펜탄 발포제 경질 우레탄 폼 단열재의 장기 열저항(3)
4) 셀가스 분석: 가스 크로마토그래프(유기 화합물 혼합체 분석법)
셀가스 함량은 수정된 가스 크로마토그래프를 사용하여 정량적으로 분석하였습니다. 작은 발포폼 실린더 (직경 9mm, 길이 2~3cm)를 코르크 보어를 사용하여 발포 샘플에 구멍을 뚫었습니다. 이 실린더들은 이후에 빠져나가는 가스를 분사시스템으로 모으는 특수 장치에 의해 연속적으로 분쇄되고 연마되었습니다. 이 장치는 100℃에서 예열되어 발포 셀에 존재하는 모든 발포제를 증발시킵니다.
발포 구조에 흡수된 어떤 발포제도 짧은 분쇄 기간 동안 방출되지 않습니다. 이후 가스 크로마토그래프에 주입하면 모든 가스의 정량 및 정성 분석이 가능합니다. 초기에 경질 우레탄 폼 단열재 실린더 무게에 기초해, 발포체 밀도 및 폐쇄 셀 함량 및 조설 가스를 % 또는셀가스 압력으로 나타내었습니다.
5) 열 노화 시뮬레이션: Agesim
앞에서 논의한 바와 같이, 시간에 따른 셀가스 조성의 변화 및 가스 열전도율의 관련 변화는 상당히 복잡한 현상입니다. 다른 가스는 다른 효과적인 확산율(CO2〉공기〉BA)를 가지며, 폼의 형태와 온도에 따라 달라 집니다. 또한, 발포제는 응축을 받아 발포 구조와 상호 작용을 할 수 있습니다.
발포체 내의 시간 및 위치의함수로서 셀가스 조성 및 가스 열전도율(k-gas)의 정확한 계산은, Agesim이라는 Huntsman 경질우레탄폼단열재(폴리이소시아누레이트, PIR)에서 개발한 열 노화 소프트웨어 내에서 이루어집니다. 계산에 대한 기본적인 설명은 다음과 같습니다.
계산의 첫 번째 단계는 주어진 샘플에 대한 초기 셀가스 조성을 정의하는 것입니다. 이것은 배합을 기초로 하여 계산될 수 있거나, 더 나아가서는 전술한 셀가스 분석 기술에 의해 측정될 수 있습니다. 초기 가스 열전도율은 Wassiljewa 방정식을 기초로 합니다.(가스 상호작용 파라미터의 Lindsay-Bromley 계산)
경질 우레탄 폼 단열재 샘플은 작은 제한된 요소로 나뉘어져 있으며, 모든 가스에 대해 잘 정의된 온도와 확산 계수를 가지고 있습니다. 이러한 확산 계수의 실험적 결정은 나중에 설명됩니다. 경질 우레탄 폼 단열재샘플에 온도 변화가 적용되면, 확산 계수는 각 요소 내의 온도에 따라 각 제한된 요소에 따라 다릅니다. 외장재가 확산 장벽 역할을 하는 경우, 외장재를 통과하는 각 가스의 정확한 확산 계수를 지정할 수도 있습 니다. 응축은 또한 온도에 따라 각 제한적 요소에 대해 평가됩니다.
매 시간 단계마다 모든 요소가 확산됩니다. 각 시간 단계 후에, 기체–액체 평형이 먼저 재평가되고 이어서 k-가스가 계산됩니다. 이 절차(확산– 응축– k-가스)는 전체 기간 동안 반복됩니다. 주 출력은 시간에 따른 셀가스 압력과 k-가스의 그래프(위치–평균)와 주어진 시간의 위치 함수로 구성됩니다.
6) 효과적인 확산 계수 결정
효과적인 확산 계수(Deff)와 온도 의존성은 성공적인 열저항 노화 시뮬레이션을 얻기 위해 매우 중요한 입력 매개 변수입니다. 셀가스 분석이 필요한 두 가지 기본 방법이 확산 계수를 결정하기 위해 Huntsman에서 사용되었습니다. 첫 번째 방법에서, 상대적으로 얇은 λ 블록(예를 들어, 12×12×1 inch)이 잘 정의된 온도에서 노화됩니다. 셀가스 분석을 수행하여(가스가 평형 값에 도달하기 전에), 공기와 CO2의 확산을 Agesim의 역 계산을 통해 결정했습니다.
이 방법은 매우 천천히 확산되는 발포제에는 적합하지 않습니다. 대신 작은 실린더를 일정 온도에서 일정 시간동안 노화시키고 셀가스 분석을 다시 실시하였습니다. 실린더의 특정 기하학적 형상을 고려하여 각 발포제의 확산을 계산했습니다. 다른 온도에서의 확산은 Arrhenius 방정식에 의해 설명됩니다. 따라서 확산을 23℃와 70℃ 두 가지 온도에서 측정한 후, 더 넓은 온도 범위에서 발포제의 확산이 계산되었습니다.
고밀도의 스킨층과 또는 표면 밀도 편차가 있는 지붕 경질 우레탄 폼 단열재와 같은 제품의 노화 행동을 시뮬레이션하기 위해, 코어 발포체와 다른 확산 특성을 갖는 경우, 표면층의 역할을 고려해야합니다. 이것은 Ageism 모델에서 확산과 코어 폼의 두께가 다른 1mm 두께의 소재를 가정하여 수행되었습니다. 이 1mm 물질의 확산은 코어 발포체의 확산의 분율, 즉
스킨/표면을 통한 확산 = X * 코어 발포체를 통한 확산 —- (2)
(Deff through skin/facer = X * Deff through core foam)
일반적으로 “X”는 표면 인자라고 하며, Agesim이 예측한 온도와 높은 온도(70℃)에서 얇은 판의 k-인자 노화곡선을 측정하여 반복적으로 계산하였습니다.
[경질 우레탄 폼 단열재 원액펌프]