KR101165548B1 - 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보온력이 우수한 에어로젤을 성형하여 빠른 시간 내에 시공할 수가 있으며, 설치 후 외관이 미려하게 한 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재로, 공조덕트를 감싸 대상물의 온도저하를 방지하거나 대상물로부터 작업자를 보호하기 위한 에어로젤 보온 단열재에 있어서, 직사각형상으로 이루어진 한 쌍의 에어로젤판재(100,100)와; 상기 에어로젤판재 중 어느 하나에 상부와 측부에 공간을 두고 나머지부분에 본딩을 하고, 이것들을 서로 겹치게 하여 압착한 후, 원통형상으로 권취하여 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재(10)를 만들고, 상기 권취된 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재(10)는, 본딩 처리되지 않은 상부와 하부가 끼움부(110)와 결합부(120)로 각각 이루어져 다른 권취된 에어로젤을 이용한 파이프 보온단열재(10')와 결합되며, 상기 에어로젤판재(100)의 일 측면에 본딩 표시부(101)를 형성하여 결합을 용이하게 한 것을 특징으로 한다.

Description

에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재{manufacturing insulator for pipe using aerosol}

본 발명은 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재에 관한 것으로서, 구체적으로 본 발명은 보온력이 우수한 에어로젤을 성형하여 빠른 시간 내에 시공할 수가 있으며, 설치 후 외관이 미려하게 한 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재에 관한 것이다.

일반적으로 열교환기, 각종배관, 기기 등의 대형 구조물은 내부 유체의 온도가 저하되지 않도록 하거나 고온상태인 이들 구조물로부터 작업자가 피해를 입지 않도록 하기 위하여 보온 단열재를 사용하고 있다.

그런데, 종래의 보온 단열재는 설계 시 고려하지 못한 협소 공간에서의 보온 처리, 형식적인 보온으로 인한 에너지 손실, 보온 내부 배관 부식(CUI), 비정상적 보온 부피로 파이프랙 등 서포트에 대한 과설계, 보온재 자체수분 흡수에 따른 보온 효과 및 내구성 감소, 작업자 보행시 보온재 파손 및 외관 변형, 보온재의 성분에 따른 인체 유해성, 수송 및 보관의 문제 등이 있다.이와 같은 문제를 해결하기 위해 단열재로서, 펄라이트 및 유리섬유 계열이 주로 사용된다.

상기 펄라이트는 재료비가 저렴하다는 장점이 있으나 습기에 약하고, 고중량 및 고부피, 충격시 파손 및 부서짐, 산업폐기물이 발생한다는 단점이 있다.

한편, 유리섬유는 높은 내열성을 갖는다는 장점이 있으나, 유리침상의 유해성, 인체 유해성이 대두되며 수분흡수로 성능 및 내구성이 저하된다는 문제점이 있다.

수분이 단열재로 흡수되면 누설된 열이 지지구조물까지 전달되므로 배관 아래 부분의 온도가 윗부분의 온도와 현저한 차이를 보이게 되므로 단열재 성능을 감쇠시키게 된다.

이는 열손실로 인한 열효율의 저하로 인하여 열에너지의 낭비를 초래하였다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 방안으로, 국내 출원 제10-2008-0012329호 "에어로젤을 이용한 공조덕트용 보온 단열재 및 그 시공방법"이 제안 되었다.

상기 에어로젤의 물성은 90-99.8%가 공기로 이루어져 있고, 보통 밀도는 3-150 mg/cm3이다. 에어로젤은 스티로폼과 같은 느낌이 나지만 말랑말랑하지는 않고 한 번 눌리면 복원되지 않는다. 아주 세게 압력을 가하면 유리와 같이 산산조각으로 깨진다. 깨지는 특성이 있지만, 구조적으로는 매우 튼튼하여 자기 무게의 2000배를 올려 놓을 수 있다. 이는 2-5 nm 크기의 구형 파티클들이 결합되어 나무가지 형태의 클러스터를 형성하는 미세구조에 기인한다. 이런 클러스터는 3차원적으로 프랙탈과 같은 그물망 모양으로 100 nm보다 작은 기공을 가진 다공성 구조를 형성한다. 기공의 평균 크기와 밀도는 제조 공정 중 조절될 수 있다.

또한, 에어로젤은 현저한 단열 성능을 보이는데 이는 열전달이 일어나는 세가지 방법인 대류, 전도, 복사를 무력화 시키기 때문이다. 대류를 효과적으로 차단하는 이유는 공기가 기공을 통해 순환할 수 없기 때문이다. 실리카 에어로젤 전도를 효과적으로 차단하는 이유는 실리카가 열도가 잘 되지 않는 물질이기 때문이다. (반면, 금속 에어로젤은 좀 더 나은 열전도체가 될 수 있다.) 탄소 에어로젤이 복사를 효과적으로 차단하는 이유는 탄소가 열전달이 일어나는 적외선 복사를 흡수해 버리기 때문이다. 가장 단열 성능이 좋은 에어로젤은 탄소를 첨가한 실리카 에어로젤이다.

에어로젤은 흡습성으로 인해 건조한 느낌이 나며, 강력한 제습제로 작용한다. 대부분이 공기로 이루어져 있기 때문에 반투명하며, 색깔이 나는 것은 나노 크기의 수지 구조에 의해 파장이 짧은 가시광선의 산란에 기인한다. 이로 인해 어두운 배경에서는 푸르스름한 색이 나타나고, 밝은 배경에서는 흰색이 나타난다..

에어로젤은 그 자체로서는 친수성이지만, 화학처리를 통해 소수성으로 만들 수 있다. 물을 흡수하면, 수축이나 분해와 같은 구조적 변화가 유발되므로, 소수성으로 만들어 이를 방지할 수 있다. 내부까지 소수성 처리를 하면 깊은 크랙이 발생하더라도 에어젤이 분해되는 것을 방지할 수 있다. 소수성 처리가 되어 있으면 워터젯 재단 가공을 할 수 있다.

상기와 같은 에어로젤을 이용한 보온 단열재는 도 1에 도시된 바와 같이, 에어로젤 판재(100)와 권취부재(200)로 구성되고, 상기 에어로젤 판재(100)는 에어로젤 재질로 형성된다.

이때, 상기 에어로젤 판재(10)는 첨가물 및 섬유구조물이 추가된 후, 섬유구조물로 보강된 젤 상태로부터 액체성분을 완전히 뽑아내는 초임계 건조 공법을 적용함으로써 에어로젤 입자가 부서지거나 깨어지는 것을 막을 수 있도록 형성된다.

상기 권취부재(20)는 에어로젤 판재(10)를 감싸도록 얇은 판형상으로 형성되되 알루미늄 박판이나 알루미늄 라미네이팅이 사용되어 열을 반사하는 재질로 형성되었다.

상기와 같은 보온 단열재를 이용하여 공조덕트에 설치되는 과정을 살펴보면,

우선, 공조덕트(1)의 둘레길이보다 10％ 내지 20%정도의 여분을 더하여 에어로젤 판재(10)를 재단한다.

이후, 각각의 에어로젤 판재(10)를 공조덕트(1)의 둘레로 감싸면 여분의 길이만큼 서로 겹쳐지게 되어 둘레를 완전히 감싸게 된다.

다음, 에어로젤 판재(10)를 공조덕트(1)에 고정시키기 위해 고정부재(11)를 사용한다.

이때, 고정부재(11)는 접착제, 테이프 또는 와이어 등의 다양한 수단으로 사용될 수 있다.

다음, 공조덕트(1)의 둘레에 감겨진 에어로젤 판재(10)를 감싸도록 하여 권취부재를 감는다.

다음, 에어로젤 판재(10)를 감싸고 있는 권취부재(20)를 마감고정부재(21)를 사용하여 둘레를 감싸도록 하여 고정하였다.

그러나, 상기와 같이 설치되는 에러로젤 판재(10)는 공기덕트(1)를 감쌀 때, 에어로젤과 에어로젤이 겹쳐짐으로써, 공간이 생기고, 또 고정부재 와이어 등을 이용하여 고정시 들뜸 현상이 일어나 보온 효과가 저하되었다.

또한, 시공 후, 외관이 보기가 좋지 못하였다.

또한, 시공시간이 길고, 불필요한 부자재가 많이 필요하다는 문제점이 있었다.

또 다른 예로써, 일본국 공개특허 제 2010-85059호 "공조기 덕트의 보온장치 및 보온방법"이 개시되어 있다.

즉, 옥내에 배관되는 공기조절 덕트의 보온 장치 및 보온 방법이며,

보온시트는 글라스울(glass wool)등의 단열재의 표면에 표층지를 점착한 것이다.

상기 표층지에는 보온시트를 관체에 둘러 감았을 때, 관체의 길이 방향에 직교하는 방향을 향해서 1개 또는 복수본의 시트 결합 밴드가 설치되고, 상기 시트 결합 밴드는 일단에 수컷형 걸림클로를 가지는 수컷형 결합부가 형성되어, 타단에 수컷형 걸림클로(claw)와 걸리는 암컷형 걸림편이 형성되어 있다.

직접 관에는 직관부보온 시트를 둘러 감아 또는 엘보우 관에는 엘보우 보온 시트를 둘러 감고, 어느 쪽의 보온 시트도 시트 결합 밴드를 결합하고, 각보온 시트의 접합부에 시트 고정 테이프를 점착하도록 하였다.

그러나, 이와 같은 보온장치는 전자의 에어로젤을 사용할 때보다 보온력이 떨어지나 시공방법에서는 우수하고, 외관이 미려하다는 장단점을 가졌다.

(특허문헌)

국내 출원 제10-2008-0012329호

일본국 공개특허 제 2010-85059호

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안 출 한 것으로, 보온력이 우수한 에어로젤을 성형하여 빠른 시간 내에 시공할 수가 있으며, 설치 후 외관이 미려하게 한 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재를 제공하는데에 있다.

본 발명 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재는,

공조덕트를 감싸 대상물의 온도저하를 방지하거나 대상물로부터 작업자를 보호하기 위한 에어로젤 보온 단열재에 있어서,

직사각형상으로 이루어진 한 쌍의 에어로젤판재(100,100)와;

상기 에어로젤판재 중 어느 하나에 상부와 측부에 공간을 두고 나머지부분에 본딩(200)을 하고, 이것들을 서로 겹치게 하여 압착한 후, 원통형상으로 권취하여 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재(10)를 만들고, 상기 권취된 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재(10)는, 본딩 처리되지 않은 상부와 하부가 끼움부(110)와 결합부(120)가 되고, 각각의 측부(130,130')는 본딩 결합되어 원통형상으로 이루어져 다른 권취된 에어로젤을 이용한 파이프 보온단열재와 결합하는 것을 특징으로 하는 에어로젤을 이용한 파이프 보온단열재(10')와 결합하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 에어로젤판재(100)의 일 측면에 본딩 표시부(101)를 형성하여 결합을 용이하게 한 것을 특징으로 한다.

본 발명은 보온력이 우수한 에어로젤을 성형한 파이프 보온 단열재를 이용함으로써, 빠른 시간 내에 시공할 수가 있으며, 설치 후 외관이 미려하고, 보온력도 종래보다 크게 향상시키는 효과를 얻을 수가 있다.

도 1은 종래 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재의 설치상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 에러로졸을 이용한 파이프 보온 단열재가 설치된 상태에서 일부 절결하여 나타낸 부분단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재의 조립 전과정을 나타내기 위한 구성도이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 구성 및 작용을 구체적으로 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성요소는 동일한 참조부여를 부여하고, 이에 대한 중복설명은 생략하기로 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재는 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이,

한 쌍의 에어로젤판재(100,100)를 직사각형으로 형성하고, 상기 에어로젤판재 중 어느 하나에 상부와 측부에 공간을 두고 나머지부분에 본딩(200)을 하고, 이것들을 서로 겹치게 하여 압착한 후, 원통형상으로 권취하여 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재(10)를 만든다.

즉, 상기 에어로젤판재 중 어느 하나에 본딩 표시부(101)를 형성하되, 상부와 측부에 공간을 두고 나머지부분에 본딩(200)을 하였다.

이때, 상기 권취된 파이프 보온 단열재(10)는, 본딩 처리되지 않은 상부와 하부가 끼움부(110)와 결합부(120)가 되고, 각각의 측부(130,130')는 본딩 결합되어 원통형상으로 이루어져 다른 권취된 에어로젤을 이용한 파이프 보온단열재와 결합한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재(10)의 제조방법은 다음과 같이 이루어진다.

도 4에 도시된 바와 같이,

한 쌍의 에어로젤판재(100,100;)를 직사각형상으로 절단하였다.

이때, 상기 에어로젤판재 중 어느 하나에 본딩 표시부(101)를 형성하되, 상부와 측부에 공간을 두고 나머지부분에 본딩(200)을 하였다.

상기 본딩된 부분에 다른 하나의 에어로젤판재(100')를 올려놓고 도시하지 않은 압착기를 이용하여 압착한다.

이때, 압착시간은 5～10분간 유지하여 본딩이 완전히 굳어지게 한다.

다음 상기와 같이 한 쌍의 에어로젤판재(100,100')가 완전히 결합되면, 상기 에어로젤판재(100')의 다른 한쪽 측부(130')의 반대편에 본딩을 도포하여 도시하지 않은 권취기에 넣어서 원통 형태로 말아서 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재(10)를 완성한다.

상기와 같이 구성된 보온 단열재(10)를 여러 개 마련하여 도 4에 도시된 바와 같이, 파이프에 여러 개 끼워서 사용한다.

따라서, 본 발명은 빠른 시간 내에 시공할 수가 있으며, 설치 후 외관이 미려하고, 보온력도 종래보다 크게 향상시키는 효과를 얻을 수가 있는 것이다.

본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 개념 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 보온 단열재 100,100' : 에어로젤판재
101 : 본딩 표시부 110 : 끼움부
120 : 결합부 130,130' : 측부
200 ; 본딩

Claims (3)

1. 공조덕트를 감싸 대상물의 온도저하를 방지하거나 대상물로부터 작업자를 보호하기 위한 에어로젤 보온 단열재에 있어서,
   직사각형상으로 이루어진 한 쌍의 에어로젤판재(100,100')와;
   상기 에어로젤판재(100,100') 중 어느 하나에 상부와 측부 형성되는 본딩 표시부(101)와;
   상기 본딩표시부(101)에 본딩하고 본딩 처리되지 않은 상, 하부는 끼움부(110)와 결합부(120)로 각각 형성하고, 상기 이것들을 서로 겹치게 하여 5~10분간 압착하여 본딩(200)이 굳어져 일체로 되게 한 후, 상기 일체로 결합된 한 쌍의 에어로젤판재(100,100')의 한쪽 측부(130') 반대편에 본딩을 도포하여 권취기에 넣어서 원통 형태로 권취하여 열방출을 방지하여 보온력 높이고, 다른 권취된 에어로젤을 이용한 파이프 보온단열재(10)와 결합하여 빠른 시간 내에 시공할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 에어로젤을 이용한 파이프 보온 단열재.
   
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