초록 ▼

본 연구는 복합판넬의 polyolefin류 core용 난연제로 사용되고 있는 기존 유독성 할로겐 및 중금속 난연제를 대체하는 친환경 재활용 난연 core 소재를 개발하기 위한 것으로 난연제 적용에 따른 복합판넬의 난연 성능 개선 및 기계적 물성 저하를 최소화하는 연구와 아울러 기존 평판형 복합판넬에서 honeycomb 복합판넬에 이르기까지 폭넓게 사용 가능한 난연 core 소재를 개발하였다.
친환경 난연제가 적용된 복합판넬의 난연 성능은 KS F 2271(건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험방법) 및 KS F ISO 566

본 연구는 복합판넬의 polyolefin류 core용 난연제로 사용되고 있는 기존 유독성 할로겐 및 중금속 난연제를 대체하는 친환경 재활용 난연 core 소재를 개발하기 위한 것으로 난연제 적용에 따른 복합판넬의 난연 성능 개선 및 기계적 물성 저하를 최소화하는 연구와 아울러 기존 평판형 복합판넬에서 honeycomb 복합판넬에 이르기까지 폭넓게 사용 가능한 난연 core 소재를 개발하였다.
친환경 난연제가 적용된 복합판넬의 난연 성능은 KS F 2271(건축물의 내장재료 및 구조의 난연성 시험방법) 및 KS F ISO 5660-1(연소성능시험-콘칼로리미터법) 규격의 난연 2급 기준을 만족하였으며 내부 core가 polyolefin 단독인 복합판넬과 비교하여 동등 수준의 기계적 물성을 나타내었다.
또한 polyolefin과 난연제 및 첨가제와의 혼화성을 향상 시킬 수 있는 설비의 설계와 제작으로 복합판넬 core용 난연 pellet 제조 공정을 확립하였다.
용융흐름성과 유연성 등을 확보하여 플라스틱 honeycomb core 및 복합판넬을 제조하였으며 honeycomb 복합판넬을 제조하기 위하여 honeycomb tube 제조공정, honeycomb block 및core제조공정, honeycomb core-알루미늄 접착공정의 3단계 공정을 확립하고 honeycomb 복합판넬의 기계적 물성, 난연성, 흡차음 특성을 평가하였다.

Abstract ▼

Recently the application of composite panels in construction has increased rapidly due to their superior mechanical strength and light weight characteristics. The composite panels provide excellent resistance to physical loads and resistance to chemical environments, reduced vibration damping and no

Recently the application of composite panels in construction has increased rapidly due to their superior mechanical strength and light weight characteristics. The composite panels provide excellent resistance to physical loads and resistance to chemical environments, reduced vibration damping and noise. In construction, composite panels have been used in interior and exterior materials such as wall, roof, door and partition wall of building. The composite panels consist of thin aluminum face sheets and thermoplastic polyolefin core materials including various halogen-type flame retardant compounds as an additives.
But the major fault of these composite panels with halogen flame retardant can still occur environmental pollution when combustion because they give rise to toxic gases and smoke which choke the human in the toxic and acidic fume, and damage costly equipments.
The purpose of this research is to develop halogen-free(without halogen and antimony) flame retardant core material for construction composite panels with new formulation as a substitute for an exist toxic halogenated flame retardant additives. This research also reports the design, analysis, development and manufacturing of thermoplastic composite panels and honeycomb panels using halogen-free flame retardant core material.
The eco friendly core materials were manufactured to obtain the synergistic effects of Inorganic ingredients with the other organic additives, such as phosphate, melamine -phosphate, melamine-polyphosphate and inorganic ingredients only. The powder organic additives minimized the decreasing special properties(flowability, miscibility, strength etc.) of polyolefin in the system polyethylene(including recycled polyethylene)/additives composites.
Magnesium hydroxide, $Mg(OH)_2$, was used as an inorganic ingredients for polyethylene. Magnesium hydroxide, aluminum hydroxide and stearic acid were compounded into polyethylene with hot-melt adhesive(5wt(%)) by twin screw extruder under $180{\sim}220^{\circ}C$, and then mixed core samples were hot pressed to oui=or both side aluminum face sheets with a 3mm thickness for composite panel. In addition, after mixing, the core samples were prepared hexagonal honeycomb core structure by through the process of tube formation. The aluminum face sheets and honeycomb core were assembled using hot-melt adhesive bonding.
Flammability, mechanical properties and environmental efficiency of the halogen-free flame retardant compounded composite panels were investigated by varying type and amount of flame retardants.
In this research, the flammability characteristics and flame retardant efficiency of organic-inorganic and inorganic compounds in polyethylene matrix were examined by measuring cone calorimeter test, thermogravimetric analysis, limiting oxygen index and KS standard test.
Mechanical properties such as tensile strength, bending strength were carried out to investigate the polyethylene/additives composites of panels and gas toxicity test(mean incapacitation time of mice test) were also peformed in order to evaluate the environmental friendly characteristics. And the results of Incombustibility test(KS F 2771 and ISO 5660-1) indicated that the optimum amount of melamine-phosphate and phosphate as a flame retardant were $50{\sim}65wt(%)$ for polyolefin.
The halogen-free flame retardant additives were successfully applied to polyethylene matrix polymer in the presence of organic-Inorganic and inorganic ingredients.
In order to evaluate flammability, mechanical properties and environmental efficiency of composite panels in various test conditions, it concluded that the halogen-free flame retardants meets the all terms of requirements.
Results of this research indicated that the halogen-free flame retardant can be utilized in the core material based polyethylene matrix in consideration of environmental, technical and economical factors.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...3
• 보고서 초록...4
• 요약문...5
• SUMMARY...8
• CONTENTS...10
• 목차...11
• 표목차...13
• 그림목차...15
• 제 1 장 서론...19
• 제 1 절 연구배경 및 필요성...19
• 제 2 절 최종연구목표...20
• 제 3 절 연구개발의 내용 및 범위...21
• 제 4 절 당초계획대비 연구진행 현황 총괄...24
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...25
• 제 1 절 국외 기술개발 사례...25
• 제 2 절 국내 기술개발 사례...26
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...27
• 제 1 절 난연 이론...27
• 1. 난연제의 정의...27
• 2. 난연제의 원리...27
• 3. 플라스틱의 난연화 방법...27
• 4. 난연제의 분류...28
• 5. 유기재료 연소과정...34
• 제 2 절 기존 난연제 주소재 및 복합판넬 제조공정 분석...37
• 1. 기존 복합판넬 및 난연 core 소재 분석...37
• 2. 복합판넬 제조공정 분석...42
• 제 3 절 친환경 난연 core 소재용 원 부재료 선정 및 도입...47
• 1. 난연 core 소재 원 부재료 선정...47
• 2. 평판형 난연 core 제조용 시험설비 설계, 제작 및 활용...50
• 3. Honeycomb core 제조용 시험설비 설계, 제작 및 활용...52
• 4. 독자 신조성 난연 core 개발...61
• 가. 난연 core 제조시 혼화성 및 균일 분포성 향상 연구...61
• 나. 난연 core 기초 배합조성 확립...72
• 다. 복합판넬용 난연 core 제물성 평가...79
• (1) 기계적 물성 평가...79
• (2) 난연성 평가...86
• (3) 환경위해성 평가...119
• 라. 재생수지 적용 난연 core 제물성 평가...125
• 제 4 절 Pilot scale 난연 core용 pellet 생산 기술 확립 및 평가...128
• 1. Extruder 내부구조에 따른 분산성 평가...128
• 2. Pilot scale 난연 core용 pellet 제조 및 제물성 평가...133
• 제 5 절 Honeycomb 구조체 성형 및 평가...135
• 1. Honeycomb 구조체 성형...135
• 2. Honeycomb 구조체 block 성형...138
• 가. 온도 및 시간에 따른 영향...138
• 나. Convection oven의 대류 현상에 따른 영향...142
• 제 6 절 Honeycomb 복합판넬 제조 및 평가...144
• 1. 기계적 물성 평가...144
• 가. 인장강도...149
• 나. 굴곡강도...150
• 다. 박리접착강도...152
• 라. 차음성...153
• 2. 난연성 평가...155
• 3. 환경위해성 평가...156
• 제 7 절 경제성 평가...157
• 제 8 절 결론...159
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...161
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...163
• 제 6 장 참고문헌...167
• 부록...169