KR101883213B1 - 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트 및 이의 제작 방법 - Google Patents

내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트 및 이의 제작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부식성 및 독성 가스를 사용하는 제조설비에서의 덕트에 있어 뛰어난 내식성 및 난연성을 갖도록 하여 화재 등의 발생 시에 산업안전 피해를 최소화 할 수 있는 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트 및 이의 제작 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 유해 가스가 이송되는 배기덕트로서, 난연제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제1 혼합물이 유리섬유의 제1 베이스 기재에 소정 두께 적층되어 형성되는 내식층; 및 난연제 및 작업성과 생산성 향상을 위한 기능성 첨가제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제2 혼합물 및 유리섬유의 제2 베이스 기재로 이루어지는 적층물이 상기 내식층의 외면에 소정 두께 적층되어 구성되는 보강층;을 포함하고, 상기 내식층은 상기 제1 베이스 기재로서의 절단 유리섬유 매트에 상기 제1 혼합물이 핸드레이 업(hand lay up) 방식으로 적층되어 형성되고, 상기 보강층은 상기 베이스 기재로서의 절단 유리섬유 매트나 로빙크로스에 상기 제2 혼합물이 핸드레이 업 방식으로 적층되어 형성되거나, 상기 제2 혼합물이 함침된 상기 제2 베이스 기재로서의 글라스로빙에 필라멘트 와인딩 방식으로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 배기덕트가 제공된다.

Description

내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트 및 이의 제작 방법{EXHAUST DUCT HAVING EXCELLENT CORROSION RESISTANCE AND FIRE RETARDANT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트 및 이의 제작 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부식성 및 독성 가스를 사용하는 제조설비에서의 덕트에 있어 뛰어난 내식성 및 난연성을 갖도록 하여 화재 등의 발생 시에 산업안전 피해를 최소화 할 수 있는 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트 및 이의 제작 방법에 관한 것이다.
부식성 및 독성 가스를 사용하는 반도체 제조설비, 화학공장, 도금공장, 석유정제공장, 소각로 후단설비, 제약 공장 등에서는 대형기기, 탱크 파이프, 환경오염설비, 화학 장치, 기타 산업설비를 제작에 있어서 유해 가스(예를 들면, 수소가스, 헬륨가스 및 질소가스 등의 각종 기체들) 및/또는 화학 물질(예를 들면, 실란, 산류, 염기류 및 비소화합물 등)이 필수적으로 사용되고 있으며, 이들 기체들이나 화학 물질들을 사용할 때나 사용하고 난 후에 가스나 증기를 적절하게 배출시키지 못하는 경우에는 설비가 부식될 수 있으며, 또한 설비 취급자들이나 라인내의 작업자들에 호흡이나 피부접촉 등에 의하여 체내로 흡수되어 건강에 영향을 미칠 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 각 화학물질들 및 기체들을 각각 적절한 배기를 실시하여 라인으로부터 배출시켜야 하는데, 발생된 배기가스는 배기덕트를 통해 대기오염방지처리시설로 이송된다.
일반적으로 반도체 제조설비나 화학공장 등 부식성 및 독성 가스를 사용하는 설비 등의 배기덕트의 재료로는 우수한 내식성을 갖는 FRP(Fiber Reinforced Plastics) 재질을 이용하고 있다.
FRP(Fiber Reinforced Plastics) 소재는 뛰어난 기계적 특성과 플라스틱의 우수한 내식성을 가지고 있으며, 철강 재료보다 비중이 작고 강도가 높으며, 성형성이 우수해 뛰어난 기능성 재료로서 주목 받고 있는 재료이다.
FRP의 경우 난연수지를 이용하여 제품이 제작되고 있지만, 화재 발생 시 불연 재질이 아니므로 화재로 인한 파손 시, 그 피해는 막대할 것으로 예상하며, 그 안에 저장되어 있는 약품 및 가스로 인한 2차 피해 역시 수치로 예상하기 힘든 엄청난 양이라고 볼 수 있다. 이러한 산업안전 피해를 최소화하기 위한 방편으로 불연성 재질의 FRP 제품 개발이 필요하다.
즉, 일반 덕트의 경우에는 화재 발생시 원형 보전이 어려워 공장 전체로 화재가 확산될 우려가 있으며, 가연성 자재로서 화재 시 많은 연기가 나와 공기를 오염시킬 수 있는 문제점이 있다.
한편, 난연 재료와 관련하여 국내외 인증은 국내 건축마감재 난연 고시에 따른 난연재료 시험규격과 해외 FM Global의 시험규격(FM 4922, FM 4910)이 있다.
종래 해외 FM Global의 시험규격(FM 4922, FM 4910)을 통과한 재질은 페놀 수지 덕트로서, 페놀 수지 덕트는 이중 복합 소재로서 내식층, 접착층, 보강층을 포함한다. 내식층은 각종 공장에서 발생하는 부식 및 독성 가스에 의해 덕트가 부식되지 않도록 유리섬유에 비닐에스테르 타입의 내식 수지를 적층한 층이고, 보강층은 덕트의 난연성 및 내화성을 강화시키기 위하여 유리섬유에 페놀수지를 적층한 것이다. 종래의 페놀수지 덕트의 내식층, 보강층에 사용되는 수지는 전혀 타입이 다르므로 중간에 접착층을 두어 내식층과 보강층을 잡아주는 역할을 한다.
이러한 페놀수지 덕트의 경우 내식층 비닐에스테르 수지와 보강층 페놀수지 성분 자체가 달라 제작 시 접착제를 사용하여야 하며, 이로 인해 경화 시 성분간 강도 및 수축률 차이로 인해 장시간 사용 시 내식층과 보강층의 분리현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 이러한 분리현상이 발생하였을 때 페놀수지 성분 자체의 내식성이 없으므로 부식 및 독성가스용 덕트 및 장치에 사용하였을 때 부식이 발생될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 페놀수지를 이용하는 덕트의 경우, 내식성이 없고 기온이 10°이하일 경우 경화시간이 오래 걸리기 때문에 현장에서 연결 작업 시 별도 부속품이 필요하며 덕트 증설, 타이-인(TIE-IN) 작업 등 2차 공사 시 현장 여건에 따라 시공에 제약을 받을 수 있다. 또한 타이-인 작업 시 연결 부속품을 사용하기 때문에 무중단 부스(booth) 설치가 필수적이며, 대구경 사이즈의 작업 시 압력 헌팅(hunting)의 위험성이 큰 문제점이 있다.
(문헌 1) 대한민국 등록실용신안공보 20-0156732(1999.10.01. 공고) (문헌 2) 대한민국 등록특허공보 10-0211656(1999.08.02. 공고) (문헌 3) 대한민국 등록특허공보 10-1575183(2015.12.08. 공고) (문헌 4) 대한민국 공개특허공보 10-2007-0031905(2007.03.20. 공개)
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 부식성 및 독성 가스를 사용하는 반도체 제조설비 등의 덕트에 있어 뛰어난 내식성 및 난연성을 갖도록 하여 화재 등의 발생 시에 산업안전 피해를 최소화 할 수 있는 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트 및 이의 제작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 FRP(Fiber Reinforced Plastics) 소재의 내화성 및 난연성을 향상시켜 건축마감재 난연 고시에 따른 난연재료 시험규격과 FM Global의 시험규격(FM4910, FM4922)을 충족할 수 있으며, 내식성, 작업성 및 생산성을 확보할 수 있는 배기덕트 및 이의 제작 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 유해 가스가 이송되는 배기덕트로서, 난연제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제1 혼합물이 유리섬유의 제1 베이스 기재에 소정 두께 적층되어 형성되는 내식층; 및 난연제 및 작업성과 생산성 향상을 위한 기능성 첨가제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제2 혼합물 및 유리섬유의 제2 베이스 기재로 이루어지는 적층물이 상기 내식층의 외면에 소정 두께 적층되어 구성되는 보강층;을 포함하고, 상기 내식층은 상기 제1 베이스 기재로서의 절단 유리섬유 매트에 상기 제1 혼합물이 핸드레이 업(hand lay up) 방식으로 적층되어 형성되고, 상기 보강층은 상기 베이스 기재로서의 절단 유리섬유 매트나 로빙크로스에 상기 제2 혼합물이 핸드레이 업 방식으로 적층되어 형성되거나, 상기 제2 혼합물이 함침된 상기 제2 베이스 기재로서의 글라스로빙에 필라멘트 와인딩 방식으로 적층되어 형성되는 것을 특징으로 하는 배기덕트가 제공된다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 내식층의 두께는 0.6mm ~ 3mm이고, 상기 보강층의 두께는 8mm ~ 30mm이고, 상기 제1 혼합물과 제2 혼합물의 상기 브롬계 비닐에스테르 수지는 액상 불포화 폴리에스테르 수지이고, 상기 난연제는 할로겐계, 산화안티몬계, 인계, 금속수하물계 중에서 선택되는 하나의 난연제로 이루어져 상기 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 60중량% 첨가되어 이루어지며, 상기 제2 혼합물의 상기 기능성 첨가제는 희석제 및 분산제로 이루어져 상기 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 20중량% 첨가되어 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물의 점도는 1poise ~ 30poise인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 관점에 있어서, 상기 보강층의 외면에 형성되어 그 보강층의 외면을 마감하는 마감층을 더 포함하고, 상기 마감층은 겔코트(gelcoat)가 코팅되어 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 유해 가스가 이송되는 배기덕트를 제작하기 위한 방법으로서, 외면에 이형제 필름이 도포된 소정 덕트 형상의 몰드를 마련하는 몰드 마련 단계; 상기 마련된 몰드의 외면에 내식층을 형성하는 내식층 형성 단계; 상기 내식층의 외면에 보강층을 형성하는 보강층 형성 단계; 상기 보강층 형성 단계 이후 그 보강층 형성 단계를 통해 형성된 보강층의 외면을 마감하도록 겔코트(gelcoat)가 코팅되어 마감층을 형성하는 마감층 형성단계; 상기 보강층 형성 단계 이후 경화시키는 경화 단계; 및 상기 경화되어 형성되는 덕트를 몰드로부터 탈형하는 탈형 단계;를 포함하며, 상기 내식층 형성 단계에서 형성되는 상기 내식층은 난연제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제1 혼합물을 유리섬유의 베이스 기재에 소정 두께 적층되도록 핸드레이 업 방식을 이용하여 형성되고, 상기 보강층 형성 단계에서 형성되는 상기 보강층은 난연제 및 작업성과 생산성 향상을 위한 기능성 첨가제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제2 혼합물이 유리섬유의 베이스 기재에 소정 두께 적층되도록 핸드레이 업 방식을 이용하여 형성되거나, 난연제 및 작업성과 생산성 향상을 위한 기능성 첨가제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제2 혼합물이 함침된 유리섬유의 베이스 기재를 필라멘트 와인딩 방식으로 상기 내식층의 외면에 와인딩하여 소정 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 배기덕트의 제작 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 내식층의 두께는 0.6mm ~ 3mm로 이루어지고, 상기 보강층의 두께는 8mm ~ 30mm로 이루어지고, 상기 난연제는 할로겐계, 산화안티몬계, 인계, 금속수하물계 중에서 선택되는 하나의 난연제로 이루어져 상기 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 60중량% 첨가되며, 상기 제2 혼합물의 상기 기능성 첨가제는 희석제 및 분산제로 이루어져 상기 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 20중량% 첨가되는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 관점에 있어서, 상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물의 점도는 1poise ~ 30poise인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트 및 이의 제작 방법에 의하면, 뛰어난 내식성 및 난연성을 갖도록 하여 화재 등의 발생 시에 산업안전 피해를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 강도, 내식성, 내화성이 우수할 뿐만 아니라, 기능층에서 강도와 수축률 등의 차이가 없어 기능층의 분리 현상이 발생하지 않아 현장에서의 보수 작업이 불필요한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 덕트 간의 연결 시 별도의 연결 부속품이나 무중단 부스의 필요 없이 현장에서 내외부 오버레이(overlay)가 가능하고, 상온 경화가 가능할 뿐 아니라 덕트 증설 및 타이-인 작업(tie-in work) 등 2차 공사가 가능하여 시공상 제약이 없는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트의 단면 형상에 대한 실시 형태 및 그의 단면 구조를 나타내는 도면로서, (A)는 원형 타입의 덕트를 나타내고, (B)는 사각 타입의 덕트를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트의 제작 과정을 간략히 나타내는 플로차트이다.
도 3은 본 발명에 따른 배기덕트의 시험체(시험편)에 대한 열방출률시험의 시험 결과이다.
도 4는 본 발명에 따른 배기덕트에 대한 가스유해성시험의 시험 결과이다.
도 5는 본 발명에 따른 배기덕트에 대하여 열방출률시험과 가스유해성시험에서 난연제와 희석제와 분산제의 첨가 비율을 달리하여 소정 점도를 갖은 상태에서의 시험 기준 통과여부를 확인한 결과이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트 및 이의 제작 방법에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트에 대하여 도 1을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트의 단면 형상에 대한 실시 형태 및 그의 단면 구조를 나타내는 도면로서, (A)는 원형 타입의 덕트를 나타내고, (B)는 사각 타입의 덕트를 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트는, 유해 가스가 이송되는 배기덕트로서, 도 1에 나타낸 바와 같이, 난연제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제1 혼합물이 유리섬유의 베이스 기재에 소정 두께 적층되어 형성되는 내식층(100); 및 난연제 및 작업성과 생산성 향상을 위한 기능성 첨가제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제2 혼합물 및 유리섬유의 베이스 기재로 이루어지는 적층물이 상기 내식층(100)의 외면에 소정 두께 적층되어 구성되는 보강층(200);을 포함한다.
상기 내식층(100)의 유리섬유의 베이스 기재는 절단 유리섬유 매트(춥 스트랜드: chopped strand)로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기 난연제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지가 상기 유리섬유의 베이스 기재(절단 유리섬유 매트)에 적층되어 형성되는 상기 내식층(100)은 0.6mm ~ 3mm의 두께로 구성되는 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 브롬계 비닐에스테르 수지의 일 예로서 3액형의 논왁스타입(Non-Wax Type) 수지인 액상 불포화 폴리에스테르 수지가 이용될 수 있다.
또한, 상기 난연제는 상기 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 60중량% 첨가되는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 난연제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 적층은 예를 들면 핸드레이 업(hand lay up) 방식으로 소정 점도를 갖는 상기 난연제 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지를 상기 유리섬유의 베이스 기재에 적층되어 구성될 수 있다.
상기 난연제는 할로겐계, 산화안티몬계, 인계, 금속수하물계 등의 난연제가 사용될 수 있다.
또한, 상기 내식층(100)에 있어서, 상기 브롬계 비닐에스테르 수지(액상 불포화 폴리에스테르 수지)에는 상기 난연제 뿐만 아니라, 작업성과 생산성 향상을 위하여 희석제 및/또는 습윤 분산제가 더 포함될 수 있다. 여기에서, 상기 희석제는 메틸메타크릴레이트(MMA), 스티렌모노머(SM) 등의 희석제가 사용될 수 있고, 상기 습윤 분사제로는 예를 들면, BYK 습윤 분산제가 사용될 수 있으며, 그 첨가량은 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 20중량% 첨가되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 내식층(100)에 있어서, 상기 난연제가 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지(액상 불포화 폴리에스테르 수지)의 혼합물(선택적으로, 기능성 첨가제를 더 포함할 수 있음)은, 그 점도가 1poise ~ 30poise, 바람직하게는 2~5poise인 것이 바람직하다. 상기 난연제가 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지(액상 불포화 폴리에스테르 수지)의 혼합물이 이러한 점도를 가짐으로써(하기 보강층(200)의 점도와도 연계), 하기 본 발명에 따른 열방출시험과 가스유해성시험의 시험결과로부터 확인된 바와 같이 최적의 성능을 가지면서도 FRP(Fiber Reinforced Plastics) 소재의 내화성 및 난연성을 향상시켜 건축마감재 난연 고시에 따른 난연재료 시험규격과 FM Global의 시험규격(FM4910, FM4922)을 충족하는 것임을 확인하였다.
다음으로, 상기 보강층(200)의 유리섬유의 베이스 기재는 그라스 로빙(glass roving), 절단 유리섬유 매트 또는 로빙크로스로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기 난연제와 기능성 첨가제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지와 유리섬유의 베이스 기재로 이루어지는 보강층(200)은 8mm ~ 30mm, 바람직하게는 10mm 이상의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 난연제는 할로겐계, 산화안티몬계, 인계, 금속수하물계 등의 난연제가 사용될 수 있다.
상기 기능성 첨가제는 작업성과 생산성 향상을 위하여 희석제 및/또는 습윤 분산제를 포함하며, 상기 희석제는 메틸메타크릴레이트(MMA), 스티렌모노머(SM) 등의 희석제가 사용될 수 있고, 상기 습윤 분사제로는 예를 들면, BYK 습윤 분산제가 사용될 수 있다.
상기 브롬계 비닐에스테르 수지에 첨가되는 난연제는 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 60중량% 첨가되며, 상기 기능성 첨가제(희석제와 분산제)는 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 20중량% 첨가되는 것이 바람직하다.
여기에서, 상기 보강층(200)은 예를 들면 난연제와 기능성 첨가제가 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지가 함침된 그라스 로빙(glass roving)을 와인딩 머신(winding machine)으로 맨드릴(mandrel)에 감아 성형 제조하거나, 난연제와 기능성 첨가제가 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지(소정 점성을 가짐)를 절단 유리섬유 매트 또는 로빙크로스에 핸드 레이 업 방식으로 적층하여 구성할 수 있다.
상기 보강층(200)에서의 상기 브롬계 비닐에스테르 수지는 그 일 예로 3액형의 논왁스타입(Non-Wax Type) 수지인 액상 불포화 폴리에스테르 수지가 이용될 수 있다.
또한, 상기 보강층(200)에 있어서, 상기 난연제와 기능성 첨가제(희석제와 분산제)가 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지(액상 불포화 폴리에스테르 수지)의 혼합물은 그 점도가 1poise ~ 30poise, 바람직하게는 10~17poise인 것이 바람직하다.
상기 난연제가 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지(액상 불포화 폴리에스테르 수지)의 혼합물이 소정 비율로 첨가 혼합되고, 상기한 점도를 가짐으로써 하기 본 발명에 따른 열방출시험과 가스유해성시험의 시험결과로부터 확인된 바와 같이 최적의 성능을 가지면서도 FRP(Fiber Reinforced Plastics) 소재의 내화성 및 난연성을 향상시켜 건축마감재 난연 고시에 따른 난연재료 시험규격과 FM Global의 시험규격(FM4910, FM4922)을 충족하는 것임을 확인하였다.
한편, 본 발명에 따른 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트는, 상기 보강층(200)의 외면에는 그 보강층(200)의 외면을 마감하도록 겔코트(gelcoat)가 코팅되어 이루어지는 마감층(210)을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트는, 상기 내식층(100)의 외면, 또는 상기 내식층(100)과 보강층(200) 사이에 상기 내식층(100)의 표면을 보호하기 위한 내식층 표면 보호층(110)을 더 포함할 수 있다.
상기 내식층 표면 보호층(110)은 카본 섬유를 펠트 조직으로 만든 시트 형태를 가지는 카본 매트에 상기 브롬계 비닐에스테르 수지가 함침되는 것으로 구성될 수 있다. 물론, 상기 내식층 표면 보호층(110)의 브롬계 비닐에스테르 수지에는 난연제가 첨가될 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트의 제작 방법을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트의 제작 과정을 간략히 나타내는 플로차트이다.
본 발명에 따른 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트의 제작 방법은, 유해 가스가 이송되는 배기덕트를 제작하기 위한 방법으로서, 도 2에 나타낸 바와 같이, 외면에 이형제 필름이 도포된 소정 덕트 형상의 몰드를 마련하는 몰드 마련 단계(S100); 상기 마련된 몰드의 외면에 내식층을 형성하는 내식층 형성 단계(S200); 상기 내식층의 외면에 보강층을 형성하는 보강층 형성 단계(S300); 상기 보강층 형성 단계(S300) 이후 경화시키는 경화 단계(S400); 및 상기 경화되어 형성되는 덕트를 몰드로부터 탈형하는 탈형 단계(S500);를 포함하며, 상기 내식층 형성 단계(S200)에서 형성되는 내식층은 난연제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제1 혼합물을 유리섬유의 베이스 기재에 소정 두께 적층되도록 핸드레이 업 방식을 이용하여 형성되고, 상기 보강층 형성 단계(S300)에서 형성되는 보강층은 난연제 및 작업성과 생산성 향상을 위한 기능성 첨가제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제2 혼합물이 유리섬유의 베이스 기재에 소정 두께 적층되도록 핸드레이 업 방식을 이용하여 형성되거나, 난연제 및 작업성과 생산성 향상을 위한 기능성 첨가제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제2 혼합물이 함침된 유리섬유의 베이스 기재를 필라멘트 와인딩 방식으로 상기 내식층의 외면에 와인딩하여 소정 두께로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제작 방법에 있어, 상기 내식층 형성 단계(S200) 이전에 상기 몰드 마련 단계(S100)에서 이형제 필름이 도포된 몰드의 표면에 브롬계 비닐에스테르 수지로 코팅하여 표면 코팅층을 형성하는 몰드표면 처리 단계(S110)를 더 포함한다. 이러한 몰도표면 처리 단계(S100)를 통해 표면 코팅층을 형성함으로써 이후 형성되는 내식층의 내식성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 내식층 형성 단계(S200)에서 내식층의 유리섬유의 베이스 기재는 절단 유리섬유 매트(춥 스트랜드: chopped strand)로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고 상기 내식층에 있어 난연제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지는 상기 유리섬유의 베이스 기재(절단 유리섬유 매트)에 0.6mm ~ 3mm의 두께로 적층되는 것이 바람직하다. 여기에서, 상기 브롬계 비닐에스테르 수지의 일 예로서 3액형의 논왁스타입(Non-Wax Type) 수지인 액상 불포화 폴리에스테르 수지가 이용될 수 있다.
또한, 상기 난연제는 상기 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 60중량% 첨가되는 것이 바람직하며, 상기 난연제로는 할로겐계, 산화안티몬계, 인계, 금속수하물계 등의 난연제가 사용될 수 있다.
여기에서, 상기 내식층을 형성함에 있어 난연제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지(선택적으로, 작업성 향상과 생산성 향상을 위한 기능성 첨가제로서 희석제와 습윤 분산제가 더 포함할 수 있음)은, 그 점도가 1poise ~ 30poise, 바람직하게는 2~5poise인 것이 바람직하다.
또한, 상기 희석제는 메틸메타크릴레이트(MMA), 스티렌모노머(SM) 등의 희석제가 사용될 수 있고, 상기 습윤 분사제로는 예를 들면, BYK 습윤 분산제가 사용될 수 있으며, 그 첨가량은 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 20중량% 첨가되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 보강층 형성 단계(S300)에서 형성되는 보강층은 그의 유리섬유의 베이스 기재는 그라스 로빙(glass roving), 절단 유리섬유 매트 또는 로빙크로스를 이용하여 형성될 수 있다. 상기 보강층에서 유리섬유 베이스 기재가 그라스 로빙으로 이루어지는 경우에는 보강층은 필라멘트 와이딩 방식으로 형성되고, 절단 유리섬유 매트 또는 로빙크로스로 이루어지는 경우에는 핸드레이 업 방식으로 형성될 수 있다.
그리고 상기 보강층 형성 단계(S300)에서 형성되는 보강층은 8mm ~ 30mm, 바람직하게는 10mm 이상의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 보강층에서의 난연제로는 할로겐계, 산화안티몬계, 인계, 금속수하물계 등의 난연제가 사용될 수 있다.
또한, 상기 보강층에서 기능성 첨가제는 작업성과 생산성 향상을 위하여 희석제 및/또는 습윤 분산제를 포함하며, 상기 희석제는 메틸메타크릴레이트(MMA), 스티렌모노머(SM) 등의 희석제가 사용될 수 있고, 상기 습윤 분사제로는 예를 들면, BYK 습윤 분산제가 사용될 수 있다.
상기 브롬계 비닐에스테르 수지에 첨가되는 난연제는 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 60중량% 첨가되며, 상기 기능성 첨가제(희석제와 분산제)는 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 20중량% 첨가되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보강층에 있어서, 상기 난연제와 기능성 첨가제(희석제와 분산제)가 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지(액상 불포화 폴리에스테르 수지)의 혼합물은 그 점도가 1poise ~ 30 poise, 바람직하게는 10~17poise인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명에 따른 배기덕트 제작 방법은 상기 보강층 형성 단계(S300) 이후 그 보강층 형성 단계를 통해 형성된 보강층의 외면을 마감하도록 겔코트(gelcoat)가 코팅되어 마감층을 형성하는 마감층 형성단계(S310)를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 발명자는 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 배기덕트에 대하여 열방출률시험과 가스유해성시험을 방재시험연구원에 의뢰하여 시험결과를 확인하였다.
도 3은 본 발명에 따른 배기덕트의 시험체(시험편)에 대한 열방출률시험의 시험 결과이고, 도 4는 본 발명에 따른 배기덕트에 대한 가스유해성시험의 시험 결과이며, 도 5는 본 발명에 따른 배기덕트에 대하여 열방출률시험과 가스유해성시험에서 난연제와 희석제와 분산제의 첨가 비율을 달리하여 소정 점도를 갖은 상태에서의 시험 기준 통과여부를 확인한 결과이다.
먼저, 도 3의 열방출률시험의 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 구성에 따른 배기덕트는 총방출열량의 성능기준인 8MJ/m2 이하의 조건을 만족하고, 복사열이 10s 이상 연속으로 200kW/m2를 초과하지 않을 것에 만족하였다.
또한, 도 4의 가스유해성시험의 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명의 구성에 따른 배기덕트는 쥐의 평균행동정지 시간(min : s)이 9min 이상의 성능 기준을 만족하는 것임을 확인하였다.
또한, 본 발명의 배기덕트는 난연제와 희석제와 분산제의 첨가 비율을 달리하고, 작업성과 점도에 대하여 확인한 바, 점도가 17poise인 경우에 총방출열량과 열방출율 및 가스 유해성(쥐 해동 정지시간)을 가장 만족하면서 작업성이 양호한 것임을 확인하였다. 도 5에 나타낸 바와 같이 점도가 높은 경우(도 5의 case 1: 73 poise), 시험기준은 통과하였으나 작업성은 현저히 떨어지는 문제점이 있었으며, 점도가 13poise, 14 poise 및 19poise인 경우에도 작업성이 양호함을 확인하였다.
이러한 본 발명에 따른 배기덕트는 열방출시험과 가스유해성시험의 시험결과로부터 확인된 바와 같이 최적의 성능을 가지면서도 FRP(Fiber Reinforced Plastics) 소재의 내화성 및 난연성을 향상시켜 건축마감재 난연 고시에 따른 난연재료 시험규격과 FM Global의 시험규격(FM4910, FM4922)을 충족하는 것임을 확인하였다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 내식성 및 난연성이 뛰어난 배기덕트 및 이의 제작 방법에 의하면, 뛰어난 내식성 및 난연성을 갖도록 하여 화재 등의 발생 시에 산업안전 피해를 최소화 할 수 있고, 강도, 내식성, 내화성이 우수할 뿐만 아니라, 기능층에서 강도와 수축률 등의 차이가 없어 기능층의 분리 현상이 발생하지 않아 현장에서의 보수 작업이 불필요하며, 덕트 간의 연결 시 별도의 연결 부속품이나 무중단 부스의 필요 없이 현장에서 내외부 오버레이(overlay)가 가능하고, 상온 경화가 가능할 뿐 아니라 덕트 증설 및 타이-인 작업(tie-in work) 등 2차 공사가 가능하여 시공상 제약이 없는 이점이 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 내식층
200: 보강층
210: 마감층
S100: 몰드 마련 단계
S110: 몰드표면 처리단계
S200: 내식층 형성 단계
S300: 보강층 형성 단계
S310: 마감층 형성 단계
S400: 경화 단계
S500: 탈형 단계

Claims (7)

  1. 유해 가스가 이송되는 배기덕트로서,
    난연제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제1 혼합물이 유리섬유의 제1 베이스 기재에 소정 두께 적층되어 형성되는 내식층;
    난연제 및 작업성과 생산성 향상을 위한 기능성 첨가제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제2 혼합물 및 유리섬유의 제2 베이스 기재로 이루어지는 적층물이 상기 내식층의 외면에 소정 두께 적층되어 구성되는 보강층;
    상기 보강층의 외면에 겔코트(gelcoat)가 코팅되어 그 보강층의 외면을 마감하는 마감층; 및
    상기 내식층의 외면에는 시트 형태의 매트에 브롬계 비닐에스테르 수지가 함침되는 것으로 형성되어 상기 내식층의 표면을 보호하기 위한 내식층 표면 보호층을 포함하고,
    상기 내식층은 상기 제1 베이스 기재로서의 절단 유리섬유 매트에 상기 제1 혼합물이 핸드레이 업(hand lay up) 방식으로 적층되어 형성되고,
    상기 보강층은 상기 베이스 기재로서의 절단 유리섬유 매트나 로빙크로스에 상기 제2 혼합물이 핸드레이 업 방식으로 적층되어 형성되거나, 상기 제2 혼합물이 함침된 상기 제2 베이스 기재로서의 글라스로빙에 필라멘트 와인딩 방식으로 적층되어 형성되고,
    상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물의 점도는 1poise ~ 30poise인 것을 특징으로 하는
    배기덕트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내식층의 두께는 0.6mm ~ 3mm이고,
    상기 보강층의 두께는 8mm ~ 30mm이고,
    상기 제1 혼합물과 제2 혼합물의 상기 브롬계 비닐에스테르 수지는 액상 불포화 폴리에스테르 수지이고,
    상기 난연제는 할로겐계, 산화안티몬계, 인계, 금속수화물계 중에서 선택되는 하나의 난연제로 이루어져 각각 상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물의 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 60중량% 첨가되며,
    상기 제2 혼합물의 상기 기능성 첨가제는 희석제 및 분산제로 이루어져 상기 제2 혼합물의 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 20중량% 첨가되는 것을 특징으로 하는
    배기덕트.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 유해 가스가 이송되는 배기덕트를 제작하기 위한 방법으로서,
    외면에 이형제 필름이 도포된 소정 덕트 형상의 몰드를 마련하는 몰드 마련 단계;
    상기 마련된 몰드의 외면에 내식층을 형성하는 내식층 형성 단계;
    상기 내식층의 외면에 보강층을 형성하는 보강층 형성 단계;
    상기 보강층 형성 단계 이후 그 보강층 형성 단계를 통해 형성된 보강층의 외면을 마감하도록 겔코트(gelcoat)가 코팅되어 마감층을 형성하는 마감층 형성단계;
    상기 보강층 형성 단계 이후 경화시키는 경화 단계; 및
    상기 경화되어 형성되는 덕트를 몰드로부터 탈형하는 탈형 단계;를 포함하며,
    상기 내식층 형성 단계는, 시트 형태를 가지며 브롬계 비닐에스테르 수지가 함침되어 형성된 매트를 그 내식층의 외면에 형성시켜 상기 내식층의 표면을 보호하기 위한 내식층 표면 보호층이 마련된 내식층으로 형성되고,
    상기 내식층 형성 단계에서 형성되는 상기 내식층은 난연제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제1 혼합물을 유리섬유의 베이스 기재에 소정 두께 적층되도록 핸드레이 업 방식을 이용하여 형성되고,
    상기 보강층 형성 단계에서 형성되는 상기 보강층은 난연제 및 작업성과 생산성 향상을 위한 기능성 첨가제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제2 혼합물이 유리섬유의 베이스 기재에 소정 두께 적층되도록 핸드레이 업 방식을 이용하여 형성되거나, 난연제 및 작업성과 생산성 향상을 위한 기능성 첨가제가 소정 중량 첨가된 브롬계 비닐에스테르 수지의 제2 혼합물이 함침된 유리섬유의 베이스 기재를 필라멘트 와인딩 방식으로 상기 내식층의 외면에 와인딩하여 소정 두께로 형성되며,
    상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물의 점도는 1poise ~ 30poise인 것을 특징으로 하는
    배기덕트의 제작 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 내식층의 두께는 0.6mm ~ 3mm로 이루어지고,
    상기 보강층의 두께는 8mm ~ 30mm로 이루어지고,
    상기 난연제는 할로겐계, 산화안티몬계, 인계, 금속수화물계 중에서 선택되는 하나의 난연제로 이루어져 각각 상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물의 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 60중량% 첨가되며,
    상기 제2 혼합물의 상기 기능성 첨가제는 희석제 및 분산제로 이루어져 상기 제2 혼합물의 브롬계 비닐에스테르 수지에 대하여 0.01중량% ~ 20중량% 첨가되는 것을 특징으로 하는
    배기덕트의 제작 방법.
  7. 삭제
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