이 연구에서는 피페라지노메틸-비스-포스폰산(PIPEABP), 메틸피페라지노메틸-비스-포스폰산(MPIPEABP), N,N-디메틸렌디아미노메틸-비스-포스폰산(MDEDAP)으로 처리된 리기다 소나무의 연소성을 시험하였다. 15 wt%의 알킬렌디아미노알킬-비스-포스폰산 수용액으로 리기다 소나무에 3회 붓칠하여 실온에서 건조시킨 후, 콘칼로리미터(ISO 5660-1)를 이용하여 그의 연소성을 시험하였다. 그 결과, 알킬렌디아미노알킬-비스-포스폰산으로 처리한 시험편은 비스-디메틸아미노메틸 포스피닉산(DMDAP) (280 s)을 제외하고, 연소속도 감소에 의하여 무처리한 시험편에 비해 최대질량감소율 도달시간 ($TMLR_{peak}$) = (315~420) s을 지연시켰다. 그리고 그의 화학 합성물로 처리한 시험편은 무처리한 시험편보다 높은 연기발생률(TSRR) = (407.3~902.0) $m^2/m^2$과 높은 $CO_{mean}$ (0.0765~0.0832) kg/kg 값을 보였다. 특별히 피페라지노메틸-비스-포스폰산으로 처리한 시험편에 대하여 1차 연기발생속도(1st-SPR) = 0.0124 g/s 피이크는 무처리한 시험편에 비하여 낮았다. 이에 반하여 2차 연기발생속도(2nd-SPR) = 0.183 g/s 피이크는 높았다. 따라서 알킬렌디아미노알킬-비스-포스폰산으로 처리한 시험편은 처리하지 않은 시험편에 비하여 그의 연소 억제성을 부분적으로 향상시켰다.
이 연구에서는 피페라지노메틸-비스-포스폰산(PIPEABP), 메틸피페라지노메틸-비스-포스폰산(MPIPEABP), N,N-디메틸렌디아미노메틸-비스-포스폰산(MDEDAP)으로 처리된 리기다 소나무의 연소성을 시험하였다. 15 wt%의 알킬렌디아미노알킬-비스-포스폰산 수용액으로 리기다 소나무에 3회 붓칠하여 실온에서 건조시킨 후, 콘칼로리미터(ISO 5660-1)를 이용하여 그의 연소성을 시험하였다. 그 결과, 알킬렌디아미노알킬-비스-포스폰산으로 처리한 시험편은 비스-디메틸아미노메틸 포스피닉산(DMDAP) (280 s)을 제외하고, 연소속도 감소에 의하여 무처리한 시험편에 비해 최대질량감소율 도달시간 ($TMLR_{peak}$) = (315~420) s을 지연시켰다. 그리고 그의 화학 합성물로 처리한 시험편은 무처리한 시험편보다 높은 연기발생률(TSRR) = (407.3~902.0) $m^2/m^2$과 높은 $CO_{mean}$ (0.0765~0.0832) kg/kg 값을 보였다. 특별히 피페라지노메틸-비스-포스폰산으로 처리한 시험편에 대하여 1차 연기발생속도(1st-SPR) = 0.0124 g/s 피이크는 무처리한 시험편에 비하여 낮았다. 이에 반하여 2차 연기발생속도(2nd-SPR) = 0.183 g/s 피이크는 높았다. 따라서 알킬렌디아미노알킬-비스-포스폰산으로 처리한 시험편은 처리하지 않은 시험편에 비하여 그의 연소 억제성을 부분적으로 향상시켰다.
This study was performed to test the combustive properties of Pinus rigida specimens treated with piperazinomethyl-bis-phosphonic acid (PIPEABP), methylpiperazinomethyl-bis-phosphonic acid (MPIPEABP), and N,N-dimethylethylene-diaminomethyl-bis-phosphonic acid (MDEDAP). Pinus rigida Plates were paint...
This study was performed to test the combustive properties of Pinus rigida specimens treated with piperazinomethyl-bis-phosphonic acid (PIPEABP), methylpiperazinomethyl-bis-phosphonic acid (MPIPEABP), and N,N-dimethylethylene-diaminomethyl-bis-phosphonic acid (MDEDAP). Pinus rigida Plates were painted in three times with 15 wt% alkylenedi-aminoalkyl-bis-phosphonic acid solutions at the room temperature. After drying specimen treated with chemicals, combustive properties were examined by the cone calorimeter (ISO 5660-1). It was indicated that the specimens treated with chemicals showed the later time to peak mass loss rate ($TMLR_{peak}$) = (315~420) s than that of virgin plate by reduc-ing the burning rate except for $TPMR_{peak}$ (280 s) treated with DMDAP. In adition, the specimens treated with chemicals showed both the higher total smoke release rate (TSRR) (407.3~902.0) $m^2/m^2$ and $CO_{mean}$ production (407.3~902.0) $m^2/m^2$ than those of virgin plate. Especially, for the specimens treated with PIPEABP, 1st-smoke production rate (1st-SPR) (0.1250~0.1297) g/s was lower than that of virgin plate, while the 2nd-SPR (0.183 g/s) was higher. Thus, It is supposed that the combustion-retardation properties were improved by the partial due to the treated alkylenediaminoalkyl-bis-phos-phonic acids in the virgin Pinus rigida.
This study was performed to test the combustive properties of Pinus rigida specimens treated with piperazinomethyl-bis-phosphonic acid (PIPEABP), methylpiperazinomethyl-bis-phosphonic acid (MPIPEABP), and N,N-dimethylethylene-diaminomethyl-bis-phosphonic acid (MDEDAP). Pinus rigida Plates were painted in three times with 15 wt% alkylenedi-aminoalkyl-bis-phosphonic acid solutions at the room temperature. After drying specimen treated with chemicals, combustive properties were examined by the cone calorimeter (ISO 5660-1). It was indicated that the specimens treated with chemicals showed the later time to peak mass loss rate ($TMLR_{peak}$) = (315~420) s than that of virgin plate by reduc-ing the burning rate except for $TPMR_{peak}$ (280 s) treated with DMDAP. In adition, the specimens treated with chemicals showed both the higher total smoke release rate (TSRR) (407.3~902.0) $m^2/m^2$ and $CO_{mean}$ production (407.3~902.0) $m^2/m^2$ than those of virgin plate. Especially, for the specimens treated with PIPEABP, 1st-smoke production rate (1st-SPR) (0.1250~0.1297) g/s was lower than that of virgin plate, while the 2nd-SPR (0.183 g/s) was higher. Thus, It is supposed that the combustion-retardation properties were improved by the partial due to the treated alkylenediaminoalkyl-bis-phos-phonic acids in the virgin Pinus rigida.
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문제 정의
본 연구에서는 목재의 효과적인 활용에 대한 화재 위험성을 개선하기 위하여 전술한 방법 중 목질재료의 특성상 화학 첨가제를 첨가하는 방법을 택하였고, 콘칼로리미터(ISO 5660-1)를 이용하여 최대질량감소율 도달시간, 1, 2차 최대 열방출률, 발생가스 및 연기관련 값을 평가하므로써 난연제 설계의 기초적인 정보를 제시하고자 한다.
제안 방법
본 실험에서 사용된 난연제는 인-질소(P-N) 구조의 기 보고된 Scheme 1(20), 2(21)의 piperazinomethyl-bis-phosphonic acid (PIPEABP) #, methylpiperazinomethyl-bis-phosphonic acid (MPIPEABP) #, N,N-dimethylethylenediaminomethyl-bis-phosphonic acid (MDEDAP) #, bis-(dimethylaminomethyl) phosphinic acid (DMDAP) #을 택하여 그들의 효과를 비교하였다.
본 연구에서 선정된 시험편은 콘칼로리미터에 수평으로 설치하고 외부 점화장치를 부착한 상태로 25 kW/m2 외부열 유속에 수십 분 동안 노출시켜 착화되는 시간과 착화된 시료로부터 열방출률 및 연기 관련 지수를 구하였다.
시편홀더는 수평방향으로 위치시켰다. 시편의 체적밀도는 시험하기 전에 부피와 무게를 측정하여 계산하였다. 연소시험은 지속적인 불꽃 연소가 시작된 때부터 30min 경과 후에 종료하였으며, 추가로 2min간의 데이터 수집시간을 부여하였다.
시험에 앞서 콘히터의 열량이 설정값 ±2% 이내, 산소분석기의 산소농도가 (20.95±0.01)%가 되도록 교정하고 배출유량을 (0.024±0.002) m3/s로 설정하였다.
그러나 PIPEABP (at 420 s), DMEDAP (at 360 s)로 처리된 시험편은 최대질량감소율 도달 시간이 앞의 경향과 다르게 길었다. 최대질량감소율 도달시간은 알킬렌디아미노알킬-비스-포스포닉산으로 처리한 시험편에 대하여 각각 PIPEABP (420s), MPIPEABP (315s), DMEDAP (360 s)로서 무처리한 시험편(285 s)보다 긴시간으로 측정되었다. 이것은 시험편에 처리된 화학 합성물의 분자 구조상 P-N-N-P의 구조에 의하여 숯생성이 용이하므로, 이에 의하여 시험편 표면에 열 및 산소공급을 차단하여 연소억제 효과가 우수한 것으로 이해된다.
대상 데이터
화학 첨가제의 농도는 모든 시험편에 대하여 15 wt%로 일정하게 조절하였다. 공시편은 같은 목재를 증류수로 붓칠한 후 위와 같은 방법으로 건조시켜 비교 데이터로 이용하였다.
본 연구에 사용된 시험편은 리기다 소나무로서 시중에서 일반 건자재용을 구입하였다. 이 시험목은 제재 작업 전 1 yr 동안 자연건조 되었다.
사용한 시험편의 두께는 10 mm로서 크기는 100 mm×100 mm의 규격으로 제작하였으며, 시험조건은 온도(23±2) ℃, 상대습도 (50±5)%에서 함량이 될 때까지 유지한 다음 알루미늄 호일로 비노출면을 감싼다.
시험편은 단열재인 저밀도 유리섬유를 이용하여 높이를 조절하였으며, 시편 홀더로의 열손실을 감소시키기 위하여 전도도가 낮은 고밀도 세라믹판 재료로 절연시켰다. 시편홀더는 수평방향으로 위치시켰다.
화학적 첨가제로서 alkylenediaminoalkyl-bis-phosphonic acid derivatives(19)와 bis-(dimethylaminomethyl) phosphonic acid(20)는 기 합성된 것을 사용하였다. 앞의 연구에서 DMDAP를 사용하여 시험한 연소성질(23) 일부를 참고하였다. 기타 시약은 Samchun Pure Chemical Co.
이 시험목은 제재 작업 전 1 yr 동안 자연건조 되었다. 화학적 첨가제로서 alkylenediaminoalkyl-bis-phosphonic acid derivatives(19)와 bis-(dimethylaminomethyl) phosphonic acid(20)는 기 합성된 것을 사용하였다. 앞의 연구에서 DMDAP를 사용하여 시험한 연소성질(23) 일부를 참고하였다.
이론/모형
3종의 알킬렌디아미노알킬-비스-포스포닉산과 1종의 비스-디알킬아미노알킬 포스폰산으로 처리한 리기다 소나무 시험편의 연소특성에 관한 실험을 ISO 5660-1 표준에 따른 콘칼로리미터를 이용하여 수행하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다.
연소특성 시험은 ISO 5660-1의 방법에 의해 dual cone calorimeter (Fire Testing Technology)를 이용하여 열 유속(heat flux) 25 kW/m2 조건에서 수행 하였다(18). 사용한 시험편의 두께는 10 mm로서 크기는 100 mm×100 mm의 규격으로 제작하였으며, 시험조건은 온도(23±2) ℃, 상대습도 (50±5)%에서 함량이 될 때까지 유지한 다음 알루미늄 호일로 비노출면을 감싼다.
성능/효과
1) 최대질량감소율 도달시간은 알킬렌디아미노알킬-비스-포스포닉산으로 처리한 시험편에 대하여 각각 PIPEABP (420 s), MPIPEABP (315 s), DMEDAP (360 s)로서 무처리한 시험편(285 s)보다 긴시간으로 측정되었다. 이것은 시험편에 처리된 화학 합성물의 분자 구조상 P-N-N-P의 구조에 의하여 숯생성이 용이하므로, 이에 의하여 시험편 표면에 열 및 산소공급을 차단하여 연소억제 효과가 우수한 것으로 이해된다.
3) 화학 합성물 수용액으로 처리한 시험편의 총연기방출률은 (407.3~902.0) m2/m2으로 측정되었으며, 무처리한 시험편의 총연기방출률 244.9 m2/m2에 비하여 높은 수치를 나타내었다. 이것은 이들이 연소시 불완전 연소로 인하여 발생되는 것으로 판단된다.
4) 시험편의 착화후 1st-SPR은 무처리한 시험편이 1st-SPR이 0.0137 g/s (at 75 s)으로서 화학 합성물로 처리된 시험편과의 연기발생속도가 특별하게 나타낸 것은 아니나, 1st-SPR 도달시간은 각각 PIPEABP (130 s), MPIPEABP (95 s), DMEDAP (10 s)로 무처리 시험편보다 상당히 지연되었다. 이후 2nd-SPR에 대하여 DMDAP (0.
그리고 타지 않은 숯은 빛을 냉각시키는 원인이 되며 불꽃 영역으로부터 불완전연소를 만드는 연기로 되어 탈출한다. 무처리한 공시편 및 화학 합성물로 처리된 리기다 소나무의 연기 생성 거동은 열방출 영역에서 연기가 생성 되었으며, 연기생성 속도는 열방출률이 높은 곳에서 초기 연기 생성 속도보다 증가하였다.
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