고농도 붕산염을 함유하는 폐놀계 난연제 처리된 파티클로 제조한 보드의 난연성능에 관한 연구 = A Study on the Flame Retardant Performance of Particle Boards Made of Phenolic Flame Retardant-Treated Particles Containing High Concentration of Boron

국문 초록 (Abstract)

합판, 파티클보드, 섬유판 등 목질재료는 건축 내장재, 가구재 등으로 사용되고 있다. 목질재료의 원재료인 목재는 화재 발생 시 350℃ 이하에서 연소가 발생한다. 화재 발생 시 실내 내장재, 가구재에 의해 화염이 빠르게 확산된다. 이는 화재 현장의 실내 온도를 급격히 상승시키고 재실자의 대피 시간을 단축하여 인명피해를 초래한다. 이러한 문제를 개선하기 위해 난연제를 적용한 난연 목질재료 개발 연구가 진행되고 있다. 난연제는 인계, 무기계 등 수용성 난연제를 활용하고 있다. 난연제 중 붕소계 화합물은 중금속을 함유하지 않고, 무색·무취로 경구 독성이 낮고 저렴하다는 장점이 있다. 그러나 붕소계 난연제는 8 wt% 이하로 사용되고 있다. 이는 상온에서 용해도가 낮고, 목재 내 주입 후 용출되어 백탄현상이 나타난다. 이에 본 연구는 페놀수지를 담체로 고농도 붕산염혼합물을 수용하는 개발된 난연제로 처리된 파티클을 이용하여 제조된 파티클보드의 물리·기계적 물성과 난연성능을 구명하고자 한다. 개발된 난연제 (고형분 55%, pH 6.96)의 파티클 처리 비율은 전건 파티클 중량 대비 난연제의 고형분 함량이 각각 20, 30, 40, 50%가 되도록 첨가하였다. 첨가된 난연제의 균일한 혼합을 위하여 1시간 교반 후 105℃에서 24시간 건조·경화된 파티클을 사용하였다. 처리된 파티클은 멜라민요소공축합수지 (고형분 58.2%, pH 8.76, 98.4 cps)를 이용하여 함지율 12%, 목표 밀도 0.7 g/cm3으로 파티클보드를 제조하였다. 제조된 시험편은 KS F 3104, KS F ISO 5660-1에 따라 물리·기계적 물성과 난연성능을 평가하였다. 물리적 물성 중 밀도는 난연제 처리량 증가에 따라 증가하였으며, 두께 팽윤율은 무처리 조건 대비 14.2 - 47.5% 감소하였다. 기계적 물성 중 휨강도, 습윤 시 휨강도, 박리강도는 난연제 처리 증가에도 무처리와 동등 수준의 강도를 나타냈다. 총열방출률 기준 40% 처리 조건은 난연등급을 충족하였고, 50% 처리 조건은 준불연등급을 충족하였다. 개발 난연제를 이용한 난연, 준불연 목질재료의 제조 가능성을 확인하였으며, 연소 시 발생하는 연소가스에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.