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고흡수성 중합체의 자연발화와 활성화에너지 측정에 관한 연구
A Study on Measurements of Autoignition and Activation Energy of Superabsorbent Polymers 원문보기

한국재난정보학회논문집 = Journal of the Society of Disaster Information, v.19 no.2, 2023년, pp.292 - 304  

허종만 (Department of Fire Protection Engineering, Pukyong National University) ,  최재욱 (Pukyong National University)

초록
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연구목적: 일상생활의 편의를 위해 개발된 고흡수성 중합체가 생산 및 저장 사업장에서 크고 작은 발화 사고가 발생하고 있는 바, 이에 대한 화재사고 예방대책 수립을 위한 실험적인 기초자료의 확보를 위해 이 연구를 수행하였다. 연구방법: 시료용기를 가로 및 세로는 0.2m로 고정하고, 폭을 각각 3cm, 5cm, 7cm, 그리고 14cm의 크기로 직육면체 형태로 하여 무한평판에 접근하게 하였다. 미리 설정된 온도제어 프로그램에 따라 소정의 온도로 가열되게 한 항온조 중심부에 시료용기를 고정시키고 중심부의 온도가 설정하여 둔 온도보다 20℃이상 상승한 경우를 ｢발화｣한 것으로, 시료의 중심부 온도가 설정하여 둔 온도와 유사하게 지속되었을 경우를 ｢비발화｣한 것으로 판정하였다. 연구결과: 자연발화의 한계온도는 시료용기의 폭이 3cm일 때 212.5℃, 5cm일 때 202.5℃, 7cm일 때 192.5℃, 그리고 14cm일 때에는 177.5℃로 산출되었다. 최고의 온도에 도달되는 발화를 위한 유도시간은 3cm일 경우 약 42시간, 5cm일 경우 약 91시간, 7cm일 경우 약 151시간, 그리고 14cm일 경우 약 300시간으로 나타났다. 결론: ① 시료용기의 크기가 커질수록 자연발화온도는 낮아지고, 최고의 온도에 도달되는 발화를 위한 유도시간은 길어졌다. ② 겉보기활성화에너지는 39.30 [kcal/mol]으로 산출되었으며, 상관도는 99.5%였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Purpose: This study was conducted to obtain experimental data for the establishment of preventive measures against fire, as large and small fire accidents occur at production and storage sites of superabsorbent polymers developed for the convenience of daily life. Method: The sample container was fi...

주제어

#고흡수성 중합체   #자연발화   #발화한계온도   #발화유도시간   #겉보기 활성화에너지  

표/그림 (12)

AI 본문요약
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제안 방법

  • 고흡수성 중합체의 자연발화온도(AIT : Auto-Ignition Temperature)를 구하기 위하여 시료용기의 충전상태를 달리하여 발화한계온도를 구하였다. 고흡수성 중합체의 실험에 사용한 용기는 직육면체로 크기는 가로와 세로를 동일한 20cm로 하고 폭은 서로 다르게 3cm, 5cm, 7cm 및 14cm로 하여 무한평판에 접근하게 하고, 실험시료의 충전상태에 따른 시료의 온도변화를 관찰하였으며, 자연발화가 일어나는 한계온도의 결과를 Table 1에 표시하였다.

  • 실험결과 및 고찰

    고흡수성 중합체의 자연발화온도(AIT : Auto-Ignition Temperature)를 구하기 위하여 시료용기의 충전상태를 달리하여 발화한계온도를 구하였다. 고흡수성 중합체의 실험에 사용한 용기는 직육면체로 크기는 가로와 세로를 동일한 20cm로 하고 폭은 서로 다르게 3cm, 5cm, 7cm 및 14cm로 하여 무한평판에 접근하게 하고, 실험시료의 충전상태에 따른 시료의 온도변화를 관찰하였으며, 자연발화가 일어나는 한계온도의 결과를 Table 1에 표시하였다.

대상 데이터

  • 시료는 우리의 삶의 질을 높이기 위한 편의성 제품으로(2020) 고체분말 형태이며 제품명은 “아크릴산 중합체 나트륨 염(Acrylic acid polymer, Sodium salt)”이다
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참고문헌 (18)

  1. American Society for Testing and Materials (ASTM) (1998). Standard Test Method for Minimum Explosible？Combustible Dusts. ASTM E 1515-98, ASTM, West Conshohocken, PA. 

  2. Choi, I.G., Cho, I.K., Mok, Y.S., Lee, D.H., Choi, J.W., Ha, D.M. (1998). "The Measurement of minimum ignition？energy and explosion limit for pine tree dust." The Korean Institute of Gas, Vol. 2, No. 2, pp. 55-60. 

  3. Choi, J.W., Mok, Y.S., Ha, D.M. (2001). "A study on spontaneous ignition of hydroxy propyl methyl cellulose."？Journal of Korean Institute of Fire Science and Engineering, Vol. 15, No. 4, pp. 34-40. 

  4. Choi, J.W., Mok, Y.S., Ok, G., Sagong, S.H. (1999). "A study on the spontaneous ignition of painting waste." The？Korean Society of Safety, Vol. 14, No. 2, pp. 90-96. 

  5. Choi, Y.J., Kim, J.H., Choi, J.W. (2017). "A study on the spontaneous ignition characteristics and fire risk of？commercial wood pellets." Korean Journal of Chemical Engineering, Vol. 55, No. 5, pp. 623-628. 

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  7. International Electrotechnicla Commission (IEC) (1994). Electrical Apparatus for Use in the Presence of Ignitable？Dust : Part2 ; Test Method, Section 3, Method for Determining the Minimum Ignition Energy of Dust/Air Mixtures.？IEC, Geneva. 

  8. International Standard Organization (ISO) (1985). Explosion Protection Systems-Part 1 : Determination of？explosion indices of combustible dusts in air. ISO 6184/1. 

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  10. KOSHA (2021). Material Safety Data Sheet of Acrylic acid polymer, Sodium salt. http://msds.kosha.or.kr. 

  11. Lee, K.J. (2020). "A strategy of smart city growth through social and living lab." Journal of the Society of Disaster？Information, Vol. 16, No. 2, pp. 291-298. 

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  15. Semenov, N.N. (1935). Chemical Kinetics and Chain Reactions." Oxford University Press, Oxford Oxfordshire. 

  16. Shinjiro K. (2010). "The technology development of the super absorbent polymer." Japan Energy and Technology？Intelligence, Vol. 58, No. 4, pp. 76-80. 

  17. Takeda H. (1976). "Theory of thermal ignition." Industrial Pyrotechnics Association, Vol. 38, No. 5, pp. 15-20. 

  18. United National (1999). Recommendations on the Transport of Dangerous Goods, 11th Revised Edition, New York？and Geneva. 

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