PIMA(Polyisocyanurate Insulation Manufacturers Association)는 인증 프로그램, 에너지효율 지지 및 제품 기술 표준의 개발에서 Polyiso 단열재를 제조하는 미국의 주요 제조업체입니다. PIMA는 에너지 효율성과 기후 보호를 촉진하는 협회의 지도력으로 2007년 미국 환경보호국의 기후 보호상을 포함하여 많은 환경상을 수상했습니다. EPA는 또한 2002년 PIMA와 그 회원들에게 “폴리 이소 단열에서 CFC를 단계적으로 폐지 및 세계 환경보호에 대한 탁월한 기여를 인정하여” Stratospheric Ozone Protection Award를 수상했습니다.
1. 제품 설명
1) 지붕 및 데크 단열
준불연 경질우레탄폼 단열재 폴리이소시아누레이트(PIR)은 두 면 사이에 샌드위치된 폼 단열재로 구성된 폐쇄 셀 단열재입니다. 발포 폼은 경화제(MDI)와 폴리올(촉매, 계면활성제, 난연제 및 첨가를 갖는 폴리올) 및 발포제(펜탄)의 화학 반응을 통해 제조되는 폐쇄 셀 경질 폴리이소 폼으로 구성됩니다. 지붕 적용에서 가장 일반적인 외장재는 90% 이상 재활용 후 소비자와 산업화 후 섬유로 만든 유리 강화 섬유(GRF) 재료입니다. 일반적인 제조 고앙에서 Polyiso 지붕 단열재의 제조 공정은 아래와 같습니다.
[경질 폴리이소 준불연 단열재 제조 공정]
일반적인 Polyiso 지붕 및 벽 단열재는 아래와 같습니다.
2) 적용 범위
경질 셀룰러 폴리이소 지붕 단열재는 북미에서 데크 위의 상업 지붕공사에 가장 널리 사용되는 단열재입니다. 상업용 지붕 조립에서, 하나 이상의 폴리 이소 층이 지붕 데크(일반적으로 콘크리트, 강철 또는 목재) 위와 지붕 멤브레인 아래에 설치됩니다. 폴리 이소 준불연 경질우레탄폼 단열재는 다양한 기계식 패스너 및 건축 접착제로 지붕 데크에 부착하거나 지붕 멤브레인 위에 콘크리트 포장재로 고정될 수 있습니다. 지붕 멤브레인은 또한 폴리 이소 단열재를 통해 기계적으로 부착되거나, 상부 폴리 이소 단열재 위에 부착되거나 또는 자갈 등으로 고정될 수 있습니다.
이 구조의 추가적인 구성 요소는 폴리 이소 단열재 아래에 배치된 공기 지연제, 증기 장벽 및 열 장벽과 폴리 이소 단열재와 지붕 멤브레인 사이에 배치된 덮개 보드를 포함할 수 있습니다. 폴리 이소 준불연 경질우레탄폼 단열재를 사용하는 데크 상부 지붕 조립은 아래 그림과 같습니다.
[폴리 이소 준불연 경질우레탄폼 단열재를 사용한 일반적인 데크 지붕 조립]
3) 단열 성능
폴리 이소 준불연 경질우레탄폼 단열재와 같은 투과성 폐쇄 셀 발포 단열보드의 열적 특성을 측정하기 위한 인정된 합의 방법은 ASTM C1303 및 CAN/ULC S770에 설명된 LTTR(Long-Term Thermal Resistance)의 개념을 기반으로합니다. 1990년대 건축자재연구자들이 개발한 폼 노화에 대한 이론을 바탕으로 LTTR은 실제 장기 노화 열성능을 예측하는 열 저항 값을 계산할 수 있도록 폐쇄 셀 단열재의 정상적인 노화를 가속화하는 실험실 방법을 제공합니다.
이 테스트 방법은 1995년에 ASTM 표준으로 처음 발표된 이후 정확성과 유효성을 향상시키기 위해 지속적으로 검토되고 개선되었습니다. 모든 PIMA 제조업체 회원은 투과성 폴리 이소 준불연 경질우레탄폼 지붕 단열재의 열 성능을 측정하기 위한 전용 수단으로 LTTR 방법을 채택했습니다.
2. LCA 이해 요건
1) 시스템 한계
UL 제품 범주 규칙 110116에 따라 폴리 이소 지붕단열재의 수명주기 단계 및 시스템 경계는 다음 페이지의 그림4에 나와있습니다. 이러한 시스템 한계에는 다음 과정이 포함됩니다.
(1) 원자재 취득
이 단계은 원자재의 추출/생산, 재활용 재료의 가공 및 제조 위치로 원료 및 재활용 재료의 위치로 운송을 포함합니다. 이러한 원료 및 재활용 재료는 다음과 같습니다.
① MDI: 준불연 경질우레탄폼 단열재 제조를 위한 구성 요소
② 폴리에스터 폴리올: 준불연 경질우레탄폼 단열재 제조의 기본 구성 요소
③ TCPP: 추가되는 난연제
④ 촉매(K-15): 첨가되는 반응 촉매
⑤ 펜탄: 발포제
⑥ GRF(Glass Reinforced Fiber): 소비 후 재활용 섬유가 90% 이상 포함된 표면재
⑦ 저밀도 폴리에틸렌: 플라스틱 포장 랩의 주요 구성 요소
(2) 제조
이 단게에는 준불연 폴리이소 경질우레탄폼 지붕 단열재, 포장, 제조 폐기물 및 공기, 토양, 지면 및 지표수에 관련 방출이 포함됩니다. 준불연 경질우레탄폼 단열재 제조 공장의 주요 원료는 현장 탱크에 저장된 화학 액체로 구성됩니다. MDI, 폴리에스터 폴리올, 촉매, 계면활성제, 난연제 및 발포제의 화학 물질은 저장 탱크에서 공정 탱크로 펌핑됩니다. 이어서 폴리에스터 폴리올, 촉매, 계면활성제, 난연제 및 발포제는 혼합기로 펌핑된 다음 MDI와 믹싱되어 상/하면 사이에 토출됩니다.
이 혼합된 화학 물질은 빠르게 반응하여 상단 및 하단 프레스 사이에 샌드위치된 폐쇄 셀 폼 보드를 형성합니다. 준불연 경질폴리우레탄폼 보드는 움직이는 컨베이어 벨트의 가열된 라미네이트 안에서 이동하면서 셀 형성을 돕고 보드를 경화시킵니다. 그런 다음 준불연 경질우레탄폼 단열재는 라미네이트를 빠져나와 원하는 길이로 자르는 컷팅기를 통과합니다. 그런 다음 반응열을 식히며 경화를 시키기 위해 쿨링 장치로 각각 적재됩니다. 완성된 준불연 단열재는 적재되어 플라스틱 랩으로 포장하고, 라벨을 붙인 다음 지게차로 창고 및 적재 장소로 이동된 후, 보관 및 배송을 위해 트럭에 적재되어 출고됩니다.
(3) 운송
이 단계에는 프로젝트 현장으로 직접 운송이 포함되며, 이는 대부분의 준불연 경질우레탄폼 지붕 단열재 선적의 전형적인 사례입니다. 완제품 운송은 트럭으로 가정하며, 평균 거리 400km입니다.
(4) 설치 및 유지 보수
이 단계에는 크레인 또는 전동 지게차를 사용하여 트럭에서 준불연 경질우레탄폼 단열재를 하역하는 것을 포함합니다. 이 단계에는 또한 환경 매체(공기, 토양, 지면 및 지표수)에 대한 모든 관련 방출을 포함하여 지붕시스템을 적용하기 전에 지붕 데크에서 작업자가 모든 포장 및 개별 지붕 단열재의 배치를 포함합니다. 방수 지붕시스템 아래에 설치되면 준불연 경질우레탄폼 단열재는 지붕시스템을 교체할 때까지 유지 보수가 필요 없습니다.
(5) 폐기, 재사용 및 재활용
이 단계는 원래 지붕시스템을 교체하는 동안 단열재 제거, 단열재 적재 및 매립지로 단열재를 운송하는 것이 포함됩니다. 매립지로의 운송은 현장에 트럭은 비어서 도착하여 매립지로 돌아오는 트럭의 총 80km를 기준으로 합니다.
[준불연 경질우레탄폼 단열재의 수명주기 단계 및 시스템 경계]
2) 기능 단위
UL 제품 분류 규칙 110116은 다음과 갗은 명시로 메트릭(SI) 측정을 사용하여 외피 단열을 구축하기 위한 선호 기능 단위를 정의합니다.
Rsi=1m²·K/W의 평균 열저항을 제공하고 60년의 건물 사용 수명을 갖는 단열재 1m²(포장 포함)
미국에서는 IP(inch-pound) 측정을 사용하여 열 저항이 보고되므로, Rsi가 1인 제품은 Rip가 5.68인 제품과 동일합니다. 준불연 경질우레탄폼 지붕 단열재의 경우, 열저항 또는 R-값은 경질 셀룰러 폴리이소시아누레이트 단열 보드(타입 Ⅱ Class 1)에 대한 ASTM C1289-13 표준 사양에 명시된 LTTR 값에 기준으로 결정되며, 밀폐 셀 폼 단열재의 장기 열 저항을 예측하기 위해 ASTM C1303-13 표준 테스트 방법 또는 폐쇄 셀 단열 폼의 장기 열 저항을 측정하기 위해 CAN/ULC S770-09 표준 테스트 방법을 사용하여 측정합니다.
준불연 경질우레탄폼 단열재의 유리 강화 섬유(GRF) 면은 제품의 필수 부분이며, 이들의 환경적 측면은 이 공개를 위해 기본 LCA의 시스템 경계 내에서 포착됩니다. GRF 표면과 폼 단열재(특히 질량 밀도와 관련하여) 사이에 재료의 비유사성을 고려하면, 각 단열재에 부착된 표면재와 관련된 상대적인 영향은 제품의 R-값 또는 두께에 따라 달라집니다.
UL 110116 제품 범주 규칙에 따라 건물 외피 단열을 위한 제품 범주 규칙에 따라 이 선언의 사용자에게 폴리 이소와 다른 지붕 단열재 제품을 비교하는 의미있는 수단을 제공하기 위해, 이 선언의 표2에 요약된 바와 같이 기능 단위 결과의 개발에 있어서 표면의 상대적인 기여는 적절한 고려가 주어집니다. 이 목적을 달성하기 위해, 일반적으로 사용되는 제품 두께, 특히 Rip 값이 15인 준불연 경질우레탄폼 단열재 66mm 두께에 대해 정량 정규화 계산을 수행했습니다.
3) 차단 규칙
다음과 같은 차단 기준을 사용하여 모든 관련 환경영향을 연구에 표시했습니다.
① 질량: 흐름이 LCI 모델의 모든 입력 및 출력의 누적 질량의 1% 미만인 경우, 환경적 관련성이 문제가 되지 않으면 제외됩니다.
② 에너지: 흐름이 LCI 모델의 모든 입력 및 출력의 누적 에너지의 1% 미만인 경우, 환경적 관련성이 문제가 되지 않으면 제외됩니다.
③ 환경 관련성: 흐름이 위의 제외 기준을 충족하지만 잠재적으로 환경에 심각한 영향을 줄 것으로 생각되면 포함됩니다.
④ 제외된 자재 흐름: 제외된 모든 재료 흐름의 합은 질량, 에너지 또는 환경 관련성 5%를 초과하지 않습니다.
할당: 준불연 경질우레탄폼 지붕 단열재 운송과 관련된 할당량은 트럭이 적재할 수 있는 제품의 양을 제한하기 때문에 무게보다는 부피를 기준으로합니다. 보조 제품이 없기 때문에 준불연 경질우레탄폼 지붕 단열재 생산에는 다른 할당이 필요하지 않습니다.