단열재의 장기 열저항 측정을 위한 가속 노화 시험방법(열적 노화 시뮬레이션)
3. 기본 문제
위의 자료와 독립 기포 폼의 노화에 대한 더 광범위한 문헌을 검토한 결과, 대학, 연구소, 보드산업 단체 및시험표준 기관의 열전달에 대한 주제를 먼저 이해하고, 제품 노후화, 제품 노화, 사양 또는 제품 비교의 목적을 위한 테스트 방법을 추론할 수 있습니다. 동시에 현재 미국과 캐나다에서 사용할 수 있는 유일한 시험 방법인 S770 방법에는 편향이 있으며, 제안된 새로운 방법은 유효성 검사의 초기 단계에 있음이 분명 합니다.
대부분의 경우, 다양한 환경 요구 사항(오존층 파괴, 온실 가스, 재활용 내용 등)을 충족시키고,고분자 과학의 진보로부터 이익을 얻기 위해 제품 구성 및 발포 형태학적 특성을 계속 변경해야하기 때문에 5년의 실제 노화는 옵션이 아닙니다.
다른 접근법, 즉 고온에서의 노화 및 모델 반응 계산이 고려되어 왔으며, 이것은 바람직하지 않은 것으로 간주됩니다. 이 방법의 주요 한계는 온도의 특정 증가가 노화 공정에 관련된 모든 가스의 확산 계수를 동등 하게 변화시키지 않고, 상승된 온도가 폼의 세포 구조에 손상을 줄 수 있는지 여부를 결정하는 것입니다.
LTTR이 특정 시간(5년)의 열저항 값(R-값)으로 정의된다면, 그것은 적어도 특정 발포제로 발포된 몇 몇 종류의 발포체의 경우, 두 한계를 극복하는 온도를 찾을 수 있습니다. 결국, 기온 상승에 의한 노화 촉진은 많은 유럽 국가에서 표준 제조 기관에서 선호하고 있습니다.
위치 의존 확산 계수를 갖는 발포체를 통한 가스 확산 공정의 여러 수치 모델이 제안되었으며, 본질적으로 치우침이 없는 주어진 폴리이소시아누레이트(경질우레탄폼단열재) 또는 압출법보온판(XPS)의 장기 열저항 값을 정확하게 예측할 수 있습니다. 수치 모델링의 어려움은 모든 입력 매개 변수를 측정하는데 필요한 노력입니다. 예를 들어, DIPAC 모델은 발포제에 대한 밀도, 초기 발포제 분율 및 중합체 지수, N2, O2 및 각 발포제의 두 온도에서 코어 츨 및 표면 층 모두의 유효 확산 계수를 포함하여 25개 이상의 매개 변수를 입력해야합니다. 이것은 매우 번거럽고 모든 재료에 대한 표준 테스트 방법과는 다릅니다.
이는 두 가지 규범적인 방법인 S770과 ASTM C 1303이 산업계에서 널리 사용되는 실용적인 LTTR 접근법에 대한 최선의 방법이라고 생각됩니다. 이 자료에서는 압출법보온판(XPS)에 대한 S770 방법의 높은 치우 침과 폴리이소시아누레이트(경질우레탄폼단열재)의 작은 치우침 및 두 가지 모두를 상당히 줄이기 위한 단계에 대해 설명합니다.
이 작업의 목적은 폴리이소시아누레이트(경질우레탄폼단열재) 및 압출법보온판(XPS) 제품의 범위에 대해 더 낮은 편차를 줄 가능성이 있는지 확인하는 것입니다.
Huntsman 폴리우레탄에서 개발한 열 노화 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 압출법보온판(XPS) 및 폴리이 소시아누레이트(경질우레탄폼단열재)에 대해 발표된 문헌에서 얻은 입력 매개 변수를 사용하여 얇은 조각 및 전체 제품 두께의 열 노화 곡선을 예측합니다.
이것은 발포 폼의 노화, 슬라이스 두께 등의 다양한 파라미터의 LTTR에서 치우침에 대한 영향을 조사할 수 있게 하고, 초기 열저항 값(R-값) 측정을 위한 슬라이스 이후의 시간은 실험에 비해 매우 신속하게 그리고 경우에 따라 실험적으로 할 수 없는 방식으로 비교되었습니다.
4. 열적 노화 시뮬레이션
Huntsman의 열 노화 시뮬레이션 소프트웨어인 Ageism는 이전 발행물에 자세히 설명되어 있습니다. 각 발포 폼 시험편에 대한 치수, 노화 온도 및 열저항 측정 값(R-값) 등 노화 조건이 필요합니다. 또한 관련된 가스, 즉 N2와 O2(또는 공기) 그리고 발포제(들) 각각에 대해 노화 온도에서 셀 가스 분압 및 유효 확산 계수를 입력해야합니다. 밀도가 높은 스킨 층/ 또는 코어 발포체와 다른 확산 특성을 갖는 표면 밀도 구배를 포함하는 제품의 노화를 시뮬레이션하기 위해, 효과적인 확산 계수 Deff를 갖는 1mm 두께의 스킨 층은 다음과 같이 정의됩니다.
스킨/표면을 통한 Deff = X * 코어를 통한 Deff — (5)
“X”는 스킨 인자라고 불리며, Agesim이 예측한 것과 얇은 판의 k-인자 노화 곡선을 측정하여 반복적으로 계산됩니다. 열전도율의 복사열 전달 성분과 고체 전도 성분은 Agesim에서 일정하다고 가정하고, 모든 노화는 가스의 확산으로 인한 기상 전도의 변화에 기인한다고 봅니다.
Huntsman은 폴리이소시아누레이트 보드(경질우레탄폼단열재)의 열저항 값(R-값) 노화 곡선을 정확하게 예측하기 위해 수년간 Agesim 소프트웨어를 사용해 왔습니다. 다양한 얇은 발포 폼을 통해 확산 계수, 스킨 인자 및 초기 셀 가스 분압의 광범위한 데이터베이스를 구축했습니다. 예를 들어, 아래 그림1은 1988년에 생산된 폴리이소시아네이트 보드(경질우레탄폼단열재)에 대한 모델링된 열저항을 측정한 것입니다.
[폴리이소시아누레이트 보드(경질우레탄폼단열재)의 예측 및 측정된 열저항 값]
이는 2002년 이후에 수집된 추가 측정 데이터를 아래 그림에서 재현한 것입니다.
[15년 후 폴리이소시아누레이트 보드(경질우레탄폼단열재)의 열저항 값]
측정된 확산 계수와 스킨 인자는 아래의 표에 있습니다.
[폴리이소시아누레이트 보드(경질우레탄폼단열재) 발포 가스의 확산 계수]