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제안 방법
- 생산한 폴리우레탄 폼의 특성을 조사하기 위하여 밀도, 상온 및 극저온(-162。(2) 압축강도와 상온 및 극저온 인장강도, 전단 강도, 독립 기포율, 상온 열전도도, 셀 모폴로지(morphology) 등을 측정하였다. 기계적 강도 측정에는 Instron UTM(Model : 4077)을 사용하였으며 열전도도 측정에는 Netzsch Lambda 2300V/1을 이용하였으며, 독립 기포율 측정에는 Micromeritics AccuPyc 1330 Pycnometer를 셀 모폴로지 측정에는 Jeol JSM- 5200을 이용하였다.
- 경질 폴리우레탄 폼을 제조하기 위하여 polymeric MDI를 사용하였으며, 사용된 폴리올을 완전하게 반응시키기 위하여, HCFC-141b로 생산한 폼과 HFC- 365mfc를 이용하여 생산한 폼 모두에 대하여 NCO Index를 120 이상으로 하여 반응시켰다.
- 폴리우레탄 폼의 취약점 중 하나는 화재에 취약하다 는 것이며 이런 점을 일부 개선하기 위하여 인계 난연제를 첨가하였으며, 또한 생성된 셀이 뭉쳐서 큰 셀이 형성되는 것을 방지하기 위하여 silicone surfactant를 첨가하였다. 보조발포제로서 distilled water를 첨가하였으며 반응속도를 적절히 조절하기 위하여 3종의 아민 (amine)계 촉매를 혼합 사용하였다.
- 경질 폴리우레탄 폼은 사용되는 폴리올들과 그 조성비에 따라 물성이 크게 좌우된다. 본 연구에서는 HCHC-141b와 HFC-365mfc 모두 충분한 강도와 저온에서 원하는 특성을 나타낼 수 있도록 개별적으로 시스템을 구성하였다. HCFC-141b의 경우 폴리에테르 (polyether) 계 폴리올들만을 사용하였으며 HFC-365mfc 의 경우 폴리에스테르(polyester) 폴리올과 폴리에테르 (polyether) 계 폴리올들을 혼합하여 사용하였다.
- 4에 제시하였다. 시편은 300X 300X 25 mm의 형태로 동일한 시편을 계속 사용, 상온에서 보관하였으며 일정 시간이 경과하면 이 시편을 이용하여 열전도도를 측정하였다.
- Table 2에 본 연구에 사용된 주요 구성물질들과 그 사용 비율을 나타내었다. LNG 저장 탱크에는, 탱크 내에서 받는 압력에 따라 45-128 kg/n? 의 10등급(Aggrade) 의 폴리우레탄을 사용하게 되지만 본 논문에서는 저밀도인 A-grade(45 kg/m3 이 하)와 고밀도인 I-grade (118kg/m3 이하)에 대한 결과만을 제시하였다.
- 지금까지 HFC-365mfc를 이용하여 발포한 두 가지 밀도(45, 118 kg/n?)의 폴리우레탄 폼에 대하여 물리적 성질 및 상온 및 극저온에서의 기계적 특성에 대하여 살펴보았으며 그 결과를 HCFC-141b를 이용하여 발포한 폴리우레탄 폼과 비교하여 보았다. 측정 결과 HFC- 365mfc를 이용하여 발포한 폴리우레탄 폼의 물리적, 기계적 특성은 다음과 같다.
- 폴리우레탄 폼의 취약점 중 하나는 화재에 취약하다 는 것이며 이런 점을 일부 개선하기 위하여 인계 난연제를 첨가하였으며, 또한 생성된 셀이 뭉쳐서 큰 셀이 형성되는 것을 방지하기 위하여 silicone surfactant를 첨가하였다. 보조발포제로서 distilled water를 첨가하였으며 반응속도를 적절히 조절하기 위하여 3종의 아민 (amine)계 촉매를 혼합 사용하였다.
대상 데이터
- 대표적 발포제인 CFC-11과 본 연구에 사용한 HCFC -141b, HFC-365mfc의 물성을 Table 1에 정리하였다. 발포제는 제조하려는 폴리우레탄의 밀도에 따라 4~23 php(parts per hundred parts of polyol by weight) 정도 사용하였다.
- 대표적 발포제인 CFC-11과 본 연구에 사용한 HCFC -141b, HFC-365mfc의 물성을 Table 1에 정리하였다. 발포제는 제조하려는 폴리우레탄의 밀도에 따라 4~23 php(parts per hundred parts of polyol by weight) 정도 사용하였다.
- LNG 저장 탱크용 단열재로 사용되기 위한 경질 폴리우레탄 폼은 균일한 물성을 얻기 위하여 연속식 생산 라인에서 제조된 것이어야 한다. 본 연구에서는 저압식 발포기를 이용한 연속식 라인을 이용하여 폴리우레탄 폼을 생산하였으며 균일한 물성을 얻기 위하여 16 m 이상 생산하여 시작 부분 3 m와 끝부분 3 m를 제외한 부분에서 물성측정용 시편을 채취하였다.
- 8 방법을 이용하였으며 측정 결과 두 시스템 모두 낮은 열전도율을 나타내었다. 측정에는 생산한 지 72시간 이내에 취한 시편을 사용하였다.
이론/모형
- 생산한 폴리우레탄 폼의 특성을 조사하기 위하여 밀도, 상온 및 극저온(-162。(2) 압축강도와 상온 및 극저온 인장강도, 전단 강도, 독립 기포율, 상온 열전도도, 셀 모폴로지(morphology) 등을 측정하였다. 기계적 강도 측정에는 Instron UTM(Model : 4077)을 사용하였으며 열전도도 측정에는 Netzsch Lambda 2300V/1을 이용하였으며, 독립 기포율 측정에는 Micromeritics AccuPyc 1330 Pycnometer를 셀 모폴로지 측정에는 Jeol JSM- 5200을 이용하였다.
- 폴리우레탄 폼의 독립 기포율(시편 수=10) 측정은 ASTM D4586 방법을 이용하였으며 측정 결과 높은 독 립기포율을 나타내었다.
- 폴리우레탄 폼의 밀도는 ASTM D1622 방법을 이용하여 측정(시편 수=10)하였으며 두 발포제를 사용한 시스템 모두 밀도 조절이 용이하여 원하는 밀도를 얻을 수 있었다.
- 폴리우레탄 폼의 상온(시편 수=10)과 극저온(시편 수=5) 인장강도 측정은 ISO 1926 방법을 이용하였으며 극저온에서 시편의 이탈 현상을 방지하기 위하여 Fig. 3의 시편을 이용하였다. 측정 결과 HCFC-141b 발포 폴리우레탄폼과 HFC-365mfc 발포 폴리우레탄 폼 의 인장강도 차이는 작았다.
- 폴리우레탄 폼의 상온열전도도(시편 수=2) 측정은 ASTM C518 방법을 이용하였으며 측정 결과 두 시스템 모두 낮은 열전도율을 나타내었다. 측정에는 생산한 지 72시간 이내에 취한 시편을 사용하였다.
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