초록 ▼

핵심기술
ASTM D-3690(정글테스트) 시험 조건하에서 4주이상의 내가 수분해성을 갖는 자동차 시트용 난연제 및 난연시트커버 개발

최종목표
◦ 본 기술 개발과제에서는 현재 자동차 수출 시 문제점으로 지적되고 있는 고온다습조건에서의 자동차 시트의 박리문제 및 실내 포깅문제 해결을 위한 “국제규격 (ASTM D3690-02)의 정글테스트 4주 이상의 내가수분해성을 갖는 자동차 시트용 알킬포스핀옥사이드계 난연제 및 난연시트커버”를 개발하고자 한다.

◦ 기술개발결과물인 내가수분해성 타입의 난연제 및

핵심기술
ASTM D-3690(정글테스트) 시험 조건하에서 4주이상의 내가 수분해성을 갖는 자동차 시트용 난연제 및 난연시트커버 개발

최종목표
◦ 본 기술 개발과제에서는 현재 자동차 수출 시 문제점으로 지적되고 있는 고온다습조건에서의 자동차 시트의 박리문제 및 실내 포깅문제 해결을 위한 “국제규격 (ASTM D3690-02)의 정글테스트 4주 이상의 내가수분해성을 갖는 자동차 시트용 알킬포스핀옥사이드계 난연제 및 난연시트커버”를 개발하고자 한다.

◦ 기술개발결과물인 내가수분해성 타입의 난연제 및 난연슬라브폼 사용 시 난연시트커버의 물성은
① 내가수분해성 4주 이상 지속 (Jungle test, ASTM D03690-02)을 통해 난연제 가수분해로 인한 PU박리문제를 해결,
② 난연성능 (MS 300-08) 최대 80mm/min
③ 피혁제품의 마찰견뢰도 4급,
④ 유기물휘발분(fogging value)70%이상을 만족함을 목표로 함

개발내용 및 결과
< 내수성 알킬포스핀옥사이드계 난연제 >
◦ 기존의 할로겐계 난연제를 대체하고 기존 인계 난연제보다 우수한 난연성능 및 내가수분해성이 있는 난연제의 개발
◦ 개발 난연제의 물성은 할로겐함량 0%, 인질소함량 24%이상, 가수분해성(가속시험, 95℃×8시간 방치) 산가10mgKOH/kg 이하를 만족

< 난연코팅직물 >
◦ 정글테스트 조건하에서 4주 이상 박리강도 75%이상을 유지하고 마찰강도, 굽힘강성 시험을 통과하는 수준의 난연코팅 직물 개발

< 시트커버용 난연슬라브폼용 난연제 및 슬라브폼 개발 >
◦ 슬라브폼용 난연제의 난연성 최대 80mm/min의 반응형 난연제 개발
◦ 정글테스트 조건하에서 4주 이상 난연제의 용출성이 없고 난연성능을 유지하는 시트커버용 난연슬라브폼 개발

< 국제규격을 만족하는 자동차용 난연시트커버 개발 >
◦ 정글테스트 조건하에서 4주이상 내가수분해성을 가지며, 포깅테스트에서 fogging value 70%이상의 규격을 만족하는 자동차용 난연시트커버 개발

< 연구개발 결과물 >
◦ 신규 알킬포스핀옥사이드계 난연제, 이를 이용한 난연 피혁원단, 난연 슬라브폼 및 이 모드를 포함하는 난연시트임‘
내수성 알킬포스핀옥사이드 난연제, 난연코팅직물, 시트커버용 난연슬라브폼, 난연시트커버

기술개발 배경
o 섬유의 난연화에 대한 중요성
- 2003년 192명의 사망자를 낸 대구 지하철 화재사건으로 운송수단의 내장재로 사용하는 재료가 인명 참사에 미치는 영향이 크다는 것을 보여주었다. 이 사건 당시 내장재가 난연성능을 가졌더라면 그처럼 큰 인명피해를 막을 수도 있었을 것이라는 전문가의 의견은 난연가공 섬유소재의 중요성을 인식시켜주며 섬유가공용 난연제 개발의 중요성을 더해주고 있다.
- 현재 자동차 내장재용 국제규격을 만족하는 할로겐계 난연제의 경우 유해물질로 규정되어 사용이 제한되고 있어 비할로겐계 난연제로의 대체가 필요한데, 현재 유통되고 있는 비할로겐계 난연제는 난연성능이 떨어질 뿐 만 아니라 요구되는 내가수성 및 fogging 문제를 유발함으로 이러한 문제를 해결하기 위한 유성타입의 비할로겐계 난연제의 개발은 매우 중요하다 할 수 있다.

o 섬유의 연소에 의해서 발생하는 위험성은
- 첫째, 섬유가 열을 받아 용융하여 화재의 위험성이 있을 뿐만 아니라 화상의 위험이 있으며,
- 둘째, 섬유가 분해하며 내는 가연성 기체에 의해 소화활동 이 장애를 받으며,
- 셋째, 연소하며 내는 유동성 기체는 호흡장애에 의한 사망의 원인이 된다. 섬유의 연소과정을 보면 섬유가 열을 받아서 수분증발(건조), 연화와 융융을 거쳐 그 용융물이 떨어지기 시작한다. 또한 섬유의 온도가 높아지면서 분해나 해중합을 일으켜 가연성 기체 및 탄화물을 생성한다. 가연성 기체와 공기가 혼합되어 주위의 열에 의해 발화하여 열원으로서 계속 진행하게 된다. 이 과정은 섬유 자체에 대한 것으로 주위에 목재 등의 가연성 물질이 많을 경우 더 격렬하게 진행된다.

o 비할로겐계 난연제의 중요성
- 할로겐계 난연제는 연소 시 유해물질을 발생하여 인명 및 환경에 악영향을 미치는 문제로 인해 유럽을 중심으로 규제 물질로의 제정이 확산되고 있다. 따라서 유해물질로 인한 피해 뿐 아니라 난연제품의 수출에도 영향을 미치므로 비할로겐계 난연제의 개발은 매우 중요하다 할 수 있다.

o 알킬포스핀옥사이드계 난연제의 개발 중요성
- 지금까지 개발되어진 알킬포스페이트 및 알킬포스포네이트계 비할로겐계 난연제는 할로겐계 난연제보다는 인체 및 환경에 무해한 것으로 알려져있다. 그러나 가격적인 면은 물론 난연 성능면에서 할로겐계 난연제와 경쟁력을 갖출만한 난연제는 아직 개발되지 않고 있다.
- 특히, 피혁용 난연제의 경우 국제규격을 만족하기위해서는 난연제의 내가수성이 요구되는데, 최소한 25oC에서 물에 용출되지 않아야한다. 난연제가 가수분해될 경우 난연성능의 저하는 물론 바인더수지의 분해로 피혁원단의 박리를 초래하며 피혁원단 자체의 물성저하로도 이어져 자동차 수출 시 요구되는 jungle test를 통과하지 못하는 문제점이 있다.
- 또한, 이때 발생하는 유기휘발분때문에 국제규격에서 요구하는 fogging test를 통과할 수 없으며 자동차 수출에 심각한 문제점으로 지적되고 있다.
- 따라서 내가수성이 향상된 난연제의 개발은 자동차, 항공기, 철도 등 탈것의 피혁시트의 난연성, 우려한 외관, 인명보호 뿐 아니라 자동차 수출에도 큰 영향을 줄 수 있는 상당히 중요한 연구과제라 할 수 있다

o 시트개발 시 난연 PU foam의 개발 중요성
- 자동차용 시트의 경우 피혁원단 및 후면원단의 접착부분에 난연제를 첨가하고도 시트의 난연성은 국제규격을 만족하지 못하기 때문에 요구되는 난연성능을 내기위해서는 많은 양의 난연제를 후면코팅을 통해서 추가로 첨가해야 한다.
- 폴리우레탄 성분의 슬라브폼에 우수한 난연성능이 부여된다면 시트의 난연성능은 물론이고 다량의 후면코팅에서 오는 시트의 질적저하를 막을 수 있다.
- 또한 현재 사용하고 있는 할로겐계 난연제의 경우 규제물질로 규정되어 있어 대체가 필요하며, 첨가형 난연제의 경우 용출되는 문제로 인해 일정기간이 지나면 난연성능이 저하되는 문제점을 가지고 있어 비용출형 폴리우레탄 폼용 난연제의 개발은 매우 중요하다고 할 수 있다.

핵심개발 기술의 의의
o 새로운 타입의 비할로겐계 난연제 합성기술개발
- 현재까지 개발되어진 인계, 인-질소계, 또는 무기난연제로서 요구되는 난연성능을 내기 위해서는 기존 할로겐계 난연제보다 많은 양의 난연제를 사용해야하며
- 1회에 의한 처리로 충분한 난연성능을 구현하기 어려워 여러번 처리해야하는 문제점을 가지고 있다.
- 본 사업에서 개발될 난연제는 이제까지 개발된 적이 없는 완전히 새로운 구조를 가진 비할로겐계 난연제로서 향후 고성능의 비할로겐계 난연제 개발에 기여할 것으로 사료됨.

o 알킬포스핀옥사이드계타입의 난연제
- 현재까지 개발되어진 비할로겐계 난연제는 알킬포스페이트 및 알킬포스포네이트계타입으로 친환경적인 이미지를 갖고 있으나 특히, 내가수성을 요구하는 제품에 첨가되는 난연제의 경우난연제 자체의 성능저하는 물론 난연제를 함유하고 있는 제품의 물성저하를 초래하기도 한다.
- 본 과제에서 개발된 알킬포스핀옥사이드계타입의 난연제는 기존 알킬포스페이트 및 알킬포스포네이트계타입의 난연제의 문제점을 개선할 수 있는 새로운 개념의 난연제로서 유사 난연제 개발 기술에 중요한 파급효과를 낼 것으로 기대된다.

o 국제규격의 자동차 내장재 기준 통과로 인한 수출증대
- 내가수성이 향상된 알킬포스핀옥사이드계타입의 난연제의 개발은 지금까지 문제점으로 지적되어 온 fogging 문제와 가수 분해로 인한 피혁원단의 박리 등의 문제를 해결할 수 있어서 자국의 자동차 기업의 해외수출 증대에 지대한 영향을 미칠 것으로 기대된다.
- 또한, 현재 사용하고 있는 비할로겐계 난연제로 요구 난연성능을 내기 위해서는 많은 양의 난연제를 사용하여 여러번 도포해야함으로써 피혁제품 생산의 제품단가를 높이는 결과를 초래하였으나 새로이 개발될 신규 난연제 사용 시 1~2회(기존 3회)도포로 요구물성을 낼 수 있으므로 생산단가 저하(생산비용 절감), 공정개선으로 인한 에너지 절약도 기대된다.

o 자동차 시트 이외 항공기, 철도, 화물차 등의 난연피혁시트 및 기타 피혁제품의 난연화에 기여
- 개발될 난연제는 자동차 시트용 피혁원단 적용은 물론 항공기, 철도, 화물차 등 탈것의 난연피혁시트의 제조 시에도 사용될 수 있으며 가정 및 사무실의 피혁제품 제조 시에도 사용이 가능하여 그 사용범위가 매우 넓다고 할 수 있다.
- 또한, 코팅제에의 첨가이외에도 기타 자동차 내장제로 사용되는 섬유 및 플라스틱에도 사용가능할 것으로 기대된다.

o 수분에 대한 안정성 확보로 전기전자와 같은 분야에 사용이 가능하고 할로겐계와 동일한 농도로 난연성 확보가 가능함
- 알킬포스핀옥사이드계타입의 난연제는 수분에대해 안정함으로 전기전자와 같이 수분에 민감한 분야 제품에 난연성능을 부여할 수 있어서 이 분야의 할로겐계 난연제의 대체제로의 사용도 기대된다.

적용 분야
◦ 본 과제에서 개발된 난연제, 코팅직물, 난연슬라브폼은 유통별 마케팅 전략 수립 후 각 소재별로 사용 예정

개발품 : 내수성 알킬포스핀 옥사이드 난연제
수요처 : 대원화성 백산 대우인터내셔널
활용방안 : ▪ PU 수지에 내가수분해성이 향상된 난연제 배합 후 난연PU수지로 판매
수요처 :
두산전자
신아T&C
제일모직
LG화학
활용방안 : ▪ 내가수분해성이 향상된 난연제를 PCB 제조용 수지에 적용 추진
▪ 전자재료용 내부 자재에 활용하여 난연성능 향상 기대

개발품 : 난연코팅직물
수요처 :
LG하우시스
대우인터내셔널
코오롱글로텍
활용방안 : ▪ 자동차용 내장재 이외에 내수성 및 난연성이 요구되어지는 건축 및 실내 내장재에 적용 가능

개발품 : 시트커버용 난연 슬라브폼
수요처 : 현대/기아자동차 외
활용방안 : ▪ 신규 난연제를 적용하여 난연규격 및 내가수 분해성, Fogging특성을 만족하는 자동차 용도의 연질슬라브 우레탄폼 개발 및 상업화

(출처 : 최종보고서 초록 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 15
• 목차 ... 22
• 제 1 장 서론 ... 23
• 제 1 절 과제의 개요 ... 23
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 25
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 25
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 26
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 28
• 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 35
• 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 36
• 제 3 장 결과 ... 37
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 37
• 연구개발 추진 일정 ... 37
• 연구개발 추진 실적 ... 38
• 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체를 기재 ... 271
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 280
• 1. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 280
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 281
• 제 4 절 자체보안관리진단표 ... 282
• 제 4 장 사업화 계획 ... 283
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 283
• 제 2 절 사업화 계획 ... 290
• 사업화 소요기간, 예상 매출 규모, 시장 점유율, 마케팅 계획 등을 기재 ... 290
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 295
• 끝페이지 ... 301