초록
재활용한 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)에 무기계 폐기물인 패각을 도입하여 함량 변화에 따른 기계적 물성 및 난연성을 조사하였다. 상기 복합소재의 기계적 물성 향상을 위하여 상용화제(PE-g-MA)를 첨가하였고, 난연성 향상을 위하여 다양한 종류의 난연제($Al_2O_3$, $Sb_2O_3$)를 첨가하여 이에 따른 기계적 물성 및 난연성을 종합적으로 평가하였다. 측정 결과 HDPE에 패각만 혼합하는 것보다는 추가적으로 상용화제를 혼합하는 것이 매트릭스인 HDPE와 패각과의 계면 결합력이 증대되어 패각만을 혼합하였을때 보다 물성 저하가 보완되었고, 충격강도의 경우 순수 HDPE와 유사한 값을 나타내었다. 한편, 난연제 첨가에 따른 기계적 물성의 저하는 관찰되지 않았다. 제조된 HDPE 복합소재의 UL-94 규격에 의한 난연성 측정 결과 패각만을 혼합한 경우 패각 40wt% 함유된 경우가 순수 HDPE보다 불이 붙을 때까지 걸리는 시간과 타는 시간이 지연됨을 확인할 수 있었다. 또한 패각을 난연제와 함께 복합화하여 제조한 소재에서는 뚜렷한 난연 효과를 관찰할 수 있었으며, 난연 효과는 $Al_2O_3$보다 $Sb_2O_3$가 효과적이었다. 난연성 측정 결과 UL-94 V-0 등급은 $Al_2O_3$를 첨가한 그레이드 중 상용화제를 넣은 그레이드와 패각 40wt%가 함유된 그레이드에서, 그리고 $Sb_2O_3$를 첨가한 그레이드 중 상용화제를 첨가한 모든 그레이드에서 관찰되었다.
Waste shell powder was added to the high density polyethylene(HDPE), and resultant mechanical properties and flame retardancy were analyzed in terms of shell content. Compatibilizer(PE-g-MA) was used to enhance the mechanical properties of the prepared HDPE/shell composites, and several flame retardant agents($Al_2O_3$, $Sb_2O_3$) were utilized to improve flame retardancy. Addition of the compatibilizer resulted in an improved mechanical properties due to the increased interfacial bonding between HDPE matrix and shell powder. In the case of impact strength, it even reached to the impact strength of pure HDPE. Also the addition of the flame retardant agents did not exhibit mechanical property decrease. UL-94 flammability test on the prepared HDPE/shell composites indicated that at 40wt% of shell only inclusion, time to ignite the flame and the total time of flame duration increased. When flame retardant agents mixed with shell powder were added to the HDPE matrix, improved flame retardancy was observed. Generally, flame retardancy effect of $Al_2O_3$ was better than $Sb_2O_3$. UL-94 V-0 classification was observed for the specimens with $Al_2O_3$ and compatibilizer at more than 40wt% shell, and also for specimens with $Sb_2O_3$ and compatibilizer at all shell content.
