친환경 복합단열재를 개발하기 위하여 천연섬유질(목재칩 및 톱밥)을 심재로, 활성황토를 결합재로 사용하였다. 물/결합재비 및 천연섬유질/결합재비를 다양하게 변화시켜 공시체를 제작하였으며, 공시체의 제 물성을 조사하기 위하여 압축 및 휨강도, 흡수성, 내열수성, 열전도도, 세공분포측정 및 SEM에 의한 미세조직 관찰을 실시하였다. 그 결과 흡수율은 천연섬유질/결합재비가 증가될수록 증가되었으나 폴리머/결합재비 증가에 따라 현저히 감소되었다. 압축 및 휨강도는 물/결합재비 및 천연섬유질/결합재비에 따라 다양한 특성을 나타내었다. 천연섬유질/결합재비 및 폴리머/결합재비가 증가됨에 따라 열전도도는 감소되었다. SEM조사에서 활성황토 결합재는 수화결정체가 잘 형성되어 치밀한 조직을 관찰할 수 있었고, 활성황토를 결합재로 사용한 시편의 총세공량은 생황토를 결합재로 사용한 시편의 총세공량에 비하여 적게 나타났다.
친환경 복합단열재를 개발하기 위하여 천연섬유질(목재칩 및 톱밥)을 심재로, 활성황토를 결합재로 사용하였다. 물/결합재비 및 천연섬유질/결합재비를 다양하게 변화시켜 공시체를 제작하였으며, 공시체의 제 물성을 조사하기 위하여 압축 및 휨강도, 흡수성, 내열수성, 열전도도, 세공분포측정 및 SEM에 의한 미세조직 관찰을 실시하였다. 그 결과 흡수율은 천연섬유질/결합재비가 증가될수록 증가되었으나 폴리머/결합재비 증가에 따라 현저히 감소되었다. 압축 및 휨강도는 물/결합재비 및 천연섬유질/결합재비에 따라 다양한 특성을 나타내었다. 천연섬유질/결합재비 및 폴리머/결합재비가 증가됨에 따라 열전도도는 감소되었다. SEM조사에서 활성황토 결합재는 수화결정체가 잘 형성되어 치밀한 조직을 관찰할 수 있었고, 활성황토를 결합재로 사용한 시편의 총세공량은 생황토를 결합재로 사용한 시편의 총세공량에 비하여 적게 나타났다.
For the development of the environment-friendly insulating composite materials, natural cellulose (wood chip and sawdust) was used as a core material and activated Hwangtoh was used as a binder. Various specimens were prepared with the water/binder ratio and natural cellulose/binder ratio. The physi...
For the development of the environment-friendly insulating composite materials, natural cellulose (wood chip and sawdust) was used as a core material and activated Hwangtoh was used as a binder. Various specimens were prepared with the water/binder ratio and natural cellulose/binder ratio. The physical properties of these specimens were then investigated through compressive and flexural strength test, absorption test, hot water resistance test, thermal conductivity, measurement of pore distribution and observation of micro-structures using scanning electron microscope (SEM). Results showed that the absorption ratio increased with the increase of natural cellulose/binder ratio but decreased remarkably with the increase of polymer/binder ratio. The compressive and flexural strength development varied appreciably with the increase of water/binder ratio and natural cellulose/binder ratio. On the other hand, thermal conductivity decreased with the increase of natural cellulose/binder ratio and polymer/binder ratio. Through SEM, it was found that activated Hwangtoh that reacted with water formed a hydrate crystal leading to the compact structure and the total pore volume of the specimen using activated Hwangtoh was smaller than that of the non-activated Hwangtoh.
For the development of the environment-friendly insulating composite materials, natural cellulose (wood chip and sawdust) was used as a core material and activated Hwangtoh was used as a binder. Various specimens were prepared with the water/binder ratio and natural cellulose/binder ratio. The physical properties of these specimens were then investigated through compressive and flexural strength test, absorption test, hot water resistance test, thermal conductivity, measurement of pore distribution and observation of micro-structures using scanning electron microscope (SEM). Results showed that the absorption ratio increased with the increase of natural cellulose/binder ratio but decreased remarkably with the increase of polymer/binder ratio. The compressive and flexural strength development varied appreciably with the increase of water/binder ratio and natural cellulose/binder ratio. On the other hand, thermal conductivity decreased with the increase of natural cellulose/binder ratio and polymer/binder ratio. Through SEM, it was found that activated Hwangtoh that reacted with water formed a hydrate crystal leading to the compact structure and the total pore volume of the specimen using activated Hwangtoh was smaller than that of the non-activated Hwangtoh.
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문제 정의
공시체의 물성 검토를 위하여 압축 및 휨강도, 흡수율, 내열수성, 세공 특성, 미세조직관찰 및 열전도도를 측정하였으며 그 결과를 보고하고자 하였다.
제안 방법
Table 1에서 보는 바와 같이 목재칩과 톱밥을 동일한 중량비로 혼합하여 심재로 사용하고, EVA 에멀젼을 폴리머/결합재비 0, 5, 10, 15, 20%로 변화시켜 20종류의 공시체를 제작하여 압축 및 휨강도 시험을 수행하였다.
흡수시험은 28일 양생한 공시체를 80±2 oC에서 항량이 될 때까지 건조한 후 중량을 측정하였고, 20±2 oC에서 48시간 침수시킨 다음 다시 중량을 측정하여 흡수율을 구하였다[31]. 내열수성은 90 oC의 열수에 28일간 침수시켜 시험을 수행하였고 [31], 세공특성은 내열 수성시험 전과 후의 시편에 대하여 입경 2.5~5 mm 범위의 시료를 채취하여 아세톤으로 세정하고 48시간 동안 건조시켜 수은 압입법으로 분석하였다. 열전도도 측정은 ASTM C518:10 에 따라 시험체의 크기 가로 (300mm)x 세로(300 mm)x 두께 (20 mm)의 것을 사용하여 측정하였다.
작성하였다. 물/결합재비는 45%로 정하였고, 폴리머/결합재비는 0, 5, 10, 15, 20% 5단계로 설계하였으며, 심재로 사용한 천연섬유질은 목재칩과 톱밥을 혼합하여 13, 14, 15, 16%의 4단계로 배합하여 총 20종류의 공시체를 제작하였다.
흡수시험은 28일 양생한 공시체를 80±2 oC에서 항량이 될 때까지 건조한 후 중량을 측정하였고, 20±2 oC에서 48시간 침수시킨 다음 다시 중량을 측정하여 흡수율을 구하였다[31]. 내열수성은 90 oC의 열수에 28일간 침수시켜 시험을 수행하였고 [31], 세공특성은 내열 수성시험 전과 후의 시편에 대하여 입경 2.
대상 데이터
본 연구에서는 천연섬유질로 목재칩과 톱밥을 사용하였고, 결합재로는 활성황토 [27-3이를 사용하였으며, 미세기포 도입 및 방수성 향상을 목적으로 폴리머 에멀젼 용액을 사용하여 공시체를 제작하였다.
천연섬유질 재료로서 목재칩과 톱밥을 사용하였으며, 복합단열재의 방수성을 향상시키기 위하여 EVA 에멀젼, SBR 에멀젼 및 에폭시수지 에멀젼을 선정하여 시험하였다. 결합재는 난연성을 높이고, 포졸란 반응에 의한 결합력을 증진시키기 위하여 생황토를 800 oC로 소성시켜 만든 활성 황토와 시 멘트를 혼합하여 사용하였다.
이론/모형
압축 및 휨강도시험은 KS F 2405 및 2408에 따라 수행하였다. 흡수시험은 28일 양생한 공시체를 80±2 oC에서 항량이 될 때까지 건조한 후 중량을 측정하였고, 20±2 oC에서 48시간 침수시킨 다음 다시 중량을 측정하여 흡수율을 구하였다[31].
5~5 mm 범위의 시료를 채취하여 아세톤으로 세정하고 48시간 동안 건조시켜 수은 압입법으로 분석하였다. 열전도도 측정은 ASTM C518:10 에 따라 시험체의 크기 가로 (300mm)x 세로(300 mm)x 두께 (20 mm)의 것을 사용하여 측정하였다.
성능/효과
(1) 천연섬유질을 폴리머 에멀젼으로 처리할 경우 흡수율이 현저히 감소되었고, 폴리머 에멀젼을 첨가하여 제조한 공시체의 흡수율은 폴리머/결합재비 증가에 따라 현저히 감소되었다.
(2) 폴리머/결합재비 증가에 따라 압축 및 휨강도는 저하되었으나 열전도도는 천연섬유질/결합재비 및 폴리머/결합재비의 증가에 따라 현저히 감소되었다.
(3) 세공특성분석에서 폴리머/결합재비가 증가될수록 세공의 평균직경은 증가되었으며, 총세공량이 현저히 증가되어 밀도가 감소되었으나 내열수시험 후에는 세공의 평균직경과 총세공량이 감소되어 밀도가 증가되었다.
(4) 전자현미경 관찰에서 생황토를 결합재로 사용한 시험체는 수화결정체가 거의 형성되지 않았으나 활성황토를 결합재로 사용한 시험체에서는 수화결정체가 잘 형성되어 있는 것을 관찰할 수 있었다.
(5) 천연섬유질과 활성황토를 사용하여 제조한 친환경 복합단열재는 흡수성, 단열성 및 기계적강도가 우수하여 건물의 내외벽 단열재로 사용할 수 있는 것으로 평가되었다.
8, 9에 28일간 양생한 공시체에 대하여 폴리머/결합재비 변화에 따른 압축 및 휨강도 측정결과를 각각 비교하여 나타내었다. Fig. 8에서 폴리머 에멀젼을 사용하지 않은 공시체(폴리머/결합재비 0%) 의 압축강도는 천연섬유질/결합재비가 증가됨에 따라 점차 감소되었으나 폴리머 에멀젼을 사용한 공시체의 압축강도는 폴리머/결합재비가 증가됨에 따라 폴리머/결합재비 15%까지 증가되었고, 폴리머/결합재비 20%에서는 오히려 감소되었다. 이러한 현상은 폴리머 에멀젼을 사용함으로서 천연섬유질과 결합재간의 결합력 증진효과가 미세공기가 연행되어 강도가 감소되는 효과보다 크기 때문에 나타나는 결과로 생각된다.
대체적으로 에멀젼을 처리한 후 방수효과는 고형분의 함량에 비례하여 나타나는 것을 알 수 있었다. 폴리머 에멀젼의 방수효과는 EVA 에멀젼이 가장 우수하였고, 에멀젼을 처리하지 않은 섬유질에 비하여 EVA 에멀젼을 처리함으로서 목재칩은 70.
931로 현저히 감소되기 때문에 압죽강도가 감소되게 되는 것으로 생각된다. 폴리머 에멀젼을 사용하면 방수성능과 단열성능은 향상되지만 압축강도는 감소됨을 알 수 있었다. 그리고 폴리머/결합재비 20%에서는 압축강도가 100 kge/cm2 이하로 떨어지기 때문에 폴리머 에멀젼의 사용한계는 폴리머/결합재비 15%까지 가능한 것으로 판단된다.
1에 천연섬유질의 형태에 따른 흡수율 시험결과를 나타내었다. 폴리머 에멀젼을 처리하지 않은 천연섬유질에 비하여 폴리머 에멀젼을 처리함으로서 흡수율이 현저히 감소되는 것을 알 수 있었다.
그림에서 폴리머 에멀젼의 첨가량이 증가됨에 따라 열전도도가 감소되는 것을 볼 수 있는데 이것은 폴리머 에멀젼의 첨가량이 증가됨에 따라 유화제의 영향으로 미세기포가 다량 연행되기 때문에 나타나는 결과로 생각된다. 폴리머 에멀젼을 첨가하지 않은 공시체의 밀도에 비하여 폴리머 에멀젼을 5, 10, 15 및 20% 첨가하였을 때의 밀도는 96, 88, 73, 68%로 각각 저하되는 결과를 얻었다.
나타나는 것을 알 수 있었다. 폴리머 에멀젼의 방수효과는 EVA 에멀젼이 가장 우수하였고, 에멀젼을 처리하지 않은 섬유질에 비하여 EVA 에멀젼을 처리함으로서 목재칩은 70.8%, 평평한 형태의 목재 칩은 62.7%, 톱밥은 51.2% 흡수율이 각각 감소되는 것으로 나타났다. Fig.
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