펜탄 발포제 경질 우레탄 폼 단열재의 장기 열저항(1)
펜탄을 발포제로 사용한 경질 우레탄 폼 단열재의 장기 열저항에 대한 내용을 번역하여 올려드립니다.
펜탄 발포제 경질 우레탄 폼 단열재의 장기 열저항
(Long Term Thermal Resistance of Pentane Blown Polyisocyanurate Laminate Boards)
1. 개요
수명이 다할 때까지 단열재의 열 성능을 정확하게 예측하는 것은 20년 넘게 중요한 도전 과제였습니다. 이러한 단열재 제품은 수명이 길기 때문에(10~25년), 열 노화는 많은 가스들의 확산에 인해 발생하고, 이는단열 제품이 균질하지 않기 때문입니다. 확산 제어 현상을 가속화하는 두 가지 접근법, 즉 고온에서의 노화및 슬라이스에서 노화는 경질 우레탄 폼 단열재(폴리이소시아누레이트, PIR)와 같은 단열재에 적용될 때한계가 있습니다. 상승 온도는 동일한 속도로 노화 공정에 수반되는 모든 다른 가스의 확산 계수를 변화시키지않습니다. 펜탄 발포제 경질 우레탄 폼 단열재(폴리이소시아누레이트, PIR)의 경우, CO2, 공기 이러한 가스는 폼을 발포하는데 사용되는 다른 펜탄 이성질체입니다. ASTM C 1303 방법과 같은 코어 폼 및 스케일링 기술의 얇은 슬라이스는 경질 우레탄 폼 단열재(폴리이소시아누레이트, PIR)가 코어 폼보다 표면층에서 조밀하다 는사실을 설명하지 않습니다.
위에서 언급한 한계를 극복하기 위해 효과적인 확산 모델 및 분산 매개 변수 연속체(DIPAC) 모델과 같은 다양한 수학적 모델링 및 계산 연산방식이 개발되었습니다. 그러나 이러한 모델은 산업 전반에 걸친 적응을 위해 너무 복잡하고 부담스럽습니다.
미국과 캐나다의 경질 우레탄 폼 단열재(폴리이소시아누레이트, PIR) 제조업체는 수년 동안 위의 문제를 해결하기 위해 테스트 방법인 ACN/UCL-S770을 확인했으며, 이는 정확성과 단순성에 대한 필요성의 균형 을맞추고 있는 것처럼 보입니다. 이 방법은 장기간 열저항(Long-term Thermal Resistance, LTTR)을 실험실에서 5년간 보관 후에 측정한 값으로 정의합니다. 확산을 촉진하는 절차는 코어 폼과 표면층의 얇은 슬라이스 및 스케일링을 기초로 합니다.
이 자료의 목적 중 하나는 CAN/ULC S770 테스트 방법으로 예측된 LTTR 값을 Huntsman 경질 우레탄 폼 단열재에서 개발한 수학적 모델링 및 계산 연산 방식에서 얻은 값과 비교하는 것입니다. 또 다른 방법은 1998년 초에 실험실 환경에서 노화된 펜탄 발포제 경질 우레탄 폼 단열재(폴리이소시아누레이트, PIR)의 열저항을 Huntsman 경질 우레탄 폼 단열재에서 개발한 수학적 모델링 및 계산 연산 방식에서 얻은 결과와 비교하는 것입니다. 이러한 비교를 통해서, 단 몇 주만에 완료되는 CAN/ULC S770 방법은 실제로 실험실 환경에서 거의 5년의 실제 노화 후 경질 우레탄 폼 단열재의 열 성능을 예측하는 것으로 나타났습니다.
요컨대, 이 자료는 경질 우레탄 폼 단열재(폴리이소시아누레이트, PIR) 업계에서 확인된 새로운 LTTR 방법에대한 신뢰도를 제공하므로, 경질 우레탄 폼 단열재(폴리이소시아누레이트, PIR)를 건설업계에서 단열재로사용하는 데 도움이 됩니다.
2. 서론
경질 우레탄 폼 단열재(폴리이소시아누레이트, PIR)는 에너지를 절약하기 위해 상업, 산업 및 주거용 응용 분야에서 광범위하게 사용되는 독립 셀 폼 단열재입니다. 경질 우레탄 폼 단열재(폴리이소시아누레이트, PIR)는절연 가스로 채워져 있어 진공이 있는 절연체를 제외한 모든 일반 단열재의 열저항이 가장 큽니다.
시간이 지남에 따라, 경질 우레탄 폼 단열재의 열저항은 공기 성분이 발포체 내로 확산되고, 절연 가스가 밖으로 확산됨에 따라 변합니다. 공기는 발포제보다 열저항이 약하므로 열 노화가 발생합니다. 그러나 일부 가스성분에 대한 확산은 매우 느리며, 그러므로 전체 노화 과정은 수십 년이 걸릴 수 있고, 각 가스에 대한 평형 농도에 도달할 때만 멈춥니다.
노화 과정의 오랜 기간은 단열 제품의 예상 수명에 대한 열성능의 평가를 어렵게 만듭니다. 이것은 지붕에 사용되는 단열재의 경우 특히 장시간(일반적으로 수십 년)동안 매우 추운 곳에서부터 매우 덥고 습한 곳까지 다양한 현장 조건에 노출되기 때문입니다. 기후와 계절이 다른 여러 지역의 장기 지붕 현장시험 데이터는 매우 제한적입니다.
실제적인 목적으로, 실험실 모니터링은 지붕 단열재의 장기 성능을 평가하는 데 사용됩니다. 지난 30년 동안 많은 노력이 있음에도 불구하고, 노화 과정을 가속화하기 위해 어떤 공정을 사용해야 하는 지에 대해서는 아직도 의견이 분분합니다. 확산 제어 현상을 가속화하기 위한 두 가지 고전적인 접근법은 고온을 통하거나 시험된 발포 층의 두께를 줄이는 것입니다.
지붕 용도에 사용되는 경질 우레탄 폼 단열재(폴리이소시아누레이트, PIR)의 LTTR 결정을 적용할 때, 두 가지접근법은 각각 플러스와 마이너스를 제공합니다. 비록 고온 접근법이 많은 유럽 국가에서 선호되고 있지만,일부 연구자들은 온도가 변할 때와 동일한 속도로 다른 기체의 확산 특성이 변하지 않는다고 생각 하기 때문에 이 접근법에 반대합니다.
한편, ASTM C 1303 절차에서와 같이 코어 폼 및 스케일링 기술의 얇은 슬라이싱은 많은 경질 우레탄 폼 단열재(폴리이소시아누레이트, PIR)가 코어 폼보다 표면층에서 밀도가 더 높다는 사실을 설명하지 못합니다.
두 가지 고전적 접근법의 위에서 언급한 제한을 극복하기 위해 지난 30년 동안 수많은 수학적 모델링 및 계산 연산 방식을 개발하였습니다. 이러한 모델의 예로는 효과적인 확산 모델, 막 침투 모델 및 DIPAC (Distributed Parameter Continuum) 모델이 있습니다. 이 모델들과 계산 연산 방식 등 중 많은 것들이 정확 하고 유능한 것으로 증명되었지만, 일반적으로 광범위한 입력 매개 변수가 필요합니다.
예를 들어, Huntsman 경질 우레탄 폼 단열재(폴리이소시아누레이트, PIR)의 노화 거동을 예측하기 위해 개발한 확산 모델은 발포체와 외장재를 통한 모든 발포제의 유효 확산 계수, 초기 셀가스 조성 및 순수 발포제와그것의 혼합물의 열역학적 특성을 입력 매개 변수가 필요합니다.
이러한 매개 변수의 결정은 비싸고 시간 소모적이며, 특히 폼 밀도, 세포 형태 등에 달려있기 때문에 시간이 오래 걸립니다. 셀 행동 및 밀도는 라미네이트 안, 제조업체 간 및 공정 현장 사이에서 다양하므로 각 발포 샘플마다 이러한 매개 변수를 측정해야합니다. 분명히 이 모델링 방법은 산업연구소나 표준 설정기관에서 일상적으로 사용하기에는 너무 복잡하고 번거롭습니다. 분명히 사용 중 장기 열저항(LTTR)을 평가하기 위해 효율적이고 사실적인 실험실 테스트 방법의 개발이 필요합니다.
이것은 건물 지정자가 정보에 입각한 설계 권장 사항 및 구매 결정을 내리고, 다른 유형의 단열과 공정한 비교를 제공하는 데 도움이 됩니다. 또한 그러한 절차는 기존 단열재의 성능을 모니터링하는 시간과 비용을 크게 줄이고 제형/공정 변경에 대한 평가를 가속화합니다.
[경질 우레탄 폼 단열재 대체 발포제의 특성]