KR100377338B1 - 진공시켜 성형한 패널형상의 구성요소 및 그 단열방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레싱(pressing)하며 필요에 따라 경화처리(hardened)한 미소다공성 단열재(microporous insulating material)를 포함하며 진공시켜 단열한 패널형상의 성형구성요소에 관한것으로, 그 단열재는 1개이상의 보호피복진공층(sheathed and evacuated layers)내에 있고 그 성형구성요소는 층상구조(lamellar structure)를 가진 하나의 표면을 구비하여 그 층상구조는 가느다란 절개부(elongate incisions)에 의해 그 표면내에서 형성되고 그 성형구성요소 두께의 40∼95%에 대응하는 깊이를 구비한다.

또, 본 발명은 곡면(curved surfaces)을 단열재로 단열하는 방법에 있어서, 그 성형구성요소는 그 곡면에 대하여 적합하게 층상구조를 가진 표면으로 피팅(fitting)되도록 형성시켜 적합한 위치에 고정시키고 최소한 1개의 층내에서 그 진공을 파괴시킴을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.

Description

진공시켜 성형한 패널형상의 구성요소 및 그 단열방법{Panel-shaped, evacuated molded element and method of thermal insulation for the molded element}

본 발명은 프레싱(pressing)을 하며 필요에 따라 경화처리(hardened)를 한 미소다공성 단열재를 포함한 진공시켜 단열성형한 패널형상(panel shaped)의 구성요소에 관한 것이다.

또, 본 발명은 곡면(curved surfaces), 특히 파이프의 단열방법과 그 성형구성요소의 사용에 관한 것이다.

특허문헌 DE-4432896 A1에서는 보호피복금속벽(sheath)내에서 기밀하게 밀폐시킨, 프레싱하며 선택적으로 경화처리를 한 미소다공성 단열재를 기재로 한 진공시켜 단열한 성형구성요소에 대하여 기재되어 있다.

곡면, 특히 파이프(pipes) 및 실린더(cylinders)에서 곡면을가진 구성요소의 단열에 있어서, 이와 같은 성형구성요소는 어느 일정한 범위에서만 적합하다.

예로써, 그 성형구성요소를 곡면에 적합하게 피팅(fitting)하도록 하는데는 상당한 힘을 가하는 것이 필요하다.

그 표면의 피복층(coverage)은 그 재료의 강성(stiffness)과 그 표면의 치수공차(dimensional tolerances)로 인하여 통상적으로 불완전하게 된다.이와 같은 표면의 불완전성과, 그 곡면에 적합하게 피팅(fitting)되도록 할 때 그 성형구성요소의 불가피한 크리싱(creasing)은 불완전한 단열의 원인이 되었다.단열 또는 곡율이 높은 곡면의 단열에 쓰이는 두께가 엷은 성형구성요소는 구부릴 수 없고, 또 적합하게 구부릴 수 없기 때문에 사용할 수 없다.

본 발명은 상당한 두께로 구성할 수 있는 곡면과 그 곡면의 사용에 적합한 소정 타입의 성형구성요소에 대하여 효과적인 단열을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 성형구성요소(molded element)의 단면도를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 성형구성요소층의 바람직한 단면형상의 확대도를 나타낸다.

도 3은 본 발명의 성형구성요소를 사용하여 파이프(pipe)를 보호시킬 수 있는 방법의 설명도를 나타낸다.

도 4는 본 발명에 의한 또다른 실시예의 성형구성요소의 단면도를 나타낸다.

〈도면에 나타낸 주요부호의 설명〉

1: 미소다공성 단열재(microporous insulating material)2: 보호피복층(gastight sheathing)

3: 절개부(incisions) 4: 파이프(pipe)

5: 성형구성요소(molded element) 6: 내층(inner layer)

7: 중간층(middle layer) 8: 외층(outer layer)

본 발명은 프레싱(pressing)을 하며 필요에 따라 경화처리(hardened)를 한 미소다공성 단열재를 포함하며, 진공시켜 단열한 패널형상의 성형구성요소에 있어서, 그 단열재는 1개 이상의 보호피복 진공처리층(sheathed and evacuated layers)내에 있으며, 그 성형구성요소는 층상구조(lamellar structure)를 가진 표면을 구비하고, 그층상 구조는 그 표면내에서 길이 방향으로 가느다란 절개부(elongate incisions)에 의해 형성되고 그 성형구성요소의 두께의 40∼95%의 깊이를 가짐을 특징으로 하는 성형구성요소에 관한 것이다.또, 본 발명은 단열재로 곡면을 단열하는 방법에 있어서, 그 성형구성요소가 곡면에 대하여 층상구조를 가진 표면으로 피팅(fitting)하도록 형성하여 고정시키며, 최소한 1개의 층내에서 층내에서 진공을 파괴시킴을 특징으로 하는 단열방법에 관한 것이다.그 층상구조에 의해 비교적 두께가 엷은 성형구성요소가 곡면에 대하여 소정의 힘을 가하지 않고 설정하도록 하여, 곡율반경이 작은 표면이라도 이와 같은 방법으로 하여 단열시킬 수 있다.그 진공을 파괴시킴으로써 그 단열에 잔류되어 있는 투과할 수 있는 위치를 제거시키거나 최소한 감소시킨다.이와 같은 제거 또는 감소에 의해 그 성형구성요소의 용량(volume)을 증가시키고, 열이 통과할 수 있는 갭(gaps) 또는 크랙(cracks)이 더 작아지거나 또는 폐쇄된다.특히 효과적인 단열을 필요로 할 경우, 2개∼5개이상의 층(layers)으로 이루어진 그 성형구성요소의 다층구조가 바람직하다.이들 층은 접합부(joints)를 지그재그 형상(staggered forms)으로 되게 배열함으로써 열손실을 더 감소시킨다.그 단열물질(단열재)의 열전도율은 그 시스템내의 공기압력을 감소시킴으로써 현저하게 저하시킬 수 있다.미소다공성 단열물질의 효율은 그 단열물질내의 분압(partial pressure)을 5∼10mbar이하로 저하시킬 경우 효율(factor) 10까지 향상시킬 수 있어, 그 부대기압(subatmospheric pressure)의 레벨이 그 단열의 효율을 결정한다.단열에 사용하는 그 성형구성요소가 하나의 다층구조로 이루어지고 그 다층 전체에서 진공을 파괴시키지 않으며, 최소한 하나의 층이 진공상태로 잔류될 경우, 특히 효과적인 단열이 얻어진다.적합한 보호피복층(sheathing), 예로 다층필름을 사용함으로써, 그 잔류진공의 안정성을 수년간 보존시킬 수 있다.이와 같은 성형구성요소가 진공처리층(evacuated layer)과 진공처리하지 않은 층(nonevacuated layer)을 구비함으로써, 예로써 파이프라인(pipeliens)은 공지의 시스템보다 염가로, 또 기술적면에서 효과적으로 단열시킬 수 있다.그 표면내의 절개부(incisions)와 기밀한 보호피복층내의 부대기압(subatmospheric pressure)은 그 표면의 강성에 따라 그 필름을 절개부내로 약간 드로잉(drawing)시킬 수 있는 효과가 있다.그 결과, 주름(creases)없이 그 곡면을 피복할 수 있다.따라서, 양자(그 절개부와 부대기압)의 특징은 그 단열효율을 증가시킨다.본 발명을 첨부도면에 따라 아래에 더 구체적으로 설명한다.

도 1에 의한 성형구성요소(molded element)는 패널형상으로 형성되고, 그 전체 또는 일부가 미소다공성 단열재(1)와 기밀한 보호피복층(2)(일부만 개략적으로 나타냄)으로 구성되어 있다. 그 성형구성요소는 길이방향으로 가느다란 절개부(elongate incisions)(3)에 의해 구성된 표면을 구비한다.그 절개부는 성형구성요소 두께(d)의 40∼95%, 특히 바람직하게는 60∼85%의 깊이(t)를 가진다. 깊이(t)는 최소한 5mm가 대표적이다.

그 성형구성요소의 두께(d)는 그 소정의 단열효과에 의해 결정된다.소형파이프(직경 약 50mm)의 경우 그 파이프직경의 ? 5%이고 대형파이프(직경 최소 300mm)의 경우 그 파이프직경의 ＞ 2%인 파이프벽 두께에서 그 성형구성요소의 절개부의 사용에 대한 필요성이 높아진다.

그 성형구성요소의 밀도에 따라 주로 결정되는 그 성형구성요소의 강성은 여기서 하나의 기능적인 역할을 한다. 그 절개부는 간격 4∼40㎜, 특히 바람직하게는 10∼20mm로 서로 차례로, 바람직하게는 서로 평행하게 배치하는 것이 특히 바람직하며, 기준폭(b)은 0.5∼5mm, 바람직하게는 1∼3mm를 가진다.

이들 절개부의 단면은 정방형, 구형, 예각형 또는 원형의 팁(tip)을 가진 형상을 갖는 것이 바람직하며, 특히 바람직하게는 도 2에 나타낸 형상A∼D중 하나이다.

이들 절개부사이의 간격은 선택한 기준폭에 따라, 또는 얻어진 내경(inside diameter)에 따라 결정된다. 각각의 절개부의 기준폭이 추가될 경우, 그 곡면에 위치한 그 성형구성요소의 외원주와 내원주사이에는 차(difference)가 발생한다.단열재로 곡면을 단열시키는 특히 바람직한 방법은 그 성형구성요소를 그 곡면에 적합하게 그 성형구성요소의 구성한 표면으로 피팅(fitting)시켜 고정하고 그 다음으로 그 진공을 파괴시킴으로써 얻어진다.

이것은 도 3에서 파이프(4)의 단열에 의해나타낸다.

보호피복시킨 성형구성요소(5)를 파이프(4)를 중심으로 하여 위치시키고 그 층을 형성한 표면을 그 파이프의 원주면상에 위치하도록 한다.그 두께(d)가 비교적 크고, 그 파이프의 곡율반경이 비교적 작더라도, 그 층 구조에 의해 그 성형구성요소는 그 파이프의 구성에 따라 구부러지도록 한다.그 진공처리한 성형구성요소는 파이프, 예로써 원유(crude oil) 및 지역난방 라인(distric heating lines) 등 파이프라인(pipelines), 엔진, 터빈 및 굴뚝(chimneys) 등 파이프의 단열사용에 바람직하다.

다수의 보호피복 및 진공처리층(내층 6, 중간층 7 및 외층 8)으로 구성된 성형구성요소를 도 4에서 나타내며, 그 다수층은 프레싱(pressing)하고 필요에 따라 경화처리(hardened)를 한 미소다공성 단열재(microporous insulation material)를 포함한다.곡면(curved surface)의 단열로, 그 성형구성요소는 그 곡면에 대하여 적합하게 그 층상구조를 가진 그 성형구성요소의 표면으로 피팅(fitting)하도록 하여 고정시키고 그 다음으로 그 진공을 최소한 하나의 층내에서 파괴시킨다.그리고, 그 진공은 최소한 하나의 다른 층내에서 보존시키는 것이 바람직하다. 그 곡면에 지지되어 있는 층내의 진공을 파괴시키고 최소한 하나의 다른 층내의 진공은 영구보존시키는 것이 특히 바람직하다.

예로, 그 성형구성요소를 전체로 하거나 또는 층층으로 하여 파이프(4)상에 접착시킬 수 있고, 또, 그 성형구성요소 주위에 또는 각각의 경우 파이프에 지지되어 있는 성형구성요소의 한층의 주위에 테이프, 바람직하게는 직물섬유테이프 또는 접착테이프, 플라스틱필름 또는 금속포일(metal foil)을 래핑(wrapping)시켜 그 파이프상에 고정시킬 수 있다.완전 셀(complete shell)형상 또는 반셀(half shell)형상의 금속판 또는 적합하게 절단시켜 일정한 크기의 절단편을 그 파이프주위에 설치시켜 고정시킬 수 있다.그 성형구성요소내에서 유지한 진공은 잔류할 수 있는 투과성 단열위치(permeable locations in the thermal insulation)를 감소 또는 완전 제거시키기 위하여 최소한 하나의 층내에서 파괴시킨다.그 진공이 파괴될 때, 그 성형구성요소의 용량은 공기의 유입에 의해 증가되어, 그 팽창되어 있는 성형구성요소는 이음매(접합부)(joints)및 갭(gaps)을 폐쇄시킬 수 있다.그 진공은 그 층의 보호피복면을 손상시켜 파괴할 수 있다. 적합한 경우, 그 성형구성요소를 고정한 그 보호피복층을 기구(구멍을 뚫는 기구)를 사용하여 파괴시킬 수 있고, 또는 그 보호피복층이 인열(tear)되거나 열분해될 때까지 그 보호피복층을 사용하기 전 또는 사용중에 그 보호피복층의 주위에 기계적인 응력을 가하거나 또는 열응력을 가함으로써 그 진공은 파괴시킬 수 있다.후자는 예로써 180℃ 이내의 그 열매체(hot medium)의 온도때문에 파이프라인의 단열이 발생하며, 그 성형구성요소의 다층구조의 경우 그 보호피복층재료를 적합하게 선택함으로써 그 내층만을 분해(decomposition)함과 동시에 외측에 더 위치하는 층내에서의 진공을 보존할 수 있다.

그 성형구성요소는 특허문헌 DE-4432896 A1 명세서에 기재되어 있는 방법에 의해 제조하는 것이 바람직하다.이 성형구성요소는 미세입자로 된 금속산화물 30∼100wt%, 유백제(opacifier) 0∼50wt%, 섬유재료 0∼50wt%, 무기질바인더 0∼15wt%의 조성물을 갖는 것이 바람직하다. 그 조성물은 금속산화물, 섬유재, 유백제 및 특허문헌 DE-4432896 A1 명세서에 기재된 물질의 바인더, 유기섬유, 예로써 비스코오스 섬유의 선택이 바람직하다.적합할 경우, 마이카, 퍼라이트(pearlite) 또는 버미큐라이트(vermiculite) 등의 필러를 포함시킬 수도 있다.그 성형구성요소를 제조한 다음, 밀링(milling)공구 또는 톱질공구(sawing tools), 예로 패드(pad) 또는 와이어톱(wire saws)에서 의해 그 층을 절단시킨다.그리고 그 성형구성요소가 보호피복 및 진공처리에 들어가 그 보호피복층을 시일링한다.진공을 촉진시키기 위하여 그 성형구성요소에서 세공(pores) 및 채널을 구성시켜(특허문헌 DE-4432896 A1에서 기재된 바와 같이) 촉진시키나 절대적으로 필요하지 않다.용어 '패널형상(panel-shaped)'은 두께보다 실제로 더 큰 최소한 하나의 방향에서의 크기를 가진 형상을 말한다.

실시예 1

크기 965mm x 50mm x 20mm의 패널이 간격 19.6mm로 떨어져 있는 50개의 평행절개부(parallel incisions)를 형성시키고, 그 절개부의 기준폭 2.5m를 구비하였다.

이와 같이 하여 얻어진 패널을 압력 200mbar에서 다층복합재 필름으로 기밀하게 접합(welding)하였다.

원래의 그 평면상의 패널은 약간 곡면으로 함으로써 피팅(fitting)중에 처리하는데 도움을 주는 처리협조수단(handling aid)으로 작동하도록 하였다.그 피팅시간이 더 짧아질수록 이와 같은 결과를 얻을 수 있다.

그 다음으로, 그 패널을 파이프상에서 절개부(incisions)를 구성한 표면과 피팅시켜 일정한 지점에서 접착테이프로 고정하였다. 그 고정을 시킨 다음, 그 보호피복층을 예리한 기구로 절단시켜(slitting) 그 파이프상에서 적합하게 피팅하도록 한 패널을 접착테이프로 그 주위를 고정할 수 있게 래핑하였다.

실시예 2

수백도이내의 열매체(hot medium)를 가진 파이프를 3개층의 진공처리한 패널로 피복시켜 보호하였다(sheathing).그 패널은 기밀한 다층 필름으로 접합하였고, 그 표면상에 결합한 층상구조를 가졌으며, 각각 두께 12mm를 구비하여 그 이음매, 즉 접합부(joints)를 단부(ends)에 그리고 그 원주주위에 지그재그 접합이 되게 배열하였다.각각의 층을 접착테이프로 고정하였다.

사용중에, 제 1층은 그 보호피복필름(sheathing film)의 내온성 때문에 열분해되어 그 시일링효과(sealing effect)는 유효하였다. 제 1층의 단열효과로 인하여 그 다음 층의 보호피복층은 보전되어, 그 진공처리시스템의 단열효과가 특히 우수하므로 최적의 단열효과를 나타내었다.

본 발명에 의해 성형구성요소는 층상구조를 가진 표면을 가지며 그 층상구조는 곡면에 인접한 성형구성요소의 두께의 40∼95%에 대응하는 깊이를 가진 절개부를 구비하고 그 절개부의 측면은 곡면에 대하여 그 층상구조를 구비하며 1개이상의 진공시킨 성형구성요소의 최소한 하나의 층에서 진공을 파괴시킨다.그 성형구성요소는 파이프로서 원유 또는 지역난방라인등 파이프라인(pipelines), 내연기관, 터빈, 굴뚝등의 파이프를 단열시키는데 유효하게 사용할 수 있다.

Claims (11)

1. 곡면(curved surfaces)을 단열재로 단열하는 방법에 있어서, 프레싱(pressing)시키고 필요에따라 경화처리한(hardened)미소다공성 단열재(microporous insulating material)층을 1개이상으로 구성하고, 진공처리시키며(evacuated)보호피복시켜 둘러싸며(sheathing-surrounded)단열한 패널형상의 성형구성요소(panel shaped, molded element)로서 다수의 얇은층 (lamellae)으로 이루어진 층상구조 (lamellar structure)를 가진 하나의 표면을 구비하여 그 표면내의 가느다란 절개부(elongate incisions)가 그 곡면에 인접하여 그 곡면상에서 그 층상구조를 가진 성형구성요소의 두께의 40~95%에 대응하는 깊이를 가진 그 성형구성요소를 소정의위치에 설정하고, 최소한 하나의 층내의 진공을 파괴시킴을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   그 성형구성요소는 1개이상의 층중 최소한 하나의 층주위에 직물섬유테이프, 접착테이프, 플라스틱필름, 금속포일(metal foil) 또는 절단시킨 일정한 크기의 금속판(cut-to-size metal plate)을 래핑(wrapping)시켜 그 곡면에 고정시킴을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   그 진공(vacuum)은 그 보호피복면을 뚫는 기구를 사용하여 그 층의 보호피복면을 손상시켜 파괴시킴을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   그 진공은 그 층의 보호피복면을 최소한 부분적으로 열손상시켜 파괴시킴을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   다층구조체의 경우 최소한 하나의 층의 진공은 그 보호피복면이 인열(tear)될 때까지 그 보호피복면에 기계적으로 응력을 가하여 파괴시킴을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1항에 있어서,

   그 곡면에 지지하는 층내의 진공은 파괴시키고 최소한 하나의 다른 층내의 진공은 영구보존시킴을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1항에 있어서,

   그 성형구성요소에는 약 0.5mm~약 5mm의 기준폭(base width)(b)를 가진 절개부(incisions)을 포함하며, 그 절개부는 평행하게 위치시키고 약 4mm~약 40mm로 간격을 둠을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   그 절개부는 정방형(square), 구형(rectangular), 예각형 또는 원형의 팁(tip)을 가진 단면형상을 가짐을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1항에 있어서,

   그 곡면은 파이프임을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9항에 있어서,

    그 파이프는 원유(crude oil) 또는 지역난방라인(dirtriet heating lines)용 파이프라인(pipelien)으로 구성함을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1항에 있어서,

    그 곡면은 내연기관, 터빈 또는 굴뚝의 곡면임을 특징으로 하는 방법.