[논문]경량 난연성 성형체 제조 및 특성

강영구; 조명호

문제 정의

따라서 본 연구에서 Fly ash, Cement 등을 혼합하여 건축재, 구조재로 사용되는 고 분자 성형체에* 대한 난연성 결여 등의 단점을 개선하기 위해 난연 및 연기밀도 감소 효과를 가지고 있는 powder상으로 분쇄된 EAF Slag, 복합상용화제를 이용한 폐PE, 폐 PP의 플라스틱을 재활용함으로써 환경적 측면을 고려하고 저밀도, 단열, 방음, 흡음성 이 우수한 Perlite, Vermiculite를 혼합하는 방법으로 경량 및 난연성능을 나타내는 유 무기복합형 경량 난연성형체를 제조하였으며 각 함량변화에 따른 UL기준에 의한 난연 성, LOI, 밀도, 인장강도, 충격강도 시험 등을 통하여 경량 안전 구조재로서의 적합성을 평가하였다.

제안 방법

산소지수는 상온에서 Plastic의 유염연소상태를 유지할 수 있는 최소산소농도를 의미 하며 난연특성은 산소지수가 높을수록 우수히-다. ASTM D2863에 의해 제조된 시편을 Oxygen Index Flammability Tester(Yasuda사, No. 214)에 고정시켜 N₂와 02의 함량 을 일정 농도로 제어하고 가스화염을 이용하여 시편에 착화 후 연소현상을 관찰하여 LOI를 측정하였다.
UL94V 측정방법에 의해 5inx5in><0.5in의 난연성 측정 시험편올 제작하고 수직상태의 시편 하단부에 lOsec동안 점화한 후 시편의 연소시간을 측정하여 난연등급을 평가하였다.
복합상용화제를 사용한 폐PE/PP blend내에 S-RGF, EAF Slag, Mg(OH)2, Perlite, Vermiculite를 혼합하여 제조된 유무기 복합성형체의 난연특성 및 기계적 강도특성올 측정하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
인장강도 측정은 Compression molding 후 제조된 복합 성형체를 ASTM D638 규격 에 맞춰 제작된 유압 Press Mold에 의해 규격시편 제작후 Materials Testing Machine(Houndfield사, H₅K-S)으로 측정하였다. 충격강도 측정은 ASTM D256 규격에 의해 시험편을 제작한 후 Izod Impact Strength TestedSungjin Corporation, SJI-OO)에 지지한 후 타격에 의한 시험편의 충격강도를 측정하였다.
K-S)으로 측정하였다. 충격강도 측정은 ASTM D256 규격에 의해 시험편을 제작한 후 Izod Impact Strength TestedSungjin Corporation, SJI-OO)에 지지한 후 타격에 의한 시험편의 충격강도를 측정하였다.

대상 데이터

보온재 용도로 사용된 후 폐 기되는 Perlite 와 Vermiculite 폐기물을 분쇄 가공하여 사용하였다. 난연제로는 Mg(OH)2(Duhor, C-041), 기계적 물성 향상을 위한 Fiber상 보강재는 국내 K사의 공정 Scrap 인 Silane처리된 폐 Glass fiber(S-RGF) 를 3mm 이하로 절단하여 사용하였다. Vacuum drying oven에서 폐PE, 폐PP는 60℃에서 24hr이상 항량건조하였고, 미분쇄 Slag는 100℃이상에서 48hr이상 건조 후 성형가공 하였다.
상용화제는 MAH(Maleic Anhydride) 관능기가 도입된 PE-g-MAH, PP-g-MAH를 복합 상용화제 로서 사용하였으며 무기 Filler로는 Electric Arc Furnace Slag(EAF slagX 325mesh 이하로 미분쇄하여 사용하였으며 경량무기 Filler로서 냉 . 보온재 용도로 사용된 후 폐 기되는 Perlite 와 Vermiculite 폐기물을 분쇄 가공하여 사용하였다. 난연제로는 Mg(OH)2(Duhor, C-041), 기계적 물성 향상을 위한 Fiber상 보강재는 국내 K사의 공정 Scrap 인 Silane처리된 폐 Glass fiber(S-RGF) 를 3mm 이하로 절단하여 사용하였다.
본 실험에서 사용된 폐PE(RPE)는 milk bottle, 폐PP(RPP)는 가정용 bottles를 수거, 세척, 건조하여 5mm 이하의 chip상태로 분쇄하여 원료로 사용하였다. 상용화제는 MAH(Maleic Anhydride) 관능기가 도입된 PE-g-MAH, PP-g-MAH를 복합 상용화제 로서 사용하였으며 무기 Filler로는 Electric Arc Furnace Slag(EAF slagX 325mesh 이하로 미분쇄하여 사용하였으며 경량무기 Filler로서 냉 .
본 실험에서 사용된 폐PE(RPE)는 milk bottle, 폐PP(RPP)는 가정용 bottles를 수거, 세척, 건조하여 5mm 이하의 chip상태로 분쇄하여 원료로 사용하였다. 상용화제는 MAH(Maleic Anhydride) 관능기가 도입된 PE-g-MAH, PP-g-MAH를 복합 상용화제 로서 사용하였으며 무기 Filler로는 Electric Arc Furnace Slag(EAF slagX 325mesh 이하로 미분쇄하여 사용하였으며 경량무기 Filler로서 냉 . 보온재 용도로 사용된 후 폐 기되는 Perlite 와 Vermiculite 폐기물을 분쇄 가공하여 사용하였다.
제조된 성형체는 Table 1에서 보는 바와 같이 총 6개의 시편이 제작되었으며 무기 Filler 성분의 함량이 50wt(%)이상이나 Silane 처리된 RGF에 보강으로 lSOkg/cnf이상의 높은 인장강도를 나타내었으며 3.12~3.62kgcm/cm² 사이의 적은 충격강도 차이를 나타내어 첨가된 무기충진물의 종류에 따른 영향이 없는 것으로 사료된다. 그러나 인장 강도의 경우 Perlight, Vermiculite의 충진함량이 증가할수록 더욱 낮은 인장강도특성을 나타내었으며 특히 Perlight의 20wt(%)가 충진된 시편은 IWGkg/cn?의 가장 낮은 인 장강도를 나타내었다.

성능/효과

2) 복합성형체에 포함된 EAF Slag는 산소지수를 향상시키는 특성을 나타내었으나 Perlight와 Vermiculight는 무기 Filler■로서 열흡수에 대한 효과는 있으나 난연 성올 향상시키는 요소가 아닌 것으로 나타났다.
3) 제조된 성 형체에서 EAF Slag, Perlight, Vermiculite의 무기 충진제의 종류에 따른 충격강도에 대한 영향은 작으나 인장강도의 경우 Perlight, Vermiculite의 충진 함량이 증가할수록 더욱 낮은 인장강도특성을 나타내며 특히 Perlight가 충진된 경우 더욱 낮은 인장강도를 나타낸다.
전자 제품의 housing, 목재의 대용품° 등으로 사용하려는 노력을 기 울이 고 있다.3)반응형 또는 첨 가형 난연제 와의 혼합가공에 의한 고분자의 난연화 노 력에도 불구하고 이러한 플라스틱류는 빠른 화재전파, 난연성 저하, 화재발생시 과다연 기발생 등의 문제점을 가지고 있어 화재에 대한 위험성이 매우 높다.
4) EAF Slag가 20디vt(%) 포함된 성 형체는 L44g/cnf로 높은 밀도를 나타내나 Perlight, Vermiculite 등을 혼합할 경우 0.92g/cm' 밀도로 경량성, 인장강도, 충격 강 도의 기계적 특성, 난연성을 동시에 나타내는 복합성형체의 제조가 가능하다.
LOI 시험에서는 유기물질인 고분자의 함량이 50wt(%)인 경우 가장 낮은 24.2로 나 타났으며 유기물의 함량이 45wt(%)인 경우 Slag가 다량 포함되어 있는 Sample 2가 27.2의 가장 높은 산소지수를 나타내었다. Perlite가 혼합된 sample 3, 4의 경우 각각 26.
2의 가장 높은 산소지수를 나타내었다. Perlite가 혼합된 sample 3, 4의 경우 각각 26.5, 25.5의 산소지수를 나타내었으며 Vermiculite가 혼합된 sample 5, 6은 26.6, 25.3의 LOI 값을 나타냄으로써 EAF Slag가 20wt(%) 포함된 경우 가장 높은 LOI값을 나타내었다.

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