난연 플라스틱으로 안전성 강화: 제품 설계에서의 비즈니스 사례
플라스틱의 높은 인화성 등급은 많은 가정 및 상업적 사고를 초래했습니다. 국내 화재 사고의 23% 이상이 텔레비전, 라디오, 카펫, 주방 가전, 전원 어댑터 등 플라스틱 가전제품에서 시작됩니다.
플라스틱의 인화성을 줄이는 방법이 있다면 어떨까요? 이는 더 적은 화재 사고를 의미합니다! 여기에서는 내화성의 중요성과 인화성 등급 매기기 방법을 자세히 배울 수 있습니다. 또한 난연 플라스틱에 대해 광범위하게 배우게 됩니다.
난연 플라스틱의 중요성
플라스틱은 부품 가공에서 가장 중요한 원자재 중 하나임이 틀림없습니다. 그러나 금속이 그들보다 우위에 있는 한 가지는 발화 경향이 낮다는 것입니다. 그러나 난연 플라스틱을 사용하면 인화 위험이 줄어듭니다. 인화성 감소 외에도 난연 플라스틱이 중요한 몇 가지 다른 이유는 다음과 같습니다:
부품 사용 안전성 향상
플라스틱은 부품 생산에 가장 널리 사용되는 소재 중 하나입니다. 그러나 많은 열이 관여하는 부품에 사용하는 것은 높은 인화성으로 인해 문제를 일으킬 수 있습니다. 이는 인화성 등급이 낮은 플라스틱의 경우 해당되지 않습니다. 일정 정도 화재를 견딜 수 있는 능력 덕분에 고온 응용 분야에서 플라스틱 사용을 더욱 향상시키고 사용을 더 안전하게 만듭니다.
사용자 보호
부품이 사용하기 더 안전하면 사용자도 화재 위험으로부터 안전합니다. 특히 부품이 더 큰 장치의 구성 요소인 경우 난연 플라스틱 사용이 매우 중요합니다. 이는 플라스틱 부품에서 발생한 화재가 빨리 진화되지 않으면 더 큰 화재로 이어질 수 있기 때문입니다. 이는 부품 사용자가 일산화탄소 질식 위험에 처하게 할 수 있습니다. 개인 또한 화재로 인한 심한 화상을 입을 수 있으며 이는 사망으로 이어질 수도 있습니다. 그러나 인화성 등급이 낮은 플라스틱은 이를 예방하는 데 도움이 됩니다. 화재 발생이 없으면 심한 연소도 없고 누구도 심한 화상을 입지 않습니다. 따라서 난연 플라스틱은 생명을 구하는 데 도움이 됩니다.
내화 등급 결정 방법
가공에서 난연 플라스틱이 중요하듯, 사용 전에 내화 정도를 알 수 있어야 합니다. 이것이 UL94가 작용하는 부분입니다. UL 94는 가장 널리 인정받는 플라스틱 인화성 테스트 표준 중 하나입니다. 미국 독립 보험업자 실험실(Underwriters Laboratories)에서 발표했으며, 여기서 약자(UL)가 유래했습니다. 이는 소재가 점화되거나 점화 후 화염을 확산시키는 경향을 결정하는 표준입니다.
따라서 UL 등급은 소재 연소 시간, 수평 또는 수직 연소 거리, 화염 소멸에 필요한 시간을 기반으로 부여됩니다. 유사한 소재의 다른 샘플은 두께에 따라 다른 UL 94 결과를 가질 수 있습니다. 예를 들어, 2mm 두께 플라스틱이 소멸하는 데 필요한 시간은 동일한 플라스틱 10mm 두께가 소멸하는 데 필요한 시간과 다릅니다. 전자는 더 적은 시간이 필요하고 후자는 더 많은 시간이 걸립니다.
UL94 등급
가장 내화성에서 가장 낮은 내화성 순으로 6가지 UL94 난연 등급이 있으며, 다음과 같습니다:
- 5VA: 수직 시편에서 연소 60초 초과하지 않음. 드립 불허. 플레이크 시편에 구멍 발생 안 함.
- 5VB: 수직 시편에서 연소 60초 초과하지 않음. 드립 불허. 플레이크 시편에 구멍 발생 가능.
- V-0: 수직 시편에서 연소 10초 초과하지 않음. 염증이 없는 한 불타는 입자 드립 허용.
- V-1: 수직 시편에서 연소 30초 초과하지 않음. 염증이 없는 한 불타는 입자 드립 허용.
- V-2: 수직 시편에서 연소 30초 초과하지 않음. 불타는 입자 드립 허용.
- HB: 두께 3mm 미만에서 연소 속도 < 76 mm/min. 100mm 전에 연소 정지. 수평 시편에서 느린 연소 특징.
아래 이미지는 UL-94 등급의 시각적 표현을 제공합니다
일부 플라스틱은 5VA, 5VB, V-0 요건을 충족하지 못합니다. 이러한 기준을 충족하려면 플라스틱에 첨가제가 필요합니다. 그러나 이는 제조 비용을 증가시킵니다. 따라서 종종 바람직하지 않습니다. 또한 플라스틱 기계적 특성에 영향을 미치고 다른 제조 문제를 일으키는 경향이 있습니다.
제품용 난연 플라스틱 선택 방법
대부분의 플라스틱은 본질적으로 인화성입니다. 그러나 화학적 화합물로 만들어진 첨가제를 구성에 포함시켜 인화 경향을 줄일 수 있습니다. 이러한 첨가제는 플라스틱 점화 또는 연소를 억제하거나 지연시키는 데 도움이 됩니다. 그러나 이러한 첨가제가 정확히 어떻게 플라스틱을 난연성으로 만드는지 궁금할 것입니다.
이 화합물들은 열 응력 하에서 플라스틱을 안정적으로 유지하고 연소를 방지하는 데 도움이 됩니다. 따라서 난연 플라스틱은 쉽게 연소하지 않고 열 응력을 견딜 수 있습니다. 불은 산소, 연료, 열이라는 세 가지 기본 요소 존재 하에 탑니다. 따라서 난연 과학은 이들 요소 중 하나 또는 모두를 완화하는 화학 반응을 개시하는 것입니다. 또한 물을 방출하여 플라스틱 연소를 방지합니다.
난연 플라스틱이 인화성을 줄이는 방법
난연 플라스틱이 더 낮은 인화성 등급을 달성할 수 있는 몇 가지 입증된 방법은 다음과 같습니다:
- 플라스틱 점화 저항성 증가: 플라스틱은 높은 점화 특성을 가집니다. 이들은 불의 연료 역할을 합니다. 이제 이 방정식을 역전시켜 낮은 점화 특성을 가지게 한다고 상상해 보세요. 이것이 바로 인화성 등급이 낮은 플라스틱이 하는 일입니다. 점화 저항성을 증가시켜 연소에 부적합하게 만듭니다.
- 화염 확산 속도 저해: 불은 주변의 다른 인화성 물질과 상호작용할 때 계속 탑니다. 난연 화합물은 그런 속도를 줄이는 데 도움이 됩니다. 불이 난연 플라스틱에 도달하면 브레이크를 걸어 다른 물질로 확산되는 것을 방지합니다. 이는 추가 손상 방지와 화재 진화 용이성에 도움이 됩니다.
- 연기와 연기 발생 감소: 타는 물질이 많을수록 연기 발생이 높습니다. 반면 타는 물질이 적을수록 연기 발생이 적습니다. 플라스틱 소재의 추가 연소 방지 결과로 난연 열가소성은 연기와 연기 발생을 줄이는 데 도움이 됩니다.
난연 플라스틱은 화재 보호에 필수적 역할을 합니다. 그러한 난연 플라스틱의 아주 좋은 예로는 PEEK가 있습니다.
그러나 선택 시 이러한 난연 플라스틱의 부작용도 고려해야 합니다. 이는 대부분의 난연제가 독성과 비용이 많이 드는 문제를 일으킬 수 있기 때문입니다. 이러한 부작용 중 일부는 다음과 같습니다:
- 일부 난연제는 기화되어 제조 제품에 들어갈 수 있음
- 유독 분해 생성물 방출 가능
- 일부 난연 플라스틱은 비싸서 생산 비용 증가 가능
따라서 제품용 난연 플라스틱 선택 전 고려해야 할 필수 요소들입니다.
결론
플라스틱으로 인한 화재 사고는 주로 높은 인화성 등급 때문입니다. 그러나 내화성을 사용하여 부품과 다른 소재를 보호할 수 있습니다. 소재 보호 외에도 난연성은 화재 발생 예방으로 생명을 구하는 데도 도움이 됩니다.
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자주 묻는 질문
Q: 난연 플라스틱을 어떻게 만드나요?
A: 인산이나 브롬 화합물과 함께 수산화 마그네슘이나 산화 알루미늄을 단독으로 저밀도 폴리에틸렌에 첨가하여 난연 플라스틱을 만들 수 있습니다. 화재 발생 시 화합물이 분해되어 화재 에너지를 흡수하여 플라스틱 연소를 방지합니다.
Q: 플라스틱 내화 등급이란 무엇인가요?
A: 테스트 조건 하에서 플라스틱 소재가 일정 기간 동안 화재를 견딜 수 있는 능력입니다.