KR101510523B1 - Centrifugal molded airgel pipe lagging and its production method and manufacturing apparatus and airgel slurry composition - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에어로젤을 주재로 한 배관 보온재를 원심성형방법으로 성형하는 에어로젤을 주재로 한 원심성형 에어로젤배관보온재 및 그 제조방법과 제조장치 및 에어로젤슬러리 조성물에 관한 것으로, 내주면에 다수의 탈수공이 형성되어 탈수 가능하도록 두 개의 반 원통으로 구성되어 결합시 하나의 원통으로 구성되는 원통형 성형드럼과, 상기 원통형 성형드럼을 고속으로 회전하며, 성형드럼의 내부에 에어로젤슬러리를 주입하도록 드럼의 축 방향으로 진행하는 에어로젤슬러리 공급수단을 구성한 원심성형기를 준비하는 공정인 원심성형기 준비공정과;
교반기에 에어로젤분말과, 바인더, 수용성 수지, 계면활성제, 섬유를 3~10mm로 절단하여 구성한 단섬유와, 성형하고자하는 성형물의 목적에 따라 전체적인 강도를 조절하거나 기타 기능을 얻기 위한 첨가물을 투입하고 혼합한 다음,
여기에 물을 첨가하여 하면서 교반하여 겔상태가 되도록 에어로젤슬러리를 조성하는 공정인 에어로젤슬러리 제조공정과;
상기 원심성형기 준비공정에서 설비된 성형드럼을 반쪽씩 분리하여 각각의 성형드럼의 내부에는 에어로젤슬러리가 외부로 이탈하지 않도록 여과포를 부착하고, 상기 여과포 표면에 무기바인더를 도포한 직포 또는 부직포로 된 외주면보호포를 부착하여서, 드럼을 다시 결합하여 원통으로 만든 다음 원심성형기의 회전수단에 결합하는 제1공정인 원심성형준비공정과;
상기한 바와 같이 제1공정인 원심성형준비공정에서 성형준비가 완료되면 원심성형기의 모터를 가동시켜서 구동수단을 회전하면서 에어로젤슬러리공급수단을 통하여 상기 에어로젤슬러리제조공정에서 얻어진 겔 상태의 에어로젤슬러리를 상기 성형드럼의 내면 여과포에 부착한 외주면보호포의 표면에 고르게 공급하면 성형드럼의 회전에 따른 원심력에 의하여 에어로젤슬러리가 고른 두께의 원통파이프로 된 성형물을 성형하는 제2공정인 1차 원심성형공정과;
상기 제2공정인 1차 원심성형공정에서 성형드럼 내부에 원통형으로 성형된 에어로젤슬러리의 내주면에 유기 또는 무기질 섬유망사로 된 보강재를 부착하는 제3공정인 보강재부착공정과;
상기 제3공정인 보강재부착공정에서 유기 또는 무기질 섬유망사로 된 보강재의 부착이 완료되면, 다시 원심성형기를 가동시켜서 상기 에어로젤슬러리제조공정에서 얻어진 겔 상태의 에어로젤슬러리를 상기 성형드럼의 내부에 1차 성형된 에어로젤성형물에 부착된 섬유망사로 된 보강재 내주면에 고르게 공급하여서 고른 두께로 다시 도포하는 4공정인 중복원심성형공정과;
상기한 공정으로 에어로젤배관보온재를 구성하기 위하여 성형 된 에어로젤성형물의 내주면에 표면에 무기바인더를 도포한 직포 또는 부직포로 된 내주면보호포를 부착하는 제5공정인 내면마감재 부착공정과;
상기한 제1공정부터 제5공정을 순차로 수행하여 성형한 상태에서 원심성형기의 모터를 적어도 10분 이상 고속 가동시켜서 성형된 에어로젤배관보온재에 함유된 수분을 완전히 탈수하는 제6공정인 탈수공정과;
상기 제6공정인 탈수공정에서 탈수하여 성형한 성형물인 배관보온재로부터 성형드럼을 분리하여 다음 작업을 준비하는 제7공정인 성형물분리공정과;
상기 제7공정인 성형물분리공정에서 성형드럼으로부터 분리한 성형물인 배관보온재를 내부에 마이크로웨이브 가열시스템을 갖춘 건조챔버에 투입하여 완전히 건조하여 습기제거하는 제8공정인 건조, 습기제거공정과;
상기 제8공정인 건조, 습기제거공정에서 완전히 건조하여 습기제거습기제거완성된 원통형의 배관보온재를 길이방향으로 2쪽으로 분할하여 배관에 씌우기 용이하도록 하는 제9공정인 배관보온재 분할공정과;
상기 제9공정인 배관보온재 분할공정에서 분할한 2쪽이 한 조를 이루는 배관보온재를 함께 포장하여 유통에 용이하도록 상품화하는 제10공정인 포장공정으로 에어로젤 성형물을 단섬유와 바인더로 결착하고, 그 내부에는 섬유망사로 된 보강재를 내재하며, 외주면과 내주면을 보호포가 일체로 접착 성형되어 보호하도록 구성하여 분진의 비산을 방지하여 작업환경을 향상시키고 성형물의 강도를 보강하여 형상 유지력을 갖도록 하여 제품으로서의 기능을 다 할 수 있도록 하며, 빠른 탈수와 습윤제 제거로 생산성을 향상시켜서 산업시설의 보온재로 실시할 수 있는 효과를 갖는 신규한 발명이다.The present invention relates to a centrifugally formed aerogel pipe insulation material based on an aerogel which is formed by a centrifugal molding method for forming a piping insulation material based on an aerogel, a manufacturing method thereof, a manufacturing apparatus and an airgel slurry composition, wherein a plurality of dewatering holes A cylindrical shaping drum constituted by two semicylinders that can be dewatered and formed of one cylinder at the time of coupling; a cylindrical shaping drum which rotates at high speed and advances in the axial direction of the drum to inject airgel slurry into the shaping drum; A centrifugal molding machine preparing step of preparing a centrifugal molding machine constituting the aerosol slurry supplying means;
A short fiber formed by cutting an airgel powder, a binder, a water-soluble resin, a surfactant and a fiber into a stirrer at a thickness of 3 to 10 mm and an additive for adjusting the overall strength or obtaining other functions depending on the purpose of the molding to be molded, next,
An aerosol slurry production process, which is a process for preparing an aerosol slurry so as to be in a gel state while stirring water while adding water;
The forming drums provided in the centrifugal molding machine preparation step are separated in half, and a filter cloth is attached to each of the forming drums so as to prevent the airgel slurry from leaving the outside, and the surface of the filter cloth is covered with an inorganic binder, A centrifugal molding preparation step of attaching a protective cloth to the drum and then joining it to a rotating means of the centrifugal molding machine;
As described above, when the molding preparation is completed in the centrifugal molding preparation step of the first process, the motor of the centrifugal molding machine is operated to rotate the driving means, and the aerosol slurry in the gel state obtained in the aerosol slurry manufacturing step A primary centrifugal molding process, which is a second process for forming a molded product having a uniform thickness of airgel slurry by a centrifugal force due to the rotation of the forming drum when the outer peripheral surface protective cloth attached to the inner surface filter cloth of the forming drum is evenly supplied, ;
A stiffener attaching step of attaching a stiffener made of organic or inorganic fiber mesh to the inner circumferential surface of the airgel slurry formed in a cylindrical shape in the forming drum in the second step of the first centrifugal forming step;
When the attachment of the reinforcing material as the organic or inorganic fiber mesh is completed in the step of attaching the reinforcing material as the third step, the centrifugal molding machine is operated again, and the gel airgel slurry obtained in the aerogel slurry manufacturing step is introduced into the molding drum A double centrifugal molding process in which four processes are repeatedly applied to an inner circumferential surface of a reinforcing material made of a fiber mesh attached to a molded aerogel molding and re-applied at a uniform thickness;
An inner surface finishing material attaching step which is a fifth step of attaching an inner circumferential surface protective cloth made of a woven fabric or nonwoven fabric coated with an inorganic binder on the surface of the inner circumferential surface of the formed airgel molding to form an airgel pipe heat insulating material by the above process;
The sixth step of completely dehydrating the water contained in the formed airgel pipe insulation material by moving the motor of the centrifugal molding machine at a high speed for at least 10 minutes or more in a state in which the first to fifth steps are sequentially performed, ;
Which is a seventh step of separating a forming drum from a pipe insulating material which is a molded product formed by dewatering in the dehydration step, which is the sixth step, to prepare for the next operation;
A drying and moisture removing step, which is an eighth step of completely removing the moisture by removing the moisture in the drying chamber, which is a molded product separated from the molding drum in the step of separating the molding, which is the seventh step, into a drying chamber equipped with a microwave heating system;
A ninth step of dividing the tubular heat insulating material completely dried in the drying and moisture removing step, which is the eighth step, into a tubular heat insulating material which is completely dried to remove moisture and moisture;
In the ninth step, the airgel molding is combined with a short fiber and a binder in a packaging process, which is a tenth step of commercializing the piping heat insulating material, Inside, there is reinforcing material made of fiber mesh. Protective cloth is integrally formed and protected on the outer and inner circumferential surfaces to prevent scattering of dust to improve the working environment and to reinforce the strength of the molding to maintain shape retention. And it is a new invention having an effect that productivity can be improved by quick dewatering and wetting agent removal and can be performed by a heat insulating material of an industrial facility.
Description
본 발명은 원심성형 에어로젤배관보온재 및 그 제조방법과 제조장치 및 에어로젤슬러리 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에어로젤을 주재로 한 배관 보온재를 원심성형방법으로 성형하는 에어로젤을 주재로 한 원심성형 에어로젤배관보온재 및 그 제조방법과 제조장치 및 에어로젤슬러리 조성물에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a centrifugal-molded airgel pipe insulation material, a method for manufacturing the same, an apparatus for manufacturing the same, and an airgel slurry composition. More particularly, the present invention relates to a centrifugal- A manufacturing method thereof, a manufacturing apparatus and an airgel slurry composition.
에어로젤은 기공율이 90%이상이고 평균 50㎚의 기공과 400-1000 ㎡/g 정도 비표면적은 초 단열 특성, 방음과 충격 흡수 등의 특성으로 단열재, 촉매, 전극소재, 방음재,저유전체, 충격흡수제 등의 분야에 응용되는 첨단 소재이다.The airgel has a porosity of 90% or more and a pore size of 50 nm and a specific surface area of about 400-1000 ㎡ / g are excellent in insulation, catalyst, electrode material, sound insulating material, low dielectric substance, shock absorber It is a state-of-the-art material used in fields such as
일반적으로 에어로젤은 초미세, 다공성 저밀도 물질로서 촉매의 담체, 단열재, 입자가속기 등 다양한 응용이 이루어지고 있다. In general, aerogels are ultra-fine and porous low-density materials, and various applications such as catalyst carrier, thermal insulator, particle accelerator are being applied.
특히 에어로젤은 광범위한 의미에서는 분산제로서 공기를 포함하는 젤의 의미로서 극히 낮은 열 전도성을 갖기 때문에, EP-A 제0 171 722호에 기술된 바와 같이 절연재로서 사용되며, 에어로젤의 특정 음향 임피던스 때문에 초음파 분야에서 임피던스 수단에 필적 가능한 용도가 문헌에 기술된다.In particular, aerogels are used as insulating materials as described in EP-A 0 171 722 because of their extremely low thermal conductivity as a meaning of a gel containing air as a dispersant in a broad sense, and because of the specific acoustic impedance of the aerosol, Applications that are comparable to impedance means in the art are described in the literature.
또한, 에어로젤은 기본적으로 무기 및 유기 에어로젤로 나눠지며, 무기 에어로젤은 1931년 이래로 공지되어(S. S. Kistler, Nature 1931, 127, 741), 에어로젤은 모든 종류의 출발 물질로, SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2, SnO2, Li2O, CeO2 및 V2O5 에어로젤 및 이들의 혼합물을 제조할 수 있다(H. D. Gesser, P.C. Goswami, Chem. Rev. 1989, 89, 756ff). In addition, aerogels are basically divided into inorganic and organic aerogels, inorganic aerogels have been known since 1931 (SS Kistler, Nature 1931, 127, 741), aerogels are all kinds of starting materials, SiO2, Al2O3, TiO2, ZrO2 , SnO2, Li2O, CeO2 and V2O5 aerogels and mixtures thereof (HD Gesser, PC Goswami, Chem. Rev. 1989, 89, 756ff).
유기 에어로젤은, 멜라민 포름알데히드와 같은 모든 종류의 출발 물질로부터 제조된다는 것도 공지되어 있다(R. W. Pekala, J. Mater, Sci. 1989, 24, 3221).It is also known that organic aerogels are made from all kinds of starting materials such as melamine formaldehyde (R. W. Pekala, J. Mater, Sci. 1989, 24, 3221).
여기서 실리카 에어로젤은 오랜 기간 연구되어진 무기계 단열 소재로서 고온 단열의 효과가 있으나 저온 초 임계 건조를 하는 경우에는 친수성이 되므로 별도의 표면 처리 등의 과정을 거쳐야 소수성으로 제조할 수 있고, 표면처리공정은 대부분 고온에서 반응을 수행하며 다소 복잡한 반응경로를 가지고 있다.(Iler, R. K. : "Chemistryof Silica", John Wiley & Sons, N. Y.(1978).) The silica aerogels have been studied for a long time and have high thermal insulation effect. However, they are hydrophilic when they are subjected to low-temperature supercritical drying, so they can be made hydrophobic by a separate process such as surface treatment. (Iler, RK: "Chemistry of Silica ", John Wiley & Sons, NY (1978).).
무기계 실리카 에어로젤의 연구는 미국의 로렌스 리버모어 국립연구소 (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL)에서 상당히 깊이 있는 연구를 수행하였다.Research on inorganic silica aerogels has been conducted in depth in the Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in the United States.
상기한 무기계 단열 소재인 실리카 에어로젤은 제조 원가가 높고 히드록시기(-OH)로 덮여 있는 표면으로 인하여 물 분자가 흡착되어 단열 효과가 저하될 수 있으며 또한 깨지기 쉽다는 단점을 가지고 있다.The silica airgel, which is an inorganic insulating material, has a high manufacturing cost and is disadvantageous in that water molecules are adsorbed due to the surface covered with a hydroxyl group (-OH), which may deteriorate the heat insulating effect and is fragile.
한편, 종래의 유기 단열 소재인 폴리스티렌(Polystyrene), 폴리우레탄(Polyurethane) 발포체가 발포성형을 할 때, CFC 등을 사용하여 환경을 해치는 문제를 안고 있기 때문에 폴리우레탄을 이용한 에어로젤을 새로운 형태의 단열재로 이용하기 위한 노력이 계속되고, 이미 ICI(Imperial Chemical Industries)에서 폴리우레탄을 이용하여 에어로젤을 합성하였다.(Biesmans, G., Randall, D., Francais, E., Perrut, M.: J. Non-Cryst.Solids, 225, 36-40(1998).) On the other hand, since conventional organic insulating materials, such as polystyrene and polyurethane foams, are subject to environmental problems using CFCs when foam molding is performed, the use of polyurethane-based airgel as a new type of insulating material Efforts to utilize have continued and already aerogels have been synthesized using polyurethanes from ICI (Imperial Chemical Industries). (Biesmans, G., Randall, D., Francais, E., Perrut, M .: J. Non -Cryst.Solids, 225, 36-40 (1998).)
이러한 폴리우레탄을 기반으로 한 에어로젤은 보다 경량화할 수 있으며, 환경보호에 기여할 것으로 예상된다.These polyurethane-based aerogels are expected to be lighter and contribute to environmental protection.
이와 같은 에어로젤의 우수한 특성은 건축용의 초단열재, 산업용 고온 단열, 자동차 부품, 전자제품의 부품, 선박부재, 초저온 단열 LNG, VIP심재, 촉매 등의 산업 전반에 응용이 요구되고 있다.The excellent characteristics of such aerogels are required to be applied to various industries such as super insulation materials for construction, high temperature insulation for industrial use, parts for automobile parts, electronic parts, ship parts, cryogenic insulation LNG, VIP core materials and catalysts.
그러나 지금까지 에어로젤을 이용한 파이프단열재를 성형함에 있어서는 초임계 건조로 제조된 에어로젤이 결합성이 취약한 물성이기 때문에 작업시 에어로젤 분진의 비산으로 작업자들의 작업 기피현상으로 취급의 어려움과 성형의 어려움, 형상유지의 어려움이 있으며, 또한 파이프단열의 경우 형태에 맞게 재 작업하여야 하는 등의 번거로움과 작업에 필요한 고가의 초 임계 건조장비와 저 생산성으로 에어로젤을 이용한 제품의 현실화에 한계를 보여 주고 있다.However, since aerogels manufactured by supercritical drying are poor in bonding properties, airgel dusts are scattered during work, which makes it difficult to handle, difficulty in molding, shape maintenance In addition, it is troublesome to rework the pipe in the case of pipe insulation, and the supercritical drying equipment required for the work and the low productivity are showing limitations in realizing the product using aerosol.
본 발명은 이와 같은 지금까지의 문제점을 해결하고자 원심성형방법으로 에어로젤을 주재로 한 성형물을 성형 함으로서 분진이 없는 작업환경을 조성하여 파이프 보호재를 성형하도록 함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to form a pipe-shaped protection material by forming a dust-free working environment by molding a molding material based on an aerosol by a centrifugal molding method in order to solve the above problems.
본 발명은 상기한 지금까지의 문제점을 감안하여 에어로젤을 주재로 한 배관 보온재를 원심성형방법으로 성형하는 에어로젤을 주재로 한 원심성형 에어로젤배관보온재 및 그 제조방법과 제조장치 및 에어로젤슬러리 조성물에 관한 것으로, 다수의 탈수공이 형성되어 탈수 가능하도록 두 개의 반 원통으로 구성되어 결합시 하나의 원통으로 구성되는 원통형 성형드럼과, 상기 원통형 성형드럼을 고속으로 회전하며, 성형드럼의 내부에 에어로젤슬러리를 주입하도록 드럼의 축 방향으로 진행하는 에어로젤슬러리 공급수단을 구성한 원심성형기를 설비하는 공정인 원심성형기 준비공정과;SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention relates to a centrifugal-forming airgel pipe insulation material based on an aerogel that forms a pipe insulation material based on an aerogel, a manufacturing method thereof, a manufacturing apparatus, and an airgel slurry composition A cylindrical shaping drum constituted by two semicylinders so that a plurality of dewatering holes can be formed and dewatered to form a single cylinder at the time of coupling, and an airgel slurry injected into the shaping drum at high speed A centrifugal molding machine preparing step of preparing a centrifugal molding machine constituting an aerosol slurry supplying means for moving in the axial direction of the drum;
교반기에 에어로젤 분말과, 바인더, 수용성 수지, 계면활성제, 섬유를 3~10mm로 절단하여 구성한 단섬유와, 성형하고자하는 성형물의 목적에 따라 전체적인 강도를 조절하거나 기타 기능을 얻기 위한 첨가물을 투입하고 혼합한 다음, 여기에 물을 첨가하면서 교반하여 겔상태가 되도록 에어로젤슬러리를 조성하는 공정인 에어로젤슬러리 제조공정과;A short fiber formed by cutting an airgel powder, a binder, a water-soluble resin, a surfactant and a fiber into a stirrer at a thickness of 3 to 10 mm and an additive for adjusting the overall strength or obtaining other functions depending on the purpose of the molding to be molded, An aerosol slurry production process, which is a process of forming an aerosol slurry so as to be in a gel state by stirring while adding water thereto;
상기 원심성형기 준비공정에서 설비된 성형드럼을 반쪽씩 분리하고 각각의 성형드럼의 내부에는 에어로젤슬러리가 외부로 이탈하지 않도록 여과포를 부착하며, 상기 여과포 표면에 바인더를 도포한 직포 또는 부직포로 된 외주면보호포를 부착한 다음, 드럼을 다시 결합하여 원통으로 만들어서 원심성형기의 회전수단에 결합하는 제1공정인 원심성형준비공정과;The forming drums provided in the centrifugal molding machine preparation step are separated in half, and a filter cloth is attached to each of the forming drums so as to prevent the airgel slurry from falling out to the outside, and the outer peripheral surface made of woven fabric or nonwoven fabric coated with a binder on the surface of the filter cloth A centrifugal molding preparing step of attaching the foil and then joining the drum to the rotating means of the centrifugal molding machine by joining the drum to the cylindrical body;
상기와 같이 제1공정인 원심성형준비공정에서 성형준비가 완료되면 원심성형기의 모터를 가동시켜서 구동수단을 회전하면서 에어로젤슬러리공급수단을 통하여 상기 에어로젤슬러리제조공정에서 얻어진 겔 상태의 에어로젤슬러리를 상기 성형드럼의 내면의 여과포위에 부착한 외주면보호포의 표면에 고르게 공급하여 성형드럼의 회전에 따른 원심력에 의하여 에어로젤슬러리가 고른 두께의 원통파이프로 된 성형물을 성형하는 제2공정인 1차 원심성형공정과;When the preparation of the centrifugal molding is completed in the first step of preparing the centrifugal molding as described above, the motor of the centrifugal molding machine is operated to rotate the driving means, and the aerosol slurry in the gel state, A primary centrifugal molding process, which is a second process for uniformly supplying the airgel slurry to the surface of the outer circumferential surface protective film attached to the inner surface of the drum, and shaping the airgel slurry into a cylindrical pipe having a uniform thickness by centrifugal force according to the rotation of the molding drum ;
상기 제2공정인 1차 원심성형공정에서 성형드럼 내부에 원통형으로 성형된 에어로젤슬러리의 내주면에 유기 또는 무기질 섬유망사로 된 보강재를 부착하는 제3공정인 보강재부착공정과;A stiffener attaching step of attaching a stiffener made of organic or inorganic fiber mesh to the inner circumferential surface of the airgel slurry formed in a cylindrical shape in the forming drum in the second step of the first centrifugal forming step;
상기 제3공정인 보강재부착공정에서 유기 또는 무기질 섬유망사로 된 보강재의 부착이 완료되면, 다시 원심성형기를 가동시켜서 상기 에어로젤슬러리제조공정에서 얻어진 겔 상태의 에어로젤슬러리를 상기 성형드럼의 내부에 1차 성형된 에어로젤성형물에 부착된 섬유망사로 된 보강재 표면인 내주면에 고르게 공급하여서 고른 두께로 다시 도포하는 4공정인 중복원심성형공정과;When the attachment of the reinforcing material as the organic or inorganic fiber mesh is completed in the step of attaching the reinforcing material as the third step, the centrifugal molding machine is operated again, and the gel airgel slurry obtained in the aerogel slurry manufacturing step is introduced into the molding drum A double-centrifugal molding process in which four processes are repeatedly applied to an inner circumferential surface of a reinforcing material surface of a fiber mesh attached to a molded aerogel molding, and then applied again at a uniform thickness;
상기한 공정으로 에어로젤배관보온재를 구성하기 위하여 성형 된 에어로젤성형물의 내주면 표면에, 무기바인더를 도포한 직포 또는 부직포로 된 내주면보호포를 부착하는 제5공정인 내면마감재 부착공정과;An inner surface finishing material attaching step which is a fifth step of attaching an inner circumferential surface protective cloth made of a woven fabric or nonwoven fabric coated with an inorganic binder to the inner circumferential surface of the formed airgel molding to form an airgel pipe heat insulating material by the above process;
상기한 제1공정부터 제5공정을 순차로 수행하여 성형한 상태에서 원심성형기의 모터를 적어도 10분 이상 고속 가동시켜서 성형된 에어로젤배관보온재에 함유된 수분을 완전히 탈수하는 제6공정인 탈수공정과;The sixth step of completely dehydrating the water contained in the formed airgel pipe insulation material by moving the motor of the centrifugal molding machine at a high speed for at least 10 minutes or more in a state in which the first to fifth steps are sequentially performed, ;
상기 제6공정인 탈수공정에서 탈수하여 성형한 에어로젤성형물인 배관보온재로부터 성형드럼을 분리하여 다음 작업을 준비하는 제7공정인 성형물분리공정과;Which is a seventh step of separating a forming drum from a piping heat insulating material which is an airgel formed by dewatering in the dehydrating step, which is the sixth step, to prepare for the next operation;
상기 제7공정인 성형물분리공정에서 성형드럼으로부터 분리한 성형물인 배관보온재를 내부에 마이크로웨이브 가열시스템을 갖춘 건조챔버에 투입하여 완전히 가열 건조함으로써 습기를 제거하는 제8공정인 건조, 습기제거공정과;The seventh step is a drying and moisture removing step, which is an eighth step of removing the moisture by completely heating and drying the pipe insulating material, which is a molded product separated from the molding drum in the step of separating the molded product, into a drying chamber equipped with a microwave heating system ;
상기 제8공정인 건조, 습기제거공정에서 완전히 건조하여 습기를 제거함으로써 완성된 원통형의 배관보온재를 길이방향으로 2쪽으로 분할하여 배관에 씌우기 용이하도록 하는 제9공정인 배관보온재 분할공정과;A piping heat insulating material dividing step, which is a ninth step of dividing the completed cylindrical piping heat insulating material into two pieces in the longitudinal direction and making it easy to cover the piping by completely drying in the drying and moisture removing step of the eighth step;
상기 제9공정인 배관보온재 분할공정에서 분할한 2쪽이 한 조를 이루는 배관보온재를 함께 포장하여 유통에 용이하도록 상품화하는 제10공정인 포장공정으로 에어로젤 성형물을 단섬유와 바인더로 결착하고, 그 내부에는 섬유망사로된 보강재를 내재하며, 외주 면과 내주면을 보호포가 일체로 접착 성형되어 보호하도록 구성한 것이다.In the ninth step, the airgel molding is combined with a short fiber and a binder in a packaging process, which is a tenth step of commercializing the piping heat insulating material, And a reinforcing member made of a fiber mesh is contained in the inside, and the outer and inner circumferential surfaces are integrally bonded and protected by the protective cloth.
상기한 본 발명은 에어로젤을 주재로 한 배관 보온재를 원심성형방법으로 성형함으로써, 분진의 비산을 방지하여 작업환경을 향상시키고 성형물의 강도를 보강하여 형상 유지력을 갖도록 하여 제품으로서의 기능을 다 할 수 있도록 하며, 빠른 탈수와 습윤제 제거로 생산성을 향상시켜서 산업시설의 보온재로 실시할 수 있는 효과를 갖는 것이다. In the present invention, a piping heat insulating material based on aerogels is formed by a centrifugal molding method to prevent scattering of dust to improve working environment, to reinforce the strength of a molded product and to maintain shape retention so that the product can function as a product And it is possible to improve the productivity by quick dewatering and wetting agent removal, so that it can be carried out with the insulating material of the industrial facility.
도 1은 본 발명을 실시하는데 따른 공정 예시도
도 2는 본 발명을 실시하기 위한 성형기의 구성상태 예시도
도 3은 본 발명을 실시하기 위한 보강재와 내주면보호포 부착수단 예시도,
도 4는 본 발명을 실시하기 위한 성형드럼의 구성상태를 예시한 단면도
도 5는 본 발명을 실시하기 위한 건조챔버 구성상태 예시도
도 6은 본 발명을 실시하여 얻어진 배관보온재의 구성상태 예시도
도 7은 본 발명을 실시하여 얻어진 배관보온재의 구성을 예시한 단면도FIG. 1 is a process example according to the present invention.
Fig. 2 is an exemplary diagram illustrating the configuration of a molding machine for carrying out the present invention. Fig.
3 is a diagram illustrating a stiffener for implementing the present invention and a means for attaching the inner circumferential surface protective cloth,
Fig. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a forming drum for carrying out the present invention
Fig. 5 is a drawing showing an example of the drying chamber configuration state for carrying out the present invention
Fig. 6 is a diagram showing an example of a constitutional state of a piping insulation material obtained by the practice of the present invention
7 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a piping insulation material obtained by the practice of the present invention
상기한 본 발명을 실시하기 위한 실시예를 실시공정에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
원심성형기 준비공정Preparation process of centrifugal molding machine
원심성형기(10)는, 하단에 드레인공(12)이 형성된 하우징(11) 내부에 모터(16)의 구동으로 고속으로 회전하는 회전수단(13)을 구비하고, 상기 회전수단(12)에 착,탈 가능하게 결합하여 회전하며, 다수의 탈수공(21)이 형성되어 탈수 가능하도록 두 개의 반 원통으로 구성되어 결합시 하나의 원통으로 구성되는 성형드럼(20)을 구성한다. The
여기서 상기 하우징(11)에는 상기 성형드럼(20)의 내부에 에어로젤슬러리(54)를 주입하도록 성형드럼(20)의 축 방향으로 진행하는 에어로젤슬러리 공급수단(14)을 구성한다.The housing 11 is provided with an aerosol
그리고 상기 성형드럼(20) 내부에서 1차 성형된 에어로젤배관보온재를 보강하기 위한 메시망으로 된 보강재(51)나 마지막 내면을 마감하기 위한 보호포(52)(53)를 부착하는 보강재부착수단(15)도 구성하게 된다. And a stiffener attaching means (not shown) for attaching a reinforcing
에어로젤슬러리 제조공정Aerogel slurry manufacturing process
교반기에 실리카, 탄소, 알루미나실리카, 티타니아실리카, 복합금속실리카 중 하나 또는 이들을 복합하여서 된 입자의 크기가 여과체보다 큰 10~100 마이크로인 에어로젤분말 50~90중량부와, 50 to 90 parts by weight of an aerosol powder having a particle size of 10 to 100 microns larger than that of the filter body, one of silica, carbon, alumina silica, titania silica, composite metal silica,
변성 실리케트, 실리카졸, TMOS, TEOS, 규산리튬(lithium silicate) 중 어느 하나 또는 이들을 혼합하여서 된 무기바인더나, 물과 혼합되는 천연라텍스, 전분, 키토산 중 어느 하나인 천연수지 또는 수용성 아크릴 수지, 수용성 에폭시 수지 , 수용성 우레탄수지, 수용성 불소수지, 합성 라텍스 합성 수지 중 어느 하나인 수계 유기바인더 1~10중량부와, 이온으로 된 계면활성제 1~5중량부와, 천연섬유, 합성섬유, 유기섬유, 무기섬유 중 어느 하나의 섬유를 3~10mm로 절단하여 구성한 단섬유 5~10중량부를 투입하고 혼합한 다음, 여기에 물을 첨가하여 하면서 교반하여 겔상태가 되도록 에어로젤슬러리(54)를 조성한다.A natural resin or a water-soluble acrylic resin, which is any one of natural latex, starch and chitosan mixed with water, or an inorganic binder mixed with any one of or any of lithium silicate, modified silicate, silica sol, TMOS, TEOS, lithium silicate, 1 to 10 parts by weight of an aqueous organic binder which is one of a water-soluble epoxy resin, a water-soluble urethane resin, a water-soluble fluororesin and a synthetic latex synthetic resin, 1 to 5 parts by weight of an ionic surfactant, And 5 to 10 parts by weight of short fibers formed by cutting any one of fibers of inorganic fibers to 3 to 10 mm are added and mixed with water and stirred to form an
여기서 상기 계면활성제는, 이온성 (음이온성 및 양이온성) 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 고분자 계면활성제 및 고분자 화합물 등으로부터 선택될 수 있고, 상이한 유형의 계면활성제들의 조합이 사용될 수도 있다.Wherein the surfactant may be selected from ionic (anionic and cationic) surfactants, amphoteric surfactants, nonionic surfactants, polymeric surfactants and polymeric compounds, and combinations of different types of surfactants may be used It is possible.
음이온성 계면활성제는 예를 들어 알킬 술페이트 및 보다 고분자량의 알킬 에테르 술페이트, 더욱 특히는 암모 늄 라우릴 술페이트 및 나트륨 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 술페이트를 포함할 수 있다. 양이온성 계면활성제는, 예를 들어 지방족 암모늄 염 및 아민 염, 더욱 특히는 알킬 트리메틸암모늄 및 폴리옥시에틸렌 알킬 아민을 포함한다. Anionic surfactants may include, for example, alkyl sulfates and higher molecular weight alkyl ether sulfates, more particularly ammonium lauryl sulfate and sodium polyoxyethylene lauryl ether sulfate. Cationic surfactants include, for example, aliphatic ammonium salts and amine salts, more particularly alkyltrimethylammonium and polyoxyethylene alkylamines.
양쪽성 계면활성제는 베타인 유형, 예컨대 알킬 디메틸 베타인 또는 옥시도 유형, 예컨대 알킬 디메틸 아민 옥시도일 수 있다. The amphoteric surfactant may be a betaine type, such as alkyldimethyl betaine or an oxydot type, such as an alkyldimethylamine oxyde.
비이온성 계면활성제는 글리세롤 지방산 에스테르, 프로필렌 글리콜 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 테트라올레산 폴리옥시에틸렌 소르비톨, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 지방산 에스테르 보다 고분자량의 지방산 알콜 에스테르, 다가 알콜 지방산 에스테르 등을 포함한다.The nonionic surfactant may be selected from glycerol fatty acid esters, propylene glycol fatty acid esters, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, tetraoleic acid polyoxyethylene sorbitol, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene Polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ethers, fatty acid alcohol esters higher in molecular weight than polyethylene glycol fatty acid esters, polyhydric alcohol fatty acid esters and the like.
계면활성제의 특정 예는 바스프의 플루로닉(Pluronic) P84, PE6100, PE6800, L121, 에뮬란(Emulan) EL, 루텐솔(Lutensol) FSA10, 루텐솔 XP89; 미켈만(Michelmann)의 MP5490, 에어로솔(AEROSOL) OT (나트륨 디-2-에틸헥실술포숙시나이트), 바르록스(BARLOX) 12i (분지형 알킬디메틸아민 옥시드), 라스(LAS)(선형알킬벤젠 술포네이트) 및 트리톤(TRITON) 100 (옥틸페녹시폴리에톡시(9-10)에탄올), 트윈(TWEEN) 계면활성제, 예컨대 트윈 100 계면활성제 및 바스프 플루로닉 계면활성제 등을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. Specific examples of surfactants include, but are not limited to, Pluronic P84, PE6100, PE6800, L121, Emulan EL, Lutensol FSA10, Rutensol XP89; Michelmann's MP5490, AEROSOL OT (sodium di-2-ethylhexylsulfosuccinate), BARLOX 12i (branched alkyldimethylamine oxide), LAS (LAS) Benzenesulfonate) and TRITON 100 (octylphenoxypolyethoxy (9-10) ethanol), TWEEN surfactants such as TWIN 100 surfactants and BASF florionic surfactants and the like, But is not limited to.
일반적인 부류는 글리콜, 알콕실레이트 폴리옥시알킬렌 지방 에테르, 예컨대 폴리옥시에틸렌 지방 에테르, 소르비탄 에스테르, 모노 및 디글리세리드, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르, 중합체성 계면활성제, 예컨대 하이퍼멘(Hypermen) 중합체 계면활성제, 나트륨 코코-PG-디모늄 클로라이드 포스페이트 및 코아미도프로필 PG-디모늄 클로라이드 포스페이트, 포스페이트 에스테르, 폴리옥시에틸렌 (POE) 지방산 에스테르, 레넥스(Renex) 비이온성 계면활성제 (에틸렌 옥시드와 불포화 지방산과 헤테로고리형 수지 산의 반응에 의해 형성된 비이온성 에스테르), 알콜 에톡실레이트, 알콜 알콕실레이트, 에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드 블록 공중합체, 소르비탄 에스테르의 폴리옥시에틸렌 유도체 또는 그의 조합이다.Typical classes include glycols, alkoxylate polyoxyalkylene fatty ethers such as polyoxyethylene fatty ethers, sorbitan esters, mono and diglycerides, polyoxyethylene sorbitol esters, polymeric surfactants such as the Hypermen polymeric interface Phosphate ester, polyoxyethylene (POE) fatty acid ester, Renex non-ionic surfactant (including ethylene oxide and unsaturated fatty acid (s)), sodium coco-PG-dimonium chloride phosphate and co-amidopropyl PG-dimonium chloride phosphate, An alcohol ethoxylate, an alcohol alkoxylate, an ethylene oxide / propylene oxide block copolymer, a polyoxyethylene derivative of a sorbitan ester, or a combination thereof.
이때 상기 조성된 에어로젤슬러리(54)에 중량제로 진주암, 펄라이트, 석고, 탈크, 경탄, 세멘트 중 하나인 천연무기물이나 합성 실리카, 버블실리카 중 하나인 합성무기물을 10~50중량부 첨가하여 전체적인 강도를 조절하하거나, IR 불투명화제로 카본분말, CNT , 산화티타늄, 산화철, 산화알루미늄, 이산화 지르코늄, 산화 아연 등의 금속산화물 중 어느 하나 또는 이들을 혼합한 것을 10~50중량부 첨가하여 전체적인 복사열을 차단하는 기능을 갖도록 할 수도 있다.10 to 50 parts by weight of a synthetic inorganic material, which is one of natural minerals, synthetic silica and bubble silica, which is one of perlite, pearlite, gypsum, talc, scorching and cement, is added to the aerogel slurry (54) Or 10 to 50 parts by weight of an IR opacifying agent selected from any of metal oxides such as carbon powder, CNT, titanium oxide, iron oxide, aluminum oxide, zirconium dioxide and zinc oxide or mixtures thereof is added to block the total radiant heat Function.
상기 에어로젤슬러리(54)로 성형하고자하는 성형물의 목적에 따라 전체적인 강도를 조절하거나 기타 기능을 얻기 위하여 진주암, 펄라이트, 석고, 탈크, 경탄, 세멘트인 천연무기물이나 합성 실리카, 버블실리카인 합성 무기물이나, IR 부투명화제로 카본분말, CNT , 산화티타늄, 산화철, 산화알루미늄, 이산화 지르코늄, 산화 아연 등의 금속산화물중 어느 하나 또는 이들을 혼합하여 10~50중량부를 첨가할 수 있다.In order to control the overall strength or to obtain other functions depending on the purpose of the molding to be molded with the
제1공정: 원심성형준비공정Step 1: Centrifugal molding preparation process
상기 원심성형기(10) 준비공정에서 설비된 성형드럼(20)을 반쪽씩 분리하여 각각의 성형드럼(20)의 내부에는 에어로젤슬러리(54)가 외부로 이탈하지 않도록 여과포(25)를 부착한다.The
그리고 상기 여과포(25) 표면에 무기바인더를 도포한 직포 또는 부직포로 된 외주면보호포를 부착하고, 드럼을 다시 결합하여 원통으로 만든 다음 원심성형기(10)의 회전수단(13)에 결합한다.The surface of the
이때 상기 외주면보호포(52)의 소재는 유리섬유, 실리카섬유인 무기질섬유를 사용하는 것이 좋으나 상온에 사용시는 일반 섬유로도 사용이 가능하다.At this time, it is preferable to use inorganic fiber such as glass fiber or silica fiber as the material of the outer circumferential surface
여기서 외주면보호포(52)에 무기바인더를 도포함은 제품의 외주면을 보호하여 강도를 향상하기 위한 수단이다.Here, applying the inorganic binder to the outer circumferential surface
여기서 상기 외주면보호포(52)의 에어로젤슬러리(54)와 접합하는 면에 버핑을 하여 다수의 기모를 형성하면 그 접합성은 더욱 뛰어나다 할 것이다.Here, if the surface of the outer circumferential surface
제2공정: 1차 원심성형공정Second Step: Primary Centrifugal Forming Process
상기한 바와 같이 제1공정인 원심성형준비공정에서 성형준비가 완료되면 원심성형기(10)의 모터(16)를 가동시켜서 회전수단(13)을 회전하면서 에어로젤슬러리 공급수단(14)을 통하여 상기 에어로젤슬러리제조공정에서 얻어진 겔 상태의 에어로젤슬러리(54)를 상기 성형드럼(20)의 내면 여과포(25)에 부착한 외주면보호포(52)의 표면에 고르게 공급하면 성형드럼(20)의 회전에 따른 원심력에 의하여 에어로젤슬러리(54)가 1~5mm의 고른 두께의 원통파이프로 된 성형물을 성형한다.As described above, when the preparation for the centrifugal molding is completed in the first step, the
이때 성형드럼(20)의 고속 회전으로 에어로젤슬러리(54)에 함유한 수분은 탈수되면서 원통형으로 성형된 에어로젤슬러리(54)는 성형드럼(20)의 내면측으로 밀착되어 고른 두께의 원통형을 유지하게 된다.At this time, the water contained in the
제3공정: 보강재부착공정Step 3: Stiffener attaching process
상기 제2공정인 1차 원심성형공정에서 성형드럼 내부에 원통형으로 성형된 에어로젤슬러리(54)의 내주면에 유기 또는 무기질 섬유망사로 된 보강재(51)를 부착한다.In the second step, which is a primary centrifugal molding step, a reinforcing
이때 원심성형기(10)의 모터(16)는 정지하여 성형드럼(20)이 회전하지 않는 상태에서 보강재(51)인 섬유망사를 부착하는 방법은, 보강재부착수단(15)을 이용하여 나선형으로 중첩되게 감아서 부착하거나 아니면 길게 삽입하여 원주방향으로 겹치게 부착하거나, 분리되는 성형드럼의 반쪽면에 길이방향으로 길게 순차로 부착할 수도 있다.
이때 사용되는 보강재 부착수단은 내면마감재 부착공정을 함께 수행하도록 하는 것으로 그 구성은 길게 형성된 암의 끝단에 보강재나 마감재를 잡아서 끌고 들어가서 빠져나올 때는 상기 보강재나 마감재를 눌러 부착하도록 원형 또는 반원형 부착판을 구성하는 것으로 그 구체적인 형상이나 구성에 대하여는 구애받지 않을 것이다.A method of attaching the fiber mesh as the reinforcing
The stiffener attaching means used in this case is to carry out the process of attaching the inner surface finishing material together. In this case, the stiffener or the finishing material is gripped on the end of the elongated arm, And the specific configuration and configuration thereof will not be limited.
제4공정: 중복원심성형공정Fourth step: Double centrifugal molding process
상기 제3공정인 보강재부착공정에서 유기 또는 무기질 섬유망사로 된 보강재(51)의 부착이 완료되면, 다시 원심성형기(10)의 모터(16)를 가동시켜서 회전수단(13)을 고속으로 회전하면서 에어로젤슬러리 공급수단(14)을 통하여 상기 에어로젤슬러리제조공정에서 얻어진 겔 상태의 에어로젤슬러리(54)를 상기 성형드럼(20)의 내부에서 1차 성형된 에어로젤성형물(50)의 섬유망사로 된 보강재(51)가 부착된 내주면에 고르게 부어서 원심력에 의하여 에어로젤슬러리(54)가 1~5mm의 고른 두께로 다시 도포 되도록 한다.When the attachment of the reinforcing
이때 성형드럼(20)의 고속 회전으로 에어로젤슬러리(54)에 함유한 수분은 탈수되면서 원통형으로 성형 된 에어로젤성형물(50)은 섬유망사로 된 보강재(51)가 내장되는 형태로 성형되어 원통형을 유지하게 된다.At this time, the water contained in the
여기서 제품의 사용 용도에 따라 제작하고자 하는 두께에 맞추어 상기 제5공정인 보강재부착공정과 제4공정인 중복원심성형공정을 반복하면 에어로젤배관보온재의 두께를 선택할 수 있다. The thickness of the aerogel pipe insulating material can be selected by repeating the step of attaching the reinforcing material, which is the fifth step, and the double-centrifugal forming step, which is the fourth step, according to the intended thickness of the product.
제5공정: 내연마감재 부착공정Fifth step: adhesion step of fire retardant finish
상기한 공정으로 에어로젤배관보온재를 구성하기 위한 에어로젤성형물의 성형이 완료되면, 원심성형기(10)의 회전을 멈추고 성형 된 에어로젤성형물(50)의 내주면의 표면에 무기바인더를 도포한 직포 또는 부직포로 된 내주면보호포(53)를 부착한다.When the molding of the aerosol molding material for constituting the airgel tube heat insulating material is completed by the above-described process, the rotation of the
이때 내주면보호포(53)를 부착하는 방법 또한 상기 보강재부착공정에서와 동일하게 나선형으로 중첩되게 감아서 부착하거나, 아니면 길게 아니면 길게 삽입하여 원주방향으로 겹치게 부착하거나, 분리되는 성형드럼의 반쪽면에 길이방향으로 길게 순차로 부착할 수도 있다.At this time, the method of attaching the inner circumferential surface
제6공정: 탈수공정Step 6: Dehydration process
상기한 제1공정부터 제5공정을 순차로 수행하여 에어로젤배관보온재를 구성하기 위한 에어로젤성형물의 성형이 완료되면, 원심성형기(10)의 모터(16)를 가동시켜서 회전수단(13)을 적어도 10분 이상 고속으로 회전하면서 성형된 에어로젤배관보온재에 함유된 수분을 완전히 탈수한다.When the molding of the aerosol molding for constructing the airgel pipe heat insulating material is completed by performing the first to fifth steps in order, the
제7공정: 성형물분리공정Seventh Step: Mold Separation Process
상기 제6공정인 탈수공정에서 탈수하여 성형한 에어로젤성형물(50)인 배관보온재가 원통형 형상을 유지하는 상태가 되었을 때 성형드럼(20)을 성형기(10)로부터 분리하여서 반쪽씩 분리하도록 구성한 성형드럼(10)을 성형된 배관보온재로부터 분리하고 여과포(25)도 분리하여 다음 작업을 준비한다.The
여기서 본 공정인 성형물분리공정은 제8공정인 건조, 습기제거공정과 그 순서를 바꾸어서 실시할 수도 있다.Here, the step of separating the molded product, which is the present process, may be carried out by changing the drying and moisture removing step and the order of the eighth step.
제8공정: 건조, 습기제거공정Eighth Process: Drying and Moisture Removal Process
상기 제7공정인 성형물분리공정에서 성형드럼(20)으로부터 분리한 에어로젤성형물(50)인 배관보온재를 내부에 마이크로웨이브 가열수단(31)과 컨베이어벨트(31)를 구성하고 진공펌프(33)를 갖춘 건조챔버(30)에 투입하여 완전히 건조하여 습기제거함으로써 원통형의 배관보온재를 완성한다.The microwave heating means 31 and the
제9공정: 배관보온재 분할공정Step 9: Piping insulation material splitting process
상기 제8공정인 건조, 습기제거공정에서 완전히 건조하여 습기제거함으로써 완성된 원통형의 배관보온재를 길이방향으로 2쪽으로 분할하여 배관에 씌우기 용이하도록 한다.
이때, 상기 분할된 분할면에 바인더가 도포된 직포나 부직포를 감싸서 보강할 수도 있다.In the drying and moisture removing step of the eighth step, the cylindrical pipe insulation material is completely dried to remove moisture, thereby dividing the completed cylindrical pipe insulation material into two pieces in the longitudinal direction to facilitate covering the pipe.
At this time, a woven fabric or a nonwoven fabric coated with a binder may be wrapped and reinforced on the divided surfaces.
제10공정: 포장공정Step 10: Packaging process
상기 제9공정인 배관보온재 분할공정에서 분할한 2쪽이 한 조를 이루는 배관보온재를 함께 포장하여 유통에 용이하도록 한다.In the ninth process, a pair of pipe heat insulating materials constituting a pair of the divided pipe heat insulating material dividing steps are packed together to facilitate distribution.
상기한 공정으로 완성된 본 발명의 배관보온재는 결합성이 약해서 쉽게 부스러지는 에어로젤성형물(50)을 단섬유(55)와 바인더로 결착하고 그 내부에는 섬유망사로 된 보강재(51)를 내재하고 외주면과 내주면을 각각 내주면보호포(52)와 외주면보호포(53)가 일체로 접착 성형되어 보호하도록 구성하여 내구성과 내충격성을 갖는 에어로젤배관보온재를 얻게 된다.The piping heat insulating material of the present invention completed in the above-described process is formed by binding an
또한 상기한 공정을 실시하기 위한 설비로는 에어로젤배관보온재를 성형하기 위한 원심성형기(10)와 성형 된 성형물인 에어로젤배관보온재를 건조 습기제거 하는 건조챔버(30)를 필수적으로 설비하여야 한다.As a facility for carrying out the above-described process, a
따라서 원심성형기(10)는, 하단에 드레인공(12)이 형성된 하우징(11)과; 상기 하우징(11) 내부에 모터(16)의 구동으로 고속으로 회전하는 회전수단(13)과; 상기 회전수단(13)에 착,탈 가능하게 결합하여 회전하며, 내주면에 다수의 탈수공(21)이 형성되어 탈수 가능하도록 두 개의 반 원통으로 구성되어 이들을 결합시 하나의 원통으로 구성되는 성형드럼(20)과; 상기 성형드럼(20)의 내부에 에어로젤슬러리(54)를 주입하도록 성형드럼(20)의 축 방향으로 진행하는 에어로젤슬러리 공급수단(14)과; 상기 성형드럼(20) 내부에서 부착하는 여과포(25)로 구성한다.Therefore, the
그리고 상기 원심성형기(10)에서 성형한 에어로젤배관보온재를 건조하기 위한 건조챔버(30)는 내부압을 진공으로 유지하기 위한 진공펌프(33)와; 에어로젤성형물(50)을 올려서 출납하는 컨베이어벨트(32)와; 에어로젤성형물(50)을 가열하기위한 마이크로웨이브 가열수단(31)을 구비한다.The drying
본 발명은 각종 산업용 배관을 감싸서 단열하도록 하는 등 산업상 그 이용 가능성은 무한하다 할 것이다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is industrially applicable, for example, by wrapping various industrial pipes and insulating them.
10: 원심성형기 11: 하우징 12: 드레인공
13: 회전수단 14: 공급수단 15: 보강수단
16: 모터 20: 성형드럼 21: 탈수공
25: 여과포 30: 진공챔버 31: 가열수단
32: 컨베이어벨트 33: 진공펌프 50: 에어로젤성형물
51: 보강재 52: 외주면보호포 53: 내주면보호포
54: 에어로젤스러리10: centrifugal molding machine 11: housing 12: draining
13: rotating means 14: supplying means 15: reinforcing means
16: motor 20: forming drum 21: dehydrating ball
25: filter cloth 30: vacuum chamber 31: heating means
32: conveyor belt 33: vacuum pump 50: airgel molding
51: stiffener 52: outer circumferential surface protective cloth 53: inner circumferential surface protective cloth
54: Airgel Surrey
Claims (14)
상기 제1공정인 원심성형준비공정에서 성형준비가 완료되면 원심성형기(10)의 모터(16)를 가동시켜서 회전수단(13)을 회전하면서 에어로젤슬러리 공급수단(14)으로 상기 성형드럼(20)의 내면 여과포(25)에 부착한 외주면보호포(53)의 표면에 겔 상태의 에어로젤슬러리(54)를 고르게 공급하여 성형드럼(20)의 회전에 따른 원심력에 의하여 에어로젤슬러리(54)가 고른 두께의 원통파이프로 된 에어로젤성형물(50)을 성형하는 제2공정인 1차 원심성형공정과;
상기 제2공정인 1차 원심성형공정에서 성형드럼(20) 내부에 원통형으로 성형 된 에어로젤성형물(50)의 내주면에 유기 또는 무기질 섬유망사로 된 보강재(51)를 보강재부착수단(15)으로 부착하는 제3공정인 보강재부착공정과;
상기 제3공정인 보강재부착공정에서 유기 또는 무기질 섬유망사로 된 보강재(51)의 부착이 완료되면, 다시 원심성형기(10)를 가동시켜서 상기 에어로젤슬러리제조공정에서 얻어진 겔 상태의 에어로젤슬러리(54)를 상기 성형드럼(20)의 내부에 1차 성형된 에어로젤성형물(50)에 부착된 섬유망사로 된 보강재(51) 표면에 고르게 공급하여서 다시 도포하는 4공정인 중복원심성형공정과;
상기한 공정으로 에어로젤배관보온재를 구성하기 위하여 성형된 에어로젤 성형물(50)의 내주면 표면에, 직포 또는 부직포로 된 내주면보호포(53)를 부착하는 제5공정인 내면마감재 부착공정과;
상기한 제1공정부터 제5공정을 순차로 수행하여 성형한 상태에서 원심성형기(10)의 모터(16)를 적어도 10분 이상 고속 가동시켜서 성형된 에어로젤배관보온재에 함유된 수분을 완전히 탈수하는 제6공정인 탈수공정과;
상기 제6공정인 탈수공정에서 탈수하여 성형한 에어로젤성형물(50)인 배관보온재로부터 성형드럼(20)을 분리하여 다음 작업을 준비하는 제7공정인 성형물분리공정과;
상기 제7공정인 성형물분리공정에서 성형드럼(20)으로부터 분리한 에어로젤성형물(50)인 배관보온재를 내부에 마이크로웨이브 가열수단(31)을 갖춘 건조챔버(30)에 투입하여 완전히 건조하여 습기를 제거하는 제8공정인 건조, 습기제거공정과;
상기 제8공정인 건조, 습기제거공정에서 완전히 건조하여 습기를 제거함으로써 완성된 원통형의 배관보온재를 길이방향으로 2쪽으로 분할하여 배관에 씌우기 용이하도록 하는 제9공정인 배관보온재 분할공정과;
상기 제9공정인 배관보온재 분할공정에서 분할한 2쪽이 한 조를 이루는 배관보온재를 함께 포장하여 유통에 용이하도록 상품화하는 제10공정인 포장공정으로 이루어짐을 특징으로 하는 원심성형 에어로젤배관보온재 제조방법.The forming drum 20 is separated in half and a filter cloth 25 is attached to the inside of each of the forming drums 20 so as to prevent the airgel slurry 54 from falling to the outside, and the surface of the filter cloth 25 is woven or nonwoven Centrifugal molding preparation step, which is a first step of attaching the outer circumferential surface protective cloth 53 to the centrifugal molding machine 10 and then joining the forming drum 20 to the rotating means 13 of the centrifugal molding machine 10 by joining the outer circumferential surface protective cloth 53 to the cylindrical drum 20 again;
The motor 16 of the centrifugal molding machine 10 is driven to rotate the rotating means 13 and the aerosol slurry supply means 14 to rotate the molding drum 20, The airgel slurry 54 in a gelled state is uniformly supplied to the surface of the outer circumferential surface protective cloth 53 attached to the inner surface filter cloth 25 of the inner surface filter cloth 25 so that the airgel slurry 54 has a uniform thickness A primary centrifugal molding process, which is a second process for molding an airgel molding 50 made of a cylindrical pipe;
The reinforcing material 51 made of organic or inorganic fiber mesh is attached to the inner circumferential surface of the airgel molding 50 which is formed in a cylindrical shape inside the forming drum 20 by the stiffener attaching means 15 in the second step of the primary centrifugal forming step A stiffener attaching step as a third step of forming a stiffener;
When the attachment of the reinforcing material 51 made of the organic or inorganic fiber mesh is completed in the third step of attaching the reinforcing material, the centrifugal molding machine 10 is operated again, and the gel aerogel slurry 54 obtained in the aerosol slurry manufacturing process is re- Is repeatedly applied to the surface of a reinforcing material (51) made of a fiber mesh attached to an airgel molding (50) primarily molded in the molding drum (20) and then applied again;
An inner surface finishing material attaching step, which is a fifth step of attaching an inner circumferential surface protective cloth 53 made of a woven fabric or nonwoven fabric to the inner circumferential surface of the formed airgel molding 50 in order to constitute the airgel pipe heat insulating material by the above process;
The motor 16 of the centrifugal molding machine 10 is operated at a high speed for at least 10 minutes in a state in which the first to fifth steps are sequentially performed and molded so that the water contained in the formed airgel pipe heat insulating material is completely dewatered 6 dehydration process;
Which is a seventh step of separating the molding drum 20 from the piping insulating material which is the airgel molding 50 formed by dewatering in the dewatering step of the sixth step and preparing for the next operation;
The piping heat insulating material, which is the airgel formed product 50 separated from the molding drum 20 in the molding separation step of the seventh step, is put into the drying chamber 30 having the microwave heating means 31 therein to completely dry the moisture A drying and moisture removing step,
A piping heat insulating material dividing step, which is a ninth step of dividing the completed cylindrical piping heat insulating material into two pieces in the longitudinal direction and making it easy to cover the piping by completely drying in the drying and moisture removing step of the eighth step;
Which is a tenth step of commercializing the piping so as to facilitate the distribution of the piping heat insulating materials constituting one set of the two divided piping heat insulating material dividing steps of the ninth step of manufacturing the centrifugal forming airgel piping heat insulating material .
상기 제1공정인 원심성형준비공정과, 제2공정인 1차 원심성형공정과, 제3공정인 보강재부착공정과, 제4공정인 중복원심성형공정과, 제5공정인 내면마감재 부착공정과, 제6공정인 탈수공정과, 제7공정인 성형물분리공정과, 제8공정인 건조, 습기제거공정과, 제9공정인 배관보온재 분할공정과, 제10공정인 포장공정으로 이루어진 원심성형 에어로젤배관보온재 제조공정을 수행하기 이전에, 다수의 탈수공(21)이 형성되어 탈수 가능하도록 두 개의 반 원통으로 구성되어 결합시 하나의 원통으로 구성되는 원통형 성형드럼(20)과, 상기 원통형 성형드럼(20)을 고속으로 회전하며, 성형드럼의 내부에 에어로젤슬러리(54)를 주입하도록 드럼의 축 방향으로 진행하는 에어로젤슬러리 공급수단(14)과 회전수단(13)을 구성한 원심성형기(10)를 설비하는 원심성형기 준비공정과;
교반기에 에어로젤분말과 바인더, 수용성 수지, 습윤제, 계면활성제, 섬유를 3~10mm로 절단하여 구성한 단섬유와, 강도를 조절하기 위한 첨가물을 투입하고 혼합하여 물을 첨가하면서 교반하여 겔상태가 되도록 에어로젤슬러리(54)를 조성하는 공정인 에어로젤슬러리 제조공정을 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 원심성형 에어로젤배관보온재 제조방법.The method according to claim 1,
A centrifugal molding preparation step as the first step, a primary centrifugal molding step as a second step, a stiffener attaching step as a third step, a duplicated centrifugal molding step as a fourth step, an inner surface finishing material attaching step as a fifth step , A dehydration process as a sixth process, a molded product separation process as a seventh process, a drying and moisture removing process as an eighth process, a piping heat insulating material dividing process as a ninth process, and a packing process as a tenth process A cylindrical forming drum 20 constituted of two semicylinders and formed of a single cylinder at the time of coupling so that a plurality of dewatering holes 21 are formed and dehydrated before the piping heat insulating material manufacturing process is performed; A centrifugal molding machine 10 constituting an aerosol slurry supply means 14 and a rotating means 13 that rotates at a high speed and advances in the axial direction of the drum so as to inject the aerosol slurry 54 into the interior of the building drum, Preparation of centrifugal molding machine to be equipped Jung;
Short fibers composed of an airgel powder and a binder, a water-soluble resin, a wetting agent, a surfactant, and fibers cut into 3 to 10 mm are mixed with an agitator, and additives for controlling the strength are added and mixed. Water is added while stirring to prepare a gel state. Wherein the step of forming the slurry (54) further comprises a step of producing an aerogel slurry, which is a process of forming the slurry (54).
상기 제1공정인 원심성형준비공정에서 에어로젤슬러리(54)가 외부로 이탈하지 않도록 여과포(25)를 부착하고, 상기 여과포(25) 표면에 부착하는 직포 또는 부직포로 된 외주면보호포(52)와, 상기 제5공정인 내면마감재 부착공정의 에어로젤배관보온재를 구성하기 위하여 성형 된 에어로젤성형물의 내주면에 부착하는 직포 또는 부직포로 된 내주면보호포(53)는 각각 에어로젤에 접합되는 면에 버퍼링 작업하여 버퍼를 형성하고 그 표면에 무기바인더를 도포한 것을 특징으로 하는 원심성형 에어로젤배관보온재 제조방법.The method according to claim 1,
An outer circumferential surface protective cloth 52 made of a woven or nonwoven fabric adhered to the surface of the filter cloth 25 by attaching the filter cloth 25 so that the airgel slurry 54 is not released to the outside during the centrifugal molding preparation process, The inner circumferential surface protective cloth 53 made of a woven fabric or nonwoven fabric adhered to the inner circumferential surface of the airgel molding to form the aerogel pipe insulating material in the inner surface finishing material attaching step of the fifth step is buffered on the surface bonded to the airgel, And an inorganic binder is applied to the surface of the airgel pipe insulating material.
상기 에어로젤슬러리 제조공정에서 중량제로 진주암, 펄라이트, 석고, 탈크, 경탄, 세멘트인 천연무기물이나 합성 실리카, 버블실리카인 합성 무기물을 더 혼합하여 강도를 조절하도록 함을 특징으로 하는 원심성형 에어로젤배관보온재 제조방법.3. The method of claim 2,
In the aerogel slurry production process, the strength of the centrifugally formed aerogel pipe insulation material is controlled by mixing the natural inorganic materials such as perlite, pearlite, gypsum, talc, wobble, cement, and synthetic inorganic materials such as bubble silica. Way.
상기 에어로젤슬러리 제조공정에서 얻어진 에어로젤슬러리(54)에, 전체적인 복사열을 차단하는 기능을 갖도록 IR 불투명화제로 카본분말, CNT , 산화티타늄, 산화철, 산화알루미늄, 이산화 지르코늄, 산화 아연인 금속산화물 중 어느 하나 또는 이들을 혼합한 것을 10~50중량부 첨가함을 특징으로 하는 원심성형 에어로젤배관보온재 제조방법.3. The method of claim 2,
The aerosol slurry 54 obtained in the aerosol slurry production process may contain any one of carbon powder, CNT, titanium oxide, iron oxide, aluminum oxide, zirconium dioxide, and zinc oxide as an IR opacifying agent so as to have a function of blocking radiation heat as a whole Or a mixture thereof is added in an amount of 10 to 50 parts by weight.
상기 원심성형기(10)는, 하단에 드레인공(12)이 형성된 하우징(11)과; 상기 하우징(11) 내부에 모터(16)의 구동으로 고속으로 회전하는 회전수단(13)과; 상기 회전수단(13)에 착,탈 가능하게 결합하여 회전하며, 내주면에 다수의 탈수공(21)이 형성되어 탈수 가능하도록 두 개의 반 원통으로 구성되어 이들을 결합시 하나의 원통으로 구성되는 성형드럼(20)과; 상기 성형드럼(20)의 내부에 에어로젤슬러리(54)를 주입하도록 성형드럼(20)의 축 방향으로 진행하는 에어로젤슬러리 공급수단(14)과; 상기 성형드럼(20) 내부에 보강재(51)와 보호포(52)(53)를 부착하는 보강재부착수단으로 구성하고,
상기 원심성형기(10)에서 성형한 에어로젤배관보온재를 건조하기 위한 건조챔버(30)는, 내부압을 진공으로 유지하기 위한 진공펌프(33)와; 에어로젤성형물(50)을 올려서 출납하는 컨베이어벨트(32)와; 에어로젤성형물(50)을 가열하기 위한 마이크로웨이브 가열수단(31)을 구비하도록 구성함을 특징으로 하는 원심성형 에어로젤배관보온재 제조장치.A centrifugal molding machine 10 for forming an airgel pipe heat insulating material and a drying chamber 30 for drying and removing the airgel pipe insulating material as a molded product,
The centrifugal molding machine (10) includes a housing (11) having a drain hole (12) formed at a lower end thereof; Rotating means (13) rotating at a high speed by driving the motor (16) in the housing (11); A plurality of dewatering holes 21 formed on an inner circumferential surface of the rotary drum 13 so as to be detachably coupled to the rotary means 13, (20); An aerosol slurry supply means (14) for advancing in the axial direction of the forming drum (20) so as to inject airgel slurry (54) into the forming drum (20); And stiffener attaching means for attaching the stiffener 51 and the protective cloths 52, 53 to the inside of the forming drum 20,
The drying chamber 30 for drying the aerogel pipe insulating material formed in the centrifugal molding machine 10 includes a vacuum pump 33 for maintaining the internal pressure in vacuum; A conveyor belt 32 for raising and lowering the aerosol molding 50; And a microwave heating means (31) for heating the formed airgel product (50).
상기 조성된 에어로젤슬러리에 중량제로 진주암, 펄라이트, 석고, 탈크, 경탄, 세멘트인 천연무기물이나 합성 실리카, 버블실리카인 합성 무기물을 10~50중량부 첨가하여 전체적인 강도를 조절하도록 함을 특징으로 하는 원심성형 에어로젤배관보온재 제조용 에어로젤슬러리 조성물.11. The method of claim 10,
10 to 50 parts by weight of a synthetic inorganic material such as natural mineral, synthetic silica and bubble silica, which are pereneum, pearlite, gypsum, talc, bevel and cement, are added to the aerosol slurry, Aerogel slurry composition for manufacturing insulating airgel pipe insulation.
상기 조성된 에어로젤슬러리에 IR 불투명화제로 카본분말, CNT , 산화티타늄, 산화철, 산화알루미늄, 이산화 지르코늄, 산화 아연인 금속산화물 중 어느 하나 또는 이들을 혼합한 것을 10~50중량부 첨가하여 전체적인 복사열을 차단하는 기능을 얻도록 함을 특징으로 하는 원심성형 에어로젤배관보온재 제조용 에어로젤슬러리 조성물.11. The method of claim 10,
10 to 50 parts by weight of any one of carbon powder, CNT, titanium oxide, iron oxide, aluminum oxide, zirconium dioxide and zinc oxide as a IR opacifying agent, or a mixture thereof, is added to the aerosol slurry thus prepared to block the total radiant heat Wherein the airgel slurry composition for centrifugally forming an aerogels piping heat insulating material is obtained.
상기 바인더는, 변성 실리케트, 실리카졸, TMOS, TEOS, 규산리튬(lithium silicate)인 무기바인더 중 어느 하나 또는 이들을 혼합하여서 조성함을 특징으로 하는 원심성형 에어로젤배관보온재 제조용 에어로젤슬러리 조성물.11. The method of claim 10,
Wherein the binder is formed by mixing any one of inorganic binders such as modified silicate, silica sol, TMOS, TEOS, and lithium silicate or a mixture thereof.
상기 바인더는, 물과 혼합되는 천연라텍스, 전분, 키토산 중 어느 하나인 천연수지 또는 수용성 아크릴 수지, 수용성 에폭시 수지 , 수용성 우레탄수지, 수용성 불소수지, 합성 라텍스 합성 수지로 된 유기계,수계 바인더 중 어느 하나 또는 이들을 혼합하여서 조성함을 특징으로 하는 원심성형 에어로젤배관보온재 제조용 에어로젤슬러리 조성물.11. The method of claim 10,
The binder may be any one of organic or aqueous binders composed of natural latex, starch and chitosan mixed with water, water-soluble acrylic resin, water-soluble epoxy resin, water-soluble urethane resin, water-soluble fluorine resin, synthetic latex synthetic resin Or a mixture thereof. The airgel slurry composition for manufacturing a centrifugal-shaped airgel pipe insulation according to claim 1,
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