KR101430078B1 - 복합 다층 구조체 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부식 및 화재의 위험성이 있는 유해물질을 보관하거나 또는 운반에 유용하며 화재 조건 동안 감소된 열전달성 및 증가된 내화성을 갖는 복합 다층 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 복합 다층 구조체는 할로겐화 수지, 폴리에스테르, 비닐 에스테르 및 에폭시 중의 어느 하나로 선택한 CRFB 수지로 형성된 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)과; 페놀계 수지로 형성된 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)의 외측에 위치하는 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)과; 일측면이 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)에 밀착되고, 타측면이 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)에 밀착되며 쵸프드 스트랜드 매트(Chopped Strand Mat), 필라멘트 와인딩 글래스(Filament Winding Glass), 직조 로빙(Woven Roving)에서 선택한 어느 하나로 형성된 "열전달 내부식층(TTCB)"(2)으로 이루어지되, "열전달 내부식층(TTCB)"(2)은 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)의 표면에 나노-클레이, 실란, 실록산, 폴리세스퀴실록산, e-유리에서 선택한 하나로 변성된 CRFB 수지를 도포한 후에 직조 로빙(Woven Roving) 또는 필라멘트 외인딩 글래스(Filament Winding Glass)를 도포하여 형성되고, "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)은 페놀계 수지의 SCFB 수지(5)로 "열전달 내부식층(TTCB)"(2)의 표면에 도포한 후에 2차로 페놀계 수지의 SCFB 수지를 도포하여 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

복합 다층 구조체 및 이의 제조방법{MULTIPLE WALL CONTAINMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 부식 및 화재의 위험성이 있는 유해물질을 보관하거나 또는 운반에 유용하며 화재 조건 동안 감소된 열전달성 및 증가된 내화성을 갖는 복합 다층 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근의 산업 환경은 아주 다양한 종류의 용기(containment vessel)에 운송 또는 저장되어야 하는 물질을 지속적으로 배출하고 있다. 이러한 용기는 간단한 것에서부터 아주 복잡한 것, 간단한 배관 및 파이프 내지 고압용기 및 거대한 저장 탱크에 이르기까지 다양할 수 있다. 일관된 인자는 상기 용기가 운반 또는 함유하는 물질, 및 상기 용기가 작용하는 환경을 취급하기 위한 능력이다. 부식 및 화재, 또는 마모 및 부식, 또는 심지어는 마모 및 열공격(thermal attack)으로부터 보호하는 이중벽 용기(double wall containment)를 제공하기 위한 많은 노력이 있어왔다. 많은 노력이 있어왔지만, 그 어느 것도 충분한 내약품성, 내열성, 내마모성 및 내화성을 제공하기에 적당한 물질이나 방법을 확인하지 못했다. 단일 재료(즉, 열경화성, 열성형성, 세라믹 또는 금속성)를 이용하여 이러한 문제에 대한 해결책을 제공하는 것은 어렵다. 동일한 부류의 재료 조차도 차이가 있다.
한편, 부식성 증기 배출 덕트는 부식성 화학약품을 이용하는 많은 다양한 산업에서 사용된다는 것이 당업자에게 잘 알려져 있다. 이러한 덕트는 아주 거대하고, 아주 다양한 종류의 부식성 및 위험 물질을 처리할 수 있다. 그러나, 모든 부식성 작업 환경에 견딜 수 있는 재료는 전혀 없다. 가장 일반적인 방법은 피복 금속 덕트배관 및 유리섬유 강화 플라스틱(FRP)을 사용하는 것이었다.
1960년대 후반 및 1970년대 초반에, Lawrence E. Shea는 연기 제거 배출 덕트로서 사용될 수 있고 내부의 방화 스프링클러를 사용할 필요가 없는 연무 배출 덕트를 제조하는 적당한 방법을 발견하였음을 개시했다. 결국, Shea는 미국 특허 제 4,053,447호 4,076,873호 및 4,107,127호를 허여받았다. 또한, Shea는 팩토리 매뉴얼(Factory Mutual)을 연구하여 실제 화재조건에서 덕트배관의 생존성(survivability)을 테스트하기 위한 특정 테스트 프로토콜(test protocol)을 개발했다(도 3 및 도 4 참조). 화재 조건 동안 7.0 m 지점에 위치한 배출 열전대에 도달한 최대 온도는 1000 ℃에 이르는 것으로 발견되었다. 이와 같이, 열전대에 도달한 이러한 온도는 합격 또는 불합격을 결정하는 표준의 일부가 되었다. 얻어지는 FRP 덕트 배관은 Plastiweaveㄾ FXㄾ Mark Iㄾ로서 상업화되었고, 내부 방화 스프링클러의 필요성이 없이 연무 배출 덕트 배관으로 사용되도록 FM #4922 승인을 받았다. 이러한 수정된 FM 4922 테스트 프로토콜은 모든 유사한 덕트 배관을 측정할 수 있는 테스트 표준이 되었다.
내화성 및 내열성의 문제를 해결하면서 부식 보호를 제공하기 위한 또 다른 방법이 피복 금속 덕트배관을 이용하여 수행되었다. 피복 금속 덕트배관은 내부식성 금속 장벽을 제공하도록 열성형성 플루오로 중합체인 ECTFE (에틸렌-테트라-플루오로-에틸렌) 또는 ETFE (에틸렌-클로로-트리-플루오로-에틸렌)을 이용하여 내부가 피복되는 304L 또는 316L 스테인리스강을 이용하여 제작된다. 이러한 재료는 예외적인 내약품성이 있고, 일반적으로 이러한 중합체는 화학약품의 투과에 의해 변화하지 않는다. 이러한 플루오로중합체의 피복이 두꺼울수록, 투과율이 낮고(내성이 크고), 피복이 얇을 수록 투과율이 크다(내성이 낮다).
효과적인 투과 장벽을 제공하기 위하여 최소한 약 40 mil의 플로오로중합체 코팅 두께를 여러 가지 종류의 용기(배관 및 덕트 배관 포함)에 이용하여야 한다는 것이 화학약품 처리 산업에서 일반적으로 일치되는 견해이다. 이러한 플루오로중합체는 ETFE의 경우 100 mil의 두께, ECTFE의 경우 125 mil의 두께까지 도포될 수 있다. 이러한 열성형성 재료는 용융하고 유동한다는 것이 당업자에 잘 알려져 있다. 또한, ECTFE 및 ETFE는 점화할 수 있고, 화재 조건 동안 연료원이 되는 것이 확실하다.
플루오로중합체 코팅이 두꺼울 수록, 내부식성이 크다. 연기 제거 덕트의 경우 가연성과 같은 다른 인자를 고려하여야 한다. 특정 FM 4922 시험법은 부식성 연무 및 연기 제거 배출 덕트배관으로 사용될 덕트배관의 화재 생존성에 대한 산업 승인된 측정 방법이다. FM 4922 테스트 프로토콜을 측정 방법으로 이용하여 얻어지는 사실은 플루오로중합체 코팅된 스테인리스강 덕트배관은 코팅 두께가 사용된 플루오로중합체에 따라 약 14 mil 미만인 경우에만 상기 테스트를 통과한다는 것이다. 코팅 두께가 너무 크면, 배출 열전대의 온도가 과도하게 된다. 실제로, 이러한 재료에 대한 몇 몇의 테스트 결과, 테스트 동안 화염이 덕트의 배출 단부의 외부로 배출된 것으로 확인되었다. 배출부로부터 1 피트 떨어져서 위치한 열전대에서 얻어지는 최고 온도는 10 mil 두께의 ETFE 부식 장벽의 경우 800 ℉를 초과했다. 배출부로부터 1 피트 떨어져서 위치한 열전대에서 얻어지는 최고 온도는 14 mil 두께의 ETFE 부식 장벽의 경우 700 ℉를 초과했다.
반도체 산업은 더욱 부식성이 있고 두꺼운 부식층을 이용하는 것을 추구하고 있다. 최근에, 투과 효과는 10-mil ETFE 및 14-mil ECTFE로 이루어진 부식층에 악영향을 미치고 있다. 대표적인 결과는 상당히 투과성이 있는 플로오로중합체에 의해 보호되는 스테인리스강에 대한 삼투성 블리스터 및 부식성 침식이다.
또한, 지난 수 십 년 동안에 걸쳐서, 건설 산업, 항공우주 산업, 해운업, 운송업, 대학, 폐수 처리 공장, 반도체 공장, 화재 방지 및 화재 보험업에 종사하는 많은 사람들은 일반적으로 사용되는 비금속성 제품(열가소성 및 열경화성)은 심각한 화재 문제를 제기한다는 것을 알게 되었다. 1960 년대 후반부터 1990 년대 까지 사용된 수지계(강화 수지 포함)들 중 거의 대부분은 난연성과 관련된 클레임을 제기하게 만들었다. 불운하게도, 이중 대부분은 제품을 팔기위해 마케팅이 시도되었다. "난연성 수지"는 화학약품을 함유하지 않는 경우에도 상기 수지를 쉽게 연소시키지 않는 난연 기구를 단순히 포함했다. 그럼에도, 이들 수지는 여전히 연소되었다. 많이 변화하지도 않았고, 여전히 대부분의 난연성 수지는 그다지 난연성이 없고 화재에 안전하지 않은 것이 확실하다.
내화성 재료가 탱크, 파이프 및 덕트 배관 시스템에 사용되는 경우, 화재 조건의 경우 복합 구조제에 첨가되는 잠재적인 연료의 양에 유의하여야 한다. 특히, 연무 배출 및 연기 제거 배출 덕트 시스템 설비는 내부식성 및 내열성/내화성을 가질 필요가 있다. 부식의 관점에서, 재료의 내부식성은 재료의 두께마다 잘 정리되어 있다. 그러나, 열전달성이 높은 재료 및 복합 다층 구조체는 열전도성이 낮은 것들보다 더욱 쉽게 연소한다는 것이 당업자에게 잘 알려져 있다.
본 발명의 해결과제는 부식 및 화재의 위험성이 있는 유해물질을 보관하거나 또는 운반에 유용하며 화재 조건 동안 감소된 열전달성 및 증가된 내화성을 갖는 복합 다층 구조체 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 해결과제는 "내부식성 화염층"(Corrosion Resistant Fire Barrier)과 "열전달 부식층"(Thermal Transfer Corrosion Barrier) 및 "구조적 부식 화염층"(Structural Corrosion Fire Barrier)의 삼중구조로 형성되어 화재 조건 동안 감소된 열전달성 및 증가된 내화성을 갖는 복합 다층 구조체 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 복합 다층 구조체는 할로겐화 수지, 폴리에스테르, 비닐 에스테르 및 에폭시 중의 어느 하나로 선택한 수지로 형성된 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)과; "내부식성 화염층(CRFB)"(1)의 외측에 위치하는 페놀계 수지로 형성된 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)과; 일측면이 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)에 밀착되고, 타측면이 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)에 밀착되며 쵸프드 스트랜드 매트(Chopped Strand Mat), 필라멘트 와인딩 글래스(Filament Winding Glass), 직조 로빙(Woven Roving)에서 선택한 어느 하나로 형성된 "열전달 내부식층(TTCB)"(2)으로 이루어지되, "열전달 내부식층(TTCB)"(2)은 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)의 표면에 나노-클레이, 실란, 실록산, 폴리세스퀴실록산, e-유리에서 선택한 하나로 변성된 내부식성 화염층(CRFB)을 형성하는 수지를 도포한 후에 직조 로빙(Woven Roving) 또는 필라멘트 외인딩 글래스(Filament Winding Glass)를 도포하여 형성되고, "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)은 구조적 부식 화염층(SCFB)을 형성하는 페놀계 수지(5)로 "열전달 내부식층(TTCB)"(2)의 표면에 도포한 후에 2차로 구조적 부식 화염층(SCFB)을 형성하는 페놀계 수지를 도포하여 형성된 것을 특징으로 한다.
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바람직하게, "열전달 내부식층(TTCB)"(2)은 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)의 표면에 세라믹 전구체를 도포한 후에 직조 로빙(Woven Roving) 또는 필라멘트 외인딩 글래스(Filament Winding Glass)를 도포하여 형성되고, "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)은 구조적 부식 화염층(SCFB)을 형성하는 페놀계 수지(5)로 "열전달 내부식층(TTCB)"(2)의 표면에 도포한 후에 2차로 구조적 부식 화염층(SCFB)을 형성하는 페놀계 수지를 도포하여 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 복합 다층 구조체는 부식 및 화재의 위험성이 있는 유해물질을 보관하거나 또는 운반에 유용하며 화재 조건 동안 감소된 열전달성 및 증가된 내화성을 갖기 때문에 탱크, 파이프배관, 덕트배관 및 기타 복합 제품 설비에 유용한다.
또한, "내부식성 화염층"(Corrosion Resistant Fire Barrier)과 "구조적 부식 화염층"(Structural Corrosion Fire Barrier) 사이에 형성되는 "열전달 부식층"(Thermal Transfer Corrosion Barrier)로서 직조 로빙(WR) 또는 바솔트 필라멘트 외인딩 글래스(FWG) 등을 사용하여 삼중구조의 층이 완전히 밀착된 복합 다층 구조체를 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 덕트형 복합 다층 구조체의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 복합 다층 구조체의 상세도.
도 3은 FM 승인의 수평 덕트 테스트용 표준 장치의 개략도.
도 4는 FM 승인의 수평/수직 결합 덕트 테스트용 표준 장치의 개략도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 복합 다층 구조체 및 이의 제조방법에 대하여 자세히 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복합 다층 구조체는 "내부식성 화염층"(Corrosion Resistant Fire Barrier; 이하, 'CRFB'라 한다.)(1)과 "열전달 부식층"(Thermal Transfer Corrosion Barrier; 이하, 'TTCB'라 한다.)(2) 및 "구조적 부식 화염층"(Structural Corrosion Fire Barrier; 이하, 'SCFB'라 한다)(3)이 순차적으로 형성된다. 즉, 본 발명은 복수의 내부식성 수지계, 내화성/내열성 수지계를 이용하고 특정 열전달층 또는 열전달 부식층 기술을 이용한다.
"내부식성 화염층(CRFB)"(1)은 복합 다층 구조체의 내측에 위치하며 화학 약품 및 화염과 접촉하는 부분이다. 내부식성 화염층(CRFB)(1)을 형성하는 수지는 할로겐화 수지, 폴리에스테르, 비닐 에스테르 및 에폭시 등을 포함한 여러 가지 수지가 사용될 수 있다. 이러한 CRFB 수지는 적당한 몰드 이형부(release)를 갖는 공구(tool)에 직접 도포하면서 원하는 두께까지 형성한다. 이러한 공구가 원통형상이면 복합 다층 구조체를 파이프형상으로 제작할 수 있고, 공구가 판형상이면 복합 다층 구조체도 판형상으로 제작할 수 있다.
"구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)은 복합 다층 구조체의 외측에 위치하며 복합 다층 구조체의 구조를 지지하며 내부식성 및 내화성을 제공한다. SCFB을 형성하는 수지는 화재에 안전한 페놀계통의 수지가 사용된다. 바람직하게, SCFB는 필라멘트 와인딩 방법을 이용하여 형성할 수 있다.
또한, "열전달 내부식층(TTCB)"(2)은 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)과 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3) 사이에 형성되며 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)이 열/화염에 노출되는 경우 SCFB로의 열전도율을 최소화시키고 화염전파를 감소시킨다. TTCB는 내부식성 층의 두께를 증가시킬 수 있고 열전달을 감소시키고, CRFB와 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3) 사이에 기계적 및 화학적 결합을 제공한다.
이러한 "열전달 내부식층(TTCB)"(2)은 여러 가지 방법 및 물질을 이용하여 제조할 수 있다. 첫 번째 방법은 TTCB 수지인 직조 로빙(Woven Roving; 이하, 'WR'라 한다) 또는 필라멘트 외인딩 글래스(Filament Winding Glass; 이하, 'FWG'라 한다)를 이용하는 것으로 경화된 CRFB상에 CRFB에 생성에 사용된 친 CRFB 수지(4)를 도포한 후, 건조한 WR 또는 FWG를 도포하고 감싸고 겔화 또는 경화시켜 생성한다. 그리고, TTCB가 형성된 후에 SCFB 수지(5)를 TTCB의 표면에 도포하고, 2차로 SCFB 수지를 TTCB의 외면에 직접 도포하여 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)을 형성한다. 이때, CRFB의 표면에 도포되는 CRFB 수지는 WR 또는 FWG를 포화시킴으로써, CRFB의 외면에 접촉하는 TTCB가 CRFB에 결합시키게 된다. 그리고 TTCB의 외면에 도포된 SCFB 수지는 TTCB에 접하는 SCFB이 결합될 수 있도록 한다.
두 번째 방법은 나노 강화재, 난연재 및/또는 화염 감소 기구를 이용하여 CRFB 수지를 변성하는 것이다. 예를 들어, ATH 및 MgO와 같은 특정의 충진제는 화염 전파 기작을 지연시키는 능력을 갖는 것으로 알려져 있다. 특정의 나노-클레이, 실란, 실록산, 폴리세스퀴실록산, 특정의 POSS
Figure 112013083030361-pat00005
재료 및 세라믹 전구체 등과 같은 다른 나노-강화재가 재료의 난연성을 증가시키는 것으로 당업자에게 알려져 있다. 이러한 변성된 친 CRFB 수지(4)를 이미 제조한 CRFB에 도포한다. 다음에, TTCB 수지인 건조한 쵸프드 스트랜드 매트(Chopped Strand Mat), 필라멘트 와인딩 글래스(Filament Winding Glass), 직조 로빙(Woven Roving) 또는 기타 적당한 강화재를 도포하여 TTCB를 형성한다. 열전달성이 낮은 재료가 바람직하지만, e-유리와 같은 재료도 적당히 이용될 수 있다. 이때, 변성된 CRFB 수지는 강화재를 포화시킴으로써, CRFB의 외면에 접촉하는 TTCB가 CRFB에 결합시키게 된다. 그리고, TTCB가 형성된 후에 SCFB 수지(5)를 TTCB의 표면에 도포하고, 2차로 SCFB 수지를 TTCB의 외면에 직접 도포하여 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)을 형성한다.
또한, 세 번째 방법은 특정의 열층 코팅물을 사용하는 것이다. 특정의 코팅물이 열층 및 내열 특성을 가지면서 아주 불활성이고 내부식성이 있다는 것이 알려져 있다. 예를 들어, Thermalguard TG-6187은 세라믹 전구체 기술에 기반한 열층 코팅물이다. 이는 약 1600 ℉의 연속 작업 온도를 가지면서 열반사성이 있다. 또한, 승온에서 고농도의 질산을 통과시키지 않는다. 위에서 이미 제조한 CRFB는 적당한 열층 코팅물로 코팅되고, 건조(경화)된다. 필요한 경우, 프라이머(primer)를 상기 열층 코팅충에 도포한 다음, 변성 또는 비변성 친 CRFB 수지(상기 첫 번째 및 두 번째 방법에서와 같음)를 도포한다. 다음에, TTCB 수지인 건조한 쵸프드 스트랜드 매트, 필라멘트 와인딩 글래스, 직조 로빙 또는 기타 적당한 강화재를 도포하고 겔화 또는 경화시켜 TTCB를 형성한다. 열전달성이 낮은 재료가 바람직하지만, e-글래스와 같은 재료도 적당히 이용될 수 있다. 변성 또는 비변성 CRFB 수지는 상기 강화재를 포화시키고, 그로인해 열층 코팅된 CRFB와 접촉하는 강화재는 코팅된 CRFB와 TTCB를 결합시킨다. 그리고, TTCB가 형성된 후에 SCFB 수지(5)를 TTCB의 표면에 도포하고, 2차로 SCFB 수지를 TTCB의 외면에 직접 도포하여 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)을 형성한다.
본 발명에 의해 제조된 복합 다층 구조체를 이용하여 연기 배출 덕트를 제작할 수 있으며, FM4922 테스트를 이용하여 연기 배출 덕트의 내화성 등이 Shea의 발명에서 얻은 것들과 동일 또는 더 좋은 결과를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
<수평 덕트 테스트 방법>
도 3에 도시된 바와 같이, FM 승인의 수평 덕트 테스트용 표준 장치를 디자인하여 FM 승인을 바라는 덕트의 대표적인 부분을 테스트 하였다. 화재 테스트 조건은 빌딩의 화재 조건을 시뮬레이션하기 위한 것이다. 덕트의 입구 아래에 직접 표준 화재 노출부(standard fire exposure)를 위치시킨다. 테스트 동안, 화염을 덕트내로 끌어들여서 화염이 덕트를 점화시키고 덕트의 전체 길이를 따라 전파할 수 있도록 한다.
덕트에 대한 수평 화염 테스트 장치는 최소한 2개의 덕트를 결합한 것으로 길이가 7.3 m인 수평 덕트, 조절가능한 댐퍼를 갖는 원심성 배출 블로어, 화염 노출부를 포함하는 통풍없는 엔클로져(enclosure) 또는 통풍 실드(draft shield), 및 수평 덕트를 지지하는 덕트 지지대로 이루어진다. 덕트의 흡입 말단을 엔클로져 벽과 동일 높이의 1.2 x 1.2 x 2.1 m 의 통풍 실드(3개의 벽 및 지붕)에 삽입하였다. 필요한 공기 속도로 덕트를 통해 공기를 끌어당기는 블로어에 전이 조각을 통해 배출 말단을 연결한다.
화염 노출부는 헵탄을 함유하는 0.3 m x 0.3 m x 0.2 m 깊이의 사각 스틸 팬(steel fan)으로 이루어진다. 테스트의 출발시, 액체 표면은 덕트의 내측 바닥 표면으로부터 0.6 m 아래로 위치한다. 0.1 m2의 헵탄으로부터의 열출력은 약 17.59 x 102 J/sec이다.
중심축의 바로위에서 덕트의 선단 내측표면 아래에 위치한 4 개의 열전대에서 테스트하는 동안 온도를 모니터한다. 4 개의 측정 지점은 덕트의 화염 노출 말단으로부터 152 mm, 1.8 m, 3.7m 및 7.0 m이다.
덕트의 성능 및 덕트내에서 달성되는 온도를 15분의 전체 테스트 시간동안 관찰한다.
<수평/수직 덕트 테스트 방법>
도 4에 도시된 바와 같이 FM 승인의 수평/수직 결합 덕트 테스트를 위한 표준 장치를 디자인하여 FM 승인을 바라는 덕트의 대표적인 부분을 테스트한다. 화재 테스트 조건은 빌딩의 화재 조건을 시뮬레이션하기 위한 것이다. 덕트의 입구 아래에 직접 표준 화재 노출부(standard fire exposure)를 위치시킨다. 테스트 동안, 화염을 덕트내로 끌어들여서 화염이 덕트를 점화시키고 덕트의 전체 길이를 따라 전파할 수 있도록 한다.
이러한 장치는 표준 반경 엘보우에 연결된 7.3 m 길이의 수평 덕트, 4.6 m 길이의 수직 덕트, 배출 블로어, 화염 노출원 및 덕트 지지대로 이루어진다. 화염 노출부는 헵탄을 함유하는 0.3 m x 0.3 m x 0.2 m 깊이의 사각 스틸 팬(steel fan)으로 이루어진다. 테스트의 출발시, 액체 표면은 수직 덕트의 0.3 m 아래로 위치한다.
중심축의 바로위에서 덕트의 선단 내측표면 아래 지점에 위치한 수평 덕트에는 4 개의 열전대가 위치하고, 수직 덕트에는 3개의 열전대가 위치한다. 수평 열전대는 덕트의 출구 가장자리로부터 152 mm, 1.8 m, 3.7m 및 7.0 m이고, 수직 덕트의 열전대는 바닥부로부터 위로 1.4m, 2.9 m 및 4.4 m에 위치한다.
통풍속도는 약 3 m/sec±0.15 m/sec로 조절하고, 화염 노출원을 점화시킨 후에 15 분의 전체 테스트 시간동안 연속적으로 관찰한다.
<실험예 1>
본 발명과 같이 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)과 "열전달 부식층"(TTCB) 및 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)이 순차적으로 형성되고 두께가 2.54 mm 이고, 직경이 100 mm, 300 mm을 갖는 도 3과 같은 수평 덕트 구조로 성형하였다. 그리고, 제조된 덕트를 FM 4922 수평 덕트 테스트 프로토콜에 따라 테스트하였다. FM 4922 덕트 테스트 프로토콜을 이용하여 측정한 열전대 온도로서 300 mm 직경 및 1.8 mm 두께의 경우 약 530 ℃의 열전대 온도를 통과로 간주된다.
본 발명에 의해 제작된 300 mm 직경의 덕트의 경우, 열전대에서 측정된 온도가 426 ℃ 미만 이었으며, 100 mm 직경의 덕트의 경우, 열전대에서 측정된 온도가 350 ℃ 미만 이었다.
이에 따라 본 발명의 복합 다층 구조체는 열전달율이 적은 것을 확인할 수 있다.
<실험예 2>
본 발명과 같이 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)과 "열전달 부식층"(TTCB) 및 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)이 순차적으로 형성되고 두께가 2.54 mm 이고, 직경이 100 mm, 300 mm을 갖는 도 4와 같은 수평/수직 덕트 구조로 성형하였다. 그리고, 제조된 덕트를 FM 4922 수평/수직 덕트 테스트 프로토콜에 따라 테스트했다. 테스트 결과 2.54 mm의 두께를 갖는 300 mm 직경의 덕트의 경우 열전대에서 측정된 온도가 400 ℃ 미만 이었으며, 2.54 mm의 두께를 갖는 100 mm 직경의 덕트의 경우 열전대에서 측정된 온도가 325 ℃ 미만 이었다.
이와 같은 테스트 결과 실시예 2에서도 본 발명의 복합 다층 구조체는 열전달율이 적은 것을 확인할 수 있다.
<실험예 3>
본 발명과 같이 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)과 "열전달 부식층"(TTCB) 및 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)이 순차적으로 형성되고 두께가 2.54 mm 이고, 직경이 100 mm, 300 mm을 갖는 도 4와 같은 수평/수직 덕트 구조로 성형하였다. 그리고, 상기 덕트를 약 10 m 수직으로 상승시켜서 FM 4922 수평/수직 덕트 테스트 프로토콜에 따라 테스트했다. 테스트 결과 100 mm 직경 및 300 mm 직경의 덕트 모두 아주 만족스러운 결과를 나타내면서 상기 테스트를 통과하였는데, 임계 온도는 325 ℃ 미만 이었다.
이와 같은 테스트 결과 실시예 3에서도 본 발명의 복합 다층 구조체는 열전달율이 적은 것을 확인할 수 있다.
본 발명이 속하는 분야에서 통상의 기술을 가진 자에게는, 본 발명의 범위 및 정신을 벗어나지 않고 알려져 있는 수지, 재료, 및 제작 방법의 많은 조합이 가능하다는 것이 명백하다. 전술한 실시예는 본 발명의 많은 적용예중 하나의 예시만을 위해 제공된 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도가 있는 것은 아니다.
1 : 내부식성 화염층(CRFB)
2 : 열전달 내부식층(TTCB)
3 : 구조적 부식 화염층(SCFB)
4 : 내부식성 화염층(CRFB) 수지
5 : 페놀계 수지의 SCFB 수지

Claims (7)

  1. 할로겐화 수지, 폴리에스테르, 비닐 에스테르 및 에폭시 중의 어느 하나로 선택한 수지로 형성된 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)과; "내부식성 화염층(CRFB)"(1)의 외측에 위치하는 페놀계 수지로 형성된 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)과; 일측면이 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)에 밀착되고, 타측면이 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)에 밀착되며 쵸프드 스트랜드 매트(Chopped Strand Mat), 필라멘트 와인딩 글래스(Filament Winding Glass), 직조 로빙(Woven Roving)에서 선택한 어느 하나로 형성된 "열전달 내부식층(TTCB)"(2)으로 이루어지되,
    "열전달 내부식층(TTCB)"(2)은 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)의 표면에 나노-클레이, 실란, 실록산, 폴리세스퀴실록산, e-유리에서 선택한 하나로 변성된 내부식성 화염층(CRFB)을 형성하는 수지를 도포한 후에 직조 로빙(Woven Roving) 또는 필라멘트 외인딩 글래스(Filament Winding Glass)를 도포하여 형성되고, "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)은 구조적 부식 화염층(SCFB)을 형성하는 페놀계 수지(5)로 "열전달 내부식층(TTCB)"(2)의 표면에 도포한 후에 2차로 구조적 부식 화염층(SCFB)을 형성하는 페놀계 수지를 도포하여 형성된 것을 특징으로 하는 복합 다층 구조체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 할로겐화 수지, 폴리에스테르, 비닐 에스테르 및 에폭시 중의 어느 하나로 선택한 수지로 형성된 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)과; "내부식성 화염층(CRFB)"(1)의 외측에 위치하는 페놀계 수지로 형성된 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)과; 일측면이 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)에 밀착되고, 타측면이 "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)에 밀착되며 쵸프드 스트랜드 매트(Chopped Strand Mat), 필라멘트 와인딩 글래스(Filament Winding Glass), 직조 로빙(Woven Roving)에서 선택한 어느 하나로 형성된 "열전달 내부식층(TTCB)"(2)으로 이루어지되,
    "열전달 내부식층(TTCB)"(2)은 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)의 표면에 세라믹 전구체를 도포한 후에 직조 로빙(Woven Roving) 또는 필라멘트 외인딩 글래스(Filament Winding Glass)를 도포하여 형성되고, "구조적 부식 화염층(SCFB)"(3)은 구조적 부식 화염층(SCFB)을 형성하는 페놀계 수지(5)로 "열전달 내부식층(TTCB)"(2)의 표면에 도포한 후에 2차로 구조적 부식 화염층(SCFB)을 형성하는 페놀계 수지를 도포하여 형성된 것을 특징으로 하는 복합 다층 구조체.
  5. 할로겐화 수지, 폴리에스테르, 비닐 에스테르 및 에폭시에서 선택한 어느 하나의 수지를 이용하여 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)을 형성하는 단계와;
    "내부식성 화염층(CRFB)"(1)의 외측면에 "내부식성 화염층(CRFB)"(1)의 생성에 사용된 "내부식성 화염층(CRFB)" 수지(4)를 도포하는 단계와;
    상기 도포된 "내부식성 화염층(CRFB)" 수지(4)의 외면에 바솔트 직조 로빙(Basalt Woven Roving; 이하, 'WR'라 한다) 또는 바솔트 필라멘트 외인딩 글래스(Basalt Filament Winding Glass; 이하, 'FWG'라 한다)를 도포하여 "열전달 내부식층(TTCB)"(2)을 형성하는 단계와;
    "열전달 내부식층"(TTCB)(2)의 외면에 구조적 부식 화염층(SCFB)을 형성하는 페놀계 수지를 도포하는 단계와;
    구조적 부식 화염층(SCFB)을 형성하는 페놀계 수지를 "열전달 내부식층"(TTCB)의 외면에 2차로 도포하여 "구조적 부식 화염층"(SCFB)(3)을 형성하는 단계를 포함하되,
    "내부식성 화염층(CRFB)"(1)의 외측면에 도포되는 "내부식성 화염층(CRFB)" 수지는 나노-클레이, 실란, 실록산, 폴리세스퀴실록산, 세라믹 전구체 중의 하나로 변성된 것을 특징으로 하는 복합 다층 구조체의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
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