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KR20090008430A - 현무암 연속 필라멘트 절연 및 내화성 물질 및 슬리브 및 그것의 구성 방법 - Google Patents

현무암 연속 필라멘트 절연 및 내화성 물질 및 슬리브 및 그것의 구성 방법 Download PDF

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KR20090008430A
KR20090008430A KR1020087029289A KR20087029289A KR20090008430A KR 20090008430 A KR20090008430 A KR 20090008430A KR 1020087029289 A KR1020087029289 A KR 1020087029289A KR 20087029289 A KR20087029289 A KR 20087029289A KR 20090008430 A KR20090008430 A KR 20090008430A
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KR
South Korea
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insulating material
continuous basalt
sleeves
textile fabric
fabric
Prior art date
Application number
KR1020087029289A
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English (en)
Inventor
밍-밍 첸
Original Assignee
페더럴-모걸 코오포레이숀
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 페더럴-모걸 코오포레이숀 filed Critical 페더럴-모걸 코오포레이숀
Publication of KR20090008430A publication Critical patent/KR20090008430A/ko

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Abstract

내화성 절연 물질 및 그것의 구성 방법은 연속 현무암 필라멘트로 제작된 텍스타일 패브릭을 가진다. 연속 현무암 필라멘트는 바람직하게는 텍스처라이징 또는 트위스트된다. 절연 물질은 시트, 패널 또는 슬리브와 같은 어떤 배열로 배치될 수 있고, 편성, 제직 또는 브레이딩될 수 있다.
내화성, 절연 물질, 연속 현무암 필라멘트, 텍스처라이징, 트위스트

Description

현무암 연속 필라멘트 절연 및 내화성 물질 및 슬리브 및 그것의 구성 방법{BASALT CONTINUOUS FILAMENT INSULATING AND FIRE-RESISTANT MATERIAL AND SLEEVES AND METHODS OF CONSTRUCTION THEREOF}
본 발명은 일반적으로 절연 물질, 및 더 구체적으로는 현무암 연속 필라멘트로부터 적어도 부분적으로 구성된 절연 물질 및 관상 슬리브에 관한 것이다.
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 그것 전체가 참고로써 포함되는 2006년 5월 1일 출원된 미국의 가출원 일련번호 60/796,395에 의거하여 우선권을 주장한다.
배기다기관과 같은 엔진칸 또는 열원 주변에 위치된 자동차, 항공, 철도 및 선박 구성요소는 가혹한 열 환경을 받을 수 있다. 더욱이, 자동차, 항공기, 기차 또는 보트의 엔진과 같은 열원, 배기 시스템 및/또는 변속기 및 승객칸에서 바람직하지 않은 열 전달이 또한 발생할 수 있다. 석유 및 가스 탐사 및 드릴링 도구는 또한 열 및 스파크 및 화염에 대한 노출로부터 보호를 필요로 한다. 열원으로부터 다른 인접한 구성요소에 열 전달을 감소시키는 절연 패널 또는 슬리브를 형성하기 위한 절연 물질을 사용하는 것은 당업계에 공지되어 있다. 절연 물질은 그것들의 의도된 사용에 적합해야만 하며 그것들의 적합성을 보장하기 위해 극한 조건하에서 시험되어야 한다. 항공우주 산업에서, 예를 들어, 온도 편차가 극도로 크고 구성요소가 현저하게 온도에 민감한 경우, 절연물질은 특히 가혹한 환경 및 조건으로부터 구성요소를 보호할 수 있어야 한다. 이러한 가혹한 환경은 화염에 대한 노출을 포함할 수 있고, 따라서, 절연물질이 내화성이라면, 또한 유익할 것이다.
선행기술은 이러한 패널의 열 절연층으로서 사용되는 물질들로 가득하다. 예를 들어, 다양한 섬유 물질, 및 이들의 조성물이 사용되고, 이러한 패널 또는 슬리브의 절연물질로서 작용하는 것이 알려져있다. 광물섬유, 예로써, 섬유유리, 실리카, 현무암 및 세라믹 섬유는 모두 절연 물질로서 당업계에 공지되어 있다. 각각의 이들 물질은 다른 특징, 예를 들어, 다른 물리적 및 기계적 특성, 작동 온도 한계, 열 특성 및 내화학약품성을 가지며, 이는 각각의 물질이 특정 용도에 더 잘 적합하게 되게 한다.
현대의 엔진은 수년 전의 엔진보다 더 높은 온도에서 움직이며, 따라서, 현대 엔진에 대한 열 절연 물질은 심지어 최근 몇년전에 사용된 것보다 더 많은 요구 조건 하에서 수행할 필요가 있다. 일부 현대의 용도는 선행기술 물질의 일부는 제공할 수 없는 극한 온도에서 구성요소에 대한 보호를 필요로 한다. 따라서, 자동차, 항공, 기차 및 보트 제조업자는 이러한 용도에서 적합한 사용을 제공하기 위해 더 새롭고 더 강한 물질을 사용하는 것을 필요로 한다. 게다가, 열 발생 또는 열 전도체에 아주 근접한 곳에서 열에 민감한 구성요소(예를 들어, 센서)의 증가된 사용에 기인하여 극한 열에 대한 보호를 필요로하는 다수의 새로운 요구되는 용도가 나타났다.
발명의 개요
텍스타일 절연 물질은 적어도 부분적으로 다수의 텍스처라이징된 현무암 연속 필라멘트로부터 제작된다. 본 발명의 다양한 양태에 따라서, 텍스처라이징된 현무암 연속 필라멘트는 패브릭, 슬리브 또는 의도된 사용에 적합한 다른 구조로 편성(knitting), 제직(weaving) 및/또는 브레이딩(braiding) 될 수 있다. 패브릭, 슬리브 또는 다른 구조는 아크릴, 폴리에스테르, 우레탄, 에폭시, 실리콘 등과 같은 고온 코팅으로 코팅될 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 텍스타일 절연 물질은 다수의 트위스트된 현무암 연속 필라멘트로 제작될 수 있다. 트위스트된 현무암 연속 필라멘트는, 상기 언급된 텍스처라이징된 현무암 연속 필라멘트와 유사하게, 의도된 사용에 적합한 패브릭, 슬리브 또는 다른 구조로 편성, 제직 및/또는 브레이딩 될 수 있다. 패브릭, 슬리브 또는 다른 구조는 아크릴, 폴리에스테르, 우레탄, 에폭시, 실리콘 등과 같은 고온 코팅으로 코팅될 수 있다.
상기 관점에서, 본 발명에 따라 제작된 절연물질은 강한 성능 특성을 가지며, 극한 온도에 대한 온도 민감성 구성요소의 보호를 제공할 수 있다. 본 물질은 또한 용이하게 조작되고, 예를 들어, 다양한 모양을 취할 수 있음으로써 차량의 도처에 널리 사용될 수 있고, 탄력있는 구조로 형성될 수 있다. 게다가, 본 물질은, 일반적으로 디자인, 제조 및 사용에서 경제적이다. 본 발명의 물질은 제한없이, 자동차, 선박, 항공기, 기차 및 석유 및 가스 탐사 및 드릴링 장비를 포함하는 어떤 다양한 분야에서 용도를 찾을 것이다.
본 발명 적용의 추가 범주는 하기 상세한 설명 및 청구항으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 구체적 실시예는 본 발명의 현재 바람직한 구체예를 나타내는 한편, 본 발명의 정신과 범주 내에서 다양한 변화와 변형이 당업자에게 명백할 것이기 때문에, 단지 예시의 방법으로서 주어진다.
본 발명의 이들 및 다른 양태 특징 및 이점은 현재의 바람직한 구체예 및 최적의 방식의 상세한 설명, 후술하는 청구항 및 수반하는 도면과 관련하여 생각될 때, 용이하게 인식될 것이다.
도 1은 본 발명의 현재의 바람직한 구체예에 따라 다수의 현무암 연속 필라멘트를 사용하여 구성된 텍스타일 물질의 부분적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 현재의 바람직한 구체예에 따라 다수의 현무암 연속 필라멘트를 사용하여 구성된 관상의 폐쇄 벽 텍스타일 슬리브의 파단 투시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 현재의 바람직한 구체예에 따라 다수의 현무암 연속 필라멘트를 사용하여 구성된 관상의 개방 벽 텍스타일 슬리브의 파단 투시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 현재의 바람직한 구체예에 따라 다수의 현무암 연속 필라멘트를 사용하여 구성된 다른 관상의 텍스타일 슬리브의 파단 투시도이다.
발명의 상세한 설명
도면을 더욱 상세하게 언급하면, 도 1은 본 발명의 한 가지 현재의 바람직한 구체예에 따라 다수의 현무암 연속 필라멘트 (12)로부터 구성된 텍스타일 절연 물 질 (10)을 도해한다. 현무암 연속 필라멘트 (12)는 내화성이며 극히 높고(예를 들어, 760℃) 극히 낮은 온도(예를 들어, -260℃)에 대한 열 보호를 제공할 수 있다. 본 발명에 따라 인터레이싱된 연속 현무암 필라멘트 (12)로 제작된 패브릭 시트, 패널, 슬리브 또는 다른 구성은 오늘날 사용되는 많은 절연 및 내화성 물질보다 우수하며, 보충 또는 대체물로 사용될 수 있다. 비-제한적 예로서, 슬리브 (14, 15, 16)는 도 2-4에서 각각 보이며, 슬리브 (14, 15, 16)는 현무암 연속 필라멘트 (12)로부터 적어도 부분적으로 제작되고, 따라서, 예를 들어, 극도로 높은 열에 노출되는 파이프(예로써, 500℃ 내지 760℃의 온도를 가지는 배기 파이프)를 절연하기 위해 또는 극저온 파이프 또는 탱크(예로써, 액체 질소 또는 압축된 천연가스 탱크, 이는 각각 -191℃ 및 -161℃ 만큼 낮은 온도에 이를 수 있다)를 절연하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 한 양태에 따라, 다수의 현무암 연속 필라멘트 (12)가 배열되어 얀(yarn) 또는 얀-유사 스트랜드 (18)를 형성한다. 하나의 현재 바람직한 구체예에서, 얀-유사 스트랜드 (18)는 텍스처라이징되어 스트랜드 (18)의 부피를 증가시키고 스트랜드 (18)의 몸체 내에서 에어 포켓을 만든다. 현무암 연속 필라멘트 얀 (18)을 텍스처라이징함으로써, 감소된 중량의 얀으로 향상된 열 보호를 제공할 수 있는 한편, 향상된 음향 특성을 또한 제공한다. 한 가지 현재의 바람직한 구체예에서, 얀 (18)의 스트랜드는 에어-텍스처라이징되고, 약 1800 텍스의 밀도를 가진다. 다른 현재의 바람직한 구체예에서, 얀 (18)의 스트랜드는 에어 텍스처화(air texturization)보다는 드로우 텍스처화(draw texturization) 된다. 그 자체로서, 얀 (18)은 텍스처라이징되어 어떤 적당한 밀도를 달성할 수 있다. 일반적으로 말해서, 더 미세한 얀 (18)은 더 가요성인 물질을 만드는데 사용되고 더 무거운 얀 (18)은 증가된 적용 범위를 제공하기 위해 사용된다. 따라서, 사용되는 얀 밀도의 선택 및 현무암 필라멘트의 선택은 구성되는 물질의 형태 및 결과 물질에 대해 의도된 용도에 의존한다. 또한 다른 현재의 바람직한 구체예에서, 얀 (18)의 스트랜드는 텍스처라이징되는 것 대신에 트위스트된다. 이 구조에서, 원하는 용도에 의존하여 어떤 스트랜드 밀도 및 미터 당 회전이 사용될 수 있다 할지라도, 얀 (18)은 약 260 tex의 밀도를 가지며, 미터 당 120 회전으로 트위스트된다. 절연 물질의 내마모성은 트위스팅 정도가 증가함에 따라서 증가하는 것으로 발견되었다. 또 다른 현재의 바람직한 구체예에서, 스트랜드 (18)은 먼저 텍스처라이징되고, 이어서 트위스트된다. 많은 이들 텍스처라이징 및/또는 트위스트된 현무암 연속 필라멘트 얀 (18)은 하기에 더욱 충분히 기재되는 바와 같은 일체형 구조의 절연 물질을 구성하기 위해 만들어지고 사용된다.
얀 (18)의 수많은 현무암 연속 필라멘트 스트랜드가 획득되면, 스트랜드 (18)는 그 후 원하는 구조를 만들기 위한 배열로 배치된다. 한 구체예에서, 스트랜드 (18)은 제직되어 절연물질 (10) 또는 슬리브 (14, 15, 16)를 만들지만, 그러나 구성의 어떤 방법은 스트랜드 (18)를 인터레이싱하는데 사용될 수 있으며, 이에 제한 되는 것은 아니지만, 편성, 제직, 재봉, 크로셰팅(crocheting), 자수(embroidering) 및 브레이딩을 포함한다. 용도에 의존하여, 하나 이상의 앞서 언급한 구성 방법이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 일부 예에서, 브레이딩 텍스처라 이징된 현무암 연속 필라멘트 슬리브는 더 큰 적용범위 및 더 가벼운 중량을 획득하는 그것의 능력을 위해 바람직할 수 있다.
게다가, 절연 텍스타일 물질 (10)은 어떤 배열로도 형성될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니지만, 텍스타일 패브릭 (10) 및 슬리브 (14, 15, 16)를 포함하고, 슬리브 (14, 15, 16)는 연속 폐쇄 원주 벽(20)(도 2), 또는 길이 방향 에지 (17, 19)를 가지고 바람직하게는 슬리브 (15)의 길이를 따라 서로 겹치는 개방 벽 (20) (도 3) 구성을 가질 수 있다. 또한, 슬리브 (14, 15, 16)는 절연 물질의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 도 4에 보여지는 바와 같이 비-제한적 예로써, 절연 슬리브 (16)는 슬리브 (16)의 2개의 층 (20, 22)을 형성하도록 자체에 접힌 단일층의 편성된 슬리브 또는 단일층의 편성된 슬리브가 그 자체에서 앞뒤로 접혀서 다중층 슬리브를 형성할 수도 있다. 게다가, 슬리브 (14, 15, 16) 중 어떤 것은 도 2의 (21)로 일반적으로 도해한 바와 같이 고온 코팅으로 코팅될 수 있고, 이는 자연 현무암 이외의 색이 소망된다면 안료를 함유한다.
본 발명의 다른 양태에 따라, 도 1의 (23)에서 일반적으로 나타나는 바와 같은 층은, 예를 들어, 현무암 연속 필라멘트로 구성되는 절연층 (20)에 더하여, 물질 (10) 또는 슬리브 (14, 15, 16)에서 존재할 수 있다. 이들 추가 층 (23)은, 예를 들어, 실리콘, 고무, 알루미늄 또는 기타 금속, 에폭시, 탄소-섬유, 세라믹 및 플라스틱 또는 그것의 조성물을 포함할 수 있다. 그 자체로서, 절연 슬리브 (14, 15, 16)는 제직 또는 브레이딩 현무암 연속 필라멘트 (20)의 절연층 또는 층들을 절연 물질 (20)의 외부 표면에 사용된 층 (23), 예를 들어, 실리콘-고무 코팅과 함 께 포함할 수 있다. 앞서 언급한 물질 층에 더하여, 다른 형태의 물질 층이, 기재된 절연 물질 (10) 및 슬리브 (14, 15, 16)의 사용에 적합한 용도와 같이 사용되어, 화염에 노출되었을 때, 항공기 호스가 즉시 파열되는 것으로부터 보호할 수 있다. 이 용도에서, 물질 (10) 및/또는 슬리브 (14, 15, 16)는 일반적으로 도 3의 (25)로 표시한 팽창성 코팅으로 코팅될 수 있다. 팽창성 코팅 (25)은 물질 (10) 또는 슬리브 (14, 15, 16)에 부착되어 텍스처라이징된 현무암 연속 필라멘트 슬리브 (14, 15, 16)에 대해 추가의 절연 및 내화성을 제공할 수 있다. 팽창성 코팅 (25)은 슬리브 (14, 15, 16) 또는 물질 (10)의 최외부 표면에만 또는 원한다면 모든 표면에 사용될 수 있다.
상기 기재한 절연 및 내화성 물질 (10) 및 슬리브 (14, 15, 16)는 수많은 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 현무암 연속 필라멘트 얀 (18)을 포함하는 편성, 제직 또는 브레이딩 슬리브 (14, 15, 16)는 배기 파이프를 절연하여 배기 파이프에 의해 생성되는 극도로 높은 열이 차량 내 인접한 온도 민감성 구성요소들을 손상시키는 것을 방지하는데 사용될 수 있다. 슬리브 (14, 15, 16)의 편성된 구성은 편성된 얀들이 슬리브 (14, 15, 16)의 벽 또는 벽들에 방사상의 확장성을 제공한다는 사실에 기인하여 그것이 용이한 설치를 제공하기 때문에 하나의 바람직한 구성이다. 상기 언급한 바와 같이, 현무암 연속 필라멘트 얀 (18)은 텍스처라이징 또는 트위스트될 수 있는데, 많은 용도에서 텍스처라이징된 버전이 바람직하다.
앞서 언급한 논의는 본 발명의 대표적인 구체예를 개시하고 설명한다. 당업자는 이 설명, 수반하는 도면 및 청구항으로부터 다양한 변화, 변형 및 변동이 하 기 청구항에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범주로부터 벗어남이 없이 만들 수 있음을 용이하게 인식할 것이다.

Claims (24)

  1. 연속 현무암 필라멘트가 일체형 구조를 형성하는 배열로 인터레이싱된 다수의 연속 현무암 얀 필라멘트로부터 적어도 부분적으로 구성된 적어도 하나의 텍스타일 패브릭 층을 포함하는 내화성 절연 물질.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배열은 관상 슬리브인 것을 특징으로 하는 절연 물질.
  3. 제2항에 있어서, 상기 관상 슬리브는 관상 외벽으로 둘러싸인 관상 내벽을 가지는 것을 특징으로 하는 절연 물질.
  4. 제3항에 있어서, 상기 내벽은 제직, 편성 또는 브레이딩 패브릭 중 어느 한 가지로 제작되고, 상기 외벽은 제직, 편성 또는 브레이딩 패브릭 중 어느 한 가지로 제작되는 것을 특징으로 하는 절연 물질.
  5. 제1항에 있어서, 상기 배열은 직물 패브릭인 것을 특징으로 하는 절연 물질.
  6. 제1항에 있어서, 상기 배열은 편물 패브릭인 것을 특징으로 하는 절연 물질.
  7. 제1항에 있어서, 상기 배열은 브레이딩 패브릭인 것을 특징으로 하는 절연 물질.
  8. 제1항에 있어서, 적어도 다른 물질 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 물질.
  9. 제1항에 있어서, 상기 연속 현무암 얀 필라멘트는 텍스처라이징되어 있는 것을 특징으로 하는 절연 물질.
  10. 제1항에 있어서, 상기 연속 현무암 얀 필라멘트는 트위스트되어 있는 것을 특징으로 하는 절연 물질.
  11. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 텍스타일 패브릭 층에 부착된 팽창성 코팅을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 물질.
  12. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 텍스타일 패브릭 층에 부착된 실리콘-고무의 코팅을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 물질.
  13. 다수의 연속 현무암 얀 필라멘트를 서로 인터레이싱하여 텍스타일 패브릭을 형성하는 단계를 포함하는 내화성 절연 물질을 제작하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 편성 공정에서 상기 인터레이싱을 수행하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 제직 공정에서 상기 인터레이싱을 수행하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제13항에 있어서, 브레이딩 공정에서 상기 인터레이싱을 수행하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 텍스타일 패브릭을 관상 슬리브로서 제작하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 연속 폐쇄 원주 벽을 가지는 상기 관상 슬리브를 구성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 슬리브의 길이를 따라서 연장되는 겹치는 에지들을 가지는 벽을 가지는 상기 관상 슬리브를 구성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제13항에 있어서, 상기 텍스타일 패브릭에 팽창성 코팅을 부착하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제13항에 있어서, 상기 텍스타일 패브릭에 실리콘-고무의 코팅을 부착하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제13항에 있어서, 상기 다수의 연속 현무암 얀 필라멘트를 텍스쳐라이징하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 텍스쳐라이징 후 상기 다수의 연속 현무암 얀 필라멘트를 트위스트되는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제13항에 있어서, 상기 다수의 연속 현무암 얀 필라멘트를 트위스트되는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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