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가스 장벽이 있는 경질우레탄폼단열재 폴리이소시아누레이트의 장기 열저항(3)

출처: https://web.ornl.gov/sci/buildings/conf-archive/2004%20B9%20papers/054_Mukhopadhyaya.pdf

 

 

 

8. 모델링 도구의 적용– DIPAC 2-D

 

 

    시험 결과는 제품 AC가 실험실 조건에 노출되는 동안 열저항의 측면에서 상당히 노화된 것을 명확하게 나타냅니다. 얇은 시편과 전체 두께 보드 모두 비슷한 경향을 나타냈습니다. 따라서 제품 A C에서 얻은 실험 결과는 DIPAC 2-D를 사용한 추가 조사 및 분석에 관심이 있을 것입니다. 그러나 DIPAC 2-D를 사용하여 제품 C에서 얻은 결과의 분석만 다음 장에서 제시되어 있습니다.

 

 1) 폴리이소 제품 C에서 얻은 결과 분석

 

     제품 Cfree 발포 제품으로 코어와 표면층 사이의 열저항의 차이는 작을 것으로 예상됩니다. 전체 보드 두께와 얇은 시편의 초기 열저항을 설정하기 위해 측정은 실험실에서 제품을 받은 직후 바로 수행했습니다. 이 제품은 200176IRC/NRC에 의해 수령되었으며, 최초 열 측정은 출하 후 1주일 이내에 실시하였습니다.

 

  (1) 코어 시편의 노화

 

       아래 그림은 DIPAC 모델 예측과 비교하여 폴리이소 제품 C에서 수행된 측정을 보여줍니다. 모델의 입력 매개변수는 산소, 질소 및 발포제의 확산 및 용해성과 관련됩니다. 연구 컨소시엄의 산업 파트너들은 이러한 가치를 제공했습니다. 입력 데이터의 미세 조정으로 측정 결과에 맞춥니다. 시간 의존적 용해 공정은 산소 및 질소 확산의 영향에 중첩된다는 것을 주목해야합니다.

 

       이 공정은 150일 동안 지속된다는 것을 가정합니다. 이 두 변수는 모두 근사치이기 때문에, 아래 그림과 같은 적합성에 전적으로 의존할 수 없으며, 적절하게 설명되어야합니다. 그럼에도 불구하고 코어 시편에 대한 노화의 전체 영향을 점검하고 대략적인 점검을 달성함으로써 표면층의 열성능을 조사할 수 있습니다.

[12mm 두께 코어 시편에서 측정된 열저항의 변화는 양면에 노화가 발생하지만,

1차원 확산 공정을 시험하기 위해 주변이 밀봉됨]

  (2) 표면 시편의 노화

 

       면에 인접한 또는 면을 통한 확산의 영향만 측정되도록 하기 위해, 모든 표면 시편은 에폭시 수지로 유리판에 부착되었습니다. 두 가지 유형의 측정이 수행되었습니다. 첫 번째 것은 가장자리 표면을 밀봉하고 가장자리로부터 25mm 떨어진 면에 긴 갈라짐을 만드는 것입니다. 긴 갈라짐은 폭이 약 2mm이고 측면이 250mm인 정사각형을 나타냈습니다. 두 번째 유형의 측정은 면을 처리하지 않은 상태, 즉 전체 300mm 정사각형 시편으로 가장자리를 완전히 밀봉한 상태로 수행되었습니다.

 

       실험관찰 결과 유리판에 붙여진 얇은 시편은 표면은 열저항의 측면에서 상당히(20%) 노화된 것으로 나타났습니다. 이것은 밀봉된 가장자리를 통한 노화로 인한 것이 아닙니다. 이 관찰은 불침투성 표면을 통해 가스 확산이 일어날 가능성을 나타냅니다. 이 현상을 특성화하기 위해서는 추가 조사가 필요합니다. 모델링 목적으로, 이 연구에서 표면은 불침투성으로 간주됩니다. 아래 그림은 DIPAC 2D 모델 계산과 불침투성 표면에 갈라짐이 있는 시편의 실험 결과와 비교를 보여줍니다.

 

[상부 면과 둘레가 밀봉된 6mm 두께의 표면 시편의 열저항 변화(L/N비율=100으로 계산)]

  (3) 전체 두께 보드의 노화

 

       아래 그림은 전체 두께 시편(610mm×610mm)의 열저항을 보여줍니다. 열저항은 실험실 노출 9~17개월 동안 측정되었고 계산된 값과 비교되었습니다. 코어 및 표면 시편에 대해 결정된 특성을 사용하고 두 가지 추가 특수 테스트(시편 두께 및 온도의 영향)에서 검증된 경우 전체 두께 보드의 열저항 변화를 계산할 수 있습니다. 모델은 제품 CL/N 비율을 50으로 설정하여 전체 두께 측정에 맞게 미세 조정할 수 있습니다. 그러나 제품 C의 경우 긴 갈라짐이 있는 얇은 시편의 경우 일치에 필요한 L/N 비율은 100입니다.

 

[전체 두께 시편에 대한 열저항의 측정 및 계산 값(L/N 비율 50)]

 

 

 2) 비교실험실 결과, 현장 관찰 및 DIPAC-2D 출력

 

     전체 두께 현장 테스트와 일치하기 위해서 모델에서 L/N 비율 15를 사용했습니다. 아래 그림은 L/N 비율 15를 사용하여 DIPAC-2D 모델에 의해 예측된 노화의 실험실과 현장 측정 사이의 비교를 보여줍니다.

[제품 C의 노화를 계산한 실험과 현장 실험을 비교(L/N 비율 15)]

9. 관찰 요약

 

    이 자료에서 논의한 폴리이소 제품(제품 C)에 대한 실험 및 DIPAC-2D 모델링 결과는 높은 용해성과 불침투성 표면을 갖는 HCFC 발포제를 사용했습니다. 이 제품의 확산과 용해성 기능은 다른 폴리이소 제품과 유사했으며 이전의 독점적 연구, 즉 기밀 연구에서 보고된 3개의 다른 폴리이소 제품과 유사했습니다. 일반적으로 DIPAC-2D 모델에서 얻은 결과를 분석하고 실험 데이터를 조사하여 다음과 같은 관찰을 할 수 있습니다.

 

    첫째, 실험실 측정, 현장 관찰 및 수치 계산(, DIPAC-2D)이 잘 일치하는 것처럼 보이지만 측면 확산계수와 불일치가 있습니다. 다른 시편(, 전체 두께와 표면이 있는 얇은 시편)에서 측정된 측면 확산계수는 상당히 다릅니다. 필요 연구가 필요한 중요한 문제입니다.

 

    둘째, 에폭시 코팅으로 완전히 밀봉된 가장자리와 시편의 바닥에 유리판뿐만 아니라 영향을 받지 않은 불침투성 표면을 가지고 있음에도 불구하고 얇은 시편에서 상당한 양의 노화가 발생했습니다. 이것은 가스 차단시스템 또는 가장자리 밀봉의 결함 때문일 수 있습니다.

 

    이러한 문제에 대한 추가 조사는 불침투성 면을 가지는 폴리이소 보드의 LTTR을 예측하는 방법론의 개발을 위한 향후 발전에 필수적일 것입니다.