KR20200107453A - 불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재 및 이의 제조방법 - Google Patents

불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불연성 및 내수성이 우수하여 파이프 내부로 유동되는 각종 유체의 온도를 안정적으로 유지시킬 수 있도록 하는 불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 규조토, 퍼라이트, 질석, 암면 및 미네랄울 중 어느 하나 이상으로 이루어진 불연조성물 100~200중량부와, 내수성 수지 및 투명유약이 2:1의 중량비율로 혼합 형성된 내수조성물 100~300중량부를 혼합한 후 몰드에 삽입하여 파이프를 감싸는 형상으로 성형되되, 내수성 수지는, 소듐실리케이트 25~35중량부, 리튬실리케이트 5~10중량부, 실리카졸 5~10중량부, 수용성 에폭시 5~10중량부, 흄드 실리카 15~20중량부, 트리에탄올아민 1~2중량부, 산화아연 5~10중량부, 경탄 15~25중량부, 장석 10~20중량부, 카올린 10~20중량부 및 수산화알루미늄 5~10중량부를 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재 및 이의 제조방법을 기술적 요지로 한다.

Description

불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재 및 이의 제조방법{Mold type pipe thermal insulation material having non-combustibility and manufacturing method thereof}
본 발명은 불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불연성 및 내수성이 우수하여 파이프 내부로 유동되는 각종 유체의 온도를 안정적으로 유지시킬 수 있도록 하는 불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 파이프 보온재는 파이프 내부로 유동되는 고온 또는 저온의 각종 유체 온도를 유지시키기 위한 것으로, 고/저밀도 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 고무 발포 단열재, 스티로폼, 폴리우레탄 등으로 파이프 형상으로 이루게 한 후, 그 외주면에 은박을 피복하여 제조된다.
이렇게 제조된 파이프 보온재는 파이프를 감싸는 방식으로 파이프의 외부에 설치됨으로써, 보온단열 효과를 부여하여 파이프의 동파나 외부충격에 의한 파손을 예방해준다.
하지만 파이프 보온재는 강도가 매우 약해 파이프의 외부에 설치된 후 장시간 지남에 따라 유지보수가 쉽지 않고, 내수성이 약하기 때문에 옥외 설치시 보온 역할을 제대로 하지 못하는 경우가 많다.
상술된 이유로, 파이프 보온재를 설치한 후에는 수정작업이 빈번하게 발생하게 되기 때문에 여기에 소모되는 자재 또는 인력낭비가 많이 생기기 마련이다.
이를 해소해 보고자, '배관보온재 제조방법(공개번호: 10-2015-0057067)'에서는 보온부재의 상부에 은박시트를 부착하여 형성된 배관 보온재를 일정 온도에서 예열한 후, 금형에 삽입하여 성형하는 방식으로 한 배관보온재의 제조방법을 제시한바 있다.
그러나 보온부재의 하부에 이형지를 포함한 접착시트가 더 구비되기 때문에 공정상 번거로운 문제점이 있을 뿐만 아니라, 보온부재의 상부에는 여전히 은박시트가 사용되기 때문에 내수성이 좋지 못한 문제점이 여전히 남아있다.
따라서 불연성 및 내수성이 우수하여 파이프 내부로 유동되는 각종 유체의 온도를 안정적으로 유지시킬 수 있도록 새로운 파이프 보온재에 대한 기술개발 연구가 절실히 요구되는 시점이다.
국내 공개특허공보 제10-2015-0057067호, 2015.05.28.자 공개.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 불연성 및 내수성이 우수하여 파이프 내부로 유동되는 각종 유체의 온도를 안정적으로 유지시킬 수 있도록 하는 불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 규조토, 퍼라이트, 질석, 암면 및 미네랄울 중 어느 하나 이상으로 이루어진 불연조성물 100~200중량부와, 내수성 수지 및 투명유약이 2:1의 중량비율로 혼합 형성된 내수조성물 100~300중량부를 혼합한 후 몰드에 삽입하여 파이프를 감싸는 형상으로 성형되되, 상기 내수성 수지는, 소듐실리케이트 25~35중량부, 리튬실리케이트 5~10중량부, 실리카졸 5~10중량부, 수용성 에폭시 5~10중량부, 흄드 실리카 15~20중량부, 트리에탄올아민 1~2중량부, 산화아연 5~10중량부, 경탄 15~25중량부, 장석 10~20중량부, 카올린 10~20중량부 및 수산화알루미늄 5~10중량부를 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재를 기술적 요지로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 규조토, 퍼라이트, 질석, 암면 및 미네랄울 중 어느 하나 이상으로 이루어진 불연조성물을 준비하는 제1단계; 상기 불연조성물 100~200중량부에다가, 내수성 수지 및 투명유약이 2:1의 중량비율로 혼합 형성된 내수조성물 100~300중량부를 혼합하여 모르타르를 제조하는 제2단계; 및 상기 모르타르를 몰드에 삽입하여 파이프를 감싸는 형상으로 성형한 후, 25~35℃, 95~105℃ 및 195~205℃ 하에서 차례대로 열처리하여 파이프 보온재를 제조하는 제3단계;를 포함하는 것으로, 상기 제2단계에서의 내수성 수지는, 소듐실리케이트 25~35중량부, 리튬실리케이트 5~10중량부, 실리카졸 5~10중량부, 수용성 에폭시 5~10중량부, 흄드 실리카 15~20중량부, 트리에탄올아민 1~2중량부, 산화아연 5~10중량부, 경탄 15~25중량부, 장석 10~20중량부, 카올린 10~20중량부 및 수산화알루미늄 5~10중량부를 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재의 제조방법을 기술적 요지로 한다.
상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따른 불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재 및 이의 제조방법은, 수분에 노출되어도 젖지 않도록 수분을 막아 견뎌내는 내수성이 우수함과 동시에, 화재를 방지하는 불연성 또한 우수함으로써, 파이프 내부로 유동되는 각종 유체의 온도를 안정적으로 유지시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삽입형 직관용 보온재.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삽입형 90° 곡관용 보온재.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삽입형 45° 곡관용 보온재.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 축소관용 보온재.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜지용 보온재.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파이프 보온재의 설치방법을 나타낸 예시도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
즉 본 발명의 불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재는 규조토, 퍼라이트, 질석, 암면 및 미네랄울 중 어느 하나 이상으로 이루어진 불연조성물 100~200중량부와, 내수성 수지 및 투명유약이 2:1의 중량비율로 혼합 형성된 내수조성물 100~300중량부를 혼합한 후 몰드에 삽입하여 파이프를 감싸는 형상으로 성형된다.
여기서 내수성 수지는 소듐실리케이트 25~35중량부, 리튬실리케이트 5~10중량부, 실리카졸 5~10중량부, 수용성 에폭시 5~10중량부, 흄드 실리카 15~20중량부, 트리에탄올아민 1~2중량부, 산화아연 5~10중량부, 경탄 15~25중량부, 장석 10~20중량부, 카올린 10~20중량부 및 수산화알루미늄 5~10중량부를 혼합하여 형성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삽입형 직관용 보온재이다. 도 1을 참조하면, 직관 형태의 파이프 외부를 감싸는 파이프 보온재(100)의 모습을 나타낸 것으로, 도 1-(a)는 파이프 보온재(100)의 내부에서 바라본 모습을 도시한 것이고, 도 1-(b)는 파이프 보온재(100)의 외부에서 바라본 모습을 도시한 것임을 알 수 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삽입형 90° 곡관용 보온재이다. 도 2를 참조하면, 90°로 이루어진 곡관의 외부를 감싸는 파이프 보온재의 모습을 나타낸 것으로, 도 2-(a)는 파이프 보온재의 내부에서 바라본 모습을 도시한 것이고, 도 2-(b)는 파이프 보온재의 외부에서 바라본 모습을 도시한 것임을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 삽입형 45° 곡관용 보온재이다. 도 3은 45°로 이루어진 곡관의 외부를 감싸는 파이프 보온재의 모습을 나타낸 것으로, 도 3-(a)는 파이프 보온재의 내부에서 바라본 모습을 도시한 것이고, 도 3-(b)는 파이프 보온재의 외부에서 바라본 모습을 도시한 것임을 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 축소관용 보온재이다. 도 4를 참조하면, 일측에서 타측으로 갈수록 직경이 축소되는 축소관의 외부를 감싸는 파이프 보온재의 모습을 나타낸 것으로, 도 4-(a)는 파이프 보온재의 내부에서 바라본 모습을 도시한 것이고, 도 4-(b)는 파이프 보온재의 외부에서 바라본 모습을 도시한 것임을 알 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플랜지용 보온재이다. 도 5를 참조하면, 플랜지의 외부를 감싸는 보온재의 모습을 나타낸 것으로, 도 5-(a)는 플랜지용 보온재의 내부 모습을 도시한 것이고, 도 5-(b)는 플랜지용 보온재의 외부 모습을 도시한 것임을 알 수 있다.
상술된 도 1 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 파이프 보온재는 제1단계(S10), 제2단계(S20) 및 제3단계(S30)를 통하여 대상으로 하는 파이프의 형상에 따라 몰드를 이용해 다양한 모양으로 성형됨으로써, 옥내외 설치되는 파이프 내부로 유동되는 고온의 유체 온도를 안정적으로 유지시켜줄 수 있게 된다.
먼저, 제1단계는 규조토, 퍼라이트, 질석, 암면 및 미네랄울 중 어느 하나 이상으로 이루어진 불연조성물을 준비하는 단계이다. (S10)
말하자면, 제1단계는 파이프의 외부를 감싸는 파이프 보온재에 불연성을 부여하기 위하여 규조토, 퍼라이트, 질석, 암면 및 미네랄울 중 어느 하나 이상을 준비하는 단계이다.
첫째, 규조토는 무수한 공극을 가진 상태로 넓은 표면적을 제공하는 것으로, 규조토의 화학구조 중 Si-C가 강한 공유결합을 하고있어 강도가 높고, 표면에 실리카층을 형성하므로 고온에서도 안정적이며, 내화학적 특성이 우수한 구성이다.
이때 입자 크기가 300~500mesh의 범위 내인 규조토를 사용하는 것이 좋은데, 300mesh 미만이면 입자가 너무 커 내수조성물과의 혼화력이 좋지 못하고, 500mesh를 초과하면 입자가 미세하여 내수조성물과의 혼화력이 좋아질지는 모르나, 입자 크기가 과도하게 미세하여 공정상 흩날림이 발생할 수 있어 비효율적인 측면이 부각되므로, 규조토는 300~500mesh의 입자크기로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때 규조토는 100~200중량부로 혼합될 수 있는데, 100중량부 미만이면 파이프 보온재에 강도를 보강하거나 불연성을 부여하기에 미미한 양이고, 200중량부를 초과하면 파이프 보온재의 표면에 너무 많은 공극 형성으로 내수성 강화에 어려움이 있을 수 있으므로, 규조토는 100~200중량부의 범위로 혼합되는 것이 바람직하다.
부가적으로, 규조토의 경우 퍼라이트, 질석, 암면 및 미네랄울 중 어느 하나 이상과 혼합될 때 혼합성을 고려하여 규조토와 퍼라이트, 질석, 암면 및 미네랄울 중 어느 하나 이상은 1:3의 중량비율로 혼합되도록 하는 것이 바람직하다. 예컨대, 규조토와 질석은 1:3의 중량비율로 혼합될 수 있으며, 이는 실시예 2를 참고하면 알 수 있다.
둘째, 퍼라이트는 인공적으로 제조된 다공질의 경량토로써, 기공을 통하여 수분을 흡수하거나 통기성을 제공함과 함께, 경량성을 제공하는 구성이다.
이러한 퍼라이트가 100중량부 미만으로 첨가되면 경량성, 흡수성 및 통기성을 제공할 수 없고, 200중량부를 초과하여 첨가되면 과도한 기공을 제공하여 파이프 보온재의 강성을 유지하기에 어려움이 있으므로, 퍼라이트는 100~200중량부의 범위로 첨가되는 것이 바람직하다.
셋째, 질석은 담회색, 회황갈색 등을 띄며, 강도, 내마모성 및 내화성이 우수하여 파이프 보온재에 강도, 내마모성 및 내화성을 높이는 구성이다.
질석은 100~300중량부의 범위로 포함될 수 있는데, 100중량부 미만이면 작업성은 개선될지 모르나 내마모성 및 내화성 개선효과가 미미하고, 300중량부를 초과하면 내마모성이나 내화성은 개선되지만 작업성이 저하될 우려가 있으므로, 질석은 100~300중량부로 첨가되도록 하는 것이 바람직하다.
특히 질석의 경우 발포된 질석을 사용하는 것이 좋은데, 발포된 질석은 300℃ 이상의 고온에서 급격히 가열하면서 발포 형성된 것이라 할 수 있다. 즉 결정격자 사이에 있던 수분이 기화하여 수증기로 변하면서 기공을 형성하여 격자층이 부풀어올라 팽창하고, 이때 수증기가 외부로 빠져나가면서 다공질의 발포된 질석이 제조될 수 있는 것이다. 이렇게 제조된 발포된 질석은 불에 타지않는 불연성을 띄므로, 화재가 발생되더라도 유독가스가 생성되지 않는다.
넷째, 암면은 내열성을 가진 무기질로써, 불연성이 우수한 구성이다.
암면도 100~200중량부로 첨가될 수 있는데, 100중량부 미만이면 파이프 보온재에 불연성을 부여하기 어렵고, 200중량부를 초과하면 그 이하의 양을 첨가한 것과 비교하여 더 탁월한 효과가 나타나지 않았으므로, 암면은 100~200중량부의 범위로 혼합되는 것이 바람직하다.
다섯째, 미네랄울은 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3) 및 생석회(CaO)를 주성분으로 이루어져 높은 내열성과 낮은 열전도율을 갖는 구성이다.
미네랄울은 화재와 같은 고온의 상황에서 단열역할을 하여 열의 확산을 막아주고, 내열성과 낮은 열전도율로 인하여 단열에 필요한 에너지를 절약해주는 작용을 한다.
특히 미네랄울은 그 크기가 4~6㎛ 정도로 매우 작기 때문에 100중량부 미만으로 첨가하게 되면 미네랄울의 흩날림 발생으로 재료손실률이 놓고, 200중량부를 초과하여 첨가하게 되면 오히려 규조토와의 혼화력이 좋지 못할 우려가 있기 때문에, 미네랄울은 100~200중량부의 범위로 혼합되는 것이 바람직하다.
하지만 미네랄울이 첨가될 경우, 외부의 수분이 미네랄울 내부로 침투했을 때 단열성이 떨어질 수 있으므로, 미네랄울이 사용될 경우에는 단열성을 보완해줄 수 있는 수단이 필요하다.
그 수단으로는, 규조토가 될 수 있다. 즉 미네랄울과 규조토가 1:1의 중량비율로 혼합될 때 미네랄울 내부로 수분이 침투했을 때 단열성이 저하되는 문제점을 규조토가 보완해줄 수 있게 되는 것이다. 실험 결과에 의하면, 미네랄울과 규조토가 1:1의 중량비율로 혼합될 때에만 내수성 및 단열성의 만족하게 됨을 알 수 있었다. 이는 다음과 같은 표 1에 의해 확인된다.
규조토:미네랄울 내수성 단열성
샘플 1 1:2 (중량비율) × ×
샘플 2 1:1 (중량비율) ◎ ◎
샘플 3 2:1 (중량비율) × △
◎: 매우좋음
○: 좋음
△: 보통
×: 나쁨
상기의 표 1에 따르면, 규조토와 미네랄울이 1:2의 중량비율로 혼합된 샘플 1의 경우, 미네랄울이 규조토의 2배 많이 혼합된 관계로, 많은 미네랄울 양의 혼합으로 인해 내수성 저하 및 단열성 저하를 보완해줄 수 없음을 알 수 있었다.
그리고 규조토와 미네랄울이 2:1의 중량비율로 혼합된 샘플 3의 경우, 미네랄울에 비해 규조토가 2배 많이 혼합되어 미네랄울의 단점을 규조토가 충분히 보완해 줄 것으로 예상했으나, 오히려 규조토가 미네랄울보다 많이 첨가되면 물성 저하로 인해 내수성 및 단열성을 보완해줄 수 없음을 알 수 있었다.
하지만 규조토와 미네랄울이 1:1의 중량비율로 혼합된 샘플 2의 경우, 미네랄울 내부로 침투되는 수분을 막아주면서 단열성 또한 만족시킴으로써, 파이프 내부로 흐르는 유체가 가진 고유의 온도를 외부 온도에 영향을 받지 않게끔 유지할 수 있음을 알 수 있었다.
다음으로, 제2단계는 불연조성물 100~200중량부에다가, 내수성 수지 및 투명유약이 2:1의 중량비율로 혼합 형성된 내수조성물 100~300중량부를 혼합하여 모르타르를 제조하는 단계이다. (S20)
제2단계는 추후 제3단계에서의 몰드 내에 투입할 모르타르를 제조하기 위한 것으로, 불연조성물과 내수조성물을 적절한 범위내에서 조절하는 단계이다.
우선 불연조성물이 100중량부 미만으로 첨가되면 파이프 보온재에 강도 측면이나 불연성 측면 등에서 물성을 안정적으로 제공할 수 없고, 200중량부를 초과하여 첨가되면 내수조성물과의 결합력이 좋지 못하기 때문에 불연조성물은 100~200중량부의 범위로 첨가되는 것이 바람직하다.
그리고 내수조성물이 100중량부 미만으로 첨가되면 파이프 보온재에 내수성 부여를 할 수 없는 아주 미미한 양이고, 300중량부를 초과하여 첨가되면 오히려 물성 변형을 초래할 염려가 있으므로, 내수조성물은 100~300중량부 범위 내에서 적절하게 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.
내수조성물의 경우, 불연조성물이 가진 불연성은 유지하면서 파이프 보온재에 내수성을 부여하는 내수성 수지와 내수성 수지의 안정을 도모하는 투명유약이 2:1의 중량비율로 혼합 형성된 것으로, 내수성 수지와 투명유약이 2:1의 중량비율로 혼합될 경우에만 내수성 수지가 불연성에 악영향을 끼치지 않음이 확인되었다.
반면, 내수성 수지와 투명유약이 1:1의 중량비율로 혼합되면 건조시키는 열처리과정을 거쳐 파이프 보온재를 완성하였을 때 파이프 보온재 표면에 크랙이 발생함을 알 수 있었으므로, 내수성 수지와 투명유약이 2:1의 중량비율로 혼합하는 것은 중요한 의미가 있다.
내수성 수지는 파이프 보온재에 불연성을 안정적으로 제공하면서 내수성을 부여하기 위한 폴리머로써, 소듐실리케이트 25~35중량부, 리튬실리케이트 5~10중량부, 실리카졸 5~10중량부, 수용성 에폭시 5~10중량부, 흄드 실리카 15~20중량부, 트리에탄올아민 1~2중량부, 산화아연 5~10중량부, 경탄 15~25중량부, 장석 10~20중량부, 카올린 10~20중량부 및 수산화알루미늄 5~10중량부를 혼합하여 형성되는 구성이다.
첫째, 소듐실리케이트는 바인더 역할을 하는 구성이다.
말하자면, 소듐실리케이트는 파이프 보온재의 성형성과 불연조성물이 가진 불연성 유지을 위하여 첨가되는 것으로, 25중량부 미만으로 혼합되면 파이프 보온재의 성형성에 좋지 못하고, 35중량부를 초과하면 유사한 기능을 하는 리튬실리케이트와의 혼화력에는 문제점이 없을지는 모르나, 너무 많은 양을 첨가하게 되면 파이프 파이프 보온재가 불연성을 나타내기 어려워진다. 이런 이유로, 소듐실리케이트는 25~35중량부의 범위로 첨가되는 것이 바람직하다.
둘째, 리튬실리케이트는 소듐실리케이트와 함께 바인더 역할을 하는 구성이다.
즉 리튬실리케이트는 소듐실리케이트와의 결합성 증가를 위한 것으로, 5~10중량부 범위로 첨가되는 것이 좋다. 만약 리튬실리케이트가 5중량부 미만이면 소듐실리케이트와의 결합력 향상을 확보하기 어렵고, 10중량부를 초과하면 파이프 보온재의 압축강도는 증가하나, 오히려 열전도율이 상승하는 문제점이 발생할 우려가 있으므로, 리튬실리케이트는 5~10중량부의 범위로 첨가되는 것이 바람직하다.
셋째, 실리카졸은 결합성 및 분산성을 동시에 높이기 위한 것으로, 내수성 수지와 투명유약 간의 계면 밀착력을 증대시키는 구성이다.
쉽게 말해, 실리카졸은 실리카 등으로 불리는 이산화규소(SiO2)가 물 상에서 음이온의 콜로이드 상태를 이루는 것으로, 점성을 가진 액상 물질을 말한다.
실리카졸의 경우, 5중량부 미만으로 첨가되면 결합성 및 분산성을 향상시키기엔 미미한 양이고, 10중량부를 초과하여 첨가되면 오히려 점도 측면이나 밀착력 측면에서 약화되기 때문에 계면 밀착력을 만족시킬 수 없으므로 5~10중량부의 범위 내에서 적절히 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.
넷째, 수용성 에폭시는 불연조성물과 내수조성물 간의 안정적인 접착력을 극대화하기 위한 것으로, 완성품인 파이프 보온재가 박리되지 않도록 억제하는 구성이다.
이러한 수용성 에폭시는 파이프 보온재의 박리 억제를 달성해주기 때문에 파이프 보온재의 내후성을 강화시켜줄 수 있다. 이에 따라 수용성 에폭시가 5중량부 미만이면 파이프 보온재의 박리 억제를 달성해 주기에는 미미한 양이고, 10중량부를 초과하면 그 이하의 양을 첨가한 것과 비교하여 탁월한 효과가 나타나지 않아 생산효율이 좋지 못한 이유가 있기 때문에, 수용성 에폭시는 5~10중량부의 범위로 첨가되는 것이 바람직하다.
특히, 수용성 에폭시의 경우 투명유약에 내수성 수지를 접합시키기 위한 접착기능을 수행하기 때문에 작업자의 작업 환경을 개선할 수 있고, 화재 발생시 유해물질이 발생하지 않아 안정성을 도모하는 효과를 도출할 수 있다.
다섯째, 흄드 실리카는 충진제로써, 파이프 보온재가 파이프를 감싸 설치된 후, 외부로부터의 충격을 흡수하는데 도움을 주는 구성이다.
이때 흄드 실리카가 15중량부 미만으로 혼합되면 내수성 수지의 충진성을 만족할 수 없으며, 20중량부를 초과하면 오히려 내수조성물의 불연성이 나타나지 않는 우려가 있기 때문에 15~20중량부로 첨가되는 것이 바람직하다.
여섯째, 트리에탄올아민은 계면활성제 역할을 하는 것으로, 유화제 역할을 함과 동시에 pH 산도를 조절하는 구성이다.
말하자면 트리에탄올아민은 내수성 수지를 이루는 성분들이 균일한 혼합이 이루어질 수 있도록 한 것으로, 계면활성제 역할의 작용을 한다.
트리에탄올아민의 경우, 내수성 수지 내에서 충분히 용해되지 못하고 남은 성분들을 용해시켜 안정화시켜주기 위한 것으로, 적정량 조절로 내수성 수지의 pH를 4~10의 범위 내로 되게끔 해주는 것이 바람직하다.
만약 트리에탄올아민이 1중량부 미만으로 첨가되면 완충역할을 제대로 수행하지 못함에 따라 내수성 수지를 이루는 성분들의 균일하게 섞이지 못하고 일부 알갱이들이 내수성 수지 내에 존재하게 될 개연성이 있을 뿐만 아니라, pH 4에 도달하지 못하고 산(acid) 상태로 잔존할 염려가 있다. 반면, 트리에탄올아민이 2중량부를 초과하면 너무 많은 첨가양으로 인해 내수성 수지의 염기성이 강해져 오히려 물성 저하를 초래할 수 있으므로, 1~2중량부의 범위 내에서 적절하게 조절하여 적용하는 것이 바람직하다.
단, 트리에탄올아민은 미량의 양 조절에도 내수성 수지의 물성에 크게 관여할 수 있으므로, 주의할 필요성이 있다.
일곱째, 산화아연은 산소와 아연의 화합물로써, 흰색 분말로 이루어져 내수성 수지의 경량충진제 역할을 함과 동시에 백색안료로써의 역할을 하는 구성이다.
이러한 산화아연이 5중량부 미만으로 혼합되면 경량충진 역할에 미미한 기여를 할 뿐이고, 10중량부를 초과하여 혼합되면 경량충진 역할에 충분한 기여를 할지는 모르나, 그 이하의 양을 첨가한 것과 비교하여 백색안료로써의 역할을 하는데 더 좋은 효과가 나타나지 않으므로, 산화아연은 5~10중량부의 범위로 혼합되는 것이 바람직하다.
참고로, 산화아연은 트리에탄올아민에 의해 용해될 수 있다.
여덟째, 경탄은 추가적인 첨가제로써 물성 안정화에 기여하기 위한 구성이다.
여기서 경탄이 15중량부 미만이면 경탄이 첨가되는 것에 의미가 없으며, 25중량부를 초과하면 그 이하의 양을 첨가한 것과 비교하여 탁월한 효과가 도출되지 않았으므로, 경탄은 15~25중량부의 범위 내에서 적절하게 조절하여 사용하는 것이 바람직하다.
아홉째, 장석은 파이프 보온재의 균열을 방지하기 위해 경도를 향상시키는 구성이다.
장석의 경우, 10중량부 미만으로 첨가되면 최종 성형된 파이프 보온재의 균열을 방지하기에는 미미한 양이고, 20중량부를 초과하면 제품성에 별다른 영향을 끼치지 않으므로, 10~20중량부의 범위 내에서 적정히 조절하는 것이 바람직하다.
열째, 카올린은 규산 알루미늄계 화합물로써, 내수성 수지를 이루는 성분들의 물성 안정에 기여하는 구성이다.
카올린이 10중량부 미만으로 첨가되면 그 역할을 기대하기에 미미한 양이고, 20중량부를 초과하여 첨가되면 물성 안정화에 기여도는 높아질지 모르나, 그 이하의 양을 첨가한 것과 비교하여 오히려 물성 저하를 초래하므로, 10~20중량부의 범위로 이루어지는 것이 바람직하다.
열한째 수산화알루미늄은 분산제 역할을 하는 구성이다.
수산화알루미늄은 5~10중량부의 범위로 혼합되는 것이 좋은데, 5중량부 미만이면 내수성 수지의 분산성 향상에 기여하지 못하고, 10중량부를 초과하면 이 또한 분산성 향상에 큰 기여를 하지 못하기 때문이다.
투명유약은 내수성 수지의 안정을 도모하기 위한 것으로, 이산화규소(SiO2) 50~60중량부, 산화나트륨(Na2O) 5~10중량부, 삼산화붕소(B2O3) 10~20중량부, 산화칼륨(K2O) 1~5중량부, 이산화티타늄(TiO2) 2~5중량부, 산화아연(ZnO) 1~3중량부, 산화리튬(Li2O) 0.1~1중량부, 산화지르코늄(ZrO2) 1~5중량부, 알루미나(Al2O3) 1~2중량부로 이루어진 구성이다.
투명유약의 경우, 모르타르가 압축 성형되면서 완성된 파이프 보온재의 표면에 광택을 주고, 강도 또한 증대시켜 제품성으로써의 완성도를 높일 수 있다.
투명유약을 이루는 이산화규소(SiO2) 50~60중량부, 산화나트륨(Na2O) 5~10중량부, 삼산화붕소(B2O3) 10~20중량부, 산화칼륨(K2O) 1~5중량부, 이산화티타늄(TiO2) 2~5중량부, 산화아연(ZnO) 1~3중량부, 산화리튬(Li2O) 0.1~1중량부, 산화지르코늄(ZrO2) 1~5중량부, 알루미나(Al2O3) 1~2중량부는 내수성 수지와의 마찰없이 균일한 혼화력을 나타낼 수 있는 것인바, 그 임계적 의의에 대해서는 생략하기로 한다.
정리하자면, 투명유약은 파이프 보온재가 기체나 액체를 투과하지 않는 성질을 띄게 하면서 열전도를 막고, 전기의 흐름을 차단함과 동시에 내수성 역시 보완할 수 있게 되는 것이다.
마지막으로, 제3단계는 모르타르를 몰드에 삽입하여 파이프를 감싸는 형상으로 성형한 후, 25~35℃, 95~105℃ 및 195~205℃ 하에서 차례대로 다단계 열처리하여 파이프 보온재를 제조하는 단계이다. (S30)
즉 제3단계는 제2단계에서 완성된 모르타르를 직관, 곡관, 축소관, 플랜지를 감싸는 형상에 따른 몰드에 삽입 압축하는 방식으로 성형한 다음, 마이크로 웨이브 건조기에 투입하여 저온에서부터 고온까지 온도를 점차 상승시켜가면서 다단계 열처리를 통한 건조로 파이프 보온재를 완성하게 되는 단계이다.
여기서 열처리는 마이크로 웨이브 건조기에서 25~35℃ 하에서 4~8분 동안 건조시키는 1차 열처리를 거친 후, 95~105℃ 하에서 4~8분 동안 건조시키는 2차 열처리를 거친 다음, 195~205℃ 하에서 6~10분 동안 건조시키는 3차 열처리를 거치는 과정으로 진행된다.
첫번째로, 1차 열처리는 25~35℃ 하에서 4~8분 동안 건조시킴으로써, 몰드 내부에서 성형된 파이프 보온재에 낮은 온도를 가하여 제품으로써의 준비하는 과정이라 할 수 있다.
1차 열처리시, 25℃ 미만이나 4분 미만으로 진행하게 되면 파이프 보온재로 될 수 있게끔 준비하는데 시간이 많이 소요되고, 35℃를 초과하거나 8분을 초과하여 진행하게 되면 파이프 보온재에 높은 온도를 갑작스럽게 가하여 물성 저하를 초래할 수 있기 때문에, 25~35℃ 하에서 4~8분 동안 1차 열처리하는 중요한 의미가 있다.
두번째로, 2차 열처리는 95~105℃ 하에서 4~8분 동안 건조시킴으로써, 1차 열처리과정을 거친 파이프 보온재 내부에 잔존하고 있을 수분 등을 증발시켜 내보내는 과정이라 할 수 있다.
2차 열처리시, 95℃ 미만이나 4분 미만으로 진행하게 되면 파이프 보온재 내부에 잔존하고 있을 수분 등을 날려보내기까지 시간이 많이 소요되고, 105℃를 초과하거나 8분을 초과하면 급격스런 온도 변화로 인해 파이프 보온재에 크랙이 생성될 우려가 있으므로, 95~105℃ 하에서 4~8분 동안 2차 열처리하는 중요한 의미가 있는 것이다.
세번째로, 3차 열처리는 195~205℃ 하에서 6~10분 동안 건조시킴으로써, 2차 열처리과정을 거친 파이프 보온재가 완전히 경화되어 일정 수준 이상의 강도를 가질 수 있도록 하는 과정이라 할 수 있다.
3차 열처리시, 195℃ 미만이나 6분 미만으로 진행하게 되면 파이프 보온재가 완벽하게 경화되지 않아 제품으로써의 완성도가 떨어지고, 205℃를 초과하거나 10분을 초과하면 그 이하의 온도로 3차 열처리한 경우와 비교하여 더욱 탁월한 효과가 나타나지 않을 뿐만 아니라, 다시 상온 하에서 제품을 안정화시키는데까지 많은 시간이 걸릴 수 있으므로, 195~205℃ 하에서 6~10분 동안 3차 열처리하는 것은 중요한 의의가 있다할 것이다.
실험 결과에 의하면, 30℃, 100℃ 및 200℃ 하에서 온도를 차례대로 높여 열처리한 경우에만 안정적인 물성을 지닌 파이프 보온재가 완성되어 제품성을 만족할 수 있음을 알 수 있었다.
이하, 본 발명에 따른 불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재 및 이의 제조방법의 실시예를 더욱 상세하게 설명해 보고자 한다.
규조토 100중량부에 퍼라이트 150중량부와 질석 200중량부를 충분히 혼합한 불연조성물 100중량부에다가, 내수성 수지 200중량부와 투명유약 100중량부를 혼합한 내수조성물 100중량부를 교반한다. 교반된 모르타르를 몰드에 삽입한 후, 파이프 보온재 형태로 성형한다.
이후, 마이크로 웨이브 건조기에 넣어 30℃에서 6분 동안 건조시킨 후, 100℃에서 6분 동안 건조시킨 다음, 200℃에서 8분 동안 건조시키는 총 20분 동안 열처리과정을 거침으로써 파이프 보온재를 완성한다.
규조토 100중량부에 질석 300중량부를 1차 교반하여 준비한 불연조성물 100중량부에다가, 내수성 수지와 투명유약을 2:1의 중량비율로 혼합된 내수조성물 150중량부를 2차 교반하여 제조된 모르타르를 몰드에 넣어 파이프 보온재 형태로 압축한다.
압축된 파이프 보온재를 마이크로 웨이브 건조기에 투입하여 30℃에서 3분 동안 건조시킨 후, 100℃에서 6분 동안 건조시킨 다음, 200℃에서 3분 동안 건조시킴으로써 파이프 보온재를 완성한다. 총 12분 동안 30℃에서부터 200℃까지 점차적으로 온도를 상승시켜 다단계 열처리를 하였다.
미네랄울 100중량부에 내수성 수지와 투명유약이 2:1의 중량비율로 혼합된 내수조성물 250중량부를 충분히 1차 교반한 후, 규조토 100중량부와 미량의 질석(선택 가능)을 넣어 2차 교반한다. 교반이 완료된 모르타르를 몰드에 삽입 압축해 파이프 보온재 형상으로 성형한다.
이어서 파이프 보온재를 마이크로 웨이브 건조기에 투입하여 30℃에서 3분 동안 건조시킨 후, 100℃에서 6분 동안 건조시킨 다음, 200℃에서 3분 동안 건조시킴으로써 파이프 보온재를 완성한다. 총 12분 동안 30℃에서부터 200℃까지 점차적으로 온도를 상승시켜 다단계 열처리를 하였다.
단, 실시예 3의 경우, 미네랄울 100중량부와 규조토 100중량부를 먼저 1차 교반한 불연조성물 100중량부에다가, 내수성 수지와 투명유약이 2:1의 중량비율로 혼합된 내수조성물 250중량부를 2차 교반한 경우와 대등하다 할 수 있다.
암면분말 150중량부에 미량의 질석을 1차 혼합한 다음 규조토 150중량부를 2차 혼합하여 준비된 불연조성물 150중량부에다가, 내수성 수지와 투명유약이 2:1의 중량비율로 혼합된 내수조성물 150중량부를 충분히 2차 혼합한 다음, 몰드에 삽입하여 파이프 보온재 형상으로 성형한다.
이런 파이프 보온재를 마이크로 웨이브 건조기에 투입하여 30℃에서 3분 동안 건조시킨 후, 100℃에서 6분 동안 건조시킨 다음, 200℃에서 3분 동안 건조시킴으로써 파이프 보온재를 완성한다. 총 12분 동안 30℃에서부터 200℃까지 점차적으로 온도를 상승시키는 다단계 열처리를 적용하였다.
미네랄울 150중량부에 1차로 내수성 수지와 투명유약이 2:1의 중량비율로 혼합된 내수조성물 250중량부를 교반시킨 다음, 2차로 규조토 150중량부와 암면분말 100중량부를 혼합한다. 이렇게 교반 및 혼합이 완료된 모르타르를 몰드에 투입하여 파이프 보온재 형상으로 성형한다.
이런 파이프 보온재를 마이크로 웨이브 건조기에 투입하여 30℃에서 5분 동안 건조시킨 후, 100℃에서 5분 동안 건조시킨 다음, 200℃에서 5분 동안 건조시킴으로써 파이프 보온재를 완성한다. 총 15분 동안 30℃에서부터 200℃까지 점차적으로 온도를 상승시키는 다단계 열처리를 실시하였다.
단, 실시예5의 경우, 미네랄울 150중량부, 규조토 150중량부 및 암면분말 100중량부를 1차로 혼합된 불연조성물 150중량부에다가, 2차로 내수조성물 250중량부를 교반한 경우와 대등하다 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파이프 보온재(100)의 설치방법을 나타낸 예시도이다. 도 6을 참조하면, 파이프(P)의 외부에 도 1에 도시된 파이프 보온재(100)가 감싸진 형태로 설치되는 모습을 확인할 수 있다.
도 6-(a)는 파이프(P)를 감싼 파이프 보온재(100)의 모습을 파이프(P) 외부에서 바라본 모습을 나타낸 것이고, 도 6-(b)는 파이프(P)를 감싼 파이프 보온재(100)의 모습을 파이프(P) 내부에서 바라본 모습을 나타낸 것이며, 도 6-(c)는 파이프(P)를 감싼 파이프 보온재(100)의 내부 구조를 명료하게 나타내기 위해 절단한 것을 가정한 상태의 단면도를 나타낸 것임을 알 수 있다.
이러한 도 6-(a), 도 6-(b) 및 도 6-(c)에 따르면, 파이프 보온재(100)는 보온재몸체(120)와, 보온재몸체(120)의 일단 내면에 단턱지게 형성된 암결합부(140)와, 보온재몸체(120)의 타단 외면에 보온재몸체(120)보다 직경이 상대적으로 작게 단턱진 수결합부(160)를 확인할 수 있다. 이러한 도 6-(a)에 따르면, 파이프 보온재(100)를 암결합부(140)와 수결합부(160)의 결합으로 파이프(P)의 외주면에 연결 설치 가능함이 확인된다.
따라서 파이프(P)의 외부에 다수 개의 파이프 보온재(100)를 연결하여 암결합부(140)의 내면과 수결합부(160)의 외면 중 어느 하나 이상의 면에 접착제를 도포 또는 부착하여 새로운 방식의 파이프 보온재(100)로 거듭날 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다.
본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
P: 파이프
100: 파이프 보온재
120: 보온재몸체
140: 암결합부
160: 수결합부

Claims (2)

  1. 규조토, 퍼라이트, 질석, 암면 및 미네랄울 중 어느 하나 이상으로 이루어진 불연조성물 100~200중량부와, 내수성 수지 및 투명유약이 2:1의 중량비율로 혼합 형성된 내수조성물 100~300중량부를 혼합한 후 몰드에 삽입하여 파이프를 감싸는 형상으로 성형되되,
    상기 내수성 수지는,
    소듐실리케이트 25~35중량부, 리튬실리케이트 5~10중량부, 실리카졸 5~10중량부, 수용성 에폭시 5~10중량부, 흄드 실리카 15~20중량부, 트리에탄올아민 1~2중량부, 산화아연 5~10중량부, 경탄 15~25중량부, 장석 10~20중량부, 카올린 10~20중량부 및 수산화알루미늄 5~10중량부를 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재.
  2. 규조토, 퍼라이트, 질석, 암면 및 미네랄울 중 어느 하나 이상으로 이루어진 불연조성물을 준비하는 제1단계;
    상기 불연조성물 100~200중량부에다가, 내수성 수지 및 투명유약이 2:1의 중량비율로 혼합 형성된 내수조성물 100~300중량부를 혼합하여 모르타르를 제조하는 제2단계; 및
    상기 모르타르를 몰드에 삽입하여 파이프를 감싸는 형상으로 성형한 후, 25~35℃, 95~105℃ 및 195~205℃ 하에서 차례대로 열처리하여 파이프 보온재를 제조하는 제3단계;를 포함하는 것으로,
    상기 제2단계에서의 내수성 수지는,
    소듐실리케이트 25~35중량부, 리튬실리케이트 5~10중량부, 실리카졸 5~10중량부, 수용성 에폭시 5~10중량부, 흄드 실리카 15~20중량부, 트리에탄올아민 1~2중량부, 산화아연 5~10중량부, 경탄 15~25중량부, 장석 10~20중량부, 카올린 10~20중량부 및 수산화알루미늄 5~10중량부를 혼합하여 형성되는 것을 특징으로 하는 불연성을 가진 몰드형 파이프 보온재의 제조방법.
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