KR20210156242A - 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이 - Google Patents

내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트레이를 감싸는 내화충전 팽창성 상부 커버와 내화충전 팽창성 하부 커버, 내화충전 팽창성 방화막을 포함하고, 이에 통하여 케이블의 화재 확산 방지 기능이 이루어질 수 있도록 케이블 트레이 내부에 폴리염화비닐와 같은 열가소성 수지를 포함하는 수지에 팽창성 흑연, 기타 첨가제를 포함한 시트를 부착한 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막를 구비한 화재방지 케이블 트레이에 관한 것이다.
상기 본 발명에 의한 케이블 트레이는 구조적인 밀폐성, 내화충전 팽창성능과 동시에 열전도를 차단하여 화재 진행을 막을 수 있는 구역을 효과적으로 밀폐시켜 화재 확산 및 유독가스 확산을 방지하는 성능을 발휘할 수 있다.

Description

내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이{Fire Protection Cable Tray with Inflatable Cover and Shield of fire protection}
본 발명은 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막를 구비한 화재방지 케이블 트레이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내화충전 팽창성 방화커버의 설치에 의한 케이블의 화재 확산 방지 기능을 발휘할 수 있도록 구성함으로써, 화재 발생 시 케이블 설치 구역을 밀폐시킬 수 있도록 내화충전 성능을 발휘하는 기능성에 의한 케이블 트레이 자체 방화기능이 구비되고, 현장에서의 간편성 및 보관의 편리성. 시공성(용이성)을 확보할 수 있는 케이블 트레이에 관한 것이다.
또한 본 발명에 의거 시공되어진 케이블 트레이는 보다 우수한 밀폐성 확보를 위한 케이블 트레이 정면과 후면에 내화충전 팽창성 방화막을 아울러 제공함에 있다.
내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막를 구비한 화재방지 케이블 트레이는
케이블을 시공할 때 사용되는 것으로서, 발화(화재) 시 케이블을 통한 화염이나 연기, 유독가스가 확산되는 것을 차폐할 수 있는 특징을 가진다.
종래 기술로는, ① 화염을 지연하는 방법으로 케이블에 내화도료를 도포하거나, ② 케이블 트레이를 열 발포성 방염포로 감싸거나, ③ 가스 소화 시스템 설치, ④ 케이블 피복을 난연성 재료로 제조하는 방법, ⑤ 바닥부와 측면부, 덮개에 화재확산방지패드가 구비되고, 상부 덮개 처짐 방지를 위한 전면부 화재확산방지패드의 처짐과 보호를 위하여 전면 덮개 위에 설치하는 케이블 트레이, ⑥ 케이블과 직각 방향으로 설치된 파형 구조 차열 차염 패트에 의해 케이블들을 개별적으로 격리하며, 실리콘, 고무 등의 합성수지 또는 천연수지에 무기 팽창계 난연제와, 인계 난연제 등등 혼합 제조된 차열 차염 패드는 열에 의하여 팽창하여 격리된 케이블을 감싸서 개별적으로 밀폐, 케이블의 자체 연소를 차단하여 화재 확산을 방지하는 특징을 가진 케이블 트레이용 구조물, ⑦ 파형 구조로 그라파이트와 실리콘 등이 혼합된 팽창하는 탄성 재질과 트레이 커버는 절연 코팅되고, 상기 팽창 재질은 커버에 부착, 길이 방향 즉 케이블과 같은 방향으로 설치되며 파형 하단 면은 케이블들의 사이사이에 위치하여 공간을 형성하도록 구성된 기술, ⑧ 그리고 케이블 트레이 중앙 내지 내부에 화염 차단막이 설치된 기술 등등, 다양하게 제안되어진 기술들이 있다.
이에 상기 제안된 기술들은; ① 내화도료를 도포하거나, ② 케이블 트레이를 방염포로 감싸는 방법은, 작업성이 떨어지는 문제가 있는 것으로 알려져 있고, ③ 가스 소화 시스템은 초기 설치비용 과도와 오방지를 위한 지속적인 관리가 요구되며, ④ 화재확산방지패드의 처짐 방지를 위한 덮개 위에 설치하는 경우 화재 차폐성이 저하되며, ⑤ 난연성 케이블은 화재의 전이를 지연하는 효과는 있으나 화재 확산을 차단하기 어렵고, ⑥ 작업 시 작업시간과 시공성이 떨어질 가능성이 높으며, ⑦ 탄성 재질의 트레이 커버 기술은 케이블이 상하로 겹치거나, 케이블의 직경이 상이한 형태로 이루어지는 경우 역시 시공성 저하를 내포하고 있으며, ⑧ 케이블 트레이 내부에 차단막 내지 단순 차단막이 설치된 경우는 화재 발생 시 케이블 연소를 지연시킬 순 있어도 소화가능이 없어, 케이블이 발화을 지속할 수 있는 문제점을 내포하고 있다.
따라서 상기와 같은 종래기술의 문제점을 극복할 수 있는 새로운 기술이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로,
케이블의 화재 확산 방지, 시공성(간편성), 보관의 편리성을 겸비한 케이블 트레이의 특징적 구성 및 구조, 조성물에 의하여, 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막를 구비한 화재방지 케이블 트레이를 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막를 구비한 화재방지 케이블 트레이으로 상부 및 하부 커버 자체가 내화충전 팽창성, 내구성, 난연성, 열전도 차단 등 특성에 의한 케이블 연소 방지 특성이 포함되는 것을 특징으로 하며,
한편 상기의 목적 달성에 더하여, 케이블 트레이 정면과 후면의 내화충전 팽창성 방화막에 의하여 화재 발생 시 화재 확산의 원인구역을 밀폐시켜 조기에 케이블의 연소 확산 방지가 가능하여지는 특징을 가진다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 케이블 트레이는 화재 시 트레이를 감싸는 내화충전 팽창성 상부 커버(시트)와 내화충전 팽창성 하부 커버(시트), 트레이(측면 부착 시트), 내화충전 팽창성 방화막(시트)을 포함하고,
또한 상기 케이블 트레이 내 케이블의 화재 확산 방지 기능이 이루어질 수 있도록 함에 있어, 본 발명에 따른 내화충전 팽창성을 발휘하는 조성은 폴리염화비닐(PVC, Polyvinyl chloride)과 같은 열가소성 수지를 포함하는 수지에 팽창성 흑연, 기타 첨가제를 포함한다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 의한 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막를 구비한 화재방지 케이블 트레이는 내화충전 팽창성능에 의한 화재의 확산 및 유독가스의 발생(전파)을 억제함과 동시에 열전도를 차단하여 화재(연소) 진행을 막을 수 있는 원인구역을 효과적으로 밀폐시켜 화재 확산 및 유독가스 확산을 방지하는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이 체결 순서에 관한 하나의 예시.
도 2은 본 발명에 따른 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이의 내·외부 구성에 관한 사진.
도 3은 본 발명에 따른 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이의 방화막 구성에 관한 사진.
도 4는 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이를 벽체 시공되는 일례.
도 5는 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이를 벽체 시공 후 반대면을 발화시킨 일례.
도 6는 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이에 대한 방화시험 평가 후 해체과정에서의 발화면과 발화 반대면의 일례.
도 7는 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이에 설치된 방화막과 케이블 연소 시 내화충전 팽창성 시트의 팽창으로 확보되어진 방화 구역 일례.
도 8는 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이에 대한 열전도 차단성능에 대한 온도 평가 결과.
도 9은 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이에 대한 열전도 차단성에 대한 적합함을 인증받는 공인시험기관 성적서 예시.
도 10는 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이에 사용된 시트에 대한 팽창성능 평가 결과.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이에 관하여 상세히 설명한다, 또한 본 발명은 케이블의 발화 진행과 연소를 막을 수 있는 케이블 트레이의 특징적 구성 및 구조, 그리고 내화충전 팽창성 조성의 내용을 ‘발명을 실시하기 위한 구체적인 내용’에서 공학적 근거 및 평가 결과(시험 성적서 포함) 제시와 같은 구체적인 사항들을 통하여 본 발명의 우수성을 상세히 기술하고, 또한 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이에 대하여 바람직한 실시예에서 상세하게 설명한다.
본 발명은 구성과 구조, 내화충전 팽창성에 의한 화재의 확산 및 유독가스의 발생(전파) 억제(방지), 케이블의 무게를 지탱할 수 있는 내구성, 열전도 차단 특성이 포함되는 것을 특징으로 하게끔 함에 있다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위해 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이를 개발하였다.
본 발명의 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이(10)는 도 1에 도시한 바와 같이 ① 내화충전 팽창성 트레이에 케이블을 거치하고, ② 내화충전 팽창성 케이블 트레이 상부 커버 거치, ③ 내화충전 팽창성 케이블 트레이 상부 커버와 내화충전 팽창성 케이블 트레이 하부 커버 체결, ④ 정면 및 후면 커버인 내화충전 팽창성 방화막 체결을 포함, 구성할 수 있다. 체결은 볼트 및 너트, 나사와 같은 고정용품을 사용함을 포함한다.
도 2와 도 3은 케이블 트레이(10)의 구성에 있어, 화염으로부터 케이블 트레이(10) 내부의 케이블(11)을 통한 화재 화산 및 유독가스 전파를 차단하고자 케이블 트레이(10)의 상부 커버(12)와 하부 커버(13), 트레이(16), 정면 및 후면 방화막(18, 20)에 내화충전 팽창성 조성물로 이루어진 상부 시트(14), 하부 시트(15). 트레이 측면 부착 시트(17). 정면 및 후면 방화막 시트(19, 21)를 포함하고, 발화 시 상부 시트(14)와 하부 시트(15), 트레이 측면 부착 시트(17), 정면과 후면 방화막 시트(19, 21)는 팽창하여 케이블(11)를 통하여 확산되는 화염을 막는 것을 특징으로 한다.
통상적으로 케이블 트레이의 입구 및 출구는 개방된 구조를 가지고 있다. 이를 통하여 화재 발생 시 외부 공기로부터 케이블 트레이 내부로 공기(산소)의 유입이 원활해짐에 의하여 화재 확산의 지속성을 유지하게 된다.
반면에 본 발명은 정면 방화막(18)과 후면 방화막(20)이 포함되어, 발화 시 공기(산소) 공급원인 통로를 최소화하여 연소에 필요한 산소의 양을 줄여 발화 지속성이 떨어지게끔 함에 있다. 또한 정면 방화막(18) 내지 후면 방화막(20)에 부착된 내화충전 팽창성 조성물로 이루어진 시트들(19, 21)은 발화 시 팽창에 의한 입구 내지 출구를 막아 외부로부터의 공기(산소) 공급을 차단하여 화염의 지속성을 줄이도록 하게끔 하는 특징을 가진다.
이에 관하여 도 4 내지 도 6은 본 발명의 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이(10)의 구성(구조)에 의한 벽체(혹은 바닥) 시공된 일례를 보여주는 실례이고, 설치(시공) 후 공인기관에서 시험을 진행한 결과를 도시하였다.
특히, 도 6는 본 발명에 의해 제조된 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이(10)에 대한 방화시험 평가 후 해체과정에서의 발화면과 발화 반대면의 일례로서, 발화면의 케이블은 여전히 연소되어지고 있으나, 반대면으로 연소가 확산되지 않음은, 본 발명의 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이(10)가 트레이(16)에 설치된 케이블(11)이 발화 시 연소되면서 케이블 트레이 내부의 내화충전 팽창성 시트들(14, 15, 17, 19, 21)이 팽창하여 화재 진행을 막는 방화 구역을 확보하고 있음을 보여주는 일례이며, 특히, 도 7은 본 발명인 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이(10)의 방화막(18, 20)과 내부 내화충전 팽창성 시트(19, 21)의 팽창에 의한 케이블 트레이 내에 확보되어진 방화 구역으로 인한, 밀폐성 확보로 케이블(11)의 화재 확산을 방지하는 성능을 발휘함을 보여주는 보다 구체적인 일례이다. 상기와 같이 본 발명의 케이블 트레이(10) 일면에 화재를 인위적으로 발생시켜 내화충전 팽창성에 의한 화재의 확산 및 유독가스의 발생(전파)을 억제(방지), 케이블 트레이의 무게를 지탱할 수 있는 내구성에 관한 특징을 시각적(육안)으로 볼 수 있으며, 열전도 차단 특성이 동시에 포함하고 있음을 도 8에 도시하였다. 상기 열전도 차단 특성 평가의 실험조건은 실온에서 1050℃까지 120분간 가열 후 측정온도가 초기온도를 뺀 180℃ 이하인 경우 적합 판정을 획득하는데, 본 발명의 경우 시험체(시스템)는 초기온도 max.(최대값) 13.2℃, min.(최소값) 9.5℃, 최고 및 최저 측정온도 max. 177.9℃, min. 57.3℃로서, 평가 후 온도 max. 177.9℃-13.2℃=164.7℃, min. 57.3℃-9.5℃=47.8℃, 따라서 우수한 열전도 차단성이 확보됨을 확인할 수 있다.
본 발명에 의해 제조되어진 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이(10)를 이용하여 실 현장과 동일한 조건에서 시공한 측정결과에 관한 적합함을 인증받은 하나의 공인시험기관 성적서를 도 9에 도시하였다.
한편, 본 발명의 기술적 사상의 실시예에 따른 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이(10)는 도 4 내지 도 9에 도시된 바와 같은 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이(10)의 일례를 들었으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 도 1 내지 도 3에 도시된 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이(10) 형태에만 한정되는 것은 아니고, 공지된 다양한 형태의 응용제품에 적용가능하다.
발화 시 케이블 트레이 내부의 케이블을 감싸, 외부로부터 공급되는 산소 공급을 차단할 수 있게끔 케이블의 굵기에 따라서 적합한 내화충전 팽창성 시트의 두께를 다르게 적용함을 포함한다.
일례로, 케이블 300㎟/1C의 경우는 케이블 트레이 하부 커버용 내화충전 팽창성 시트(15) 2㎜ 이상, 케이블 300㎟/2C는 5㎜ 이상, 케이블 300㎟/3C는 5㎜ 이상, 케이블 300㎟/4C는 6㎜ 이상을 포함하고, 케이블 트레이 상부 커버용 내화충전 팽창성 시트(14)와 트레이 측면 부착 내화충전 팽창성 시트(17), 정면 및 후면 방화막 내화충전 팽창성 시트(19, 21)는 케이블 트레이의 내부 공간 차폐와 입구 내지 출구 차폐를 위하여 내화충전 팽창성 시트 2㎜ 이상을 포함함이 바람직하고, 10㎜이상이 더욱더 바람직하다.
본 발명을 위한 상기 시트는 PVC 수지, 팽창흑연, 가소제, 첨가제, 안정제 및 활제, 유리섬유 내지 카본섬유 중에서 4종 이상을 포함하여 제조되어진 내화충전 조성으로,
상기 내화충전 팽창 조성은 피브이씨(PVC, Polyvinyl chloride)를 포함하고, 이들로 제한되는 것은 아니지만, 함유량 15 중량% 내지 80 중량%인 것이며,
상기 팽창성능을 제공하는 물질은 팽창흑연으로 제한되는 것은 아니지만, 함유량 5 중량% 내지 80 중량%이며,
또한, 상기 내화충전 팽창 조성은 가소제를 포함하며,
상기 가소제는 무독성 가소제로서 (디)아세틸화 모노글리세라이드((Di)acetylated Monoglyceride), 디에틸1,4-사이클로헥산디카복실레이트(1,4-cyclohexanedicarboxylicacid,diethylester), 디옥틸 테레프탈레이트(Dioctyl terephthalate), 1,2-사이클로헥산 디카복실산 다이이소노닐에스터(1,2-cyclohexane dicarboxylic acid diisononyl ester), 에폭시화 대두유(Epoxidized Soybean Oil)으로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 피브이씨 중량을 기준으로 1: 0.2 내지 1.5인 것을 포함하며,
상기 내화충전 팽창 조성에 첨가제, 안정제 및 활제를 포함하며,
상기 첨가제는 분산 성능 개선을 위하여 에틸렌-아크릴산 공중합체(Polyethylene-co-acrylic acid), 에틸렌-메타크릴산 공중합체(Polyethylene-co-methacrylic acid), 에틸렌-메타크릴레이트(Ethylene dimethacrylate)으로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 이들로 제한되는 것은 아니며,
상기 안정제는 열적 안정성을 위한 물질로서, 페닐 디디소데실 인산염(Phenyl didisodecyl phosphite), 디페닐 이소데실 인산염(Diphenyl isodecyl phosphite), 트리페닐 인산염(Triphenyl phosphite), 트리노닐 페닐 인산염(Trinonyl phenyl phosphite), 칼슘 아세틸아세토네이트(Calcium acetylacetonate), 스테아린산 칼슘(Calcium stearate). 스테아린산 마그네슘(Magnesium stearate), 스테아린산 아연(Zinc stearate), 디옥틸틴 메르캅티드(n-Octyltin mercaptide). 디옥틸틴 말레인산염(Di-n-Octyltin maleate), 디옥틸틴 라우린산염(Di-n-Octyltin laurate)으로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 또한, 이들로 제한되는 것은 아니며,
상기 활제는 용융물의 점도 내지 압출 부하를 줄여주는 역할을 하는 것으로, 왁스(Wax). 지방산 에스테르(Fatty acid ester), 지방산 아마이드(Fatty acid amide), 에틸렌 비스 스테아마이드(Ethylene Bis stearamide), 염화파라핀(Chlorinated paraffins)으로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하며, 이들로 제한되는 것은 아니며,
피브이씨 중량을 기준으로 각각 1: 0.001 내지 0.3 : 0.1 내지 0.35 : 0.001 내지 0.3인 것이며,
상기 내화충전 팽창 조성은 점결제로 유리섬유(glass fiber) 내지 카본섬유(Carbon fiber)를 포함하며, 이들 중 하나 이상이 포함될 수 있고, 이들로 제한되는 것은 아니며,
피브이씨 중량 기준으로 1: 0 내지 0.15인 것이며,
이를 100℃ 내지 160℃에서 가열 교반한 내화충전 팽창 조성물인 경우, 먼저 팽창흑연을 넣고 배합하는 것이 바람직하며,
상기와 같이 조성된 배합물을 160℃ 내지 210℃에서 압출하여 제조하는 방법으로, 배합기에 팽창흑연과 PVC 수지, 혹은 가소제, 첨가제, 안정제, 활제, 점결제 중 3종 이상 각각 투입한 다음, 100℃ 내지 160℃에서 가열 교반하여 제조하는 경우, 먼저 팽창흑연을 넣고 배합함이 바람직하고, 이와 같이 조성된 배합물을 160℃ 내지 210℃에서 압출하여 조성물으로 제조하였다.
배합기에 팽창흑연을 투입하고, PVC 수지, 가소제를 투입하며, 첨가제, 안정제, 활제, 점결제는 순서에 관계없이 투입하여 제조하였다.
그리고 상기 투입하는 팽창흑연을 별도 건조기에서 80℃ 내지 160℃ 조건으로 건조하는 단계를 포함하거나, 배합기에서 100℃ 내지 160℃ 조건으로 건조하는 단계를 포함하여 조성물의 고른 분산 및 배합시간 60분 이내로 단축하는 것을 포함하는 내화충전 팽창 조성물을 제조하였다.
상기 내화충전 팽창 조성물으로 가공온도 160℃ 내지 230℃에서 압출 시트 내지 사출, 핫프레스(Hot press)으로 시트 등 성형체 제조가 가능한 것이 또한 특징이다.
본 발명에서 팽창성, 열전도 차단성, 내구성, 난연성을 발휘하는 물질에 대한 성분, 효능은 다음과 같다.
먼저 팽창성능은 다음과 같다.
팽창성능을 발휘하는 팽창흑연분말(Expandable graphite powder)은 팽창흑연을 분말화한 것으로, 일반적으로 흑연은 탄소원자의 6원자 고리가 평면적으로 무한히 연결된 평면형 거대분자가 층을 이루어 포개어진 광물로서, 그 성질은 전기의 양도체이고, 또한 층간 반데르발스 결합에 의한 층상구조로 인해 유연하고, 활성(滑性)이 있으며, 쪼개지기는 쉽지만 거대 분자여서 반응성이 낮은 특징이 있다. 그리고 흑연은 탄소원자 사이의 간격이 넓기 때문에 층 사이의 틈새에 다른 원자를 삽입하여 층간화합물을 만들 수 있다. 즉, 흑연결정의 망상평면을 유지한 채로 평면 사이의 틈새에 많은 원자나 분자 또는 이온을 삽입하여 층간화합물을 만들 수 있다. 흑연의 층 사이에 황산과 같은 산을 포함한 층간화합물 또는 잔류화합물을 200℃ 이상 온도로 가열하면, 산이 기화되어 가스가 발생되고, 그 가스의 팽창압에 의해 흑연 층간이 수십 내지 수백 배로 팽창하는데, 이를 팽창흑연이라 한다. 상기 팽창흑연은 화재 발생 시 온도가 180℃ 이상으로 상승하는 과정에서 팽창흑연이 2 내지 50배로 팽창하며 숯(Char)을 형성하기 때문에 열전도 차단성과 함께 난연성을 부여하는 역할을 수행할 수 있다.
이에 상기 팽창성능을 발휘하는 주성분인 팽창흑연의 팽창율이 200㎖/g 이상, 탄소함량 90% 이상, 회분 10% 이하, 휘발분 20% 이하, pH 4~8인 것으로 사용하고, 이를 통하여 본 발명에 의해, 제조된 시트에 대한 팽창성능에 관한 결과를 도 10와 하기 표 1에 도시하였다. 도 10의 경우 본 발명에 의해 제조된 시트의 팽창 전과 팽창 후 시험한 촬영 사진이다. 상단은 원형 시험체이며, 하단은 사각형 시트 시험체로서 본 발명의 경우 팽창율이 30배 이상으로 우수한 팽창성을 발휘함을 알 수 있으며, 팽창 전과 팽창 후 케이블 입(출)구 및 내부 공간을 메울 만큼 우수한 팽창성을 보여주는 결과물을 확인할 수 있었다. 실험 조건은 가열로에 측정 샘플을 두고 실온에서 300℃, 2시간 유지하고 측정한 결과이다.
구분 실시예 6 (사각형)
팽창율 31 배 이상
본 발명에 의해 제조되어진 내화충전 팽창 조성물은 압출 및 사출, 핫프레스에 의한 시트 내지 각종 성형품 제조가 가능한 것이 특징이다. 이를 위하여 본 발명은 상기 가소제가 상기 수지의 자유 부피(Free volume)에 위치하여 사슬(chain) 간의 인력을 저하시켜, 유동성을 증가시키고, 또한 상기의 일례에서와 같이 균일하게 제조 가능한 방법에 의하여 사슬(chain) 내에 균일하게 안착이 되어 더 양호한 유동성이 제공되어짐에 압출뿐만 아니라 다양한 성형체 제조도 가능해지도록 함을 본 발명은 포함하고 있다.
특히 본 발명에서 추구하는 상기 발명의 목적을 위하여 탄소 수 3 내지 30의 알킬 수 가소제를 사용하였고, 바람직하게는 탄소 수 4 내지 20의 알킬 수 가소제를 포함한 내화충전 팽창 조성물 제조로 인하여 압출 시트 제조와 각종 성형체 제조가 가능하였다.
< 본 발명에 의한 시험체 #1 >
실시예 조성의 일례, 조성물, 피브이씨 34.00 중량%, 팽창흑연 26.84 중량% 내지 43.90 중량%, 가소제 6.80 중량% 내지 48.40 중량%, 첨가제 0.03 중량% 내지 6.80 중량%, 안정제 3.40 중량% 내지 11.90 중량%, 활제 0.03 중량% 내지 5.10 중량% 및 점결제 6.80 중량% 이하의 중량 비율로 포함된 내화충전 팽창 시트를 제조하였다.
< 비교예 >
본 발명에 의한 시험체 #1과 동일한 조성물을 이용하여 시트를 제조하였는데, 비교예에서는 시험체 #1와 달리 팽창흑연을 포함하지 않고 시트를 제조하였다.
시험체 #1, 및 비교예에 따라 제조된 시트의 난연성(발연성)을 측정하였고, 이에 대한 측정 기준을 하기의 표 2에 나타내었으며, 측정 결과를 하기의 표 3에 나타내었다.
등급 시험 항목 시험조건 적합기준
불연재료
(1급)		 불연성
(전기로 연소)		 최고온도와 최종 평형 온도와의온도차(℃) 750℃,
20분 연소		 20℃ 이하
질량감소율 30% 이하
가스유해성 평균행동정지시간 마우스 9분 이상
준불연재료
(2급)		 콘칼로리미터 총열방출량(MJ/m2) 약 800℃,
10분 연소		 8 MJ/m2 이하
열방출량이 20kW/m2를 초과하는 시간(초) 10초 이하
심재의 전부용융, 관통하는 균열 및 구멍 등의 변화 육안 심재의 균열, 구멍 및 용융이 없을 것
가스유해성 평균행동정지시간 마우스 9분 이상
난연재료
(3급)		 콘칼로리미터 총열방출량(MJ/m2) 약 800℃,
5분 연소		 8 MJ/m2 이하
열방출량이 20kW/m2를 초과하는 시간(초) 10초 이하
심재의 전부 용융, 관통하는 균열 및 구멍 등의 변화 육안 심재의 균열, 구멍 및 용융이 없을 것
가스유해성 평균행동정지시간 마우스 9분 이상
구분 시험체 #1 비교예 기준
콘칼로리미터 총방출량(MJ/m2) 5.82 17 8 MJ/m2 이하
열방출량이 20kW/m2를 초과하는 시간(초) 6 17 10초 이하
심재의 전부 용융, 관통하는 균열 및 구멍 등의 변화 없음 있음 심재의 균열, 구멍 및 용융이 없을 것
발연 없음 있음 -
판정 난연 2급 상당 미달
상기 표 3를 참조하면, 실시예에 따라 제조된 시트는 열방출량이 매우 낮게 나타나고 있으며, 난연성이 우수함을 확인할 수 있다.이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 케이블 트레이
11: 케이블
12: 케이블 트레이의 상부 커버
13: 케이블 트레이의 하부 커버
14: 상부 시트
15: 하부 시트
16: 트레이
17: 트레이 측면에 부착된 시트
18: 정면 방화막
19: 정면 방화막 시트
20: 후면 방화막
21: 후면 방화막 시트

Claims (5)

  1. 케이블 트레이 내부를 관통하는 케이블을 통한 화재 확산 및 유독 가스 전파를 방지하기 위한 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이로서,
    케이블 트레이 상부 커버, 상부에 부착되어진 내화충전 팽창성 시트;
    케이블 트레이 하부 커버, 하부에 부착되어진 내화충전 팽창성 시트;
    트레이와 트레이 측면에 부착된 내화충전 팽창성 시트;
    정면 및 후면 방화막, 정면 및 후면 방화막에 부착되어진 내화충전 팽창성 시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이.
  2. 제1항에 있어서,
    연소에 필요한 산소 공급량 최소화를 위한 정면 방화막 내지 후면 방화막이 포함된 것을 특징으로 하는, 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이.
  3. 제1항과 제2항에 있어서,
    정면 방화막 내지 후면 방화막에 부착된 내화충전 팽창성 조성물로 이루어진 시트에 의한, 발화 시 팽창에 의한 산소 공급 통로를 막아 화염의 지속성을 줄이도록 하게끔 하는 특징을 포함하는 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이.
  4. 제1항 및 제3항에 있어서,
    발화 시 케이블 트레이의 내부 케이블을 감싸는 구조적 차폐를 함에 있어,
    300㎟/1C의 경우 케이블 트레이 하부 커버 내화충전 팽창성 시트 2㎜ 이상, 케이블 300㎟/2C는 5㎜ 이상, 케이블 300㎟/3C는 5㎜ 이상, 케이블 300㎟/4C는 6㎜ 이상;을 포함하고,
    케이블 트레이 상부 커버 내화충전 팽창성 시트와 트레이 측면 부착 내화충전 팽창성 시트, 방화막 내화충전 팽창성 시트는 2㎜ 이상을 포함하는 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이.
  5. 제1항에 있어서,
    PVC 수지, 팽창흑연, 가소제, 첨가제, 안정제 및 활제, 유리섬유 중에서 4종 이상을 포함하여 제조되어진 내화충전 팽창 조성으로,
    상기 내화충전 팽창 조성은 피브이씨(PVC, Polyvinyl chloride)를 포함하고, 함유량 20 중량% 내지 80 중량%인 것이며,
    상기 팽창성능을 제공하는 물질은 팽창흑연으로 함유량 5 중량% 내지 80 중량%이며,
    상기 가소제는 무독성 가소제로서 (디)아세틸화 모노글리세라이드((Di)acetylated Monoglyceride), 디에틸1,4-사이클로헥산디카복실레이트(1,4-cyclohexanedicarboxylicacid,diethylester), 디옥틸 테레프탈레이트(Dioctyl terephthalate), 1,2-사이클로헥산 디카복실산 다이이소노닐에스터(1,2-cyclohexane dicarboxylic acid diisononyl ester), 에폭시화 대두유(Epoxidized Soybean Oil)으로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 피브이씨 중량을 기준으로 1: 0.2 내지 1.5인 것을 포함하며,
    상기 첨가제는 에틸렌-아크릴산 공중합체(Polyethylene-co-acrylic acid), 에틸렌-메타크릴산 공중합체(Polyethylene-co-methacrylic acid), 에틸렌-메타크릴레이트(Ethylene dimethacrylate)으로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 상기 안정제는 페닐 디디소데실 인산염(Phenyl didisodecyl phosphite), 디페닐 이소데실 인산염(Diphenyl isodecyl phosphite), 트리페닐 인산염(Triphenyl phosphite), 트리노닐 페닐 인산염(Trinonyl phenyl phosphite), 칼슘 아세틸아세토네이트(Calcium acetylacetonate), 스테아린산 칼슘(Calcium stearate). 스테아린산 마그네슘(Magnesium stearate), 스테아린산 아연(Zinc stearate), 디옥틸틴 메르캅티드(n-Octyltin mercaptide). 디옥틸틴 말레인산염(Di-n-Octyltin maleate), 디옥틸틴 라우린산염(Di-n-Octyltin laurate)으로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하고, 상기 활제는 왁스(Wax). 지방산 에스테르(Fatty acid ester), 지방산 아마이드(Fatty acid amide), 에틸렌 비스 스테아마이드(Ethylene Bis stearamide), 염화파라핀(Chlorinated paraffins)으로 이루어진 군으로부터 1종 또는 2종 이상을 포함하며, 피브이씨 중량을 기준으로 1: 0.001 내지 0.3 : 0.1내지 0.35 : 0.001 내지 0.3인 것이며,
    상기 유리섬유 내지 카본섬유를 포함하며, 이들 중 하나 이상이 포함될 수 있고, 피브이씨 중량 기준으로 1: 0 내지 0.15인 것이며,
    상기 조성되어진 조성을 100℃ 내지 160℃에서 가열 교반하고,
    이들 교반된 배합물을 160℃ 내지 210℃에서 압출하고,
    상기 압출된 조성물은 가공온도 160℃ 내지 230℃에서 압출 내지 사출, 프레스로 제조된 결과물인 것인 시트 및 성형체와 이를 이용하여 제조된 자체 팽창과 열전도 차단, 난연 특성을 포함하는 것인 내화충전 팽창성 방화커버 및 방화막을 구비한 화재방지 케이블 트레이.
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