단열재의 장기 열저항 측정을 위한 가속 노화 시험방법
[폐쇄 셀 폼 단열재의 장기 열저항 측정을 위한 가속 노화 시험방법]
1. 개요
예상되는 수명동안 건물에 사용된 단열재의 열 성능에 대한 정확한 평가는 25년 동안 인식되어 왔습니다. 이는 이러한 제품의 수명이 길고, 열 노화가 많은 가스의 확산으로 인해 발생하고 단열 제품이 균질하지 않기 때문입니다. 다양한 폐쇄 셀 단열재에 적용되는 장기 열 성능을 예측하기 위한 표준 테스트 방법을 개발하는 작업은 확산 과정이 폴리머의 유형, 세포 구조, 온도, 가스 유형 및 압력의 의존도에 따라 발생 하기 때문에 훨씬 더 복잡합니다. 확산 제어 현상을 가속화하기 위한 고전적 접근, 즉 고온에서의 노화 및 얇은 단열재의 노화 모두, 폴리이소시아누레이트(polyiso) 및 압출법보온판(XPS)과 같은 다양한 셀 폼 단열재에 단일 방법이 요구되는 경우에 특히 문제가 됩니다.
유럽은 고온에서의 노화에 기초한 표준 시험방법을 선호하지만, 슬라이싱(slicing) 및 스케일링(scaling) 기술은 북미 지역에서 선도적인 접근 방식이었습니다. 최근에는 미국의 ASTM C 1303과 캐나다의 CAN /ULC-S770의 두 가지 규정 시험방법이 북미에서 나타났습니다. 두 시험 방법은 모두 단열재를 얇은 시험편 으로 썰어 단열재 노화를 가속시키는 데 기반을 두고 있습니다. 두 방법은 모두 단열재의 장기 열저항 값 (LTTR)을 나타내기 위해 5년에 예상되는 열전도율을 사용합니다. 이 두가지 방법은 노화 기간을 계산하기 위한 일차원 확산에 Fickian 법칙을 사용하고, 단열재 폼 및 표면 영역에서 얇은 슬라이스를 사용하는 것과 같은 많은 다른 유사점을 가지고 있습니다.
그러나 장기간 열저항을 계산하는 방법은 다양합니다. 미국의 ASTM C 1303 시험방법은 계산된 시간 동안 노화한 후 얇은 슬라이스의 많은 열저항 값을 장기 열저항 값으로 규정합니다. 캐나다의 CAN/ULC-S770 시험방법은 노화 요소를 초기 열저항 값에 곱하여 5년 값을 결정합니다. 두 가지 방법의 기본 틀이 마련되어 있지만, 정확한 매개 변수는 여전히 토론 중입니다.
이 자료는 단열보드 제품 재질에 대한 폴리이소시아네이트(경질우레탄폼단열재) 및 압출법보온판(XPS)과 같은 단열재 산업의 표준 시험방법으로 사용하기 적합한 두 가지 방법인 ASTM C 1303-07 및 CAN/ULC -S770-03을 비교합니다. Huntsman이 개발하여 수학적 모델링 및 계산 연산 방식을 설명하고 이전 자료에서 발표한 열 노화 데이터와 함께 사용하여 두 가지 방법이 산업적으로 유용한 방법으로 다양한 기준을 충족시키는 방법이 얼마나 효과적인지를 평가합니다.
슬라이스 두께 및 많은 구성과 같이 여전히 논의되고 있는 다양한 매개 변수에 대한 각 방법의 편차에 미치는 영향을 살펴봅니다. 이 연구는 테스트 조건의 적절한 선택으로, 두 가지 방법 각각은 폴리이소(경질우레탄폼단열재, polyiso) 보드에 낮은 치우침을 중 가능성이 있음을 보여줍니다. 압출법보온판(XPS)의 경우 ASTM C 1303-07이 실제 유일한 선택인 것으로 보입니다.
2. 서론
건물 난방 및 냉방은 인류가 사용하는 전체 에너지의 상당 부분을 차지합니다. 증가된 연료비용과 지구 온난화에 대한 우려로 건물 시스템의 열 성능을 향상시키는데 집중하고 있습니다. 단열재 사용에 대한 결정은 건축가 또는 지정자가 건물의 운영비용 및 환경 영향과 관련하여 가장 중요하게 부각됩니다. 전반적인 건물 열 성능을 달성하기 위해, 건축가 및 지정자는 특정 건물, 구성 요소 또는 구성 요소 시스템에 대한 열저항(R 값) 요구를 알고 있습니다. 그들은 입증된 열저항 값이 있고, 신뢰할 수 있는 제품을 공급하기 위해 건물 단열재 제조업체를 필요로 합니다.
모든 단열재 중에서 폴리이소시아누레이트(경질우레탄폼단열재) 및 압출법 폴리스티렌 폼 보드(XPS)는 공기보다 열전도율이 훨씬 낮은 가스를 포집하도록 설계된 폐쇄 셀 플라스틱 단열재입니다. 이것은 플라스틱 발포 단열재를 사용하는 모든 상업 제품 중에서 가장 효율적인 단열재를 만듭니다. 세계적으로 모든 단열재 중에서 가장 높은 성장률을 보이는 이유입니다.
이러한 세포 단열재에 대한 다른 요건 때문에, 특히 상업용 지붕 용도에 사용되는 경우 공기 차단벽으로 캡슐화되지 않습니다. 이것은 공기가 발포체 내로 확산되고, 절연 가스가 밖으로 확산됨에 따라 발포체 내의 가스 조성을 시간에 따라 변화시킵니다. 일부 가스 성분의 확산은 오히려 느려서, 몇 년에 걸쳐 열저항 값이 점차적으로 변화하여 모든 가스에 평형 농도가 도달하는 경우에만 멈춥니다.
[독립기포 발포 단열재의 기본적인 구조]
[독립기포 발포 단열재의 확산 공정]
이것은 시험을 제시합니다. 확실히 건축가 및 지정자는 현재 및 예상되는 모든 환경 요구 사항을 충족시키면서 가장 발전된 재료 및 공정 기술을 사용하여 만들어진 단열재를 원합니다. 동시에 열 성능을 정확하게 나타내기를 원합니다. 따라서 비교적 짧은 지속 시간, 구현하기 쉬우면서 기술적으로는 건물 시스템에서 사용 기간 동안 폐쇄 셀 플라스틱 폼의 열 성능을 측정하는 방법이 필요합니다. 2000년에 개발된 CAN/ULC S770—00(이후 S770이라고 함)은 헌츠만의 2002년 자료에서 정교화 된 바와 같이 상업용 지붕에 사용되는 현재의 폴리이소시아네이트(경질우레탄폼단열재) 판에 대한 정확한 방법입니다.