SOLIMIDE® 폼 논의

소개

시장에서 구할 수 있으면서도 수천 가지로 응용할 수 있는 폼은 무수히 많습니다. 또한, 용도에 따라 성능을 결정하는 폼의 물리적 특성은 모두 상이합니다. 충격이나 움직임, 단열로부터 특정 부품을 보호해야 하거나, 열이나 차가운 공기를 유지, 소음을 제어하려면 폼을 절연 처리해야 할까요?

주어진 폼의 원시 물리적 폴리머 특성은 어떤 특정 폼이 특정 용도 또는 환경에 가장 적합한지를 결정합니다. 근접 셀 폼은 수분 분리 또는 차단이 필요한 응용 분야에 사용됩니다. 개방 셀 폼은 가스의 통과를 허용하면서 먼지 입자의 여과뿐만 아니라 향상된 흡수에 이상적입니다. 실리콘 폼은 매우 고온 응용 분야에서 사용됩니다. 폴리 우레탄 폼은 폼이 원래 모양으로 반복적으로 압축되고 반발해야 할 때 이상적입니다.

셀 폴리머가 널리 쓰이기 시작한 이후, 셀 폴리머는 화재 조건에서 기존의 고형 폴리머와는 다르게 반응하는 것으로 알려졌습니다. 셀 폴리머는 셀 구조의 고표면적으로 인해 산소가 즉각적으로 접근할 수 있고 열적 관성이 낮아 매우 빠르게 점화하고 연소합니다.

폴리이미드® 폼의 상품명인 SOLIMIDE Foam은 폼 스펙트럼의 독특한 부분을 차지합니다. 폴리이미드는 일반적으로 이미드 결합에 의해 결합된 방향족 고리로 구성되는 중합체이다. 이 제품은 최대 500°C의 온도에서 불활성 대기에서 열적으로 안정적입니다. 폴리이미드 폼은 폴리이미드 수지에서 유래되며 다양한 고온 응용 분야에서 우수한 장기 열 안정성을 입증했습니다. 이 독점 폼은 우주선이 직면하는 극한의 고온 및 저온 조건을 처리 할 수있는 화염 저항성, 열 단열재의 필요성에 부응하여 NASA를 위해 개발되었습니다. SOLIMIDE® Foams의 열 흐름에 대한 내성은 단열재로서 이상적이며 밀도가 매우 낮기 때문에 무게에 민감한 이 응용 분야에 이상적입니다. NASA의 발자취에 따라 항공 우주, 해군 및 운송과 같은 무게에 민감한 추가 시장 부문은 유사한 성능 및 재산 특성을 추구했습니다. 자기 소화 및 무독성 생성 특성을 추가하면 SOLIMIDE® Foams는 선박, 여객 자동차, 상업용 차량, RV, 항공기 및 우주선과 같은 모든 차량 응용 분야에 적합합니다.

열 특성

SOLIMIDE® 폼은 여러 열 사양에 걸쳐 고유한 성능 특성을 결합합니다.

  • 넓은 작동 온도 범위: 극저온(실온 유연성을 유지함)부터 대부분의 등급의 경우 최대 400°F(204°C), 특수 고온 HT-340 등급의 경우 최대 575°F(300°C)까지 다양합니다.
  • 낮은 열전도율로 우수한 절연 특성: 평균 실온에서 0.29 - 0.34 BTU-in/hr-ft²-F° (0.041 - 0.049 W/mK).
  • 화염에 노출되면 즉시 자기 소화되며 대부분의 세포 제품이 점화 될 불꽃을 유지하지 않습니다.
  • 화염에 노출되었을 때 거의 제로 독소를 생성하며 실온에서 가스가 배출되는 양이 최소화됩니다.
  • 매우 낮은 포름 알데히드 가스 배출.
  • 보험업자 연구소 UL94 V-0 수직 연소 테스트 등급을 받았으며 여러 연방 해군 및 항공 규정을 통과했습니다.

SOLIMIDE® Foam의 사용이 화재에 민감한 응용 분야에서 증가하고 있었기 때문에 화재 안전성에 대한 연구가 크게 중요해졌습니다. 점화, 연소 및 연기가 나는 연소에 대한 콘 열량계 테스트는 SOLIMIDE® Foams의 AC-500 및 AC-530 제품에 대해 수행되어 이러한 민감한 응용 분야에서 화재 안전을 지원합니다.

점화: 불을 켜기 위하여

점화는 화재의 시작이기 때문에 재료가 점화하는 방법과 점화 가능성을 줄이기 위해이 지식을 사용하는 방법을 아는 것이 중요합니다. 이는 공간, 물 및 항공 운송과 같은 화재에 민감한 응용 분야에서 화재 위험을 평가하는 데 특히 중요합니다. 표 1은 SOLIMIDE® 폼의 평균 점화 특성을 나타낸다. 약 50kW/m²의 입사 열유속에 노출될 때까지 어느 물질도 점화되지 않아 최소 입사 열유속(MIF)이 확립되어 경쟁 재료보다 훨씬 높다는 점에 유의해야 합니다. 표준 폴리 우레탄 폼 (밀도가 54 - 693kg / m³)의 MIF는 15kW / m² 미만입니다. SOLIMIDE® Foams의 MIF는 극도의 저밀도에도 불구하고 대부분의 고체 폴리머보다 훨씬 높습니다. 또한 50kW/m²는 개발된 화재 환경에서 방출되는 일반적인 열유속으로, SOLIMIDE®는 매우 높은 온도 환경에서, 활성 발생 화재 수준까지 쉽게 작동할 수 있다는 점에 유의해야 합니다.

발포체 재료의 점화성은 다른 특성 이외에 거품 두께에 크게 의존합니다. 표 1은 더 두꺼운 물질이 높은 수준의 입사 열유속에서 점화에 내성을 갖는 것을 보여준다. 거품 재료의 경우, 세포 구조에 갇힌 공기는 일종의 방열판으로 작용할 수 있습니다. 거품이 두꺼울수록 방열판이 커집니다. 이것은 SOLIMIDE® Foam의 가연성에 대한 거품 두께의 뚜렷한 효과를 설명 할 수 있습니다.

SOLIMIDE® 폼의 분해 온도는 높고 분해 제품은 쉽게 연소되지 않습니다. SOLIMIDE® 폼은 MIF보다 높은 열 노출 초기에 연기가 나고 차가 숯이 된 다음 점화되었지만 열유속이 MIF보다 낮게 이동하면 즉시 연기가 나는 것으로 돌아 오는 것이 관찰되었습니다. SOLIMIDE® 폼은 응급 상황에서 지속적인 연소를 유발하지 않습니다.

도 1은 AC-550의 발화 시간에 대한 입사 열유속 및 점화 모드의 효과를 나타낸다.

그림 1: 입사 열유속이 AC-550의 불꽃 점화 및 자동 점화에 미치는 영향

불타는 연소 : 열 노출로 인한 능동적 인 연소, 화재의 가시적 인 기체 부분 (화염)

콘 열량계 테스트는 인접한 화재 환경에 의해 시작된 재료의 연소를 시뮬레이션합니다. 50kW/m²의 입사 열유속은 일반적으로 개발된 화재 환경에서 방출됩니다. 2.5cm의 AC-530은 50kW/mk²에서 테스트되었으며 비교적 낮은 열 방출 속도, 질량 손실률, 총 방출 열, 연기 생성율 및 일산화탄소(CO) 생성률을 보였다. 더 높은 열 환경을 조사하기 위해 AC-550 및 AC-530 폼에 대해 55, 65 및 75 kW / m²에서 테스트를 수행했습니다. 도 2 및 도 3은 열 방출 속도 곡선 모두를 도시한다.

그림 2: AC-550의 열 방출 속도 곡선
그림 3: AC-530의 열 방출 속도 곡선

입사 열유속이 피크 열 방출 속도에 미치는 영향은 도 4에서 볼 수 있다. 두 폼 모두 가장 높은 입사 열유속에서도 매우 낮은 피크 열 방출 속도를 나타냈다. 연소의 순열은 연소 된 물질에서 발생하는 열의 양입니다. 폴리이미드 폼 (약 23.15 MJ / kg)의 연소 순열은 최적의 밀도에서 폴리 우레탄 폼 및 실리콘 폼과 유사하지만 실제 적용 밀도는 상당히 다릅니다. 유용한 기계적 강도를 가진 저밀도 실리콘 폼을 제조하기가 어렵 기 때문에 실리콘 폼의 실제 적용 밀도는 약 160kg / m³ 이상으로 제한됩니다. 폴리 우레탄 폼의 실제 적용 밀도는 22kg / m³만큼 낮을 수 있습니다. 적용 가능한 밀도에서 실리콘 폼의 연소의 순열은 3936 MJ / m³를 생성하고 적용 가능한 밀도의 폴리 우레탄 폼은 510 MJ / m³를 생성합니다. SOLIMIDE® 폼은 연소 성능의 열에서 훨씬 우수하지만 밀도가 현저히 낮고 (6 - 8 kg / m³) 무게가 가볍습니다.

그림 4: 입사 열유속이 AC-550 및 AC-530의 피크 열 방출 속도에 미치는 영향

도 5 및 도 6은 연소 연소에서 AC-550 및 AC-530의 (CO) 항복 곡선을 보여준다. 피크 CO 농도는 일반적으로 0.01% 또는 100 ppm보다 낮았으며, 인체 건강에 위험한 것으로 간주되는 CO 수준보다 훨씬 낮았다. SOLIMIDE® 폼이 화염을 일으킬 경우, 인체 안전에 해로운 수준의 CO를 생성하지 않습니다.

그림 5: AC 550의 CO 농도
그림 6: AC 530의 CO 농도

연기가 나는 연소 : 더 낮은 온도, 재료의 표면에 연소의 화염없는 형태

AC-550의 연기 연소는 점화 연구에서 MIF (점화 온도)가 50kW / m² 인 것으로 밝혀 졌기 때문에 50kW / m²보다 낮은 열유속에서 연구되었습니다. 도 7은 상이한 열유속에 노출되었을 때의 AC-550의 체중 감소 곡선을 도시한다. 시험 샘플은 물리적 구조에 큰 변화가 없는 약간의 차링만을 나타냈으며, 이는 SOLIMIDE® 폼이 열적으로 분해되는 작은 부분만으로 높은 열 안정성을 나타냈다는 것을 나타낸다.

그림 7: 다양한 입사 열유속에서의 AC-550의 연기가 나는 연소의 중량 손실 곡선
그림 8: 다양한 입사 열유속에서의 AC-550의 연기가 나는 연소의 CO 수율 곡선

이를 15kW/m²보다 낮은 MIF를 가진 폴리우레탄 폼과 비교하면 25kW/m²에서 쉽게 연소할 수 있는 SOLIMIDE® 폼은 훨씬 더 높은 열 수준에서 연기가 나는 환경을 견딜 수 있습니다. 이 차이는 주로 발포 구조물의 열적 안정성 때문입니다. SOLIMIDE® 폼은 30kW/m²의 열유속에서 더 중요한 차링을 경험했고, 연소되었지만 연기가 나는 연소에서 45kW/m²의 연소로 옮겨지지 않았으며, 50kW/m²의 열유속에서 연소가 발생하기 전에 중량의 75%를 연기질하고, 차가워지고, 소비했습니다. SOLIMIDE® 폼의 연기에서 연소 연소로의 전환을 시작하기 위해서는 중요한 외부 열유속이 필요합니다. 도 9은 다양한 입사 열유속에 노출되었을 때의 AC-550의 중량 손실 곡선을 도시한다.

연기가 자욱한 연소 환경의 경우, 외부 열원을 제거한 후 연소가 자급자족할 수 있는지 여부를 아는 것이 중요합니다. AC-550은 3분 동안 50kW/m²의 열유속에 노출된 후 히터를 끕니다. 샘플 중량 및 CO 수율을 모니터링하였고, 도 9 및 도 10에 나타내었다. 샘플은 열유속에 노출되는 동안 무게의 약 44 %를 잃은 다음 열유속이 제거 된 후에도 일정하게 유지되었습니다. 유사하게, 열유속이 제거된 후 CO 농도가 0으로 떨어졌는데, 이는 열유속이 제거될 때 SOLIMIDE® Foam의 연기가 자급자족하지 않음을 시사한다.

그림 9: 50kW/m²에서 AC-550의 연기가 나는 연소의 중량 손실 곡선. 히터는 샘플이 열에 노출된 후 삼분 후에 꺼졌다.
그림 10: 50kW/m²에서 AC-550의 연기가 나는 연소의 CO 항복 곡선. 히터는 샘플이 열에 노출된 후 삼분 후에 꺼졌다.

SOLIMIDE® 폼은 열 안정성으로 인해 높은 발화성을 나타냅니다. 연소 연소의 점화를위한 최소 열유속은 대부분의 고체 폴리머 (점화 환경)보다 훨씬 높습니다. 또한 매우 높은 입사 열유속 (연소 연소)에서도 매우 낮은 가연성 특성을 가지고 있습니다. SOLIMIDE® 폼은 믿을 수 없을 정도로 높은 입사 열유속이 발생하지 않는 한 상당한 연기가 발생하지 않으며 열원이 제거되면 자체 유지되지 않습니다 (연기 연소).

이러한 고유 한 특성으로 인해 SOLIMIDE® Foam은 공기 중 미립자를 측정하는 민감한 테스트 장비의 단열재로 사용되며 국제 우주 정거장 내부에서 선택되는 폼입니다. SOLIMIDE® Foam은 오늘날 오버 헤드를 비행하는 상업용 항공기의 거의 100 %의 단열 구성 요소입니다.

기계적 성질

SOLIMIDE® Foams의 기계적 특성은 폼 스펙트럼에서 고유 한 위치에 기여하고 열 성능 특성을 보완하여 운송 관련 산업에서 활용도를 높입니다. SOLIMIDE® 폼의 독특한 특성 중 하나는 매우 낮은 밀도 범위 (입방 피트 (PCF) 당 0.34 - 0.55 파운드 (5.4 - 8.8 kg / m³))를 가지고 있다는 것입니다. 이 솔루션의 장점 중 하나는 폼의 중량 이점 때문에 필요한 연료의 양을 실질적으로 줄일 수 있으므로 가연성 연료를 제거하여 화재 안전성을 높일 수 있다는 것입니다. SOLIMIDE® 폼은 매우 낮은 무게로 인해 우수한 이점을 가지고 있습니다. SOLIMIDE® 폼은 시간이 지남에 따라 물리적 형태를 유지합니다. 진동, 습도 또는 지속적인 고온에 대한 노출로 인해 시간이 지남에 따라 왜곡되거나 저하되지 않으므로 수명주기가 긴 응용 제품에 이상적입니다. SOLIMIDE® 폼은 깨끗한 제조 및 가공 환경을 지원하는 섬유가없는 제품입니다.

SOLIMIDE® 폼이 폼 스펙트럼에서 독특한 이유

SOLIMIDE® 폼은 항공 우주, 해군 및 철도 응용 분야에서 엄격한 연방 연기 및 독성 테스트를 통과했습니다. 화재로 생존 가능한 비상 항공 우주 착륙의 경우, 폼은 충돌 후 연료 화재에 최대 다섯 분 동안 저항하는 단열 시스템의 일부로, 화재 위험을 줄이고 신속하고 큰 열로 연소되는 대체 단열 시스템에 비해 탈출에 중요한 시간을 확대합니다. 이 제품은 항공기 환경 제어 시스템(ECS)에서 저중량 및 열 성능, 고온 블리드 덕트 및 시스템에서 단열재로 사용됩니다. 해군 및 철도 응용 분야에서 SOLIMIDE® Foam은 낮은 연기 및 독성 생성 특성으로 인해 벽, 천장 및 덕트 단열재로 사용됩니다. 자체 소화 특성은 SOLIMIDE® Foam을 활용하기위한 추가 인센티브를 추가하여 발포 단열재가 점화되지 않도록하고 선상 화재 발생시 가능한 비상 상황에 추가 위험을 초래합니다.

실리콘 폼 또는 실리콘 스폰지는 종종 고온 환경에서 사용됩니다. 이 솔루션은 다소 밀도가 높으며 무게가 중요한 응용 분야에 이상적이지 않습니다. 가장 가벼운 실리콘 폼의 밀도는 12PCF (192kg/m³)입니다. 평균 SOLIMIDE® 폼 밀도는 0.43 PCF로 실리콘 폼보다 밀도가 거의 28 배 낮으며 열전도도 값이 낮다는 이점이 있습니다.

극저온의 대부분의 거품은 매우 단단해지고 구부러지면 균열이 생깁니다. 일부 거품은 얼어 붙을 때 너무 부서지기 쉬워서 떨어 뜨리면 부서집니다. SOLIMIDE® 폼은 극한의 저온 조건에서도 유연성을 유지합니다.

SOLIMIDE® 폼은 치수가 안정적이며 접착제를 쉽게 수용하므로 조립이 쉽고 제조 효율성이 향상되며 왜곡이나 처짐없이 수직 위치에 장착 할 수 있습니다. 고열 환경에서 주요 경쟁 솔루션인 유리 섬유는 대부분의 경우 무게와 치수 안정성으로 인해 기계식 패스너로 부착되어야 합니다. 기계식 패스너로 부착하면 모든 수직 마운트에 비용과 복잡성이 추가됩니다. 또한 유리 섬유는 시간이 지남에 따라 왜곡되거나 저하 될 수 있으므로 제품 수명 기간 동안 추가 수리 또는 교체 비용이 필요합니다.

솔이미드® 폼 사례 연구

  • SOLIMIDE® Foam은 수직 폼 패널을 신속하게 설치할 수있는 가정용 난방 장치에 사용되어 처진 유리 섬유 담요를 교체하고 시스템의 무게, 조립 시간 및 비용을 줄입니다.
  • SOLIMIDE® Foam은 항공기의 오븐 서라운드 및 냉동 응용 분야에 모두 사용되어 기존 단열재와 비교하여 더 깨끗하고 섬유가 없는 제형의 중량 및 내열성 문제를 모두 해결했습니다.
  • 견고한 노트북 응용 프로그램은 추운 날씨에 사용하는 동안 내부 구성 요소 간의 온도 변동으로 인해 디스플레이 왜곡을 경험했습니다. SOLIMIDE® 폼은 이러한 왜곡 문제를 방지하는 데 필요한 내열성을 제공하여 안정적이고 신뢰할 수 있는 성능을 촉진했습니다.
  • 접착제가 있는 SOLIMIDE® 폼 스트립을 노트북 뚜껑 응용 제품에 조립하여 차가운 공기를 차단하고 방열판에서 열에 민감한 부품을 보호하여 효율적이고 안정적인 장치 작동을 촉진합니다.
  • 통신 광섬유 네트워킹 장비 제조업체는 제어 장치를 위해 낮은 가스 배출 절연재가 필요했습니다. SOLIMIDE® Foams의 가스 배출이 거의 제로에 가까우므로 응용 분야에 가장 적합했으며 변동하는 온도 환경에서 시간이 지남에 따라 저하되는 것에 대해 필요한 내구성을 추가로 제공했습니다.
  • 식품 가공 회사는 교체를 위해 공정 전반에 걸쳐 단열재가 필요했습니다. SOLIMIDE® 폼은 극저온에서 실온, 다시 저온으로 극한의 온도 사이클에서 효과적으로 수행되었습니다. 필름 라이너로 적층된 SOLIMIDE® Foams의 유연한 폼은 안정성을 위해 스테인레스 스틸 라이너가 필요한 이 응용 분야에 사용된 전통적인 폼을 대체할 수 있었습니다. 온도 사이클링 전반에 걸쳐 우수한 성능 외에도 SOLIMIDE® 폼은 절연 시스템에 상당한 중량 절감 효과를 가져왔습니다.
  • 할로겐 조명 제조업체는 매우 좁은 치수 공간을 가진 전구의 열로부터 전자 회로를 보호해야 했습니다. SOLIMIDE® 폼은 초박형 포맷에 필요한 열 저항 성능 수준을 제공했습니다.
  • 병원의 한 신생아 난방 기구 제조업체는 조립품에 세라믹 섬유 단열재를 사용하여 제조 승무원이 제조 공정 중에 개인 보호 장비를 착용해야 했습니다. 이 섬유 단열재를 SOLIMIDE® Foam으로 대체함으로써 제조업체는 개인 보호 장비의 필요성을 없애고 직원의 사기를 높이며 장치의 열 성능 효율성을 높여 최종 고객이 장치를 운영하는 데 드는 비용을 절감했습니다.
  • 대형 광산 장비 제조업체는 폴리 에스테르 및 폴리 우레탄 객실 단열재를 난연성 SOLIMIDE® 폼으로 대체 할 수 있었기 때문에 실내 음향 및 화재 안전 개선의 두 가지 이점을 누릴 수있었습니다.

Boyd Corporation이 귀사가 단열 요구 사항을 해결하는 데 도움을 줄 수 있는 방법

Boyd의 테스트 데이터베이스에는 많은 일반적인 ASTM, ISO, UL 및 고객 테스트 사양의 데이터와 함께 모든 SOLIMIDE® Foam 등급이 포함되어 있습니다. 이 사양의 역사를 화학자 및 오랜 기간 근무해온 엔지니어링 그룹과 결합한 Boyd Corporation의 SOLIMIDE® Foams 팀은 귀사가 직면하는 거의 모든 열 문제에 대한 단열 솔루션의 문제 해결, 설계 및 실행에 도움을 줄 수 있습니다. Boyd는 워터젯 커터, 3축 CNC 라우터, CNC 나이프 커터 및 CNC 펀치 프레스를 사용하여 신속한 프로토타입을 선보이는 것에 자부심을 가지고 있으며, 이를 통해 Boyd는 개념 증명 솔루션을 신속하게 생산하여 귀사의 응용 분야에 가장 적합한 SOLIMIDE® 폼의 설계 및 등급을 선택할 수 있도록 지원합니다.

결론

SOLIMIDE® 폼은 고온 저항, 극심한 온도 변동, 저중량, 자기 소화 특성 및 낮은 연기 및 독성 발생을 요구하는 모든 절연 요구에 탁월한 선택입니다. 이러한 성능 특성과 SOLIMIDE® 폼은 사용 및 조립이 용이하며 제조 효율성 절감을 통해 성능 향상, 안전성 향상 및 마진 향상에 걸친 이점을 경험할 수 있습니다.

질문이 있으십니까? 저희가 도와드리겠습니다!