선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 미치는 영향 및 Catalyst가 단열재의 물성에 미치는 영향을 고찰하였다. 또한, NCO Index에 따른 단열재의 물성 변화를 측정하여 H2O와 Cyclopentane을 이용한 단열재 개발의 가능성을 알아보고자 하였다.
- 본 연구에서는 단열재에 첨가되는 화학적 발포제인물과 폴리올의 종류가 단열재의 여러 가지 물성에 미치는 영향 및 Catalyst가 단열재의 물성에 미치는 영향을 고찰하였다. 또한, NCO Index에 따른 단열재의 물성 변화를 측정하여 H2O와 Cyclopentane을 이용한 단열재 개발의 가능성을 알아보고자 하였다.
- 이의 대체를 위하여 HCFC-141b를 이용한 LNG 저장탱크 단열재용 폴리우레탄이 개발되었으나 이 또한 2005년부터는 오존 파괴 및 지구온난화 문제 때문에 선진국에서부터 그 사용이 금지되므로 CFC-free 완전 대체 발포제를 이용한 단열재 개발이 시급하게 되었다 [7, 8].완전 대체 발포제에는 여러 가지가 있으나 본 연구에서는 H2O와 Cyclopentane을 발포제로 하여 폴리우레탄 단열재 시스템을 개발하고자 한다.
제안 방법
- 합성하였다. Pienixing한 B액을 투입한 후 이 소시아네이트를 미리 계산된 양만큼 투여한 후임 펠러 속도를 3000rpm으로 하여 30초간 혼합하였다. 모든 PUF는 합성 후 상온에서 1주일 이상 curing 시킨후에 물성을 측정하였다.
- Polymeric MDI의 양을 변화시켜 NCO Index를 90에서 135까지 5단위로 변화시켜 합성한 단열재를 이용하여 NCO Index에 따른 PUF 폼물성의 변화를 측정하였다. 단열재 시스템 개발에서 NCO Index를 증가시키면 단열재의 가교도가 증가하지만 또한 강직성의 지나친 증가와 지나친 반응 속도로 인하여 단열재의 균일도가 떨어져 단열재가 깨어지기 쉬워진다.
- 따라서 촉매가 단열재의 물성에 미치는 영향 중에서 우선 가장 기본이 되는 밀도와 기계적 강도를 대표할 수 있는 압축 강도를 측정하였다. 촉매의 첨가량은 단열재의 밀도에 크게 영향을 주지 않는다는 것을 알 수 있었다.
- PUF 제조에서 각각의 polyoH 대하여 첨가되는 surfactant와 촉매의 종류를 동일하게 하였다. 또한 첨가되는 MDI 양은 NCO Index롤 90〜135로 변화하여 첨가하였으며, 발포제는 H2O와 cyclopentane을 사용하였다.
- Pienixing한 B액을 투입한 후 이 소시아네이트를 미리 계산된 양만큼 투여한 후임 펠러 속도를 3000rpm으로 하여 30초간 혼합하였다. 모든 PUF는 합성 후 상온에서 1주일 이상 curing 시킨후에 물성을 측정하였다.
- 앞서 제조된 폴리우레탄 단열재를 이용하여 압축 및 굽힘시 편을 제조하여 압축 강도와 굽힘 강도를 측정하였다. Fig.
대상 데이터
- Diisocyanate는 polymeric MDI (average functilality2.9)를 사용하였으며 poly이은 서로 다른 polyeth계 polyol 8종과 polyest er계 polyol 1종 및 브롬계 난연 폴리올을 사용하였다. 촉매는 amine계 촉매(PC-5, 33LV)를 사용하였고, surfactant는 silicone계 surfactant (Polysilo xane ether)를 사용하였다.
- 9)를 사용하였으며 poly이은 서로 다른 polyeth계 polyol 8종과 polyest er계 polyol 1종 및 브롬계 난연 폴리올을 사용하였다. 촉매는 amine계 촉매(PC-5, 33LV)를 사용하였고, surfactant는 silicone계 surfactant (Polysilo xane ether)를 사용하였다. PUF 제조에서 각각의 polyoH 대하여 첨가되는 surfactant와 촉매의 종류를 동일하게 하였다.
이론/모형
- ASTM D1621 방법에 따라 압축 강도를 측정하였다. 굽힘 강도와 인장 강도 역시 UTM 을 이용하여 KS M3830 및 GTT method 방법으로 측정하였으며, 밀도는 ASTM D1622 방법에 따라 측정하였다. 또한 Cell 구조를 관찰하기 위하여 Jeol사의 모델JSM-5200 주사현미경 (Scanning Electron Microscope ; SEM)을 사용하였다.
- 굽힘 강도와 인장 강도 역시 UTM 을 이용하여 KS M3830 및 GTT method 방법으로 측정하였으며, 밀도는 ASTM D1622 방법에 따라 측정하였다. 또한 Cell 구조를 관찰하기 위하여 Jeol사의 모델JSM-5200 주사현미경 (Scanning Electron Microscope ; SEM)을 사용하였다. Modulus 및 displacement at yield는 압축강도 측정 과정에서 얻었다
- 합성한 폴리우레탄폼은 Instron사의 Universal Testing Machine(UTM) SeriesIV 모델을 이용하였으며, ASTM D1621 방법에 따라 압축 강도를 측정하였다. 굽힘 강도와 인장 강도 역시 UTM 을 이용하여 KS M3830 및 GTT method 방법으로 측정하였으며, 밀도는 ASTM D1622 방법에 따라 측정하였다.
성능/효과
- 편차가 커지게 된다. NCO Index가 115〜120 정도에서 가장 안정된 물성을 얻을 수 있다는 것 또한 알 수 있었다、NCO Index 에 따른 단열재의 cell morphology 관찰 결과 NCO Index가 110일 때까지는 셀 크기가 거의 변하지 않으나 그 이상일 때에는 셀크기가 점차 커진다는 것을 알 수 있었다.이는 추가적으로 첨가된 polymeric MDI에 의한 가교도 상승으로 인하여 발포 가 방해를 받았기 때문으로 사료된다.
- 림에서 알수 있듯이 PC-5의 경우에는 촉매의 첨가량이 l.Ophp까지는 셀크기가 큰 상태로 거의 크기 변화가 없었으며 촉매 첨가량이 1.8php 정도 첨가되었을 때에는 셀크기가 작아진다는 것을 알 수 있었다.
- 촉매가 단열재의 cell morphology "Hi 미치는 영향을 확인한 결과 blowing. catalyst 의 경우에는 충분히 많은 양의 촉매를 첨가하기 전까지는 단열재의 셀 크기가 큰 상태로 크기 변화가 거의 관찰되지 않았으며 충분히 많이 첨가되었을 때에는 셀크기가 작아진다는 것을 알 수 있었다. 또한 gelling catalyst의 경우에는 매우 미량의 촉매를 첨가할 때를 제외하고 모든 경우에서 단열재의 셀 크기가 작았으며 크기 변화가 거의 관찰되지 않았다.
- 반면에 gelling catalyst는 가교 및 우레탄 형성을 촉진시키므로 상대적으로 C/T은 다소 느리지만 G/T 및 TF/T은 빨라진다. 그림에서 보는 바와 같이 모든 촉매에 대해서 촉매의 양이 증가할수록 C/T, G/T, TF/T이 빨라지는 경향을 나타내었으며 모든 밀도의 단열재에 대해서 blowing catalyst (PC-5)는 상대적으로 C/T이 빨랐으며 gelling catalyst (33LV)는 G/T, TF/T이 빨랐다.
- 그림에서 알 수 있듯이 NCO Index가 90일 때와 110일 때의 폴리우레탄폼 단열재의 셀 크기는 거의 동일하였으며 NCO Index가 130일 때에는 셀크기가 다소 증가하였다. 따라서 단열재의 셀 크기는 NCO Index에 영향을 받는다는 것을 알 수 있으며 이는 추가적으로 첨가된 polymeric MDI에 의한 가교도 상승으로 인하여 발포가 방해를 받았기 때문으로 사료된다.
- 제조된 단열재의 굽힘 강도 측정 결과 낮은 functionality의 폴리올을 이용하여 제조된 단열재의 경우 동일한 functionality를 가진 폴리올에 대해서 OH value가 큰 폴리올을 사용할수록 높은 굽힘강도를 나타내며, 동일한 OH value 를 가진 폴리올에 대해서는 functionality가 증가할수록 다소 낮은 굽힘 강도를 나타내었다. 높은 functionality의 폴리올을 이용하여 제조된 단열재의 경우 동일한 functionality를 가진 폴리올에 대해서 OH value가 큰 폴리올을 사용하더라도 굽힘 강도에는 거의 변화가 없었으며, 동일한 OH value를 가진 폴리올에 대해서는 functionality가 증가할수록 낮은 굽힘 강도를 나타내었다. 또한 polyester polyol을 사용하여 제조된 단열재는 폴리올의 낮은 functionality와 낮은 OH value에도 불구하고 polyether polyol을 사용하여 제조된 단열재와 비교해볼 때, 상당히 높은 굽힘 강도를 나타내었다.
- 이러한 결과는 폴리올의 OH value가 클수록 형성되는 폴리우레탄의 가교도가 증가하기 때문으로 사료된다. 다음으로 Fig. 7로부터 앞의 Fig. 6으로부터 얻어진 결과와 일하게 높은 OH value의 폴리올로부터 합성된 폴리우레탄 단열재가 보다 큰 압축 강도를 나타낸다는 것을 확인할 수 있으며 또한 동일한 OH value의 폴리올에 대하여 fun이: ionality가 높을수록 보다 큰 압축 강도를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
- 이는 앞에서 밀도를 고려하지 않은 결과와 동일한 결과이다. 다음으로 Fig. 9에서 밀도를 고려하지 않은 결과와 비교해볼 때 POL 4~5 - 490과 POL 6 - 490의 굽힘 강도가 압축 강도에서의 결과와 반대의 결과를 나타내는 동일한 결과를 얻을 수 있었다. 그리고 앞에서 functionality 4~5의 polyol에 대하여 OH value에 따른 영향을 관찰한 결과와는 다소 차이가 나는 결과를 관찰할 수 있었다.
- 압축 강도에서는 동일한 functionality에 대해 OH value가 증가할수록 압축강도는 증가하였지만 굽힘 강도에서는 functionality가 낮을 때는 압축 강도와 동일한 결과를 보이지만 4〜5로 비교적 높은 경우에는 OH value의 증가로 인한 강성 증가와 지나친 가교로 인한 brittle한 성질의 강화의 두 가지 factor가 서로 상쇄되어 굽힘 강도에서 변화가 거의 없게 되는 것으로 여겨진다. 또한 cell morphology 폴리올의 종류에 따라 거의 차이가 없음을 알 수 있었다.
- catalyst 의 경우에는 충분히 많은 양의 촉매를 첨가하기 전까지는 단열재의 셀 크기가 큰 상태로 크기 변화가 거의 관찰되지 않았으며 충분히 많이 첨가되었을 때에는 셀크기가 작아진다는 것을 알 수 있었다. 또한 gelling catalyst의 경우에는 매우 미량의 촉매를 첨가할 때를 제외하고 모든 경우에서 단열재의 셀 크기가 작았으며 크기 변화가 거의 관찰되지 않았다.
- functionality7]- 클수록 증가하였다. 또한 polyester polyol> 사용하여 제조된 단열재는 폴리올의 낮은 functionality와 낮은 OH value에도 불구하고 polyether polyol을 사용하여 제조된 단열재와 비교해볼 때 상당히 좋은 압축 강도를 나타내었다. 제조된 단열재의 굽힘 강도 측정 결과 낮은 functionality의 폴리올을 이용하여 제조된 단열재의 경우 동일한 functionality를 가진 폴리올에 대해서 OH value가 큰 폴리올을 사용할수록 높은 굽힘강도를 나타내며, 동일한 OH value 를 가진 폴리올에 대해서는 functionality가 증가할수록 다소 낮은 굽힘 강도를 나타내었다.
- 높은 functionality의 폴리올을 이용하여 제조된 단열재의 경우 동일한 functionality를 가진 폴리올에 대해서 OH value가 큰 폴리올을 사용하더라도 굽힘 강도에는 거의 변화가 없었으며, 동일한 OH value를 가진 폴리올에 대해서는 functionality가 증가할수록 낮은 굽힘 강도를 나타내었다. 또한 polyester polyol을 사용하여 제조된 단열재는 폴리올의 낮은 functionality와 낮은 OH value에도 불구하고 polyether polyol을 사용하여 제조된 단열재와 비교해볼 때, 상당히 높은 굽힘 강도를 나타내었다. NCO Index의 '증가 즉, MDI의 첨가량이 증가할수록 보다 높은 기계적 물성을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.
- 이는 반응 속도가 빨라지더라도, 결과적으로 형성되는 기체의 절대적인 양은 거의 변함이 없기 때문으로 사료된다. 또한 압축 강도에서도 마찬가지로 촉매의 첨가량이 너무 소량이거나 너무 과량일 경우를 제외하고는 촉매의 첨가량이 단열재의 압축강도에서의 영향을 주지 못하는 것을 알 수 있었다. 단열성능에 직접적으로 관련이 있는 cell morphology를 복합적으로 고려되어야 하며, 이에 대한 결과는 다음에 나타내었다.
- 또한 polyester polyol> 사용하여 제조된 단열재는 폴리올의 낮은 functionality와 낮은 OH value에도 불구하고 polyether polyol을 사용하여 제조된 단열재와 비교해볼 때 상당히 좋은 압축 강도를 나타내었다. 제조된 단열재의 굽힘 강도 측정 결과 낮은 functionality의 폴리올을 이용하여 제조된 단열재의 경우 동일한 functionality를 가진 폴리올에 대해서 OH value가 큰 폴리올을 사용할수록 높은 굽힘강도를 나타내며, 동일한 OH value 를 가진 폴리올에 대해서는 functionality가 증가할수록 다소 낮은 굽힘 강도를 나타내었다. 높은 functionality의 폴리올을 이용하여 제조된 단열재의 경우 동일한 functionality를 가진 폴리올에 대해서 OH value가 큰 폴리올을 사용하더라도 굽힘 강도에는 거의 변화가 없었으며, 동일한 OH value를 가진 폴리올에 대해서는 functionality가 증가할수록 낮은 굽힘 강도를 나타내었다.
- 촉매의 종류 및 첨가량은 단열재의 밀도 및 압축 강도에 대하여 크게 영향을 주지 못한다는 것을 알 수 있었다. 이는 촉매의 종류 및 첨가량 변화로 인하여 반응속도가 빨라지더라도 결과적으로 형성되는 기체의 절대적인 양은 거의 변함이 없기 때문으로 사료된다.
- 따라서 촉매가 단열재의 물성에 미치는 영향 중에서 우선 가장 기본이 되는 밀도와 기계적 강도를 대표할 수 있는 압축 강도를 측정하였다. 촉매의 첨가량은 단열재의 밀도에 크게 영향을 주지 않는다는 것을 알 수 있었다. 이는 반응 속도가 빨라지더라도, 결과적으로 형성되는 기체의 절대적인 양은 거의 변함이 없기 때문으로 사료된다.
- 폴리올의 종류에 따라 제조된 단열재의 밀도는 동일한 발포 제 양에 대하여 OH value가 클수록, functionality7]- 클수록 증가하였다. 또한 polyester polyol> 사용하여 제조된 단열재는 폴리올의 낮은 functionality와 낮은 OH value에도 불구하고 polyether polyol을 사용하여 제조된 단열재와 비교해볼 때 상당히 좋은 압축 강도를 나타내었다.
후속연구
- 일반적으로 단열재의 기계적 강도를 증가시키기 위하여 NCO Index를 증가시킨다. MDI의 첨가량이 증가할수록 보다 높은 기계적 물성을 얻을 수 있을 것으로 사료된다. 그러나 MDI의 첨가량이 증가하게 되면 지나치게 빠른 반응속도 및 점도 상승으로 인하 여 생성된 단열재의 균일도가 떨어지며 형성된 하나의 단열재 내에서도 부위에 따른 물성의 편차가 커지게 된다.
- 또한 polyester polyol을 사용하여 제조된 단열재는 폴리올의 낮은 functionality와 낮은 OH value에도 불구하고 polyether polyol을 사용하여 제조된 단열재와 비교해볼 때, 상당히 높은 굽힘 강도를 나타내었다. NCO Index의 '증가 즉, MDI의 첨가량이 증가할수록 보다 높은 기계적 물성을 얻을 수 있을 것으로 사료된다. 그러나 MDI의 첨가량이 증가하게 되면 지나치게 빠른 반응 속도 및 점도 상승으로 인하 여 생성된 단열재의 균일도가 떨어지며 형성된 하나의 단열재 내에서도 부위에 따른 물성의.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.