폐쇄 셀 폼 단열재의 장기 열저항(2)
4. NRC-IRC에서 폐쇄 셀 폼 단열재에 대한 연구
1980년대 후반에 NRC-IRC의 매우 적절한 조치로 플라스틱 발포 폼 단열재 산업의 환경 문제로 인한 기술 적인 위기를 극복할 수 있었습니다. 그때까지 폴리우레탄단열재, 폴리이소시아누레이트단열재 및 페놀수지 발포체와 같은 독립 셀 발포체는 유리 및 광물 섬유와 같은 일반적인 단열재가 제공하는 것을 초과하여 건물의 단열 용도에 우수한 단열성을 부여하기 위해 갇혀진 발포제로서 CFCs를 사용했습니다.
CFCs는 비 독성, 비 가연성 및 비 부식성의 안정한 가스로 이상적인 발포제로 생각되었습니다. 발포 단열재 산업은 수십억 달러 규모의 북미 단열재 시장에서 높은 비중을 차지했습니다. 이 상황은 대기로 빠져 나간 CFCs가 환경에 장기적인 위험을 초래할 것이라는 발견과 함께 갑자기 퇴색했습니다. 화합물의 붕괴로 인한 자유로운 방사는 오존층을 파괴시킵니다.
문제의 범위가 명백해지자, 몬트리올 의정서로 알려진 국제 협약은 1987년 24개국이 제조 기술에서 CFC 사용을 제한하기 위해 서명했습니다. 캐나다에서는 발포 단열재에 CFC를 사용하는 것을 금지했습니다. 대처할 시간이 없었기 때문에, 발포 단열재 산업은 시장을 유지할 수 있는 해결책이 절실히 필요했습니다.
이러한 해결책은 플라스틱 산업협회(SPI)와 NRC-IRC 간의 연구 프로젝트에서 찾아볼 수 있습니다. 이 프로젝트는 1988년에 시작되었으며, 즉시 발포제 A를 발포제 B로 대체하는 것보다 더 많은 일이 있다는 것이 분명해졌습니다. 그것은 발포 셀 형태의 많은 측면이 아마도 열효율이 낮은 발포제를 사용하는 단열재 와 동등한 열 성능을 얻기 위해 변경되어야 했기 때문에 급진적인 기술 변화가 더 많았습니다.
연구 과제는 신소재를 평가하고, 새로운 발포 제품 개발과 연계된 기술을 개발하는 것이었습니다. 단기 실험실 시험 및 현장 테스트 결과를 사용하여 실행 가능한 제품의 장기 성능을 입증하는 방법론을 개발하는 것이 더 큰 과제였습니다. 20년 동안 획득한 지식을 바탕으로, 재료와 시험방법을 개발하여 연계 성을 설정하기 위해 처음에는 일반적이고 균일한 발포 제품을 개발했습니다. Base 88로, 이것은 1988년에 존재했던 스프레이 폴리우레탄폼 산업 기술을 대표합니다. 이 일반 제품은 프로젝트에 참여한 3명이 개발 했습니다.
하위 프로젝트에서 생성된 적용 변수의 향상된 제어는 Base 88이 매우 재현 가능하고, 혁신을 비교하기 위한 “기준선”을 설정하는 데 적합합니다. HCFC-123, HCFC-141b, 물을 함유하거나 함유하지 않은 HCFC 의 조합과 같은 하이드로 클로로 플루오로 카본(HCFC)계 기반의 발포제가 소개되었습니다. 새로운 세대의 대체 발포 폼이 탄생했습니다. NRC-IRC는 새로운 발포제의 바람직한 특성을 확인하는데 초점을 맞추었습니다. 고전적인 열역학, 열 및 물질 수송, 상태 방정식 및 심지어 생물학의 방정식으로부터 원리 및 측정 방법이 연구 활동에 들어갔습니다.
당시 업계는 다른 경쟁사보다 전 세계적으로 앞서있었습니다.
성공적인 프로젝트를 계기로, NRC-IRC는 셀룰러 플라스틱 업계와 공동으로 혁신적인 폼 제품의 장기 열성능을 “측정”하기 위해 CAN/ULC S-770이라는 새로운 캐나다 국제 표준을 개발하였습니다. NRC-IRC는 미국 연구소와 협력하여 다양한 ASTM(미국 재료 시험 학회) 국제 표준(ASTM C 1303)에 폴리우레탄, 폴리이소시아누레이트, 압출법보온판 및 스프레이 폴리우레탄폼에 대한 연구 결과를 도입하였습니다. 이것은 북미에서 폼 단열재의 혁신을 촉진하고, 현대 플라스틱 셀 단열재 생산에 도움을 주었습니다. 혁신은 계속되고 흥미롭게도 혁신은 다음 단락에서 설명한 대로 새로운 도전을 가져왔습니다.
5. 오늘의 도전 과제
스케일링과 관련(공식 [1])하여 독립 셀 폼 단열재의 LTTR을 결정하는 표준 시험방법이 있지만 구성 재료,
제조 공정, 제품 두께 등에서 주로 발생하는 많은 과제가 오늘도 남아있습니다.
t1 / t2 = (L1 / L2)² —- (1)
여기에서 t1 & t2 : 두 가지 다른 시간
L1 & L2 : 두 개의 다른 슬라이스 두께
상당한 양의 독립 셀 폼 단열 제품은 경질 단열재의 형태로 외장재의 유무에 관계없이 만들어집니다. 외장재는 [그림5]와 같이 투과성 또는 비 투과성일 수 있습니다.
[독립 셀 폼 단열재의 노화]
양 면에 투과성 외장재의 존재는 폐쇄 셀 발포 단열재의 LTTR 값에 측정 가능한 영향을 미치지 않는다는 것이 실험적으로 입증되었습니다. 그러나 표면에 불 침투성 외장재를 도입하는 것은 폐쇄 셀 폼 단열재의 LTTR 특성을 향상시키는 데 목적이 있습니다.
6. 연구의 의의와 목적
NRC-IRC의 현재 연구는 불 침투성 외장재가 있는 폐쇄 셀 발포 단열재의 LTTR을 예측하는 데 사용할 수 있는 포괄적인 시험 절차 개발에 중점을 두고 있습니다. 보다 구체적으로 이 프로젝트에는 두 가지 주요 작업이 있습니다.
① 표본에 대한 실험실 및 현장 시험
② 수치 모델링 도구(dipac-2d)와 함께 관측/데이터 시험의 분석
위의 두 가지 작업의 결과를 결합하여, 불 침투성 외장재가 있는 독립 셀 폼 간열재의 LTTR 특성을 평가하는 데 적용할 수 있는 방법론을 개발할 수 있습니다.
7. 현재 연구 결과
일반적으로 이 연구 프로젝트는 불 침투성 외장 독립 셀 폼 단열재의 노화 공정을 결합된 측면 및 정상적인 확산 공정의 개념으로 설명될 수 있다는 사실을 [그림6]에서와 같이 입증했습니다.
[독립 셀 폼 단열재의 확산 공정]
보다 구체적으로 수치 모델(DIPAC-2D)에서 얻은 결과를 분석하고 실험 및 현장 시험 결과를 조사하여 다음과 같은 관측 결과를 얻을 수 있습니다.
① 실험실 측정, 현장 관측 및 수치 계산이 [그림7]과 같이 잘 일치하는 것처럼 보이지만, 측면 확산 계수와 일치하지 않습니다. 다른 시편(즉, 전체 두께 및 외장재로 얇은 조각)에 대해 결정된 측면 확산 계수는 현저하게 다릅니다. 더 많은 연구가 필요한 중요한 문제입니다.
② 얇은 슬라이스 시편에서 훼손되지 않은 표면을 가지고 있음에도 불구하고, 상당한 양의 노화가 발생했으며, 시편의 바닥에 있는 유리판과 에폭시 코팅으로 완전히 밀봉된 가장자리를 가지고 있습니다. 이는 가스 장벽 시스템의 불완전성 때문일 수 있습니다.
이러한 분제에 대한 추가 조사는 불 침투성 외장재가 있는 독립 셀 폼 단열재의 LTTR을 예측하는 방법론 개발에 대한 향후 진전에 필수적입니다.
[경질우레탄폼단열재 시공]