[논문]이소시아네이트 관능기 매개인자에 의한 화재 특성의 실험적 연구

이재걸; 한경호; 조형원; 윤도영

doi:10.7842/kigas.2022.26.3.27

이소시아네이트 관능기 매개인자에 의한 화재 특성의 실험적 연구
Experimental Study of Fire Characteristics by Isocyanate Functional Parameter 원문보기

한국가스학회지 = Journal of the Korean institute of gas, v.26 no.3, 2022년, pp.27 - 37

이재걸 (광운대학교 화학공학과) , 한경호 (광운기술) , 조형원 (광운대학교 화학공학과) , 윤도영 (광운대학교 화학공학과)

초록
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최근 ESS(전기저장장치)의 보급이 늘어나면서 ESS에 의한 지속적인 화재발생으로 인명 및 재산의 피해 또한 급증하고 있다. ESS에 활용되는 우레탄 샌드위치 패널에 제조에 있어 난연 성능의 향상이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 연질 폴리우레탄 폼의 난연 특성을 구현하고자 제품의 물성을 변화시키는 이소시아네이트 관능기 파라미터의 변화로 인한 제품의 조직 치밀도가 화재성능에 미치는 영향을 연구하였다. 우레탄 조직의 치밀도를 변화시켜가며 제품을 제작하여 연소성능 시험, 가스유해성 시험, 연기밀도 시험을 진행하였다. 그 결과 총 방출열량은 이소시아네이트 관능기 그룹이 높은 경우 성능이 우수하고, 최대 열 방출율과는 상관이 없는 것을 확인하였다. 이소시아네이트 관능기 그룹의 값이 2.7이상에서 형상의 붕괴를 방지할 수 있었다. 가스유해성 시험에서는 이소시아네이트 관능기 그룹이 상대적으로 높아 조직이 치밀하면서 탄화 막 형성이 용이한 Char시스템용 난연제가 추가적으로 투입되어야 성능이 상승하였고, 연기밀도 시험에서는 이소시아네이트 관능기 그룹의 값이 2.75이상에서 성능이 증가되는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구의 결과로 기존에 사용되던 저렴한 우레탄 샌드위치 패널을 대체할 난연제 개발에 기반을 마련할 수 있을 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper

With the recent increase in the spread of ESS (Electric Storage System), the damage to human life and property is also rapidly increasing due to continuous fires caused by ESS. In the manufacture of urethane sandwich panels used in ESS, it is necessary to improve the flame retardant performance. In this study, in order to realize the flame retardant properties of flexible polyurethane foam, the effect of the tissue density of the product due to the change of the isocyanate functional group parameter that changes the physical properties of the product on the fire performance was studied. The product was manufactured by changing the density of the urethane structure, and combustion performance tests, gas toxicity tests, and smoke density tests were performed. As a result, it was confirmed that the total amount of heat released had excellent performance when the isocyanate functional group was high, and had no correlation with the maximum heat release rate. When the value of the isocyanate functional group was 2.7 or more, the collapse of the shape could be prevented. In the gas hazard test, the performance was increased when the isocyanate functional group was relatively high, so a flame retardant for the Char system, which had a dense structure and easy to form a carbonized film, was added. confirmed to be. Therefore, as a result of this study, it is thought that it will be possible to lay the foundation for the development of a flame retardant to replace the cheap urethane sandwich panel used in the past.

주제어

표/그림 (16)

표 Table 1. Material properties
표 Table 2. Molecular weight by Eq. (1) and (2)
표 Table 3. Experimental material composition ratio
표 Table 4. Total equivalent of OH functional groups
표 Table 5. Total equivalent of NCO functional groups
표 Table 6. KS F ISO 5660-1
그림 Fig. 1. Combustion performance test – Heat release, smoke generation, mass reduction rate-Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method) (KS F ISO 5660-1 2018)
그림 Fig. 2. Test method for gas toxicity of building finishing materials (KS F 2271. 2019).
그림 Fig. 3. Standard test method for specific optical density of smoke generated by solid materials. (ASTM E 662, 2015).
그림 Fig. 4. Results of combustion performance test - Heat relese, smoke generation, mass reduction rate – Part 1 : Heat release rate (cone calorimeter method, KS F ISO 5660-1).
그림 Fig. 5. Results of test method for gas toxicity of building finishing materials (KS F 2271).
표 Table 7. KS F ISO 5660-1 result
그림 Fig. 6. Results of standard test method for specific optical density of smoke generated by solid materials (ASTM E 662).
표 Table 8. KS F 2271 result
그림 Fig. 7. Comparison of standard test method for specific optical density of smoke generated by solid materials.(ASTM E 662)
표 Table 9. ASTM E 662 result

참고문헌 (9)

소방청, 전기저장시설의 화재안전기준(NFSC 607), (2022)
국토교통부, 건축자재등 품질인정 및 관리기준 (국토교통부고시 제2022-84호), (2022)
Technical Standards of KEPCO, Cable Heat Insulation Materials ES-8030-0001, (2016)
KKwang-muk Park et al, "A Study on the Fire Risk of ESS through Fire Status and Field Investigation", Fire Science and Engineering, 32(6), 91-99, (2018)
Oh-deok Kwon et al, Effect of Flame Retardants on Flame Retardancy of Flexible Polyurethane Foam, Applied Chemistry for Engineering, 24(2), 208-213, (2013)
Jang-bok Nam, Jin-hwan Choi, "Research Trends of Flame Retardant and Flame Retardant Resin", Polymer Science and Technology, 20(1), 8-15, (2009)
KS F ISO5660-1, Reaction-to-fire tests-Heat release, smoke production and mass loss rate-Part 1: Heat release rate(cone calorimeter method) and smoke production rate (dynamic measurement), (2018)
KS F 2271, Testing method for gas toxicity of finish materials of buildings, (2019)
ASTM E 662, Standard Test Method for Specific Optical Density of Smoke Generated by Solid Materials (2015)

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