출처: http://www.unep.fr/ozonaction/information/mmcfiles/7435-e-foam__.pdf p80~83
1. 페놀폼(PF)
페놀폼은 20세기 중반부터 존재해 왔지만 1970년대 후반과 1980년대까지 폐쇄 셀 폼 기술의 개발 이후 실질적으로 단열 폼 부문에서만 사용되었습니다. 그 이후 보드스톡과 블록/파이프 제품의 조합을 기초로 일본과 유럽에서 상당한 시장이 발전했습니다. 북미에서 유사한 시장 개발은 강철 데크에 부식 문제을 일으킨 특정 지붕보드 기술(Koppers)에 대한 열악한 경험으로 인해 좌절되었습니다. 페놀폼이 주는 주요 이점은 매우 낮은 연기 발생과 화재 저항성 및 우수한 열성능입니다.
페놀폼의 추가 사용은 화훼 장식용 플로랄 폼(floral foam)입니다. 적절한 계면활성제로 변형될 때, 페놀폼은 꽃꽂이에 물을 유지하는 데 사용될 수 있는 수성 블록을 제공합니다. 세계적으로 주요 브랜드는 ‘오아시스’로 알려져 있습니다. 그러나 이 재료는 소규모 생산자를 제외하고는 오존 파괴 물질로 분류된 적은 없습니다.
1) 주요 폼 가공 및 제품 속성
페놀 화학은 발포제가 일반적으로 베이스 수지에 용해되지 않는다는 점에서 폴리우레탄 부문과 많이 다릅니다. 이것은 전체 시스템이 에멀션이고 균일한 혼합물을 만들기 위해 탁월한 혼합이 필요하다는 것을 의미합니다. 혼합 점도가 일반적으로 폴리우레탄 시스템보다 높기 때문에 에멀션 화학은 공정을 보다 예민하게 만듭니다.
그러나 에멀션 화학은 작고 매우 균일하게 분포한 셀 크기가 달성될 수 있다는 이점이 있습니다. 실제로 이는 작은 균일한 셀의 순수 결과이기 때문에 단열 관점에서 가장 우수한 성능을 가진 폼으로 이어졌습니다. 동인한 셀 구조의 단점은 음향 단열 특성이 좋지 않다는 것입니다. 그럼에도 불구하고 일부 폴리이소시아누레이트 폼 생산자들은 에멀션 시스템으로 이동했습니다.
중요한 페놀폼 가공 및 제품 특성은 경질우레탄폼과 매우 유사하며 페놀수지가 제공되는 적용 분야는 아래와 같습니다.
[요구되는 폼 속성 또는 공정 특성]
페놀 화학은 온도에 상대적으로 민감하며 적절한 경화 시간을 달성하기 위해 고온이 필요합니다. 따라서 적절한 온도에서 끓고 실질적인 잠열 효과가 없는 것이 발포제 선택에서 중요합니다. 페놀폼의 성질과 가공 특성에 영향을 미치는 발포제 선택의 요소는 아래의 표에 요약되어 있습니다.
[요구되는 속성과 관련 발포제의 속성]
* 일반적인 밀도 범위(35~45kg/m³)에서 페놀폼의 열전도율은 주로 셀 가스의 조성에 따라 결정됩니다. 그러나 셀 구조(형태)는 열전도율(열복사)에 큰 영향을 미칩니다.
** 투과성은 셀 벽을 통한 가스 확산과 경화 매트릭스의 용해도의 조합입니다.
이런 기준에 반해 페놀폼에 적합한 발포제는 다음과 같이 평가할 수 있습니다.
[발포제 기준에 따른 발포제 유형의 등급]
페놀폼에 대한 발포제 선택은 경질우레탄폼에 이용 가능한 것과 유사하지만 동일하지는 않습니다. 이소시아네이트 반응은 선택 사항이 아니기 때문에, 표에서 보이지 않는 것은 CO₂이며, 메틸 포름산염은 아직 실험되지 않았습니다.
변화의 초기 단계에서 대안적인 발포제로서 탄화수소의 선택은 페놀폼의 화재 특성에 실질적인 해를 끼칠 수 있을 것으로 여겼습니다. 그러나 실제적으로 아래 단원에서 기술된 바와 같이, 페놀 매트릭스는 탄화수소의 존재로 인한 상당한 충격에 대응할 수 있을 만큼 충분히 강하다는 것이 입증되었습니다. 이것은 탄화수소가 최근 몇 년 동안 이 분야에서 주요 대안으로 등장한 것을 의미합니다.
2) 경제성 및 비용 효율성 기준
탄화수소에 대한 이러한 추세에 따라, 가연성 문제를 관리하기 위한 투자는 경질 폴리우레탄폼과 유사합니다. 따라서 다음 표는 대안의 경제성 및 비용 효율성에 대한 평가를 제공합니다. 다른 폼 유형과 마찬가지로 탄화수소에 대한 자본 투자가 주요 장벽이며, 지속적인 운영 비용으로 이점을 얻을 수 있습니다.
[경제성 및 비용 효율성 기준]
2. 페놀폼 블록
상기 단원에서 언급한 바와 같이, 페놀폼 보드 부문의 성장은 북미 시장의 기술 문제로 인해 어느 정도까지 소멸되었습니다. 그러나 유럽 시장, 특히 영국과 베네룩스 시장은 이 분야에서 기술의 상용화를 추진할 수 있었습니다. 페놀폼 단열재(PF보드)의 고유한 화재, 연기 및 독성 성능은 제품의 높은 열 성능과 결합되어 시장의 다른 형태의 보드 제품과 높은 경쟁력을 갖추었습니다.
시장 침투는 다양한 폴리우레탄폼 원재료 비용의 변동과 더 나아가 고정 치수 이중벽 단열 요건이 강화됨에 따라 전반적으로 단열보드 제품에 대한수요가 급증함에 따라 도움이 되었습니다.
페놀폼 단열재(PF보드) 생산 및 사용의 지리적 확산은 부분적으로 기술의 이용 가능성과 부분적으로 이러한 기술과 관련된 정확한 가공 매개 변수 때문에 제한되어 있습니다. 사용 가능한 부담이 적은 기술 선택이 있지만, 이것은 시장 진출을 위해 필요한 제품 성능을 충족시키지 못하는 경향이 있습니다.
과거 실제 발포제 선택에서 페놀폼 단열재(PF보드)의 기존 발포제는 CFC-11이었지만 HCFC-141b에 의해 빠르게 대체되었습니다. HCFC-141b의 사용은 용해성 때문에 페놀 에멀션 화학에 특별한 문제를 제시했으며, 주요 기술 보유자들은 폼 혼합에서 용해성을 떨어뜨리기 위해 첨가제를 첨가하여 개발할 필요가 있음을 발견했습니다.
유럽의 HCFC-141b에서 일어난 변형에서, 페놀폼 단열재 자체가 최종 사용의 대부분을 위한 탄화수소 발포제를 수용할 수 있는 충분히 강력한 화재성능을 가지고 있다는 것을 보여주었습니다. 따라서 대량의 연속 공정은 이제 그 자체로 또는 다른 탄화수소와 혼합된 n-펜탄을 기본으로 합니다. 유럽에서 한 기술은 CFC-11에서 2-chloropropane으로 직접 이동했으며, 계속해서 이 발포제 제품군을 기준으로 사용하고 있습니다.
최적화된 탄화수소 제조에 기초한 열 성능은 대부분 최종 용도에 충분한 것으로 간주되기 때문에, 이러한 연속 공정에서 포화된 HFC의 사용은 제한적입니다.
끝으로 불포화 HFC의 출현이 향후 페놀폼 단열재(PF보드) 조성을 위한 발포제 선택에 어떠한 영향을 미칠지는 모르지만, 다양한 탄화수소를 기반으로 하는 기술의 전반적인 성능으로 인해 단기적으로 추가 기술 변화가 일어날 가능성은 낮습니다. 현재까지 개발도상국에 페놀폼 단열재(PF보드) 시설의 설치가 거의 없었기 때문에 향후 투자는 유럽이나 다른 지역으로부터 기술 이전을 기반으로 할 가능성이 높습니다.