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대나무 섬유의 난연화 및 샌드위치 구조 복합재료 제조연구
A Study on Flame Retardant Treatment on Bamboo Nonwoven Fabric and Manufacturing of Sandwich Structure Composites 원문보기

Composites research = 복합재료, v.33 no.6, 2020년, pp.408 - 414  

이동우 (The Research Inst. of Mechatronics, Changwon National University) ,  프라바카 (The Research Inst. of Mechatronics, Changwon National University) ,  송정일 (Dept. of Mechanical Engineering, Changwon National University)

초록
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샌드위치 구조는 우수한 강도와 경량성을 동시에 만족하는 구조물로써 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 스킨은 주로 고강도의 섬유가, 코어는 경량화에 유리한 허니콤 구조 및 발사(balsa) 나무가 주로 사용되고 있으나, 내부의 공기층 및 난연처리의 어려움으로 인하여 화재에 취약하는 것이 단점이다. 본 연구에서는 대나무 섬유의 난연처리 연구를 통하여 친환경적인 소재를 이용한 난연처리 조건을 제시하였다. 또한 대나무 섬유를 이용하여 천연섬유 샌드위치 복합재료를 제조하고 기계적 특성평가를 수행하였다. 난연성이 향상된 천연섬유를 이용하여 샌드위치 구조의 복합재료를 제조한다면 새로운 유형의 복합재료가 될 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The present engineering sector focused on the sandwich composites and almost covered all engineering fields because of decent mechanical properties with a lightweight structure. It mainly consists of high strength fiber skin and porous structure core like corrugated, honeycomb, balsa wood, and foams...

주제어

표/그림 (16)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 대나무 섬유의 난연화 조건 연구 시 표면처리에는 친환경 소재인 키토산 및 탄산수소나트륨, 인계난연제인 암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate, APP)를 사용하였으며, 친환경 소재를 APP와 함께 사용함으로써 상승작용(Synergetic effect)을 알아보고자 하였다.
  • 또한 섬유의 난연거동을 분석함으로써 유효 난연제의 종류 및 최적 함량에 대하여 고찰하였다.
  • 준비하고자 하였다. 또한 스킨과 코어가 모두 대나무 섬유로 이루어져 있는 샌드위치 구조의 복합재료를 제작하여 기계적 물성을 평가함으로써 천연섬유의 스킨에 대한 적용가능성을 알아보고자 하였다.
  • 하나이다[17]. 본 연구에서는 대나무 줄기와 잎으로부터 추출된 펄프로 만들어진 균일한 물성을 지닌 대나무 부직포(Seongchang Industry, Korea) 섬유를 보강재(reinforcement)로 사용함으로써 외부 요인으로 인한 불균일한 물성을 최소화하고자 하였다. 또한 에폭시 수지를 아크릴산과 반응시켜 스티렌에 용해시켜 얻은 열경화성 수지의 일종인 비닐에스터(Vinyl- ester, Hoje Chem, Korea)를 기지재(matrix)로 사용하여 복합재료를 제조하였다.
  • 본 연구에서는 친환경 소재를 이용한 대나무 섬유의 난연처리 조건을 제시함으로써 친환경 난연 샌드위치 구조복합재료를 제조하는데 사용할 수 있는 난연성의 대나무섬유를 준비하고자 하였다. 또한 스킨과 코어가 모두 대나무 섬유로 이루어져 있는 샌드위치 구조의 복합재료를 제작하여 기계적 물성을 평가함으로써 천연섬유의 스킨에 대한 적용가능성을 알아보고자 하였다.

가설 설정

  • 본 연구에서는 대나무 부직포 섬유를 샌드위치 패널의 제작에 사용하였으며, 스킨과 코어에 대해서 각각 살펴보면, 스킨에는 대나무 부직포를 그대로 사용하고, 코어에는 5 mm의 길이로 잘게 자른 단섬유의 형태로 사용하였다. 이는 서로 다른 물성이 적용된 샌드위치 구조의 평판을 제작하기 위한 목적이며, 단섬유의 경우 성형공정에도 유리한 측면이 있어 대량생산에 활용하는 것을 가정하여 사용한 것이다.
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참고문헌 (17)

  1. May-Pat, A., Valadez-Gonzalez, A., and Herrera-Franco, , P.J., "Effect of Fiber Surface Treatments on the Essential Work of Fracture of HDPE-continuous Henequen Fiber-reinforced Composites", Polymer Testing, Vol. 32, No. 6, 2013, pp. 1114-1122. 

  2. Li, M., Pu, Y., Thomas, V.M., Yoo, C.G., Ozcan, S., Deng, Y., Nelson, K., and Ragauskas, A.J., "Recent Advancement of Plant-based Natural Fiber-reinforced Composites and Their Applications," Composites Part B, Vol. 200, 2020, pp. 108254. 

  3. Khan, T., Sultan, M.T., and Ariffin, A.H., "The Challenges of Natural Fiber in Manufacturing, Material Selection, and Technology Application: A Review," Reinforced Plastic & Composites, Vol. 37, 2018, pp. 770-779. 

  4. Li, Y., Mai, Y.-W., and Ye, L., "Sisal Fibre and Its Composites: a Review of Recent Developments," Composite Science Technology, Vol. 60, 2000, pp. 2037-2055. 

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  6. Kwon, H.J., Sunthornvarabhas, J., Park, J.W., Lee, J.H., Kim, H.J., Piyachomkwan, K., Sriroth, K., and Cho, D., "Tensile Properties of Kenaf Fiber and Corn Husk Flour Reinforced Poly(lactic acid) Hybrid Bio-composites: Role of Aspect Ratio of Natural Fibers," Composites Part B, Vol. 56, 2014, pp. 232-237. 

  7. Joshia, S.V., Drzalb, L.T., Mohanty, A.K., and Arora, S., "Are Natural Fiber Composites Environmentally Superior to Glass Fiber Reinforced Composites?," Composites Part A, Vol. 35, 2004, pp. 371-376. 

  8. Athijayamani, A., Thiruchitrambalam, M., Manikandan, V., and Pazhanivel, B., "Mechanical Properties of Natural Fibers Reinforced Polyester Hybrid Composite," International Journal of Plastics Technology, Vol. 14, 2010, pp. 104-116. 

  9. Defoirdt, N., Biswas, S., De Vriese, L., Van Acker, J., Ahsan, Q., Gorbatikh, L., Van Vuure, A., and Verpoest, I., "Assessment of the Tensile Properties of Coir, Bamboo and Jute Fibre," Composites Part A, Vol. 41, No. 5, 2010, pp. 588-595. 

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  11. Hachemane, B., Zitoune, R., and Bezzazi, B., "Sandwich Composites Impact and Indentation Behavior Study," Composites Part B, Vol. 51, 2013, pp. 1-10. 

  12. Reis, L., and Silva, A., "Mechanical Behavior of Sandwich Structures Using Natural Cork Agglomerates as Core Materials" Journal of Sandwich Structures & Materials, Vol. 11, No. 6, 2009, pp. 487-500. 

  13. Zhang, Z.X., Zhang, J., Lu, B.-X., Xin, Z.X., Kang, C.K., and Kim, J.K., "Effect of Flame Retardants on Mechanical Properties, Flammability and Foamability of PP/Wood-Fiber Composites," Composites Part B, Vol. 43, No. 2, 2012, pp. 150-158. 

  14. Kandola, B.K., "Flame Retardant Characteristics of Natural Fibre Composites", In M. J. John, & S. Thomas (Eds.), pp.86-117, Natural Polymers, Volume 1: Composites. 

  15. Chapple, S., and Anandjiwala, R., "Flammability of Natural Fiber-reinforced Composites and Strategies for Fire Retardancy: a Review," Journal of Thermoplastic Composite Materials, Vol. 23, 2010, pp. 871-893. 

  16. "Standard Test Method for Measuring the Comparative Burning Characteristics of Solid Plastics in a Vertical Position", ASTM D3801, Vol. 8. 

  17. Al-Oqla, F.M., and Sapuan, S.M., "Natural Fiber Reinforced Polymer Composites in Industrial Applications: Feasibility of Date Palm Fibers for Sustainable Automotive Industry," Journal of Cleaner Production, Vol. 66, 2014, pp. 347-354. 

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