폴리이소시아누레이트(Polyisocyanurate, PIR) 준불연 경질우레탄폼 단열재은 두 개의 외부 직물 또는 폴리프로필렌 사이에 주입된 경질우레탄폼(PIR)을 내부 코어로 만들어진 복합 요소입니다. 이러한 구조를 가진 복합 샘플을 테스트할 때 얻은 결과(압축 및 굽힘 저항 측면에서)는 일반적으로 상대적으로 높은 결과에 도달합니다. 이것은 단순한 단열층뿐만 아니라 분산 하중 적용에서 준불연 경질우레탄폼 단열재의 사용이 가능함을 시사합니다.
따라서 다양한 적용이 광범위하게 도출되며, 즉 목재 지붕의 피복재, 평면 콘크리트 지붕의 하이드로 단열재에 대한 경사 지지대 또는 평평하거나 곡선이 있는 지붕에 대한 사다리꼴 시트에 대한 하이드로 단열재 지지대가 있습니다. 이 자료는 두 가지에 대한 실험 및 수치 연구, 실제 사례 즉 각각 평면 콘크리트 지붕과 사다리꼴 시트에 대해 제시합니다.
복합 코어 및 멤브레인에서 가져온 경질우레탄폼(PIR)의 표준 테스트는 압축 및 굽힘에서 일부 복합 경질우레탄폼(PIR) 테스트와 함께 현재 조사 범위에서 수행되었습니다. 준불연 경질우레탄폼 단열재의 반응을 평가하고 이러한 복합 자재의 실제 적용 가능성을 평가하기 위해 수치 시험(테스트 배열 재현)에서 중력 하중(사하중 + 적설하중) 또는 풍력 흡입 하중으로 일반적인 지붕 하중을 분석하였습니다. 중력 및 상승 하중 하에서 응력 분포 및 처짐에 대한 결론이 제시됩니다. PIR 복합 준불연 경질우레탄폼 단열재의 높은 저항(법규에 의해 계산된 설계 부하를 훨씬 넘어서)이 확인하여 연구중인 사례에서 실제 적용 가능성을 명확하게 나타냅니다. 이는 또한 시장에서 폴리이소시아누레이트를 사용하여 이러한 특정 복합 솔루션을 공급할 수 있도록 향후 공식 계약을 획득하려는 생산자 요구 사항을 충족합니다.
1. 서론: 실험실 테스트
현재 연구는 자주 사용되는 지붕 시스템의 두 가지 실제 사례에서 PIR 복합 준불연 경질우레탄폼 단열재의 반응과 신뢰할 수 있는 지원을 제공하는 능력을 평가하는 데 중점을 둡니다. 재료의 특성을 측정하기 위해 해당 목적에 대한 실험실 조사를 실시하고, 연구 중인 특정 지붕 상황을 설명하는 두 가지 실험적 배열에 대한 테스트와 이러한 배열을 모델링하는 후속 수치 분석을 통해 실험을 수행했습니다. 이를 통해 에너지 특성의 상당한 개선과 함께 새로운 방식으로 일반적인 유형의 지붕을 건설하는 데 연구 중인 준불연 경질우레탄폼 단열재의 적용 가능성에 대한 적절한 결론을 도출할 수 있게 했습니다.
축방향압축 하에서 준불연 경질우레탄폼 단열재 특성에 대한 실험실 테스트는 이러한 폼이 경화 경향 또는 항복 경향을 나타내는 잘 알려진 응력 변형 경향을 확인하는 많은 결과를 생성했습니다.
[준불연 경질우레탄폼 단열재 PIR에 대한 특정 응력 변형]
상기 그림에서와 같이 압축–응력 변형은 3개의 특정 영역으로 나눌 수 있습니다.
① 선형 탄성 영역
② 안정기 영역
③ 고밀도 영역
압축 테스트 과정 동안 일반적으로 탄성 계수(E), 항복 응력(σ), 안정 응력(σp) 및 고밀화(σD)와 같은 여러 특성이 결정됩니다. 이를 위해 준 입방체 준불연 경질우레탄폼 단열재(50×50×55mm)이 사용되었으며, 준불연 경질우레탄폼 단열재에서 제조 방향에서 잘라내어 테스트했습니다. 준비된 준불연 경질우레탄폼 단열재를 설명하기 위해 아래 그림에 나와있습니다.
[압축 테스트를 위한 준불연 경질우레탄폼 단열재]
[압축 테스트를 위한 시험기]
압축시험 이전에, 정밀도가 0.001g인 전자 저울과 정밀도 0.1mm인 버니어켈리퍼스를 사용하여 부피 밀도를 35kg/m³의 값을 얻었습니다. 실제 테스트 절차는 최대 압축 용량의 5kN인 Zwick Proline Z005 기계에서 상기 그림과 같이 수행되었습니다. 얻은 결과는 아래 그림(즉, 폼 반응의 모든 방향에 대해 얻은 응력–변형) 및 표에 각각 표시되었습니다. 관찰된 바와 같이 얻은 결과는 자료에 설명된 결과와 매우 유사합니다.
[압축에서 준불연 경질우레탄폼 단열재의 반응]
[압축에서 기계적 특성의 평균값]
상기 표에서 제시된 준불연 경질우레탄폼 단열재 특성의 값은 방향 2 및 3에 대한 것보다 상당히 높은 방향 1값을 가진 준불연 경질우레탄폼 단열재의 이방성(물체의 물리적 성질이 방향에 따라 다른 성질) 반응을 명확히 보여줍니다. 또한 항복 안정성은 방향 1에 대해 더 확장됩니다.
굽힘 상태에서 준불연 경질우레탄폼 단열재의 실험실 테스트를 위해 아래 그림(a)에 설명된 유형의 6개 샘플을 사용했습니다. 이 준불연 경질우레탄폼 단열재 주입의 세로 및 가로 방향을 따라 PIR 보드에서 절단되었으며, 각각 L= 280, 330 및 380mm의 세 가지 길이를 가지고 있습니다. 따라서 샌드위치 유형 준불연 경질우레탄폼 단열재는 1.5mm 두께의 부직포 외부 면을 사용했습니다.
굽힘 상태에서 테스트 절차는 압축 케이스에서와 동일한 테스트 기계, 즉 Zwick Proline Z005에서 각각 지지대 사이의 간격이 L= 240, 280 및 320mm인 3점 방식(아래 그림(b))을 적용하여 수행되었습니다. 테스트는 10mm/min의 속도로 충격없이 느린 연속 방법에에 따라 실온에서 수행되었습니다.
[준불연 경질우레탄폼 단열재에 대한 굽힘 테스트]
재료의 모든 방향 및 스팬에 대한 결과적인 힘이 아래 그림에 나와있습니다. 모든 경우에 선형 탄성 영역이 표시되고, 그 후 하중을 가하는 중간 스팬 실린더와 접촉 영역에 압흔이 나타나고 있어서, 최종 급격한 파열이 발생합니다(인장면에서 멤브레인이 파손된 후).
[굽힘 테스트에서 힘 편향]
실험을 통해 측정된 최대 적용 힘을 기반으로 준불연 경질우레탄폼 단열재의 굽힘 저항은 아래 방정식을 사용하여 결정되었습니다.
여기서 Fmax= 최대 측정 실험 힘(N)
ɭ= 시험기 지원 사이의 스팬(mm)
b= 준불연 경질우레탄폼 단열재 단면의 너비
h= 준불연 경질우레탄폼 단열재 단면의 깊이
최대 측정 실험력 Fmax와 굽힘 저항 σi를 고려한 3점 굽힘 시험 결과의 평균 값은 아래 표와 같습니다.
[3점 굽힘 시험 결과의 평균값]
분석중인 모든 스팬 값에 대해 측정된 최대 하중과 해당 굽힘 저항은 가로 방향에 비해 세로 방향에 대해 30% 더 큽니다. 굽힘 저항은 지지대 사이의 스팬 값에 의해 실제로 영향을 받지 않는 것으로 나타났으며, 가로 방향으로 절단된 준불연 경질우레탄폼 단열재의 경우 0.41MPa, 세로 방향으로 절단된 준불연 경질우레탄폼 단열재의 경우 0.61MPa와 같습니다. 굽힘 테스트의 실패는 아래 그림과 같습니다.
[굽힘 테스트에서 준불연 경질우레탄폼 단열재의 실패]
재료 테스트의 결론으로 플라스틱 준불연 경질우레탄폼 단열재는 압축시 편향 에너지를 흡수하는 높은 용량을 나타내지만, 장력에서 깨지기 쉬운 반응만 나타냅니다. 굽힘에서, 하중 적용 영역에서 이전 압입 후 취약한 실패가 관찰되었습니다. 35kg/m³의 부피 밀도를 갖는 준불연 경질우레탄폼 단열재에 대해 얻은 결과는 굽힘시 횡 방향 및 세로 방향에서 각각 압축하에 3가디 하중 방향에 대해 뚜렷한 특성을 갖는 이방성 반응을 명확하게 나타냅니다.
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