경질우레탄폼단열재(우레탄보드)와 샌드위치패널(조립식판넬)
경질우레탄폼단열재는 1950년대부터 좋은 단열재로 사용되고 있습니다. 경질우레탄폼단열재가 충전된 샌드위치패널 및 우레탄보드는 건축주와 설계자가 선호합니다. 단열지수(열전도율)가 가장 우수한 경질우레탄폼단열재는 난방 및 환기 비용을 40% 절감합니다. 화석 연료의 사용은 세계에서 이산화탄소 배출량의 약 80%를 차지합니다.
경질우레탄폼 사용량은 지구온난화의 주요 원인인 CO2를 감소를 위한 좋은 접근법입니다. 건축주는 가장 낮은 투자비용으로 가장 높은 성과를 기대하며, 경질우레탄폼단열재는 가장 좋은 해결책입니다.
폴리우레탄은 NCO를 갖는 이소시아네이트와 OH기와 같은 폴리올의 반응으로 생성되는 플라스틱 중합체입니다.참여 반응은 완전히 중합 반응이며, 플라스틱 조직 단위의 바로 아래 그룹입니다.
경질폴리우레탄폼은 다음 4가지 원료의 조성으로 얻어집니다.
① 폴리올(polyol)
② 이소시아네이트(isocyanate)
③ 발포제(n-pentane, HCFC-141b)
④ 촉매(catalyst)
이상적인 폼은 2개의 액상 유체 “이소시아네이트” 및 “폴리올”에 추가하여 활성제의 화학 반응의 결과로 폐쇄 셀 구조를 갖도록 형성됩니다. 경질우레탄폼 형성 속도는 촉매에 의해 제어됩니다. 두 가지 재료의 적절한 배합과 경질우레탄폼과 같은 발포 반응 및 관리는 아래에 명기되어 있습니다.
① 밀도(density)
② 기계적강도(mechanical strength)
③ 폐쇄 셀 구조(closed cell structure)
④ 열 저항성(heat resistance)
⑤ 내약품성(solvent resistance)
⑥ 반응속도(reaction speed)
⑦ 접착강도(bond strength)
화학 반응은 4단계로 평가됩니다. 첫 번째 단계에서 폴리올은 이소시안화물과 결합입니다. 이 단계에서 유체 액체는 즉시 발포되고, 발포 폼은 제 2단계에서 형성하기 시작합니다. 세 번째 단계에서, 발포 혼합물은 열을 발생함으로써 최대 부피의 시간까지 연장됩니다. 이 단계에서 다른 재료들은 발포 폼의 접착성을 이용하여 견고하고 연속적으로 접착됩니다. 4번째 단계에서, 저항성 코팅은 자유 발포 폼의 외부 표면에 형성됩니다. 이 단계에서 액체가 남아있는 경우, 폼 형성이 계속되고 액체가 빈 공간을 메우기 위해 계속 발포합니다. 그러나 일정한 발포 공정은 폴리우레탄 폼의 가장 균질한 폼을 얻을 수 있습니다.
[우레탄 반응시험]
[우레탄 반응시험 결과]
경질우레탄폼 반응이 완료되면 수백만 개의 작은 독립 셀이 형성됩니다. 각각의 셀은 발포 가스로 채워집니다. 경질우레탄폼단열재의 우수한 단열성의 가장 중요한 이유는 열전도율이 낮은 셀 안에 발포 가스입니다. 국내에서는 일부 경질우레탄폼단열재 및 샌드위치패널 제조시 오존층에 영향을 주지 않는 펜탄(pentane) 발포제를 사용합니다.
[경질우레탄폼의 단열성능(mm)]
폴리우레탄은 이러한 특성으로 인해 연속 샌드위치패널 및 우레탄보드 생산에 이상적인 단열재입니다. 추가적으로 이것은 단속식 라인과 구조적 충진제로 사용됩니다.
경질우레탄폼의 특성은 재료의 강도에 따라 달라집니다. 강도가 증가하면 하중 및 인발 저항이 증가합니다. 우레탄 소재는 필요에 따라 30~100kg/m³의 다양한 강도로 생산됩니다. 40kg/m³의 강도를 가지는 폴리우레탄폼 제품은 4.5%의 폴리우레탄 재료로만 구성됩니다. 부피의 나머지 95.5%는 가스로 구성됩니다.
다음의 3가지 기준이 중요합니다.
① 접착력
② 사이딩 및 지붕에서 최고의 지지력
③ 최고의 단열 값
또한 경질우레탄폼단열재의 생산 공정과 셀 구조는 강도 외에도 기계적 저항성에 영향을 미칩니다. 단열재인 경질우레탄폼의 높은 슬라이딩(시프팅) 저항으로 인해 샌드위치패널 시스템의 지지력 용량이 크게 증가합니다.
모든 고체, 액체 및 기체는 치수에 따라 달라집니다. 구조는 에너지가 감소함에 따라 줄어들면서, 에너지가 증가함에 따라 확장됩니다. 우레탄의 고체 셀과 액체 가스도 이 규칙에서 예외가 아닙니다. 따라서 표면은 그 수준에 따라 셀 벽에 압력과 수축을 일으킵니다. 경질우레탄폼의 열전도율은 재료의 강도에 따라 달라집니다.
경질우레탄폼의 폐쇄 셀 시스템은 비 침투성과 모세관 효과를 보장합니다. 용도에 따라 확산 효과로 누수가 될 수 있습니다. 습기는 주변 환경의 상대 습도 및 온도에 영향을 받습니다. 폴리우레탄의 무게는 100% 상대 습도에서 5% 및 0.15%의 부피에 영향을 줍니다. 이 경우 샌드위치패널 금속 표면은 폐쇄된 표면을 형성하고, 습도 수준의 실절적인 중요성을 감소시킵니다. 불 침투성 경질우레탄폼단열재는 물의 높은 열전도율(0.60W/mK)을 고려하여 재료의 단열 특성에 기여합니다.
증기투과성은 구조물의 안정감에 매우 중요합니다. 증기 확산 저항(u)과 확산의 작용 두께(Sd)는 두 가지 중요한 특성 값입니다. 증기 확산 저항(u)은 재료에 대해 배타적이고, 1로 간주되는 공기의 저항과 비교하여 결정됩니다. 샌드위치패널 및 우레탄보드의 증기 투과도는 경질우레탄폼의 강도, 생산 공정 및 금속 표면의 유형에 따라 달라집니다.
|
수증기 확산저항(u) |
u 값 |
수증기 확산저항(u) |
u 값 |
|
물 |
1 |
미네랄울 |
1 |
|
나무 |
40 |
폴리우레탄 |
30~100 |
|
EPS |
20~100 |
폴리우레탄 호일 |
100.000 |
경질우레탄폼은 건설 현장에서 수 많은 화학 물질인 용제, 도료, 용접 재료, 목재 보호 재료 등과 같이 접촉할 수 있으며, 그것에 대해 높은 저항성을 가집니다. 또한 광물성 기름, 흄 가스, 공격적인 산업 주변 조건, 산성 및 알칼리성 환경에 대해 내성이 뛰어납니다. 또한 경질우레탄폼은 곰팡이 및 분해에 대해 내성을 지니며, 박테리아와 살충제를 자라지 않게 합니다.
폐쇄 셀 구조를 갖는 경질우레탄폼의 방음 특성은 개방 셀 구조를 가지는 우레탄보다 적지만, 이것은 구조의 필요성에 따라 정산적인 산업 구조에서 흡음 기능을 가지고 있습니다. 그러나 민감한 지역 및 사무실에는 추가적인 해결책이 필요합니다.
|
두께 (mm) |
주파수(Hz) |
||||||||
|
125 |
200 |
250 |
400 |
500 |
1000 |
2000 |
4000 |
5000 |
|
|
50 |
7.3 |
11.7 |
8.5 |
12.3 |
13.3 |
15.9 |
11.8 |
32.4 |
29.8 |
|
60 |
8.1 |
14.2 |
14.5 |
13.9 |
13.8 |
16.0 |
18.3 |
32.5 |
29.8 |
[주파수에 대한 음향 손실의 변화(dB)]
|
두께 (mm) |
주파수(Hz) |
||||||||
|
315 |
400 |
500 |
630 |
800 |
1000 |
1250 |
2000 |
4000 |
|
|
50 |
0.08 |
0.11 |
0.22 |
0.20 |
0.05 |
0.59 |
0.09 |
0.04 |
0.07 |
|
60 |
0.14 |
0.21 |
0.25 |
0.49 |
0.06 |
0.69 |
0.12 |
0.22 |
0.11 |
[주파수에 대한 음향 흡수 계수의 변화(dB)]