KR20210112448A - 케이블용 내화커버 및 그 제조방법 - Google Patents

케이블용 내화커버 및 그 제조방법 Download PDF

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이재걸
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주식회사 광운기술
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Abstract

본 발명은 배,분전반에 설치된 차단기 및 계기에 인입되는 케이블에서 발생하는 아크로 인한 화재를 예방할 수 있는 배,분전반에 설치된 차단기 및 계기에 인입되는 케이블용 내화커버 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 케이블용 내화커버는 베이스 섬유들이 교차 배열되어 직물체를 형성하고, 상기 직물체에 난연물질이 함침되어 형성된 직물복합재를 포함할 수 있다.

Description

케이블용 내화커버 및 그 제조방법{A FIREPROOF COVER OF LEAD CABLE AND FABRICATING METHOD THEREOF}
본 발명은 케이블용 내화커버 및 그 제조방법에 관한 것으로, 배,분전반 및 계기에 인입되는 케이블에서 발생하는 아크로 인한 화재를 방지할 수 있는 내화커버 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 특정 회로를 통과하여 흐르는 전력의 양을 측정하고 기록하기 위하여 적산 전력량계를 사용한다. 적산 전력량계는 통상 계수기와 작은 전동기로 구성된다. 회로에 흐르는 전류에 의하여 전동기를 작동되는데 회전자가 회전함에 따라 회전자에 연결된 계수기가 회로에 흐르는 전력을 양을 특정하고 기록한다. 보통 적산 전력량계를 외부의 환경으로부터 보호하기 위하여 적산 전력량계를 전력 계기함의 내부에 설치하는 것이 일반적이다.
아울러 설비를 ON/OFF 하기 위해 차단기를 통해 케이블이 연결되어 있다.
계기함의 외형은 박스 형상을 가지고 내부에는 전력량계가 탑재될 수 있는 공간이 형성된다. 계기함은 내충격성, 난열성, 내후성을 가지는 합성 수지 등을 이용하여 제조한다. 계기함은 단상 2선식 전용량에 사용되는 소형과, 단상 3선식 및 3상 3선식 전용량, 3상 4선식 전용량에 사용되는 중형으로 구분할 수 있다.
아울러 계기에서 연결되어 케이블이 여러 종류의 설비를 사용하기 위해 각각의 차단기로 연결되어 있다.
배,분전반 및 계기는 케이블을 단자에 연결하여 사용하기 때문에 내부로 먼지 및 수분, 이물질이 유입되는 등의 여러 가지 원인으로 전선과 단자 사이에 아크가 발생하여 화재가 발생하는 경우가 있는데, 배,분전반에 설치되어 있는 계기 및 차단기의 소재는 플라스틱으로서 대부분 내열온도가 100~150도 정도가 되면 형태가 붕괴되고 250~350도에 이르면 착화되어 유독가스와 극심한 화염을 초래하고 이를 통해 연접된 시설물의 화재로 확산되는 문제가 있다.
1. 등록특허공보 제10-0842419호(2008.06.24.) 2. 공개특허공보 제10-2018-0111034호(2018.10.11.)
본 발명은 배,분전반에 설치된 차단기 및 계기에 인입되는 케이블에 발생하는 아크로 인한 화재를 예방할 수 있는 케이블용 내화커버를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 배,분전반에 설치된 차단기 및 계기에 인입되는 케이블에 아크로 인한 화재를 예방할 수 있는 배,분전반에 설치된 차단기 및 계기에 인입되는 케이블용 내화커버의 제조방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면은, 배전반 또는 분전반에 설치된 차단기 및 계기에 인입되는 케이블을 둘러싸도록 설치되어 케이블에서 발생하는 아크로 인한 화재를 방지하는 케이블용 내화커버로서, 베이스 섬유들이 교차 배열되어 직물체를 형성하고 직물체에 난연물질이 함침되어 형성된 직물복합재를 포함하는 케이블용 내화커버일 수 있다.
직물체는 제품의 형상 유지를 위한 골격 섬유를 포함할 수 있다.
직물체는 베이스 섬유들 중 1 이상에 난연물질이 코팅된 섬유를 포함할 수 있다.
직물체는 베이스 섬유들 중 1 이상에 기공이 형성되고 기공에 난연물질이 함침될 수 있다.
베이스 섬유들은 폴리스티렌(PS) 수지, 폴리염화비닐(PVC) 수지, 아크릴 수지(PMMA), ABS 수지, 폴리에틸렌(LDPE, HDPE) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴레에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리비닐알콜(PVA) 수지 및 폴리염화비닐리덴(PVDC) 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
난연물질은 무기 팽창계 난연제, 인계 난연제, 무기 수산화계 난연제, 붕산계 난연제, 규산계 또는 탄산계 난연제로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 혼합한 것을 포함할 수 있다.
골격 섬유는 아라미드(aramid) 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유 및 비스코스레이온 섬유로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, (a) 베이스 섬유들을 교차 배열하여 직물체를 형성하는 단계, (b) 직물체에 난연물질을 함침시키는 단계 및 (c) 난연물질이 함침된 직물체를 성형 및 경화하여 직물복합재를 제조하는 단계를 포함하는 케이블용 내화커버의 제조방법일 수 있다.
(a) 단계에서, 베이스 섬유들 중 1 이상은 제품의 형상 유지를 위한 골격 섬유를 사용할 수 있다.
(a) 단계는, 베이스 섬유들 중 1 이상에 난연물질을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다.
(a) 단계는, 베이스 섬유들 중 1 이상에 기공을 형성하는 단계, 및 기공 내에 난연물질을 함침시키는 단계를 포함할 수 있다.
난연물질로는 무기 팽창계 난연제, 인계 난연제, 무기 수산화계 난연제, 붕산계 난연제, 규산계 또는 탄산계 난연제로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 혼합한 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 배,분전반에 설치된 차단기 및 계기에 인입되는 케이블에 아크로 인한 화재를 예방할 수 있는 케이블용 내화커버를 제공할 수 있다.
또한, 배,분전반에 설치된 차단기 및 계기에 인입되는 케이블에 아크로 인한 화재를 예방할 수 있는 케이블용 내화커버의 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 케이블용 내화커버의 직물체의 구조를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 케이블용 내화커버의 직물체 섬유 구조를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 측면에 따른 케이블용 내화커버의 직물체 섬유 구조의 변형예를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 4는 본 발명의 일 측면에 따른 케이블용 내화커버의 형상을 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 다른 측면에 따른 케이블용 내화커버의 제조방법의 순서를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 다른 측면에 따른 케이블용 내화커버의 제조 설비를 개략적으로 도시한 모식도이다.
도 7은 도 6의 제조 설비에서 공정 진행에 따라 순차적으로 단면을 개략적으로 도시한 모식도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 본 발명에서, 제1 또는 제2 라는 표현은 순서, 중요도를 의미하는 것이 아니라 단순히 구성요소를 구분하기 위한 것이다.
본 발명은 배,분전반에 설치된 차단기 및 계기에 인입되는 케이블에서 아크로 인한 화재를 예방할 수 있는 케이블용 내화커버 및 그 제조방법에 관한 것이다.
배,분전반에 설치된 차단기 및 계기에 케이블이 전기적으로 접속되는데, 외부로부터 먼지, 이물질, 수분 등이 계기함의 내부로 침투할 수 있다. 이러한 이물질 등으로 인하여 계기함 내부로 인입된 케이블에는 아크가 발생할 수 있다. 아크가 발생하는 경우 해당 케이블은 매우 강하게 요동치면서 매우 강한 빛과 열을 발생시킬 수 있다. 이러한 아크로 인하여 인접한 케이블의 피복에서는 화재가 발생할 수 있다. 일반적으로 배,분전반에 설치된 차단기 및 계기에 인입되는 케이블 피복에는 난연 처리가 되어 있지 않아 쉽게 화재가 발생할 수 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 계기함에 인입되는 케이블에 내화커버를 씌움으로써 인입 케이블에서 아크가 발생하더라도 내화커버에 의하여 아크의 확산을 방지할 수 있도록 하였다.
도 1에는 본 발명의 일 측면에 따른 케이블용 내화커버의 직물체의 구조를 개략적으로 도시하였다. 도 2에는 본 발명의 일 측면에 따른 케이블용 내화커버의 직물체 섬유 구조를 개략적으로 도시하였다. 도 3에는 본 발명의 일 측면에 따른 케이블용 내화커버의 직물체 섬유 구조의 변형예를 개략적으로 도시하였다. 도 4에는 본 발명의 일 측면에 따른 케이블용 내화커버의 형상을 개략적으로 도시하였다. 도 5에는 본 발명의 다른 측면에 따른 케이블용 내화커버의 제조방법의 순서를 개략적으로 도시하였다. 도 6에는 본 발명의 다른 측면에 따른 케이블용 내화커버의 제조 설비를 개략적으로 도시하였다. 도 7에는 도 6의 제조 설비에서 공정 진행에 따라 순차적으로 단면을 개략적으로 도시하였다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 측면은, 배전반 또는 분전반에 설치된 차단기 및 계기에 인입되는 케이블을 둘러싸도록 설치되어 케이블에서 발생하는 아크로 인한 화재를 방지하는 케이블용 내화커버로서, 베이스 섬유(10, 20)들이 교차 배열되어 직물체(30)를 형성하고 직물체(30)에 난연물질이 함침되어 형성된 직물복합재(40)를 포함하는 케이블용 내화커버일 수 있다.
교차 배열되어 직물체(30)(textile)를 형성하는 섬유를 베이스 섬유(10, 20)라고 할 수 있다. 이러한 베이스 섬유(10, 20)들은 동일한 섬유일 수도 있고, 서로 다른 종류의 섬유일 수도 있다.
베이스 섬유(10, 20)들은 서로 교차 배열될 수 있다. 예를 들어 서로 수직으로 교차되어 배열될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니고 60도 등 다양한 각도로 교차할 수 있다. 베이스 섬유(10, 20)들은 직물을 짜는 것처럼 서로 어긋나도록 배열될 수 있다(도 1 참조).
베이스 섬유(10, 20)는 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 열가소성 수지는 유리 전이 온도 또는 융점까지 가열하면 유동성이 생겨 원하는 형태로 성형할 수 있다. 가열하면 분자의 열 운동이 활발해져서 분자의 뒤엉킴이 풀리고 그 결과 고체가 부드러워지는 것이다.
열가소성 수지에는 대표적으로 폴리스티렌 수지(PS), 폴리염화비닐 수지(PVC), 아크릴 수지(PMMA), ABS 수지 등의 비결정성 수지와, 폴리에틸렌(LDPE, HDPE) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴레에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리비닐알콜(PVA) 수지, 폴리염화비닐리덴(PVDC) 수지 등의 결정성 수지가 있다. 이들을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 이중 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate,　PET)　섬유를 사용할 수 있다. PET 섬유는 내열성, 강성, 전기적 성질 등이 뛰어나고, 높은 온도에 오랫동안 있어도　극한강도가 약간만 줄어든다. 베이스 섬유(10, 20)는 용융 방사(melt spinning), 건식 방사(dry spinning), 습식 방사(set spinning) 등의 일반적인 방법을 통하여 제조할 수 있다.
베이스 섬유(10, 20)들은 난연성을 띠지 않을 수 있다. 이러한 비난연성 베이스 섬유(10, 20)들을 이용하여 직물체(30)를 만들더라도, 이후에 직물체(30)에 난연물질을 함침함으로써 난연성을 띠는 직물복합재(40)를 형성할 수 있기 때문이다. 이렇게 형성된 난연성 직물복합재(40)를 이용하여 난연성을 가지는 케이블용 내화커버를 제작할 수 있다.
예를 들어, 직물체(30)를 금형(60)을 통과시키면서 금형(60) 위에 형성된 주입구를 통하여 난연액을 주입함으로써 금형(60) 내에서 난연액이 직물체(30)에 함침되어 직물복합재(40)를 형성할 수 있다. 이때 금형(60) 토출구의 단면 형상을 난연커버의 형상과 동일하게 함으로써 금형(60)에서 토출되는 직물복합재(40)의 단면 형상은 케이블용 난연커버의 단면과 동일하도록 할 수 있다. 구체적으로, 직물체(30)가 금형(60)에 진입하는 금형(60) 입구의 단면은 일자형 시트 형상이고, 금형(60)을 따라 진행하면서 금형(60) 내부 통로의 단면 형상을 조금씩 변화시키고 종국적으로 금형(60) 토출구가 난연커버의 단면과 동일한 형상을 가지도록 할 수 있다.
다른 예로, 직물체(30)를 난연물질이 포함된 난연액 탱크에 침지시켜 통과시키고 이를 건조시킴으로써 난연성 직물복합재(40)를 형성하고, 이를 성형 가공하여 케이블용 내화커버를 제작할 수 있다. 구체적으로, 봉에 내화커버 시트를 돌돌 말고 여기에 열을 가하면 내화커버 시트를 구성하는 제1 섬유 및 제2 섬유가 열에 의하여 봉 형태를 둘러싼 형상으로 변형될 수 있다. 이후에 온도를 낮추면 그 형상을 계속 유지할 수 있다. 즉 소용돌이처럼 돌돌 말려 있는 형태로 내화커버를 성형할 수 있다. 이 내화커버를 손으로 펼쳤다가 놓으면 원래의 소용돌이 형태로 다시 말려 복원될 수 있다. 손으로 쉽게 펼쳤다가 놓음으로써 원래 상태로 돌아가기 때문에 현장에서 인입 케이블에 내화커버를 쉽게 장착할 수 있다.
난연액은 주제, 난연물질 및 경화제를 포함할 수 있다. 주제는 액상 실리콘 또는 폴리올 등 액상계 수지계열을 포함할 수 있다. 난연액은 일액형 또는 이액형으로서, 점도가 300 cps ~ 5,000 cps이고, 경화시간이 30초 ~ 10분 인 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 실리콘 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, EVA 수지, 멜라민 수지, 요소 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 난연물질은 무기 팽창계 난연제, 인계 난연제, 무기 수산화계 난연제, 붕산계 난연제, 규산계 또는 탄산계 난연제로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 혼합한 것을 포함할 수 있다. 경화제는 이소시아네이트, 퍼옥사이스, 백금 등을 포함할 수 있다.
직물체(30)는 제품의 형상 유지를 위한 골격 섬유를 포함할 수 있다. 골격 섬유는 아라미드(aramid) 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유 및 비스코스레이온 섬유로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 특히 아라미드 섬유는 방향족 고리 사이에 아미드 결합이 적어도 85% 이상 결합한 분자구조를 가지며, 이러한 점에서 같은 아미드 결합을 가지는 나일론 섬유와 구별된다. 선형 사슬을 따라 주기적으로 존재하는 아미드(amide) 기는 분자 간 수소결합을 형성하여 결정화도를 증가시켜 고강도 고탄성률을 나타낼 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 인장강도, 인성, 내열성이 우수하고 강도 및 탄성도 등의 기계적 특성이 우수한 섬유를 사용할 수 있다. 골격 섬유들은 강성이 상대적으로 강하기 때문에 케이블용 내화커버 제품은 최초의 형태를 효과적으로 유지할 수 있다.
직물체(30)는 베이스 섬유(10, 20)들 중 1 이상에 난연물질이 코팅된 섬유를 포함할 수 있다. 섬유 자체에도 난연성을 부여함으로써 전체적인 난연 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 베이스 섬유(10, 20)의 표면에는 난연액을 이용하여 난연 코팅층(12)을 형성할 수 있다. 베이스 섬유(10, 20)의 표면에 난연 코팅층(12)을 형성함으로써 베이스 섬유(10, 20)를 난연처리 할 수 있다. 난연액이 담긴 탱크에 베이스 섬유(10, 20)를 침지시켜 통과시키고 이를 건조시킴으로서 베이스 섬유(10, 20)의 표면에 난연 코팅층(12)을 형성할 수 있다. 난연액은 주제, 난연물질 및 경화제를 포함할 수 있다. 주제는 액상 실리콘 또는 폴리올 등 액상계 수지계열을 포함할 수 있다. 난연액은 일액형 또는 이액형으로서, 점도가 300 cps ~ 5,000 cps이고, 경화시간이 30초 ~ 10분 인 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 실리콘 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, EVA 수지, 멜라민 수지, 요소 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 난연물질은 무기 팽창계 난연제, 인계 난연제, 무기 수산화계 난연제, 붕산계 난연제, 규산계 또는 탄산계 난연제로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 혼합한 것을 포함할 수 있다. 경화제는 이소시아네이트, 퍼옥사이스, 백금 등을 포함할 수 있다.
베이스 섬유(10, 20)들 중 1 이상에 기공(13)이 형성되고, 기공(13)에 난연물질이 함침될 수 있다. 난연물질은 위에서 기술한 난연물질일 수 있다. 난연물질이 베이스 섬유(10, 20)의 표면에 코팅된 것이 아니라 베이스 섬유(10, 20) 내에 침투되어 존재함으로써 베이스 섬유(10, 20)를 난연처리 할 수 있다. 즉, 베이스 섬유(10, 20)의 표면으로부터 내부 쪽으로 연결되는 기공(13), 홈, 틈 등의 통로를 형성한 후, 이러한 통로에 난연물질을 주입함으로써 베이스 섬유(10, 20)를 난연처리 할 수 있다. 기공(13)이 형성된 베이스 섬유(10, 20)를 난연액에 침지하여 통과시킨 후 베이스 섬유(10, 20) 표면을 닦아 내어 표면에 문은 난연액을 제거하고 건조함으로써 기공(13)에 난연물질 주입이 이루어질 수 있다. 이를 통하여 케이블용 난연커버의 전체적인 난연 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
베이스 섬유(10, 20)의 표면 및 내부에 기공(13), 홈, 틈 등의 통로를 형성하기 위하여 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다.
첫째, 베이스 섬유(10, 20)를 높은 온도에 노출시키면 유동성이 발생하는데 이때 베이스 섬유(10, 20) 내부에 기공(13)이나 홈 등이 형성될 수 있다. 이 경우 온도나 시간 등을 정밀하게 조절할 필요가 있다.
둘째, 베이스 섬유(10, 20)를 제조할 때 발포 물질을 혼합한 후 방사를 통하여 섬유를 제조하는 경우 방사 공정 등을 거치면서 발포 물질이 발포되어 베이스 섬유(10, 20)에 기공(13) 등의 통로가 형성될 수 있다. 이 경우 발포 물질의 함량을 정밀하게 조절하여 기공(13) 등의 비율을 조절할 수 있다.
셋째, 베이스 섬유(10, 20)의 수지에 수용성 물질을 혼합하고 방사하여 섬유를 제조한 다음에, 이를 베이스 섬유(10, 20)를 물에 침지시켜 수용성 물질을 제거함으로써 베이스 섬유(10, 20)에 기공(13) 등의 통로를 형성할 수 있다. 이 경우에도 수용성 물질의 함량에 따라 베이스 섬유(10, 20)에 형성되는 기공(13) 등의 비율을 조절할 수 있다. 하지만 반드시 수용성 물질만을 혼합할 필요는 없고, 베이스 섬유(10, 20)의 화학적 특성에 따라 염기성 또는 산성 용액에 용해되는 물질을 혼합할 수도 있다. 이 경우에는 염기성 용액 또는 산성 용액에 침지시킴으로써 기공(13) 등의 통로를 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, (a) 베이스 섬유(10, 20)들을 교차 배열하여 직물체(30)를 형성하는 단계, (b) 직물체(30)에 난연물질을 함침시키는 단계 및 (c) 난연물질이 함침된 직물체(30)를 성형 및 경화하여 직물복합재(40)를 제조하는 단계를 포함하는 케이블용 내화커버의 제조방법일 수 있다.
먼저, 베이스 섬유(10, 20)들을 교차 배열하여 직물체(30)를 형성할 수 있다(a).
베이스 섬유(10, 20)들은 난연성을 띠지 않을 수 있다. 이러한 비난연성 베이스 섬유(10, 20)들을 이용하여 직물체(30)를 만들더라도, 이후에 직물체(30)에 난연물질을 함침함으로써 난연성을 띠는 직물복합재(40)를 형성할 수 있기 때문이다. 이렇게 형성된 난연성 직물복합재(40)를 이용하여 난연성을 가지는 케이블용 내화커버를 제작할 수 있다. 베이스 섬유(10, 20)로는 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 열가소성 수지는 유리 전이 온도 또는 융점까지 가열하면 유동성이 생겨 원하는 형태로 성형할 수 있다. 가열하면 분자의 열 운동이 활발해져서 분자의 뒤엉킴이 풀리고 그 결과 고체가 부드러워지는 것이다. 열가소성 수지에는 대표적으로 폴리스티렌 수지(PS), 폴리염화비닐 수지(PVC), 아크릴 수지(PMMA), ABS 수지 등의 비결정성 수지와, 폴리에틸렌(LDPE, HDPE) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴레에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리비닐알콜(PVA) 수지, 폴리염화비닐리덴(PVDC) 수지 등의 결정성 수지가 있다. 이들을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 이중 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate,　PET)　섬유를 사용할 수 있다. PET 섬유는 내열성, 강성, 전기적 성질 등이 뛰어나고, 높은 온도에 오랫동안 있어도　극한강도가 약간만 줄어든다. 베이스 섬유(10, 20)는 용융 방사(melt spinning), 건식 방사(dry spinning), 습식 방사(set spinning) 등의 일반적인 방법을 통하여 제조할 수 있다.
다만, 아래와 같은 방법에 의하여 베이스 섬유(10, 20)에 난연성을 부여함으로써 전체적인 난연 특성을 향상시킬 수도 있다.
일례로, (a) 단계는 베이스 섬유(10, 20)들 중 1 이상에 난연물질을 코팅하는 단계를 포함할 수 있다. 이로써 난연물질이 코팅된 베이스 섬유(10, 20)를 얻을 수 있으며, 이를 이용하여 직물체(30)를 제조할 수 있다. 섬유 자체에 난연성을 부여함으로써 전체적인 난연 특성을 더욱 향상시키기 위함이다. 베이스 섬유(10, 20)의 표면에 난연 코팅층(12)을 형성함으로써 베이스 섬유(10, 20)를 난연처리 할 수 있다. 난연액이 담긴 탱크에 베이스 섬유(10, 20)를 침지시켜 통과시키고 이를 건조시킴으로서 베이스 섬유(10, 20)의 표면에 난연 코팅층(12)을 형성할 수 있다. 난연액은 주제, 난연물질 및 경화제를 포함할 수 있다. 주제는 액상 실리콘 또는 폴리올 등 액상계 수지계열을 포함할 수 있다. 난연액은 일액형 또는 이액형으로서, 점도가 300 cps ~ 5,000 cps이고, 경화시간이 30초 ~ 10분 인 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 실리콘 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, EVA 수지, 멜라민 수지, 요소 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 난연물질은 무기 팽창계 난연제, 인계 난연제, 무기 수산화계 난연제, 붕산계 난연제, 규산계 또는 탄산계 난연제로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 혼합한 것을 포함할 수 있다. 경화제는 이소시아네이트, 퍼옥사이스, 백금 등을 포함할 수 있다.
다른 일례로, (a) 단계는 베이스 섬유(10, 20)들 중 1 이상에 기공(13)을 형성하는 단계 및 기공(13) 내에 난연물질을 함침시키는 단계를 포함할 수 있다. 이로써 베이스 섬유(10, 20)들 중 1 이상에 기공(13)이 형성되고, 기공(13)에 난연물질이 함침된 베이스 섬유(10, 20)를 얻을 수 있으며, 이를 이용하여 직물체(30)를 제조할 수 있다. 난연물질이 베이스 섬유(10, 20)의 표면에 코팅된 것이 아니라 베이스 섬유(10, 20) 내에 침투되어 존재함으로써 베이스 섬유(10, 20)를 난연처리 할 수 있다. 즉, 베이스 섬유(10, 20)의 표면으로부터 내부 쪽으로 연결되는 기공(13), 홈, 틈 등의 통로를 형성한 후, 이러한 통로에 난연물질을 주입함으로써 베이스 섬유(10, 20)를 난연처리 할 수 있다.
베이스 섬유(10, 20)의 표면 및 내부에 기공(13), 홈, 틈 등의 통로를 형성하기 위하여 다음과 같은 방법을 사용할 수 있다. 첫째, 베이스 섬유(10, 20)를 높은 온도에 노출시키면 유동성이 발생하는데 이때 베이스 섬유(10, 20) 내부에 기공(13)이나 홈 등이 형성될 수 있다. 이 경우 온도나 시간 등을 정밀하게 조절할 필요가 있다. 둘째, 베이스 섬유(10, 20)를 제조할 때 발포 물질을 혼합한 후 방사를 통하여 섬유를 제조하는 경우 방사 공정 등을 거치면서 발포 물질이 발포되어 베이스 섬유(10, 20)에 기공(13) 등의 통로가 형성될 수 있다. 이 경우 발포 물질의 함량을 정밀하게 조절하여 기공(13) 등의 비율을 조절할 수 있다. 셋째, 베이스 섬유(10, 20)의 수지에 수용성 물질을 혼합하고 방사하여 섬유를 제조한 다음에, 이를 베이스 섬유(10, 20)를 물에 침지시켜 수용성 물질을 제거함으로써 베이스 섬유(10, 20)에 기공(13) 등의 통로를 형성할 수 있다. 이 경우에도 수용성 물질의 함량에 따라 베이스 섬유(10, 20)에 형성되는 기공(13) 등의 비율을 조절할 수 있다. 하지만 반드시 수용성 물질만을 혼합할 필요는 없고, 베이스 섬유(10, 20)의 화학적 특성에 따라 염기성 또는 산성 용액에 용해되는 물질을 혼합할 수도 있다. 이 경우에는 염기성 용액 또는 산성 용액에 침지시킴으로써 기공(13) 등의 통로를 형성할 수 있다.
기공(13)이 형성된 베이스 섬유(10, 20)를 난연액에 침지하여 통과시킨 후 베이스 섬유(10, 20) 표면을 닦아 내어 표면에 문은 난연액을 제거하고 건조함으로써 기공(13)에 난연물질 주입이 이루어질 수 있다. 난연액은 앞에서 언급된 것과 동일한 것을 사용할 수 있다. 이를 통하여 케이블용 난연커버의 전체적인 난연 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
베이스 섬유(10, 20)들 중 1 이상은 제품의 형상 유지를 위하여 골격 섬유를 사용할 수 있다. 골격 섬유는 아라미드(aramid) 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유 및 비스코스레이온 섬유로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 특히 아라미드 섬유는 방향족 고리 사이에 아미드 결합이 적어도 85% 이상 결합한 분자구조를 가지며, 이러한 점에서 같은 아미드 결합을 가지는 나일론 섬유와 구별된다. 선형 사슬을 따라 주기적으로 존재하는 아미드(amide) 기는 분자 간 수소결합을 형성하여 결정화도를 증가시켜 고강도 고탄성률을 나타낼 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 인장강도, 인성, 내열성이 우수하고 강도 및 탄성도 등의 기계적 특성이 우수한 섬유를 사용할 수 있다. 골격 섬유들은 강성이 상대적으로 강하기 때문에 케이블용 내화커버 제품은 최초의 형태를 효과적으로 유지할 수 있다.
다음으로, 직물체(30)에 난연물질을 함침시킬 수 있다(b). 난연성이 없는 직물체(30)라도 여기에 난연물질을 함침시킴으로써 난연성이 있는 직물복합재(40)를 제조할 수 있다.
일례로, 직물체(30)를 금형(60)을 통과시키면서 금형(60) 위에 형성된 주입구를 통하여 난연액을 주입함으로써(A 구간) 금형(60) 내에서 난연액이 직물체(30)에 함침되어 직물복합재(40)를 형성할 수 있다(A 구간). 이때 금형(60) 토출구의 단면 형상을 난연커버의 형상과 동일하게 함으로써 금형(60)에서 토출되는 직물복합재(40)의 단면 형상은 케이블용 난연커버의 단면과 동일하도록 할 수 있다. 구체적으로, 직물체(30)가 금형(60)에 진입하는 금형(60) 입구의 단면은 일자형 시트 형상이고, 금형(60)을 따라 진행하면서 금형(60) 내부 유로의 단면 형상을 조금씩 변화시키고(도 6의 B 구간)(도 7의 (b)~(d)) 종국적으로 금형(60) 토출구가 난연커버의 단면과 동일한 형상을 가지도록 할 수 있다.
다른 예로, 직물체(30)를 난연물질이 포함된 난연액 탱크에 침지시켜 통과시키고 이를 건조시킴으로써 난연성 직물복합재(40)를 형성하고, 이를 성형 가공하여 케이블용 내화커버를 제작할 수 있다. 구체적으로, 막대 형상의 봉에 직물복합재(40) 시트를 돌돌 말고 여기에 열을 가하면 열에 의하여 봉을 둘러싸는 형상으로 변형될 수 있다. 이후에 온도를 낮추면 그 형상을 계속 유지할 수 있다. 즉 소용돌이처럼 돌돌 말려 있는 형태의 케이블용 내화커버를 성형할 수 있다. 이 내화커버를 손으로 펼쳤다가 놓으면 원래의 소용돌이 형태로 다시 말려 복원될 수 있다. 손으로 쉽게 펼쳤다가 놓음으로써 원래 상태로 돌아가기 때문에 현장에서 인입 케이블에 내화커버를 쉽게 장착할 수 있다.
난연액은 주제, 난연물질 및 경화제를 포함할 수 있다. 주제는 액상 실리콘 또는 폴리올 등 액상계 수지계열을 포함할 수 있다. 난연액은 일액형 또는 이액형으로서, 점도가 300 cps ~ 5,000 cps이고, 경화시간이 30초 ~ 10분 인 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 실리콘 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, EVA 수지, 멜라민 수지, 요소 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 난연물질은 무기 팽창계 난연제, 인계 난연제, 무기 수산화계 난연제, 붕산계 난연제, 규산계 또는 탄산계 난연제로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 혼합한 것을 포함할 수 있다. 경화제는 이소시아네이트, 퍼옥사이스, 백금 등을 포함할 수 있다.
다음으로, 난연물질이 함침된 직물체(30)를 성형 및 경화하여 직물복합재(40)를 제조할 수 있다(c). 직물복합재(40)는 난연물질과 직물체(30)의 복합체이다. 직물복합재(40)를 적당한 길이로 절단하여 케이블용 내화커버를 제작할 수 있다.
일례로, 금형(60)을 이용하여 제작하는 경우에는 난연물질이 함침된 직물체(30)가 금형(60) 내의 유로를 지나면서 케이블용 내화커버의 최종 형태로 변형되고(B 구간), 그와 동시에 난연액의 경화가 이루어지고(C 구간), 금형(60)의 토출구를 지나 외부로 나오는 경우에는 완전한 내화커버의 형태를 가질 수 있다(도 6 및 도 7 참조). 경화가 이루어지는 구간에서는 외부에서 히터 등을 통하여 열을 가할 수 있는 설비가 더 구비될 수 있다. 금형(60)은 각 구간 별로 구분될 수 있다. 즉 다수의 금형(60)을 조립하여 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 용어는 특정한 실시형태를 설명하기 위한 것으로 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하지 않는 한, 복수의 의미를 포함한다고 보아야 할 것이다. "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재한다는 것을 의미하는 것이지, 이를 배제하기 위한 것이 아니다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부한 도면에 의하여 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 보아야 할 것이다.
10, 20: 베이스 섬유 11: 코어
12: 코팅층 13: 기공
30: 직물체 40: 직물복합재
50: 난연액 탱크 60: 금형
61: 유로 100: 케이블용 내화커버
A: 주입 및 함침 영역 B: 성형 영역
C: 경화 영역

Claims (12)

  1. 배전반 또는 분전반에 설치된 차단기 및 계기에 인입되는 케이블을 둘러싸도록 설치되어 상기 케이블에서 발생하는 아크로 인한 화재를 방지하는 케이블용 내화커버로서,
    베이스 섬유들이 교차 배열되어 직물체를 형성하고, 상기 직물체에 난연물질이 함침되어 형성된 직물복합재를 포함하는, 케이블용 내화커버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 직물체는 제품의 형상 유지를 위한 골격 섬유를 포함하는, 케이블용 내화커버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 직물체는 상기 베이스 섬유들 중 1 이상에 난연물질이 코팅된 섬유를 포함하는, 케이블용 내화커버.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 직물체는 상기 베이스 섬유들 중 1 이상에 기공이 형성되고 상기 기공에 난연물질이 함침된, 케이블용 내화커버.
  5. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스 섬유들은, 폴리스티렌(PS) 수지, 폴리염화비닐(PVC) 수지, 아크릴 수지(PMMA), ABS 수지, 폴리에틸렌(LDPE, HDPE) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴레에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리비닐알콜(PVA) 수지 및 폴리염화비닐리덴(PVDC) 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 케이블용 내화커버.
  6. 제1항, 제3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 난연물질은 무기 팽창계 난연제, 인계 난연제, 무기 수산화계 난연제, 붕산계 난연제, 규산계 또는 탄산계 난연제로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 혼합한 것을 포함하는, 케이블용 내화커버.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 골격 섬유는 아라미드(aramid) 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유, 유리 섬유 및 비스코스레이온 섬유로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 케이블용 내화커버.
  8. (a) 베이스 섬유들을 교차 배열하여 직물체를 형성하는 단계;
    (b) 상기 직물체에 난연물질을 함침시키는 단계; 및
    (c) 상기 난연물질이 함침된 직물체를 성형 및 경화하여 직물복합재를 제조하는 단계;
    를 포함하는, 케이블용 내화커버의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    (a) 단계에서, 상기 베이스 섬유들 중 1 이상은 제품의 형상 유지를 위한 골격 섬유를 사용하는, 케이블용 내화커버의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    (a) 단계는, 상기 베이스 섬유들 중 1 이상에 난연물질을 코팅하는 단계를 포함하는, 케이블용 내화커버의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    (a) 단계는,
    상기 베이스 섬유들 중 1 이상에 기공을 형성하는 단계; 및
    상기 기공 내에 난연물질을 함침시키는 단계;
    를 포함하는, 케이블용 내화커버의 제조방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 난연물질로는 무기 팽창계 난연제, 인계 난연제, 무기 수산화계 난연제, 붕산계 난연제, 규산계 또는 탄산계 난연제로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 혼합한 것을 사용하는, 케이블용 내화커버의 제조방법.
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