KR102084263B1 - 내식성 및 난연성이 우수한 배기덕트 및 그 제조방법 - Google Patents

내식성 및 난연성이 우수한 배기덕트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내식성 및 난연성이 우수한 배기덕트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 내식성 및 난연성이 우수한 배기덕트의 제조가 보다 신속하고 용이하게 이루어질 수 있도록 하여 덕트 제조비용을 절감시킴과 함께 제품의 신뢰성을 향상시키기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 제조방법은, 와인딩 머신(100)에 수평상태로 회전 가능하게 거치된 맨드릴(110) 표면에 수지를 도포하는 1차 수지 도포단계와; 상기 와인딩 머신(100)을 가동시켜서 맨드릴(110)이 서서히 회전되는 가운데 유리섬유(F)를 맨드릴에 일정 두께로 감아주어 내식 내화층(11)을 형성시키는 내식 내화층 형성단계와; 상기 내식 내화층(11)의 경화를 위하여 맨드릴(110)을 일정 속도로 공회전 시키는 1차 경화단계와; 상기 내식 내화층(11)이 경화된 맨드릴(110) 표면에 내화 수지를 도포하는 2차 수지 도포단계와; 상기 와인딩 머신(100)을 가동시켜서 맨드릴(110)이 서서히 회전되는 가운데 내화 유리섬유를 맨드릴(110)에 일정 두께로 감아주어 내화 구조층(12)을 형성시키는 내화 구조층 형성단계와; 상기 내화 구조층(12)의 경화를 위하여 맨드릴(110)을 공회전 시키는 2차 경화단계와; 상기 내식 내화층(11)과 내화 구조층(12)의 2층 구조를 이루는 배기덕트 구조물(10)을 맨드릴(110)로부터 분리시키는 탈형단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

내식성 및 난연성이 우수한 배기덕트 및 그 제조방법{EXHAUST DUCT HAVING EXCELLENT CORROSION RESISTANCE AND FIRE RETARDANT AND MANUFACTURE METHOD THEREOF}
본 발명은 배기덕트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 화학성분에 대한 내식성 및 화재에 대한 난연성이 우수한 배기덕트 구조 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 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 사용하고난 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 재료로 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, 가연성자재로 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.
상기 종래의 페놀수지 덕트의 내식층, 보강층에 사용되는 수지는 전혀 타입이 다르므로 중간에 접착층 없이 내식층과 내화층이 화학적 결합으로 접착된다.
대한민국 특허등록 제1883213호(2018.07.24.등록) 대한민국 특허공개 제2005-32734호(2005.04.08.공개)
본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 내식성 및 난연성이 개선된 배기덕트 구조 및 그 제조방법을 제공함으로써 화재 등의 발생 시에 산업안전 피해를 최소화 함과 함께 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 배기덕트 제조방법은, 와인딩 머신에 수평상태로 회전 가능하게 거치된 맨드릴(Mandrel) 표면에 비닐에스테르 수지를 도포하는 1차 수지 도포단계와; 상기 와인딩 머신을 가동시켜서 맨드릴이 서서히 회전되는 가운데 비닐에스테르 수지가 함침된 내식 유리섬유를 맨드릴에 일정 두께로 감아주어 내식 내화층을 형성시키는 내식 내화층 형성단계와; 상기 내식 내화층의 경화를 위하여 맨드릴을 일정 속도로 공회전 시키는 1차 경화단계와; 상기 내식 내화층이 경화된 맨드릴 표면에 내화 수지를 도포하는 2차 수지 도포단계와; 상기 와인딩 머신을 가동시켜서 맨드릴이 서서히 회전되는 가운데 내화 수지가 함침된 내화 유리섬유를 맨드릴에 일정 두께로 감아주어 내화 구조층을 형성시키는 내화 구조층 형성단계와; 상기 내화 구조층의 경화를 위하여 맨드릴을 일정 속도로 공회전 시키는 2차 경화단계와; 상기 내식 내화층과 내화 구조층의 2층 구조를 이루는 배기덕트 구조물을 맨드릴로부터 분리시키는 탈형단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 배기덕트 제조기술은, 내식성 및 난연성이 우수한 배기덕트의 제조가 보다 신속하고 용이하게 이루어질 수 있게 되므로 덕트 제조비용을 절감시킴과 함께 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배기덕트 제조과정 순서도.
도 2는 본 발명 실시 예에서 덕트 제조장치 개략 구조도.
도 3은 본 발명 실시 예에서 덕트 제조장치의 동작 상태도.
도 4는 본 발명 실시 예에 의해 제조된 원형덕트 측면 구조도.
도 5는 본 발명 실시 예에 의해 제조된 원형덕트 단면 구조도.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 응용 예에 따른 배기덕트 구조도.
이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.
본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
따라서, 도면에서 표현한 구성요소의 형상 등은 더욱 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 구성은 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기술의 기능 및 구성에 관한 상세한 설명은 생략될 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 내식성 및 난연성이 우수한 배기덕트 제조과정을 도 1의 순서도 및 도 2 내지 도 5의 공정도를 통해 살펴보면 다음과 같다.
<1차 수지 도포단계>(ST 1)
1차 수지 도포단계에서는 도 2에서와 같이 와인딩 머신(100)에 수평상태로 회전 가능하게 거치된 형태를 이루는 맨드릴(110)의 표면에 완성된 덕트의 탈형이 용이하게 이루어질 수 있도록 폴리에틸렌(PE) 필름을 감아준 상태(미도시)에서 내식 내화 수지(비닐에스테르 수지)를 도포하게 된다.
<내식 내화층 형성단계>(ST 2)
이후, 와인딩 머신(100)을 가동시켜서 맨드릴(110)이 서서히 회전되도록 한 상태에서 비닐에스테르 수지가 함침된 내식 유리섬유(F)를 맨드릴에 일정 두께로 감아주어 내식 내화층(11)을 형성시키게 된다.
즉, 이때에는 도 3에서와 같이 수지가 함침된 내식 유리섬유(F)가 맨드릴(110)의 길이방향을 따라 왕복 이송하는 캐리지(120)에 의해 맨드릴(110)의 외주면에 일정 패턴으로 감겨지면서 일정 두께의 내식 내화층(11) 형성이 이루어지게 된다.
한편, 본 발명에서 내식 내화층(11)을 형성하는 유리섬유(F)가 함침되는 수지 조성물에는 블롬화된 비닐에스테르 수지와 함께 무기, 유기, 할로겐계, 브롬계, 인계 난연제 중 적어도 하나 이상이 혼합됨이 바람직하다. 본 실시 예에서 내식 내화층 수지인 CRFB(Corrosion Resistant Fire Barrier)는 열경화성 수지이며, 촉진제로서 Co-Naph를 사용하고, 경화제로는 MEKPO를 사용하게 된다.
<1차 경화단계>(ST 3)
이와 같이 맨드릴(110)의 외주면에 형성된 내식 내화층(11)은 와인딩 머신(100)을 일정시간동안 서서히 공회전 시킴으로써, 수지가 한쪽방향으로 처지지 않게 되는 가운데 경화가 이루어지게 된다.
이때, 기포의 유무 및 수지가 골고루 잘 함침이 되었는지 여부를 확인하여 미진한 부분이 있으면 작업자가 로울러를 사용하여 밀어줌으로써 기포를 제거함이 바람직하다.
<2차 수지 도포단계>(ST 4)
이후, 수지에 첨가제와 촉진제 및 경화제를 비율에 맞게 혼합하여 내화 수지를 준비한 상태에서 상기 내식 내화층(11)이 경화된 맨드릴(110) 표면에 내화 수지를 도포하게 된다.
<내화 구조층 형성단계>(ST 5)
이와 같이 수지 도포작업이 완료되면 와인딩 머신(100)을 가동시켜서 맨드릴(110)이 서서히 회전되는 가운데 내화 수지가 함침된 내화 유리섬유를 맨드릴(110)에 일정 두께로 감아주어 내화 구조층(12)을 형성시키게 된다.
즉, 내화 수지가 함침된 유리섬유가 맨드릴(110)의 길이방향을 따라 왕복 이송하는 캐리지(120)에 의해 맨드릴(110)의 외주면에 일정 패턴으로 감겨지면서 기 형성된 내식 내화층(11) 위에 일정 두께의 내화 구조층(12) 형성이 이루어지게 된다.
이때, 본 발명에서 사용되는 내화 수지는 내충격성, 내열성 및 접착성이 뛰어난 아크릴레이트 레진(Acrylate resin;MUA-2000 resin)과 과산화 벤조일(Dibenzoyl proxide;Hardener), 다이메틸아닐린(dimethyl aniline;DMA)의 혼합 조성을 이룸이 바람직하다.
<2차 경화단계>(ST 6)
이와 같이 내화 구조층(12)이 적절한 두께로 형성되면 와인딩 머신(100)과 연결된 유리섬유를 절단하고 공기와 접촉을 피하기 위하여 PE필름을 감아주는 마감작업을 실시한 후, 일정 시간을 유지시키면 내화 구조층(12)의 경화가 이루어지게 된다.
<탈형단계>(ST 7)
그리고, 완전 경화가 이루어진 제품은 탈형기에서 맨드릴(110)로부터 배기덕트 구조물(10)을 분리시키는 탈형단계를 거친 후 원하는 치수 만큼 정확하게 절단하여 포장이 이루어지게 된다.
상기와 같은 과정을 통해 제작되는 본 발명의 배기덕트 구조물(10)은 도 4 및 도 5에서 나타내어지는 바와 같이 원통형상의 구조를 이루는 가운데 내식 내화층(11)과 내화 구조층(12)의 2층 단면 구조를 이루는 것을 확인할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 배기덕트는 내식 내화층(11)과 내화 구조층(12)에 의한 내식성 및 난연성이 우수한 효과를 나타낸다.
특히, 제조과정에서는 기존 3층형 구조에 비해 2층 구조를 이루게 되므로, 배기덕트의 제조가 보다 신속하고 용이하게 이루어질 수 있게 되어 덕트 제조비용 및 시간을 절감시킴과 함께 배기덕트 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과를 나타낸다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 응용예에 따른 배기덕트 형상을 나타낸 것으로서, 본 발명의 제조방법을 통해 도 6에서와 같은 각형 덕트, 도 7에서와 같은 엘보형 덕트 또는 도 8에서와 같은 각형 엘보 덕트 등 다양한 형태의 배기덕트 제작이 이루어질 수 있게 된다.
그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 배기덕트 제조과정 및 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.
예를 들면, 상기 실시 예에서는 일정 길이의 직선형태의 배기덕트 제조에 관련된 기술이 설명되었으나, 필요에 따라서는 T형상의 덕트 구조를 이루는 가지관과 새들탭(Saddle Tap) 또는 리듀서(Reducer) 형태의 덕트 제조에도 활용될 수 있게 된다.
그러나 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.
10 : 배기덕트 구조물 11 : 내식 내화층
12 : 내화 구조층 F : 유리섬유(보강재)
100 : 와인딩 머신 110 : 맨드릴(Mandrel)
120 : 캐리지(Carriage)

Claims (5)

  1. 와인딩 머신(100)에 수평상태로 회전 가능하게 거치된 맨드릴(110) 표면에 비닐에스테르 수지를 도포하는 1차 수지 도포단계와;(ST 1)
    상기 와인딩 머신(100)을 가동시켜서 맨드릴(110)이 서서히 회전되는 가운데 비닐에스테르 수지가 함침된 내식 유리섬유(F)를 맨드릴에 일정 두께로 감아주어 내식 내화층(11)을 형성시키는 내식 내화층 형성단계와;(ST 2)
    상기 내식 내화층(11)의 경화를 위하여 맨드릴(110)을 일정 속도로 공회전 시키는 1차 경화단계와;(ST 3)
    상기 내식 내화층(11)이 경화된 맨드릴(110) 표면에 내화 수지를 도포하는 2차 수지 도포단계와;(ST 4)
    상기 와인딩 머신(100)을 가동시켜서 맨드릴(110)이 서서히 회전되는 가운데 내화 수지가 함침된 내화 유리섬유를 맨드릴(110)에 일정 두께로 감아주어 내화 구조층(12)을 형성시키는 내화 구조층 형성단계와;(ST 5)
    상기 내화 구조층(12)의 경화를 위하여 맨드릴(110)을 일정 속도로 공회전 시키는 2차 경화단계와;(ST 6)
    상기 내식 내화층(11)과 내화 구조층(12)의 2층 구조를 이루는 배기덕트 구조물(10)을 맨드릴(110)로부터 분리시키는 탈형단계;(ST 7)를 포함하며,
    상기 내식 내화층 형성단계(ST 2)에서, 내식 내화층(11)을 형성하는 유리섬유가 함침되는 수지 조성물에는 비닐에스테르 수지와 함께 무기, 유기, 할로겐계, 브롬계, 인계 난연제 중 적어도 하나 이상이 혼합되고,
    상기 2차 수지 도포단계(ST 4) 및 내화 구조층 형성단계(ST 5)에서 사용되는 내화수지는 아크릴레이트 레진과 과산화 벤조일(Dibenzoyl proxide), 다이메틸아닐린(dimethyl aniline)의 혼합 조성을 이루는 것을 특징으로 하는 내식성 및 난연성이 우수한 배기덕트 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 1차 및 2차 경화단계(ST 3, ST 6)에서는 내식 내화층(11) 또는 난연 구조층(12)에 기포가 남아있는 경우 로울러를 이용하여 기포를 제거하는 것을 특징으로 하는 내식성 및 난연성이 우수한 배기덕트 제조방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 4의 제조방법에 의해 제조되는 배기덕트 구조물(10)은, 내측에는 내식 내화층(11)을 이루고, 외측에는 내화 구조층(12)이 형성된 단면 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 내식성 및 난연성이 우수한 배기덕트.
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