방사열에 노출된 발포폴리스티렌(EPS) 샌드위치패널의 성능(4)

Posted on by khbkgs1004
0

방사열에 노출된 발포폴리스티렌(EPS) 샌드위치패널의 성능(4)

 

출처: https://ir.canterbury.ac.nz/bitstream/handle/10092/8474/baker_fire_research-02-1.pdf?sequence=1

​

3. EPS 샌드위치패널(조립식판넬)

 

1) EPS 샌드위치패널의 역사적 사용

EPS 샌드위치패널은 30년 이상 뉴질랜드에서 제조되었습니다. 최초로 육류 업계에서 냉동 작업을 하기 위해 처음 사용되었으며, 현재 이 제품은 다양한 용도로 건축 단열재로 폭넓게 사용되고 있습니다.

현재 뉴질랜드 시장에서 일반적인 용도는 다음과 같습니다.

① 영하 40도에서 작동하는 대형 산업용 냉동 창고

② 슈퍼마켓, 식당 등에 있는 냉방

③ 포도주 가공 건물

④ 닭 사육장

⑤ 젖소 착유장

⑥ 주택의 온실 지붕

⑦ 식품 가공공장

⑧ 상업 건물의 외장재 및 외부 피복재

⑨ 산업 및 상업 건물용 지붕

⑩ 이동식 및 재배치 가능한 건물

750,000m²를 초과하는 EPS 샌드위치패널은 뉴질랜드에서 매년 생산되며, 상당 부분이 국내 시장에서 소비되고 나머지는 수출되고 있습니다.

뉴질랜드에서 제조되는 모든 샌드위치패널은 현재 EPS 단열재를 사용하고 있으며, 모든 제조업체는 자체 ​EPS를 제조하는 시설을 보유하고 있습니다. 대체 단열재를 사용하는 소량의 샌드위치패널이 국내로 수입 되어옵니다.

 

2) EPS 샌드위치패널 제조

EPS 샌드위치패널 제조에 사용되는 세 가지 기본 구성요소는 EPS 단열재, 금속 표면재 및 금속 표면재를 단열재에 접착하는 접착제입니다. EPS 샌드위치패널의 EPS는 전형적인 S등급으로, 경질의 셀 폴리스티렌 제조를 위한 호주 표준인 AS 1366.3(SA, 1992)에 따라 일반적으로 S등급으로 분류됩니다. EPS 샌드위치패널에 단열재로 사용되는 EPS는 공칭 밀도는 16kg/m³이고, 일반적으로 두께는 50~300mm입니다.

지금까지 가장 흔히 사용되는 금속 표면은 사전에 도장 처리된 강재입니다. 샌드위치패널의 표면재 강재는 일반적으로 0.59mm의 공칭 두께를 가지며, 아연 도금 또는 아연 및 알루미늄 혼합(갈바륨) 도금이 되어있 습니다. 올바르게 설계, 상세, 설치 및 유지 관리된 경우, 이들 재료 중 하나는 외부 피복재에 대한 15년간의 내구성에 대한 규제 요건을 충족하며, 필요한 경우 내구성 기간을 50년으로 유지할 수 있습니다.

EPS 샌드위치패널 제조에 사용되는 도장된 강철 제품의 일반적인 코일은 최대 5톤(국내 3~4톤)의 무게를 가지며, 이는 완성된 EPS 샌드위치패널의 수율은 약 800~900m²(국내 1000m 기준 약 980~990m)입니다. 뉴질랜드에서는 EPS 샌드위치패널 제조에 사용되는 철강 코일의 대부분을 국내 공급업체가 제조하지만, 적절한 비율은 수입으로 공급됩니다. 소량의 스테인레스 스틸과 알루미늄도 사용되지만 이는 예외이기 때문에 수입해야합니다.

 

[EPS 샌드위치패널 표면재로 사용하는 칼라강판]

EPS 샌드위치패널의 표면재인 강재를 EPS 단열재에 접합하는 데 사용되는 접착제는 일반적으로 2액형으로 열경화성 폴리우레탄입니다. 올바르게 접합하면, 접착제 접합의 전단 강도는 EPS 단열재 내의 전단 강도보다 더 강력합니다. 이 효과는 제조 과정에서 품질관리 시험에 의해 명확하게 나타나며, 단열재에서 금속 표면을 제거하면 EPS 비드가 금속 표면에 붙어있게 됩니다. ​접착제는 뉴질랜드 제조업체에서 공급합니다.

EPS 샌드위치패널의 실제 생산은 EPS 단열재의 양면에 금속 표면을 접합하는 기계화 공정입니다. ​필요한 두께로 절단된 EPS 단열재는 코일 금속 사이에 있는 라미네이팅 기계로 연속해서 공급됩니다. 코일은 필요한 표면 성형 및 조인트를 얻기 위해 점진적으로 압연 형식으로 성형됩니다. ​일반적인 코일의 성형 전 폭은 1219mm, 1070mm이며, 성형으로 1000mm 모듈 폭의 샌드위치패널이 만들어집니다. 동시에 접착제가 도포되고 금속 표면과 EPS 단열재가 라미네이팅기의 압력을 받아 접착됩니다. ​이 연속적인 공정의 마지막 단계는 완성된 EPS 샌드위치패널을 필요한 길이로 절단하는 것입니다. ​완성된 샌드위치패널 길이는 약 25~30m가 되며, 이는 화물로 처리하거나 건설 현장에서 크레인으로 처리 할 수 있는 최대 길이입니다.

[EPS 샌드위치패널 생산 라인]

3) EPS 샌드위치패널의 EPS 단열재

(1) 재료 설명

플라스틱은 합성 고분자로 분류되며 단량체라 불리는 작은 분자량의 반복된 단위로 만들어진 고 분자량의 유기화합물입니다. 폴리스티렌(polystyrene)은 아래 그림에서 보여지는 스티렌모노머(styrene monomer) ​의 중합에 의해 제조되며 에틸렌(ethylene)과 벤젠(benzene)의 유도체입니다.

 

 [스티렌모노머(styrene monomer)]

폼 또는 셀룰러, 플라스틱은 베이스 합성 폴리머 전체에 걸쳐 가스가 다소 균일하게 분포되어 있습니다.

참고: http://www.civil.utah.edu/~bartlett/Geofoam/EPS%20White%20Book%20-%202014.pdf

이론적으로는 거의 모든 플라스틱에서 폼을 생산하는 것이 가능하지만, 제한된 수만이 상업적 중요성을 얻고 있습니다. 일반적으로 발포 플라스틱에는 세 가지 유형, 즉 열가소성(thermoplastic), 열경화성(the -rmosetting) 및 탄성중합체(elastomeric) 폼이 있으며 이들은 폴리머의 유래에 따라 다릅니다.

① 열가소성(thermoplastic) 플라스틱은 사슬 모양의 가교 고분자로 이루어져 있으며, 가열되면 부드러워지고 차게하면 다시 경화됩니다. 이러한 물리적 변화 과정은 과도한 온도와 관련된 화학적 변화가 일어나지 않는 한 무한적으로 반복될 수 있습니다.

② 열경화성(thermosetting) 수지는 단단하고 고온에서 플라스틱같이 형성될 수 없습니다. 이들의 강성은 3차원 가교 결합된 화학 구조를 형성하는 비가역 경화반응 때문입니다.

③ 탄성 중합체(elastomeric)는 open cell 구조를 가지고 있는 연질 발포체입니다. ​이 open cell 구조는 탄성중합체의 단열성은 떨어지지만 우수한 연신율을 제공합니다.

대조적으로, 열가소성(thermoplastic) 및 열경화성(thermosetting) 폼은 낮은 열전도성을 제공하는 폐쇄 셀 구조(closed cell structure)를 갖고 있어 매우 효과적인 단열 재료입니다.

EPS 샌드위치패널의 EPS 단열재는 단단한 셀룰러(발포) 열가소성 수지입니다.

EPS 샌드위치패널의 금속 표면을 EPS 단열재에 접합하는데 사용되는 접착제는 경질 열경화성 폴리우레탄 폼입니다.