KR20220073683A - 화재 방지 코팅 - Google Patents

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KR20220073683A
KR20220073683A KR1020210164746A KR20210164746A KR20220073683A KR 20220073683 A KR20220073683 A KR 20220073683A KR 1020210164746 A KR1020210164746 A KR 1020210164746A KR 20210164746 A KR20210164746 A KR 20210164746A KR 20220073683 A KR20220073683 A KR 20220073683A
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heat absorbing
absorbing material
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뱅상 레일야흐
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소레탄체 프레씨네트
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Abstract

온도 절연 재료를 덮는 하나 이상의 흡열 재료 층 및 상기 절연 재료와 흡열 재료 사이에 배치된 증기 장벽을 보호할 장치와 접촉하는 하나 이상의 온도 절연 재료 층을 포함하는 화재 방지 코팅.

Description

화재 방지 코팅{FIRE PROTECTION COATING}
본 발명은 여러 겹의 섬유층을 포함하는 화재 방지 코팅 분야에 관한 것이다. 이러한 유형의 코팅은 특히 케이블 또는 배관 통로를 덮고 보호하는 데 사용된다.
내화성 코팅은 특히 문서 EP 0 612 540 A1 및 FR 2973252 A1에서 확인할 수 있다. 이러한 코팅은 특히 예를 들어 원자력 발전소 또는 화학 물질을 처리하는 공장과 같이 높은 수준의 안전성이 요구되는 산업 설비에 사용된다.
이러한 코팅은 해당 장치가 너무 부피가 큰 상태로 너무 빨리 가열되는 것을 방지해야 한다.
특정 열 노출 시간 동안 100℃ 미만으로 코팅의 보호된 쪽에서 낮은 온도를 유지하는 것이 바람직한 경우도 있다.
전술한 문서 FR 2973252 A1은 특히 두 섬유층 사이에 내화성 접착제 층을 통합하는 것을 제안하고, 상기 접착제는 온도 상승 동안 물을 방출할 수 있고 섬유층에 평행하게 연장되고 내화성 접착제로 함침된 증기 투과성 지지체를 접착제 층에 배치할 수 있는 활성 요소를 포함한다.
흡열 코팅은 문서 EP 0 820 326 B1에도 알려져 있으며, 이 코팅은 보호하는 장치 온도가 100℃ 이상으로 상승하는 것을 방지하기 위해 단독으로 사용된다. 따라서 물을 방출하는 흡열 재료를 사용함으로써 화재 발생 시 장비의 흡열 재료 질량에 따라 온도 상승을 잠시 100℃로 제한할 수 있다. 흡열 코팅은 또한 광물 재료의 울(암면)과 같은 섬유 재료 층 사이에 적용된 흡열 접착제를 포함하는 흡열 시스템에 의해 생성될 수 있다.
그러나 이러한 재료는 허용 가능한 두께 및 질량 보호를 사용하여 보호 장치의 온도를 충분한 시간 동안 100℃ 미만으로 추가로 감소시키지 못한다. 다만, 일부 설비의 경우 특히 매달린 파이프를 보호하기 위해 상대적으로 가볍고 유연한 보호 시스템을 사용하면서, 화재 발생 시 최소 30분에서 1시간 정도의 비교적 오랜 시간 동안 100℃ 이하의 온도를 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 화재를 제외하고, 뜨거운 유체가 포함된 파이프와 같은 고온에 노출되어 사용할 수 없는 경우, 흡열 시스템 또는 재료가 효율성을 잃는다.
선행 기술의 관점에서, 본 발명은 화재에 개입하거나 연결된 시스템을 고정하기에 충분한 시간 동안 파이프와 같은 장치의 온도를 100℃ 미만으로 낮추기 위한 화재 방지 코팅을 제안하며, 특히 보호 대상 장치 주변 공간에 화재가 발생한 경우 1시간 이상의 기간이 필요하다. 본 발명은 이를 위해 상기 장치를 덮는 온도 절연 재료의 하나 이상의 층, 상기 온도 절연 재료의 층을 덮는 증기 장벽 및 상기 증기 장벽을 덮는 흡열 재료의 하나 이상의 층을 포함하는 장치의 화재 방지 코팅을 제안한다.
따라서, 온도 절연 재료는 보호 코팅 외부에 화재가 발생하는 경우 흡열 재료에서 유입되는 증기로부터 보호되어 흡열 재료가 이 후자의 온도를 증기 장벽 수준으로 유지하는 한 100℃ 이하의 온도를 유지한다.
다음 단락에 명시된 특성은 서로 독립적으로 구현하거나 서로 조합하여 구현할 수 있는 실시예에 해당한다.
바람직하게는, 절연 재료는 20mW·m-1·K-1 미만의 열전도율을 가진 재료이며, 이를 초절연이라고 한다.
초절연 재료은 유리하게는 실리카 에어로겔, 폴리우레탄 에어로겔 또는 미세다공성 재료이다.
증기 장벽은 유리하게는 알루미늄 필름이나 막 또는 실리콘 재료로 코팅된 직물이다. 이는 보호 장치의 부피와 질량을 과도하게 증가시키지 않도록 얇아야 하며, 그 효과를 유지하기 위해 100℃의 온도에서 증기 장벽과 치수 특성을 유지해야한다.
상기 장벽은 100℃ 이상의 온도에서 밀봉 특성을 유지하는 고분자 필름 또는 막도 될 수 있다.
흡열 재료는 유리하게는 금속 또는 준금속 산화물 및/또는 수산화마그네슘의 수화물과 같이 열에 의해 방출될 수 있는 물을 함유하는 분자의 건조 입자를 포함하는 섬유상 복합체이다.
흡열 재료는 물리적 흡열 재료, 특히 상 변화 재료 또는 화학적 흡열 재료일 수 있다.
흡열 재료는 흡열 접착제와 함께 접착된 미네랄 울 유형 섬유 재료의 층으로 구성될 수 있다.
흡열 접착제는 유리하게는 수성 상의 실리케이트에 기초한 접착제이다.
흡열층의 두께는 보호할 파이프 또는 케이블 트레이가 있는 인클로저에서 발생할 수 있는 화재 유형 및 원하는 보호 기간에 따라 20cm 내지 100cm가 바람직하다.
단열층의 두께는 보호할 파이프 또는 케이블 트레이의 높이를 초과하지 않는 것이 바람직한 온도에 따라 재료 초절연체의 경우, 5cm 내지 40cm가 바람직하다.
보호 덮개는 흡열 재료의 층을 잘 덮는다.
본 명세서에 포함되어 있다.
본 발명의 다른 특징, 세부사항 및 이점은 비제한적인 예시적인 실시예의 아래의 상세한 설명을 읽고 첨부된 도면을 분석하여 확인할 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 증기 장벽 보호 장치로 덮인 덕트의 개략적인 단면도를 보여준다.
도 2는 제2 실시예에 따른 증기 장벽을 갖는 보호 장치로 덮인 덕트의 종단면의 개략도를 보여준다.
도 3a는 증기 장벽이 없는 튜브의 측면 반쪽 보호 소자 권선의 예를 보여준다.
도 3b는 증기 장벽이 있는 튜브의 측면 반쪽 보호 소자 권선의 예를 보여준다.
도 4a는 도 3a의 구현을 위한 온도 그래프를 보여준다.
도 4b는 도 3b의 구현을 위한 온도 그래프를 보여준다.
도 5는 튜브 상의 보호 권선의 실시예의 사시도를 보여준다.
아래 도면과 설명에는 본 발명에 대한 이해를 높이는 데 사용할 수 있는 요소가 포함되어 있을 뿐 아니라, 필요한 경우 그 정의에 이바지하는 요소도 포함되어 있다.
본 발명은 파이프, 밸브, 케이블 트레이의 단열 및 화재 방지에 적용되는 방화 시스템에 관한 것이다. 화재 예방 시스템은 화재 발생 시 정해진 시간 동안 장치의 온도 상승을 제한하기 위한 것이다. 위에서 설명한 것처럼, 흡열수 방출 시스템을 사용하면 화재 발생 시 장비의 시스템 재료 두께에 따라 일정 시간 동안 온도를 100℃로 제한할 수는 있지만, 화재에 노출되었을 때 100℃ 미만의 온도를 유지하지는 않는다.
한 시간 이상 100℃ 미만의 온도를 유지하려면 초절연형 재료, 즉 열전도율이 20mW·m-1·K-1 미만인 재료를 사용해야 한다. 이러한 재료를 사용하면 폴리우레탄 폼 또는 셀룰로오스 충전재 유형과 같은 절연 재료에 비해 장치를 완벽하게 단열하고 절연 층의 두께를 줄일 수 있다. 사용 가능한 초절연 재료는 예를 들어 실리카 에어로겔 유형 재료, 폴리우레탄 에어로겔 또는 TiO2와 같은 금속 산화물 또는 필라멘트에 의해 함께 용접된 흄드 실리카와 불투명화제의 혼합물과 같은 미세다공성 재료이다. 그러나 이러한 재료일지라도 상당한 두께와 보호 질량이 있다.
적절한 비율로 보호물의 질량과 부피를 유지하기 위해, 예를 들어 130kg/m3에서 500kg/m3 사이의 복합체 밀도를 유지하면서 보호 대상의 수준에서 온도를 100℃ 미만으로 1시간 이상 낮추기 위해, 본 발명은 흡열 수준에서 증기 발생으로부터 고도로 절연된 재료를 보호하기 위해 증기 장벽이 삽입되는 초 협정 보호와 흡열 보호의 조합에 기초한다.
도 1은 단면에서 튜브와 같은 장치(1), 예를 들어 화재 중 과도한 가열에 대해 본 발명에 따른 코팅으로 보호되는 장소를 통과하는 열 시스템용 냉각 유체를 전달하는 튜브를 나타낸다.
이 도에 따르면 상기 보호 장치는 튜브를 둘러싸고 있는 초절연 재료층(2), 증기 장벽(3), 흡열 재료(4), 보호 덮개(5)를 포함한다. 보호 장치(5)는 본 발명에 필요하지는 않지만 흡열 장치를 기계적으로 보호한다.
초절연 재료는 예를 들어, 튜브에 적용된 병치 플레이트 형태 또는 튜브 주위에 나선형으로 감긴 스트립 형태로 되어있다.
초절연 재료 층에는 증기 장벽(3)이 위치하며, 이것은 알루미늄 포일이나 막과 같은 얇은 재료 층 또는 재료 실리콘과 같은 밀폐제로 코팅된 유리 천과 같은 내열성 직물이거나 100℃ 이상의 온도에서 밀봉 특성을 유지하는 재료 중합체이다.
예를 들어, 폴리머 재료는 폴리에스테르 또는 폴리에틸렌일 수 있다.증기 장벽은 흡열 재료(4) 의 두께로 덮여 있으며, 불이 붙을 때 물을 방출하여 물이 증발할 때까지 가열을 제한한다.
여기에 있는 흡열 재료는 알루미늄(Al2O3.3H2O) 또는 수산화마그네슘(MgO2.2H2)과 같은 금속 또는 금속산화질소화물이 포함된 분자의 건조 입자로 구성된 섬유질 복합체이거나 섬유질 재질 및 흡열 접착제의 다층 교번형 복합체일 수 있다.
화재 내성 표준 및 재료 조절에 따라 재료의 두께가 달라질 수 있으며, 이 맥락에서 도 2는 재료가 튜브(1) 상의 재료의 여러 층에 증착되는 길이 방향 단면의 변형을 나타내고, 따라서 보호 장치는 튜브와 수증기 장벽(3) 사이의 4개 층(2a, 2b, 2c, 2d)과 증기 장벽 위의 2개 층의 미네랄 울(4a, 4b) 및 흡열 접착제(41a, 41b)의 2개 층을 포함한다. 첫 번째 접착제 층은 증기 장벽(3)과 미네랄 울 층(4a) 사이에 있으며, 두 번째 접착제 층은 미네랄 울(4a, 4b) 층 사이이다.
도 3a에서 튜브(1)는 예를 들어, 강관을 단일 층의 초절연 재료(2)(예를 들어, 미세 다공성 초절열 재료의 조개 껍데기 반의 형태)로 덮는다. 이 층은 흡열 접착제 층(41a), 섬유 재료 판(4a) 층, 흡열 접착제(41b)의 새로운 층 및 섬유 재료 판(4b)의 두 번째 층으로 덮여 있다. 판은 세로 및 주변 방향으로 엇갈리고 열교를 제거하기 위해 서로에 대해 적용된다
이 실시예는 상기 열전대, 상기 초절연 재료(2)의 층 아래 제1 열전대(7a), 상기 초절연 재료(2)의 상기 제2 층과 상기 흡열성 재료의 층 사이의 제2 열전대(7b), 상기 섬유상 재료(4a, 4b)의 두 층 사이의 제3 열전대(7c)를 갖추고 있다.
재료 층의 두께는 초절연 재료의 경우 5cm 내지 50cm, 통상적으로 6cm 내지 30cm, 흡열 섬유상 재료의 경우 20cm 내지 100cm, 통상적으로 25cm 내지 80cm의 범위이다. 여기서 상기 재료층의 재료는 상기에서 볼 수 있는 바와 같이 반 조개껍데기 형태의 미세다공성 재료이다. 흡열 섬유 재료는 광물 섬유 및 알칼리 토류 규산염 입자, 수화된 알루미나 또는 수산화마그네슘 또는 물리적 흡열 반응, 상변화를 갖는 모든 유형의 재료, 예를 들어 4.5kg/m2의 평량을 가진 화학 물질을 기반으로 하며, 흡열성 접착제는 수상의 규산염 기반 접착제이다. 곡선은 시간 함수로 튜브 온도를 나타낸다.
도 4A의 곡선은 다음 방정식에 따라 온도가 변하는 ISO 834 표준 곡선에 따라 테스트 온도가 화재를 나타내는 테스트 중 열전대(7a, 7b, 7c) 수준의 온도 대 시간 곡선을 나타낸다.
T = 20 + 345log10(8t+1)
여기서, T = 섭씨 단위의 평균 오븐 온도
T = 분 단위 지속 시간
이 테스트의 경우 압력 설정값도 23Pa이다.
이 테스트에서 곡선(10)은 흡열재 층 사이의 열전대(7c) 수준에서 흡열재의 온도가 빠르게 상승함을 보여준다. 곡선(11)에 따르면 열전대(7b)의 온도는 약 90분에 변곡점 (21)에서 흡열의 완전한 열화가 시작될 때까지 100℃의 온도에서 단계(20)에서 30분 후에 도달하도록 상승한다. 흡열 접착제가 물을 섬유질 물질로 배출하면 이 재료에 수증기가 발생하는 한 온도 상승을 제한한다. 그런 다음 이 열전대(7b)의 온도가 화재 온도까지 상승하기 시작한다. 곡선(12)에 따르면 초절연 재료 아래 선관과 접촉하는열전대(7a)인 경우 변곡점(23)의 약 40초 지점에서 온도가 100℃로 올라간 후 변곡점(22)에서 약 160초 동안 100℃로 유지되었다가 증가한다. 이 경우, 초절연 재료는 재료 내부의 수분 이동으로 인해 100℃ 이하에서 충분히 오랫동안 온도를 제한할 수 없음을 알 수 있다.
도 3B의 장치는 초절연 재료(2)층과 미네랄 울(4a, 4b)층과 두 접착제 층(41A, 41b)으로 구성된 흡열 재료 사이에 증기 장벽(3)을 삽입하는 보호 장치이다. 미네랄 울은 여기에서도 병치된 판의 형태로 제공된다. 열전대 (7d)는 흡열재료층(4a)측에 증기 장벽(3)의 높이에 위치하고, 열전대(7e)는 초절연 재료층과 튜브(1) 사이에, 열전대(7f)는 울 층(4a, 4b) 사이에 위치한다.
증기 장벽이 있는 이 구성의 테스트는 흡열 층 사이의 열전대 7f의 온도가 그래프(4a)의 온도와 유사하기 때문에 표시되지 않은 그래프(4b)에 표시된다. 열전대(7d)에 해당하는 곡선(13)에 따라, 흡열 재료의 증기 방출에 해당하는 약 30분의 변곡점(24)과 약 80분의 변곡점(26) 사이에는 항상 100℃에서 안정기가 있다. 흡열 재료가 온도를 10℃ 수준에서 10℃ 이상으로 유지하는 한, 초절연 재료는 튜브(1)와 접촉하는 온도가 30mn과 110mn 사이에서 100℃를 향해 실질적으로 선형적으로 증가한다. 이는 증기 장벽 덕분에, 재료에 의해 방출된 물은 화염에 의해 공격받지 않는 한, 단열 특성을 유지하는 열 재료로 이동하지 않는다.
흡열 재료가 온도를 10℃ 수준에서 10℃ 이상으로 유지하는 한, 튜브(1)와 접촉하는 초절연 재료의 온도는 30mn과 110mn 사이에서 100℃를 향해 실질적으로 선형적으로 증가한다. 초절연 재료의 효과는 물 이동이 없어서 저하되지 않는다.
따라서 보호 효과는 증기 장벽이 없는 두 재료의 조합에 비해 증가한다.
해당 부분에 대한 도 5는 재료가 튜브(1)의 밴드 형태인 부분적으로 분해된 실시예를 개략적으로 보여준다.
이 실시예에 따르면 초절연 재료(2a, 2b)의 두 밴드는 튜브의 나선형에 감겨 두께가 서로 상쇄되어 프로펠러 단면 간 접합부를 덮는다. 막 또는 코팅된 직물의 장벽(3)은 연속적인 가장자리와 흡열 재료(4)의 피복(6)으로 자체가 나선으로 감겨 있다.
본 발명은 단지 예로서, 위에서 설명된 실시예에 제한되지 않으며, 당업자가 추구하는 보호의 틀 내에서 고려할 수 있는 모든 변형을 포함하고, 특히 초절전 재료 및 흡열 재료의 층의 두께는 장치를 보호하는 데 필요한 온도에 따라 조정될 수 있다.

Claims (11)

  1. 상기 장치(1)를 덮는 온도 절연 재료(2)의 하나 이상의 층(2, 2a, 2b, 2c, 2d)을 포함하고, 상기 온도 절연 재료의 층과 흡열 재료(4)의 하나 이상의 층(4a, 4b, 4c, 4d)을 덮는 증기 장벽(3), 상기 증기 장벽을 덮는 증기 장벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 방지 코팅 장치(1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 절연 재료(2)가 초절연이라 불리는 20mW·m-1·K-1 미만의 열전도율을 갖는 재료인 화재 방지 코팅.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 초절연 재료가 실리카 에어로겔, 폴리우레탄 에어로겔 또는 미세다공성 물질인 화재 방지 코팅.
  4. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    증기 장벽(3)이 100℃ 이상의 온도에서 밀봉 특성을 유지하는 알루미늄 또는 폴리머 필름 또는 막 또는 원료 실리콘으로 코팅된 직물인 화재 방지 코팅.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡열 재료(4)가 물리적 흡열 재료, 특히 상변화 재료 또는 화학적 흡열 재료인 화재 방지 코팅.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡열 재료(4)가 금속 또는 준금속 산화물 및/또는 수산화마그네슘의 수화물과 같은 열 방출성 수분 함유 분자의 건조 입자를 포함하는 섬유상 복합체인 화재 방지 코팅.
  7. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡열 재료(4)가 흡열 접착제에 의해 함께 접착된 미네랄 울 유형 섬유 재료의 층으로 구성되는 화재 방지 코팅.
  8. 제 7 항에 있어서,
    흡열 접착제가 수성 상의 실리케이트계 접착제인 화재 방지 코팅.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    흡열 재료 층(4a, 4b, 4c, 4d)의 두께가 20cm 내지 100cm인 화재 방지 코팅.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    단열재의 층(2, 2a, 2b, 2c, 2d) 두께가 5cm 내지 40cm인 화재 방지 코팅.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보호 덮개(5)가 흡열 재료의 층을 덮는 것을 특징으로 하는 화재 방지 코팅.
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