건축 단열재의 자원 효율적인 실행 계획(8)
발포폴리스티렌
10. 폴리스티렌 건축 단열재를 위한 실행 계획
[바닥재 단열보드]
1) 발포폴리스티렌단열재(Expanded polystyrene, EPS)
발포폴리스티렌단열재(EPS)는 열가소성 중합체이기 때문에 이론적으로 열경화성 중합체보다 쉽게 재처리되고 재활용할 수 있습니다. 제조는 펜탄의 존재에서 스틸렌 블록의 현탁 중합에 의한 것이며, 용액에 펜탄 을 포함하는 긴 중합체 사슬을 생성합니다. 이렇게 생성된 작을 알갱이는 스팀(예비 발포)의 영향 아래에서 팽창하여 블록 및 보드 또는 성형된 성형물을 생산하기 위해 추가로 가공될 수 있는 비드를 생성합니다.
특성은 주로 예비 발포 단계에서 생성된 밀도에 의해 결정됩니다. 전문 토목 공학 응용분야의 경우 최대 50kg/m³의 밀도를 생산할 수 있지만, 건설 현장에서는 10~20 또는 25kg/m³이 가장 일반적입니다. 사용된 발포제는 펜탄으로 CFC 및 HCFC는 EPS에 사용된 적이 없습니다.
발포폴리스티렌단열재(EPS)는 경질 경량 슬래브 또는 보드 형태로 제공되며, 바닥 빔과 기타 적용 사이의 단열을 위해 성형된 모양으로 제공됩니다. 보드는 대형 블록을 생산하기 위해 고압 증기로 폴리스티렌의 팽창된 비드를 융합시킨 다음 보드로 절단하여 생산됩니다. 공장에서 생산된 모든 트림 및 절단된 것은 블록 성형 단계로 되돌아갑니다. 선택적으로, 비드는 특정 용도에 맞도록 성형될 수 있습니다. 이 제품은 폐쇄형 셀 구조로 되어있어 비드는 물 침투에 저항력이 있으나, 비드 사이 모공 또는 모세관 때문에 수증기 차단이 아닙니다.
발포폴리스티렌단열재(EPS)는 일반적으로 석고보드와 같은 표면 피복재의 내부 또는 지면 아래 또는 이중 벽으로 보호되지만 가연성 제품입니다. 난연제는 팽창 비드의 제조 중에 투입됩니다. 발포폴리스티렌단열재(EPS)는 바닥 단열에서 벽(내부, 이중 벽 및 외부) 단열재 및 지붕에 이르기까지 다양하게 적용됩니다. 접착제로 접착된 비드는 이중 벽 단열에 사용될 수 있습니다. 또한 도로 제방을 포함한 부양 및 토목 공사에도 사용됩니다.
[발포폴리스티렌 블럭 시공]
2) 압출법보온판(Extruded polystyrene, XPS)
압출법보온판(Extruded polystyrene, XPS)은 열가소성 폴리머입니다. 압출법보온판은 발포제 및 기타 첨가제와 함께 압출기에 공급되는 고체 폴리스티렌 결정으로 만들어집니다. 과거에는 CFC/HCFC 발포제 가 사용되었지만, ODS 규정으로 인해 단계적으로 폐지되어 2002년부터 완전히 대체되었습니다. (국내에는 2020년 완전 대체) 압출기 내에서, 혼합물은 결합되어 고온에서 용융시키고 점성 플라스틱에 고압이 가해집니다. 그런 다음 금형을 통과하고 팽창시켜 폼을 형성한 다음, 성형, 냉각 및 필요한 치수로 트리밍합니다.
이 공정은 균일한 독립 셀 구조와 유연한 표면재를 가진 발포 압출법보온판(Extruded polystyrene, XPS) 제품으로 만듭니다.
발포된 압출법보온판은 폐쇄형 셀 구조로 높은 압축 강도를 가지며 지붕, 마루 및 벽에 사용하기 위해 경질의 단열보드로 생산되는 데 사용됩니다. 높은 내습성을 제공하며 높은 압축 강도로 내 하중 및 특수 용도에 적합합니다. 이것은 발포폴리스티렌단열재(Expanded polystyrene, EPS)와 유사한 화재 성능을 가지고 있으며, 그 이유는 화학적 구조는 본질적으로 동일하며, 일반적으로 건물의 표면재로 마감하여 보호되기 때문입니다. 난연제는 압출된 폼의 제조 중에 투입됩니다.
3) 현재 상황
(1) 발포폴리스티렌단열재(Expanded polystyrene, EPS)
일반적으로 사용 후 팽창된 폴리스티렌은 재사용 및 회수할 수 있습니다. 이것은 주로 포장 재료로서 발포폴리스티렌의 광범위한 사용으로 회수 계획의 개발을 촉진하였습니다. 발포폴리스티렌 포장 재활용에 대한 국제 협약이 있습니다.
① 기존 프로그램을 개선하고 발포폴리스티렌 포장재가 해당 원산지와 상관없이 개별 국내 환경 표준을 준수할 수 있도록 새로운 프로그램을 실시합니다.
② 다양하고 광범위한 최종 사용 분야에서 재활용 폴리스티렌의 사용을 계속 촉진시킵니다.
③ 특히 고형 폐기물 분야에서 발포폴리스티렌 포장재와 관련하여 국제 환경 표준을 위해 계속 노력합니다.
④ 포장 전문가, 제품 제조업체, 소비자 및 관계 기관간에 발포폴리스티렌 환경 및 고체 폐기물 관리 프로그램에 대한 정보를 교환하기 위한 네트워크를 형성합니다.
오염되지 않은 발포폴리스티렌단열 발포체의 경우 발포폴리스티렌 포장재와 함께 가능한 회수 경로가 공통되어야 합니다. 영국에서 발포폴리스티렌 재활용의 주요 초점은 영국 플라스틱 연맹이 설립한 웹 사이트입니다. 이 사이트는 영국의 재활용 업체에 대한 대화식 지도를 제공하며, 그 중 5개 업체는 오염되지 않은 폐기물을 처리합니다.
(2) 사례 연구: CREO 하우스 철거
이 사례 연구에서 철거로 인해 발생되는 발포폴리스티렌단열재(Expanded polystyrene, EPS) 폐기물 재활용의 실용성이 분명히 입증되었습니다. 단열된 콘크리트 거푸집 구조물(현장 거푸집 공사가 EPS인 곳)이 초점입니다. 초기에 우려는 콘크리트, 보강재 및 발포폴리스티렌단열재(Expanded polystyrene, EPS)를 분리 흐름에 따라 분리하는 것입니다. 이것은 짓눌린 콘크리트와 금속 보강재가 쉽게 재활용되도록 분리합니다.
콘크리트와 오염 때문에 발포폴리스티렌단열재를 가져가는 재활용 업체를 찾는 데 문제가 발생했습니다. 그리고 재료의 비정상적인 출처, 재활용 기호가 명확하게 기록되지 않았습니다. 결과적으로, 가장 적합한 대안을 찾기 위해서 다양한 회수 방법을 추가로 조사하였습니다. 적합성은 운송 및 회수에 미치는 영향, 적용 수준(폐기물 계층 구조) 및 관련 비용으로 판단됩니다.
(3) 압출법보온판(Extruded polystyrene, XPS)
압출법보온판은 부분적으로 위치하기 때문에(바닥 단열재로 주로 사용됨) 재활용에 더 큰 어려움이 있습니다. 1994년 이전 제품에서 발포제로 CFC-12를 사용했다는 것은 일반적인 폴리스티렌 재활용이 해당 기간 동안 건물에 적합하지 않음을 의미합니다. 경질우레탄폼단열재(PU 또는 PIR)와 마찬가지로, 실용 적인 거리 내에서 적절한 소각 능력을 이용할 수 있다면, 폐기물–에너지 설비에서 발포체를 소각할 수 있는 잠재력이 있습니다.
정기적인 매립에서 수명이 다 된 압출법보온판 처리는 해당 기간의 압출법보온판의 ODS(오존파괴지수) 함량이 높기 때문에 권장하지 않습니다.
공장 생산 폐기물의 경우, 다시 생산 공장으로 직접 재활용하는 것이 일반적입니다.
그러나 이것은 발포제를 방출할 수 있습니다. 이것이 CO₂또는 다른 비교적 불활성 발포제인 경우 아무런 문제가 없습니다. 그러나 높은 GWP(지구온난화지수) HFCS가 사용되는 곳에서, 재활용은 제품의 환경적 부담을 크게 줄 수 있습니다.
일부 생산자는 재활용 과정에서 배출 가스를 재활용하기에 노력한 반면, 다른 생산자는 이러한 배출 재활용 단계를 피하기 위해 생산 단계에서 폐기물 수준을 최소화하는 데 주력했습니다.
