[논문]PUF-P 및 Talc Powder가 충진된 PIR foam의 특성연구

강영구; 서동수

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강영구 (호서대학교) , 서동수 (정우산기)

Semi-Rigid 폴리우레탄 foam의 한 종류인 PIR(Polyisocyanurate) foam은 당량적으로 과량의 MDI가 투입되어 생성된 Isocyanate Trimer(Isocyanurate)가 높은 Char Formation을 형성, 우수한 난연특성, 낮은 SMOKE INDEX, 높은 OXYGEN INDEX를 나타낸다. 국내엔 1988년 단열재용 폴리우레탄 foam으로는 최초로 미국의 UL Mark를 획득하여 건설, 건축등 관련업계에서 요구하는 난연특성 및 단열제로서의 제반요건에 부응하며 꾸준히 연구 개발되어 왔다.(중략)

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문제 정의

본 실험은 난연 및 단열 특성이 우수한 PIR Foam에 High Density Polyurethane foam (PUB) powder 및 미분쇄된 Talc를 일정 함량 비율로 첨가하여 난연 특성 및 기계적 물성의 향상 및 유지와 Cell 안정성을 관찰하고, 폐기물의 재활용 방안을 제안하고자 한다.

제안 방법

Screening 후 및 PUF-P 및 Talc를 Vacuum Drying Oven에서 60^3, 24Hr이상 건조 후 Powders의 함량 비율을 5, 10, 15, 20(only PUF-P) part per hundred part(pphp)로 하여 Polyol에 첨가하였다. Poly 이은 Ether/Ester Polyol의 구성비가 50/50이며, FRD(Free Rising Density)가 42圮kg/n? 인 국도화학의 KFS-445B를 사용하였으며, MDI는 BASF사의 M-20S를 사용하였다.
Samplinge ASTM 규격, Kellogg사 및 GTT Spec.에 의거하여 실시하였으며, Test 항목은 난연 특성 분석에 LOI, Smoke Density Test, Physical Properties 분석에 Core Density, FRD, Tensile ST(T. S)., Compression ST(C.

대상 데이터

PUF-P는 당사에서 제조, 판매하고 있는 D:240kg/n『의 PUB Powder를 사용하였으며, CNC C/M으로 제품 가공 시 발생되는 Powders를 재활용하였다.
PUF-P의 Maximum particle size 는 125um(120mesh) screen을 100%, 75um((200mesh) screen을 85% 이상 그리고 45um(325mesh)> 50% 이상 통과한 Powders이며", Talc의 Particle size는 325mesh Screen에 잔유량이 0.3% 이하인 Filler를 사용하였다. Dryinge Vacuum Drying Oven 60℃에서 24Hr이상 건조하였다.
본 실험에 사용된 무기 Fillers는 (주)왕표화학에서 제조, 판매하고 있는 TS 1000(EP 급 Grade)으로, 진비중 2.8의 PE, PP CompoundingFiller를 사용하였다.
Screening 후 및 PUF-P 및 Talc를 Vacuum Drying Oven에서 60^3, 24Hr이상 건조 후 Powders의 함량 비율을 5, 10, 15, 20(only PUF-P) part per hundred part(pphp)로 하여 Polyol에 첨가하였다. Poly 이은 Ether/Ester Polyol의 구성비가 50/50이며, FRD(Free Rising Density)가 42圮kg/n? 인 국도화학의 KFS-445B를 사용하였으며, MDI는 BASF사의 M-20S를 사용하였다. Fillers를 Poly 이에 첨가하여 2Hr이상 Pre-mixing 하였으며, Polyo 과 MDI의 함량 비율을 1:1.

성능/효과

T가 증가하였는데, Non-Fillers Foam보다 C이 1 안정성 및 Foam 경화 후 수축, Crack과 같은 위험요소 발 생확률을 줄일 수 있어 치수 안정성을 높일 수 있었다. Fillers 함량 비율 15pphp이상에서 는 Non-Fillers보다 반응시간이 짧아져 Foam이 억제되었다.
Fillers를 Polyol에 Blending 시 lOpphp 까지는 C, T 및 G. T가 증가하였는데, Non-Fillers Foam보다 C이 1 안정성 및 Foam 경화 후 수축, Crack과 같은 위험요소 발 생확률을 줄일 수 있어 치수 안정성을 높일 수 있었다. Fillers 함량 비율 15pphp이상에서 는 Non-Fillers보다 반응시간이 짧아져 Foam이 억제되었다.
Fillers의 함유량이 PUF-P 및 Talc가 lOpphp이하인 경우 분산상태 및 혼합정도의 양호하였으며, 난연특성 및 기계적 물성이 Non-Fillers Foam에 비해 동등이상의 특성을 나타내어 Filler 함유량이 lOpphp인 Reformulation이 가격 경쟁력 및 재활용품의 품질 적인 면을 만족시킬 수 있는 함량 비율이었다.
첨가량으로 나타났다. 상기의 결과치는 PIR Foaming0] 가능한 Viscosity를 나타냈지만, Polyol의 Viscosity가 300±100cP인 것을 감안하면 높은 수치이다.
Hand Mixing의 특성상 Foam내부가 거칠며 잔기포가 존재하였으며, Fillers의 함량 비율이 높을수록 하부에 Fillers가 적치되는 현상이 발생하였다. 안전 계수는 T. M이 감소함에 따라 치수 안정성이 증가하여 모두 기준치 이상을 유지하였다.
에서 볼 수 있듯 이 Talc 함량 비율이 높아질수록 높은 Smoke Density를 나타내었다. 이 결과치는 Non-Filler Foam 및 PUF-P충진 Foam 시편이 150sec 이내에 완전 연소되는 결과치에 비해 Talc가 15% 이상 충진된 시편의 경우 240sec 이상의 연소 시간을 갖는 관계로 초기 연소 시간 지연에 효과가 있는 것으로 판단된다.

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