스프레이 폴리우레탄 폼의 화재확산 시뮬레이션을 위한 열분해 물성 측정

Measurement of Pyrolysis Properties for Fire Spread Simulations of Spray Polyurethane Foam

본 연구에서는 경질 스프레이 폴리우레탄 폼(SPF)의 화재확산 시뮬레이션을 위해 요구되는 열분해 물성의 측정 및 검토가 수행되었다. 주요 결과로써, SPF의 발포 시에 경화제와 주제의 질량비 변화는 열분해 반응이 가장 활발하게 발생되는 기준 온도{(Tₚ)} 및 기준 반응률{(rₚ)}에 거의 영향을 주지 않음이 확인되었다. Thermo-gravimetric analysis(TGA)의 승온 속도가 증가됨에 따라 더 높은 열분해 반응속도가 예측될 수 있다. 다양한 승온 속도가 고려된 Kissinger 방법에 의해 산출된 {Eₐ}는 단일 승온 속도에 의해 산출된 {Tₚ}와 {rₚ}의 입력방법에 비해 보다 정확한 화재확산 예측이 가능할 것으로 예상된다. 그러나 Kissinger 방법에 의한 Eₐ는 약 30%의 전환도에서의 값과 유사함을 Flynn-Wall-Ozawa 방법에 의한 결과를 통해 확인되었다. 그 결과 SPF 표면의 초기 화재확산 관점에서, Kissinger 방법의 적용은 화재 확산속도를 과다 예측할 가능성이 있다.

In this study, measurements and a review of the pyrolysis properties required for fire spread simulations of rigid spray polyurethane foam (SPF) were performed. The change in the mass ratio of the hardener and resin during the foaming of the SPF had little effect on the reference temperature and reaction rate at which the pyrolysis reaction most actively occurred. As the heating rate increased in TGA, a higher pyrolysis reaction rate was predicted. The Kissinger method to calculate the activation energy {(Eₐ)} under various heating rates was expected to more accurately predict fire spread phenomena compared to the method that applied {Tₚ} and {rₚ} measured with a single heating rate. However, the {Eₐ} determined by the Kissinger method was similar to the value at a degree of conversion of approximately 30% using the Flynn-Wall-Ozawa method. Consequently, considering the initial fire spread on the SPF surface, the Kissinger method could potentially overestimate the fire spread rate.