KR20230161619A - 난연성 및 내화학성이 우수한 스파이럴 덕트 - Google Patents

난연성 및 내화학성이 우수한 스파이럴 덕트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 난연성 및 내화학성이 우수한 스파이럴 덕트에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 덕트용 밴드스트립을 나선형으로 감으면서 밴드스트립의 측방 중첩부 심부에 2개의 구속용 와이어가 자리잡은 상태로 절곡성형하여 형성된 나선형 이음매가 덕트의 내벽면에는 은폐되도록 형성되고 외벽면에는 돌출되도록 형성됨으로써 관체 내의 유체 흐름이 방해받지 않고 미세물질 탈리로 인한 관체내 오염도 방지됨과 동시에 유체 누설의 방지가 가능한 기술에 관한 것이다.

Description

난연성 및 내화학성이 우수한 스파이럴 덕트{SPIRAL DUCT WITH EXCELLENT FIRE RETARDANT AND CHEMICAL RESISTANCE}
본 발명은 스파이럴 덕트에 관한 것으로, 특히 난연성 및 내화학성이 있으며 위험성 있는 가스 등의 유체에 대한 누설방지까지도 가능한 스파이럴 덕트에 관한 것이다.
일반적으로 스파이럴 덕트(spiral duct)는 냉난방공조(환기,급배기), 산업 용도의 유체 운송, 공장환경 등 다양한 곳의 덕트공사에 사용되는 부속품이다. 스파이럴 덕트중 원형 스파이럴 덕트는 각형 덕트보다는 유체의 흐름성이 우수하여 공기와 같은 유체 조절과 환기가 원활하고 기밀성이 상대적으로 높아 에너지 절감에 효율적이다.
이러한 스파이럴 덕트는 공급롤에 감겨진 일정 폭의 원소재를 풀어 연속적으로 스파이럴 덕트 제조장치에 공급하면서 나선형으로 성형하되 서로 중첩 대응하는 단부가 맞물리도록 절곡 및 연접함에 의해 그 제조가 완성된다.
이러한 스파이럴 덕트는 길이방향으로 연속되며 일정폭을 갖는 소재의 폭방향 단부를 연접시키는 것인 만큼 소재 상호간의 견고한 결합이 매우 중요하다. 소재간의 결합이 완벽하지 않으면 덕트의 내부를 통과하는 유체가 누설되거나 유체의 흐름에 따른 떨림문제를 야기시킨다.
특히 스파이럴 덕트가 불산가스와 같은 고위험성이 있는 가스 운송에 사용할 수 있으려면 스파이럴 덕트가 내화학성 및 난연성을 가져야할 뿐만 아니라 가스 누설방지가 가능한 고도의 기밀성을 가져야 한다.
그러므로 고위험성을 갖는 유체 운송이 가능하도록 내화학성 및 난연성을 가짐과 동시에 가스와 같은 유체에 대한 누설방지까지도 가능한 고도의 기밀성을 갖는 스파이럴 덕트가 제조될 수 있다면 관련자들로부터 큰 호응을 얻을 수 있을 것이다.
한편, 스파이럴 덕트와 관련된 종래기술로는 대한민국공개실용신안공보 제20-2011-0003062호 등이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 가스와 같은 고위험성을 갖는 유체 운송까지도 가능하도록 내화학성 및 난연성을 가짐과 동시에 유체에 대한 누설방지가 가능한 고기밀성을 갖는 스파이럴 덕트를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 덕트 내부에 오염이 야기되지 않고 덕트관 내부에 유체 흐름이 방해되지 않도록 하는 유체 누설방지가 가능한 스파이럴 덕트를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적에 따른 본 발명의 스파이럴 덕트는 난연성 및 내화학성이 있는 PTFE소재 또는 내외측면에 상기 PTFE소재로 코팅된 코팅층을 갖는 섬유소재로 형성되는 덕트용 밴드스트립; 및 상기 밴드스트립을 나선형으로 감으면서 서로 이웃하는 밴드스트립 간에 중첩되는 중첩부를 절곡성형하여 형성되며, 내벽면에는 은폐되도록 형성되고 외벽면에는 돌출되도록 형성되는 나선형 이음매;를 포함하며, 상기 나선형 이음매는, 상기 밴드스트립의 중첩부를 서로 접합하는 접합용 이음테이프; 상기 밴드스트립의 중첩부 심부에 위치하는 구속용 와이어; 및 상기 중첩부의 외측에 결속되는 클램핑 오버재킷;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 접합용 이음테이프는, PFA(Perfluoroalkoxy)소재 필름, FEP(Fluorinated ethylene propylene)소재 필름 및 ETFE(Ethylene tetrafluoroethylene)소재 필름으로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 섬유소재는, 아라미드섬유 또는 유리섬유임을 특징으로 한다.
또한, 상기 밴드스트립의 중첩부 심부에 2개의 상기 구속용 와이어가 위치되게 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 스파이럴 덕트가 내화학성 및 난연성을 가지며 가스와 같은 유체의 누설방지가 가능한 고도의 기밀성을 가지므로 불산가스와 같은 고위험성이 있는 가스 운송 등에 사용할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유체 누설방지가 가능한 스파이럴 덕트의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유체 누설방지가 가능한 스파이럴 덕트의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스파이럴 덕트의 제조장치의 개략 구성도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유체 누설방지가 가능한 스파이럴 덕트의 개략적인 제조 절차도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.
본 발명에서는 불산가스와 같은 고위험성 가스 운송에 사용할 수 있도록 가스와 같은 유체의 누설방지가 가능한 고도의 기밀성을 가짐은 물론이고 내화학성과 난연성, 내구성 등이 모두 충족되는 스파이럴 덕트를 구현한다.
이를 위해 본 발명의 스파이럴 덕트를 구성하는 원소재는 기본적으로 내화학성, 난연성 및 내구성이 우수한 소재를 사용해야 한다.
본 발명에 따른 스파이럴 덕트를 구성하는 원소재는 PTFE(Polytetrafluoroethylene: 폴리테트라 플루오로에틸렌), PTFE소재가 내외면층에 코팅된 아라미드섬유, PTFE소재가 내외면층에 코팅된 유리섬유를 사용한다.
PTFE(Polytetrafluoroethylene)소재는 탄소성분과 불소성분의 혼합체로서 불소탄화물계 소재이며, 고온에 강한 내열성과 내약품성이 뛰어나며 마찰계수가 극히 낮은 플라스틱 소재이며, 접착성이 없다는 특성이 있다.
즉, PTFE소재의 좋은 특성으로는, 우수한 내열성, 우수한 내화학성, 낮은 마찰계수, 우수한 난연성, 탁월한 전기 절연성, 비점착성, 내후성 등이 있다. PTFE소재의 대표적 상품으로는 듀폰사의 "TEFLON"이 있다.
스파이럴 덕트는 덕트용 밴드스트립을 나선형으로 감으면서 성형하되 이웃하는 밴드스트립의 중첩 부분을 절곡성형으로 결합함에 따라 이음매가 형성된다.
본 발명에서 스파이럴 덕트의 원소재를 PTFE소재로 사용하여 스파이럴 덕트를 제조하게 되면 비록 내화학성 등을 포함한 PTFE소재의 좋은 특성들을 갖고 있지만 서로 접착되지 않는 큰 단점 역시 포함하고 있는바, 이음매 부분을 통한 가스누설 현상이 야기되는 문제가 있다.
그러므로 본 발명이 스파이럴 덕트의 원소재로 PTFE소재를 사용하려면 스파이럴 덕트의 이음매 부분에서의 유체누설 문제를 반드시 해결해야 한다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 유체 누설방지가 가능한 스파이럴 덕트의 구성도로서, 덕트관체(2)의 이음매(12)에 접합용 이음테이프(20)와 아울러 구속용 와이어(30)가 1개 있는 구조이다.
그리고, 도 2는 본 발명의 제 2실시예에 따른 유체 누설방지가 가능한 스파이럴 덕트의 구성도로서, 덕트관체(2)의 이음매(12)에 접합용 이음테이프(20)와 아울러 구속용 와이어(30)가 2개 있는 구조이다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 본 발명의 유체 누설방지가 가능한 스파이럴 덕트의 덕트관체(2)를 구성하는 밴드스트립(10)은 내화학성 및 난연성, 내구성 등이 우수한 PTFE소재를 사용한다.
즉 본 발명의 밴드스트립(10)은 PTFE(Polytetrafluoroethlene)소재의 스트립, PTFE소재가 내외면층에 코팅된 섬유 스트립을 사용할 수 있다. PTFE소재가 내외면층에 코팅된 섬유 스트립으로는, PTFE소재가 내외면층에 코팅된 아라미드섬유스트립과 PTFE소재가 내외면층에 코팅된 유리섬유 스트립이 있다.
본 발명에 따라 채용된 PTFE소재의 밴드스트립(10)은 서로 간의 접착성이 없다. 이에 대한 해소책으로서 본 발명에서는 PTFE소재와 유사한 특성을 가지면서도 PTFE소재와 접착이 가능한 접합용 이음테이프(20)를 사용하되, 이음매(12)를 구성할 이웃하는 밴드스트립(10)의 중첩부(10a)(10b) 사이에 접합용 이음테이프(20)를 개재하여 밴드스트립(10)의 중첩부(10a)(10b)가 접합되게 구성한다.
본 발명에 따른 접합용 이음테이프(20)는 용융 접합이 가능하도록 밴드스트립(10)의 PTFE소재보다는 융점이 상대적으로 낮게 구성하며 밴드스트립(10)의 PTFE소재와 접착 가능한 불소기반 수지 필름재이다.
본 발명의 접합용 이음테이프(20)는, PFA(Perfluoroalkoxy)소재 필름, FEP(Fluorinated ethylene propylene)소재 필름, ETFE(Ethylene tetrafluoroethylene)소재 필름 중 하나를 이용할 수 있다.
접합용 이음테이프(20)의 소재들중 PFA(Perfluoroalkoxy)는 원소재인 PTFE의 특성을 보유함과 동시에 내후성, 내부식성, 내약품성이 탁월하고 특히 투명도와 기계적 강도가 우수한 특성을 갖는다. 또 일정 온도대(300~310℃)에서 용융이 가능하며 접착성도 있는 불소수지이다.
접합용 이음테이프(20)중 FEP(Fluorinated ethylene propylene)는 밴드스트립(10)의 원소재인 PTFE와 유사하게 내마모성, 내수성, 내유성, 내화학성, 내약품성, 저마찰계수, 비점착성, 전기절연 특성, 불연성, 내후성 등을 보유하고 있는 동시에 PFA보다는 상대적으로 낮은 일정 온도 대(260℃)에서 용융이 가능한 불소수지이다.
접합용 이음테이프(20)중 ETFE(Ethylene tetrafluoroethylene)는 다양한 사용온도 조건에서 탁월한 내후성, 기계적 강도, 부식성 등의 장점을 유지할 수 있도록 개발되어진 불소기반 고분자 수지이다. 다른 불소수지들과는 다르게 투명하며 가볍고 유연하면서도 고강도 특성을 보유하며 PFA보다는 상대적으로 낮은 일정 온도대(270℃)에서 용융이 가능하다.
본 발명의 스파이럴 덕트를 구성하는 덕트관체(2)의 이음매(12)를 구성함에 있어, 전기한 접합용 이음테이프(20)와 아울러 구속용 와이어(30) 1개 내지 2개가 사용되어서 이음매(12)를 통한 가스와 같은 유체 누설이 방지되도록 함은 물론이고, 밴드스트립(10)의 중첩부(10a)(10b)가 관체 내벽면에는 은폐되게 형성한다.
밴드스트립(10)의 중첩부(10a)(10b)가 덕트관체(2)의 내벽면에 노출되지 않게 즉, 은폐되게 형성된 것은 접합용 이음테이프(20)와 구속용 와이어(30)가 함께 사용되어 중첩부(10a)(10b)를 접합 및 구속함에 의해서 가능하다.
밴드스트립(10)의 중첩부(10a)(10b)가 관체 내벽면으로부터 은폐가 이루어지면 덕트관체(2)내 유체 흐름이 방해받지 않으며 중첩부(10a)(10b)가 관체내 노출시의 미세물질 탈리로 인한 관체내 오염도 방지된다.
즉 본 발명의 유체 누설방지가 가능한 스파이럴 덕트는, 난연성 및 내화학성이 있는 PTFE(Polytetrafluoroethylene)소재 및 PTFE소재 내외면 코팅층을 갖는 섬유소재중 하나로 된 덕트용 밴드스트립(10)을 나선형으로 감으면서 이웃하는 밴드스트립(10) 측방의 중첩부(10a)(10b)에 구속용 와이어(30)가 자리잡은 상태에서 절곡성형에 의한 결합으로 중첩부(10a)(10b)가 관체내벽면에서는 은폐되게 형성되며 외부로는 돌출된 나선형 이음매(12)를 갖는 덕트관체(2)를 구성하며, 덕트관체(2)의 밴드스트립 중첩부(10a)(10b) 간에는 PTFE소재와 접착가능한 불소기반 수지로 된 접합용 이음테이프(20)가 개재 및 접합되게 구성한 것이다.
그리고 덕트관체(2)의 이음매(12) 외측돌출부에는 금속재질 테이프에 의해 클램핑 오버재킷(40)이 결속되게 구성한다.
덕트관체(2)의 이음매(12) 외측돌출부를 감싸서 결속하는 클램핑 오버재킷(40)은 스텐레스 스틸과 같은 금속재질 테이프(도 6의 38)를 이용한 성형가공으로 얻어지며, 상기 금속재질 테이프(38)는 금속재 심봉(도 6의 36)을 시트형태로 압연가공함으로써 얻어진다.
본 발명에 따라 압연가공된 금속재질 테이프(38)을 이용한 단계적 성형으로 얻어지는 클램핑 오버재킷(40)은 절단가공된 통상의 플레이트와는 다르게 날카로운 버(burr)가 없으므로 클램핑 오버재킷(40)의 결속중이나 본 발명의 스파이럴 덕트의 현장 설치중 수지막과 같은 PTFE소재의 덕트관체(2)에 손상을 가하지 않는 이점이 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스파이럴 덕트 제조장치의 개략 구성도이고, 도 4 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 유체 누설방지가 가능한 스파이럴 덕트이 개략적 제조 절차도이다.
도 3 내지 도 8을 함께 참조하면, 본 발명의 스파이럴 덕트 제조장치에는 PTFE소재의 밴드스트립(10)과 불소기반 수지로 된 접합용 이음테이프(20)가 공급되고, 또 덕트관체(2)의 이음매(12) 외측돌출부를 감싸며 결속하기 위한 클램핑 오버재킷(40)이 공급된다.
본 발명의 스파이럴 덕트 제조장치에 공급되는 PTFE소재의 밴드스트립(10)의 좌우 가장자리의 양측 중첩부(10a)(10b)에는 도 4에서와 같은 형태의 플라즈마 표면개질처리가 이루어진다.
플라즈마 표면개질처리는 도 3의 표면 개질처리부(14)에 의해서 이루어지며 플라즈마 표면개질처리에 의해서 밴드스트립(10)의 중첩부(10a)(10b)의 표면은 접착력이 더 좋은 상태가 된다.
도 4의 (a)는 구속용 와이어(30)가 1개인 경우로서 플라즈마 표면개질 처리면이 우측 상표면과 좌측 저표면에 형성된 밴드스트립(10)의 중첩부(10a)(10b)를 보여주고 있고, 도 4의 (b)는 구속용 와이어(30)가 2개인 경우로서 플라즈마 표면개질 처리면이 좌우측 상표면에 모두 형성된 밴드스트립(10)의 중첩부(10a)(10b)를 보여주고 있다.
플라즈마 표면개질 처리된 중첩부(10a)(10b)를 갖는 PTFE소재의 밴드스트립(10)가 스파이럴 덕트 제조장치에 공급된 후 밴드스트립(10)을 나선형으로 감기면서 밴드스트립 중첩부(10a)(10b) 사이에는 도 5에서와 같이 불소기반 수지로 된 접합용 이음테이프(20)가 개재되며, 스파이럴 덕트 제조장치의 고주파 가열롤러(22)(24)에 의해서 열융착되어서 접합용 이음테이프(20)를 매개로 밴드스트립(10)의 측방 중첩부(10a)(10b)가 접합된다.
도 5의 (a)는 구속용 와이어(30)가 1개인 경우로서 밴드스트립(10)의 상하중첩부(10a)(10b) 사이에 접합용 이음테이프(20)가 개재되어 상하측 고주파 가열롤러(22)쌍의 고주파 가열에 의한 열융착으로 접합되는 것을 보여주고 있다.
도 5의(b)는 구속용 와이어(30)가 2개인 경우로서 감겨지는 과정중 절곡성형롤(미도시됨)에 의해 직각 절곡되어진 밴드스트립(10)의 좌우 중첩부(10a)(10b) 사이에 접합용 이음테이프(20)가 개재되게 하고 좌우측 고주파가열롤러(24)쌍의 고주파 가열에 의한 열융착으로 접합되는 것을 보여주고 있다.
한편 본 발명의 스파이럴 덕트 제조장치에 공급되는 클램핑 오버재킷(40)은 도 6과 같은 전처리 과정을 통해서 얻어진다. 즉 스텐레스 스틸과 같은 금속재 심봉(36)을 시트형태로 압연가공하여 금속재질 테이프(38)을 얻고, 그 후 금속재질 테이프(38)는 찢어지지 않도록 하기 위해 좌우측 가장자리에 대한 연마가공도 수행하는 것이 바람직하다. 그 다음으로는 금속재질 테이프(38)를 이용한 곡성형이 점차적으로 이루어지는 성형롤러들을 단계적으로 거치면서 클램핑 오버재킷(40)을 마련한다.
스파이럴 덕트 제조장치에 공급되는 클램핑 오버재킷(40)은 도 7의 (a)(b)에서와 같이 덕트관체(2)의 외측에 위치한 이음매 성형롤러(32a)(34a)의 성형틀 요홈에 끼워지고, 스파이럴 덕트 제조장치에 공급되는 구속용 와이어(30)가 안치된 인서트 성형롤러(32b)(34b)가 접합용 이음테이프(20)로 접합된 밴드스트립(10)의 중첩부(10a)(10b)를 이음매 성형롤러(32a)(34a)의 성형틀 요홈으로 밀어넣어서 이음매(12)의 성형이 이뤄지게 한다.
그에 따라 도 7의 (a)(b)에서와 같이 이음매(12)의 외측돌출부에는 클램핑 오버재킷(40)으로 감싸져 있고 클램핑 오버재킷(40)내에는 구속 와이어(30)가 심부에 위치된 상태에서 절곡성형된 밴드스트립(10)의 중첩부(10a)(10b)가 접합용 이음테이프(20)로 접합된 상태로 있게 되며, 덕트관체(2) 내에는 밴드스트립(10)의 중첩부(10a)(10b)가 노출되지 않도록 된 덕트관체(2)의 이음매(12)가 구성된다.
그후 클램핑 오버재킷(40)으로 결속된 이음매(12)의 성형이 이루어진 후에는 이음매 성형롤러(32a)(34b)의 성형틀 요홈으로부터 탈리되고, 그 다음에는 도 8의 (a)(b)에서와 같이 바로 하류부에 위치된 양측 네크 가압롤러(42)에 의해서 클램핑 오버재킷(40)의 목부위가 더욱 조임된다.
그에 따라 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 클램핑 오버재킷(40)에 의해 이음매(12)의 외측돌출부가 결속되고 구속용 와이어(30)가 심부에 자리잡는 절곡성형에 의한 결합으로 고기밀성을 유지하는 나선형 이음매(12)를 갖는 덕트관체(2)가 제조 완성된다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위 및 그 청구범위와 균등한 것에 의해 정해져야 한다.
(2) : 덕트관체
(10) : 밴드스트립
(10a)(10b) : 중첩부
(12) : 이음매
(14) : 표면 개질처리부
(20) : 접합용 이음테이프
(22)(24) : 고주파 가열롤러
(30) : 구속용 와이어
(32a)(34a) : 이음매 성형롤러
(32b)(34b) : 인서트 성형롤러
(36) : 금속재 심봉
(38) : 금속재질 테이프
(40) : 클램핑 오버재킷
(42) : 네크 가압롤러

Claims (4)

  1. 난연성 및 내화학성이 있는 PTFE소재 또는 내외측면에 상기 PTFE소재로 코팅된 코팅층을 갖는 섬유소재로 형성되는 덕트용 밴드스트립; 및
    상기 밴드스트립을 나선형으로 감으면서 서로 이웃하는 밴드스트립 간에 중첩되는 중첩부를 절곡성형하여 형성되며, 내벽면에는 은폐되도록 형성되고 외벽면에는 돌출되도록 형성되는 나선형 이음매;를 포함하며,
    상기 나선형 이음매는,
    상기 밴드스트립의 중첩부를 서로 접합하는 접합용 이음테이프;
    상기 밴드스트립의 중첩부 심부에 위치하는 구속용 와이어; 및
    상기 중첩부의 외측에 결속되는 클램핑 오버재킷;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유체 누설방지가 가능한 스파이럴 덕트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접합용 이음테이프는,
    PFA(Perfluoroalkoxy)소재 필름, FEP(Fluorinated ethylene propylene)소재 필름 및 ETFE(Ethylene tetrafluoroethylene)소재 필름으로 이루어진 군에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 유체 누설방지가 가능한 스파이럴 덕트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 섬유소재는,
    아라미드섬유 또는 유리섬유임을 특징으로 하는 유체 누설방지가 가능한 스파이럴덕트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밴드스트립의 중첩부 심부에 2개의 상기 구속용 와이어가 위치되게 구성되는 것을 특징으로 하는 유체누설방지가 가능한 스파이럴 덕트.
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