3. 실험 결과
이 단원에서는 테스트된 각 샌드위치판넬 샘플 유형의 테스트 결과가 포함되어 있습니다. 다른 온도(150, 250 및 350)에서의 결과는 각 샌드위치판넬 샘플 유형의 영상 기록, 질량 손실 및 열 반응에 대해 설명됩니다.
1) 테스트 평가
모든 테스트는 앞에서 설명된 테스트 설정을 사용하여 수행되었습니다. 이 설정은 가능한 현실적인 상황을 만들기 위해 야외에 배치되었으며, 설정이 태양과 바람의 영향에 노출되었기 때문에 가열로 내의 온도가 다를 수 있습니다. 가열로는 샌드위치판넬 샘플의 배치를 위해서 개방이 필요합니다. 모든 테스트는 7월 하반기 21~28℃의 외부 온도와 건조한 날씨에서 수행되었습니다. 설정은 가능한 바람을 피하고 그늘에 배치되었습니다. 150℃에서 테스트는 아침에, 250℃와 350℃에서 테스트는 오후에 완료되었습니다.
테스트된 각 재료에는 150, 250 및 350℃에서 테스트한 3개의 샌드위치판넬 샘플이 있습니다. 테스트 시작부터 다음 테스트 시작까지 걸리는 시간은 약 20분입니다. 테스트된 각 재료에는 조인트가 있는 샌드위치판넬 샘플 3개와 조인트가 없는 샌드위치판넬 샘플 3개가 있습니다. 테스트된 각 재료는 아래 그림과 같이 150, 250 및 350℃에서 테스트됩니다. 이 모든 샌드위치판넬 샘플은 대략 목표 온도에서 10분 동안 노출됩니다.
아래 그림은 테스트 중 표면(K3) 온도를 보여줍니다. 날씨의 영향으로 인해 테스트된 샌드위치판넬 샘플 온도 사이에 약간의 차이가 있습니다. 5분 시험 후 350℃에서 최대 온도 확산은 38℃로, 이 데이터의 중앙값은 352.5℃입니다. 250℃에서 최대 확산은 29℃이고, 중앙값은 251℃입니다. 150℃ 테스트 결과의 경우 중앙값이 251℃인 21℃입니다. 이 확산은 질량 손실에 의미가 있거나 측정 가능한 차이를 가져오지 않습니다.
이 설정을 보다 통제된 환경에 배치하면 온도 확산이 감소할 수 있습니다. 질량 손실 결과는 최소 확산을 보여주며, 즉 설명된 온도 확산에도 불구하고 이 설정은 특정 반복성을 보여줍니다. 이 단원에 표시된 질량 손실은 실험 중에 측정된 상대적 질량 손실입니다.
2) PUR 우레탄판넬 테스트 결과
우레탄판넬 샘플은 네덜란드에서 생산된 100/135 TR 우레탄판넬입니다. 이 우레탄판넬은 밀도가 30kg/m³이고, 열전도율이 0.025W/m·K인 우레탄단열재가 있습니다. 강판으로 덮여져 있으며, 0.4mm 내부 강판으로 폴리에스테르 20㎛으로 코팅되어 있으며, 외부는 0.5mm 강판에 HPS200 울트라 코팅으로 되어있습니다. 이 샘플에는 난연제가 포함되어있습니다.
각 온도에 대해 6개의 우레탄판넬 샘플이 테스트되었으며, 그 중 3개는 조인트가 있고 3개는 일반 우레탄판넬 샘플입니다.
(1) 150℃
연기가 발생하지 않으며 변형이나 박리의 흔적이 없습니다. 평균 질량 손실은 조인트가 없는 샘플의 경우 0.9g이고, 조인트가 있는 우레탄판넬 샘플의 경우 1.2g입니다.
(2) 250℃
우레탄판넬 샘플은 열원에 노출되는 동안 약간의 눈에 보이는 연기가 발생합니다. 샘플에서 우레탄판넬 샘플을 제거한 후 소량의 연기가 보입니다. 측면에 보이는 박리가 있습니다. 아래 그림에서 우레탄판넬 샘플은 단열재 재료에 온도의 영향을 명확하게 보여줍니다. 거기에는 폼의 명확한 변색이 있었습니다. 내부 면에 사용된 페인트는 광택을 잃었지만 여전히 흰색입니다. 조인트가 없는 우레탄판넬 샘플의 평균 질량 손실은 3g이고, 조인트가 있는 우레탄판넬 샘플의 질량 손실은 3.3g입니다.
(3) 285℃
285℃에서 2번 테스트되었으며, 이 온도에 10분 동안 노출된 후 내부 표면이 제거되었습니다. 단열재 재료는 열가소성 반응의 징후를 보였으며, 두 우레탄판넬의 질량 손실은 5.9g 및 6.1g입니다.
(4) 350℃
PUR 우레탄판넬 샘플은 테스트 중에 상당한 양의 연기를 발생합니다. 내부에는 2개의 가스 채널이 잇으며, 상자에서 샘플을 꺼낸 후 연기가 빠져나갑니다. 측면의 폼은 250℃ 우레탄판넬보다 약간 더 변색되며 박리가 증가했습니다. 코팅은 변색되었으며, 적용된 씰은 재로 분해되었습니다. 샘플을 절단 후 단열재 재료가 평균 높이 2.37cm까지 사라진 것이 명확합니다.
단열재 재료는 몇 가지 단계를 거쳐 성능이 저하됩니다. 먼저 벌집 구조를 형성하고, 그 다음 더 큰 공기실을 만든 다음 수축됩니다. 세 번째 단계는 녹는 것인데, 단열재에서 형성된 물방울이 빠르게 열 분해로 변합니다. 벌집 구조의 발생은 PUR 폼에서 난연제의 사용을 나타냅니다. 일반 우레탄판넬 샘플의 평균 질량 손실은 13.4g이고, 조인트가 있는 우레탄판넬 샘플의 평균 질량 손실은 16.8g입니다.
(5) 분석
아래 그림은 10분 동안 우레탄판넬 샘플이 노출된 평균 온도와 관련된 질량 손실을 보여줍니다. 우레탄판넬의 질량 손실을 지수로 볼 수 있습니다.
재료가 열원에 노출되어 분해되는 깊이는 250℃ 및 350℃에서 테스트된 우레탄판넬 샘플에 대해 측정됩니다. 모든 우레탄판넬은 아래 그림과 같이 노출된 후 유사한 형상을 따르며, 샘플의 측면으로 처음 2.5cm는 열원에 노출되지 않았습니다. 침투 깊이는 5cm 거리의 5개 지점에서 노출된 표면의 20cm에 걸쳐 측정되었습니다.
조인트가 있는 우레탄판넬은 단열재 재료로 온도의 추가 침투를 보여주며, 이것은 단열재 재료가 구부러진 강판 면에 의해 발생합니다. 결과적으로 조인트에서 우레탄판넬 샘플에 더 많은 전도성 열이 발생합니다.
테스트되지 않은 우레탄판넬의 열전도율은 열전달 분석기로 측정하여 0.0328W/m·K입니다. 150℃ 및 250℃에서 테스트된 우레탄판넬의 열전도율은 단열재 재료가 노출된 열에 반응하지 않았기 때문에 테스트되지 않은 우레탄판넬과 유사합니다. 영향을 받은 단열재 재료가 열 분해되었으므로 350℃에서 테스트한 우레탄판넬을 측정할 수 없습니다.
아래 그림 “샘플 온도” 그래프는 테스트 중 우레탄판넬을 통한 온도 반응을 보여줍니다. 이 그래프는 다양한 테스트 온도에 대한 3CM에서의 평균 샘플 온도를 보여줍니다. 도달한 최대 온도는 150℃에서 10분 동안 52.3, 250℃에서 10분 동안 76.2, 350℃에서 10분 동안 185.2입니다. 150℃ 및 250℃의 선은 유사한 추세를 나타내며, 두 선 모두 분당 약 1.5℃ 및 3℃ 상승합니다. 350℃ 선은 1분 후에 18.1℃씩 상승합니다. 우레탄판넬이 350℃에 노출되었을 때, 이러한 극심한 온도 상승은 이 온도에서 발생하는 질량 손실을 설명할 수 있습니다. 단열재가 사라지는 동안 열용량도 사라집니다.