KR101223263B1 - 배관용 보온 단열재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상층내열층, 단열재층, 중층내열층 및 하층내열층이 순차적으로 적층된 4층구조의 보온단열재로서 단열재층을 폴리비닐알코올 섬유집합체로 구성하도록 하여 폐기시 환경오염을 최소화하는 한편, 여러층의 내열층으로 보온뿐만이 아니라 보냉작용도 할 수 있도록 사용온도범위를 확대시킬 수 있는 배관용 보온단열재에 관한 것이다.

Description

배관용 보온단열재{Thermal Insulator For Pipes}

본 발명은 산업용으로 사용하는 열교환기 및 각종 기계설비등의 대형 구조물의 밸브나 배관 등의 보온을 위해 외면을 덮어씌워 사용하는 보온단열재에 관한 것이다.

공장 등에서 산업용으로 사용되는 밸브나 배관, 기기 및 장치 등은 대부분 외기에 노출되어 있으므로 설정온도로 유지되기에는 어려움이 많아 이를 보완하고자, 별도의 보온재 등으로 장치를 감싸는 방법으로 보온을 하게 된다. 이러한 보온재는 대표적으로 유리섬유가 사용하게 되는데 내열성과 내화성, 내식성, 전기절연성이 좋아 고온의 밸브나 배관 등에서도 사용하고 있으나, 유리섬유의 내구성이 좋지 않아 부서지기 쉽고 이 때 발생하는 분진이 인체에 유해하다는 단점이 있다.

또한, 유리섬유만으로 이루어진 보온단열재를 교체하여 폐기하는 경우에 유리섬유 폐기물이 다량 발생함은 물론 폐기방법도 매립방법에 그치고 있어 환경오염의 문제가 심각하게 대두되고 있다.

종래의 보온단열재는 단일 구성으로 되어 있어 구성에 따라 사용 온도 범위가 한정되어 있어 사용 온도범위를 초과하는 경우 녹거나 부서져서 보온 및 단열 효과가 저하되며 표면이 거칠어 작업자가 보온단열재에 의한 피부염이나 기관지염 등의 피해를 입게 되는 문제점이 있어 대한민국등록특허제10-0763430호에서는 에어로젤 매트를 필수구성으로 하고 이에 해포석으로 제조된 단열재인 써머론 매트 또는 유리섬유매트를 추가로 구성하는 주단열재층과, 유리섬유등의 직물로 이루어지는 이너커버 및 아우터커버로 이루어지는 삼층구조의 보온단열재를 제공하고 있다.

그러나 상기 선행기술은 주단열재층과 내열원단의 조합으로 사용온도범위를 확대시킬 수 있는 장점이 있으나 에어로젤 매트와 해포석으로 만들어진 써머론매트의 폐기시 소각이나 매립에 의한 환경오염의 우려가 여전히 존재하는 문제점이 있으며, 주단열재층과 내열원단의 접착시 사용되는 접착제 또는 바인더의 사용으로 인해 공정이 복잡해지고, 폐기시에도 유해가스가 발생되어 친환경적이지 않는 문제점이 있었다.

그러므로 본 발명에 의하면, 유리섬유만으로 이루어진 종래의 보온단열재의 사용온도범위의 한계를 극복하는 한편, 폐기시 매립이나 소각되는 유리섬유 내지 폐단열재의 양을 최소화하고 보온단열재의 분리시 유해가스 또는 유해물질을 발생시키지 않도록 하여 환경오염을 최소화할 수 있는 친환경적인 배관용 보온단열재를 제공하는 것을 기술적과제로 한다.

그러므로 본 발명에 의하면, 상층내열층, 단열재층, 중층내열층 및 하층내열층이 순차적으로 적층된 보온단열재에 있어서,

유리섬유, 세라믹섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나로 제직된 직물인 상층내열층;

섬유의 섬도가 1.5~5데니어, 섬유집합체의 겉보기밀도가 50~80 ㎏/㎥인 폴리비닐알코올 부직포로 이루어지고 상기 상층내열층의 이면에 적층되는 단열재층;

유리섬유, 세라믹섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나로 이루어진 니들펀칭 부직포로서 상기 단열재층의 이면에 적층되는 중층내열층; 및

유리섬유, 실리카섬유, 세라믹섬유 중 어느 하나로 제직된 직물로서, 상기 중층내열층의 이면에 적층되어 피보온체와 접하게 되는 하층내열층을 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 보온단열재가 제공된다.

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또한, 상기 단열재층에 수용성난연제를 추가로 함침한 것을 특징으로 하는 배관용 보온단열재가 제공된다.

또한, 상기 단열재층과 중층내열층의 사이와 중층내열층과 하층내열층의 사이에 각각 알루미늄판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 보온단열재가 제공된다.

그러므로 본 발명에 의하면, 유리섬유만으로 이루어진 종래의 보온단열재의 사용온도범위의 한계를 극복하는 한편, 폐기시 매립이나 소각되는 유리섬유 내지 폐단열재의 양을 최소화하고 유해가스 또는 유해물질을 발생시키지 않도록 하여 환경오염을 최소화할 수 있는 친환경적인 배관용 보온단열재를 단순한 공정으로 제공할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명인 보온단열재의 일례의 단면구조를 나타내는 단면모식도이며,
도 2는 본 발명인 보온단열재의 또다른 일례의 단면구조를 나타내는 단면모식도이다.
도 3은 본 발명인 보온단열재의 구성요소 중 하나인 단열재층의 열전도율에 관한 시험성적서이다.

본 발명의 배관용 보온단열재는 도 1에 도시된 바와 같이 상층내열층(1), 단열재층(2), 중층내열층(3) 및 하층내열층(4)이 순차적으로 적층된 4층구조의 보온단열재로서 단열재층을 폴리비닐알코올 섬유집합체로 구성하도록 하여 폐기시 환경오염을 최소화하는 한편, 여러층의 내열층으로 보온뿐만이 아니라 보냉작용도 할 수 있도록 사용온도범위를 확대시킬 수 있는 것이다.

상기 상층내열층(1)은 외부로부터의 압력, 마찰이나 이물질로부터 단열재층을 보호하기 위하여 유리섬유, 세라믹섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나로 제직된 직물로 이루어진다. 상기 상층내열층은 직물로 이루어져 본 발명의 보온단열재의 전체적인 보온ㆍ보냉력을 향상시키며 외부로부터 유입될 수 있는 이물질의 유입을 방지하고 단열재층(2)의 보호작용을 한다.

상기 상층내열층의 이면에 적층되는 단열재층(2)은 폴리비닐알코올 섬유집합체로 이루어지는데, 상기 폴리비닐알코올 섬유는 폐기시 물에 용해되어 미생물에 의해 분해되며, 소각시에도 다이옥신등의 유해물질을 배출하지 않으므로 환경오염을 최소화할 수 있다. 또한 정전기를 발생시키지 않아 화재발생의 가능성이 낮은 장점이 있다.

상기 단열재층의 폴리비닐알코올 섬유집합체는 부직포인 것이 보온 및 보냉효과에 바람직한데, 특히 폴리비닐알코올 섬유의 섬도가 1.5~5데니어, 섬유집합체의 겉보기밀도가 50~80 ㎏/㎥, 두께 20~150㎜인 것이 -80~200℃와 같은 온도에서도 안정적으로 보온ㆍ보냉성능을 발휘할 수 있다. 겉보기밀도가 50㎏/㎥미만인 경우에는 충분한 단열효과가 발현되기 어려우며, 겉보기밀도가 80 ㎏/㎥을 초과하는 경우에는 전체 보온단열재가 너무 무겁게 되어 배관에 설치가 어렵고 배관에 과다한 하중을 주어 안전성이 저하될 우려가 있다.

본 발명의 보온단열재에서 상기 폴리비닐알코올 섬유집합체인 단열재층을 상층내열층과 중층내열층사이에 게재시키게 된다. 특히, 상기 폴리비닐알코올 섬유집합체는 도 3에 도시된 바와 같이 열전도율이 0.031 W/(mㆍk)에 이르므로 본 발명의 보온단열재에 사용됨으로써 넓은 온도범위에서 보온ㆍ보냉의 효과가 우수한 장점이 있다. 250℃를 초과하는 고온의 온도범위에서 사용하는 경우에는 상기 단열재층에 수용성난연제를 추가로 함침할 수도 있는데, 수용성 난연제에 상기 단열재층을 침지하여 건조시켜 난연성을 향상시킬 수 있다.

상기 중층내열층(3)은 유리섬유, 세라믹섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나로 이루어진 니들펀칭 부직포로 이루어져 상기 단열재층의 이면에 적층되어 후술할 하층내열층과 함께 피보온체로부터 전달되는 고온의 열로부터 단열재층을 보호하는 작용을 한다.

상기 하층내열층(4)은 유리섬유, 실리카섬유, 세라믹섬유 중 어느 하나로 제직된 직물로서 상기 중층내열층(3)의 이면에 적층되고 피보온체와 접하게 된다. 특히 하층내열층은 피보온체와 직접 접촉하므로 보다 고온에 견딜 수 있는 유리섬유, 실리카섬유, 세라믹섬유를 사용한다. 상기 중층내열층과 하층내열층은 고온의 피보온체로부터 전달되는 열로부터 단열재층을 보호하여 단열재층의 열변형을 방지함과 더불어 보온효과를 높이는 작용을 한다. 이와 같이 상층내열층, 단열재층, 중층내열층 및 하층내열층이 순차적으로 적층된 상기 보온단열재의 사용온도범위는 -80~300℃이다.

본 발명의 배관용 보온단열재는 상층내열층, 단열재층, 중층내열층 및 하층내열층을 순차적으로 적층한 후 배관을 감싼후 와이어나 금속쟈켓등을 이용하여 결속하여 배관주위로 고정됨으로써 별도의 바인더나 접착제를 사용할 필요가 없어 공정의 단순화를 가져올 수 있으며, 폐기시에도 용이하게 각층을 분리하여 폴리비닐알코올 섬유만을 용해시킴으로써 매립방법에만 의존하는 유리섬유등의 사용량을 저감시켜 단열재층의 처리를 친환경적으로 할 수 있게 되는 것이다.

본 발명의 배관용 보온단열재는 사용온도범위가 -80~400℃인 경우에는 내열성을 더욱 향상시키기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 상기 단열재층과 중층내열층의 사이와 중층내열층과 하층내열층의 사이에 각각 알루미늄판(5)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 보온단열재가 제공된다. 상기 알루미늄판은 복사열을 반사시켜 단열효과를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 배관용 보온단열재를 제조하는 일례의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

우선, 유리섬유, 세라믹섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나로 직물을 제직하여상층내열층을 준비하고, 폴리비닐알코올 섬유의 섬도가 1.5~5데니어, 섬유집합체의 겉보기밀도가 50~80 ㎏/㎥인 폴리비닐알코올 섬유집합체인 부직포를 만들어 단열재층으로 준비한 후, 별도로 유리섬유, 세라믹섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나를 원료로 하여 니들펀칭 부직포를 만들어 중층내열층으로 준비하고, 유리섬유, 실리카섬유, 세라믹섬유 중 어느 하나로 제직된 직물인 하층내열층을 만든후, 상기 상층내열층, 단열재층, 중층내열층 및 하층내열층을 순차적으로 샌드위치방식으로 적층한후 미싱등을 이용하여 재봉하여 결합함으로써 본 발명의 보온단열재를 제조하게 된다. 배관등에 시공을 할 때에는 상기 샌드위치방식으로 적층, 결합된 보온단열재를 배관주위로 감싼 후 와이어나 금속쟈켓등을 이용하여 결속함으로써 배관주위에 보온단열재가 고정되게 된다.

1 : 상층내열층 2 : 단열재층
3 : 중층내열층 4 : 하층내열층
5 : 알루미늄판

Claims (5)

1. 상층내열층, 단열재층, 중층내열층 및 하층내열층이 순차적으로 적층된 보온단열재에 있어서,
   유리섬유, 세라믹섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나로 제직된 직물인 상층내열층;
   섬유의 섬도가 1.5~5데니어, 섬유집합체의 겉보기밀도가 50~80 ㎏/㎥인 폴리비닐알코올 부직포로 이루어지고 상기 상층내열층의 이면에 적층되는 단열재층;
   유리섬유, 세라믹섬유, 아라미드섬유 중 어느 하나로 이루어진 니들펀칭 부직포로서 상기 단열재층의 이면에 적층되는 중층내열층; 및
   유리섬유, 실리카섬유, 세라믹섬유 중 어느 하나로 제직된 직물로서, 상기 중층내열층의 이면에 적층되어 피보온체와 접하게 되는 하층내열층을 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 보온단열재.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 단열재층에 수용성난연제를 추가로 함침한 것을 특징으로 하는 배관용 보온단열재.
5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 단열재층과 중층내열층의 사이와 중층내열층과 하층내열층의 사이에 각각 알루미늄판을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 배관용 보온단열재.
   

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