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하라 금
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1 Rigid Polyurethane Foam

2 목 차 1. 서언 2. 단열개요 2.1 단열이론 2.2 단열용어 2.3 단열재구비조건 2.4 단열재구분 2.5 단열재의두께 3. 경질우레탄 PIR 폼 3.1 개요 3.2 특징 3.3 FINEfoam 4. 주요단열재의물성및경제성비교 4.1 경질우레탄 PIR/PUR Foam의일반특성비교 4.2 PIR과 Cellular-Glass 물성비교 4.3 PIR Foam과 Cellular Glass의경제성비교 5. 시공모습

3 1. 서언경질우레탄폼은유 무기단열재중단열효과 ( 열전도율 :.16~.2Kcal/mh (.18~.23 W/mK)) 가가장우수한제품으로 PUR(Polyurethane) 폼과 PIR(Polyisocyanurate) 폼으로구분되고있으며 PIR폼은 Isocyanate 결합에의하여 PUR폼보다저온 (-2 ~11 ) 단열특성이우수하고난연성 (UL Class1), 치수안정성이보강된제품입니다. ( 주 ) 동성화인텍은경질우레탄분야에서 3여년간기술을축적한종합 Maker로서원료에서관련기자재까지생산 판매를할수있는일괄생산체제를구축한국내유일의업체입니다. 특히, 성형제품으로는국내에서생산하지못하던 PIR폼을자체기술개발로국산화하였다. 또한연속생산시설로제조하여고품질의제품을균일하게생산할수있으며, 이를 CNC를비롯한정밀가공기계에의해서가공되며, Block( 상품명 :FINEfoam), Board( 상품명 :FINEboard), Pipe cover( 상품명 :FINEcover) 등은 -2 ~11 범위에서열전도율이단열재중가장우수하고, 최고의품질로서플랜트및건축물단열에널리사용되고있습니다. 특히, 극저온단열특성이요구되는 Gas Plant, 화학 Plant, 냉동 냉장부문, 단열기기 ( 공조용, 기계설비용, 가전제품등 ) 부분등의단열재로사용되어지고있습니다. 적용분야 일반석유화학 PLANT의 TANK, 배관및기기보냉공사 AMMONIA, 에틸렌, LPG PLANT의 TANK 및배관보냉공사 LNG 인수기지보냉공사 저온용 PIPE 보냉공사 저온용 PIPE SUPPORT(SHOES) 보냉공사 일반우레탄주입 (Foam in situ) 및 Spray 단열공사 2. 단열개요. 2.1 단열이론단열은열의흐름을차단시키는것을의미하며이러한목적으로사용되는물질을단열재라한다. 일반적으로공기는열을통과시키지않는성질이있어물질내의공기를많이함유하는것은단열효과가있다. 물질자체가보유한고유의단열성능은한계점이있어인위적으로물질내에공기또는가스 ( 프레온, 펜탄, 부탄등 ) 를주입하여단열성능을향상시켜단열재로생산하고있으며단열재종류는유기물질과무기물질로구분하고무기물질 ( 유리면, 암면등 ) 은섬유사이에공기가삽입되어단열효과가있으며유기물질 ( 스치로폼, 우레탄폼등 ) 은미세한독립기포내에단열성능이공기보다우수한프레온, 부탄, 펜탄가스등을주입하여단열효과를극대화시키고있다. 따라서, 경질우레탄폼은단열성능중가장우수한프레온가스를사용하여미세한독립기포내에균일하게형성하고있어단열재중단열성능이가장우수한특성을보유하고있다.

4 2.2 단열용어 (1) 단열 열의이동을방지하는것으로필요한열을필요한장소에보존하고불필요한열을방출하는것. (2) 단열재 열의이동상태는물질에따라다양하므로열전도율이.5Kcal/mh 이하의물질중보온, 보냉이가능한물질. (3) 열의전달 물질과물질간의온도차에의하여높은온도에서낮은온도로열량이이동되는현상. (4) 열전도율 (Thermal conductivity) 물질마다보유하고있는고유의열전달능력을나타낸척도로단위두께당온도차가 1 일때단위시간에통과하는능력을뜻함. λ(kcal/mh ) = Q (T 1 -T 2 )/L * Q : 열량 ( Kcal/m 2 hr) L : 두께 (m) T : 온도 ( ) (5) 열전도저항 (Heat resistance) 물질과물질사이에열량이통과할때통과하는열량에대한저항. R(m 2 h C/Kcal) = 1 λ xe * x : 물질두께 e : 열전도도저항계수 (6) 열관류율 (Heat transmittance) 여러재료로구성된복합체에서단위면적당열전도능력을나타내는척도로단위시간, 단위면적에서온도차 1 일때흐르는열량. K(Kcal/m 2 h 1 C)= R 1 +R 2 + +R n a 1 : 내표면열전도율 1 = 1 + e e a λ 1 λ n a 1 a : 외표면열전도율

5 2.3 단열재의구비조건 (1) 단열성이우수할것. 열전도율이낮을수록우수한단열성이있으며일반적으로유기발포단열재가무기섬유단열재보다단열성이우수하고단열재중열전도율이가장낮은제품은경질우레탄폼 (PUR/PIR 폼 ) 이다. (2) 흡수율이적을것. 단열재의단열성능을저하시키는최대원인은수분으로단열재가물을흡수하게되면열전도율이급격히상승하게되고단열재와접촉하고있는내 외장재의표면을부식시킨다. 수분흡수량은유리면, 암면같은무기섬유상단열재가스치렌폼, 경질우레탄폼과같은유기발포상단열재보다상당히높아장기사용시단열성능이급격히저하된다. (3) 시공성이우수할것. 시공성은작업능률과시공후단열효과에도큰영향이있으므로다음사항을유의해야함. 점검항목점검사항 시공성파손가능성경량성접착성보관성 형태, 치수, 절단방법휨강도밀도목재, 합판, 콘크리트등과의접착공법야적, 누수장소, 화기장소 (4) 난연성일것건축구조물은인간의안전성을고려해야하므로화재시연소되기어려워야하고연소시심한연기나유해가스가발생되지않아야한다. 암면, 유리면과같은무기단열재는불연재이므로화재에안정하나유기단열재는난연재를첨가하여난연성을부여하고있다. (5) 물리적강도가우수할것. 건축물용도에따라압축강도, 내열성, 치수안정성등이요구되므로적용부분에알맞는단열재를선택하여사용해야한다. (6) 유해성, 부식성등이적을것. 단열재는인체에대한유해한물질이적어야하고접촉물질과의부식성이없어야안정적으로오래사용할수있다. 2.4 단열재구분

6 (1) 종류 암면유리면 섬유형 석영섬유고규산질섬유세라믹섬유 무기재료 기포형 발포유리 A.L.C 분말형 섬유형 규산칼슌석고보드질석규조토모피식물섬유 유기재료 기포형 발포폴리스치렌발포폴리우레탄발포고무요소수지발포폴리에틸렌 금속재료반사형알루미늄박판 (2) 물성 종 류 밀 도 ( Kg/m 3 ) 열전도도 (Kcal/mh ) 단열등가두께 (mm) 비 고 경질우레탄 PIR 폼 경질우레탄 PUR 폼 연질우레탄폼 스치로폼 Kcal/mh x.86 암 면 = W/mK 유리면 요 소

7 (3) 적정단열재종류 가 ) 사용온도 종류용도사용가능온도범위 ( ) 규산칼슘 규 조 토 펄라이트 암 면 유 리 면 보온보온보온보온보온 1 이하 5 이하 65 이하 6 이하 3 이하 경질우레탄 PIR 폼탄화코르크경질우레탄 PUR 폼우모펠트에틸렌폼스티렌폼 보온, 방로, 보냉보온, 방로, 보냉보온, 방로, 보냉보온, 방로, 보냉보온, 방로, 보냉보온, 방로, 보냉 -2 ~11 13 이하 -2 ~1 1 이하 -1 ~8 7 이하 나 ) 형태 단열부위단열재형태판형모포형충진형현장발포형성형접착형 외 측 벽 내 측 중 앙 경사지붕 지붕 평지붕 천 정 바닥 기바 초닥 기타배관 탱 크 Valve 류 Flange 류

8 2.5 단열재의두께 단열재의두께산정은적용대상과상태에따라다르다. 일반적으로단열재료의가격및시공비를포함한투자자본과운영 Cost 와비교하여가장경제적으로예상되는조건에서단열두께를산정한다. (1) 보온 보냉계산식 ( 평판의경우 ) 보온재의두께 (X) = 2λ α T I -T S T S -T O λ : 열전도율 (kcal/m C) α : 표면열전달율 (kcal/mh C) ( 보온α=1, 보냉 : α= 7) T S : 내부온도 ( C) T S : 표면온도 ( C) T O : 외기온도 ( C) ( 평판의경우 ) 보온재두께 (X) = 2λ α T I -T S T S -T O ( 배관의경우 ) ln t 2 = - 2πL t 1 R C W 2 R = + 1 αd 2 λ ln d 2 d 1 t 1 : 입구온도 ( 유체와외기의온도차 C) t 2 : 출구온도 ( 유체와외기의온도차 C) d 2 : d 1 +2T : 보온시공후관외경 (m) d 1 : 관외경 ( 보온재내경 )(m) L : 관전장 (m) C : 유체의비열 (kcal/kg C) W : 유제의유량 (kg/hr) R : 관및보온재의전열저항 ( m 2 hr C ) T : 보온재두께 (m) λ : 보온재의열전도율 (kcal/mhr C) ln : 자연대수 α : 보온시공후의외표면열전달율 (kcal/ m 2 hr C)

9 3. 경질우레탄 PIR폼 3.1 개요 (1) 구조경질우레탄폼은우레탄결합 PIR폼으로구분한다. PUR반응 O [-NH-C-O-] 을보유한고분자화합물로 PUR 폼과 RNCO+ROH [-R-N-C-O-R-] n H O PIR 반응 O R C R N N 3RNCO C C O N O R (2) PIR 반응의장점 Isocyanate의 Ring구조에따른열적안정성이우수함 (-2 ~11 ) Oxygen index가높아연소시 Char형성으로연기발생이적고난연성이탁월함. (UL Class1인증 ) Cross linking density가높아열적변화에안정성우수. Trimer형성반응으로 Fine cell이형성되어단열성이우수.

10 (3) 제조방법 Isocyanate Polyol Catalyst 혼합기연속성형기절단기저장 발포제등 3.2 특징 1) 단열재중최고의단열성 미세한독립기포내에열전도율이가장낮은불화탄소를사용하여충진하였고장기간보존되는물질이므로단열제중가장낮은열전도율 (.17 ~.2 W/mK) 보유 2) 압축강도독립기포구조를보유하여 2.5kg / cm2에서 1.kg / cm2까지다양한압축강도를유지므로건축, 배관, 설비부위에따라적정사용. 3) 자기소화성 Isocyanate 결합에의하여 Oxygen Index가높아연소시 Char 형성이우수하고연기발생이적고난연성이탁월하여 UL Class 1 획득. 4) 내습, 내수성섬유상단열재또는접착식단열재와다르게독립연속기포구조를지녀흡습이나흡수가전혀없음. 5) 시공, 가공성톱, 칼등으로자유롭게절단되며각종접착제, 못등으로쉽게부착가능하여경비절감및시공기간단축가능 6) 내부식성 Isocyanate 결합에의하여부식, 부패가전혀없고곰팡이, 벌레의서식이불가능하고일반유기단열재의단점인용제용해성이거의없다. 7) 치수안정성열에의하여장기보관및시공시일반유기단열재와달리수축이거의없음. 8) 열적안정성연속독립기포및망사구조에의하여열에의한안정성이우수하고특히초저온영역에서타단열재의추종을불허함.

11 3.3 FINEfoam ( 경질우레탄 PIR폼 ) 1) 개요 FINEfoam 은 ( 주 ) 동성화인텍의 CFC-free PIRfoam의상품명으로자동연속발포공정에의하여생산된 Polyisocyanurate (PIR) block 을 CNC 가공기로용도에알맞게정밀재단하고있으며유기단열재중단열성능이가장우수한기존의우레탄폼 (PUR) 특성보다사용온도범위가넓고 (-2 ~ 11 ) 난연특성 (Class 1) 이우수하고, 열변화의안정성, 장기보관시수축안정성, 극저온사용성등이보강된제품으로일반건축물의단열재로부터냉동저온창고의바닥및외벽단열, Walk-in-Cooler, 자판기몸체등의단열, 화학 Plant, LNG 시설, 선박용보온재등에이르기까지다양하게가공생산되고있습니다. 2) 용도 FINEfoam 12 : 일반건축용단열 Board, 저온창고등의벽체, 천정및바닥의단열 FINEfoam 14 : 냉동창고의바닥단열용, 초저온기기및배관보냉용 FINEfoam 16 : 선박, 고속전철등고구조강도의단열재가요구되어지는곳의천정, 벽체, 바닥및배관단열용 FINEfoam 18 : 대형선박의특수구조물단열재및 Partition 3) 제품규격 상 품 명 밀도 ( kg / m3 ) 표준직경 ( mm ) 두께 비 고 FINEfoam (w) 1,8(L) 특수밀도, SIZE 는 FINEfoam FINEfoam , (w) 1, (L) 1,2(L) 1,8(L) 15 ~ 2 별도주문에의하여 생산공급가능함 FINEfoam ,2(L) 2,4(L) 4) 물성 * FINEfoam 은 ( 주 ) 동성화인텍에서생산하는 PIR Pipe Cover 생산용 Foam 의고유상표입니다. 항목단위 FINEboard 규격 밀도압축강도 ( 수평 / 수직 ) 열전도도독립기포율 kg / m3 kgf/ cm2 W/mK % / / / / 투습성 μgm/ns 흡수성사용온도범위열팽창계수난연성 / ASTM E-84 Flame Spread Smoke Density 치수안정성 11, 24hr -2, 24hr W/V % ppm/ 6-2~11 4~8 Class <.5 6-2~11 4~8 Class <.5 6-2~11 4~8 Class <.5 6-2~11 4~8 Class <.5

12 4. 주요단열재의물성및경제성비교 4.1 경질우레탄 PIR/PUR Foam 의일반특성비교 PUR PIR 내용 밀도 (kg/ m3 ) 28 ~ ~ 55 보통지붕단열에서는 35~45 kg/ m3저온냉동창고의내벽에는 33~36 kg/ m3 열전도율 (W/mK).18 ~ ~.2 PUR이나 PIR 공히밀도각각에따라열전도율도각기다르나밀도 35 kg/ m3에서가장좋은열전도율을보여주며 4이상부터는밀도가증가함에따라열전도율도같이증가한다. 또한시간경과에따라서도열전도율은약간증가하나궁극적인숙성된 Foam의열전도율은 PIR이 PUR보다안정적이며우수하다. 압축강도 (kg/ cm2 ) 1.5 ~ ~ 3.5 보통사용되는 Polyol의관능기또는분자구조에따라결정되어지나 Non-Aromatic Polyol을주로사용하는 PUR foam이 PIR보다우수하다. 수축안정성 (-2 ).8%~ 1.8%/Vol.5%~ 1.22%/Vol PIR은분자구조내에 MDI Trimer를상당량포함하고있기때문에열변화에따른수축안정성은대단히좋다 용도에따라난연제 Cell 자체의 Trimer 가 PIR 이가지고있는가장우수한 부가하여 자소성을 우수한난연성을보임. 특징이며복합건축내장재로서꼭갖 인화성 증가시킴. 추어야할규격인 ASTM E-84 에의 한난연등급 Class 1 까지도쉽게얻 을수있는 Foam 이다. 양호한입자구성도 입자구조가완벽세 PIR 은 Fine Cell 을형성하기때문 흡수성 를보여주며 CELL 밀하여방수율이높다. 에우수하다. 이거칠다. 작업성 비교적저온에서도작업이가능하나수축에예민하다. 반응시간이비교적짧으며 15 이상에서만 Trimer Completion PIR은 Trimer를쉽게반응시켜줄수있는적절한작업온도를요구한다. 이완결된다.

13 4.2 PIR 과 Cellular-Glass 물성비교 구분 PIR Foam (FINEfoam) Cellular-Glass (Foamglass) 비 고 밀도 (Kg/ m3 ) 열전도율 (W/mK) 압축강도 (Kgf/ cm2 ) 밀도에따른기계적성질이뛰어나고, 현장작업시운반및설치시파손위험이덜함. Foam glass보다 PIRfoam의 Cell 이조밀하여, 동등두께비교시단열효과가월등함. PIR의 Trimer 구조에의하여밀도가증가함에따라구조적안정성및기계적강도증가함. 휨강도 (Kgf/ cm2 ) 표면의 Rigidity가우수하여업시파손적음. 작 전단강도 (Kgf/ cm2 ) 유기단열재중기계적성질이탁월함. 수축안정성 (-2 ).5%.3%.15% PIR의분자구조내에 Ring구조를갖는 Trimer의존재로극저온에서오는수축팽창에대한안정성이우수. 사용온도범위 ( ) 인화성 (ASTM E-84) -2 ~ 11-2 ~ ~ 482 UL Class 1 UL Class 1 - LNG 등의초저온분야에널리사용되고있고, 뛰어난열전도율에의해서대규모온수축열조시스템에도사용. 난연규격이엄격한미국, 일본, 유럽등선진국에서는건축내장재및단열재로충분한자소성을가진 PIR제품을사용하는것이보편화됨. 흡수성 (VOL%) PIR의특성상조밀한 Cell을형성하기때문에, 흡수성이낮음. 가공성 (MM) H : 5-6 W : L : 1-5 H : 4-45 W : L : 1-5 H : 5-17 W : L : 가공여유치수가월등히우수하므로요구되는치수의가공성과현장작업성이우수함. 화재시 독성 난연으로자기소화성이있으나, 화재시독성이있음. 좌동 제품의거친표면으로부터배관 & 기기등을보호하기위해 Anti-Abrasive 를사용하여, 독성이이로인해심함 Foam의분할수가많고 Cell의 Size가커서 Mastic의사용량이많고 Anti-Abrasive를많이사용하여화재시의독성은 Foam glass가더위험함.

14 4.3 PIR Foam 과 Cellular Glass 의경제성비교 Energy 절감효과 PIR Foam 밀도 5kg/ m3의열전도율은.2kcal/mhr 이고 Cellular Glass 의열전도율은.4Kcal/mhr 이므로 PIR Foam의열전도율에의한단열성능이 2배정도뛰어나다. 즉, 일정한온도를유지하기위해서는 Cellular Glass 의보냉두께가 PIR Foam의약 2배두껍게보온을하여야한다. 만일같은두께로단열시 Cellular Glass의열손실율이약 2배정도가높고, PIR과같은열손실율을가지기위해서약 2배의두께로단열해야함. 열역학적으로원통형 Pipe의단열이론에있어서단열재의표면적이넓어질수록단열효과에대한효율이떨어지므로단열두께는최소화할수록열손실율, 부자재및건축의구조물자체를 Compact하게 Saving 시킬수있음. 단열시공은일반적으로배관이나장치의몸체에보온재 (Segment) 를접착시키고보온재간에는 Sealant가처리되며최종면에서는 Vapor barrier로마감하여외부의수분이응축되지않게한다. 이때경제적인측면에서보온재의 Segment가크면클수록접착제및 Sealnt의소요량이적어진다. 그리고보온재의표면의기포상태 (Cell 입자의크기 ) 에따라 Vapor barrier 인 Masitc의사용량이결정되고, 이점에서 PIR foam이 Cellular Glass보다경제적인장점이고, 시공성능의우수성을볼수있다. 시공경비절감효과 Cellular Glass 의경우제품표면의거친성질로인해, 단열대상의표면을보호 하기위해서는 Anti-Abrasive 를발라서단열대상을보호하여야한다. 이로인해시공의복잡성과시공인건비및부자재비가추가로발생한다. 또한, 시공두께의감소로도 Mastic 과같은부자재의소요량을줄일수있다. PIR foam은 Cellular Glass보다제작치수가월등히커서 (max. 14배 ) 접착제와 Sealant의양을절감시킬수있고, Cell의구조가치밀하여 Mastic의사용량을감소시킬수있다. 상기의내용중경제적인절감을할수있는부분은단열재의보온두께가감소함에따라시공비, 원자재비및부자재비등이근본적인절감을유도할수있다.

15 5. 관련사진 PIR / PUR 연속생산공정 CNC Wire Cuter 를이용한가공 PIR Block 의숙성 /Stock 현황 FINEcover(PIR) 를이용한시공 지상식 LNG Tank 에 PIR 시공한모습지하식 LNG Tank 기지에 PIR 시공한모습

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<4D F736F F F696E74202D C BCD2B0B3C0DAB7E120C8A8C7C728B1B9B9AE292CBAB8B3C3C6C0> FINEfoam140 (Poylsocyanurate y Foam) 보냉팀 DONGSUNG FINETEC Co.Ltd. CONTENTS A 1. PIR 소개 A2. 2 FINEfoam 140 Production Process A 3. PIR 적용사진 4. Certificate & 시험성적서 5. 생산방식비교 ( 연속식과단속식 ) 6. 단열재별열전도율비교 7.