2. 실험 절차
수직 조인트가 있는 5개의 우레탄판넬의 화재 반응은 표준에 따라 SBI(Single Burning Item) 테스트를 통해 평가되었습니다. 5개의 우레탄판넬 모두에 대해 수행된 이 테스트의 주요 목적은 표준 화염에 노출되었을 때, 우레탄판넬의 화재 성능 평가에 대한 반응 정보를 제공하는 것이었습니다.
1) 시험편
이 실험에서는 브라질 시장에서 거의 알려지지 않은 조립식 폐쇄 시스템의 5개 샘플을 실제 규모로 테스트(real scale test)하고 비교했습니다. 시편은 PIR 폼 단열재가 있는 우레탄판넬로 구성되었으며, 표준에 설정된 치수와 수치는 “L”을 형성하는 두 날개로 구성됩니다.
긴 날개의 그림2와 같이 치수는(1000mm×1500mm)이고 짧은 날개(500mm×1500mm)를 가지고 있습니다. 이들을 구별하는 유일한 매개 변수는 30, 50, 100 및 150mm 값을 가지는 두께였습니다. 이 유형의 테스트에 대해 표준에 의해 확립된 시편의 최대 두께는 200mm라는 점을 강조하는 것이 중요합니다.
샘플의 우레탄판넬은 양면 0.5mm 두께의 아연도금강판(표1의 사양)을 가졌으며, 무광택 흰색 RAL 9003으로 미리 도장되었습니다. 모든 우레탄판넬에 사용된 PIR 단열재의 밀도는 30~40kg/m³인 R1 유형이였습니다. 모든 경우에 우레탄판넬의 조인트는 하나의 성분으로 구성된 폴리우레탄 실란트로 처리되었습니다. 표1은 테스트된 모든 우레탄판넬과 주요 특성을 요약한 것이며, 그림2는 치수, 구성 및 실제 모양을 보여줍니다.
2) 시험 기구
본 연구의 목적을 위해 So Leopoldo시에 위치한 유니시노스대학교 토목건설기술원이 제작한 표준화되고 교정된 SBI 장비 내부에서 5개의 우레탄판넬을 화재 테스트를 진행했습니다.
SBI 테스트는 화재 발생에 대한 최악의 상황으로 간주되는 단일 연소 항목(single burning item)의 화재 상황을 기반으로하는 비교적 새로운 화재 테스트 방법입니다. 이 테스트는 프로판 가스를 공급받은 버너에 의해 전파된 화염에 우레탄판넬 샘플을 노출시키는 것으로 구성되며, 이를 통해 도구적이고 시각적으로 분석할 수 있습니다. 즉, 열과 연기의 방출율을 측정하고, 불꽃을 직접 받을 때 샘플의 물리적인 특성을 시각적으로 관찰할 수 있습니다.
SBI 테스트는 테스트 룸, 테스트 장치, 연기 배출 시스템 및 일반 측정 장비를 통해 수행되었습니다. 실험실의 내부 높이는 2.4m, 바닥 면적은 양방향으로 3.0m입니다. 이 실험실에는 두 개의 벽(두 개의 수직 시편 평면의 전면을 향함)에 창문이 있고 트롤리가 내부에 있을 때, SBI 장치와 샘플을 처리하기 위한 문이 있습니다.
스트 장치는 우레탄판넬 샘플이 있는 트롤리로 구성되어 있으며, 수직 코너(그림4) 하단에 샌드 박스(그림3) 버너가 있으며 테스트 룸 벽의 개구부를 닫는 뒷면이 있습니다. 테스트 장치에는 후드를 지지하는 고정 프레임, 연소 가스를 수집하는 후드, 배기 덕트 및 로(Furnace)(트롤리의 바닥판에 있는 메인과 프레임의 포스트에 고정된 보조)를 작동하는 두 개의 동일한 버너가 있어 모든 표준 사양을 충족합니다.
연기 배출시스템은 배기 덕트의 세로 축 높이에 수평으로 수직인 두 개의 측면 덕트(내경 45mm의 원형 튜브)로 구성됩니다. 일반적인 측정 장비는 표준에 따라 K형 및 직경 0.5mm의 3개의 열전대와 피복 및 절연으로 구성되었습니다. 이들 위티는 축에서 반경 87±5mm이고 상호 각도 거리는 120°입니다. 또한 압력 및 가스 샘플링 탐침을 사용하여 각각 압력과 O2 및 CO2 배출량을 제어했습니다.
또한 시험실 외벽에 K형 열전대를 설치하여 내부 기류의 주변 온도를 측정했습니다. 마찬가지로 주변 압력과 상대 주변 공기 습도를 측정하기 위한 장비가 설치되었습니다.
표2는 이 실험 연구에 사용된 장비에 대한 간략한 설명을 제공합니다.
3) 테스트 매개변수
표준에서 정한 절차에 따라 PIR 단열재를 사용한 5개의 우레탄판넬 각각에 대한 화재 테스트 반응을 수행했습니다. 표준에서 요구하는대로 각 테스트는 각 우레탄판넬 샘플에 대해 세 배로 증가하여 결과에 대한 추가 검증을 제공했음을 강조하는 것이 중요합니다. 총 26분 동안 지속 시간을 가졌으며, 처음 2분 동안 실내 온도, 습도, 기압과 같은 환경 정보가 시험 시작 전에 수집되었습니다. 다음 3분 동안 보조 버너(우레탄판넬 샘플과 접촉하지 않음)에 대한 정보를 수집하였습니다.
마지막으로 우레탄판넬을 주 버너 화염에 노출은 3초마다 각 매개 변수에 대한 결과를 측정하여 나머지 21분 동안 발생했습니다. 마찬가지로 모든 시험에서 버너의 측면 한계를 통한 화염의 측면 전파와 시스템의 반응을 카메라로 시각적으로 확인하고 기록했습니다. 테스트를 시작할 때 배기 덕트 시스템이 있는 실내 환경에서 온도, 상대 습도 및 압력을 제어했습니다.
이 실험 프로그램의 개발을 위해 테스트 중에 다음 측정을 3초마다 기록하고 저장했습니다.
① 방출된 열 ② 연기 생산 ③ 떨어지는 방울 ④ 화염 확산 ⑤ O2 소비 ⑥ CO2 형성
이 데이터로부터 화재 반응 성능 및 우레탄판넬 분류를 평가하기 위해 다음 매개 변수가 계산되었습니다.
① FIGRA(fire growth rate, 화재성장율)
② LFS(lateral flame spread, 측면 화염확산)
③ THR600s(TOTAL HEAT RELEASE, 총 열방출)
④ SMOGRA(smoke growth rate, 연기증가율)
⑤ TSP600s(total smoke production, 총 연기생산량)
이러한 매개 변수의 값에 따라 제품(이 경우 우레탄판넬)은 표3에 제시된 대로 A2, B, C 및 D 등급으로 분류되었습니다. 추가적으로 우레탄판넬의 화재 반응 성능 두께에 영향을 미치는지 확인하기 위해 통계 처리 및 분석을 실시하였습니다.
