더의 합 100 중량부에 대하여, 용제 50~300 중량부를 더 포함하는 고압 수소 이송 파이프용 부재 제조방법.
- 제5항에 있어서, 상기 섬유강화 복합시트는 매트릭스 수지 및 상기 매트릭스 수지에 함침된 연속섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 수소 이송 파이프용 부재 제조방법.
- 제11항에 있어서, 상기 매트릭스 수지는 열가소성 수지를 포함하고,
상기 연속섬유는 탄소 섬유, 유리 섬유 및 아라미드 섬유 중 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 수소 이송 파이프용 부재 제조방법.
- 제1항의 고압 수소 이송 파이프용 부재를 이용하여 예비성형체를 제조하는 단계; 및
상기 예비성형체를 이용하여 파이프 형상의 본체를 성형하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고압 수소 이송 파이프 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 예비성형체는 상기 부재를 한 층 이상 적층하여 제조되는 것을 특징으로 하는 고압 수소 이송 파이프 제조방법.
- 제14항에 있어서, 상기 본체는 라이너의 외주면에 형성되는 것을 특징으로 하는 고압 수소 이송 파이프 제조방법.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210194135A KR20230103327A (ko) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 고압 수소 이송 파이프용 부재, 이의 제조방법 및 이를 이용한 고압 수소 이송 파이프 제조방법 |
| PCT/KR2022/010222 WO2023128096A1 (ko) | 2021-12-31 | 2022-07-13 | 고압 수소 이송 파이프용 부재, 이의 제조방법 및 이를 이용한 고압 수소 이송 파이프 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210194135A KR20230103327A (ko) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 고압 수소 이송 파이프용 부재, 이의 제조방법 및 이를 이용한 고압 수소 이송 파이프 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230103327A true KR20230103327A (ko) | 2023-07-07 |
Family
ID=86999530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210194135A KR20230103327A (ko) | 2021-12-31 | 2021-12-31 | 고압 수소 이송 파이프용 부재, 이의 제조방법 및 이를 이용한 고압 수소 이송 파이프 제조방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230103327A (ko) |
| WO (1) | WO2023128096A1 (ko) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5294609B2 (ja) * | 2007-11-10 | 2013-09-18 | 国立大学法人九州工業大学 | ガスバリア性の炭素繊維強化プリプレグ及び炭素繊維強化プラスチック並びにそれらの製造方法 |
| EP2960053A1 (en) * | 2014-06-24 | 2015-12-30 | Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) | Plastic liner for a composite pressure vessel |
| KR101679698B1 (ko) * | 2016-05-19 | 2016-11-25 | 전자부품연구원 | 방열특성이 향상된 섬유강화형 고분자 복합기판 및 그의 제조방법 |
| KR102119305B1 (ko) * | 2018-04-24 | 2020-06-04 | 도레이첨단소재 주식회사 | 섬유강화 프라이머 도료 조성물이 코팅된 섬유강화 플라스틱 |
| KR102202383B1 (ko) * | 2018-08-10 | 2021-01-12 | (주)엘지하우시스 | 섬유 강화 복합재의 제조방법 |
-
2021
- 2021-12-31 KR KR1020210194135A patent/KR20230103327A/ko unknown
-
2022
- 2022-07-13 WO PCT/KR2022/010222 patent/WO2023128096A1/ko unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023128096A1 (ko) | 2023-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220275909A1 (en) | Pressure Vessel | |
| JP5776598B2 (ja) | ゴムホースの製造方法、ゴムホース、及び端子金具付きゴムホース | |
| KR102541099B1 (ko) | 복합 압력 용기용의 플라스틱 라이너 | |
| US5380385A (en) | Process for the manufacture of a flexible polymeric structure by extrusion and the flexible structure manufactured therefrom | |
| JP6457330B2 (ja) | 繊維強化樹脂複合管状構造体及びその製造方法 | |
| CN111098427A (zh) | 一种丝束预浸料、以及复合材料高压储氢罐及其制备工艺 | |
| US20150045527A1 (en) | Film, especially for use in non-disruptive sewage pipe renovation | |
| CN109882664B (zh) | 钢带增强螺旋波纹管及其生产工艺 | |
| US20140182735A1 (en) | Thermoplastic extrusion with vapor barrier and surface sulfonation | |
| US11105465B2 (en) | Pressure vessel | |
| KR20230103327A (ko) | 고압 수소 이송 파이프용 부재, 이의 제조방법 및 이를 이용한 고압 수소 이송 파이프 제조방법 | |
| KR101689569B1 (ko) | 프리폼 성형을 위한 섬유 강화 복합재의 성형방법 | |
| KR20230122054A (ko) | 그래핀을 포함하는 단층 또는 다층 구조를 가지는 자동차연료 및 증기 이송 튜빙 | |
| RU2650139C1 (ru) | Труба из синтетического материала и способ её изготовления | |
| CN200949710Y (zh) | 增强热塑性塑料管材 | |
| CN103742731A (zh) | 一种超高压聚乙烯管材和制造方法 | |
| RU57864U1 (ru) | Композитная труба | |
| CN103612421A (zh) | 玻璃钢/聚烯烃复合内衬管及其制作方法 | |
| CN214618240U (zh) | 一种无机纳米阻氧辐射交联聚乙烯管材 | |
| CN104786461A (zh) | 一种增强热塑性塑料管的制备工艺 | |
| CN115264189A (zh) | 一种输氢用塑料复合管及其制备方法 | |
| CN210007284U (zh) | 一种复合材料电力用电缆保护管 | |
| CN203202438U (zh) | 一种超高环刚度塑钢复合管 | |
| RU57863U1 (ru) | Композитная труба | |
| CN201416698Y (zh) | 增强热塑性塑料管材 |