난연성 경질우레탄폼의 화재 성능, 연기 발생 및 연소가스 분석(19)

2020년 8월 12일 - 글쓴이: khbkgs1005 - 카테고리: 경질 우레탄폼(준불연) - No responses

출처: https:tk//uwspace.uwaterloo.ca/bitstream/handle/10012/8455/Adeosun_David.PDF.pdf?%09sequence=5

Ⅳ. 결과 및 논의

비난연 및 난연 경질우레탄폼의 화재성능, 연기 및 가스 생성은 콘칼로리미터 시험방법으로 환기가 잘되는 분해 및 연소 조건을 시험하고 산소가 제한된 환경에서 연소 및 연소 시험을 위한 연기밀도 챔버 시험방법을 사용하여 조사되었습니다. 화염 및 비화염 조건에서 생성된 가스를 샘플링하여 위에서 설명한 가스분석 시스템 및 기술을 사용하여 다양한 샘플에서 발달한 다양한 산화–열분해 및 연소 제품을 분석하였습니다.

다양한 샘플의 화재성능 특성에 대한 결과와 다양한 테스트 방법은 아래 단원의 성능 매개변수에서, 연소 조건에서 연기 발생의 논의는 연기 개발 및 특성에서 설명됩니다. 주요 연소가스의 발생과 관련된 결과는 화재가스 분석에서 요약되어 있으며, 화재성능 테스트의 다양한 단계에서 샘플의 열분해 및 연소 생성물에서 확인된 주요 휘발성 유기화합물(VOC)은 화재가스의 건강 영향 및 독성에서 자세히 설명됩니다.

1. 성능 매개변수

비난연 및 난연 샘플은 잘 환기되는 연소에서 화재성능을 50kW/m²의 입사 복사 열흐름의 콘칼로리미터에서 시험했습니다. 앞에서 설명한 베이스 폼은 전체적으로 사용되었으며, 브롬화, 인계 및 발포성 측연 난연제의 농도를 10% 및 20% 중량 농도로 폼에 첨가하여 난연시험 시료를 만들었습니다. 입사 복사 흐름, 환기 및 시료 형상과 같은 주요 실험 조건은 일정하게 유지되었으며, 주요 화재성능 매개변수, 즉 HRR, THR, MLR, tig, ETC, SEA, CO 및 CO2 생성이 측정되었습니다. 잘 문서화된 자료로 콘칼로리미터 시험의 재현 가능송에 문제가 있을 수 있습니다. 여기서 제시된 결과는 세 가지 다른 실험의 평균을 나타냅니다. 각 재료 샘플 세트의 결과는 문헌에 보고된 수준과 일치하여 ±10% 이내로 재현할 수 있는 것으로 나타났습니다.

비난연 폴리우레탄 베이스 폼에 대한 시간에 따른 열방출율(HRR)의 변화에 대한 일반적인 내용은 아래의 그림과 같습니다. 3초의 초기 지연 시간 후, 재료는 측정된 열방출의 매우 낮은 수준으로 분해되기 시작하였지만, 즉시 발화되지는 않았습니다. 이 유도 기간 이후에, 재료가 점화되었고 샘플에서 방출된 휘발성 가스의 연소로 인해 측정된 열방출율이 최고값으로 급격히 상승했습니다. 연료가 소모됨에 따라, HRR은 시간이 지남에 따라 점진적으로 감소했습니다.

[비난연 샘플에서 HRR-시간 곡선]

또한 아래의 그림에서 각 난연제의 10% 및 20% 농도에 대한 비난연 대조 샘플 및 난연 샘플에 대한 시간에 대한 열방출율의 비교가 포함되어 있습니다. 모든 난연 샘플에 대한 HRR-시간 곡선의 초기 성장 기간은 비난연 샘플의 성장 기간과 유사합니다. 그러나 각 샘플은 서로 다른 최고 HRR값을 특징으로 합니다.

[비난연 및 10% 난연 샘플의 HRR 대 시간곡선]

상기 그림은 비난연 샘플에서 가장 높은 최고값이 기록되었음을 보여주며, 브롬화 난연제 및 인계 난연제 샘플의 순으로 나타납니다. 가장 낮은 최고 HRR값은 10% 팽창 흑연 난연제 샘플에 의해 기록되었습니다.

아래 그림은 난연제가 20%인 샘플을 보여줍니다. 비난연 샘플에 대해 가장 높은 최고 HRR이 기록되고 20% 인계 난연제 시스템이 뒤따르는 반면 20% 브롬화 난연제 및 팽창 흑연 난연제 샘플은 가장 낮은 값을 나타냅니다.

[비난연 및 20% 난연 샘플의 HRR 대 시간곡선]

최고 HRR 이후, 난연제의 각 등급에 대한 소멸 곡선은 20% 인계 난연 샘플에 대한 구성이 10% 인계 난연 샘플에 비해 더 넓은 최고를 나타내는 인계 난연제 시스템을 제외하고 동일한 난연제의 다양한 농도에 대해 유사한 경향을 나타내며, 이는 HRR에서 후속적으로 급속하게 소멸과 함께 더 긴 기간 동안 20% 인계 난연 샘플에 대해 상대적으로 높은 HRR을 나타냅니다. 그러나 인계 난연제 두 샘플 모두 테스트된 다른 샘플에 비해 훨씬 짧은 시간 내에 소실되었습니다. 다른 모든 등급의 난연제는 서로 유사한 경향을 나타냅니다.

상기 그림의 HRR-시간 곡선을 보완하기 위해, 아래 표는 비난연 대조군 샘플 및 다양한 수준의 난연제 첨가제에 대한 난연 샘플에 전체 콘칼로리미터 세트에서 얻은 주요 화재성능 데이터의 요약을 보여줍니다. 더 자세한 콘칼로리미터 결과는 아래 표와 같으며, 또한 아래 표의 결과는 50kW/m²의 입사 열흐름에 노출된 후 6초 이내에 모든 샘플이 점화되었음을 나타냅니다. 이것은 여기에서 연구된 비난연 기본 폼에 세 가지 난연제의 서로 다른 두 가지를 더해도 비난연 시료에 비해 지속적인 점화시간(tig)이 크게 증가하지 않았음을 시사합니다. 10% 및 20% 브롬화 난연제에 대해 나열된 점화 시간을 비교는 고농도의 브롬화 난연제를 첨가하면 점화까지 시간이 연장되어 재료의 점화성을 감소시킨다는 관점에 신빙성을 줍니다.