KR101989686B1 - Fire retardant and resistance duct structure - Google Patents

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Abstract

본 발명은 상온 및 열경화를 선택적으로 수행할 수 있고, 견고한 결합을 통해 층간 박리 현상이나 갈라짐이 없으며, 기계적 강도가 우수하면서도 난연성 및 내화성을 가지는 내화 난연성 덕트 구조체에 관한 것으로, 폴리에스테르섬유를 할로겐화 또는 비활로겐화 수지, 폴리에스테르 수지, 비닐 에스테르 수지 및 에폭시 수지 중의 어느 하나의 내부식성 수지에 함침시켜 덕트의 인너레이어로 형성되는 내부식성 내층과, 유리섬유를 상기 내부식성 내층의 형성시 사용된 수지와 동일한 수지에 함침시켜 상기 내부식성 내층의 외주에 결합되어 상기 덕트의 미들레이어로 형성되는 내부식성 중간층과, 유리섬유를 난연제가 첨가된 아크릴계 수지에 함침시켜 상기 내부식성 중간층의 외주에 결합되어 상기 덕트의 아우터레이어로 형성되는 내화성 외층을 포함하여 이루어진다.The present invention relates to a fire-retardant duct structure that can selectively perform room temperature and heat curing, there is no interlaminar separation phenomenon or cracking through a firm bond, and has a high flame retardancy and fire resistance, but also halogenated polyester fiber Or a corrosion resistant inner layer formed by the inner layer of the duct by impregnation with the corrosion resistant resin of any one of an inactivating resin, a polyester resin, a vinyl ester resin, and an epoxy resin, and glass fibers used in forming the corrosion resistant inner layer. Impregnated in the same resin as the resin and bonded to the outer periphery of the corrosion-resistant inner layer and formed into a middle layer of the duct, and glass fibers are impregnated with the acrylic resin to which the flame retardant is added, A fire resistant outer layer formed as an outer layer of the duct It achieved by also.

Description

내화 난연성 덕트 구조체{FIRE RETARDANT AND RESISTANCE DUCT STRUCTURE}FIRE RETARDANT AND RESISTANCE DUCT STRUCTURE}

본 발명은 부식 및 화재의 위험성이 있는 유해물질을 보관하거나 또는 운반에 유용하며, 화재 조건 동안 감소된 열전달성 및 증가된 내화성을 갖는 내화 난연성 덕트 구조체에 관한 것이다.The present invention relates to fire retardant duct structures having reduced heat transfer and increased fire resistance, which are useful for storing or transporting hazardous materials that present a risk of corrosion and fire.

다양한 산업 환경에서 다양한 종류의 용기(vessel) 또는 배관(duct)을 이용하여 운송 또는 저장 물질을 지속적으로 배출하고 있으며, 이러한 용기 또는 덕트는 그 용도에 따라 부식 및 화재, 마모 및 부식, 또는 열공격(thermal attack)과 같은 외부 환경에 대해 견딜 수 있는 물성이 요구된다.In a variety of industrial environments, various types of vessels or ducts are used to continuously discharge transport or storage materials, and these vessels or ducts are subject to corrosion and fire, wear and corrosion, or thermal attack, depending on their use. Physical properties are required to withstand the external environment such as thermal attack.

예컨대, 내약품성, 내열성, 내마모성 및 내화성을 제공할 수 있는 재료(즉, 열경화성, 열성형성, 세라믹 또는 금속성)를 이용하여 이중벽 구조체(double wall structure)를 제공하기 위한 많은 노력이 있어왔다.For example, many efforts have been made to provide double wall structures using materials that can provide chemical resistance, heat resistance, abrasion resistance and fire resistance (ie, thermosetting, thermoforming, ceramic or metallic).

그러나 그 어느 것도 충분한 내약품성, 내열성, 내마모성 및 내화성을 제공하기에 적당한 물질이나 방법을 확인하지 못했다. 특히, 단일 재료를 이용하여 이러한 문제에 대한 해결책을 제공하는 것은 더욱 어렵고, 동일한 부류의 재료 사이에서도 큰 차이가 있다.However, none has identified a suitable material or method to provide sufficient chemical resistance, heat resistance, abrasion resistance and fire resistance. In particular, it is more difficult to provide a solution to this problem using a single material, and there are also large differences between the same class of materials.

다만, 종래 널리 알려진 기술로는 피복 금속 또는 섬유 강화 플라스틱(FRP)을 사용하여 왔다. 즉, 1960년대 후반 및 1970년대 초반에, Lawrence E. Shea는 연기 제거 배출 덕트로서 사용될 수 있고, 내부의 방화 스프링쿨러를 사용할 필요가 없는 연무 배출 덕트를 제조하는 적당한 방법을 제시하였다. 예컨대, 미국특허 제4,053,447호, 4,076,873호 및 4,107,127호 등이 있다. 이와 함께 팩토리 매뉴얼(Factory Mutual, FM)을 연구하여 실제 화재조건에서 덕트 배관의 생존성(survivability)을 테스트하기 위한 특정 테스트 프로토콜(test protocol)을 개발하였다.However, conventionally known techniques have been used to cover metal or fiber reinforced plastic (FRP). That is, in the late 1960's and early 1970's, Lawrence E. Shea proposed a suitable method of making a mist discharge duct that could be used as a smoke removal exhaust duct and that would not require the use of an internal fire sprinkler. For example, US Pat. Nos. 4,053,447, 4,076,873 and 4,107,127. In addition, the factory manual (Factory Mutual, FM) was studied to develop a specific test protocol for testing the survivability of duct piping under actual fire conditions.

즉, 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 화재 조건 동안 7m 지점에 위치한 배출 열전대에 도달한 최대 온도는 1000℉ (대략 538℃)에 이르는 것으로 발견되었고, 이와 같이 열전대에 도달하는 온도는 FM의 테스트 프로토콜의 합격 또는 불합격을 결정하는 표준의 일부가 되었으며, 현재까지도 연무 배출 덕트 배관 사용을 위한 FM #4922 승인이라는 테스트 표준이 되고 있다.That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the maximum temperature reached at the discharge thermocouple located at 7 m during fire conditions was found to reach 1000 ° F. (approximately 538 ° C.), and thus the temperature reaching the thermocouple was tested by FM. It has become part of the standard for determining the acceptance or rejection of the protocol and is still the test standard of FM # 4922 approval for the use of fume exhaust duct piping.

최근에는 난연성 페놀계 수지를 이용한 다층 구조체를 주로 사용하고 있고, 국내에는 등록특허공보 제10-1430078호의 '복합 다층 구조체 및 이의 제조방법'이 있다. 이러한 페놀계 수지를 이용한 다층 구조체 역시 상술한 FM 승인을 위한 조건에 만족하기 때문에 현재 널리 사용되고 있다.Recently, a multilayer structure using a flame retardant phenolic resin is mainly used, and in Korea, there is a 'composite multilayer structure and a manufacturing method thereof' of Korean Patent Publication No. 10-1430078. The multilayer structure using such a phenolic resin is also widely used because it satisfies the conditions for FM approval described above.

그러나, 페놀계 수지를 이용한 다층 구조체의 경우에는 내부에 포함된 수분에 의해 상온 경화가 불가능해 오로지 열경화 과정을 거쳐야만 하고, 그에 따라 열경화 시 내층과 외층 간에 수축률의 차이로 인해 층간 박리 현상이 발생하기 쉬우며, 특히 페놀계 수지 자체의 문제점으로 수분에 의한 갈라짐 현상과 함께 기계적 강도가 약하다는 문제가 있다.However, in the case of a multilayer structure using a phenolic resin, it is impossible to cure at room temperature due to the moisture contained therein, and thus, it must be subjected to thermal curing only. Therefore, the interlayer peeling phenomenon occurs due to the difference in shrinkage between inner and outer layers during thermal curing. It is easy to occur, and in particular, there is a problem in that the mechanical strength is weak with the phenomenon of cracking due to the phenolic resin itself.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 상온 및 열경화를 선택적으로 수행할 수 있고, 견고한 결합을 통해 층간 박리 현상이나 갈라짐이 없으며, 기계적 강도가 우수하면서도 난연성 및 내화성을 가지는 내화 난연성 덕트 구조체를 제공하는 데 있다.An object of the present invention devised to solve the above problems, can selectively perform the room temperature and heat curing, there is no interlaminar peeling phenomenon or cracking through a solid bond, has excellent mechanical strength but having flame retardancy and fire resistance A fire retardant duct structure is provided.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 내화 난연성 덕트 구조체는, 폴리에스테르섬유를 할로겐화 또는 비활로겐화 수지, 폴리에스테르 수지, 비닐 에스테르 수지 및 에폭시 수지 중의 어느 하나의 내부식성 수지에 함침시켜 덕트의 인너레이어로 형성되는 내부식성 내층과, 유리섬유를 상기 내부식성 내층의 형성시 사용된 수지와 동일한 수지에 함침시켜 상기 내부식성 내층의 외주에 결합되어 상기 덕트의 미들레이어로 형성되는 내부식성 중간층과, 유리섬유를 난연제가 첨가된 아크릴계 수지에 함침시켜 상기 내부식성 중간층의 외주에 결합되어 상기 덕트의 아우터레이어로 형성되는 내화성 외층을 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, a fire retardant duct structure according to the present invention is a duct by impregnating a polyester fiber with a corrosion resistant resin of any one of halogenated or non-halogenated resin, polyester resin, vinyl ester resin and epoxy resin. Corrosion-resistant inner layer formed of an inner layer of, and impregnated glass fiber in the same resin as the resin used in the formation of the corrosion-resistant inner layer is bonded to the outer periphery of the corrosion-resistant inner layer formed of a middle layer of the duct And, the glass fiber is impregnated with the acrylic resin to which the flame retardant is added, and comprises a fire-resistant outer layer formed on the outer periphery of the corrosion-resistant intermediate layer formed as the outer layer of the duct.

또한, 상기 내화성 외층의 난연제는, 할로겐계 또는 비할로겐계 화합물인 것을 특징으로 한다.The flame retardant of the refractory outer layer is a halogen-based or non-halogen-based compound.

또한, 상기 할로겐계 화합물은, 할로겐 원소로 브롬(Br)을 사용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the halogen-based compound is characterized in that bromine (Br) is used as the halogen element.

또한, 상기 비할로겐계 화합물은, 인계 화합물 또는 무기계 화합물인 것을 특징으로 한다.The non-halogen compound is a phosphorus compound or an inorganic compound.

또한, 상기 무기계 화합물은, 수산화알루미늄[Al(OH)3]인 것을 특징으로 한다.The inorganic compound may be aluminum hydroxide [Al (OH) 3 ].

또한, 상기 내화성 외층의 아크릴계 수지는, 상온에서 점도 0.65 내지 0.75[poise] 및 밀도 0.95 내지 1.15[gcm-3]를 가지고, 상기 난연제의 첨가비가 1 : 1.5 내지 2.0인 것을 특징으로 한다.The acrylic resin of the fire resistant outer layer has a viscosity of 0.65 to 0.75 [poise] and a density of 0.95 to 1.15 [gcm -3 ] at room temperature, and the addition ratio of the flame retardant is 1: 1.5 to 2.0.

또한, 상기 내화성 외층은, 상기 유리섬유가 29 내지 31% 중량비를 가지고, 완전 경화시 인장강도 110 내지 120[MPa], 인장탄성율 6.0 내지 7.0[GPa], 연신율 2.1 내지 2.4%, 굽힘강도 180 내지 200[MPa], 굽힘탄성율 5.0 내지 6.0[GPa]인 것을 특징으로 한다.In addition, the fire-resistant outer layer, the glass fiber has a weight ratio of 29 to 31%, tensile strength 110-120 [MPa], tensile modulus 6.0-7.0 [GPa], elongation 2.1-2.4%, bending strength 180-180 when fully cured It is characterized by 200 [MPa] and a flexural modulus of 5.0-6.0 [GPa].

또한, 상기 내화성 외층은, 20℃ 조건에서 완전 경화시 24시간이 소요되고, 40℃ 조건에서 완전 경화시 16시간이 소요되며, 80℃ 내지 120℃ 사이의 조건에서 완전 경화시 3시간 내지 5시간이 소요되는 것을 특징으로 한다.In addition, the fire-resistant outer layer takes 24 hours when fully cured at 20 ℃ conditions, 16 hours when fully cured at 40 ℃ conditions, 3 hours to 5 hours when completely cured at conditions between 80 ℃ to 120 ℃ It is characterized by the fact that it takes.

또한, 상기 내부식성 내층, 내부식성 중간층 및 내화성 외층 각각은, 두께 비율이 0.6 : 1.4 : 5인 것을 특징으로 한다.The corrosion resistant inner layer, the corrosion resistant intermediate layer, and the fire resistant outer layer each have a thickness ratio of 0.6: 1.4: 5.

본 발명에 따른 내화 난연성 덕트 구조체는, 상온 및 열경화를 선택적으로 수행할 수 있고, 견고한 결합을 통해 층간 박리 현상이나 갈라짐이 없으며, 기계적 강도가 우수하면서도 난연성 및 내화성을 가지는 효과가 있다.Fire retardant duct structure according to the present invention, can be selectively carried out at room temperature and thermal curing, there is no interlaminar separation phenomenon or cracking through a firm bond, it is excellent in mechanical strength and has the effect of flame retardancy and fire resistance.

도 1은 FM 승인의 수평 덕트 테스트용 표준 장치의 개략도이고,
도 2는 FM 승인의 수평/수직 결합 덕트 테스트용 표준 장치의 개략도이며,
도 3은 본 발명에 따른 내화 난연성 덕트 구조체의 사시도이고,
도 4는 도 3의 실시예의 A-A'선에서 바라본 단면도이다.1 is a schematic diagram of a standard apparatus for testing horizontal ducts of FM approval,
2 is a schematic diagram of a standard device for testing horizontal / vertical mating ducts with FM approval,
3 is a perspective view of a fire retardant duct structure according to the present invention,
4 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the embodiment of FIG. 3.

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 내화 난연성 덕트 구조체의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the fire retardant duct structure according to the present invention.

본 발명에 따른 내화 난연성 덕트 구조체는, 도 3 및 4에 도시된 바와 같이 내부식성 내층(100), 내부식성 중간층(200) 및 내화성 외층(300)을 포함하여 이루어지고, 상기 내부식성 내층(100)은 폴리에스테르섬유(PEF)가 내부식성 수지(110)에 함침되어 이너레이어로 형성된 것이며, 상기 내부식성 중간층(200)은 유리섬유(GF)가 상기 내부식성 수지(110)에 함침되어 미들레이어로 형성된 것이고, 상기 내화성 외층(300)은 유리섬유(GF)가 난연제(310)가 첨가된 아크릴계 수지(320)에 함침되어 아우터레이어로 형성된 것이다.Fire-retardant duct structure according to the present invention, as shown in Figures 3 and 4 comprises a corrosion-resistant inner layer 100, a corrosion-resistant intermediate layer 200 and a fire-resistant outer layer 300, the corrosion-resistant inner layer 100 ) Is a polyester fiber (PEF) impregnated in the corrosion-resistant resin 110 is formed as an inner layer, the corrosion-resistant intermediate layer 200 is a glass fiber (GF) is impregnated in the corrosion-resistant resin 110, the middle layer The fire resistant outer layer 300 is formed of an outer layer by impregnating the glass fiber (GF) in the acrylic resin 320 to which the flame retardant 310 is added.

내부식성 내층(100)은 폴리에스테르섬유(PEF)를 할로겐화 또는 비할로겐화 수지, 폴리에스테르 수지, 비닐 에스테르 수지 및 에폭시 수지 중의 어느 하나의 내부식성 수지(110)에 함침시켜 덕트(10)의 인너레이어로 형성된다. 내부식성 내층(100)은 덕트(10)의 내부로 운반 또는 이송되는 물질인 화학 약품과 접촉하는 부분으로서, 내부식성 및 화재발생시 내화성을 가져야 한다. 내부식성 내층(100)의 형성방법은 원통 또는 원기둥 형상의 맨드릴에 핸드레이업, 필라멘트 와인딩 또는 테이프 와인딩을 통해 필요한 두께의 층으로 형성한다.The corrosion resistant inner layer 100 is impregnated with polyester fibers (PEF) in the corrosion resistant resin 110 of any one of a halogenated or non-halogenated resin, polyester resin, vinyl ester resin and epoxy resin to the inner layer of the duct 10 Is formed. Corrosion-resistant inner layer 100 is a part in contact with the chemicals that are transported or transported into the interior of the duct 10, and should have corrosion resistance and fire resistance in the event of a fire. Corrosion-resistant inner layer 100 is formed in a cylindrical or cylindrical mandrel to form a layer of the required thickness through the hand layup, filament winding or tape winding.

내부식성 중간층(200)은 유리섬유(GF)를 상기 내부식성 내층(100)의 형성시 사용된 수지와 동일한 수지에 함침시켜 상기 내부식성 내층(100)의 외주에 결합되어 상기 덕트(10)의 미들레이어로 형성된다. 내부식성 중간층(200)은 내부식성 내층(100)과 후술하는 내화성 외층(300) 사이의 견고한 결합을 이루어내기 위한 구조이다. 즉, 내부식성 내층(100)에서 사용된 내부식성 수지(110)와 동일한 수지를 사용함에 따라 내부식성 수지(110)와의 결합력을 극대화시키고, 유리섬유(GF)를 사용하여 후술하는 내화성 외층(300)과의 관계에서도 견고한 결합력을 이끌어낼 수 있다. 내부식성 중간층(200)의 형성방법은 내부식성 내층(100)의 외주에 핸드레이업 또는 필라멘트 와인딩을 통해 필요한 두께의 층으로 형성할 수 있고, 내부식성 내층(100)과 내화성 외층(300)과의 관계에서 결합력을 더욱 높이도록 유리섬유매트를 이용하여 미들레이어로 형성될 수도 있다.Corrosion-resistant intermediate layer 200 is impregnated with glass fiber (GF) in the same resin used in the formation of the corrosion-resistant inner layer 100 is bonded to the outer periphery of the corrosion-resistant inner layer 100 is the duct 10 It is formed into a middle layer. The corrosion resistant intermediate layer 200 is a structure for achieving a strong bond between the corrosion resistant inner layer 100 and the fire resistant outer layer 300 described later. That is, by using the same resin as the corrosion-resistant resin 110 used in the corrosion-resistant inner layer 100 to maximize the bonding force with the corrosion-resistant resin 110, using a glass fiber (GF) fire-resistant outer layer 300 to be described later ) Can also lead to a strong bond. Method of forming the corrosion-resistant intermediate layer 200 may be formed of a layer of the required thickness through the hand lay-up or filament winding on the outer periphery of the corrosion-resistant inner layer 100, the corrosion-resistant inner layer 100 and fire-resistant outer layer 300 and It may be formed as a middle layer using a glass fiber mat to further increase the bonding force in the relationship.

내화성 외층(300)은 유리섬유(GF)를 난연제(310)가 첨가된 아크릴계 수지(320)에 함침시켜 상기 내부식성 중간층(200)의 외주에 결합되어 상기 덕트(10)의 아우터레이어로 형성된다. 내화성 외층(300)은 화재 발생시 외부로부터 화염을 견딜 수 있어야 하므로 난연 및 내화성이 극대화된 특성을 가져야 한다. 이를 위하여, 난연제(310)를 최대한 첨가시킬 수 있도록 점도 및 밀도가 낮은 아크릴계 수지(320)를 사용하면서도 층간의 견고한 결합력을 가져올 수 있고, 인장 및 굽힘 강도가 높아 우수한 기계적 강도를 가질 수 있도록 한다. 내화성 외층(300)의 형성방법 역시 내부식성 중간층(200)의 외주에 핸드레이업, 필라멘트 와인딩 또는 테이프 와인딩을 통해 필요한 두께의 층으로 형성할 수 있고, 난연제(310)의 첨가율을 높이기 위하여 유리섬유(GF)가 일방향성을 가진 복수의 층간에 각각의 유리섬유(GF)의 방향이 교차되게 층을 형성할 수도 있다.The fire resistant outer layer 300 is impregnated with a glass fiber (GF) in the acrylic resin 320 to which the flame retardant 310 is added, is bonded to the outer circumference of the corrosion resistant intermediate layer 200 is formed as an outer layer of the duct 10. . Fire-resistant outer layer 300 should be able to withstand the flame from the outside in the event of a fire should have the characteristics of maximum flame retardant and fire resistance. To this end, while using the acrylic resin 320 having a low viscosity and density so as to add the flame retardant 310 as possible, it is possible to bring a firm bonding between the layers, high tensile and bending strength to have excellent mechanical strength. The method of forming the fire resistant outer layer 300 may also be formed on the outer circumference of the corrosion resistant intermediate layer 200 through a hand layup, filament winding or tape winding to a layer having a necessary thickness, and to increase the addition rate of the flame retardant 310. The layers may be formed such that the directions of the respective glass fibers GF intersect between a plurality of layers in which the GFs are unidirectional.

특히, 내화성 외층(300)에 아크릴계 수지(320)를 사용하면서도 FM 승인 조건에 부합될 수 있도록 특정의 물성치를 찾아내고, 특징적인 조합비율을 통해 상온 경화 또는 열경화를 필요시 용이하게 선택할 수 있도록 한다.In particular, while using the acrylic resin 320 in the fire-resistant outer layer (300) to find specific physical properties to meet the FM approval conditions, through the characteristic combination ratio to allow easy selection of room temperature curing or heat curing when necessary do.

아크릴계 수지(320)는 유기수지로서 탄소, 수소 및 산소로 구성되어 불에 타기 쉽다. 따라서, 이러한 아크릴계 수지(320)에 난연제(310)를 첨가하여 발화를 늦추고, 연소의 확대를 막아주어야 한다 유기화합물(고분자수지)의 난연화 방법으로는 크게 4가지 방법, 즉 수지의 분자구조 자체를 변경, 난연성분을 수지에 화학적으로 결합, 수지에 난연제를 물리적으로 첨가, 기타 난연제 코팅 또는 페인팅 등이 있다. 수지의 분자구조 자체의 변경은 한계가 명확하고, 화학적 결합방법은 비용 및 공정 측면에서 매우 불리하며, 코팅 또는 페인팅의 경우 내구성이 현저히 떨어지므로 주로 물리적인 첨가 방법을 사용하게 된다.The acrylic resin 320 is composed of carbon, hydrogen, and oxygen as an organic resin, and is easily burned. Therefore, the flame retardant 310 is added to the acrylic resin 320 to slow the ignition and to prevent the expansion of combustion. As the flame retardant method of the organic compound (polymer resin), there are largely four methods, namely, the molecular structure of the resin itself. Chemically bond the flame retardant component to the resin, physically add the flame retardant to the resin, and coating or painting other flame retardants. The modification of the resin's molecular structure itself is clearly limited, the chemical bonding method is very disadvantageous in terms of cost and process, and in the case of coating or painting, the durability is significantly lowered, and thus the physical addition method is mainly used.

그에 따라, 상기 내화성 외층(300)의 난연제(310)로 할로겐계 또는 비할로겐계 화합물을 사용할 수 있다. 할로겐계 화합물은 연소의 추진역할을 하는 활성라디칼인 OH, H를 할로겐 화합물인 HX(X가 할로겐 원소)가 연소과정에서 포착함으로써 난연효과를 발휘한다. 또한, HX는 불연성가스를 발생시키므로 가연성가스를 희석시키고, 산소도 차단하는 효과를 가진다.Accordingly, a halogen-based or non-halogen-based compound may be used as the flame retardant 310 of the fire resistant outer layer 300. Halogen-based compounds exhibit flame retardant effects by capturing active radicals OH and H, which act as a driving force for combustion, by the halogen compound HX (X is a halogen element) during combustion. In addition, HX generates an incombustible gas and thus has the effect of diluting the combustible gas and blocking oxygen.

예컨대, 할로겐 화합물 HX를 난연제(310)로 사용하면, 1) HO+HX→HOH+X(금지반응), X+RH→HX+R(재생반응)을 통한 화염연쇄반응을 정지시키고, 2) XO+OH→HX+O2 반응을 통한 활성라디칼(OH, H)의 농도를 줄이면서 화염연쇄반응을 정지시키며, 3) X+O→XO, X2+O→XO+X의 반응을 통한 불연성가스를 발생시켜 O2희석 및 차단하는 기능을 한다. 여기서, 상기 할로겐 화합물 HX 중 할로겐 원소 X는 요오드(I), 불소(F), 염소(Cl) 및 브롬(Br)이 있는데, 그 중에서 브롬(Br)이 가장 효과적이다. 다만, 할로겐 화합물이 난연 기능을 수행할 때 할로겐 가스가 발생하므로 단독으로 사용하기 보다는 안티몬계 또는 인계 난연제 등과 함께 사용하여 난연 상승 효과를 얻을 수 있다.For example, when the halogen compound HX is used as the flame retardant 310, 1) the flame chain reaction through HO + HX → HOH + X (prohibited reaction), X + RH → HX + R (regeneration reaction) is stopped, and 2) Stop the flame chain reaction by reducing the concentration of active radicals (OH, H) through XO + OH → HX + O 2 reaction, and 3) through reaction of X + O → XO, X 2 + O → XO + X. Generates incombustible gas and functions to dilute and block O 2 . Here, the halogen element X of the halogen compound HX is iodine (I), fluorine (F), chlorine (Cl) and bromine (Br), of which bromine (Br) is the most effective. However, since halogen gas is generated when the halogen compound performs a flame retardant function, a flame retardant synergistic effect may be obtained by using an antimony-based or phosphorus-based flame retardant rather than being used alone.

또한, 상기 난연제(310)는 비할로겐계 화합물을 사용할 수 있고, 비할로겐계 화합물은 인계 화합물 또는 무기계 화합물일 수 있다. 이 중 인계화합물은 연소과정에서 가연성 물질과 반응해 고분자 표면에 탄화막을 형성하고, 이 탄화막은 연소에 필요한 산소를 차단하여 난연효과를 나타낸다. 인계난연제로 인산에스테르, 함할로겐 인산에스테르, 비할로겐 축합 인계난연제, 폴리인산염계 및 적인계 등이 있다.In addition, the flame retardant 310 may use a non-halogen compound, the non-halogen compound may be a phosphorus compound or an inorganic compound. Phosphorus-based compound reacts with combustible materials in the combustion process to form a carbon film on the surface of the polymer, and this carbon film has a flame retardant effect by blocking oxygen necessary for combustion. Phosphorous flame retardants include phosphate esters, halogen-containing phosphate esters, non-halogen condensed phosphorus flame retardants, polyphosphate salts, and phosphate salts.

비할로겐계 화합물 중 무기계 화합물의 경우에는 연소가스를 억제하면서 연소점의 열을 뺏아 연소 현상을 억제하는 난연제로, 연소시 H2O를 발생시켜 수증기로 변하면서 연소성 가스를 희석시키며, 연소점 주위의 온도를 낮추어 연소현상을 억제한다. 예컨대 무기계 화합물로는 수산화마그네슘, 붕산아연, 몰리브덴화합물, 삼산화안티몬, 오산화안티몬 및 수산화알루미늄 등이 있으며, 그 중에서도 수산화알루미늄이 가장 효과적이다.In the case of inorganic compounds, non-halogen compounds are flame retardants that suppress the combustion gas by taking the heat of the combustion point while suppressing the combustion gas. H 2 O is generated during combustion to change the water vapor into vapor and dilute the combustion gas. Reduce the temperature of combustion to suppress combustion. For example, inorganic compounds include magnesium hydroxide, zinc borate, molybdenum compounds, antimony trioxide, antimony pentoxide and aluminum hydroxide, among which aluminum hydroxide is most effective.

상술한 바와 같이 내화성 외층(300)에 사용되는 아크릴계 수지(320)에 난연제(310)를 첨가하여 난연성 아크릴계 수지(320)가 사용될 때, 난연제(310)의 첨가비율을 극대화시키도록 아크릴계 수지(320)의 특징적인 물성치가 요구된다. 즉, 상기 내화성 외층(300)의 아크릴계 수지(320)는 상온에서 점도 0.65 내지 0.75[poise] 및 밀도 0.95 내지 1.15[gcm-3]를 가진다. 이러한 물성치를 가지는 아크릴계 수지(320)에 상기 난연제(310)의 첨가비가 1 : 1.5 내지 2.0이 될 수 있다. 즉, 아크릴계 수지(320)의 중량에 대비하여 난연제(310)를 1.5배 내지 2배까지 첨가하더라도 첨가 전 밀도 및 점도가 낮아 첨가 후 유리섬유(GF)의 함침율을 유지할 수 있는 것이다.As described above, when the flame retardant 310 is used by adding the flame retardant 310 to the acrylic resin 320 used in the fire resistant outer layer 300, the acrylic resin 320 is maximized to maximize the addition ratio of the flame retardant 310. Characteristic properties are required. That is, the acrylic resin 320 of the fire resistant outer layer 300 has a viscosity of 0.65 to 0.75 [poise] and a density of 0.95 to 1.15 [gcm -3 ] at room temperature. The addition ratio of the flame retardant 310 to the acrylic resin 320 having such physical properties may be 1: 1.5 to 2.0. That is, even if the flame retardant 310 is added up to 1.5 times to 2 times with respect to the weight of the acrylic resin 320, the density and viscosity before the addition are low, so that the impregnation rate of the glass fiber (GF) can be maintained after the addition.

또한, 상기 내화성 외층(300)은 상기 유리섬유(GF)가 29 내지 31% 중량비를 가지고, 완전 경화시 인장강도 110 내지 120[MPa], 인장탄성율 6.0 내지 7.0[GPa], 연신율 2.1 내지 2.4%, 굽힘강도 180 내지 200[MPa], 굽힘탄성율 5.0 내지 6.0[GPa]의 우수한 기계적 강도를 가질 수 있다.In addition, the fire-resistant outer layer 300 has a glass fiber (GF) has a weight ratio of 29 to 31%, tensile strength 110 to 120 [MPa], tensile modulus 6.0 to 7.0 [GPa], elongation 2.1 to 2.4% when fully cured It may have excellent mechanical strength of 180 to 200 [MPa] and a flexural modulus of 5.0 to 6.0 [GPa].

이 경우 상기 내화성 외층(300)은 상온 경화 또는 열경화를 선택할 수 있고, 예컨대 20℃ 조건에서 완전 경화시 24시간이 소요되고, 40℃ 조건에서 완전 경화시 16시간이 소요되며, 80℃ 내지 120℃ 사이의 조건에서 완전 경화시 3시간 내지 5시간이 소요되는 특징이 있다.In this case, the refractory outer layer 300 may select room temperature curing or thermosetting, for example, it takes 24 hours when fully cured at 20 ℃ conditions, 16 hours when fully cured at 40 ℃ conditions, 80 ℃ to 120 It is characterized by 3 to 5 hours of complete curing at conditions between ℃.

마지막으로, 본 발명의 내화 난연성 덕트 구조체가 FM 승인을 위한 도 1 및 2에 도시된 바와 같이 특정 테스트 프로토콜(test protocol)을 통과하는 최적의 두께 비율로서, 상기 내부식성 내층(100), 내부식성 중간층(200) 및 내화성 외층(300) 각각은, 두께 비율이 0.6 : 1.4 : 5가 되도록 한다. 다만, 각각의 두께 비율 상 0.01 내지 0.03 정도의 오차는 무시하기로 한다.Finally, the fire resistant flame retardant duct structure of the present invention is the optimal thickness ratio to pass through a specific test protocol as shown in Figures 1 and 2 for FM approval, the corrosion resistant inner layer 100, corrosion resistance Each of the intermediate layer 200 and the fire resistant outer layer 300 has a thickness ratio of 0.6: 1.4: 5. However, the error of about 0.01 to 0.03 in each thickness ratio will be ignored.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 내화 난연성 덕트 구조체는, 상온 및 열경화를 선택적으로 수행할 수 있고, 견고한 결합을 통해 층간 박리 현상이나 갈라짐이 없으며, 기계적 강도가 우수하면서도 난연성 및 내화성을 가지는 효과가 있다.As described above, the fire resistant flame retardant duct structure according to the present invention can selectively perform room temperature and thermal curing, and there is no interlaminar peeling or cracking through solid bonding, and has excellent mechanical strength but has an effect of flame resistance and fire resistance. have.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.The embodiments of the present invention described above and illustrated in the drawings should not be construed as limiting the technical idea of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.

10 : 덕트
GF : 유리섬유
PEF : 폴리에스테르섬유
100 : 내부식성 내층 110 : 내부식성 수지
200 : 내부식성 중간층
300 : 내화성 외층
310 : 난연제 320 : 아크릴계 수지10: duct
GF: Glass Fiber
PEF: Polyester Fiber
100: corrosion resistant inner layer 110: corrosion resistant resin
200: corrosion resistant intermediate layer
300: fireproof outer layer
310: flame retardant 320: acrylic resin

Claims (9)

폴리에스테르섬유를 할로겐화 또는 비할로겐화 수지, 폴리에스테르 수지, 비닐 에스테르 수지 및 에폭시 수지 중의 어느 하나의 내부식성 수지에 함침시켜 덕트의 인너레이어로 형성되는 내부식성 내층과,
유리섬유를 상기 내부식성 내층의 형성시 사용된 수지와 동일한 수지에 함침시켜 상기 내부식성 내층의 외주에 결합되어 상기 덕트의 미들레이어로 형성되는 내부식성 중간층과,
유리섬유를 난연제가 첨가된 아크릴계 수지에 함침시켜 상기 내부식성 중간층의 외주에 결합되어 상기 덕트의 아우터레이어로 형성되는 내화성 외층을 포함하고,
상기 내화성 외층의 아크릴계 수지는,
상온에서 점도 0.65 내지 0.75[poise] 및 밀도 0.95 내지 1.15[gcm-3]를 가지며, 상기 난연제를 1 : 1.5 내지 2.0의 중량비로 첨가한 것이고,
상기 내화성 외층은,
상기 유리섬유가 29 내지 31% 중량비를 가지며, 완전 경화시 인장강도 110 내지 120[MPa], 인장탄성율 6.0 내지 7.0[GPa], 연신율 2.1 내지 2.4%, 굽힘강도 180 내지 200[MPa], 굽힘탄성율 5.0 내지 6.0[GPa]이고,
상기 내부식성 내층, 내부식성 중간층 및 내화성 외층 각각은,
두께 비율이 0.6 : 1.4 : 5인 것을 특징으로 하는 내화 난연성 덕트 구조체.
A corrosion resistant inner layer formed of an inner layer of a duct by impregnating polyester fibers with a corrosion resistant resin of any one of a halogenated or non-halogenated resin, a polyester resin, a vinyl ester resin, and an epoxy resin;
A corrosion resistant intermediate layer formed by forming a middle layer of the duct by impregnating glass fiber with the same resin as the resin used in forming the corrosion resistant inner layer, and bonded to the outer circumference of the corrosion resistant inner layer;
Impregnating the glass fiber with an acrylic resin to which a flame retardant is added, and including a fire resistant outer layer which is bonded to the outer circumference of the corrosion resistant intermediate layer and formed as an outer layer of the duct,
Acrylic resin of the fire-resistant outer layer,
It has a viscosity of 0.65 to 0.75 [poise] and a density of 0.95 to 1.15 [gcm -3 ] at room temperature, the flame retardant is added in a weight ratio of 1: 1.5 to 2.0,
The fire resistant outer layer,
The glass fiber has a weight ratio of 29 to 31%, and when fully cured, tensile strength 110 to 120 [MPa], tensile modulus 6.0 to 7.0 [GPa], elongation 2.1 to 2.4%, bending strength 180 to 200 [MPa], bending elastic modulus 5.0 to 6.0 [GPa],
Each of the corrosion resistant inner layer, the corrosion resistant intermediate layer, and the fire resistant outer layer,
A fire-retardant flame-retardant duct structure, characterized in that the thickness ratio is 0.6: 1.4: 5.
제1항에 있어서,
상기 내화성 외층의 난연제는,
할로겐계 또는 비할로겐계 화합물인 것을 특징으로 하는 내화 난연성 덕트 구조체.
The method of claim 1,
The flame retardant of the fire resistant outer layer,
Refractory flame retardant duct structure, characterized in that the halogen-based or non-halogen-based compound.
제2항에 있어서,
상기 할로겐계 화합물은,
할로겐 원소로 브롬(Br)을 사용하는 것을 특징으로 하는 내화 난연성 덕트 구조체.
The method of claim 2,
The halogen compound,
A flame retardant flame retardant duct structure using bromine (Br) as the halogen element.
제2항에 있어서,
상기 비할로겐계 화합물은,
인계 화합물 또는 무기계 화합물인 것을 특징으로 하는 내화 난연성 덕트 구조체.
The method of claim 2,
The non-halogen compound,
Fire-retardant flame-retardant duct structure, characterized in that the phosphorus compound or inorganic compound.
제4항에 있어서,
상기 무기계 화합물은,
수산화알루미늄[Al(OH)3]인 것을 특징으로 하는 내화 난연성 덕트 구조체.
The method of claim 4, wherein
The inorganic compound,
Fire-resistant flame-retardant duct structure characterized in that the aluminum hydroxide [Al (OH) 3 ].
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 내화성 외층은,
20℃ 조건에서 완전 경화시 24시간이 소요되고, 40℃ 조건에서 완전 경화시 16시간이 소요되며, 80℃ 내지 120℃ 사이의 조건에서 완전 경화시 3시간 내지 5시간이 소요되는 것을 특징으로 하는 내화 난연성 덕트 구조체.The method of claim 1,
The fire resistant outer layer,
It takes 24 hours when fully cured at 20 ° C conditions, 16 hours when fully cured at 40 ° C conditions, 3 to 5 hours when fully cured at conditions between 80 ℃ to 120 ° C Fire Retardant Flame Retardant Duct Structure. 삭제delete
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