방염제 종류별 첨가율 및 혼합비율에 따른 기능성 오일스테인의 특성

이주원 한밭대학교 대학원 2024 국내석사

본 연구에서는 건축 자재로써 목재를 사용할 때 필수적으로 사용되는 도료인 오 일스테인의 낮은 방염성을 개선 및 보완하기 위해 오일스테인에 방염제를 첨가하여 기능성 오일스테인을 제작한 뒤 목재에 도포해 특성을 검토하였다. 무기계 방염제인 수산화마그네슘과 인계 방염제인 제1인산암모늄을 오일스테인에 첨가하여 기능성 오일스테인을 제작한다. 이후 도포 횟수를 초벌, 재벌 및 정벌로 나누어 목재에 도포한 뒤 잔염시간, 잔신시간, 탄화길이, 탄화면적, 함수율 및 흡수 량을 검토하여 기능성 오일스테인의 적정 첨가율과 도포 횟수를 도출하고자 하였다. 앞서 실시한 실험으로 도출된 방염제의 적정 첨가율을 고정 첨가율로 선정한다. 고정 첨가율을 기반으로 수산화마그네슘과 제1인산암모늄을 비율별로 나누어 혼합 한 다음 오일스테인에 첨가한 뒤 도포 횟수별로 목재에 도포를 진행하여 잔염시간, 잔신시간, 탄화길이, 탄화면적, 함수율 및 흡수량을 검토한다. 최종적으로 가장 우수 한 혼합비율과 도포횟수를 도출하고자 하였다. 따라서, 방염제 종류별 혼합비율에 따른 기능성 오일스테인의 연구 범위 내에서는 다음과 같이 결론을 요약할 수 있다. 방염제 첨가율에 따른 기능성 오일스테인의 특성을 검토하였다. 무기계 방염제인 수산화마그네슘과 인계 방염제인 제1인산암모늄을 사용하였으며, 첨가율 0, 10, 20, 30, 40(%) 등과 도포 횟수를 초벌, 재벌, 정벌로 나누어 실험을 진행하였다. 그러나 첨가율 40%일 때, MDF 표면에 방염제 분말이 매우 많이 나타났기 때문 에 미관상 사용이 불가하다고 판단되어 최대 첨가율을 30%로 선정하였다. 첨가율이 증가할수록 잔염시간과 잔신시간은 감소하였으며, 탄화길이와 탄화면적도 줄어드는 경향을 보였다. 도포 횟수가 증가할수록 방염성능은 향상되는 결과가 도출되었다. 초벌에서 재벌로 도포 횟수를 증가시켰을 때는 큰 차이를 보였지만, 재벌에서 정벌 로 증가시켰을 때는 방염성능에 미비한 차이를 보인다. 함수율과 흡수량에서는 첨가 율에 따른 증가·감소량이 미비하였다. 그러나 도포 횟수가 증가할수록 함수율과 흡 수량이 감소하는 경향을 보였다. 이전 실험을 기반으로 기능성 오일스테인의 적정 첨가율은 30%로 선정하였다. 첨 가율 30%를 기반으로 수산화마그네슘과 제1인산암모늄의 비율을 나누어 혼합한 뒤, 첨가하여 기능성 오일스테인을 제작해 특성을 검토하였다. 이에 따른 결과, 잔염시간은 수산화마그네슘의 비율이 더 높을수록 우수하였다. 잔신시간은 제1인산암모늄의 비율이 높을수록 우수한 결과를 보였다. 탄화길이와 탄 화면적은 두 방염제를 혼합하였을 때 이전 실험에서 도출된 결과보다 확연히 감소 하는 우수한 값이 도출되었다. 또한, 도포 횟수가 증가할수록 방염성능도 향상되었 다. 그러나 재벌부터 좋지 않은 미관을 가지고 있으므로 초벌이 가장 적절한 도포 횟수로 판단된다. 함수율과 흡수량은 방염제의 비율에 따른 차이는 미비하였으며, 도포 횟수가 증가함에 따라 감소하였다. 결과적으로, 본 연구에서 사용한 수산화마그네슘과 제1인산암모늄을 첨가제로 사 용한 기능성 오일스테인의 특성을 검토하였을 때 방염제의 적정 첨가율은 30%이며 정벌까지 도포하였을 때 방염성능이 가장 우수하였지만, 재벌부터 방염성능기준에 충분히 만족하는 값을 가졌다. 두 방염제를 혼합하여 사용하였을 때는 도포 횟수 초 벌부터 방염성능기준에 만족하는 값을 보였다. 이를 기반으로 무기계 방염제와 인계 방염제를 각각 사용하기보다는 두 방염제를 혼합하여 사용하고 도포 횟수를 초벌까 지만 진행한다면 오일스테인의 방염성능을 개선 및 보완시키며 효율적으로 사용할 수 있다고 사료된다.

Microwave 및 인산염계 방염제로 복합처리한 고내구성 구조용 목재 개발을 위한 실험적 연구

박철우 동명대학교 2009 국내석사

본 연구에서는 일반 구조용 목재(S.P.F)의 방염처리를 위해서 건조시간을 단축시켜 방염성능 및 내구성능의 향상을 도모하고자 Microwave로 목재를 건조시켜 인산염계 방염제에 시간별로 침지시킨 후 2차로 Microwave 가열을 한 다음 38㎜의 두께에서 10㎜를 압축 시켜 구조용 S.P.F 그룹의 방염 후 처리물품 시험 및 내구성 시험(경도시험, 못뽑기 저항시험, 압축 시험)을 실시한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. Microwave 1차 가열 후 방염성능은 인산염계 방염제에 30분간 침지된 시험편이 가장 우수한 것으로 나타났으며 2차 가열시 약간의 방염제 손실이 나타났으나 인산염계 방염제의 구성 비율 중 가장 큰 수분의 증발이 대부분일 것으로 사료되며 방염성능을 유지할 수 있는 순수 약제만이 압축된 목재와 함께 고밀화 되어 방염성능 향상에 기여한 것으로 판단된다. 또한 내구성 시험 결과 경도는 Plain에 비하여 방사단면은 62%, 접선단면은 60%, 횡단면은 23% 이상의 성능향상을 나타내었으며, 못뽑기 저항은 2배 정도의 저항성능 향상을 나타내었다. 섬유방향 압축 시험에서 강도는 4배, 비례한도 응력은 2.5배, 탄성계수는 3.5배 이상의 높은 성능 향상을 나타내었다. 이와 같은 내구성능의 향상은 고온으로 가열하여 목재의 섬유조직이 연해지면 수분의 기화가 쉽게 이루어지는데 이 상태에서 압축을 하게 되면 부피에 대한 목재 실질적인 양이 많아져서 내구성이 증가하게 된 것으로 판단된다. 이상 실험의 결과와 같이 Microwave로 단시간에 구조용 목재를 균일 건조함으로써 건조결함 및 뒤틀림 등의 품질 저하를 최소화 시키며 기존의 방염제보다 친환경적인 인산염계 방염제로 대체하여 천연질감 및 느낌을 그대로 살리면서 방염성능을 향상시킴은 물론, 압축을 통한 고내구성의 구조용 목재를 생산하게 된다면 유지관리에 대한 경제성, 환경친화적인 제품으로써의 이미지, 내구연한이 큰 목조주택의 건설 등 그 효율성 등에서 상당한 효과를 이룰 것으로 예상된다. A concern over a research and development for an improvement in flame resistant efficiency & duration rises higher and higher in proportion to an increase in wood use, followed by a launch of wood product with high efficiency, but most structural woods among them are used for construction without the addition of the flame retardant substituting flame-resistive plasterboard, the method which should be reduced for a cutoff of economic loss. To decrease such situation, wood seasoning time for flame resistant should be shortened along with strengthening them very high level and the structural woods should be colorless. scentless flame-resistive state for the use. Accordingly. this study will carry a work that letting the phosphate flame resistant agent to permeate evenly into the empty space in where the free water and bound water, which are in the cell & lumen internal wood, are evaporated in the microwave within a short time, and compress them to a certain thickness for duration improvement, for the deduction of a basic data for the development of high durability flame resistive and environment friendly structural wood without deforming against a shortened wood seasoning time, weather change and effect of natural environment and harmless to human body For the basic data deduction, a practical operation was carried out for an increase in flame resistant & duration efficiencies under the condition of shortened seasoning time in processing flame resistant such as seasoning the ordinary structural woods(S.P.F)in the microwave and dipping them in the phosphate flame retardant, and heated them secondly in the microwave followed by compressing them from 38㎜ to 10㎜ in thickness and put them into flame resistant process and then went through the test for the goods subject to the process & duration(test for hardness, extraction resistance of nails, compression), and got the results as follows. 1. The proper heating hour in the microwave for mixed S.P.F wood reached to the target percentage (4~5%)of water content when they went through the order of artificial seasoning (K.D.:Kiln Dry, under 19% of water content percentage), being processed by 290×190㎜, the first heating of the test piece for 7minutes at 5㎾, and the result of second heating for 9minutes at 3kw after dipping them in the phosphate flame retardant showed that all the test pieces satisfied the optimum water content percentage of external structural wood, the range of 12~14%, and the test pieces were free from shrinking, swelling, surface fracturing after a repetition of water suck up and drain under the natural state after compression being restored to their faultless original condition. 2. Regarding the flame resistant efficiency of mixed S.P.F woods after flame resistant process and compressed, the test pieces which was put in the phosphate flame retardant for 30 minutes showed the best condition, and its improvement seemed to be caused by an increase in flame resistant agent's permeation during the dipping times prolonged after seasoned evenly with microwave, and in loss of some flame resistant agent at the time of second heating, it seemed to be the evaporation of the water which takes the largest percentage among the flame resistant agent components ending up a densification of only pure agent by which flame resistant efficiency can maintain contributing to the rise of flame resistant efficiency with compressed woods. 3. The test results of the mixed S.P.F woods which went through flame resistant and compression process showed the rise in hardness by 62 % for radial section, 23 % for cross section compared with Plain, and extraction resistance of nails showed its increased efficiency about twofold. In respect to grain direction, they showed the rise of quadruple for hardness, 2.5 times for proportional limit stress, 3.5 times for elastic modulus. Such duration efficiency increase seemed to have caused by those steps such as heating the woods with high temperature to soften the fibrous tissue which makes water to evaporate very rapidly and that's the very state that the substantial quantity of woods to the volume caused by a compression resulting in a rise in duration. Provided that seasoning the structural woods evenly in a short time in the microwave minimizing a deterioration such as seasoning defects, warp letting natural touch & feel out by substituting environment friendly phosphate flame retardant for ordinary one for the production of structural woods with increased flame resistant efficiency and high duration by compression, a considerable effect would occur in maintenance related economic efficiency, in image as the environment friendly products, and in cost cut off for flame resistant & fireproof process, and a better efficiency & economic increase would be expected as the structural woods by layering a data based on this study of various tests, that is, long term duration & tension, impact, warp, compressibility.

면직물에서 방염제의 종류와 방염처리조건이 반응염료의 방발염에 미치는 영향

신용길 崇實大學校 産業大學院 1992 국내석사

방염처리 방법에 따른 실내건축용 MDF 재료의 연소특성에 관한 연구

차정민 서울시립대학교 2011 국내석사

본 연구에서는 현장방염처리(방염후처리)가 적용되고 있는 MDF 원료 목재를 비롯하여 직접 방염필름을 부착한 경우와 비방염필름을 부착한 경우, 수성·유성 방염도료가 방염처리 방법에 따라 방염성능에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 실험결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, 현장 방염처리방법 중 후처리 방법으로써 MDF 원료 목재에 국내에서 유통되는 5개사의 방염필름을 부착하여 연소 시험 한 결과 2개사 제품은 4가지 기준 내에 적합한 값을 나타냈으나 나머지 3개사 제품은 10~40%의 불합격률을 나타냈다. 따라서 방염필름이 방염성능기준을 만족시킬지라도 최종적으로 사용되는 대상물에 적용하는 경우 방염성능을 확인하고 시공해야 할 것으로 사료된다. 둘째, 필름이 부착된 MDF 목재의 경우 탄화된 필름에 의해 탄화된 면적이 가려지는 점이 있어 실제의 탄화면적과 상이하게 나타났으며 그을음의 제거 여부에 따라서도 탄화면적이 달라질 수 있기 때문에 성능판정 표준화를 위한 방법적인 서술이 필요할 것으로 사료된다. 셋째, 방염성능기준 내에서는 수성방염도료 보다 유성방염도료가 우수한 것으로 나타났으나 유성방염도료를 도포한 MDF 목재에서는 수성방염도료를 도포한 MDF 목재에서 보다 많은 양의 연기가 발생한 것으로 보아 유독성에 대한 인명피해의 위험성은 더 클 것으로 사료된다. 넷째, 현장방염성능검사 시 소방공무원이 현장 출장으로 시료를 채취하여 방염성능에 대한 일정기준 적합여부 판정 시 평가자마다 표준화되지 않은 검사방법으로 인한 혼란성을 줄일 수 있는 제도적 보완책이 필요할 것으로 사료된다. This study researched the flame retardant performance of aqueous and oily flame retardant paint by flame retardant treatment method in MDF raw material wood which is applying field flame retardant treatment (post flame retardant treatment), direct flame retardant film affix and non-flame retardant film affix and concluded as following. First, according to the combustion test results of 5 company flame retardant films which are distributed in MDF raw material wood as a post treatment among field flame retardant treatment methods, two company products showed proper values within 4 kinds of standard and 3 other products showed 10~40% of failure rate. Accordingly although the flame retardant film might satisfy fire performance criteria, the fire retardant performance should be confirmed in case of final application of the object. Second, real char area was different in that charred film covered char area in case of filmed MDF raw material plywood and methodological description for performance evaluation standardization by the existence of scorch removal. Third, the oily fire retardant paint was more effective than aqueous fire retardant paint in the fire retardant performance criteria but the danger of casualties seems to be greater than MDF wood pasted with oily fire retardant paint poured out more smokes. Fourth, systematic supplemental methods are required to reduce chaos arisen by unstandardized inspection method of evaluators when the fire official obtains a specimen at scene for a field fire retardant performance inspection and decidesconformity in accordance with certain criteria of fire retardant performance.

현장방염처리물품의 경년열화에 따른 변화량측정 및 방염성평가

구기경 인천대학교 공학대학원 2015 국내석사

본 연구에서는 2007년부터 2011년 사이 방염성능시험에 합격한 현장방염처리물품 150개를 대상으로 45도 연소시험기를 사용하여 연도별 연소시험을 실시하고 방염물품 4종 및 방염제 4종의 종별에 따른 방염성능의 측정을 통하여 방염성능의 변화량을 최초 방염성능시험 성적과 비교하여 분석하였다. 따라서 연소시험은 최초 방염성능시험과 동일한 KOFEIS 1001(방염성능기준) 제7조의 2(현장방염처리물품의 방염성능 측정기준 및 방법)에 따라 실시하였다. 시험 결과 탄화면적과 탄화길이에 변화가 있었으며, 그 변화량은 일부의 방염물품이나 방염제에 따라 나타났으나 대부분은 합격연도의 역순에 따라 탄화면적과 탄화길이가 증가한 것으로 나타났다. This study conducted fire tests yearly and used a 45 degree combustion tester with 150 field work flame retardant test products ,which was passed a performance test, from 2007 to 2011. Also, amount of variation of the flame retardant performance was compared with the result of the initial flame retardant test and was analyzed it through measuring the flame retardant performance by the 4 different fire retardant products and the flame retardant material of 4 different types. The combustion tests were carried out by KOFEIS 1001(Standard of flame retardant performance) which was an identical way with the initial flame retardant performance according to the second clause of Article 7 (Standard and method of measurement for the test of the flame retardant performance of field work flame retardant products). As a result of this study, there was difference between the char area and the char length. The variation was appeared to some of the fire retardant products and the flame retardant materials but mostly the char area and the char length were increased by the reverse order of the year passed a performance test.

방염처리된 합판의 온도상승에 따른 방염성능의 변화에 관한 연구

주재성 서울시립대학교 2017 국내석사

Abstract According to development of architectural technologies, high-rise commercial buildings are progressed rapidly and high-rise residential houses are being built as well. The performance of interior finishing materials is nonflammable, semi-nonflammable and flame-retardant, but since plywoods and wood materials that are flammable are attached to the surface of the interior finishing materials, it plays a role of increasing the load of a fire. The current Fire Services Act requires the use of products with the performance of flame resistance as interior finishing materials but it is intended to play a role to retard at an early stage by finding out limits of the performance of flame resistance by the Fire Services Act and by improving the performance of flame resistance. In the past, plywoods and wood materials were treated at sites and then the fire station within the jurisdiction checked the performance, but recently the manufacturer conducts the flame-resistance treatment and the Korea Fire Institute implements the performance testing by the Sampling Test Act and the completed products are purchased and used. The recent flame-resistance treatment takes a major step forward with an environment-friendly method by a roller and a system that conducts flame-resistance treatment on wood materials and dries them by using a vacuum pressurizer at the manufacturer’s factory. In this study, it is intended to identify a test method at room temperature regulated by the Fire Services Act and at what temperature the flame-resistance treated plywoods and wood materials can maintain their performance upon a fire, and to assist improvement of the methods and the system of flame-resistance treatment. The specimens were prepared as below for experiments. 1) Plywood + Transparent Oil Paint (non-foam) Applied 3 times 2) Plywood + Transparent Water Paint (non-foam) Applied 3 times 3) Plywood + White Water Paint (foam) Applied 2 times 4) Plywood + Transparent Flame-Resistant Liquid (Immersion) Immersed for 30 minutes 5) Plywood + PVC Flame-Resistant Interior Film Applied The temperature was increased to 25 degree, 105 degree, 155 degree, 205 degree, 260 degree and up to 305 degree and the performance test was conducted at each temperature. 1. The plywood that was treated for flame-resistance by the transparent oil flame-resistant paint maintained its performance up to 205℃ of the surface temperature of the specimen, but couldn’t retain its performance at 260℃ or higher. 2. The plywood that was treated by the transparent water and the white water flame-resistant paint maintained its performance up to 155℃ of the surface temperature of the specimen, but it was found that its performance deteriorated rapidly due to thermal decomposition at 205℃ or higher. 3. The plywood that was treated by the flame-resistance liquid showed the safety of its performance and its flame-resistant performance was maintained to some degree even at 260℃, but it seemed that it could not tolerate at 305℃. 4. As for the plywood that flame-resistant performance was given by applying the PVC flame-resistant interior film to the surface of it, the film was swollen severely when the surface temperature reached 205℃ and the variation of its form was serious and resulted in the damage of it and it was difficult to expect its flame-resistant performance since the adhesive strength with the plywood became weak. 5. As for the quantity of the produced toxic smoke during experiments, the PVC flame-resistant interior film was the worst, and it could have been checked with the naked eye that water materials had less toxicity and less quantity of smoke. In the Fire Services Act as well, the study on toxicity of smoke that is produced during combustion of materials that are used indoors is earnestly required. 6. The overall conclusion is that plywoods treated for flame-resistance can’t be expected to retain its flame-resistant performance at 260℃ or higher of the surface temperature. 7. In order to improve the effect of retarding a fire at an early stage by flame-resistant treatment on plywoods and wood materials, it shall make it compulsory that the criteria of performance of the plywoods and wood materials that are attached or installed on the ceiling or a wall at the inside of a building shall be tightened, and they shall be attached to the surface which is the quasi-nonflammable materials or better by the Building Act by regulating the criteria for improving the methods of flame-resistant treatment and for flame-resistant performance based on phases by their usage. Besides, it is judged that plywoods and wood materials that are used at exhibition halls and concert halls (stages) that are cultural and assembly facilities shall have flame-resistant performance on both sides of them even though they maintain the current flame-resistant performance. Key Words : Flame-Resistance, Flame-Resistant Plywood, Variation of Flame-Resistant Temperature, Flame-Resistant Treatment, Flame-Resistant Agent, Flame-Resistant Performance, Quantity of Produced Smoke 국문초록 건축기술의 발전에 따라 상업용 건축물의 초 고층화가 급속도로 진행되고 주거용 주택도 고층화되어가고 있다. 건축법에 의한 실내마감재료의 성능은 불연, 준 불연, 난연화 되어있는 바, 실내마감재료의 표면에 가연성 재료인 합판, 목재류가 부착되어 화재하중을 높이는 역할을 하고 있다. 실내장식재는 현재 소방법에서 방염성능 이상의 제품을 사용하도록 하고 있으나 소방법에 의한 방염성능의 한계점을 찾고 방염성능을 개선하여 화재확산을 초기에 저지 할 수 있는 역할을 할 수 있게 하고자 한다. 예전에는 합판. 목재를 현장에서 처리하여 일선 소방서에 성능확인을 하였으나, 최근에는 제조공장에서 방염처리하고 소방산업기술원에서는 제조공장에서 셈플링 검사법에 의하여 성능검사를 시행하여 완성된 제품을 구매하여 사용하고 있다. 최근의 방염처리는 제조공장에서 롤러에 의한 환경 친화적인 방법과 진공가압기를 이용한 목재 종류를 방염처리하여 건조하는 시스템으로 진일보하고 있다. 본 연구에서는 소방법에서 정한 상온에서의 시험 방법과 화재 시 방염처리되어진 합판, 목재가 어느 정도의 고온에서 성능을 유지 할 수 있는지를 실험을 통하여 확인하고, 방염처리의 방법 개선과 제도 개선에 도움을 주고자 한다. 실험을 위하여 다음과 같이 시료를 준비하였다. 1) 합판+유성투명도료(비발포) 3회도포 2) 합판+수성투명도료(비발포) 3회도포 3) 합판+수성백색도료(발포) 2회도포 4) 합판+투명방염액(침지) 30분 침지 5) 합판+PVC방염인테리어필름 부착하여 25도, 105도, 155도, 205도, 260도, 305도 고온까지 올리며 각각의 온도에서 성능시험을 실시하였다. 1. 유성투명방염도료로 방염처리된 합판은 시료표면온도 205℃까지는 성능이 유지되었으나, 260℃ 이상의 온도에서는 성능을 유지 할 수 없었다. 2. 수성투명 및 수성백색방염도료로 처리된 합판은 시료표면 온도 155℃까지는 성능이 유지되었으나, 205℃ 이상에서는 열분해로 인하여 성능이 급격히 저하되는 것으로 나타났다. 3. 방염액으로 처리된 합판은 성능의 안전성을 보였고 260℃에서도 어느 정도 방염성능은 유지되는 것으로 보였으나, 305℃에서는 견딜 수 없는 것으로 보인다. 4. PVC방염인테리어 필름지로 합판의 표면에 부착하여 방염성능을 부여한 합판은 표면온도 205℃에 도달했을 때 필름지가 심하게 부풀어 오르며 형태 변화가 심하게 손상되고 합판과의 접착력이 떨어져 방염성능을 기대하기 어려웠다. 5. 실험 중 유독성 연기 발생량은 PVC방염인테리어필름이 가장 심하였고 수성 종류는 유독성이 적고 연기량도 적은 것을 육안으로 확인 할 수 있었다. 소방법에서도 실내에 사용하는 재료의 연소 시 발생하는 연기내의 독성에 관한 연구가 절실히 요구된다. 6. 전체적인 결론은 방염처리 된 합판류가 표면온도 260℃에서부터는 방염성능을 기대할 수 없다는 결론을 얻었다. 7. 합판, 목재류의 방염처리에 의한 초기 화재지연 효과를 높이기 위해서는 방염처리 방법 개선 및 방염성능의 기준을 용도에 의한 단계 별 기준으로 정하여 건축물 내부의 천정이나 벽에 부착하거나 설치하는 용도의 합판, 목재류는 성능의 기준을 상향 시키고, 건축법에 의한 준 불연재료 이상의 표면에 부착하여야 하는 것을 의무화 하여야 한다. 또 문화 및 집회시설인 전시장, 공연장(무대)에서 사용하는 합판, 목재류는 현재의 방염성능을 유지하더라도 합판, 목재의 양면을 모두 방염성능 있는 것으로 하여야 할 것으로 판단된다. 키워드: 방염, 방염합판, 방염온도변화, 방염처리, 방염제, 방염성능, 발연량

Polyester용 방염제의 합성과 그의 방염성

최태수 서울大學校 大學院 1990 국내석사

폴리에스테르용 방염제의 합성과 그 응용

김유훈 서울대학교 대학원 1998 국내석사

α- Bromoacrylamide系 反應性 防染劑의 合成 및 適用 特性

오명준 서울대학교 대학원 2002 국내박사

木材 防炎에 대한 水溶性 및 非水溶性 防炎濟의 作用에 관한 硏究

이두형 亞洲大學校 1992 국내석사