XPS(압출법보온판)
1) 서론
압출법보온판(XPS) 생산의 변환을 검토할 때, 실제로 몬트리올 의정서의 요건을 충족하는 ze-ro ODP(오존파괴지수)를 가진 보다 친환경적인 대체 발포제(HCFC) 변환을 의미합니다. 이러한 대체를 평가하기위해 발포제의 GWP(지구온난화지수) 특성이 고려되어야합니다. 압출법보온판(XPS) 생산 공정을 전환하는 것은 간단하지 않습니다. 화학뿐만 아니라 기계적인 문제 등 여러 측면이 검토되어야합니다.또한 가급적이면 하루 24시간 연속적인 생산이 가능함을 고려하고 대체가 생산자에게 도움이 되지 않는다면 그것을 구현하지 않을 것입니다.
보다 나은 제조 방법을 시각화하기 위하여 다음과 같은 가정이 이루어질 수 있습니다. 500kg/h용량의압출법보온판(XPS) 생산 라인을 200일 동안 하루 총 24시간 가동, 2,400톤의 압출법보온판(XPS) 생산또는 약 70,000㎥를 생산하고 있습니다. 유럽과 북미 기업은 일반적으로 높은 생산성으로 작업을 하고 제3국에서는 단일시스템으로 낮은 생산성을 보이고 있으나, 이것은 단지 추정치입니다. 그렇지만 그것은대체를 논의할 때 비용 측면과 물류에 대한 이해를 제공합니다.
2) 압출법보온판(XPS)의 적용
압출법보온판(XPS)는 주로 단열 재료로서 미네랄울, 비드법보온판(EPS), 경질 우레탄 폼 등과 같은 일반적인 단열재의 대안으로 건설 산업에서 사용됩니다. 단열의 중요성과 환경에 미치는 영향은 다음에 내용에잘 설명되어 있습니다.
‘유럽에서 수송과 산업에서 각각 32%와 28%를 차지하고, 전체 에너지 사용의 40%를 차지합니다.이것은 유럽 건물에서 온실가스 배출의 최대 원인입니다. 벽과 지붕 단열과 같은 간단한 조치를 통해, 절반의 사용에너지를 줄일 수 있기 때문에, 건물은 틀림없이 유럽에서 가장 큰 에너지 낭비입니다.단열은 CO2 배출을 감소하는 가장 비용 효율적인 조치인 것으로 나타났으며, 잠재적으로 기후를 보호하는에너지낭비 요소에 설정되어야합니다.’
제3국의 건설산업 성장속도는 온실가스 배출을 감소시키기 위한 높은 가능성을 제공합니다.
압출법보온판(XPS)의 일반적인 적용은 그림1과 같습니다.
[그림1] 압출법보온판(XPS) 적용 예
[압출법보온판(XPS)]
3) 압출법보온판(XPS) 제조에 사용되는 원료
압출법보온판(XPS)를 제조하는 데 사용되는 주원료는 GPPS(일반용 폴리스티렌) 및 발포제,소량의 염료, 난연제, 응집제 그리고 공정 보조제입니다. 압출법보온판(XPS) 생산의 변환을검토할 때, 이 구성 요소는 비용, 환경과 기계에 가장 큰 영향을 가지고 있기 때문에 주요 초점은 발포제의 선택에 있어야합니다.
압출법보온판(XPS) 제조에 사용 가능한 가스의 목록은 광범위합니다. [표1]은 가능한 가스에대한 간단한 개요를 제공합니다.(CFC-12는 2010년 단계적으로 폐지되어 포함되지 않았습니다.)
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HCFCs |
HCFC-22, HCFC-142b, HCFC-22/-142b |
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HFCs |
HFC-134a, HFC-152a, HFC-152a+acetone |
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HCs |
Isobutane, LPG(mixture of isobutane+propane) |
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CO2 |
CO2+organic solvents e.g. ethanol, dimethyl ether 100% CO2 |
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other |
vacuum technology HBA-1(HFO-1,2,3,4ze), still experimental |
[표1] 압출법보온판(XPS) 제조에 발포제로 사용되는 가스
유럽에서 HCFCs는 2002년 금지하였으며, 회사에서는 HFCs, HCs 또는 CO2로 대체하여 생산공정을전환하였습니다. 유럽 규정 842/2006은 HFCs와 같은 특정 발포제의 사용을 제한하고추가 제한 사항은향후 몇 년 이내에 예상됩니다. 또한 데이터시트는 압출법보온판(XPS)에 사용되는 가스를 지정해야한다고규정하고 있습니다.
압출법보온판(XPS)에 잔류하는 가스량은 지정되지 않으며, 생산된 압출법보온판(XPS)의 대부분은 표면재가 없으며 가스의 90% 이상은 시간이 지남에 따라 방출되고 공기에 의해 대체될것입니다. 이러한 현상의차별화는 비산 특성을 가지는 발포제 때문이라고 연구하였으며, 단시간 내에 공기(HCFC-22, HFC-152a와CO2)와 대체되고, HCFC-142b 또는 HFC-134a와 같은발포제는 장시간동안 압출법보온판(XPS)에 내부에 남아있습니다.
발포제의 비산과 함께 압출법보온판(XPS)는 공기와 유사한 열전도율(λW/m.K)을 가집니다. 비산이 안 된발포제와 함께 압출법보온판(XP S)는 더 나은 열전도율을 가집니다. 발포제의선택과 열전도율 의 변화는결과적으로 동일한 R-값(열저항 ㎡·K/W: 정의 및 방법은 EN 13164에 설명되어 있음)을 달성하기 위해서압출법보온판(XPS)의 두께가 증가되어야합니다. 또한생산된 압출법보온판(XPS)의 품질에 중요한 역할을 합니다.
그러나 대부분 중소기업은 주요 생산자로서 주택의 열전도율을 측정을 위해 품질관리 장비와실험 장비를 동일하게 보유하고 있지 않은 것을 고려하여, 이러한 문제는 변환할 수 있는 결정에 중요한 요소로 간주되어 서는 안 됩니다. 표준 열전도율 보증을 위해, 장기 단열 특성과 관련하여 기계적 성질과 셀가스와 같은공기를 기초로 건물의 측정을 위해 더 나은 장비를 제공할것입니다.
GWP(ODP 고려=0 표준)는 특히 HFC와 HCFC 발포제와 관련하여 미래에 대체 결정에 더욱 중요한 것으로 생각됩니다. 또한 압출법보온판(XPS)이 단열에 이익을 주지 않는다면 HCFC-22및 HFC-152a와 같은비산 발포제는 일반적으로 비싸고 바람직하지 않습니다. 하이드로카본은미래를 위한 해결책이 될 수 있지만, 소방 규정에서 요구하는 인증은 발포제로서 장애가 될 수있습니다.
[압출법보온판(XPS) 골드폼의 열선 절단]
4) 장비 변경이나 개조
압출법보온판(XPS) 제조 공정에서 다른 발포제로 변환할 때 장비에 어떤 변화가 필요한가? 개별 발포제의 물성은 상이하고 발포제가 고온 용융과 함께 액상으로 혼합해야하기 때문에 다음과 같은 문제를 고려해야합니다.
➀ 압출기의 압력: HCFC-22/142b 90bar, CO2 200bar
➁ 기계 출력에 영향을 미칠 수 있는 고온 용융 혼합과 함께 가스 혼합을 잘 하는 방법을 찾아야 합니다. 이것은 느린 속도의 나사들의 RPM을 설정할 필요가 있고 혼합 시간을 증가시킵니다. 최적의 공정을 위한 나사의 디자인 맞춤 나사가 필요합니다.
➂ 주변 압력 변화에 대한 발포제의 설계 및 확장 특성: 따라서 ΔP(압력 강하)는 조정되어야합니다.
➃ 냉각과 가열 특성
➄ 모든 HC와 가연성 혼합물에 대한 안전시스템
➅ 두꺼운 압출법보온판(XPS)의 시장 수용에 필요한 R-값 달성
공정을 최적화하기 위해, 새로운 기계에 대한 투자가 대부분 요구됩니다. 이것은 상쇄할 수 있습니다.
➀ 변환 전 후 사용되는 발포제 및 사용 원료와 비용 비교
➁ 변환 전 후 생산된 압출법보온판(XPS)의 물리적 특성
[원주현장 압출법보온판(XPS) 시공]
5) HCFC 없는 대체에 압출법보온판(XPS)의 변환을 위한 고려사항 그 첫 번째 가정은 압출법보온판(XPS) 제조업체로
➀ 시장에서 제품에 대한 수요
➁ 국가 규정을 준수하는 압출법보온판(XPS) 제조
➂ 적절한 가격으로 압출법보온판(XPS) 제공
➃ 생산 공정을 전환하고자 하는 경우 또는 국가 규정에 따라 할 의무가 있습니다.
상기에 기초하여 아래의 내용을 고려하고 HCFCs 대체 발포제를 선택하는데 있어서 중요한 역할을 하는 것은 다음과 같습니다.
➀ 전 세계적으로 이루어지고 있는 기후보호 노력을 고려하여, HCFCs에서 HFC로 전환의 가치? HFCs는 교토 의정서에 의해 규제하고 앞으로 감소될 예정이라는 주어진 사실과 가장 지속 가능하고 경제적인 이익을 주는 대체는 어떤 것인가?
➁ 전환되는 제품에 직접적으로 높은 비용으로 이어진다면 압출법보온판(XPS) 제조업체는 시장 에서 위치는 어떻게 되는가? HFCs는 이산화탄소나 HC보다 고가이며, 일반적으로 열전도율을 낮추기 위해서는 고려되어야합니다.
➂ 발포제의 가용성은 무엇입니까?
➃ 변환에 대한 경쟁업체의 반응은 어떠합니까?
➄ 그것은 ‘친환경’ 제품을 제공하기 위해 얼마나 중요하고, 이것은 판매 도구인가?
➅ 대안 기술은 검증 및 확립된 기술인가?
➆ 기존 장비를 유지할 수 있거나 또는 새로운 장비나 개조가 필요한가? 특정 발포제를 위해 설계되지 않은 기계와 시행착오 비용은 많이 발생할 수 있습니다.
지금 오존층 보호를 위해 Proklima, GTZ’s 프로그램으로 중국에서 시범사업을 수행하고 있습니다. 이 프로젝트는 환경, 자연 보존 및 원자력 안전에 대한 독일 연방교육부에 의해 시작되어 국제기후계획에 의해 투자됩니다. 이 프로젝트는 오존과 기후친화적인 발포제 CO2(+ 유기용제)에 대한 HCFC-22/HCFC-142b로부터 중국기업의 압출법보온판(XPS) 생산 전환을 목표하고 있습니다.
프로젝트의 활동은 중국 플라스틱 가공 산업협회를 통해 압출법보온판(XPS)의 안전한 생산과 그리고 비용 효율적인 것에 관해 얻은 지식의 보급과 TÜV를 통한 공장인증을 포함합니다. 중국 기업은 압출법보온판(XPS) 시장에서 위치를 향상 시킬 수 있고, 상당한 비용절감 효과를 얻을 수 있다고 기대하기 때문에 CO2로 전환할 결정을 선택하였습니다.
발포제 전환에 대한 많은 문서와는 달리, 우리는 압출법보온판(XPS) 원료비용은 연속생산 과정에서 자연 발포제를 사용하도록 결정하는 핵심요소라 믿습니다. 공장의 전환은 생산과 사용동안 직접적으로 CO2 배출량의 1,600,000톤의 총 감소가 예상됩니다.
[의왕현장 압출법보온판(XPS) 시공]