경질우레탄폼단열재의 밀도, 압축강도, 인장강도 및 굽힘강도
2. 밀도
건축물에 사용되는 경질우레탄폼단열재의 밀도는 일반적으로 30kg/m3에서 45kg/m3 사이입니다. 그러나 일부 용도에서는 100kg/m3에 도달할 수 있습니다. 극한의 기계적 하중을 받는 특수 용도의 경우, 경질우레탄폼단열재의 밀도를 700kg/m3까지 증가시킬 수 있습니다.
[경질우레탄폼의 셀 구조(오픈 셀)]
[경질우레탄폼의 셀 구조(폐쇄 셀)]
경질우레탄폼단열재는 체적의 일부분은 고체 물질로 구성됩니다. 건축 응용 분야에서 보통 30kg/m3의 밀도 에서, 경질 플라스틱 재료는 부피의 3%를 차지합니다. 이 소재는 강성 및 항균 특성으로 인해 기계적 하중을 견딜 수 있는 셀 버팀 및 셀 벽 격자를 형성합니다.
3. 10% 변형시 압축 응력 σ10 또는 압축 강도 σm
경질우레탄폼의 강도에 변형은 주로 밀도와 함수입니다. 압력 부하 아래에서 경질우레탄폼의 변형을 살펴 보면 압축 응력과 압축 강도를 구별할 수 있습니다. 압축 응력은 일반적으로 10% 변형에서 결정됩니다. 압축 강도는 파단 강도까지의 최대 응력으로 정의됩니다.
[10% 변형시 압축강도 및 압축응력]
압축강도: 증가하는 압력 부하 아래에서 폼 재료가 갑자기 붕괴됩니다. 곡선의 최대 점에서의 값은 압축 강도 σm입니다.
압축응력: 샘플의 10% 변형에서의 값은 압축응력 σ10
경질우레탄폼단열재의 10% 변형시의 압축강도 및 압축응력은 단 몇 분 안에 EN 826에 따라 측정됩니다. 이것은 단 시간에 이루어지는 행동입니다. 이러한 측정값은 다양한 단열재를 비교하는 데 사용할 수 있습니다. 신뢰할 수 있는 통계 측정을 위해, 이것은 장기 연속 압축응력(압축 크리프)에 대한 값을 가질 필요가 있습니다.
많은 경질우레탄폼단열재를 적용하는 경우, 압축강도 σm 또는 압축응력 σ10 값이 100kPa이면 충분합니다.
평면 지붕, 바닥재, 천장 또는 주변 단열과 같은 일부 단열재 적용에서는 높은 압력이 가해질 수 있습니다.
4. 연속 압축 응력 σc(압축 크리프)
건물 구조는 일반적으로 장기간에 걸친 정적 하중의 영향을 받습니다. 하중은 전체 구조를 해치지 않으면서 안전하게 전달되어야합니다. 우수한 압축응력 값과 탄성이 결합된 경질우레탄폼은 수십 년 동안 압력 부하가 걸린 응용 분야에서 탁월한 단열재로 입증되었습니다.
특정 용도에서 경질우레탄폼은 예를 들어, 기계 또는 저장된 물질에 의해 연속적인 정적 하중에 노출됩니다. 여기서 연속 응력에 의한 변형은 정적 계산에서 필수적인 요소입니다. 이러한 구조에서 안전한 치수를 보장 하기 위해서는, 단열 재료의 최대 변형은 20년 및 50년의 하중 기간에 걸쳐 2%를 크게 초과해서는 안됩니다.
경질우레탄폼에 대한 장기간의 시험은 이러한 값에 대한 확실한 준수가 확인되었습니다.
연속적인 압축 응력(압축 크리프) 아래에서 경질우레탄폼단열재의 장기적인 변형은 EN 1606에 따라 결정 됩니다.
[경질우레탄폼단열재의 장기 압력 곡선]
– 33kg/m3 알루미늄 표면, 장기 하중 40kPa, 2년 및 5년 측정 값 그리고 20년 및 50년 후의 추정 값 알루미늄을 표면재로 하는 33kg/m3의 밀도를 갖는 경질우레탄폼에 대한 EN 1606에 따른 장기간 압력 시험 결과, 이 단열재는 수십 년 동안 압력 부하가 걸린 응용 분야에서 탁월한 결과를 나타냈습니다.
2년 동안 40kPa의 연속 하중이 가해지면 1.4%의 변형 측정치가 나타나고, 5년 연속 하중 시험에서 변형은 1.5%로 측정되었습니다.
Findley 추정 절차를 사용하여, 20년 및 50년의 연속 압축응력 기간 동안 각각 1.7% 및 1.9%의 변형 값이 얻어졌습니다.
5. 면에 수직인 인장 강도 σmt, 전단 강도와 굽힘 강도 σb
경질우레탄폼단열재는 대형 산업(예; 외부 단열 복합시스템) 및 농업 건물을 위해 다른 건축 자재와 함께 사용됩니다. 이러한 건물 용도에서는 인장, 전단 및 굽힘 응력에 노출됩니다. 안정성과 탁월한 단열 특성 덕분에, 경질우레탄폼단열재를 갖는 복합 요소는 매우 얇은 요소의 경우에도 수십 년 동안 입증된 성능 기록을 가지고 있습니다.
경질우레탄폼단열재가 평평한 지붕, 내부 마감재 또는 외부 단열 복합시스템에서 단열재로 적용되는 경우, 복합 구조의 단열재 층이 파손되지 않고, 연속적으로 그대로 유지되도록 하는 것이 중요합니다. 인장 강도 및 전단 강도는 이 점에서 중요합니다. 면에 수직인 인장 응력은 EN 1607에 따라 결정됩니다.
밀도에 따라 경질우레탄폼단열재의 값은 40~900kPa입니다. 밀도에 따라 경질우레탄폼단열재는 EN 12090에 따라 120~450kPa 사이의 전단강도를 나타냅니다.
EN 12089에 따라 결정된 굽힘 강도는 목재 구조의 석고 지지대 또는 지붕 구조의 상현 사이에 큰 개방 간격을 연결하는 것과 같은 특정 적용 영역에서 굽힘 응력 아래에서의 행동을 설명합니다.
경질우레탄폼단열재를 갖는 복합 요소의 굽힘 강도는 발포 밀도 및 사용되는 외부 표면재에 따라 결정됩니다. 값은 250~1300kPa 사이입니다.