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인계 방염제 처리 방법에 따른 목섬유 단열재의 방염성능 평가
서푸른나래 ( Pureun-narae Seo ),이민 ( Min Lee ),강은창 ( Eun-chang Kang ),이상민 ( Sang-min Lee ) 한국목재공학회 2019 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2019 No.2
본 연구에서는 방염제의 다양한 처리 방법에 따른 목섬유 단열재의 방염성능 및 단열성능의 변화를 조사하였다. 인계 방염제의 처리 방법은 1) 목섬유에 직접 도포, 2) 접착제와 혼합하여 목섬유 도포, 3) 목섬유 단열재의 제조 후 표면 도포 처리하였다. 사용된 접착제는 요소·폼알데하이드(UF) 수지이며 F/U몰비는 0.85이다. 제조된 목섬유 단열재의 두께는 모두 20 mm이고 밀도는 무처리, 목섬유도포, 수지혼합샘플의 경우 0.16 g/cm<sup>3</sup>, 표면도포한 샘플은 0.19 g/cm<sup>3</sup> 였으며, 함수율은 각각 9.1 %, 10.3 %, 11.7 %, 14.1 %로 나타났다. 맥켈버너를 이용하여 연소시험한 결과, 무처리 목섬유 단열재의 탄화 면적과 탄화길이는 38.5 cm2, 8.9 cm였으며 잔신시간은 30초를 초과하였다. 방염 처리에 따라 목섬유도포, 수지혼합, 표면도포 시편의 경우, 탄화 면적은 31.7 cm<sup>2</sup>, 29.5 cm<sup>2</sup>, 25.2 cm<sup>2</sup>, 탄화 길이는 8.2 cm, 7.9 cm, 6.8 cm였으며 잔신은 모두 나타나지 않았다. 연소 시험된 목섬유 단열재를 반으로 잘라 탄화 깊이를 측정하여 탄화율을 산출한 결과, 무처리 시편은 불꽃이 닿지 않은 뒷면까지 모두 탄화되어 탄화깊이 100 %였으나 방염처리된 목섬유도포, 수지혼합, 표면도포 샘플의 경우 각각 58.8 %, 45.5 %, 35.7 %로 나타났다. 열전도율 측정 결과에서 무처리, 목섬유도포, 수지혼합, 표면도포 순으로 각각 0.040 W/m·K, 0.043 W/m·K, 0.040 W/m·K, 0.042 W/m·K의 값을 나타내 처리방법에 따른 열전도율 변화는 크지 않았다. 결과를 종합해보면, 목섬유 단열재에 인계 방염제를 처리하는 가장 좋은 방법은 목섬유 단열재 제조 후 표면도포하는 것으로 판단된다.
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서푸른나래 ( Pureun-narae Seo ),이민 ( Min Lee ),강은창 ( Eun-chang Kang ),이상민 ( Sang-min Lee ) 한국목재공학회 2019 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2019 No.2
전 세계적으로 친환경적인 건축재료에 대한 수요가 증가하고 있으며, 또한 건축자재의 화재안전성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 친환경 재료인 목섬유를 이용한 단열재 개발과 함께 화재로부터의 안전성을 향상시키기 위한 방염처리 연구가 수행되었다. 목섬유 단열재는 멜라민 함량이 30 %이고, 폼알데하이드 몰비가 0.8인 멜라민·요소·폼알데하이드(MUF) 수지를 이용하여 제조하였으며, 다양한 방염제를 도포하여 방염제 종류에 따른 방염 및 단열성능을 조사하였다. 인계 방염제 A, B, C는 제조된 목섬유 단열재(밀도 0.15 g/cm<sup>3</sup>, 두께 20 mm)의 표면에 각각 후처리 도포하였다. Ceramic powder형의 방염제 D는 수지와 혼합 후 목섬유에 도포하여 섬유판을 제조하였으며, 추가적으로 표면에 방염제 C를 도포(C+D)하였다. 방염 처리된 목섬유 단열재를 맥켈버너에서 120초간 연소시험한 결과, 방염제 A를 도포한 샘플의 탄화 면적은 40.6 cm<sup>2</sup>, 방염제 B는 35.3 cm<sup>2</sup>, 방염제 C는 41.5 cm<sup>2</sup>, 방염제 D는 37.54 cm<sup>2</sup>, 방염제 C+D는 41.84 cm<sup>2</sup>를 나타내어 모두 탄화 면적 기준(50 cm<sup>2</sup>이내)을 충족하였다. 방염제 B, C 및 C+D는 잔신 발생이 없었으나, 방염제 A 및 D는 잔신 시간이 30초를 초과하였다. 열전도율을 측정한 결과, 방염제 A를 도포한 샘플은 0.0433 W/m·K, 방염제 B는 0.0435 W/m·K, 방염제 C는 0.0420 W/m·K, 방염제 D는 0.0429 W/m·K, 방염제 C+D는 0.0444 W/m·K의 값을 나타냈다. 폼알데하이드 방출량은 감소한 것으로 보아 방염처리로 인해 폼알데하이드의 방출이 억제된 것을 알 수 있었다. 결론적으로, 방염처리에 따른 목섬유 단열재의 단열성능 차이는 없었으며, 탄화면적은 최대 31 % 감소하여 방염성능 기준을 만족시켰다.
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강은창 ( Eunchang Kang ),서푸른나래 ( Pureun-narae Seo ),이민 ( Min Lee ),이상민 ( Sang-min Lee ) 한국목재공학회 2019 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2019 No.2
파티클보드(이하 PB)의 중량은 작업성에 영향을 주는 요인 중 하나이다. 이에 중저밀도 PB 개발이 필요하나 중저밀도화는 물성 저하의 원인이 된다. 이에 Expandable polystyrene(이하 EPS)을 적용, 발포에 의한 내부밀도를 증가시켜 물성 개선의 가능성을 알아보고자 본 연구를 수행하였다. 파티클은 국내 A사의 중층용 파티클을, EPS는 국내 B사의 white bead와 black bead를 각각 분양받아 사용하였다. 몰비 0.80 (멜라민함량 30 %)의 멜라민-요소-폼알데하이드 수지 접착제를 합성하여 중저밀도 PB 제조에 사용하였다. 경화제는 염화암모늄을 20 %로 희석하여 사용하였으며, A사로 부터 고형분 60 %의 왁스에멀젼을 분양받아 사용하였다. PB는 건조된 파티클에 접착제(함지율 25 %, 전건 파티클 중량 기준), 왁스에멀젼(첨가량 1 %, 전건 파티클 중량 기준), 경화제(사용량 3 %, 접착제 고형분 기준)를 혼합하여 도포한 후, 2종의 EPS를 각각 15 %(전건 파티클 중량 기준) 투입하고 혼합하였다. 이때 매트함수율은 대조구 10.7 %, white bead 12.8 %, black bead 10.3 %로 나타났다. 이를 350 ㎜ × 300 ㎜, 두께 20 ㎜, 밀도 450 ㎏/㎥의 단층으로 각각 성형한 후 열압하였다. 열압조건은 온도 180 ℃, 목표압력 10 ㎏f/㎠, 시간 20 s/㎜ 이었다. 제조된 PB를 시험한 결과, 밀도는 목표밀도와 유사한 결과를 보였으며, 함수율은 모두 8 %이상으로 나타났다. 휨강도, 박리강도, 나사못유지력은 대조구보다 white bead가 각각 약 3 %, 약 39 %, 약 18 % 증가하는 경향을 보였다. 두께팽창율과 흡수율에서도 white bead가 각각 약 10 %, 약 6 % 감소하였고, 폼알데하이드방출량은 모든 시험편에서 S-E0 등급을 보였다. 따라서 중저밀도 PB 제조에 있어 EPS에 의한 물성 개선의 가능성을 확인할 수 있었다.
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Expandable polystyrene-목섬유 복합단열재의 성능
강은창 ( Eunchang Kang ),서푸른나래 ( Pureun-narae Seo ),이민 ( Min Lee ),이상민 ( Sang-min Lee ) 한국목재공학회 2019 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2019 No.2
본 연구는 저밀도 Expandable polystyrene(EPS)-목섬유 복합단열재를 제조하여 단열성능을 알아보고자 하였다. 목섬유는 국내 A사에서 사용하고 있는 것으로 함수율은 7.1 % 였다. EPS는 국내 B사에서 생산하고 있는 white bead를 분양받아 사용하였다. 접착제는 저밀도의 단열재이므로 경도를 향상시켜주기 위하여 몰비 0.80, 멜라민 함량 30 %인 멜라민-요소-폼알데하이드 수지 접착제를 합성하여 사용하였다. 경화제는 20 % 염화암모늄을 이용하였으며, 고형분 60 %의 왁스에멀젼을 A사로 부터 분양받아 사용하였다. 준비된 목섬유에 접착제 함지율 25 %(전건 파티클 중량 기준), 왁스에멀젼 1 %(전건 파티클 중량기준), 경화제 3 %(접착제 고형분 기준)를 혼합하여 도포한 후, EPS를 전건 목섬유 중량 기준 15 %를 투입하였다. 그리고 길이 350 ㎜, 폭 300 ㎜, 두께 20 ㎜, 밀도 150 ㎏/㎥ 기준으로 각각 성형한 후, 온도 170 ℃, 목표압력 5 ㎏f/㎠, 시간 21 s/㎜로 열압하였다. 제조된 복합단열재를 시험한 결과, 밀도는 목표밀도와 거의 유사하게 나타났다. 함수율은 대조구 7.3 %, 복합단열재 6.8 %로 복합단열재가 비교적 낮은 함수율을 보였다. 휨강도는 대조구가 0.37 MPa, 복합단열재가 0.13 MPa이었으며, 두께팽창률은 대조구가 2.51 %, 복합단열재가 5.81 %로 나타났다. 이러한 결과는 bead와 목섬유 사이에서 박리가 나타나 물리적 결합이 이루어지지 않아 나타난 결과라 판단된다. 반면 흡수율은 복합단열재가 약 19 % 감소하였다. 열전도율은 대조구가 0.042 W/mk, 복합단열재가 0.045 W/mk로 나타나 전반적으로 성능이 저하된 결과를 보였다. 그러나 저밀도 제품의 제조에 있어 EPS 활용은 효용성이 높을 것으로 판단되므로 활용방법에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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강은창 ( Eunchang Kang ),서푸른나래 ( Pureun-narae Seo ),박세휘 ( Se-hwi Park ),유명진 ( Myoung-jin Yu ),이민 ( Min Lee ),이상민 ( Sang-min Lee ) 한국목재공학회 2020 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2020 No.1
판면재에서 탈피하여 곡면용 합판 제조를 위한 접착제 합성기술을 개발하고자 하였다. 방법은 요소수지 합성 방법을 바탕으로 폴리올을 투입하여 최종 몰비 1.25로 합성하였다. 합성된 접착제는 물성 측정 및 FT-IR과 DSC로 분석하였다. 사용된 갑을판과 중판은 활잡목으로 두께는 갑을판이 약 2.35 ㎜, 중판은 약 0.40 ㎜였으며, 함수율은 각각 약 5 %, 약 3 %였다. 글루는 접착제, 증량제 (소맥분), 경화제 (40% Glyoxal)를 각각 150 g, 30 g, 12g씩 취하여 혼합·제조하였다. 도포량은 양면당 200 g/㎡였으며, 롤러로 도포하였다. 합판 구성은 3매로 하였고 상온에서 10 ㎏f/㎠로 30분간 가압한 후, 온도 120 ℃, 압력 10 ㎏f/㎠, 시간 300 s/㎜로 열압하였다. 제조된 합판은 접착성능, 탄성계수, 폼알데하이드방출량, Flexibility를 측정하였다. 그 결과, 수지 합성은 비교적 용이하였으며, 폴리올에 의해 고형분이 증가되고 겔화시간이 길어졌다. FT-IR 분석에서는 폴리올과의 반응성 영향으로 2877 ㎝-1, 1460 ㎝-1, 1062 ㎝-1에서 요소수지와 상이한 흡수대가 나타났다. 열분석 결과, 요소수지보다 Peak temp. 가 높아진 것으로 나타나, 폴리올이 겔화 및 경화 시간에 영향을 미친 것으로 판단된다. 접착성능은 우수한 반면 목파율이 낮았고, 곡면용 합판이므로 MOE는 저하되었으며, 폼알데하이드방출량은 몰비를 고려할 때 기준 이상 이었다. 합성된 접착제로 인해 합판의 Flexibility가 우수하여 곡면 마감재 또는 곡형 가구재에 적용될 수 있을 것으로 판단된다. 그러나 열압시간 및 폼알데하이드방출량 개선 방안과 함께 단판 관련 연구도 필요할 것으로 생각된다.
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