KR100760003B1 - 장치물 보온용 라운드형 유리섬유 단열재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반 산업플랜트현장이나 정유회사 등에서 직경36인치 이상의 장치물 보온용으로 이용되는 라운드형 유리섬유 단열재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 유리섬유매트(2)를 곡면을 갖는 지그(4) 상에 공급하여 무기질 바인더를 함침시킨 상태에서 지그와 밀착성형되게 하고, 성형후 충분히 건조시켜서 탈형한 다음 대체로 사각으로 컷팅하여 규격화된 라운드형의 유리섬유 단열재(A)를 얻도록 하므로서 유리섬유의 높은 밀도로 충분한 단열성을 얻도록 하면서 가볍고 강도가 강하며 열이나 충격등에 의한 파손우려가 없어 시공이 용이하고 또 장치물과 수명을 같이 할 수가 있어 장치물의 수명기간 중 유지보수 및 교체비용 부담등을 없애줄 수 있도록 한 것이다.

Description

장치물 보온용 라운드형 유리섬유 단열재 및 그 제조방법{GLASS FIBER INSULATING MATERIAL OF CURVED TYPE FOR HEAT-RETAINING AND ITS MANUFACTURING METHOD}

도 1 : 본 발명에 이용되는 유리섬유매트의 일부단면구성도

도 2 : 본 발명에 이용되는 지그사시도

도 3 : 본 발명의 성형작업시를 나타낸 정면구성도

도 4 : 본 발명의 건조작업시 이용되는 적재대의 정면구성도

도 5 : 본 발명의 사시도

도 6 : 본 발명의 시공시를 나타낸 일부평면구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(A)--단열재 (2)--유리섬유매트

(4)--지그 (6)--장치물

(8)--건조대

본 발명은 주로 일반 산업플랜트현장이나 정유회사등의 장치물 보온용으로 이용되는 라운드형 유리섬유 단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반 산업플랜트현장이나 정유회사의 각종 시설물들 중 통상 직경이 36인치이하인 경우 배관으로 구분하고 있고, 직경이 36인치 이상인 경우 장치물로 구분하고 있으며, 이들은 이송 및 저장되는 유체나 스팀등의 보온을 위하여 그 외면에 단열재를 감싸주도록 하고 있다.

이러한 산업플랜트 현장이나 정유회사의 배관과 장치물들의 단열재로서 폴리에틸렌이나 폴리우레탄폼 단열재나 퍼얼라이트나 규산칼슘 단열재 및 유리섬유단열재등 여러종류가 이용되고 있으나, 이들중 폴리에틸렌이나 폴리우레탄폼 단열재는 융점이 낮아 고온용으로서는 부적합하고 또 단열성이 떨어져 에너지낭비를 가져오게 되며, 배관이나 장치물들에 비해 낮은 수명으로 잦은 교체를 요하게 되므로 설치비용부담이 가중된다.

또한 퍼얼라이트나 규산칼슘 단열재는 재질이 갖는 특성상 금형을 이용한 성형으로 블럭화하여 사용하게 되는데 이는 무게가 무겁고 강도가 약할 뿐 아니라 낮은 단열성으로 작고 두껍게 제작되므로 하나의 장치물을 보온하는데에도 다량의 블럭을 필요로 하고 또 장치물이 갖는 곡율에 따라 별도의 금형을 이용하여야 하므로 금형의 제작비용이 과다소요되고 또 강도가 약하고 무거우며 분진발생이 심할 뿐 아니라 시공시에는 블럭 사이에 갖는 틈을 실리콘등으로 없애 주어야 하므로 시공이 매우 까다롭고 많은 인력이 소요되며, 시공후에는 전체 단열재가 갖는 하중이 커 구조물을 별도로 보강해 주는데에도 추가비용을 부담하여야 하며, 이러한 재료비부담의 증가와 시공상의 어려움 및 시공공정의 복잡성등으로 시공비용부담이 가 중된다.

또한 사용시에는 약한 강도를 감안할 때 아래로 갈수록 크게 작용하는 하중이나 외부의 충격 및 고온등에 의한 크랙발생등으로 쉽게 파손되므로 수명이 짧아 장치물들과 수명을 같이 할 수가 없어 재시공에 따른 추가비용부담은 물론 그 대상이 규모가 큰 일반산업플랜트 현장이나 정유회사등임을 감안할때 재시공을 위한 철거시 분진발생이 심해 자체 시설물들은 물론 인근지역민들에게 큰 피해를 주게 되고 또 엄청난 량의 폐기물발생으로 환경오염을 가져오게 됨은 물론 폐기물을 처리하는데에도 많은 비용을 부담하여야 하는 등의 많은 문제점들이 있는 것이다.

이에 본건출원인은 상기한 종래에 단열재들이 갖는 문제점들을 해결하고자 업계에서 구분하고 있는 배관과 장치물의 단열재로서 유리섬유매트를 이용한 단열용 파이프 및 그 제조방법에 대하여 특허 제0274314호와 동제0522568호를 제공한바 있으며, 이들은 니들펀칭된 유리섬유매트에 바인더를 함침시킨 상태에서 성형롤러에 권취하여 가압롤러의 가압하에서 고속회전시켜 가압성형되게 하고, 성형후 건조하여 표면가공후 탈형하여 완제품을 얻도록 한 것으로서, 가볍고 또 밀도가 높아 얇은 두께로도 충분한 단열성을 얻을 수 있고, 파손우려가 없어 시공이 용이하며, 고온이나 외부충격에도 매우 강해 배관이나 장치물들과 수명을 같이 할 수가 있게 되므로 유지보수 및 교체비용부담을 없애줄 수가 있게 되는등 일반산업플랜트현장이나 정유회사등의 배관이나 장치물들의 단열재로서 매우 우수한 기능을 발휘할 수 있는 것으로 평가받고 있다.

그러나 일반산업플랜트현장이나 정유회사등에 설치되는 장치물들의 직경은 36~80인치로서, 이론상으로는 성형롤러의 직경을 장치물들이 갖는 직경과 같은 직경으로 제작하여 사용하고 또 부대시설을 갖춰줄 경우 직경에 관계없이 제작해줄 수 있다 하겠으나, 현실적으로는 성형롤러의 직경이 클 경우 얻고자 하는 제품의 직경에 따라 성형롤러를 별도로 제작사용하는데 따른 비용부담과 성형을 위한 성형롤러의 교체 및 직경이 큰 성형롤러에 유리섬유매트를 권취해 주는 데에도 많은 어려움이 따르게 되고 또 성형후 건조와 표면가공 및 탈형등을 위한 운반시 지게차나 크레인등이 동원되어야 하는등 성형시 현저한 생산성 저하를 가져올 뿐 아니라 부피가 커 시공현장으로의 운반과 시공시에도 많은 어려움이 있어 장치물의 직경이 42인치 이상인 경우에는 적용이 불가능한 것으로 여겨지고 있다.

따라서 직경이 42인치 이상의 장치물의 단열재로서 아직껏 기존의 퍼얼라이트나 규산칼슘 단열재를 이용하므로서 앞서 언급한 바와 같은 많은 문제점들이 발생되고 있어 이에 대한 대책이 시급한 실정이다.

본 발명의 목적은 상술한 종래기술이 갖는 문제점들을 감안하여 직경42인치 이상의 장치물 단열용으로서 만족하면서 성형시 생산성 향상을 가져올 수가 있고, 시공시에도 분진발생이나 제품의 강도 및 무게등에 의한 별다른 어려움없이 용이하게 시공해 줄 수가 있으며, 시공후 고열이나 외부의 충격등에 의한 파손이나 오랜 사용에 의한 물성변화 우려없이 장치물과 수명을 같이 할 수가 있어 환경오염을 줄이고 유지보수비용과 수명단축으로 인한 재시공비용부담을 없애 줄 수가 있는 장치물 보온용 라운드형 유리섬유 단열재 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

상기한 본 발명의 목적은 니들펀칭된 한장이상의 유리섬유매트를 지그상에 포개서 올려놓고 무기질 바인더를 침투시킨 상태에서 그 매트가 지그가 갖는 곡면과 전체적으로 밀착되게 한 상태로 건조하고, 건조후 탈형하여 주어진 규격에 따라 4면을 컷팅제거하여 완제품을 얻도록 한 라운드형 유리섬유 단열재 및 그 제조방법에 의해 달성된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 공정별로 설명하기로 한다.

제1공정 : 유리섬유매트 성형공정

도 1은 본 발명에 이용되는 유리섬유매트(2)의 일부단면구성도로서, 유리섬유매트(2)는 주로 긴 유리섬유(E-glass fiber)를 카딩작업후 니들펀칭하여 높은 밀도와 형태유지에 필요한 지지력을 얻도록 하는 일반적인 방법으로 성형제작된다.

그러나 본 발명에 이용되는 유리섬유매트는 니들펀칭된 유리섬유매트로 한정하는 것은 아니며, 이외에 유리섬유의 밀도가 높고 또 매트화 된 것이면 모두 만족한다.

다만 이용되는 유리섬유매트(2)의 면적은 얻고자 하는 단열재(A)가 갖는 면적보다 약간 더 넓은 면적으로서, 매트화 하기에 앞서 원하는 면적을 갖도록 하거나 아니면 매트화 한 후 절단하여 원하는 면적을 갖도록 하며, 그 두께는 얻고자 하는 단열재(A)가 갖는 두께로 성형이 가능하다면 일체로 성형해 주는 것이 바람직하나, 현 기술상 매트화할 수 있는 두께가 얻고자 하는 단열재 두께보다 얇을 경우 다양한 두께로 형성하여 두장이상의 유리섬유매트를 겹쳐서 사용하더라도 무방하 다.

또한 얻고자 하는 단열재의 두께가 두꺼워 두장이상의 유리섬유매트를 필요로 할 경우 여러장의 매트를 재차 니들펀칭하거나 아니면 무기질 바인더를 이용한 접착으로 일체화하여 사용하는 것이 바람직하다.

제2공정 : 지그를 이용한 성형공정

제1공정에서 얻은 유리섬유매트(2)는 지그(4)가 갖는 곡면 상에 상기 곡면과 전체적으로 긴밀히 접촉하도록 공급하고, 유리섬유매트에 전체적으로 무기질 바인더를 도포하여 함침시킨다.

본 발명에서 이용되는 지그(4)는 금속판재를 이용하여 단열시공하고자 하는 장치물(6)의 곡율과 같은 곡율을 갖도록 제작된 것으로서, 곡율을 달리하는 여러종류의 지그를 각기 여러개 제작하여 주문시 선택된 지그를 이용하여 대량생산할 수가 있게 된다.

또한 성형작업시 유리섬유매트에 무기질 바인더가 함침되므로 성형후 원활한 탈형을 위하여는 지그 상면에 이형재를 도포하거나 또는 이형에 적합한 발수천이나 비닐등을 미리 깔고 그 위에 유리섬유매트를 공급하여 성형해 주도록 하는 것이 바람직하다.

또한 두장이상의 유리섬유매트가 이용될 경우에는 하부유리섬유매트의 표면으로부터 무기질 바인더를 함침시키고 그 위에 다른 유리섬유매트를 적층하여 상하 유리섬유매트가 무기질 바인더에 의해 접착되게 하고, 상부 유리섬유매트 표면에도 무기질 바인더를 도포하여 유리섬유매트 전체에 무기질 바인더가 함침되게 한다.

그러고 평면상태의 유리섬유매트(2)는 그 스스로는 지그(4)가 갖는 곡면에 밀착되기 어려우므로 무기질 바인더의 도포작업이 도포롤러에 의해 이루어지도록 하게 되면 별도의 공정추가없이 이 과정에서 주어지는 힘과 함침된 무기질 바인더에 의해 유리섬유매트(2)는 지그(4)의 곡면에 전체적으로 긴밀히 밀착될 수가 있게 된다.

더 나아가 성형하고자 하는 단열재가 실외에 시공될 경우 그 표면에 알루미늄포일이나 베이퍼베리아등을 접착형성하여 눈이나 비 등 수분침투를 차단해 주도록 할 수도 있을 것이다.

한편 본 발명에 이용되는 무기질 바인더는 벤토나이트(Bentonite)에 강도를 위한 소량의 물유리(water glass)와 접착성을 유지시키는 소량의 아크릴이나 전분 및 딱풀등이 선택적으로 혼합된 것으로서, 유리섬유매트 간의 접착은 물론 지그(4)에 의해 주어지는 형태를 유지하고 또 제품의 강도유지에 도움을 주게 되며 이외에 실리콘이나 파라핀, 불소계의 실록산 및 스테아린산등과 같은 코팅제를 적당량 혼합하여 발수성을 갖도록 할 수도 있으나, 이러한 성분을 갖는 것으로 한정하는 것은 아니며, 접착성과 형태유지가 가능한 바인더이면 모두 이용가능하다.

제3공정 : 건조공정

지그(4)를 통하여 성형된 단열재(A)는 건조대(8)에 지그와 함께 공급되어 건조실에 투입하여 약130~180℃ 온도로 약4~5시간 건조한다.

이때 주어지는 온도와 건조시간은 생상성 향상을 위하여 건조시간을 단축시켜줄 수 있는 최적의 조건을 제시한 것일 뿐 자연건조시켜 주더라도 무방하므로 본 발명은 건조공정을 포함하는 것으로 만족한다.

또한 건조시에는 유리섬유매트(2)의 내부 깊숙히 침투한 무기질 바인더는 유리섬유매트 간의 접착은 물론 전체적인 강도를 보강하여 지그(4)에 의해 주어지는 형태를 유지시켜 주게 된다.

제4공정 : 컷팅공정

제3공정에서 얻은 단열재(A)는 지그(2)로부터 탈형하고 주어진 규격에 따라 4면이 서로 직각을 이루도록 사각으로 컷팅하여 규격화한다.

다만 컷팅시 좌우로 주어지는 규격은 장치물(8)의 원주율을 기준으로 각기 일정한 폭을 갖도록 여러개로 등분하여 얻게 되는 어느 하나와 같은 폭으로 하고, 전후로는 장치물(8)의 길이나 높이를 이역시 일정한 길이를 갖도록 여러개로 등분하여 얻게 되는 어느 하나와 같은 길이로 하며, 더나아가 좌우컷팅면은 그 곡면의 중심선을 향하도록 하여 시공시 서로간에 긴밀히 접촉되게 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 니들펀칭된 한장이상의 유리섬유매트(2)가 이용되고 또 이는 무기질 바인더를 함침시킨 상태에서 지그(4)에 주어진 곡면을 갖도록 성형되므로 니들펀칭에 의한 유리섬유매트의 높은 밀도와 유리섬유매트에 함침된 무기질 바인더에 의해 유리섬유매트 간에 견고한 접착력을 발휘하게 되고 또 강도가 강화됨은 물론 지그에 의해 주어진 곡율과 형태를 유지하게 된다.

또한 니들펀칭된 유리섬유매트(A)의 이용으로 유리섬유의 밀도가 높아 얇은 두께에도 충분한 단열성을 지니게 되고 또 약750℃까지의 고온에도 견딜 수가 있어 사용폭의 확대를 가져올 수가 있게 된다.

또한 유리섬유로 이루어진만큼 가볍고 또 외부의 충격등에도 파손우려가 전혀 없어 크게 제작해 줄 수가 있을 뿐 아니라 크게 제작되더라도 운반이 용이하게 이루어질 수가 있게 된다.

또한 시공시에는 단열재(A)를 장치물(8)을 빙둘러서 층별 차례로 결합해 주게 되면 양측 절단면이 서로 긴밀히 밀착되고 또 각층별 밴드등으로 고정해 주는 것으로 시공완료되는데 이때 단열재(A)는 크게 제작해 줄 수 있을 뿐 아니라 가볍고 강도가 강해 시공이 용이하게 이루어질 수가 있게 된다.

또한 높게 시공되더라도 하중에 의한 하부단열재의 손상이나 흘러내림 우려가 없고 또 장치물로부터 발생되는 고열이나 외부로부터의 충격등에 의한 파손우려가 전혀 없어 장치물 이상의 사용수명을 갖게 되는 것이다.

이와 같이 본 발명은 니들펀칭으로 고밀도화된 유리섬유매트의 이용으로 충분한 단열성을 지니면서 크게 제작해 줄 수가 있고 또 가볍고 강도가 강해 운반 및 시공이 용이하며, 높게 시공되더라도 하중에 의한 손상이나 흘러내림 우려가 없을 뿐 아니라 외부충격이나 고온등에 의한 손상우려가 없어 장치물(8)과 수명을 같이할 수 있게 되므로 시공비용을 줄여줄 수가 있으며, 장치물의 수명기간 중 유지보수비용이나 재시공비용 부담 및 재시공시 발생되는 폐기물로 인한 환경오염과 폐기물 처리비용부담등을 없애 줄 수가 있게 되는 등의 효과가 있는 것이다.

Claims (2)

1. 한장 이상의 유리섬유매트를 곡면을 갖는 지그 위에 올려놓고 상기 유리섬유매트에 무기질 바인더를 함침시켜서 그 지그가 갖는 곡면과 전체적으로 밀착되게 한 상태로 건조한 다음 탈형하고 탈형된 유리섬유매트를 4면이 직각을 이루도록 컷팅하여 제조함을 특징으로 하는 장치물 보온용 라운드형 유리섬유 단열재.
2. 유리섬유를 고르게 펴서 니들펀칭하여 매트화 하는 유리섬유매트 성형공정과;

   상기에서 얻은 한장이상의 유리섬유매트를 곡면을 갖는 지그 상에 공급하여 무기질 바인더를 함침시킨 상태에서 라운드형으로 형성하는 지그를 이용한 성형공정과;

   상기 성형물이 지그상에 안치된 상태에서 유리섬유매트에 함침된 무기질 바인더를 건조시키는 건조공정 및;

   건조후 탈형하여 4면이 직각을 이루도록 컷팅하는 컷팅단계를 포함하는 장치물 보온용 라운드형 유리섬유단열재의 제조방법.

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