출처: https://isoproject.com.ua/wp-content/uploads/2020/03/Aged-Thermal-Conductivity-Huntsman.pdf
1. 요약
건물의 단열재로 사용되는 공장에서 생산된 경질우레탄폼단열재에 대한 새로운 유럽 표준 EN13165가 2001년 5월 발표되었습니다. CE 마킹은 이미 1년 전부터 가능했지만, 2003년 3월부터는 필수입니다. 이때 이전의 국가 표준은 폐지되어야합니다. 이 표준의 부록 C에 설명된 노화된 열전도율을 선언하는 방법의 정의에 많은 노력을 기울였습니다. 장기 열전도율 값에 대한 품질 데이터는 매우 드물며, 특히 약 10년 동안만 상업적으로 사용된 펜탄과 같은 발포제가 포함된 경질우레탄폼 단열재의 경우 더욱 그렇습니다. 결과적으로 위의 규범의 설계는 주로 계산된 모델을 기반으로 했습니다. Huntsman 폴리우레탄에서 개발한 λ 노화 예측 모델(Agesim)은 표준 설계를 가능하게 하기 위해 광범위하게 사용되었습니다.
EN13165, 부록 C의 의도는 사용 조건에서 25년 사용하는 동안 평균 λ값의 추정치를 제공하는 것입니다. 경질우레탄폼단열재 생산자는 이 열전도율 값 λ를 얻기 위해 두 가지 기본 경로 중에서 선택할 수 있습니다.
1) 고정 증분법
이 방법은 초기 λ 측정에 기초하고, 그 다음에는 발포제, 경질우레탄폼 단열재 두께 및 표면의 확산 견고성에 따라 달라지는 고정 증분 추가합니다. 이 고정 증분법을 사용하기 전에 제품에 정상적인 노화가 있음을 보여주는 테스트(정규성 테스트라고 함)를 통과해야합니다.
2) 가속 노화법
이것은 70℃에서 25주 동안 경질우레탄폼 단열재를 보관한 후, λ 측정을 기반으로 한 다음 안전 증분을 추가합니다. 이 안전 증분은 가속 테스트의 결과에 따라 감소될 수 있습니다.
이 자료에서는 EN13165를 사용한 몇 가지 초기 실험 결과가 제시되어 있습니다. 기존에 사용되지 않았던 70℃ 노화 25주, 가속도 시험 등 새로운 실험 조건에 각별한 주의가 요구되었습니다. 이 자료에서는 이 새로운 방법을 사용하여 λ값의 범위가 어떻게 예측될 것인지를 보여줍니다. 이렇게 선언된 λ값은 헌츠맨(Huntsman) 폴리우레탄 λ 노화 예측 모델을 사용하여 25년 예측과 비교됩니다. 이러한 방식으로 이 자료는 오래된 열전도율을 선언하는 새로운 유럽 표준의 유효성에 대한 첫 번째 심층 평가를 제공합니다.
2. 서론
경질우레탄폼(PUR) 및 준불연 경질우레탄폼 폴리이소시아누레이트(PIR) 공장에서 생산한 단열재는 유럽 전역의 상업용, 산업용 및 주거용 건물에 사용됩니다. 낮은 열전도율, 낮은 밀도에서 우수한 강도 및 다양한 외장 재료에 부착할 수 있는 능력의 결합은 경질우레탄폼/준불연 경질우레탄폼(PUR/PIR) 단열재가 전체 단열재 시장에서 상당한 점유율을 차지하도록합니다.
다른 단열재와 비교하여 경질우레탄폼 단열재/준불연 경질우레탄폼 단열재의 가장 큰 특징은 낮은 열전도율(λ)입니다. 낮은 열전도율(λ) 값은 미세한 셀(cell) 구조, 낮은 폼 밀도 및 폼 셀 내부의 단열 가스 존재로 인해 발생합니다. 그러나 폼 셀의 가스 구성은 시간이 지남에 따라 변경되어 열전도율 노화로 알려진 현상이 발생할 수 있습니다. 폼 셀에 들어가는 공기는 처음에는 존재하는 단열 가스보다 열전도율아 훨씬 높습니다.
신규로 생산된 경질우레탄폼 단열재의 열전도율 값에서 시작하여 오래된 경질우레탄폼 단열재의 열전도율 값을 정의하려고 할 때, 어떤 방법을 사용할지 기본적인 질문이 생깁니다. 가능한 방법에는 실험 및 모델링 방법 또는 초기 열전도율 값에 대한 간단한 증분이 포함됩니다. 실험 방법은 가스(물리적 발포제, 공기, CO2)의 확산을 가속화하도록 설계되었습니다. 이것은 사용하는 것보다 더 높은 온도에서 폼을 노화시킴으로써 이루어질 수 있습니다.
또 다른 실험 선택은 경질우레탄폼 단열재를 얇은 조각으로 잘라 확산 거리를 줄이는 것입니다. 노화 과정은 실제(두꺼운) 제품에 비해 훨씬 빠릅니다. 물론, 이러한 실험 방법의 주요 질문은 작동 조건에서 장기 노화와 관련이 있는 가속 노화 조건에서 필요한 시간입니다. 일부 특정 경우에는, 실험 기술은 노화 과정을 가속화하기 위해에 적합하지 않습니다. 알루미늄 호일 표면 경질우레탄폼 단열재의 노화는 얇은 슬라이싱을 통해 연구할 수 없습니다.
위에서 언급했듯이, 모델링 기술은 실험 방법의 대안입니다. 이 모델은 시간 경과에 따른 경질우레탄폼 단열재 셀 가스 구성 및 열전도율의 변화를 계산합니다. 결과는 매우 정확할 수 있지만, 이러한 모델에는 매우 신중한 실험 결정이 필요한 광범위한 입력 매개 변수가 필요합니다. 이러한 이유로 이러한 모델은 넓게 표준으로 사용하기에는 적합하지 않습니다.
예상되는 경제 수명 동안 열전도율 변화를 추정하여 오래된 열전도율 값을 선언하는 것은 의미가 있습니다. 사실 이것은 여러 나라에서 방법은 다르지만 꽤 오랫동안 유럽에서 실시하였습니다. 이러한 방법은 잘 정의된 시간 동안 상승된 온도에서 경질우레탄폼 단열재를 노화시키고 초기 열전도율 값에 고정 증분을 추가하는 것을 기반으로 합니다.
미국에서는 과거 상온에서 반년 동안 경질우레탄폼 단열재를 노화시키는 방법이 사용되었습니다. 현재 미국 단열재 폼 산업은 S770으로 알려진 캐나다 방법으로 전환하는 과정에 있으며, 이 방법은 기본적으로 경질우레탄폼 단열재 스킨 및 표면에 의한 확산 지연 가능성을 고려하면서 원래 제품의 얇은 조각을 실온에서 가속화하는 노화입니다. 유럽 표준을 조화시키는 전체 과정에서 경질우레탄폼 단열재의 오래된 열전도율 값을 선언하는 통일된 방법이 필요했습니다. 최종 방법은 EN13165-부록에 설명되어 있습니다.
2. CEN TC88/WG6/EN13165- 부록 C
CEN 내에는 유럽 표준화위원회(TC88)가 ‘단열재 및 제품’과 관련된 모든 규범적 문제를 다루는 별도의 기술위원회가 있습니다. TC88 내에서 특정 단열재 또는 특정 적용 분야를 다루는 여러 작업 그룹(WG)이 형성되었습니다. WG6는 특히 건물의 단열재로 사용되는 공장에서 생산된 폴리우레탄폼 제품을 다룹니다. WG6에 정의된 다양한 테스트 방법은 2001년 5월에 발표된 EN13165라는 유럽 표준에 설명되어 있습니다.
이 표준을 설계하는 동안, 표준의 부록 C에 설명된 노화된 열전도율의 측정에 사용되는 방법에 많은 주의를 기울였습니다. 마지막 방법은 경질우레탄폼 단열재 생산자, 원자재 공급업체 및 테스트 기관간의 광범위한 논의의 결과입니다. 부록 C의 설계에 소요된 모든 노력을 고려할 때, 현재는 노화된 열전도율 측정 방법을 설계할 때 경질우레탄폼 단열재의 다른 적용 분야를 다루는 다른 작업의 기초 역할을 합니다. 이것이 이 부록 C의 상세한 실험 평가와 모델링 프로그램의 비교가 중요한 또 다른 이유입니다.
부록 C의 모든 세부 사항은 공식 표준 EN13165에서 읽을 수 있지만, 방법에 대한 간략한 요약이 여기에서 제공(그림1)됩니다. 부록 C의 기본 의도는 25년 동안 시간 가중 열전도율 값을 나타내는 장기 열전도율 값을 선업하는 것입니다. 열전도율 시간 곡선의 특정 형태로 인해, 25년 시간 가중 열전도율 값은 일반적으로 8년 후에 도달하지만, 예외가 가능합니다. 이 정의를 바탕으로, ‘고정 증분법’과 ‘가속 노화법’이라는 두 가지 가능한 방법이 정의되었습니다.
‘고정 증분법’은 기본적으로 초기 열전도율에 이어 열전도율 증분을 측정하는 것으로, 발포제 유형, 단열재 두께 및 외장의 확산 특성에 따라 달라집니다. 이 ‘고정 증분법’에는 단열재의 노화 특성에 대한 실험적 평가가 포함되어 있지 않으므로, 수용할 수 없는 노화 반응을 보이는 경질우레탄폼 단열재를 제외하기 위해 또 다른 작은 테스트(정규성 테스트라 함)가 필요하다고 결정되었습니다.
정규성 테스트는 70℃에서 21동안 20mm 코어 단열재의 노화입니다. 이 기간 동안 열전도율의 증가는 사용되는 발포제의 종류에 따라 특정 한도를 초과해서는 안됩니다(펜탄 발포제의 경우 6.0mW/m·K). 이 정규성 테스트를 통과하지 못하는 경우, 사용자는 ‘가속 노화법’을 사용해야합니다.
‘가속 노화법’은 기본적으로 70℃에서 25주 동안 표면을 포함한 전체 제품을 노화시킨 후 열전도율 측정으로 구성됩니다. 70℃에서 25주 동안의 노화가 목표 25년 시간 가중 열전도율 값보다 적을 수 있다는 사실을 설명하기 위해, 이 열전도율 값에 안전 증분을 추가해야합니다. 그러나 ‘가속 테스트’라는 다른 테스트를 통해 70℃에서의 노화가 실온에 비해 가속에 충분하다는 것을 증명할 수 있다면, 확산 오픈 단열재의 경우 안전 증가를 생략(또는 감소)할 수 있습니다. 고정 증분법 또는 가속 노화법으로 오래된 열전도율 값을 얻은 후 통계를 추가하고, 얻은 열전도율 값을 가장 가까운 1.0mW/m·K로 반올림해야합니다.
[EN13165에 따른 노화 열전도율의 결정]
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