폴리프로필렌 (PP)의 전자선 가교 발포 공정에 있어서 전자선 조사량과 발포재료의 분자량 및 다양한 발포 공정이 발포체의 구조에 미치는 영향에 관해 연구하였다. 가교된 PP의 겔분율은 3.2 Mrad의 전자선 조사량에서 48%로 가장 높게 나타났고 발포체의 셀 균일성과 열 안정성에 큰 영향을 나타내었다. 3.2 Mrad 이상의 전자선 조사량에서 겔분율이 48%에서 더 이상 증가하지 않았으며, 발포체 구조 향상에도 더 이상 영향을 미치지 못하였다. 분자량이 증가할수록 높은 전단 점도와 겔분율을 나타내며 보다 균일하고 미세한 셀 구조를 형성하고, 열안정성이 높은 발포체를 형성하였다.
겨울용 타이어인 '발포고무 타이어'의 트레드에 적용되는 발포고무의 물성과 마찰 및 마모특성을 조사하였다. 천연고무인 SMR-CV60과 합성고무인 BR-01(Cis-1, 4 Polybutadiene)을 70:30 비율로 혼합하였고 발포제로는 개질화된 azodicarbonamide (상품 명:UNICELL AD#2)을 변량 첨가하여 다양한 발포도의 발포고무를 준비하였다. 발포도의 증 가로 발포고무의 Young's modulus와 파괴에너지는 점진적으로 감소하였으나 Tan $\delta$ 는 일정한 값을 유지하였다. 매끄러운 유리표면위에서 높은 마찰계수를 보인 발포고무는 발포 도의 증가로 크게 감소하였고 거친 표면일수록 마찰계수는 상승하였다. 이같은 마찰계수의 증감경향이 교차되는 발포도는 30~40%이었다. $0^{\circ}C$에서의 마찰계수도 유리 표면에서감소하 고 거친표면에서 상승하는 경향을 보였으며 증감경향이 교차하는 발포도는 20%로 낮아졌 다. 마찰표면을 마그네시아 분말로 처리하면 전반적으로 마찰계수는 감소하였고 발포도의 크기에 관계없이 마찰표면이 거칠수록 큰 마찰계수를 나타내었다. 발포고무의 발포도가 커 지면 마모손실량도 비례하여 증가하였으며 발포도가 낮은 고무에서는 비교적 규칙적인 융기 간격이 보였으나 발포도가 30%이상으로 되면 불규칙적인 마모표면과 더불어 많은 마모 부 스러기가 관찰되었다.
단일 중합체 폴리프로필렌(PP) 수지가 가지는 분자량 특성과 유변 특성이, 회분식 가교 발포 공정을 통해 생산된 발포체 구조 변화에 미치는 영향을 연구하였다. 또한, 전자선 조사 가교가 PP 발포체에 미치는 영향도 연구하였다. 분자량 증가에 따른 저장 모듈러스(G'), 손실 모듈러스(G"), 제로 전단 점도($\eta_O$) 및 완화시간($\lambda$) 등의 유변 물성 값은 증가하였고, 이러한 유변 물성의 증가는 발포체 구조의 안정성에 직접적인 영향을 미쳤다. 전자선 조사량에 따른 PP의 겔분율은 3.2 Mrad의 전자선 조사량에서 크게 증가하며, 발포체의 안정성을 크게 향상시켰고, 그 이상의 전자선 조사량에서는 겔분율은 다시 감소하였고, 발포체 구조 또한 불안정해졌다.정해졌다.
본 연구에서는 금속수산화물과 다양한 인계 난연제를 포함한 난연 acrylonitrile-butadiene rubber (NBR) 발포체를 제조하고, 이때 인 함유량에 따른 열적특성. 난연특성, 발포특성 등의 변화 및 이들의 상관관계를 조사하였다. NBR 발포체의 발포특성 및 모폴로지 분석 결과 인/질소계 난연제 10 phr 범위 내에서 대체적으로 인/질소계 난연제를 투입하지 않은 금속수산화물만을 사용한 경우와 유사한 발포특성 및 모폴로지를 가짐을 알 수 있었다. 열 분석에서는 인 함유량이 많은 인/질소계 난연제를 사용할 경우 화염분위기 하에서의 char 형성과 관련한 잔류량이 많아짐으로써 난연성이 향상됨을, LOI 분석에서도 인 함유량이 증가함에 따라 LOI가 증가함을 알 수 있었다. cone-calorimeter 분석 결과 열 및 LOI 분석 결과와 유사한 경향성을, 인 함유량이 증가함에 따라 HRR, THR, EHC 등이 감소하는 반면에 COY는 증가함을, 즉 난연성이 상승함을 확인할 수 있었다. 연기밀도 분석 결과 cone-calorimeter 분석에서의 (A)-COY와 같은 경향성을 보여주었다.
2006년 6월 미국 PSPC(미국화학위원회 폴리스티렌 포장분과위원회)는 스티로폴, 판지, 골판지 재질의 식품포장재에 대한 LCI(Life Cycle Inventory)를 연구한 결과, 식음료 스티로폴 또는 폴리스티렌 재질의 포장재가 미치는 환경부하량이 같은 용도의 판지나 골판지 포장재에 비하여 낮거나 비슷한 것으로 나타났다고 발표하였다.
경량소재로 사용되는 polyurethane은 난연화 및 강도유지를 위해 난연제, 섬유 및 무기충진제 등을 첨가하거나 고밀도화하여 사용하며 발포시켜 경량화하여 성형된다. Polyurethane 발포체는 자동차 내장재, 건축 구조재, 건축 내외장재, 가구재, 포장재료, 신발, 의류 제품, 단열재 등 다양하게 사용되고 있다. 이러한 polyurethane 발포체는 제조 및 가공의 편리함에 비해 화재발생시 연기발생량이 많고 연소가 용이하여 화재를 전파하는 매개물의 역할을 하여 피해를 더욱 가중시키는 취약점을 가지고 있다. (중략)
고발포 소화약제의 발포력은 화재시 포소화약제의 성능을 검증하는데에 중요한 요소이다. 이러한 발포력 검증은 한국소방산업기술원의 "포소화약제의 형식승인 및 검정기술기준(KOFEIS 0103)"에서 제시하고 있는 표준발포기를 이용한 측정법을 통해 검증한다. 본 연구에서는 기존 방법의 제작 비용 및 측정의 번거로움을 보완하기 위한 약제 개발단계에서의 포소화약제 발포력 검증을 위한 실험실적인 측정법을 고안하여 적용성을 분석한다. 측정은 1000ml 시험관내에 3%의 수용액 $100m{\ell}$를 첨가하여 수용액 내부에 정량펌프를 통해 일정한 기포량 및 기포크기로 분사하여 발포시켰으며, 기포의 노즐은 거품의 정확도를 향상시키기 위해 마이크로 피펫팁 $0.2m{\ell}$ 용량을 사용하여 적용성을 분석하였다.
연구목적 : 포소화설비에 사용되는 중발포 소화약제는 기류에 영향이 적어 방출거리를 유지 할 수 있을뿐만 아니라 소화약제도 효율적으로 사용 할 수 있기 때문에 중발포기를 이용하여 발포배율 및 소화성능을 실험으로 밝히고자 한다. 연구방법 : 본 연구를 위해 중발포 시험장치를 제작하여, 합성계면활성 제포를 대상으 로 유류화재(B급) 소화성능 및 발포배율 분석과 포소화약제 소모량을 측정하고 분석하였다. 연구결과: 중발포기로 발포배율을 측정한 결과 팽창율이 26.1배의 중발포 배율로 나타났으며, 유류화재 20단위 소화모형 실험결과 소화시간이 고발포 및 저발포 보다 빠르게 나타나, 수동식설비인 호스릴 또는 중발포기 적용이 가능할 것으로 본다. 결론: 본 연구를 통해 중발포 포소화약제 발포성능 및 소화성능이 우수하게 나타나는 점을 고려하여 중발포 소화약제를 활용한 호스릴 또는 중발포기의 기술기준 도입이 필요하다.
발포금속은 1948년에 Sosnik에 의해 알루미늄에 수은을 증발시키는 방법으로 발포 알루미늄을 제조한 이래, 1951년 Elliot에 의해 진보된 방식인 발포 매개체를 용탕에혼입하는 방법으로 발포금속을 제조하기 시작하였다. 현재 이들 선진국가의 생산방법 및 현황은 균질 기공의 조절, 연속주조 방식과 원가절감, 그리고 제조기술의 진보를 통하여 다양한 분야에 적용되고 있다. 그러나 실용화를 위해서는 요구특성을 만족하고 동시에 가격 경쟁력을 가진 제조기술의 보유 및 개발과 독특한 특성을활용한 새로운 적용 분야의 개척이 필요하다고 생각되며, 이를 위해 Harvard, MIT, Aachen, HMI 등 구미 유수 대학과 NASA, 미국방성등의 연구기관, ERG, 신강(新鋼) wire등 산업체를 중심으로제조 및 특성평가에 관한 기초연구와 활용방안이 활발히 모색중에 있다. 그리고 일부 자동차 생산 업체를중심으로 발포금속을 적용한 초경량, 에너지 절감형의 자동차 부품 소재,항공기 방열판 등에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 특히 금속 기체의 GASAR 공법은 Lotus 공법으로 Osaka 대학에서 개발되어 열교환기, 항공기, 방열기 등으로 응용이 확대되고 있다 국내에서 완제품생산은 실내장식용 복합패널로서 한소 프라임이 운영상의 문제로 생산을 중단하였으며, 유닉슨(주), 금강(주)에서 Batch식, 금성산업에서 Pot식이 일부 생산 및 연구가 진행되었으나 현재는 본연구실의 협조로 (주) 폼텍에서 발포패널을 주로 생산하고 있고 (주)드림메탈과 (주)아크로폼텍에서일부 생산되고, (주)동일알루미늄에서는 폐 scrap을 이용한 발포 Al 제조가 연구단계에 있다. 생기원에서는 분말 가열 흡음패널이 개발되었으나 강도와 내열성이 낮아 이들 특성을 향상시크는 연구가 진행중이다. 이들 제품은 성능상으로는 동양강판의 흡음패널과 KIMM의 필터용은연구개발이 낮은 수준이며, 본 연구팀과 공동 개발한 (주)폼텍의 복합패널은 10여 가지의 실용특허로 건축마감재로서 오히려 선진국수준을능가한 상태이다, 한편, 발포금속 기능성 개발은, 이들이 가지고 있는 우수한 특성 때문에 군수용으로부터 민수 산업용까지 전분야에 적용이 가능한 소재이므로 수요처를확장하고 있으므로 제품의 균질성, 안정성과 기능성 개발 향상을 위해 지속적이고 체계적인 연구가 필요하다고 생각된다.
본 연구에서는 압출된 PP sheets를 각기 다른 조사량으로 조사 가교시켜, 겔 분율 차이에 따른 세 종류의 샘플을 만든 다음, 회분식 공정을 통해 초임계 유체 (supercritical fluid) 상태의 $CO_2$를 발포제로 사용하여 발포시켰다. 이때, 겔 분율의 차이 및 고압 반응기 내에서 충진 압력과 충진 시간이 셀 구조에 미치는 영향을 관찰하였다. 다음으로, 발포조건에 따른 셀 구조 변화를 알아보기 위해 발포온도와 발포시간을 변화시키면서 실험하였다. 고분자 샘플 내로 침투한 가스의 양은 겔 분율의 차이에 의한 변화가 거의 없었으며, 충진 압력이 2000 psi 이상일 경우 충진 압력의 영향에도 큰 영향을 받지 않았다. 겔 분율이 낮은 샘플은 발포온도나, 발포시간이 증가함에 따라 셀 크기가 불균일하게 증가하였으나, 겔 분율이 높은 샘플은 높은 발포온도와 발포시간에서도 균일하게 셀 크기를 유지하며 안정한 구조를 나타내었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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