KR101285517B1 - 기능성 에프알피 재료 및 이를 이용한 세정탑 및 이의 제조방법 - Google Patents

기능성 에프알피 재료 및 이를 이용한 세정탑 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내열성 및 내화학성을 구비한 기능성 FRP 재료에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 기능성 첨가물을 혼합하고, 페놀수지에 기능성 첨가물을 혼합하여 내열성, 내화학성, 내구성을 구비한 FRP 재료 및 이를 이용하여 특정의 성형물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
또한 상기한 FRP 재료 및 이를 이용하여 특정의 제조하는 방법을 이용하여 고온에도 강하며, 산성에도 강하며 크랙이나 균열이 발생하지 않은 세정탑을 제공하고자 하는 기술이다.
본 발명은 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄, 반도체 식각 폐액 건조물, 탈크, 철분말 또는 티타늄 분말을 하나 이상 포함한 수지층과 유리섬유가 다수로 적층되어 경화된 지주형 FRP 재료를 제공한다.
또한 본 발명은 페놀수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄, 반도체 식각 폐액 건조물, 탈크, 철분말 또는 티타늄 분말을 하나 이상 포함한 수지층과 유리섬유가 다수로 적층되어 경화된 내화형 FRP 재료를 제공한다.
또한 본 발명은 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄을 하나 이상 포함한 수지층과 유리섬유가 다수로 적층된 지주형 FRP층 및, 상기 지주형 FRP층에 페놀수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄을 하나 이상 포함한 수지층과 유리섬유가 다수로 적층되어 경화된 내화형 FRP 층이 형성된 복합형 FRP 재료를 제공한다.
또한 본 발명은 특정한 형상의 몰드 준비 공정(1공정),
상기 몰드에 이형지를 형성하는 공정(2공정),
불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄을 하나 이상 포함한 수지를 도포하여 수지층을 형성하고 상기의 수지층에 유리섬유를 적층하여 유리섬유층을 형성하는 공정을 1회 이상 다수로 수행하는 공정(3공정),
상기 유리섬유층 위에 페놀수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄을 하나 이상 포함한 수지를 도포하여 수지층을 형성하고 상기의 수지층에 유리섬유를 적층하여 유리섬유층을 형성하는 공정을 1회 이상 다수로 수행하는 공정(4공정)을 포함하는 특정한 형상의 복합형 FRP 성형물을 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기의 복합형 FRP 성형물을 제조 방법에 있어서,
제3공정 후에 경화시키는 공정(3-2 공정),
상기 경화 공정 후에 유리섬유층을 연마하는 공정(3-3 공정)이 더 부가되는 것을 특징으로 하는 특정한 형상의 복합형 FRP 성형물을 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 제조방법에 의하여 제조되어 성형된 세정탑의 구성물 및 상기 구성물을 접합연결하여 제조된 세정탑을 제공한다.
또한 본 발명은 분사노즐, 노즐관, 맨홀, 작업대가 형성된 원통형 몸체,
연결관, 맨홀이 형성되고 물 유입관 또는 물 배수관이 선택적으로 형성된 집수조,
배출가스 유입 덕트, 배출가스 유출구가 있는 뚜껑을 접합연결하여 제조된 세정탑을 제공한다.

Description

기능성 에프알피 재료 및 이를 이용한 세정탑 및 이의 제조방법{functional FRP materials and the scrubber production method using thereof and the scrubber}
본 발명은 내열성 및 내화학성을 구비한 기능성 FRP 재료에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 기능성 첨가물을 혼합하고, 페놀수지에 기능성 첨가물을 혼합하여 내열성, 내화학성, 내구성을 구비한 FRP 재료 및 이를 이용하여 특정의 성형물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
또한 상기한 FRP 재료 및 이를 이용하여 특정의 제조하는 방법을 이용하여 고온에도 강하며, 산성에도 강하며 크랙이나 균열이 발생하지 않은 세정탑을 제공하고자 하는 기술이다.
FRP(Fiber Glass Reinforced Plastics)는 우수한 내식성과 성형성을 가진 폴리에스테르 수지 등과 같은 고분자 물질 수지에 우수한 인장강도와 압축강도를 가진 유리섬유나 카본섬유 등의 독립적인 재료를 결합하여 두 재료의 장점을 극대화하는 Dual Phase의 복합재료이다.
FRP는 세계 2차 대전 당시 미국에서 항공기의 경량을 위한 부재로 사용된 이래 경량성에 비하여 강도가 뛰어난 것 외에도 내식성, 에너지 흡수성, 단열성 및 제작설치의 용이성 및 유지보수의 편리성 등으로 석유화학, 자동차, 선박, 환경설비 또는 레저산업 등에 꾸준하게 적용되어 그 수요가 계속 증가되고 있는 소재이다.
FRP는 상기와 같은 좋은 특성으로 인하여 특히 환경분야에서 대기 배출가스를 제어하는 세정탑의 재료로 많이 사용되고 있다.
세정탑(scrubber)이란 탑 내부로 유입시킨 가스에 액체를 분사하여, 이 액체를 통해 기체 속에 포함되어 있는 대기오염물질이나 미세한 먼지 등을 씻어 제거하는 장치로서, 보통, 백필터(bag filter)를 거쳐 나온 배기가스를 배출가스 유입덕트를 통해 세정탑 내부로 유입시키고, 그 내 외부의 집수조에 담긴 물을 일정높이까지 순환시켜 노즐을 이용하여 분사시킴으로써, 가스 내에 포함된 대기오염물질 및 먼지를 물과 혼합시켜 제거하고, 정화된 가스를 외부로 배출시키는 작용을 하는 시설을 의미한다.
세정탑 내부로 유입되는 배출가스는 보통 황산화물, 질소산화물, 아황산가스 등의 대기오염물질과 미세먼지를 포함하고 있으며, 이에 따라 분사되는 노즐과 배출가스가 접촉하여 산성을 띠게 되므로 일반적인 스테인레스 스틸로 이루어진 세정탑도 부식 현상이 발생하여 내구연한이 현저히 감소되는 문제점이 발생한다.
따라서 이러한 문제점 때문에 최근에는 상기한 FRP 재료의 장점 때문에 FRP를 이용하여 세정탑을 제조하는 기술이 많이 제공되고 있다.
그러나 FRP는 상기에서 열거한 우수한 장점이 있는 재료임에도 불구하고 고온(150도씨 이상)에서는 열 변형 및 화재의 위험성 때문에 고온이 작용하는 설비물의 제조에는 적용할 수 없는 단점이 있다.
또한 종래의 FRP 재료는 E-glass형 유리섬유가 200도씨까지는 열적으로는 강도가 저하되지 않으나 200도씨가 넘는 경우 서서히 강도 열화가 생기며 250도씨까지는 팽창을 하지만 그 이상의 온도가 되면 수축하며 한 번 수축된 유리섬유는 온도가 떨어져도 원래상태로 복원되지 않는다.
이러한 문제점으로 인하여 종래의 FRP는 유리섬유와 수지층과의 층간 박리와 Crack이 발생하게 되며, 이러한 것이 구조물의 변형으로 이어져 내구성과 유지보수에 많은 어려움을 주고 있는 실정이다.
따라서 본 발명은 상기한 FRP 재료로 이루어진 세정탑의 문제점을 완전히 해결하는 FRP 재료 및 이를 제조하는 방법 및 이를 이용한 세정탑을 제공하고자 한다.
본 발명은 내화학성, 내열성 및 내구성을 현저히 높인 FRP 재료를 제공하고자 한다.
본 발명은 상기한 FRP 재료의 단점인 고온(150도씨 이상)에서의 열 변형 및 화재의 위험성을 현저히 감소시킨 FRP 재료를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 200도씨 이상에서도 유리섬유와 수지층과의 층간 박리 및 Crack 발생을 현저히 방지하는 FRP 재료를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 수지의 성분이 다른 층으로 구성된 복합형 FRP 재료를 제공하여 상기한 문제점을 완전히 해결하는 복합형 FRP 재료를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 수지 층을 다르게 구성한 종래의 FRP 재료의 문제점인 서로 다른 수지층 간의 박리 및 크랙 현상을 현저히 방지하는 복합형 FRP 재료를 제조하는 방법 및 이에 따른 복합형 FRP 재료를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 상기한 본 발명의 FRP 재료를 이용하여 특정한 형상의 성형물을 제조하는 방법 및 이에 따른 특정한 형상의 FRP 성형물을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 상기한 특정한 형상으로 제조된 FRP 성형물을 이용하여 세정탑을 제조하는 방법 및 그 세정탑을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점 및 요구를 해결하기 위하여,
불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄, 반도체 식각 폐액 건조물, 탈크, 철분말 또는 티타늄 분말을 하나 이상 포함한 수지층과 유리섬유가 다수로 적층되어 경화된 지주형 FRP 재료를 제공한다.
또한 본 발명은 페놀수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄, 반도체 식각 폐액 건조물, 탈크, 철분말 또는 티타늄 분말을 하나 이상 포함한 수지층과 유리섬유가 다수로 적층되어 경화된 내화형 FRP 재료를 제공한다.
또한 본 발명은 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄을 하나 이상 포함한 수지층과 유리섬유가 다수로 적층된 지주형 FRP층 및, 상기 지주형 FRP층에 페놀수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄을 하나 이상 포함한 수지층과 유리섬유가 다수로 적층되어 경화된 내화형 FRP 층이 형성된 복합형 FRP 재료를 제공한다.
또한 본 발명은 특정한 형상의 몰드 준비 공정(1공정),
상기 몰드에 이형지를 형성하는 공정(2공정),
불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄을 하나 이상 포함한 수지를 도포하여 수지층을 형성하고 상기의 수지층에 유리섬유를 적층하여 유리섬유층을 형성하는 공정을 1회 이상 다수로 수행하는 공정(3공정),
상기 유리섬유층 위에 페놀수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄을 하나 이상 포함한 수지를 도포하여 수지층을 형성하고 상기의 수지층에 유리섬유를 적층하여 유리섬유층을 형성하는 공정을 1회 이상 다수로 수행하는 공정(4공정)을 포함하는 특정한 형상의 복합형 FRP 성형물을 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기의 복합형 FRP 성형물을 제조 방법에 있어서,
제3공정 후에 경화시키는 공정(3-2 공정),
상기 경화 공정 후에 유리섬유층을 연마하는 공정(3-3 공정)이 더 부가되는 것을 특징으로 하는 특정한 형상의 복합형 FRP 성형물을 제조 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 제조방법에 의하여 제조되어 성형된 세정탑의 구성물 및 상기 구성물을 접합연결하여 제조된 세정탑을 제공한다.
또한 본 발명은 분사노즐, 노즐관, 맨홀, 작업대가 형성된 원통형 몸체,
연결관, 맨홀이 형성되고 물 유입관 또는 물 배수관이 선택적으로 형성된 집수조,
배출가스 유입 덕트, 배출가스 유출구가 있는 뚜껑을 접합연결하여 제조된 세정탑을 제공한다.
본 발명에 따른 FRP 재료는 내화학성, 내열성 및 내구성이 현저히 높은 효과를 자랑한다.
또한 본 발명에 따른 지주형 FRP 재료 및 복합형 FRP 재료는 불포화에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지를 사용함에 따라 종래의 불포화에스테르 수지를 사용한 것에 비하여 더욱 내화학성, 내열성 및 내구성이 현저히 높은 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 지주형 FRP 재료. 내화형 FRP 재료 및 복합형 FRP 재료의 수지에 실리케이트를 혼합하여 조성함에 따라 200도씨 이상에서도 유리섬유와 수지층과의 층간 박리 및 Crack 현상을 종래의 기술보다 현저히 방지하는 효과를 나타낸다.
또한 본 발명에 따른 FRP 재료는 그 수지층에 수산화알루미늄을 혼합하여 조성함에 따라 화염 등으로 가열되는 수지층에 결정수가 방출되는 작용을 하게 하여 난연성이 현저히 증가되는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 FRP 재료는 그 수지층에 반도체 식각 폐액 건조물을 혼합하여 조성할 수가 있어 FRP 재료의 강도가 현저히 높아질 뿐만 아니라 폐기물을 재활용하는 효과가 나타난다. 더불어 반도체 식각 폐액 건조물은 폐액에서 분리된 고강도 유리분말이고 산성을 띠고 있고 특히 본 발명의 내화형 FRP 재료는 페놀수지층을 사용하고 있는바 페놀수지는 상온 경화형 수지로 경화시 촉매로 산을 사용하므로 반도체 식각 폐액 건조물을 사용함에 따라 산을 사용할 필요가 없는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 FRP 재료는 탈크, 철분말 또는 티타늄 분말을 수지층에 혼합하여 조성할 수가 있어 그 강도 및 내열성, 내화성이 현저히 강화된다.
또한 본 발명은 FRP 재료를 제조하는 방법에 기술적 특징이 있어서, 종래의 FRP 재료 중 수지층이 서로 다르게 구성한 종래의 FRP 재료의 문제점인 서로 다른 수지층 간의 박리 및 크랙 현상을 현저히 방지하는 효과가 나타난다.
즉, 본 발명의 FRP 재료는 수지층 위에 유리섬유 층을 형성하고 다시 수지층을 형성하면서 유리섬유 층을 적층하는 방법을 사용하는데 기술적 특징이 있으며, 특히 복합형 FRP 재료는 유리섬유 층이 최종으로 형성된 지주형 FRP 층을 형성한 후 다시 내화형 FRP 층을 형성하면서 페놀수지를 유리섬유 위에 적층하는 방법을 수행함에 따라 서로 다른 수지 층을 유리섬유로 연결하는 작용과 효과가 나타나 200도씨 이상의 고온에서도 기계적 강도와 구조적 안정성을 확보하는 현저한 효과가 있다.
특히, 본 발명의 FRP 재료는 지주형 FRP층과 내화형 FRP층이 박리되지 않고 200도씨 이상의 고온에서도 기계적 강도와 구조적안정성을 확보하는 복합형 FRP 재료 제공방법을 제공한다.
즉, 본 발명은 상기한 지주형 FRP 층을 먼저 형성하고 경화시킨 후 그 최종의 유리섬유 층을 연마하는 공정을 수행하여 이 연마된 유리섬유 층을 내화형 FRP 층인 페놀수지를 직접 도포하여 수지층을 형성하고 다시 유리섬유 층과 교대로 적층하는 공정을 수행한 후 경화시킴에 따라 지주형 FRP층과 내화형 FRP층이 박리되지 않고 200도씨 이상의 고온에서도 기계적 강도와 구조적 안정성을 확보하는 효과가 창출된다.
또한 본 발명은 상기한 본 발명의 FRP 재료를 형성하면서 특정한 형상의 몰드를 이용하여 특정한 FRP 재료 성형물을 제공할 수 있다.
따라서 이러한 특정한 형상의 FRP 재료 성형물을 조립하여 배출가스의 오염물질을 제거하는 세정탑을 제조할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 FRP 재료 세정탑은 이미 언급한 바와 같이 그 재료의 특성으로 인하여 내화학성, 내열성 및 내구성이 현저히 높은 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 FRP 재료 세정탑은 지주형 FRP층과 내화형 FRP층이 박리되지 않고 200도씨 이상의 고온에서도 기계적 강도와 구조적안정성을 확보하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 FRP 재료 세정탑은 제조비가 적게 들고 제조 공정이 간단하여 설치의 용이성 및 개수 또는 보수의 문제점을 해결해주는 효과가 있다.
도 1은 복합형 FRP 재료의 단면도.
도 2는 복합형 FRP 재료(유리섬유 층 연마공정 포함한 공정을 이용한 방법으로 제조한 것)의 단면도.
도 3은 원통형 형상의 복합형 FRP 재료를 제조하는 개념도.
도 4는 원통형 형상의 복합형 FRP 재료(유리섬유 층 연마공정 포함한 공정을 이용한 방법으로 제조하는 공정)를 제조하는 개념도.
도 5는 세정탑의 구조도.
도 6은 특정한 형상의 몰드를 이용하여 제조한 매우 큰 원통형 FRP 재료.
도 7은 특정한 형상의 몰드를 이용하여 제조한 작은 직경의 원통형 FRP 재료.
도 8은 특정한 형상의 몰드를 이용하여 제조한 판형 FRP 재료.
도 9는 특정한 형상의 몰드를 이용하여 제조한 플렌지 형 FRP 재료.
도 10은 특정한 형상의 몰드를 이용하여 제조한 원뿔형 FRP 재료.
도 11은 판형으로 제조된 FRP 재료를 접촉연결한 형태(집수조).
더 12는 원통형의 FRP 재료와 플렌지 형 FRP를 이용하여 제조한 세정탑의 배출가스 배출덕트 개념도.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 유리섬유 및 플라스틱을 제조하는 원료인 고분자 물질 수지(이하 플라스틱 수지라 한다)를 이용한 내식성 및 내열성이 현저히 상승한 기능성 FRP 재료를 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 기능성 FRP 재료를 제조하는데 특별한 기술적 특징이 있는 기능성 FRP를 제조하는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기한 기능성 FRP 재료를 이용하여 각종 유해가스를 제거하는 장치인 세정탑을 제조하는 방법 및 이 방법에 의하여 제조된 내식성, 내열성, 내구성을 현저히 높인 세정탑을 제공한다.
본 발명은 상기한 플라스틱 수지에 유리섬유를 함침하여 기능성 FRP 재료를 제공한다.
본 발명에서 플라스틱 수지라 함은 상기한 고분자 물질 수지를 의미하는 것으로서 이는 천연물질 및 합성물질을 포함하는 개념으로 사용된다.
특히 플라스틱 수지는 열경화성 수지 및 열가소성 수지로 구분되는데 본 발명은 이와 같은 수지가 모두 포함되는 개념이다.
따라서 본 발명은 에스테르 수지, 염화비닐 수지, 폴리 에틸렌 수지, 아크릴 수지, 폴리 프로필렌 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 페놀 수지 등을 이용하여 기능성 FRP 재료를 제공한다.
본 발명은 바람직하게는 내산성 및 내열성을 강화하기 위한 것으로 열경화성 수지를 사용하는 것이 좋으며 폴리에스테르 수지를 사용한 것이 좋다.
상기한 바와 같이 통상의 FRP 제조에는 에폭시 수지 또는 폴리에스테르 수지를 통상적으로 사용하였다. 이에 따라 열에 많이 노출되고 강산 등에 많이 노출되는 반응기나 장치에 이와 같은 통상의 FRP 재료를 사용하는 경우 내산성 및 내열성이 현저히 떨어지는 단점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 통상의 FRP 재료의 문제점을 해소하기 위하여 플라스틱 수지로 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지를 각각 단독으로 또는 혼합하여 사용하는 것을 기술적 특징으로 한다.
불포화폴리에스테르 수지는 열경화성 플라스틱에 속하는 고분자화합물로 중합성이 있는 이중결합을 가진 분자량 1,000~3,000의 제1차 수지를 만들어 이것을 스타이렌과 같은 비닐단위체를 사용하여 경화시켜서 성형물을 만든다. 하기할 바와 같이 본 발명에서처럼 유리섬유뿐만 아니라 나일론이나 테트론 같은 섬유도 사용되며 엔지니어링 플라스틱으로 쓰인다. 일반용 제1차 수지를 만드는 대표적인 예는 프로필렌글리콜 1.1, 말레산무수물 0.5, 프탈산무수물 0.5의 몰비(比)로 취하고 가열·축합시켜서 제1차 폴리에스터로 만든다. 이것에 30% 정도 무게의 스타이렌을 섞고 중합촉매를 혼합하면, 스타이렌과 혼성중합하여 제1차 수지 사이에 다리결합이 생겨 경화한다. 보통 제1차 수지에 스타이렌을 섞은 것이 시판되고 있다.
비닐에스테르 수지는 내식, 열경화성 수지의 하나로서 에폭시 수지에 아크릴 산류를 반응시켜 스티렌에 용해한 것을 의미한다. 내식성이 뛰어나고 기계적 강도도 양호하며 연신율이 크다는 장점이 있다. 본 발명은 비닐에스테르 수지가 상기한 볼포화에스테르 수지보다 내식성과 내열성이 더 높은 장점을 이용하여 비닐에스테르 수지를 채용한 것이다.
따라서 본 발명은 상기한 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지를 각각 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명은 또한 상기한 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지와 하기할 보강재료와의 결합 및 플라스틱 수지의 경화, 발포 등의 기능을 향상시키기 위하여 경화제, 촉진제, 충전제, 계면활성제, 도료 등이 포함될 수 있다. 이와 같은 첨가물은 당업자에게 자명한 사항이라 할 것이다.
본 발명은 상기한 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 보강재료를 함침하여 다층으로 형성된 기능성 FRP(fiber glass reinforced plastics) 재료를 제조한다.
본 발명에서 보강재료는 유리섬유 또는 카본섬유 등을 의미한다.
본 발명에서 유리섬유는 E-glass, C-glass, S-glass, AR-glass 등으로 분류되는바 모두 다 사용할 수 있으며, E-glass형을 사용하는 것이 바람직하다.
E-glass형 유리섬유는 통상 0.8%이하의 알카리를 함유하고 있으며, 특히 수분에 대한 저항성 및 전기절연성이 뛰어나고, 내풍화성이 우수한 특징이 있기 때문이다.
또한 유리섬유가 본 발명의 보강재료로 사용되기 위해서는 기능성 FRP 재료에 성형법에 맞게 가공되어야 한다. 따라서 유리섬유의 가공형태에 따라 Strand, Yarn, Roving, Chopped strand, Chopped strand mat, Roving cloth,Glass Cloth, Surfacing mat 등으로 가공된다.
본 발명에서는 상기한 가공형태 모두가 사용될 수 있으며 다음에서 설명할 FRP 재료의 제조 방법에 따라 상기한 다양한 형태로 가공된 유리섬유가 사용된다.
또한 본 발명은 상기한 바와 같이 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 유리섬유를 함침시켜서 FRP 재료를 제조하는 데 있어, 특히 FRP 재료를 이용한 구조물의 구조적 안정성을 유지하려면 보강재료인 유리섬유의 작용과 기능이 무엇보다도 중요하다.
종래의 기술은 이미 언급한 바와 같이 유리섬유가 고온영역에서 열적 안정성이 현저히 낮은 문제점이 있는바, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 부보강재료를 첨가하는데 기술적 특징이 있다.
본 발명은 상기한 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 실리케이트를 첨가하여 상기한 FRP 구조물의 구조적 안정성을 현저히 상승시키게 한다.
실리케이트는 규산염을 의미하는 것으로 규소와 산소 및 약간의 금속 원소로 이루어진 것을 의미한다.
본 발명은 이와 같이 규산염을 첨가함으로써 상기한 유리섬유의 열팽창에 대한 한계를 보완하고 구조적 안정성을 달성하게 된다. 더욱이 규산염은 유리섬유의 성분과 유사하여 유리섬유와 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지와의 결합력 및 혼합성에 지장을 주지 않으면서 유리섬유의 열팽창에 대한 완충작용을 해주는 기능과 작용을 수행한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 실리케이트 중에서 Borosilicate를 사용하는 것이 더욱 효과적이다.
Borosilicate는 붕규산 유리라고도 하며 규산 대신에 붕산을 주체로 하는 유리로 붕산을 적어도 5% 이상 함유하며, 붕소를 첨가함으로써 팽창계수가 저하하여 화학적 내성, 특히 내산성 ·내후성(耐候性)이 증대하고, 내열충격성(耐熱衝擊性)이 풍부한 점이 특징이다.
특히 Borosilicate는 열팽창계수가 보통 0.7×10-6/℃로서 보편적으로 사용되는 유리섬유보다 훨씬 적은 열팽창계수를 가지고 있다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같이 Borosilicate를 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 혼합한 효과로 인하여 FRP 구조물이 열 변형에도 강하고 원래 형태로의 복원력도 증가시키면서 전체적으로 내구성과 구조물의 안정성을 추구하는 효과가 있다.
본 발명에서 실리케이트 사용량은 상기한 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지 100중량부에 0.1~50 중량부 혼합하여 사용할 수 있다.
또한 Borosilicatef를 사용하는 경우에도 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지 100중량부에 0.1~50 중량부 혼합하여 사용할 수 있으며, 통상적으로 Borosilicate에서 B2O3 함량은 0.1~87% 정도 함유한 것을 사용한다.
또한 본 발명은 상기한 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 수산화 알루미늄을 첨가하여 난연성을 향상시킬 수 있는 점에 기술적 특징이 있다.
본 발명에서 수산화 알루미늄은 화염 등으로 가열되면 결정수를 방출하는 특징이 있어 난연성을 향상시키는 작용을 하는 것이다.
수산화 알루미늄은 화학식 Al(OH)3, 비중 2.423 정도이며 알루미늄의 수산화물로 양쪽성 수산화물이다
본 발명은 상기한 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지 100중량부에 수산화 알루미늄 0.1~20 중량부 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명은 또한 상기한 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 반도체 식각 폐액 건조물을 혼합하여 사용할 수 있는 점에 큰 기술적 특징이 있다.
반도체 식각공정에서 발생한 폐수 중에는 고강도 유리 성분을 다량 함유하는데, 건조 후 본 발명의 FRP 재료의 내산성 및 내열성을 강화하기 위하여 혼합하여 사용할 수 있다.
따라서 반도체 식각공정에서 발생한 폐기물을 재활용하는 효과도 창출하는 효과도 있다.
본 발명은 상기한 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지 100중량부에 반도체 식각 폐액 건조물을 0.1~50 중량부를 혼합하여 사용할 수 있다.
또한 본 발명은 탈크, 철분말 또는 티타늄 분말을 단독으로 또는 하나 이상을 혼합하여 상기한 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 혼합하여 FRP 재료를 제조할 수 있다.
본 발명은 상기와 같이 첨가물이 포함되어 구성된 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지로 이루어진 FRP 수지를 다음에 설명할 페놀수지 FRP 수지와 구분하기 위하여 "지주형 FRP 수지"라 칭한다.
또한 본 발명은 상기한 바와 같이 폐놀 수지에 보강재료인 유리섬유 또는 카본 섬유를 함침하여 FRP 수지를 제공한다. 본 발명은 이와 같은 페놀 수지를 이용한 FRP 수지를 "내화형 FRP 수지"라 칭한다.
페놀 수지는 페놀류와 포름알데히드류의 축합에 의해서 생기는 열경화성(熱硬化性) 수지이다. 로진과 비슷한데, 사용되는 페놀류는 석탄산이 주가 된다. 제조공정에서 사용되는 촉매에 따라 노볼락과 레졸을 각각 얻는데, 전자는 건식법으로 후자는 습식법으로 경화되는 특징이 있다.
본 발명은 상기한 페놀 수지에 보강재료인 유리섬유 또는 카본 섬유를 함침하여 FRP 재료를 제공한다.
페놀 수지에 사용하는 유리섬유에 관한 내용은 상기한 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 사용하는 내용과 동일하게 적용된다.
또한 본 발명은 페놀 수지 FRP 구조물의 구조적 안정성을 현저히 상승시키게 하기 위하여 실리케이트를 첨가하여 사용할 수 있으며 바람직하게는 Borosilicate를 사용한다.
이미 언급한 바와 같이 실리케이트 사용량은 상기한 페놀 수지 100중량부에 0.1~50 중량부 혼합하여 사용할 수 있다.
또한 Borosilicate를 사용하는 경우에도 페놀 수지 100중량부에 0.1~50 중량부 혼합하여 사용할 수 있으며, 통상적으로 Borosilicate에서 B2O3 함량은 0.1~87% 정도 함유한 것을 사용한다.
또한 본 발명은 페놀 수지에 수산화 알루미늄을 첨가하여 난연성을 향상시킬 수 있는 점에 기술적 특징이 있다.
본 발명은 페놀 수지 100중량부에 수산화 알루미늄 0.1~20 중량부 혼합하여 사용할 수 있다.
본 발명은 또한 페놀 수지에 반도체 식각 폐액 건조물을 혼합하여 사용할 수 있는 점에 큰 기술적 특징이 있다.
반도체 식각공정에서 발생한 폐수 중에는 고강도 유리 성분을 다량 함유하는데, 건조 후 본 발명의 FRP 재료의 내산성 및 내열성을 강화하기 위하여 혼합하여 사용할 수 있다.
따라서 반도체 식각공정에서 발생한 폐기물을 재활용하는 효과도 창출하는 효과도 있다.
본 발명은 상기한 페놀 수지 100중량부에 반도체 식각 폐액 건조물을 0.1~50 중량부를 혼합하여 사용할 수 있다.
또한 본 발명은 탈크, 철분말 또는 티타늄 분말을 단독으로 또는 하나 이상을 혼합하여 상기한 페놀 수지에 혼합하여 FRP 재료를 제조할 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은 여러가지 첨가물이 포함된 이와 같은 페놀 수지를 내화형 FRP 수지라 함은 이미 설명한 바이다.
또한 본 발명은 상기한 지주층으로 형성할 수 있는 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지로 이루어진 지주형 FRP 재료 층과 상기한 내화층으로 형성할 수 있는 페놀 수지를 이용한 내화형 FRP 재료 층으로 구성되어 여러 층으로 형성된 기능성 FRP 재료를 제공하게 된다.
이와 같은 기능성 FRP 재료를 본 발명에서는 복합형 FRP 재료라 칭한다.
본 발명의 복합형 FRP 재료는 상기한 바와 같이 여러 층으로 형성된 지주층과 여러 층으로 형성된 내화층으로 합성하여 이루어진 것으로서 내산성, 내열성 및 내구성을 달성하게 된다.
본 발명의 상기와 같은 복합형 FRP 재료는 직접 고온에 접촉하는 부위는 내화층으로 구성하고 그 외부를 지주층으로 하여 강산 및 고온에 내성이 있어야 하는 세정탑을 제조하는 재료로서 사용할 수가 있다.
본 발명은 이미 언급한 바와 같이 지주층과 내화층으로 제조된 FRP 재료에 실리케이트, 수산화알루미늄, 반도체 식각 폐액 건조물 또는 기타 탈크, 철분말, 티타늄 분말 등을 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 제조하였으므로 통상의 세정탑 제조 재질로서 손색이 없다.
그러나 본 발명은 상기와 같은 지주층 또는 내화층 또는 복합형의 FRP 재료를 제조하는 데 큰 기술적 특징이 있어 더욱더 열에 강하며, 산성에도 강할 뿐만 아니라 내구성도 현저히 높인 FRP 재료로서 완성하는 점을 들 수 있다.
따라서 본 발명은 FRP를 제조하는 데 있어 유리섬유 또는 카본 섬유를 수지에 함침함에 있어 큰 기술적 특징이 있는 것이다.
통상 FRP를 제조하는데 유리섬유 등을 함침하는 방법으로 통상의 수지에 유리섬유를 충분히 함몰시켜서 수지와 유리섬유의 결합력을 높이는 방법을 의미한다.
그러나 이미 언급한 바와 같이 유리섬유는 그 가공형태에 따라 다양하게 나타날 수 있으며 그 두께나 무게도 상당히 적게 나가는 경향이 크다.
따라서 유리섬유를 수지에 함침 시키는 방법은 수지의 점성 및 온도 등으로 인하여 쉽게 유리섬유를 함침하기가 어려운 경우가 많다.
또한 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지로 이루어진 FRP 재료 층인 지주층과 페놀 수지로 이루어진 FRP 재료 층인 내화층으로 형성된 복합 FRP 제료는 지주층과 내화층의 수지의 성분 및 물리 화학적 특성으로 서로 잘 결합하지 못하는 단점이 존재하고 있다.
따라서 본 발명은 상기한 이질의 성질을 갖는 지주층과 내화층을 완벽하게 결합할 수 있는 복합 FRP 재료를 제조하는 방법을 제공한다.
<특정 형상의 지주형 FRP 재료 및 이의 제조방법 (실시례 1)>
본 발명은 아래와 같이 FRP 재료로 특정의 형상으로 제조할 수 제조 방법 및 그에 따라 제조된 FRP 재질로 된 특정의 형상물을 제공한다.
본 발명은 특정한 모양으로 형성하기 위하여 제조된 몰드, 즉 원통형, 타원형, 다각형으로 이루어진 몰드를 준비하는 공정을 수행한다.(1공정)
그 예로, 원통형의 FRP 재료를 제조하기 위해서는 도 3 내지 도 4에서 보는 바와 같은 원통형의 몰드(10)를 사용하면 된다.
또한 본 발명에서 특정한 형상의 몰드를 이용하여 제조한 FRP 재료는 도 6 내지 도 10에서 보는 바와 같이 직경이 매우 큰 원통형(도 6), 작은 직경의 원통형(도 7), 판형(도 8), 플렌지 형(도 9), 원뿔형(도 10), 판형으로 제조된 FRP 재료를 접촉연결한 형(도 11) 등 다양한 형상으로 제조될 수 있다.
또한 특정한 형상의 몰드를 이용하여 상기한 FRP 재료를 제조함에 있어 몰드의 내부로부터 FRP 수지 및 유리섬유를 적층하는 방법을 쓸 수 있을 뿐만 아니라 몰드의 외부로부터 FRP 수지 및 유리섬유를 적층하는 방법을 쓸 수 있다.
따라서 본 발명은 본 발명에서 설명하는 특정한 형상의 몰드를 이용하여 제조한 FRP 재료는 일관되게 바로 위에서 언급한 설명이 같이 적용된다.
상기한 몰드 내부에 이형지(20)를 형성하는 공정을 수행한다.(2공정)
이형지 형성 공정의 의미는 경화되고 성형된 FRP 재료를 몰드와 분리시키기 위하여 이형제를 바르거나(또는 도포하거나) 이형지 또는 박리지 등을 위치시키는 공정을 의미한다.
따라서 성형된 FRP 재료와 몰드를 분리하기 위하여 취할 수 있는 어떤 수단이나 장치도 본 발명의 이형제 형성 공정에 포함된다고 해석하여야 한다.
상기한 이형지 형성공정 이후에 상기한 불포화 폴리에스테르 수지 또는 비닐 에스테르 수지(상기한 각종 첨가물이 혼합된 폴리에스테르 수지 또는 비닐 에스테르 수지를 의미한다, 따라서 이를 본 발명에서는 지주형 FRP 수지라 한다))를 이형제 위에 도포하는 수지층(30) 형성 공정을 수행한다.(3공정)
여기서 각종 첨가물은 이미 언급한 바와 같이 실리케이트, 수산화 알루미늄, 반도체 식각 폐액 건조물, 탈크, 철 분말, 티타늄 분말 등을 하나 또는 둘 이상을 혼합한 것을 의미한다.
상기한 지주형 FRP 수지를 이형지 위에 도포하여 일정한 높이로 형성하는데 그 높이는 0.5~4mm로 도포할 수 있으며 바람직하게는 1~2mm로 도포하는 것이 좋다.
이와 같이 지주형 FRP 수지를 이형제 위에 도포하여 일정한 높이의 층을 형성하는 방법은 지주형 FRP 수지가 고분자 물질 수지이므로 인위적인 방법으로 또는 수지를 도포하는 장치 또는 수단으로 달성할 수 있다.
상기한 이형지에 지주형 FRP 수지를 도포하여 일정높이를 형성한 층 위에 유리섬유를 얹어서 부착시켜서 유리섬유층(40)을 형성하는 공정을 수행한다.(4공정)
이와 같이 일정 높이로 형성된 지주형 FRP 수지층 위에 유리섬유가 얹혀지는 경우 지주형 FRP 수지층과 유리섬유가 서로 결착하게 된다. 그리고 다음 공정인 지주형 FRP 수지가 다시 유리섬유층 위에 도포되어 일정한 높이로 층을 형성할 때 이 유리섬유와 수지층이 다시 강하게 결착하게 되는 효과가 있다.
상기한 4공정의 유리섬유를 얹어서 부착시키는 유리섬유층을 형성하는 공정을 수행한 후에 다시 지주형 FRP 수지를 유리섬유층 위에 도포하여 일정한 높이로 수지층을 형성하는 공정을 수행한다.(5공정)
마찬가지로 지주형 FRP 수지를 이형제 위에 도포하여 일정한 높이로 형성하는데 그 높이는 0.5~4mm로 도포할 수 있으며 바람직하게는 1~2mm로 도포하는 것이 좋다.
상기한 5공정 후에 4공정을 실시하고 다시 5공정을 반복하여 실시할 수 있다. 이와 같은 반복은 사용자가 원하는 지주형 FRP 재료의 총높이에 따라 결정될 수 있으며 다수 반복될 수 있음은 물론이다.
따라서 본 발명은 상기한 수지층과 유리섬유 층이 순차적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 이유로 수지층과 유리섬유 층을 합한 층의 수는 사용자의 필요에 따라 형성할 수 있으며 바람직하게는 2~20 개 층을 형성하는 것이 경제적인 면에서 좋다.
바람직하게는 상기한 층의 총 높이가 10mm~30mm 정도로 형성되는 것이 좋다.
상기한 제조 방법에 의하여 지주형 FRP 재료로 특정의 형상을 제조하는 방법 및 그에 따른 FRP 재질로 된 특정의 형상물을 제공한다.
<특정 형상의 내화형 FRP 재료 및 이의 제조 방법 (실시례 2)>
본 발명은 상기한 지주형 FRP 재료를 제조하는 방법과 동일한 방법으로 내화형 FRP 재료를 이용하여 특정의 형상으로 제조할 수 있는 방법 및 그에 따라 제조된 FRP 재료로 된 특정의 형상물을 제공한다.
따라서 실시례 1에서 언급한 이형지 형성공정 이후에 상기한 페놀수지(앞에서 설명한 각종 첨가물이 혼합된 페놀 수지를 의미한다, 따라서 이를 본 발명에서는 내화형 FRP 수지라 한다)를 이형지 위에 도포하는 수지층 형성 공정을 수행한다.
마찬가지로 여기서 각종 첨가물은 이미 언급한 바와 같이 실리케이트, 수산화 알루미늄, 반도체 식각 폐액 건조물, 탈크, 철 분말, 티타늄 분말 등을 하나 또는 둘 이상을 혼합한 것을 의미한다.
상기한 내화형 FRP 수지를 이형지 위에 도포하여 일정한 높이로 형성하는데 그 높이는 0.5~4mm로 도포할 수 있으며 바람직하게는 1~2mm로 도포하는 것이 좋다.
상기한 이형지에 내화형 FRP 수지를 도포하여 일정 높이로 수지층(31)을 형성한다.
그리고 상기 수지층 위에 유리섬유를 얹어서 부착시키는 유리섬유층(40)을 형성하는 공정을 수행한다.
이와 같이 일정 높이로 형성된 내화형 FRP 수지층 위에 유리섬유가 얹혀지는 경우 내화형 FRP 수지층과 유리섬유가 서로 결착하게 된다. 그리고 다음 공정인 내화형 FRP 수지가 다시 유리섬유 위에 도포되어 일정한 높이로 수지층을 형성할 때 이 유리섬유와 강하게 결합하게 되는 효과가 있다.
이와 같은 방법으로 본 발명은 상기한 수지층과 유리섬유층이 순차적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 따라서 수지층과 유리섬유층을 합한 층의 수는 사용자의 필요에 따라 형성할 수 있으며 바람직하게는 2~20 개 층을 형성하는 것이 경제적인 면에서 좋다.
바람직하게는 상기한 층의 총 높이가 10mm~30mm 정도로 형성되는 것이 좋다.
상기와 같은 제조 방법에 의하여 내화형 FRP 재료로 특정의 형상을 제조하는 방법 및 그에 따른 내화형 FRP 재료로 된 특정의 형상물을 제공한다.
<특정 형상의 복합형 FRP 재료 및 이의 제조 방법 (실시례 3)>
본 발명은 상기한 지주형 FRP 재료 또는 내화형 FRP 재료로 특정의 형상을 제조하는 방법 및 그에 따른 특정의 형상물을 제공하는 방법 외에 지주형 FRP 재료 및 내화형 FRP 재료를 복합한 복합형 FRP 재료로 특정의 형상을 제조하는 방법 및 그에 따른 특정의 형상물을 제공하는 방법에 있어 큰 기술적 특징이 있다.
본 발명은 상기한 바와 마찬 가지로 특정한 모양으로 형성하기 위하여 제조된 몰드, 즉 원통형, 타원형, 다각형으로 이루어진 몰드(10)를 준비하는 공정을 수행한다.(1공정)
상기한 몰드 내부에 이형지(20)를 형성하는 공정을 수행한다.(2공정)
이미 언급한 바와 같이 이형지 형성 공정의 의미는 경화되고 성형된 FRP 재료를 몰드와 분리시키기 위하여 이형제를 바르거나(또는 도포하거나) 이형지 또는 박리지 등을 위치시키는공정을 의미한다.
따라서 성형된 FRP 재료와 몰드를 분리하기 위하여 취할 수 있는 어떤 수단이나 장치도 본 발명의 이형제 형성 공정에 포함된다고 해석하여야 한다.
상기한 이형지 형성공정 이후에 상기한 불포화 폴리에스테르 수지 또는 비닐 에스테르 수지(상기한 각종 첨가물이 혼합된 폴리에스테르 수지 또는 비닐 에스테르 수지를 의미한다, 이미 언급한 바와 같이 이를 본 발명에서는 지주형 FRP 수지라 한다)를 이형지 위에 도포하는 수지층(30)을 형성하는 공정을 수행한다.(3공정)
여기서 각종 첨가물은 이미 언급한 바와 같이 실리케이트, 수산화 알루미늄, 반도체 식각 폐액 건조물, 탈크, 철 분말, 티타늄 분말 등을 하나 또는 둘 이상을 혼합한 것을 의미한다.
상기한 지주형 FRP 주원료를 이형지 위에 도포하여 일정한 높이로 형성하는데 그 높이는 0.5~4mm로 도포할 수 있으며 바람직하게는 1~2mm로 도포하는 것이 좋다.
이와 같이 지주형 FRP 수지를 이형지 위에 도포하여 일정한 높이의 층을 형성하는 방법은 지주형 FRP 수지가 고분자 물질 수지이므로 인위적으로 또는 수지를 도포하는 장치 또는 수단으로 달성할 수 있다.
상기한 이형지에 지주형 FRP 수지를 도포하여 일정높이를 형성한 수지층 위에 유리섬유를 얹어서 부착시키는 유리섬유층(40) 형성 공정을 수행한다.(4공정)
이와 같이 유리섬유를 일정 높이로 형성된 지주형 FRP 수지층에 얹혀지는 경우 지주형 FRP 수지층과 유리섬유가 서로 결착하게 된다. 그리고 다음 공정인 지주형 FRP 수지가 다시 유리섬유 위에 도포되어 일정한 높이로 층을 형성할 때 이 유리섬유와 강하게 결착하게 되는 효과가 있다.
상기한 4공정의 유리섬유를 얹어서 부착시키는 공정을 수행한 후에 다시 지주형 FRP 주원료를 유리섬유 위에 도포하여 일정한 높이로 수지층(30)을 형성하는 공정을 수행한다.(5공정)
마찬가지로 지주형 FRP 주원료를 이형제 위에 도포하여 일정한 높이로 형성하는데 그 높이는 0.5~4mm로 도포할 수 있으며 바람직하게는 1~2mm로 도포하는 것이 좋다.
상기한 5공정 후에 3공정을 실시하고 다시 5공정을 반복하여 실시할 수 있다.
따라서 본 발명은 상기한 수지층과 유리섬유 층이 순차적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 이유로 수지층과 유리섬유 층을 합한 층의 수는 사용자의 필요에 따라 형성할 수 있으며 바람직하게는 2~20 개 층을 형성하는 것이 경제적인 면에서 좋다.
바람직하게는 상기한 층의 총 높이가 5mm~30mm 정도로 형성되는 것이 좋다.
그리고 이와 같은 다층의 맨 위층은 유리섬유 층으로 마감하게 된다.(6공정)
상기와 같이 형성된 지주형 FRP 재료를 지주형 FRP 층(A)이라 한다.
이와 같이 유리섬유 층으로 마감된 지주형 FRP 층 위에 상기한 내화형 FRP 수지를 도포하게 내화형 FRP 수지층을 형성하는 공정을 수행한다.(7공정)
이와 같이 유리섬유 층으로 마감된 지주형 FRP층 위에 상기한 내화형 FRP 수지를 도포하여 수지층을 형성하는 이유는 다음과 같다.
지주형 FRP 층은 불포화 폴리에스테르 수지 또는 비닐 에스테르 수지 층이고 내화형 FRP 층(B)은 페놀수지로 이루어진 층이어서 서로 물리, 화학적 특성이 상이하다.(내화형 FRP 층은 다시 설명하겠지만 내화형 FRP 수지와 유리섬유가 적층되어 형성되어 있는 층을 의미한다)
따라서 만약, 지주형 FRP 층에 내화형 FRP 층을 접착하여 사용하는 경우(이와 같은 경우가 지주형 FRP 층을 먼저 형성하고 경화시킨 후에 다시 내화형 FRP 층을 형성하는 경우에 해당하는 경우이다) 서로 다른 수지의 물리, 화학적 특성의 차이로 지속적인 고온(약 200도씨 이상)에 노출되는 경우 지주형 FRP 층과 내화형 FRP 층 사이의 분열과 크랙이 심하게 발생하여 내구성이 저하되고 구조물의 변형이 발생하게 된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기한 지주형 FRP 층이 경화되기 전에 마감 층인 유리섬유층 위에 내화형 FRP 수지를 도포하여 수지층을 형성하는 것이다.
따라서 내화형 FRP 수지층의 형성은 이미 언급한 바와 같이 상기한 지주형 FRP 층의 최종 마감된 유리섬유층 위에 내화형 FRP 원재료를 도포하여 수지층(31)을 형성한다.
다시 이 내화형 FRP 수지층 위에 유리섬유를 얹어서 유리섬유층(40)을 형성한다.(8공정)
다시 이 유리섬유층 위에 내화형 FRP 수지층을 형성하는 방법으로 수지층과 유리섬유층을 교대로 형성시켜 가는 공정을 1회 이상 반복하여 수행한다.(9공정)
그리고 최종적으로 내화형 FRP 수지를 도포하여 내화형 FRP 층의 형성 공정을 마감을 하게 된다. 경우에 따라서는 유리섬유 층으로 마감하는 것도 가능하다.(10공정)
상기와 같은 방법으로 재조된 복합형 FRP 재료는 도 1의 예에서 보는 것처럼 다층으로 형성되어 있음을 알 수 있다.
이와 같이 상기한 다층의 복합형 FRP 층을 경화시키면 복합형 FRP 재료가 완성되게 되며, 특정의 형상을 띤 복합형 FRP 재료가 완성되게 된다.
<특정 형상의 복합형 FRP 재료 및 이의 제조방법 (실시례4)>
상기한 복합형 FRP 재료는 확실히 이질성이 있는 지주형 FRP 층과 내화형 FRP 층을 유리섬유로서 서로 결합하게 하는 작용으로 내열성을 현저히 강화하여 고온에도 크랙 방지에 효과가 있다.
그럼에도 불구하고 지속적인 고온에 상기한 지주형 FRP 층과 내화형 FRP 층이 크랙이 발생하게 된다.
그와 같은 이유는 지주형 FRP 층과 내화형 FRP 층을 연결해주는 유리섬유가 지주형 FRP 층과 내화형 FRP층을 완전하게 결합해주지 못하는 것으로 추정된다.
따라서 본 발명은 지주형 FRP층과 내화형 FRP층을 완전히 연결해 주는 새로운 방식인 복합형 FRP 재료로 특정의 형상을 제조하는 방법 및 그에 따른 복합형 FRP 재질로 된 특정의 형상물을 제공한다.
상기한 실시례 3에서 지주형 FRP 층(A)을 형성한 후 경화하는 공정을 수행한다.(7공정)
경화된 지주형 FRP 층의 마감 층은 유리섬유 층으로 형성되어 있다.
따라서 지주형 FRP 수지층과 유리섬유층은 구분되어 형성되어 있으나 서로 함침되어 있는 형태로 있다. 즉, 수지층과 유리섬유 층이 서로 함침되어 있기 때문에 마감된 유리섬유 층이 수평면 상으로 균일하게 형성되지 않은 것이다.
그 이유는 수지층은 경화되기 전에 유동성을 띠고 있기 때문에 유리섬유층과 결합하고 경화되면서 그와 같은 현상이 발생하는 것으로 기인한다.
따라서 본 발명은 상기한 경화된 지주형 FRP층에 마감된 유리섬유층의 표면을 연마(grinding)하는 공정을 수행한다.(8공정)
이와 같은 유리섬유층의 연마 공정은 유리섬유 층에 경화되어 잔류하는 지주형 FRP 원재료 층을 제거하면서 유리섬유층의 거칠기를 강화해주는 기능과 작용을 수행하게 된다.
즉, 유리섬유 층이 본 공정의 유리섬유층 표면 연마공정을 통하여 거칠기가 강화되고 표면화된 유리섬유층(41)이 형성되는 것이다.
따라서 이 다음에 층을 형성하기 위한 내화형 FRP층의 내화형 FRP 수지와 유리섬유층의 결합력을 강화시켜 주는 효과를 발휘하게 된다.
즉, 유리섬유층의 연마 공정은 유리섬유층의 거칠기를 강화해주어 내화형 FRP 수지와의 결합력을 현저히 상승시킨다. 또한 이미 유리섬유층이 지주형 FRP 원재료와 완전히 결합된 상태이므로 고온의 온도에도 서로 다른 수지층이라는 이유로 이 결합력이 약화되지 않는 특성을 나타내게 된다.
이 유리섬유층의 연마공정은 통상의 사포 또는 그라인더를 이용하여 유리섬유층의 높이를 감안하여 수행할 수 있다.
상기한 유리섬유 층의 연마공정 후에 내화형 FRP 수지를 도포하여 수지층을 형성한다. 그리고 다시 이 수지층 위에 유리섬유를 얹는 공정을 수행하여 유리섬유층을 형성하는 공정을 수행한다.(9공정)
앞의 9공정을 1회 이상 반복하여 최종적인 층으로 수지층이나 유리섬유 층으로 마감하는 공정을 수행한다.(10공정)
이미 언급한 바와 같이 마감하는 공정은 수지층으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여 내화형 FRP층을 형성한다. 그리고 이 형성된 내화형 FRP층을 경화시킨다.
상기와 같은 방법으로 재조된 복합형 FRP 재료는 도 2의 예에서 보는 것처럼 다층으로 형성되어 있음을 알 수 있으며 연마된 유리섬유 층이 형성되어 있음을 알 수가 있다.
본 발명은 상기와 같은 방법으로 특정한 형상의 복합형 FRP 재료 및 이를 제조하는 방법을 제공하게 된다.
<본 발명의 FRP를 이용한 세정탑 및 이의 제조방법 (실시례 5)>
본 발명은 또한 상기한 특정의 형상을 띤 지주형 FRP 재료, 내화형 FRP 재료 또는 복합형 FRP 재료를 이용하여 아래와 같이 세정탑을 제공하게 된다.
상기한 바와 같은 방법으로 특정의 형상의 띤 지주형 FRP재료, 내화형 FRP 재료 또는 복합형 FRP재료를 본 발명은 제공할 수 있게 된다.
세정탑은 도 5에서 보는 것처럼 통상 원통형의 본체(100), 집수조(200), 배출가스 유입 덕트(300), 배출가스 유출구가 있는 뚜껑(400), 노즐관(500), 스프레이 노즐(600) 등으로 주로 구성되어 있다.
또한, 세정탑의 원통형의 본체와 집수조에는 맨홀(700)이 형성되어 있어 관리 또는 수리시 작업자가 통과할 수 있도록 형성될 수 있다.
또한 집수조는 상기한 원통형의 본체에 형성된 노즐관과 연결될 수 있는 연결관(210)이 형성되어 있어서 노즐관에 물공급을 해주게 된다. 더불어 집수조에는 새로운 물을 공급하기 위한 물 유입구와 사용된 물을 배출하기 위한 물 배출구가 형성되어 있을 수가 있다.
세정탑은 그 크기가 다양하지만 일반적으로 원통형의 본체의 높이가 3~10 미터 정도에 이르므로 상기한 맨홀 등이 필요할 수가 있으며, 배출가스 등을 세정한 물은 산성을 띠게 되므로 내산성과 내열성이 좋은 복합 FRP를 사용하여 노즐관 또는 연결관을 제조하게 된다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같이 지주형 FRP, 내화형 FRP 또는 복합형 FRP를 이용하여 세정탑을 제조하게 된다.
이미 설명한 바처럼 본 발명은 지주형 FRP, 내화형 FRP 또는 복합형 FRP를 특정의 형상으로 제조할 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 세정탑의 원통형의 본체는 본 발명의 FRP를 원통형의 몰드를 사용하여 상기한 실시례 1 내지 4의 방법을 이용하여 제조한다.
또한 다음에서 설명하는 세정탑의 구성 요소에 대한 제조도 동일하게 상기에서 설명한 실시례 1 내지 4의 방법을 이용하여 제조한다.
그리고, 상기한 집수조는 도 11에서 보는 것처럼 하방과 한면이 터진 직육면체 형체로 이루어진 것이어서, 각각의 면을 이루는 FRP를 판형으로 제작하여 서로 부착하는 방식을 사용하여 제조된 판형의 FRP판들을 붙여서 제조하게 된다.
즉 판형의 FRP판들이 서로 접하는 부분을 상기한 본 발명의 FRP 제조 공정과 동일한 방법으로 시행하되, FRP판들이 서로 접하는 부분을 연결하여 부착하는 공정에 해당하므로 별도의 이형지가 필요 없으며 본 발명에서 설명한 수지와 유리섬유를 적층하고 경화되도록 하게 하면 이와 같은 접합연결공정은 완결하게 된다.
이와 같은 FRP판과 FRP판의 접합연결공정은 다음에서 설명하는 FRP 형성물을 서로 연결하는 공정에 모두 동일하게 적용된다.
집수조는 상기한 세정탑의 원통형 본체의 하단에 연결하여 본체의 노즐관에서 분사된 물을 저장하고 다시 노즐관에 물을 공급해 줄 수 있는 기능을 하는 것이다.
따라서 집수조의 형상은 반드시 직육면체 형상으로 할 필요는 없으나 본 발명은 통상의 직육면체 형상의 탱크형 수조 형상의 집수조를 제조하는 것이 공정의 간소화를 꾀할 수 있는 장점이 있다.
즉, 집수조의 형상은 원통형, 정육면체형 등 다양하게 채용할 수 있으며, 본 발명은 하방과 한 면이 트인 직육면체(또는 정육면체) 형상으로 하여 다음에 설명할 원통형 본체의 하단에 용이하게 연결할 수 있도록 한다.
본 발명은 또한 상기한 배출가스 유입 덕트는 상기한 원통형 본체와 마찬가지로 원통형 몰드를 사용하여 제작할 수 있다.
또한 본 발명은 원통형 본체의 횡단면으로 연결되는 노즐관 및 노즐관에 연결되는 다수개의 스프레이 노즐을 원통형 몰드를 이용하여 제조할 수 있다.
상기한 노즐관 및 스프레이 노즐은 주로 원통형으로 이루어져 있으므로 본 발명은 원통형 몰드를 사용하여 제조한다.
본 발명은 또한 배출가스 유출구가 있는 뚜껑을 원뿔형 형상의 몰드를 이용하여 제조할 수 있다. 이와 같이 원뿔형 몰드를 이용하여 제조한 배출가스 유출구가 있는 뚜껑은 원뿔형 형상으로 이루어져 있으며, 원뿔형 형상의 상부는 배출구가 형성되어 있다.
또한 원뿔형 형상의 하부는 원형으로서 상기한 원통형 몸체의 직경과 동일하거나 유사한 크기로 형성되어 있다.
본 발명은 관과 관의 연결부를 위하여 FRP를 이용하여 다양한 크기의 플렌지 형상으로 제조할 수 있다. 이와 같이 제조된 FRP 플렌지는 상기한 노즐관과 집수조 연결관의 연결 및, 집수조(또는/및 원통형 본체)에 형성된 맨홀에 연결하여 구성하게 한다.
따라서 FRP 성형물인 플렌지는 원통형, 사각형 등 다양한 몰드를 사용하여 제조할 수 있게 된다.
본 발명은 원통형 본체에 구멍을 내어 노즐관을 접합연결공정을 통하여 연결하고 집수조의 연결관과 용이하게 연결할 수 있도록 상기한 플렌지를 형성할 수 있다.
또한 본 발명은 원통형 본체에 구멍을 내어 작업자가 통과할 수 있는 공간을 형성하고 이 공간을 통하여 원통형 본체 내부로 작업자가 쉽고 안전하게 입출할 수 있도록 돌출부형 맨홀을 형성할 수 있다.
이러한 돌출부형 맨홀도 프렌지 형태로 형성된 본 발명의 FRP성형물을 연결부착공정을 통하여 구성할 수 있다.
상기한 집수조의 맨홀 형성 공정도 앞에서 언급한 원통형 본체에 맨홀을 형성하는 공정과 동일하게 수행하여 제조할 수 있다.
또한 집수조에 형성할 수 있는 노즐에 연결하는 연결관, 물 유입관 또는 물배수관 등을 상기한 원통형 본체에 형성된 노즐관을 구성하는 방법과 동일한 방법으로 수행하여 제조할 수 있다.
본 발명은 원통형 몸체에 형성되어 있는 맨홀로 작업자가 통과하여 작업을 할 수 있도록 원통형 본체의 횡단면 방향으로 작업대(800)를 형성할 수 있다.
이와 같은 작업대는 원통형 본체의 횡단면에 접촉할 수 있는 길이 및 작업자의 보행을 용이하게 하고 작업공간을 형성할 수 있는 형태로 제작할 수 있다.
이러한 작업대는 일반적으로 판형의 몰드를 사용하여 제작할 수 있다.
작업대를 본 발명인 세정탑의 원통형 본체 내부에 부착하는 공정은 상기한 접촉연결공정과 동일한 방법으로 수행하면 가능하다.
본 발명은 상기한 바와 같이 형성된 세정탑의 각 부분인 원통형 본체, 집수조, 배출가스 유입 덕트, 배출가스 유출구가 있는 뚜껑을 접합하고 연결하는 공정인 접합연결공정을 통하여 세정탑으로 완성하게 된다.
따라서, 원통형 본체의 하단에 집수조가 접합할 수 있도록 원통형 본체의 하단을 집수조가 연결될 수 있도록 집수조 연결부와 면적이 동일하게 원통형 본체의 하단을 절단하여 제거하고 그 부위에 집수조를 상기한 접합연결 공정으로 연결한다.
또한 배출가스 유입 덕트는 원통형 본체에 배출가스 유입 덕트가 연결되는 부위의 면적과 동일하게 절단하여 제거하고 상기한 접합연결 공정으로 연결하게 된다.
또한 배출가스 유출구가 있는 뚜껑과 원통형 본체와의 연결은 이미 설명한 바와 같이 상기한 접합연결 공정과 동일하게 수행한다.
물론, 상기한 원통형 본체에 형성된 노즐관, 연결관, 작업대, 맨홀 공정은 앞에서 이미 설명한 바와 같다.
또한 본 발명은 배출가스 배출덕트(굴뚝, stack)를 상기한 배출가스 유출구가 있는 뚜껑에 연결한 형태로 구성할 수 있다.
배출가스 배출덕트는 세정탑에서 통상 4~60m 높이로 형성되어 있을 수가 있다.
따라서 배출가스 배출덕트는 본 발명의 원통형의 FRP 재료를 서로 접합연결하여 제조할 수 있다.
이 경우 상기한 원통형의 FRP 재료의 접합연결은 앞서 언급한 플렌지형 FRP 재료를 이용하여 연결하는 방식을 취할 수 있다.
도 12에서는 원통형의 FRP 재료와 플렌지형의 FRP 재료를 연결하는 형태를 보여주고 있다. 다만 도 12에서 보여주는 형태는 본 발명의 배출가스 배출덕트를 제조하는 하나의 실시예일 뿐 본 발명의 내용을 이에 한정하는 것은 아니다.
상기에서 제조된 배출가스 배출덕트를 배출가수 유출구가 있는 뚜껑의 유출구에 연결하면 배출가스 배출덕트가 구성된 세정탑을 완성하게 되는 것이다.
상기와 같은 구성으로 본 발명은 본 발명의 FRP 재료를 이용하여 세정탑을 용이하게 제조할 수 있으며, 이와 같은 방법으로 제조된 세정탑을 제공하게 된다.
본 발명의 FRP 세정탑은
본 발명의 FRP 세정탑은 내산성이 현저히 높고 순환펌프의 고장이나 스프레이 노즐의 막힘현상으로 세정탑 내부에 물이 공급되지 않을 경우에도 화재의 위험성을 현저히 경감시키며, 고온으로부터 구조물을 보호하는 내열성이 종래의 세정탑에 비해 매우 강할 뿐 아니라 내구성도 현저히 상승된 효과가 있는바, 이는 이미 본 발명의 FRP 재료의 특성으로 명확하게 잘 알 수 있다.
본 발명은 플라스틱을 제조, 생산, 판매하는 산업에 매우 유용한 발명이다.
본 발명은 또한 대기환경배출시설의 공해방지를 위한 세정탑(scrubber)을 제조, 생산, 판매하는 산업에 매우 유용한 발명이다.
특히, 본 발명은 폐기물인 반도체 식각 폐액 건조물을 재활용하는 폐기물을 재활용하는 산업에 매우 유용한 발명이다.
10 : 특정 형상의 몰드 20 : 이형지
30 : 지주형 FRP 수지층 31 : 내화형 FRP 수지층
40 : 유리섬유층 41 : 연마된 유리섬유층
100 : 원통형 본체 200 : 집수조
210 : 연결관 220 : 물 유입관
230 : 물 유출관
300 : 배출가스 유입 덕트 400 : 배출가스 유출구가 있는 뚜껑
500 : 노즐관 600 : 스프레이 노즐
700 : 맨홀

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄을 하나 이상 포함한 수지층과 유리섬유가 다수로 적층된 지주형 FRP층 및,
    상기 지주형 FRP층에 페놀수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄을 하나 이상 포함한 수지층과 유리섬유가 다수로 적층되어 경화된 내화형 FRP 층이 형성된 복합형 FRP 재료.
  4. 특정한 형상의 몰드 준비 공정(1공정),
    상기 몰드에 이형지를 형성하는 공정(2공정),
    불포화폴리에스테르 수지 또는 비닐에스테르 수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄을 하나 이상 포함한 수지를 도포하여 수지층을 형성하고 상기의 수지층에 유리섬유를 적층하여 유리섬유층을 형성하는 공정을 1회 이상 수행하는 공정(3공정),
    상기 유리섬유층 위에 페놀수지에 실리케이트, 수산화 알루미늄을 하나 이상 포함한 수지를 도포하여 수지층을 형성하고 상기의 수지층에 유리섬유를 적층하여 유리섬유층을 형성하는 공정을 1회 이상 수행하는 공정(4공정)을 포함하는 특정한 형상의 복합형 FRP 성형물을 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    제3공정 후에 경화시키는 공정(3-2 공정),
    상기 경화 공정 후에 유리섬유층을 연마하는 공정(3-3 공정)이 더 부가되는 것을 특징으로 하는 특정한 형상의 복합형 FRP 성형물을 제조 방법.
  6. 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 의하여 제조되어 성형된 세정탑의 구성물,
    상기 구성물을 접합연결하여 제조된 세정탑.
  7. 제6항에 있어서,
    세정탑의 구성물은 분사노즐, 노즐관, 맨홀, 작업대가 형성된 원통형 몸체,
    연결관, 맨홀이 형성되고 물 유입관 또는 물 배수관이 선택적으로 형성된 집수조,
    배출가스 유입 덕트, 배출가스 유출구가 있는 뚜껑 및 배출가스 배출덕트를 접합연결하여 제조된 세정탑.
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