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무기화합물 페놀폼보드(PF단열재)을 이용한 단열재 및 난연 건축 재료의 제조

출처: https://pdfs.semanticscholar.org/7c2d/610a7b1dcd0b50be2cf3d9e30658c013c1fd.pdf

제목: 무기화합물 페놀폼보드(PF단열재)을 이용한 단열재 및 난연 건축 재료의 제조

 

최근 페놀포름알데히드 폼은 건축 분야에서 이상적인 단열 구조 재료로 광범위하게 사용되어 왔습니다. 그러나 전통적인 페놀폼보드(PF단열재) 자체는 높은 생산 비용과 분말화가 쉬운 단점이 있습니다. 이러한 이유로 이 자료는 무기 화합물 페놀폼보드(PF단열재)를 사용한 난연 건축자재의 제조를 연구했습니다. 이 자료에서는 15% 인산염을 사용하여 플라이애쉬(날리는 불연성의 재)와 벤토나이트를 산성화하여 무기 합성 페놀폼보드(PF단열재)을 준비했습니다. 산성화 처리의 효과 및 그 첨가량이 페놀폼보드(PF단열재)의 성능에 미치는 영향을 연구했습니다.

 

결과는 1) 산성화 처리 후 페놀폼보드(PF단열재)의 강도는 비 산화 복합 발포폼 강도보다 높으며, 특히 산성화된 플라이애쉬(날리는 불연성의 재) 페놀폼보드(PF단열재)은 더 우수한 특성을 갖습니다. 이는 산성화된 플라이애쉬가 페놀폼보드(PF단열재)의 충전제로서 더 적합하다는 것을 보여줍니다. 2) 무기 복합 폼의 한계 산소지수는 페놀폼의 한계 산소지수보다 낮습니다.

 

1. 서론

 

    현재 중국의 건물 에너지절약 수준은 여전히 매우 낮으며 건축 단열재의 사용은 주로 난연성 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌(CPE), 경질폴리우레탄폼(CPU)입니다. PS, PE, PU 폼과 비교하여 페놀폼은 난연성, 단열성이 우수합니다. 건물 에너지절약에 대한 국가 정책의 심층 개혁과 건물 화재 예방 요구의 증가로 건물 단열산업은 지금까지 알려지지 않은 개발 기회와 도전에 직면해 있습니다.

 

    이 자료는 페놀폼 단열재, 단열과 함께 변형 페놀폼, 화재 예방, 환경 보호 및 기타 우수한 특성을 가진 페놀폼의 연구 및 응용을 소개하고, 건물 에너지절약 부분에서 적극적으로 페놀폼 응용을 촉진해야합니다. 최근에는 건물에서 화재가 자주 발생하여 건물의 붕괴와 가스 폭발로 인해 높은 온도와 동시에 구조물에 동적 충격 하중을 가합니다.

 

    이것은 사람들의 생명과 재산 보호를 위협할 뿐만 아니라 환경을 오염시키는 많은 유해 가스를 생성합니다. 도시 건물 화재의 주요 점화원 중 하나는 현대 건물 외벽에 널리 사용되는 유기 단열재입니다. 건축 자재의 난연성 문제는 국내외에서 민감한 문제입니다. 연소과정에서 자체 발화방지 폼으로서의 페놀폼단열재는 용해, 화염 방울이 떨어지지 않고 다량의 유독가스를 생성하지 않으며, 화염 지연, 낮은 연기, 낮은 독성 특성 및 내열성을 갖추고 있어 이상적인 단열재로 건설 현장에 널리 사용될 것입니다.

 

    전통적 고형 페놀수지의 생산 공정에서 37%의 함량을 가지는 페놀 및 포름알데히드 용액을 반응성 단량체로 사용되었고, 탈수화를 위한 페놀수지(고형 함량 약 50%)의 제조는 페놀수지에 의해 고형분(70~85%) 요구 사항에 따라 필연적으로 많은 양의 산업 폐수를 생산합니다. 동시에 페놀폼은 여전히 높은 생산 비용과 높은 가격의 단점을 가지고 있으며, 이는 페놀폼의 대중화 및 적용을 방해했습니다.

 

    페놀폼단열재 및 폴리스티렌폼의 난연 성능은 수평 및 수직 연소분석기 및 산소지수 장치를 사용하여 연구되었습니다. 결과는 페놀폼보드(PF단열재)느 수평 및 수직 연소 분석기에서 발화될 수 없으며 불꽃이 작용하는 곳에서 카본 블랙만 생성함을 보여줍니다. 폴리스티렌폼은 수평 연소시험에서 3.6초 발화되었고 9.6초에서 완전히 연소되었습니다. 또한 폴리스티렌폼은 수직 연소시험에서 3.3초에서 발화되고 6.4초에서 완전히 연소되었습니다.

 

    페놀폼보드(PF단열재)의 산소지수는 41이고, 폴리스티렌폼의 산소지수[Oxygen Index: 산소와 질소를 혼합한 기류 중에서 점화된 시료가 계속적으로 연소하는 데 필요한 산소의 농도(%)로 한계 산소지수를 사용함]24였습니다. 마지막으로 실험은 페놀폼보드(PF단열재)의 난연 성능이 폴리스티렌폼의 난연 성능보다 우수함을 보여줍니다. 따라서 저 비용 무기 복합 페놀폼의 연구개발은 중요한 경제적, 사회적으로 중요합니다.

 

    세계 에너지 위기의 도래와 함께, 외벽으로부터 환경보호 기술 및 에너지절약은 건축 산업에서 점차 화제가 되고 있습니다. 페놀폼보드(PF단열재)는 단열성 및 난연성이 우수해 외벽재로 사용할 수 있습니다. 그러나 취성 및 낮은 강도는 적용을 제한합니다. 이 자료에서 천연의 섬유는 경화 공정 전에 페놀폼보드(PF단열재)에 첨가되고, 섬유의 변형된 방법 및 섬유 함량에 대한 페놀폼보드(PF단열재)의 성능에 대한 영향을 조사합니다.

 

    과도한 히드록실기를 축적하여 50미만의 히드록실 값을 갖는 페놀수지 중합체 및 계면 활성제로 구성된 폐쇄 셀 페놀수지 폼 재료를 생성하는 과정입니다. 재료와 재료를 사용하는 구조 라미네이트입니다. 재료는 열전도율이 초기에 낮고 오랜 시간동안 유지합니다. 이 자료는 단섬유 조성 페놀폼보드(PF단열재)의 개발과 그 준비 및 사용에 대한 이전 연구 결과를 요약합니다.

 

    섬유 강화 페놀폼보드(PF단열재)은 강화되지 않은 폼에 비해 박리 저항이 7배 증가함을 나타냅니다. 페놀폼보드(PF단열재)은 중요한 난연 특성을 희생시키지 않고 균열 성능을 향상시켰습니다. 이 자료는 플라이애쉬(날리는 불연성의 재)와 벤토나이트의 15% 인산처리, 무기복합 페놀폼의 제조, 페놀폼보드(PF단열재)의 특성에 대한 산성화 및 첨가의 영향을 연구하고 페놀폼 제조공정에 대해 논의하고, 페놀폼보드(PF단열재)의 특성에 대한 산 경화제의 영향을 분석하여 페놀폼보드(PF단열재) 모델의 겉보기 밀도와 기계적 특성을 만듭니다. 이러한 변화는 건축자재를 보다 에너지 효율적으로 만들뿐만 아니라 건강과 환경에 미치는 영향을 개선할 것입니다.

 

2. 실험

 

    재료 및 장비는 페놀, 수산화나트륨, 인산, 염산, 메탄올, p-톨루엔술폰산, 포름알데히드 용액, 파라포름알데히드, 산화칼슘, 페트롤륨 에테르, 폴리소르베이트, 플라이애쉬(날리는 불연성의 재) 등이 사용되었습니다.

 

3. 결과

 

 1) 무기 복합 페놀폼보드(PF단열재)의 압축 및 굽힘 특성

 

     무기 물질의 첨가와 복합 페놀폼보드(PF단열재)의 압축강도 및 굽힘강도 사이의 관계는 그림과 같습니다.

[무기 물질의 첨가와 복합 페놀폼보드(PF단열재)의 압축강도]

 [무기 물질의 첨가와 복합 페놀폼보드(PF단열재)의 굽힘강도]

     상기 그림에서 무기재료의 첨가로, 산성 벤토나이트를 제외한 페놀폼보드(PF단열재)의 압축강도는 15% 추가시 약간 증가하였고, 다른 복합 발포체의 압축강도는 점차적으로 감소하는 반면, 산 처리 후 복합 발포체의 압축강도는 비 산성 복합체의 압축강도보다 높으며, 특히 산성화된 플라이애쉬(날리는 불연성의 재) 복합 페놀폼보드(PF단열재)은 가장 높은 압축강도를 가집니다.

 

     무기재료의 증가에 따라 복합 페놀폼보드(PF단열재)의 굽힘강도가 먼저 감소한 다음, 무기재료가 15%일 때 최고값에 도달한 후 점차 감소합니다. 압축강도와 비교하여, 산 처리 후 복합 발포체의 굽힘강도는 비 산화 무기 페놀폼보드(PF단열재)의 굽힘 강도보다 높습니다. 결과적으로 무기 복합 페놀폼보드(PF단열재)의 기계적 특성이 산성화 처리 후 어느 정도 개선되었음을 보여줍니다.

 

 2) 무기 복합 페놀폼보드(PF단열재)의 난연성

 

     무기 복합 페놀폼보드(PF단열재)의 난연성은 아래 그림과 같습니다. 무기 재료의 증가에 따라 복합 페놀폼보드(PF단열재)의 한계 산소지수는 유사한 경향을 가지며, 이들 모두 감소하는 경향을 나타냅니다. 산성화 처리를 하지 않은 복합 페놀폼보드(PF단열재)의 산소지수는 더욱 현저하게 감소하고, 벤토나이트 복합 페놀폼보드(PF단열재)의 한계 산소지수[Oxygen Index: 산소와 질소를 혼합한 기류 중에서 점화된 시료가 계속적으로 연소하는 데 필요한 산소의 농도(%)로 한계 산소지수를 사용함]는 플라이애쉬(날리는 불연성의 재) 복합페놀폼보드(PF단열재)의 한계 산소지수보다 약간 높습니다.

 

     복합 페놀폼보드(PF단열재)의 산소지수는 산 처리 후 거의 변하지 않았으며, 39%로 유지되었습니다. 복합 페놀폼보드(PF단열재)의 산소지수 산성화 처리 후 비 산성 플라이애쉬 복합 페놀폼의 산소지수보다 약간 더 높았습니다.

 

     결과적으로 무기재료의 첨가가 복합 발포체의 난연성에 긍정적인 영향을 미치지 않지만, 복합 발포체의 한계 산소지수를 감소시켰고, 무기재료의 첨가 및 산성화 처리는 복합 발포체의 산소지수에 거의 영향을 미치지 않았습니다.

[무기 복합 페놀폼의 한계 산소지수]

 3) 무기 페놀폼보드(PF단열재)의 열전도율

 

     30%의 무기재료를 사용한 복합 페놀폼의 열전도율은 아래 그림과 같습니다. 무기재료를 첨가하지 않은 순수 페놀폼보드(PF단열재)보다 무기재료를 첨가한 페놀폼보드(PF단열재)이 열전도율이 증가하였습니다. 산성화 처리 후 복합 페놀폼의 열전도율은 복합 페놀폼의 열전도율보다 약간 낮으며, 산성화 처리 후 복합 페놀폼의 열전도율은 가장 명확하며 순수한 페놀폼보드(PF단열재)과 거의 동일합니다. 결과적으로 무기재료가 산성화 처리에 약간 영향을 미치고, 복합 페놀폼의 성능에 거의 영향을 미치지 않음을 보여줍니다.

 

[무기 복합 페놀폼보드(PF단열재)의 열전도율]

 

4. 결론

 

    화력발전 산업의 급속한 발전은 중국의 연간 플라이애쉬 배출량은 거의 2천만 톤에 달하며 비효율적인 플라이애쉬의 축적은 많은 땅을 차지할 뿐만 아니라 환경에 심각한 오염을 초래합니다. 플라이애쉬 및 벤토나이트와 같은 페놀 재료를 사용하여 단열재를 제조하는 것은 일반적인 추세입니다. 무기 복합 페놀폼의 특성 분석에 기초하여 다음과 같은 결론이 도출될 수 있습니다. 산성화된 플라이애쉬는 복합 페놀폼보드(PF단열재)의 충전제로서 더 적합하며, 무기재료가 수지 구조에 첨가된 후 심지효과를 형성하여 난연 효과에 불합리 합니다.