경질 우레탄 폼에서 펜탄과 HFC-365mfc 발포제 비교

경질 우레탄 폼에서 펜탄과 HFC-365mfc 발포제 비교

2. 경질 우레탄 폼에서 펜탄과 HFC-365mfc 발포제 비교

: HCFC-141b의 단계적 폐지 이후 냉동 탑차와 지붕 샌드위치패널 제조를 위한 발포제

1) 서론

HCFC-141b는 2004년 유럽연합(EU)에서 금지하고 있습니다. 독일에서 경질 우레탄 폼 제조업체의 대부​분은 CFC-11에서 탄화수소로 직접 전환되지만, 특정 분야에서 HCFC-141b는 CFC- 11의 후속 대체품으로사용되었습니다. ​이 사례로 냉동 탑차의 단열을 위해 사용되는 경질 우레탄 폼에 HCFC-141b를 계속적으로사용하고 있습니다. 펜탄 이전에 HCFC-141b를 선택한 주요 원인은 탄화수소의 불량한 단열성능 ​(공간 이유로 증가되는 두께를 보상하기 어려움)이라고 하였습니다. ​이는 할로겐화 된 발포제를 만드는 경우 자주인용된 예입니다.

그러나 독일 제조업체는 시클로펜탄(cyclopentane, C-pentane)으로 생산을 전환하기로 결정했습니다.새로 개발된 HFC-245fa, GWP 890을 가지는 플루오르 가스. 이 자료에서는 이 결정에 대한 설명을 제공하고 진행된 냉동 탑차와 지붕 샌드위치패널(조립식판넬)의 경질 우레탄 폼 단열재에 대한 두 가지 중요한적용에서 HFC-245fa와 함께 펜탄을 비교한 연구 결과를 제공합니다. ​연구 결과는 여러 관점에서 펜탄(N-pentane 및 C-pentane)의 우수성을 보여줍니다.

◎ 연구 설정

경질 우레탄 폼의 두 전형적인 적용은 지붕 샌드위치패널(조립식판넬)과 냉동 탑차의 단열입니다. 두 경우모두 탄화수소뿐만 아니라 HFCs 발포제를 사용할 수 있습니다. HFC-365mfc와 비교하여, 탄화수소는 4~8% 높은 열전도율 λ, 즉 낮은 단열효과를 가지고 있습니다. ​첫 번째 적용에서, 감소되는 단열효과는 몇 mm 경질 우레탄 폼의 두께를 증가시킴으로써 쉽게 보상할 수있습니다.

이것은 냉동 탑차가 아닌 경우, 단열 두께를 더 두껍게 만들어 증가된 열전도율을 보상하기 위해 작은 작업이 필요합니다. 독일에서 이러한 적용을 위한 경질 우레탄 폼의 발포는 이제 일반적으로 C-pentane(자주​N-pentane을 혼합하여 사용)을 사용합니다. ​일정한 두께의 경질 우레탄 폼 발포체의 단열효과는 캡슐화된발포된 셀(cells) 안에서 발포제 의 낮은 열전도율 λ로 나타납니다.

[표1]은 경질 우레탄 폼을 생산하는 발포제 C-pentane(λ=23)과 N-pentane(λ=24)와 함께 ​HFC-365mfc(λ=22)를 비교합니다. 이 물질은 2003년 이후 유럽 연합(EU)에서 금지되어 있기 때문에 HCFC-141b와 더비교가 되지 않습니다.

[표1] 경질 우레탄 폼에서 다른 발포제에 적용된 열전도율 λ값(mW/m·K)

[시클로펜탄시스템에 의한 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)
및 샌드위치패널(조립식판넬) 생산]

2) AL호일 경질 우레탄 폼 패널

독일에서 사용되는 경질 우레탄 폼은 약 65,000톤으로 35%는 단열 패널이 차지합니다.(가전 및 스프레이우레탄폼 제외) 가장 중요한 적용은 벽, 천장 그리고 바닥 등의 단열 다음 경사 지붕의 단열입니다.​경질 우레탄 폼 패널은 신규 및 기존 건물의 경사 지붕을 단열하는 데 점점 더 많이 사용합니다.

경질 우레탄 폼은 독일에서 미네랄울과 비드법보온판에 뒤를 이어 단열재로 6%의 점유율을 가지고 있습니다.​이와 대조적으로, 경질 우레탄 폼은 서까래에 사용하는 고성능 단열재에서 많은 점유율을 가지고 있습니다.​(사실상 열교 현상을 제거). ​

​필요한 단열효과는 서까래에 박혀 문제없이 14cm 이하의 얇은 두께의 경질 우레탄 폼 단열재로 달성할 수있기 때문입니다.(그동안 서까래 사이 단열에 사용되는 주된 재료는 미네랄울입니다.) 가장 일반적으로사용되는 경질 우레탄 폼 지붕 패널은 밀도 32㎏/㎥(최소한 30㎏/㎥)의 두께 105mm로 알루미늄 호일을양쪽 표면에 붙인 것입니다.

독일의 경질 우레탄 폼 패널 제조업체는 1995년에 제조기계를 변환하여 HCFC-141b를 거치지 않고 CFC-11​에서 바로 가연성 탄화수소 N-pentane으로 직접 전환하였습니다. N-pentane을 사용하는 경우 단열효과열관류율(U값)은 HCFC-141b보다 이론적으로 14% 낮았습니다.

2002년에는 pentane(펜탄)과 HCFC-141b​사이에 λ를 가지는 HFC-356mfc가 유럽 시장(추가적으로 유사한 HFC-245fa) 에 나왔습니다.

화학 산업은 미미한 성공으로 경질 우레탄 폼 단열재 제조업체에 이러한 발포제를 제공하였습니다.하이드로카본(Hydrocarbon) 발포 경질 우레탄 폼 패널은 생물학적 그리고 경제적으로 모두 HFC 발포 단열재보다 우수한 것으로 밝혀졌습니다.

[알루미늄 호일을 부착한 경질 우레탄 폼 단열재(우레탄보드)
의 화스너공법시공]