EPS 샌드위치패널의 화재성능 개선(4)

Posted on by khbkgs1004
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EPS 샌드위치패널의 화재성능 개선(4)

 

출처: http://ot4.aimplas.es/ficheros/noticias/branz-improving-the-fire-performance-of-polyst.pdf

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4. 실험

1) 계획

계획 초안이 준비되었고 의견을 수립하기 위해 업계에 배포되었습니다. ​계획보고서에서 실험 조사를 위해4가지 영역이 확인되었습니다. 확인된 4가지 영역을 다루기 위해 운영 위원회에서 다음과 같은 실험 프로그램을 개발했습니다.

(1) 화재 성능 특성

열방출 수준과 지속 시간이 다양한 난연 및 비난연 EPS 샌드위치패널은 콘칼로미터 시험으로 임계 열 흐름을 결정했습니다. EPS가 용융된 상태에서 점화 특성, EPS가 용융될 때 난연 처리의 효과를 포함 하여 샌드위치패널 내에서 EPS와 연관되는 중요성과 같은 다른 보호 수단의 효과를 평가하는데 유용한 자료가 될 것입니다.

(2) 공간에서 화재 확산

실물 크기의 EPS 샌드위치패널 시편에 화염이 단열재에 직접 충돌하면 화재 원인이 될 수 있다고 제안 되었습니다. 시험편이 자체 유지를 위해 화재 확산에 얼마나 취약한지 모니터링하기 위해 측정했습니다.

(3) 화재 확산에 단열재 관여

화재 성장과 연기 발생을 모니터링할 뿐만 아니라 최소의 단열재 관여를 위해 다양한 방법의 효과를 확인하기 위해 다양한 조인트 구성을 시험하는 것이 제안되었습니다.

(4) 구조 붕괴

지지시스템으로 완성된 EPS 샌드위치패널 천장 샘플을 BRANZ 실물크기 로에서 현실적인 화재 노출 조건에 적용할 것을 제안했습니다. 지지시스템의 효율성을 시험하기 위해 다양한 하중이 천장에적용 되었습니다.

2) 콘칼로미터시험(Cone calorimeter testing)

목표는 EPS의 다양한 열방출, 구성 및 지속 시간에서 점화 특성을 평가하는 것입니다. 5가지 샘플은 난연(FR) 처리 및 비난연(NFR), 강판 표면재 및 EPS와 표면재 사이에 4.5mm 시멘트보드를 포함한 것과 포함하지 않은 시료입니다. 강판 표면재는 폴리에스테르 페인트 도장을 한 천장 패널(CP)​을 사용했습니다. 샘플의 공칭 치수는 0.6mm 강판 두께와 4.5mm 시멘트보드가 포함된 EPS는 100*100*25mm*20~22mm입니다.

콘칼로리시험은 샘플의 산소 소비, 질량 손실, 연기 및 점화 시간을 측정합니다. 질량 손실률은 열 손실률을 계산하기 위해 필요합니다. 아래의 표는 측정값에 중요한 변화가 있는 곳을 결정하고 임계 매개 변수를 수집하기 위해 실시된 콘칼로리미터 시험을 보여줍니다.

 

[콘칼로리미터 시험 계획]

FR(flame retardant treated): 난연 처리된 EPS

NFR(non-flame retardant treated): 비난연 처리된 EPS

S: 표면재가 강판

N: 표면재가 없는 샘플

FC: EPS와 표면재 사이에 4.5mm 섬유질 시멘트보드

 

1: 시험된 샘플 수량

(1) 콘칼로리미터 시험 결과

샘플의 일반적인 관찰은 비슷한 유형을 따랐습니다. 강판 표면재가 없는 EPS는 녹았고 바닥에 콘을 형성하였고, 열 유속에 따라 발화하지 않고 연기를 방출하거나 증발시킵니다. 표면재가 부착된 시편의 경우, 동일한 용융이 느린 속도로 발생하여 표면재 아래에 용융된 EPS가 형성되고 열 유속이 임계수준 이상이면 점화가 발생합니다. 섬유시멘트 판이 있는 시편의 경우 점화를 달성하기 위해 더 큰 열 유속이 필요합니다.

결과는 아래에 표와 사진에 나타나있으며, 더 중요한 매개 변수는 점화시간 및 총 열방출이며, 최대 열방출은 중요하지 않습니다. 이것은 약간의 스파이크가 최대로 인한 것이며, 이는 임계 열유속과 초기 연소가 스스로 소화되어 다시 점화될 때 연소로 전환을 설정하기 어렵게 하는 것과 일치합니다.

​다른 불일치가 관찰되었고 열유속 30kW/m²에 대한 결과가 50kW/m²보다 큰 최대 열방출율에 대한 특정 사례가 아래 표에 나와 있습니다.

 

 

30kW/m² 노출의 경우, 약 400초 동안 약 20kW/m²의 연소가 있었고, 그 후 217kW/m²의 최대 열방출에서 짧은 지속 시간의 한정된 스파이크가 있었으며, 그 후 소화되었습니다. 비교해 보면, 열유속 50kW /m²에 대한 열방출율은 97kW/m² 최대까지 꾸준히 증가한 다음 30~50kW/m² 노출에 대한 총 열방출량은 매우 비슷하게 감소하였습니다. 발달된 연기의 측정으로 평균 연기 소멸은 일치하지 않습니다.

 

 

[점화시간(초)]

[임계 열유속, 점화시간]

[최대 열방출율(kW/m²)]

 

[최대 열방출율]

[총 열방출(MJ/m²)]

 

 

[총 열방출]

[평균 연기 소멸 영역(m²/kg)]

[평균 연기 소멸 영역]

(2) 콘칼로리미터 결과의 논의

임계 점화 유속은 강판 표면재와 EPS의 난연 처리가 중요한 것으로 확인되었습니다. ​추가적인 실험에서 강판 표면재와 EPS 사이에 섬유질 시멘트보드는 발화 시간을 비슷하게 증가시켰습니다. 시편의 열방출율은 임계 열유속이 초과되면 제공된 EPS의 연소열과 일치합니다. 강판 표면재로 보호된 시편의 경우 총 열방출은 접착제로 인해 조금 더 높았습니다. 추가로 섬유질 시멘트보드로 보호한 시편의 총 열방출은 접착제를 사용한 표면재가 있는 샌드위치패널과 일치하였습니다.

콘칼로리미터 시험에서 난연 처리된 EPS가 표준 등급 EPS와 비교하여 우수한 성능을 나타냈습니다.