출처: http://www.cit.nihon-u.ac.jp/laboratorydata/kenkyu/publication/report/69.pdf
3. 페놀폼 복합체 발포 결과
1) 단면 부분 관찰
복합재의 단면에 대한 관찰로부터, 부피가 큰 순환 다발이 복합재 전체에 퍼져 있었고 발포 수지의 충분한 팽창이 관찰되었습니다. 그러나 섬유 다발의 중심은 혼합 수지로 스며들지 않았고, 불균일한 크기의 발포 셀도 관찰되었습니다. 아래 그림은 페놀폼 복합체 2개의 전형적인 단면적 상태를 나타냅니다. 왼쪽은 섬유 다발 내부의 밀도가 높고, 오른쪽은 섬유 배열로 인해 어두운 색으로 표시된 일부 공극 영역을 표시합니다. 복합재의 균일한 밀도를 얻기 위해서는 적절한 유형의 유리섬유, 그 배열 및 효율적인 함침 방법이 명확해야합니다.
[단면 관찰(×200)]
2) 기계적강도
복합 시편의 폭, 높이 및 길이는 압축시험의 경우 52mm, 32mm 및 100mm, 굽힘 시험의 경우 52mm, 32mm 및 512mm 였으며, 굽힘시험의 경우 두 지지대의 거리는 448mm였습니다. 압축시험 및 굽힘시험의 결과를 삼나무와 비교하여 아래 표에 있습니다. 표에서 페놀폼 복합체의 종방향 압축강도(FL)는 순수한 페놀폼의 5배이지만 밀도는 거의 동일합니다. 이 결과는 유리섬유에 의한 페놀폼 강화 효과를 보여줍니다.
복합재의 강도 FL과 FT는 삼나무보다 낮지만, 이러한 데이터는 이것이 첫 번째 시험 생산이고, 유리 섬유의 배열 및 증가를 수정하고 발포 셀의 크기를 제어함으로써 이들의 강도가 향상될 것입니다. 이들 매개 변수와 페놀폼 복합체의 강도와의 관계는 추가로 조사되어야합니다.
[압축시험 결과]
[굽힘시험 결과]
다음으로 건축 분야에서 사용되는 재료에 대해 못 인발 저항도 중요한 특성으로 고려되었으며 그 결과는 아래 표에 제시되어 있습니다. 부피가 큰 유리섬유를 사용하는 페놀폼 복합체의 못 인발 저항은 삼나무의 값과 매우 유사한 값을 나타냈습니다. 못 인발 저항은 유리섬유의 분산 또는 증가 및 발포 셀의 크기를 제어함으로써 향상될 수 있습니다.
[못 인발 저항의 결과]
3) 열전도율
페놀폼 복합재의 단열 성능을 평가하기 위해, 페놀폼 복합재의 열전도성을 측정했습니다. 열전도율 시험은 시편이 판형이어야 합니다. 상기 언급된 페놀폼 복합재 4개의 시편은 축방향을 따라 페놀수지에 의해 서로 결합되었습니다. 시편은 200×200mm이고 경화를 위해 2시간 동안 150℃에 두었습니다. 시험 결과는 아래 표에 있으며, 시편의 밀도는 접착에 사용된 순수 페놀수지로 인해 괄호 안에 도시된 페놀폼 복합재 중 하나보다 다소 큽니다.
표에는 순수한 페놀폼 및 폴리우레탄폼의 열전도율이 나열되어 있으며, 이러한 값은 JIS A 9511에서는 단열재라고 언급됩니다. 두 폼의 밀도 값은 매우 작으며 폼 팽창 비율에 따라 달라집니다. 발포 팽창률은 약 30으로 추정됩니다. 일반적으로 열전도율이 낮을수록 단열성능이 좋아집니다. 재료의 폼 유형에서, 발포 팽창비가 클수록(밀도가 낮을수록) 단열성이 더 높아집니다. 페놀폼 복합재의 밀도는 두 순수한 폼 밀도의 약 10배이지만 열전도율은 단지 약 2~3배입니다. 그 결과 페놀폼 복합체의 단열 성능이 충분히 높다는 것이 증명되었습니다.
[열전도율시험 결과]
4) 가연성시험
연소 저항성 페놀폼 복합체를 얻기 위해 열에 의한 연소시험을 실시하였습니다. 이 시험의 개요는 전기히터에 의해 시편의 표면에 50kW/m²의 복사열과 전기 스파크가 동시에 작동되었습니다. 시편으로부터 배기가스를 수집하고 그 온도, 열 값 및 열방출량을 측정하였습니다. 시편은 전면을 제외하고 알루미늄으로 감쌌습니다. 감싼 시편을 세라믹 울과 백 홀더에 쌓은 후, 그림과 같이 홀더로 묶었습니다.
[시편]
두 종류의 페놀폼 복합 시편이 시험되었습니다. 첫 번째는 열전도율시험에 사용된 것과 동일하고 ,두 번째는 알루미늄 호일로 감싸지 않은 표면에 강판(0.4mm)으로 접착된 것입니다. 폼은 전자는 10분 연소, 후자는 처음 10분 동안 연소 관찰이 없었기 때문에 20분 동안 시험했습니다.
시편의 조성 및 연소시험 결과는 아래와 같으며, 열방출률은 단위 시간에서 열값의 변화를 의미합니다. 일부 재료의 열방출률이 지속적으로 증가하면 이 재료는 화재의 위험이 있습니다. 페놀폼 복합재의 경우, 시험 시작 후 40초에 배기가스가 점화되어 열방출률 및 연기 밀도가 급격히 증가했습니다. 열방출 속도가 급격히 증가했지만 후면에 도달한 균열은 관찰되지 않았습니다. 시편을 계속 연소시켜 열방출량 및 평균 열방출량을 증가시켰습니다.
강판이 표면에 있는 시편의 경우, 강판은 표면으로부터 배기가스가 발생하는 것을 방지했습니다. 강판은 커버로서 가능했고, 이 시편의 연소는 거의 관찰되지 않았습니다. 그 결과 총 열방출량은 0.89MJ/m²로 매우 낮았습니다. 연소시험에서 내화성을 향상시키기 위해 페놀폼 복합체 표면에서 배기가스가 발생하는 것을 방지하는 방법을 찾는 것이 중요합니다.
4. 결론
페놀폼 복합체를 발포하기 위한 압출기술은 금형 내부의 온도 분포를 적절히 관리함으로써 입증되었습니다. 이러한 온도 분포는 금형을 두 부분, 즉 충분한 양의 유리섬유를 갖는 혼합 페놀수지 주입의 첫 번째 부분과 혼합 페놀수지의 발포 및 경화의 두 번째 부분으로 분할하는 것을 의미합니다. 다음으로 원래의 공급 장치와 사이딩 몰드를 도입함으로써 발포와 경화제를 함유하는 수지를 공급하고 혼합수지에 유리섬유를 주입시킬 수 있습니다.
그 후, 혼합된 페놀수지에 용이하게 주입되기 때문에 다양한 유형의 유리 순환 중에서 부피가 큰 순환이 사용되었습니다. 또한 페놀폼 복합 강도의 실험 결과는 건축 분야에서 이용 가능성을 보여주었습니다. 페놀폼 복합체의 압축강도 및 굽힘 강도를 증가시키기 위해 섬유의 부피 분율을 증가시켜야하며, 이후 섬유 부피와 팽창률에 대한 강도의 관계를 조사해야합니다.
페놀폼 복합체의 가연성시험으로부터 연소의 원인은 시편의 표면으로부터 발생되어 점화된 배기가스에 기인한 것입니다. 페놀폼 복합체의 내화성을 향상시키기 위해서는 표면으로부터 가스 방지가 결정적인 요소인 것으로 보입니다.