고농도 붕소계 방염제의 적용 방식에 따른 목질판상재의 난연 성능 평가

Evaluation of Combustion Performance of Wood-Based Panels Treated with High-Concentration Boron-based Flame Retardants via Different Application Methods

본 연구에서는 고농도 붕소계 방염제를 페놀계 담체 수지와 복합하여 제조하고, 적용 방식에 따른 목질판상재의 난연 성능을 평가하였다. 합판에는 표면 도포, 침지, 가압 주입 방식으로, 파티클보드에는 표면 도포, 수지 혼합, 칩침지 전처리 방식을 적용하였다. 각 처리 방식별 약제 처리량과 연소 성능을 분석한 결과, 합판의 경우 약제 처리량이 증가할수록 방염 성능이 향상되는 경향을 보였으나, 파티클보드는 처리 방식에 따른 약제 분포 특성의 차이로 인해 성능의 비례적 향상이 나타나지 않았다. 합판의 가압 주입 처리와 파티클보드의 칩 침지 전처리 조건에서 가장 우수한 방염 성능이 확인되었으며, 착화시간이 증가하고 질량감소율이 감소하여 열적 안정성이 향상되었다. 이는 방염제가 열분해 시 보호층을 형성하여 열전달과 산소 확산을 억제한 결과로 해석된다. 본 연구는 고농도 붕소계 방염제의 적용 방식과 분포 특성이 목질판상재의 난연 성능에 미치는 영향을 규명하였으며, 복합 약제 시스템이 목질 재료의 내열성, 안정성 및 지속가능한 난연 성능 확보에 효과적으로 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

In this study, the combustion performance of wood-based panels treated with a high-concentration boron-based flame retardant compounded with a phenolic resin binder was evaluated. Plywood was treated using surface spreading, immersion, and vacuum-pressure impregnation, whereas particleboard was treated using surface spreading, resin mixing, and chip pre-immersion. Retention and fire-performance analysis indicated that, in plywood, higher retention levels enhanced flame retardancy, whereas in particleboard, the effectiveness depended on the spatial distribution of the flame retardant. Vacuum-pressure-impregnated plywood and chip-pre-immersed particleboard exhibited the highest fire resistance, characterized by delayed ignition and reduced mass-loss rates. These improvements were attributed to the formation of a protective layer during thermal decomposition, which inhibited heat transfer and oxygen diffusion. Overall, both the application method and the distribution of high-concentration boron-based compounds significantly affected panel combustion behavior. The composite flame-retardant system showed strong potential for improving the thermal stability, durability, and sustainable fire resistance of engineered wood materials.