다양한 접착제로 제조한 단열재용 저밀도섬유판의 특성(I) - 단열성능 및 물리적 성질 - Characteristics of Low Density Fiberboards for Insulation Material with Different Adhesives (I) - Thermal Insulation Performance and Physical Properties -원문보기
본 연구에서는 단열성능 및 물리적 성질이 우수한 친환경 목섬유 단열재의 제조 기술을 확립하기 위하여 멜라민 요소 폼알데하이드(MUF), 페놀 폼알데하이드(PF), emulsified MDI (eMDI) 및 라텍스계 수지 등 서로 다른 접착제로 제조한 저밀도섬유판의 특성을 비교하였다. 그 결과 MUF, PF, eMDI 수지 접착제로부터는 경질(硬質) 저밀도섬유판이, 라텍스계 수지 접착제로부터는 연질(軟質)의 저밀도섬유판이 각각 제조되었다. 모든 저밀도섬유판은 일반 중밀도섬유판에 비해 현저히 낮은 열전도율을 나타냈으며, 압출 발포 폴리스티렌과 유사한 단열 성능을 나타내는 것으로 조사되었다. 한편 본 연구에서 제조한 저밀도섬유판 중 eMDI를 사용한 것은 흡수 두께/길이 팽창률 및 휨 강도 등 물리적 성질이 가장 우수하였다.
본 연구에서는 단열성능 및 물리적 성질이 우수한 친환경 목섬유 단열재의 제조 기술을 확립하기 위하여 멜라민 요소 폼알데하이드(MUF), 페놀 폼알데하이드(PF), emulsified MDI (eMDI) 및 라텍스계 수지 등 서로 다른 접착제로 제조한 저밀도섬유판의 특성을 비교하였다. 그 결과 MUF, PF, eMDI 수지 접착제로부터는 경질(硬質) 저밀도섬유판이, 라텍스계 수지 접착제로부터는 연질(軟質)의 저밀도섬유판이 각각 제조되었다. 모든 저밀도섬유판은 일반 중밀도섬유판에 비해 현저히 낮은 열전도율을 나타냈으며, 압출 발포 폴리스티렌과 유사한 단열 성능을 나타내는 것으로 조사되었다. 한편 본 연구에서 제조한 저밀도섬유판 중 eMDI를 사용한 것은 흡수 두께/길이 팽창률 및 휨 강도 등 물리적 성질이 가장 우수하였다.
This study was carried out to compare the characteristics of low density fiberboards (LDFs) manufactured with different adhesive types such as melamine urea formaldehyde (MUF), phenol formalehyde (PF), emulsified MDI (eMDI) and latexes resins. As results, hard LDFs were successfully manufactured by ...
This study was carried out to compare the characteristics of low density fiberboards (LDFs) manufactured with different adhesive types such as melamine urea formaldehyde (MUF), phenol formalehyde (PF), emulsified MDI (eMDI) and latexes resins. As results, hard LDFs were successfully manufactured by MUF, PF and eMDI resins. Thermal conductivities of all LDFs were significantly lower than commercial medium density fiberboard. Especially, all LDFs showed comparable thermal insulation performance with extruded polystyrene foam (XPS). LDF manufactured with eMDI resins showed the highest physical properties such as thickness/length swelling by water absorption and bending strength.
This study was carried out to compare the characteristics of low density fiberboards (LDFs) manufactured with different adhesive types such as melamine urea formaldehyde (MUF), phenol formalehyde (PF), emulsified MDI (eMDI) and latexes resins. As results, hard LDFs were successfully manufactured by MUF, PF and eMDI resins. Thermal conductivities of all LDFs were significantly lower than commercial medium density fiberboard. Especially, all LDFs showed comparable thermal insulation performance with extruded polystyrene foam (XPS). LDF manufactured with eMDI resins showed the highest physical properties such as thickness/length swelling by water absorption and bending strength.
따라서 본 연구에서는 전술한 바와 같은 MUF, PF, eMDI 및 라텍스계 수지 접착제들의 특징에 주목하여 친환경적이면서도 단열성 및 현장 시공시 작업성을 향상시키기 위한 단열재의 개발을 목적으로 목섬유로부터 경량 저밀도섬유판을 제조하고, 이들의 단열성능 및 물리적 특성을 비교하였다.
제안 방법
제조 과정은 먼저 원통형 회전 도포기에 목섬유를 투입하고 분사노즐을 통해 접착제를 도포하면서 혼합한 후, 이들을 350 mm3 크기의 성형틀에 넣어 매트형태로 만들었다. 매트성형 후에는 온도 150℃, 압력 5 kgf/cm2의 조건 하에서 21 sec./mm로 열압하였는데, 열압 후 열판으로부터 의 섬유판 분리가 용이하도록 이형제를 소량 사용하였으며, 전술한 방법으로 모든 접착제당 각 3매씩 섬유판을 제조하여 특성 분석에 사용하였다.
섬유판의 크기는 가로 × 세로 350 mm, 두께 20 mm가 되면서 밀도는 0.10 g/cm3이 되도록 목표를 설정하여 투입 목섬유 및 수지 접착제의 양을 산출하였다. 이때 모든 수지 접착제의 함지율은 총 투입 목섬유의 전건무게 대비 35%가 되도록 고정하였고, 각 수지 접착제의 특성을 고려하여 경화제의 첨가량을 조절하였다(Table 2).
10 g/cm3이 되도록 목표를 설정하여 투입 목섬유 및 수지 접착제의 양을 산출하였다. 이때 모든 수지 접착제의 함지율은 총 투입 목섬유의 전건무게 대비 35%가 되도록 고정하였고, 각 수지 접착제의 특성을 고려하여 경화제의 첨가량을 조절하였다(Table 2). 제조 과정은 먼저 원통형 회전 도포기에 목섬유를 투입하고 분사노즐을 통해 접착제를 도포하면서 혼합한 후, 이들을 350 mm3 크기의 성형틀에 넣어 매트형태로 만들었다.
대상 데이터
수지는 총 6종을 선택하였으며, 이들의 기초특성은 Table 1에 나타냈다. 이 중 MUF 및 PF 수지는 기존에 알려진 방법(Lee et al., 2012)에 의거하여 실험실에서 직접 제조하였으며, eMDI 및 라텍스계 수지는 Huntsman (Huntsman International LCC, TX, USA)과 명광화학공업(Myungkwang Chemical IND. CO., LTD, Busan, Korea)에서 각각 구입하여 사용하였다. 이때 라텍스계 수지는 점도가 서로 다른 것을 사용하였다.
저밀도섬유판을 제조하기 위하여 함수율 약 5%의 라디에타파인 목섬유를 이용하였다. 수지는 총 6종을 선택하였으며, 이들의 기초특성은 Table 1에 나타냈다.
이론/모형
저밀도섬유판의 단열성능을 평가하기 위하여 열전도율 분석장치(λ-Meter EP500e, Messtechnik GmbH, Germany)로 열전도율을 측정하였다. 물리적 성질을 조사하기 위해서는 한국산업규격의 섬유판(KS F 3200, 2016) 기준에 명시된 시편의 치수와 개수 및 시험방법을 준용하여 밀도, 함수율, 흡수 두께/길이 팽창률 및 휨강도 등을 측정하였다. 이때 모든 성능평가에 이용된 시편은 저밀도섬유판 제조 후 항온항습 조건에서 2주 이상 보관한 것을 사용하였다.
2. 두께 약 20 mm, 밀도 약 0.10 g/cm3의 제원을 갖는 저밀도섬유판은 접착제의 종류 및 경질-연질 여부와 상관없이 우수한 단열성능을 나타내었다.
3. 모든 저밀도섬유판들은 국내 기준을 만족시키는 밀도, 함수율, 흡수 두께/길이 팽창률 등의 물리적 성질을 나타내었다.
4. eMDI 접착제로 제조된 저밀도섬유판은 본 연구에서 제조한 것들 중 가장 우수한 단열성능 및 물리적 성질을 나타내었다.
후속연구
상기와 같은 단열성능 및 물리적 특성의 분석 결과들을 종합하여 국내 기준과 비교하면, 본 연구에서 제조한 연질 저밀도섬유판 중 Latex-433로 제조된 것은 A급, Latex-710 및 -810은 T급으로 분류되며 MUF, PF, eMDI 등 경질의 것들은 모두 내수 저밀도섬유판으로 각각 분류될 수 있을 것으로 생각한다. 따라서 천연재료를 사용한 즉, 우수한 단열성능을 갖는 목섬유 단열재의 제조 가능성이 시사되었으며, 향후 단열재용 저밀도섬유판 제조 기술의 확립과 국산화를 위해서는 난연성 및 폼알데하이드 방출특성 분석 등 안전성에 대한 후속 연구가 수반되어야 할 것으로 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
단열재는 원료에 따라 어떻게 구분되는가?
단열재는 열의 흐름, 즉 열의 이동이 높은 곳에서 낮은 방향으로 또는 그 반대로 이동하는 것을 방지하는 물질의 총칭으로써 어떤 물체로 대류가 일어나지 않는 공기층을 형성하여야 하며 단열성, 불연성, 흡음성 등의 성질이 기본적으로 요구된다. 단열재는 그 원료에 따라서 크게 천연재료와 합성재료를 사용한 것으로 구분되는데 현재 우리나라에서 사용되고 있는 단열재의 약 65%는 합성재료를 사용한 것, 즉 (압출)발포 폴리스티렌, 발포 폴리우레탄, 폴리에틸렌 등이 차지하고 있다(Park et al., 2012).
단열재의 요구조건은?
단열재는 열의 흐름, 즉 열의 이동이 높은 곳에서 낮은 방향으로 또는 그 반대로 이동하는 것을 방지하는 물질의 총칭으로써 어떤 물체로 대류가 일어나지 않는 공기층을 형성하여야 하며 단열성, 불연성, 흡음성 등의 성질이 기본적으로 요구된다. 단열재는 그 원료에 따라서 크게 천연재료와 합성재료를 사용한 것으로 구분되는데 현재 우리나라에서 사용되고 있는 단열재의 약 65%는 합성재료를 사용한 것, 즉 (압출)발포 폴리스티렌, 발포 폴리우레탄, 폴리에틸렌 등이 차지하고 있다(Park et al.
녹색 건축 기술 개발의 확립에서 천연재료사용이 중요해지는 이유는?
, 2010). 그러나 기존에 개발되어 현재 사용되고 있는 천연재료를 사용한 단열재들이 최근의 제로에너지건물 및 패시브하우스 기준을 충족시키기 위해서는 원료의 투입량 및 최종 제품의 두께 증가가 야기될 수 있으며, 이는 곧 실제 주거공간의 축소와 경제성 및 현장 작업성에 지대한 영향을 미치게 된다. 따라서 천연재료를 사용하여 경제적이면서도 경량의 비교적 얇은 단열재를 제조하기 위한 방안 모색은 향후 녹색 건축 기술 개발의 확립에서 중요한 위치를 차지할 것이다.
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