KR101880487B1 - Kenaf Fiber/ Cattail Fiber/Polypropylenel Biocomposities and Method for Preparing Thereof - Google Patents
Kenaf Fiber/ Cattail Fiber/Polypropylenel Biocomposities and Method for Preparing Thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101880487B1 KR101880487B1 KR1020160053370A KR20160053370A KR101880487B1 KR 101880487 B1 KR101880487 B1 KR 101880487B1 KR 1020160053370 A KR1020160053370 A KR 1020160053370A KR 20160053370 A KR20160053370 A KR 20160053370A KR 101880487 B1 KR101880487 B1 KR 101880487B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- fiber
- kenaf
- biocomposite
- fibers
- bundle
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/047—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with mixed fibrous material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/045—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with vegetable or animal fibrous material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/046—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material with synthetic macromolecular fibrous material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/04—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material
- C08J5/06—Reinforcing macromolecular compounds with loose or coherent fibrous material using pretreated fibrous materials
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F2/00—Monocomponent artificial filaments or the like of cellulose or cellulose derivatives; Manufacture thereof
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/02—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- D01F6/04—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyolefins
- D01F6/06—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyolefins from polypropylene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2555/00—Characteristics of bituminous mixtures
- C08L2555/30—Environmental or health characteristics, e.g. energy consumption, recycling or safety issues
- C08L2555/32—Environmental burden or human safety, e.g. CO2 footprint, fuming or leaching
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
- D10B2505/00—Industrial
- D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
본 발명은 케나프섬유(Kenaf Fiber)/부들섬유(Cattail Fiber)/폴리프로필렌(Polypropylenel; PP)을 이용한 바이오복합재료를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 부들섬유 등의 천연섬유와 열가소성 폴리프로필렌 수지로 구성되어 있는 바이오복합재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 폴리프로필렌에 케나프섬유/부들섬유를 압축성형 공정 기술을 통해 편입시킴으로써 폴리프로필렌 단독의 기계적 특성 및 열변형온도를 현저하게 증강되어, 보강소재로 활용할 수 있으며, 천연섬유 강화보드의 특성변화를 예측하여 공정을 개선하는데 기여할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a biocomposite material using kenaf fiber / cattail fiber / polypropylene (PP), more specifically, The present invention relates to a method for producing a biocomposite material comprising a polypropylene resin.
According to the present invention, the mechanical properties and thermal deformation temperature of polypropylene alone can be remarkably enhanced by incorporating polypropylene enamel fiber / polylactic fiber through compression molding process technology, so that it can be utilized as a reinforcing material, Can be predicted to improve the process.
Description
본 발명은 케나프섬유(Kenaf Fiber)/부들섬유(Cattail Fiber)/폴리프로필렌(Polypropylenel; PP)을 이용한 바이오복합재료를 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 케나프섬유/부들섬유 등의 천연섬유와 열가소성 폴리프로필렌 수지로 구성되어 있는 바이오복합재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a biocomposite material using kenaf fiber / cattail fiber / polypropylene (PP), more specifically, The present invention relates to a method for producing a biocomposite material composed of a natural fiber and a thermoplastic polypropylene resin.
섬유강화 플라스틱(Fiber-Reinforced Plastics, FRP)은 1908년에 개발된 페놀수지에 셀룰로오스 섬유를 첨가하면서 시작되었고, 이어서 urea 수지, melamine 수지 등의 열경화성 물질에 적용되기도 하였으며, 1940년대에 불포화 폴리에스터에 유리섬유를 함께 적용하면서 선박부품, 낚시용품 및 일용품에도 FRP의 응용이 확산되기 시작하였다. Fiber-Reinforced Plastics (FRP) began with the addition of cellulosic fibers to the phenolic resin developed in 1908 and was subsequently applied to thermoset materials such as urea resins and melamine resins. In the 1940s, unsaturated polyester Application of FRP began to spread to ship parts, fishing equipments and daily necessities while applying glass fiber together.
그러나 기존의 복합재료는 사용 후 페기되었을 경우, 자연환경 내에서 쉽게 분해되지 않고, 재활용이 어려운 일반 보강재 및 충진재를 포함하고 있을 뿐만 아니라 환경에 대한 사회적 인식의 변화 및 이에 따른 환경 규제가 강화되고 있기 때문에 이러한 섬유강화 고분자복합재료 소재의 활용이 점점 제한을 받고 있는 추세이다(T. Corbiere-Nicollier et al., Conservation and Recycling, 33: 267, 2001). However, existing composite materials contain ordinary reinforcing materials and fillers that are not readily decomposed in natural environments and are difficult to recycle when discarded after use, Therefore, the use of such fiber-reinforced polymer composite materials is increasingly restricted (T. Corbiere-Nicollier et al., Conservation and Recycling, 33: 267, 2001).
이를 극복하기 위하여 1989년에 독일의 Deutsches Zentrum fㆌ&r Luft und Raumfart Institute of Structural Mechanics는 flax(아마), hemp(대마), ramie(모시) 등의 천연섬유(natural fiber)를 고분자수지의 보강섬유로 도입한다는 획기적인 방법을 제안했다 (A. K. Mohanty et al., Macromol. Mater. Eng., 1: 276, 2000). To overcome this, in 1989 Deutsches Zentrum & Luft und Raumfart Institute of Structural Mechanics of Germany introduced natural fibers such as flax, hemp and ramie into reinforcing fibers of polymer resin (AK Mohanty et al., Macromol. Mater. Eng., 1: 276, 2000).
상기 천연 섬유의 일종으로서 케나프 섬유(Kenaf fiber)는 열대지역의 기후를 지니고 있는 여러 나라에서 생산되고 있으며, 재배속도가 매우 빠르며, 저비용일 일 뿐 아니라 저밀도(1.42g/cm3)인 것으로 공지되어 있으며, 비강도 및 비탄성률은 대략 jute섬유와 비슷한 정도를 나타내거나 조금 높고, 일반적으로 jute섬유에 비해 빛깔과 감촉이 좋아, 로프, twine, 의류 및 제지 제조시 사용되어 왔으며, 우수한 기계적 물성을 지니고 있기 때문에, 최근 몇 년 동안 자동차내장재 등 바이오복합재료의 응용분야에서 가장 주목을 많이 받고 있다.As a kind of natural fiber, Kenaf fiber is produced in various countries having a climate of tropical region, and is cultivated at a very high speed, low cost and low density (1.42 g / cm 3 ) And the non-elasticity and the non-elasticity ratio are about the same as or slightly higher than those of the jute fiber, and generally have better color and texture than the jute fiber, and have been used for manufacturing ropes, twine, clothes and paper, In recent years, it has received the most attention in application fields of biocomposites such as automobile interior materials.
또한, 부들은 다년생으로 식재 후 지속적으로 생산이 가능하며, 바이오매스 생산량도 많아 자연적으로 평균 11~15 ton/ha에 달하는 높은 생산량을 보인다. 또한 비료를 사용하는 경우 바이오매스 생산량이 더욱 증가한다는 보고가 있어 플라스틱 및 각종 산업원료의 대체 바이오매스 자원으로 매우 긍정적으로 평가되고 있다. 다른 셀룰로스계 천연섬유와 달리, 부들섬유(cattail fiber)를 바이오복합재료 시스템에 사용한 예는 극히 드물기 때문에 천염섬유 보강재로서 부들섬유 적용 가능성을 타진하는 것은 매우 고무적이라 할 수 있다.In addition, the perennial plant can be continuously produced after planting, and the production of biomass is also high, resulting in an average production of 11 ~ 15 ton / ha on average. In addition, the use of fertilizer has been reported to increase the production of biomass, which is highly regarded as an alternative biomass resource for plastics and various industrial raw materials. Unlike other cellulose-based natural fibers, the use of cattail fiber in a biocomposite system is extremely rare, so it is very encouraging to explore the possibility of using paddle fiber as a natural fiber reinforcement.
이 같은 천연섬유 및 고분자로 이루어진 바이오복합재료 관련 선행 기술은 대한민국 특허출원 제10-2000-7004507호에서 찾아볼 수 있다. 상기 특허출원은 수지와 셀룰로오즈 또는 리그노셀룰로오즈 섬유의 복합재료에 관한 것으로, 섬유는 케나프(청구항 5항) 및 열가소성 수지로서 폴리프로필렌(청구항 10항)으로 이루어진 복합재료를 개시하고 있다. 이뿐 아니라 천연섬유 및 열가소성 고분자의 조성물을 기재로 하는 성형성 펠렛에 관한 선행 기술로서 대한민국특허출원 제10-2002-7014189호를 들 수 있다. 상기 특허출원은 대다수의 휘감은 섬유를 포함하는 천연섬유 스트랜드, 및 열가소성료의 외장부를 포함하는 성형성 재료에 관한 것으로, 천연 섬유로는 케나프(청구항 2항)및 열가소성 재료로는 폴리프로필렌(청구항 4항)으로 이루어진 성형성 재료를 제공한다. 그러나 이들 기술에서는 본 발명에서와 같은 기계적 특성 등을 개선시키기 위한 구성에 대하여는 전혀 개시된 바 없다. Prior art relating to such a biocomposite comprising natural fibers and polymers can be found in Korean Patent Application No. 10-2000-7004507. The patent application relates to a composite material of a resin and a cellulose or lignocellulosic fiber, and the fiber discloses a composite material comprising kenaf (claim 5) and polypropylene (claim 10) as a thermoplastic resin. In addition, Korean Patent Application No. 10-2002-7014189 discloses a prior art relating to a moldable pellet based on a composition of a natural fiber and a thermoplastic polymer. The patent application relates to a natural fiber strand comprising a majority of wound fibers and to a moldable material comprising an outer portion of a thermoplastic material, wherein the natural fiber is kenaf (claim 2) and the thermoplastic material is polypropylene 4). ≪ / RTI > However, none of these techniques discloses a configuration for improving the mechanical characteristics and the like as in the present invention.
이에, 본 발명에서는 케나프섬유/부들섬유 등의 천연섬유를 보강소재로 활용하고자 예의 노력한 결과, 다양한 공정으로 제조된 부들섬유 및 케나프섬유 등의 고유의 특성이 각 섬유를 포함하는 보드의 물성을 탁월하게 향상시키며, 부들섬유 제조방법에 따른 천연섬유 강화보드의 특성변화를 예측하여 공정을 개선시킬 수 있다는 것을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, in the present invention, natural fibers such as kenaf fiber / paddle fiber have been tried to be used as a reinforcing material, and as a result, the inherent characteristics of the paddle fiber and kenaf fiber produced by various processes are different from each other, And that the process can be improved by predicting the change in the properties of the natural fiber-reinforced board according to the bead fiber manufacturing method, thereby completing the present invention.
본 발명의 목적은 물성이 강화된 케나프섬유(Kenaf Fiber)/부들섬유(Cattail Fiber)/폴리프로필렌(Polypropylene; PP) 바이오복합재료 및 그 제조방법을 제공하는데 있다. It is an object of the present invention to provide Kenaf Fiber / Cattail Fiber / Polypropylene (PP) biocomposite materials having enhanced physical properties and a method for manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 케나프 섬유 25 ~ 35 중량부, 부들 섬유 15 ~ 25 중량부, 폴리프로필렌(PP) 섬유 45 ~ 55 중량부를 포함하는 바이오 복합재를 제공한다.To achieve the above object, the present invention provides a biocomposite material comprising 25 to 35 parts by weight of kenaf fibers, 15 to 25 parts by weight of pearl fibers, and 45 to 55 parts by weight of polypropylene (PP) fibers.
상기 바이오 복합체에 포함되는 부들섬유는 기계적 및/또는 화학적 전처리를 하여 제조하며, 상기 바이오 복합체의 선형 열팽창계수는 60 ~ 90℃에서 0.38 ~ 0.65 μm/℃ , 90 ~ 120℃에서 0.45 ~ 0.76 μm/℃, 130 ~ 150℃에서 0.68 ~ 1.64 μm/℃이며, 인장탄성율은 2600 ~ 3500MPa, 인장강도가 13 ~ 20MPa, 굴곡탄성율이 2800 ~ 5000MPa, 굴곡강도가 22 ~ 40MPa이다.The linear thermal expansion coefficient of the bio-composite is 0.38-0.65 μm / ° C. at 60-90 ° C., 0.45-0.76 μm / ° C. at 90-120 ° C., and the linear thermal expansion coefficient of the bio- Deg.] C and 130 to 150 [deg.] C, 0.68 to 1.64 [mu] m / degree Celsius, a tensile elastic modulus of 2600 to 3500 MPa, a tensile strength of 13 to 20 MPa, a flexural modulus of 2800 to 5000 MPa, and a flexural strength of 22 to 40 MPa.
본 발명은 또한, (a) 케나프 섬유, 부들 섬유와 폴리프로필렌 섬유를 65 ~ 75℃에서 11 ~ 13 시간 건조하는 단계; (b) 케나프 섬유 25 ~ 35 중량부, 부들 섬유 15 ~ 25 중량부, 폴리프로필렌(PP) 섬유 45 ~ 55 중량부로 균일하게 혼합하는 단계; 및 (c) 185 ~ 200℃에서 950 ~ 1100 psi로 40 ~ 60 분 동안 압축 성형하는 단계를 포함하는 케나프 섬유/부들 섬유/폴리프로필렌 섬유를 포함하는 바이오 복합재의 제조방법을 제공한다.(A) drying the kenaf fiber, the paraffin fiber and the polypropylene fiber at 65 to 75 ° C for 11 to 13 hours; (b) 25 to 35 parts by weight of kenaf fibers, 15 to 25 parts by weight of bundle fibers, and 45 to 55 parts by weight of polypropylene (PP) fibers; And (c) compression molding at 185 to 200 ° C at 950 to 1100 psi for 40 to 60 minutes. The present invention also provides a method for producing a biocomposite material comprising the same.
본 발명에 따르면, 폴리프로필렌에 케나프섬유/부들섬유를 압축성형 공정 기술을 통해 편입시킴으로써 폴리프로필렌 단독의 기계적 특성 및 열변형온도를 현저하게 증강시켜, 보강소재로 활용할 수 있으며, 천연섬유 강화보드의 특성변화를 예측하여 공정을 개선하는데 기여할 수 있다.According to the present invention, the mechanical properties and thermal deformation temperature of polypropylene alone can be remarkably increased by incorporating polypropylene enamel fiber / paddle fiber through a compression molding process technique, so that it can be utilized as a reinforcing material, Can be predicted to improve the process.
또한, 천연섬유를 경작지에서 직접 재배하여 사용할 수 있으며, 천염섬유가 경작지에서 재배되는 동안 대기 중의 이산화탄소(CO2)를 환원하기 때문에 친환경적이며, 낮은 밀도로 인한 소재의 경량화를 추구할 수 있다.In addition, natural fibers can be cultivated directly on cultivated land, and carbon dioxide (CO 2 ) in the atmosphere is reduced while cultivated in cultivated land. Therefore, it can be eco-friendly and lightweight due to low density can be sought.
도 1은 4 종류의 다른 제조공정에 따른 케나프섬유(Kenaf Fiber)/부들섬유(Cattail Fiber, C-CTF)/폴리프로필렌(Polypropylenel; PP)의 열안정성의 영향을 측정한 열중량(TGA)을 나타낸 것이다 (A: Kenaf fiber/C-CTF/PP, B: Kenaf fiber/M-CTF/PP, C: Kenaf fiber/MC1-CTF/PP, 및 D: Kenaf fiber/MC2-CTF/PP).
도 2는 4 종류의 케나프섬유(Kenaf Fiber)/부들섬유(Cattail Fiber)/폴리프로필렌(Polypropylenel; PP)의 열팽창거동을 나타낸 것이다 (A: Kenaf fiber/C-CTF/PP, B: Kenaf fiber/M-CTF/PP, C: Kenaf fiber/MC1-CTF/PP, 및 D: Kenaf fiber/MC2-CTF/PP).
도 3은 4 종류의 케나프섬유(Kenaf Fiber)/부들섬유(Cattail Fiber)/폴리프로필렌(Polypropylenel; PP)에 대한 인장강도, 인장탄성률 및 파단신장률의 변화를 나타낸 것이다 (A: Kenaf fiber/C-CTF/PP, B: Kenaf fiber/M-CTF/PP, C: Kenaf fiber/MC1-CTF/PP, 및 D: Kenaf fiber/MC2-CTF/PP).
도 4는 4 종류의 케나프섬유(Kenaf Fiber)/부들섬유(Cattail Fiber)/폴리프로필렌(Polypropylenel; PP)에 대한 굴곡강도, 굴곡탄성률의 변화를 나타낸 것이다 (A: Kenaf fiber/C-CTF/PP, B: Kenaf fiber/M-CTF/PP, C: Kenaf fiber/MC1-CTF/PP, 및 D: Kenaf fiber/MC2-CTF/PP).
도 5는 4 종류의 케나프섬유(Kenaf Fiber)/부들섬유(Cattail Fiber)/폴리프로필렌(Polypropylenel; PP)의 저장탄성률과 tan δ 값의 변화를 나타낸 것이다 (A: Kenaf fiber/C-CTF/PP, B: Kenaf fiber/M-CTF/PP, C: Kenaf fiber/MC1-CTF/PP, 및 D: Kenaf fiber/MC2-CTF/PP).
도 6은 4 종류의 케나프섬유(Kenaf Fiber)/부들섬유(Cattail Fiber)/폴리프로필렌(Polypropylenel; PP)의 파단면을 나타낸 것이다 (A: Kenaf fiber/C-CTF/PP, B: Kenaf fiber/M-CTF/PP, C: Kenaf fiber/MC1-CTF/PP, 및 D: Kenaf fiber/MC2-CTF/PP).
도 7은 4 종류의 케나프섬유(Kenaf Fiber)/부들섬유(Cattail Fiber)/폴리프로필렌(Polypropylenel; PP)의 마모시험 결과를 나타낸 것이다 (A: Kenaf fiber/C-CTF/PP, B: Kenaf fiber/M-CTF/PP, C: Kenaf fiber/MC1-CTF/PP, 및 D: Kenaf fiber/MC2-CTF/PP).
도 8은 4 가지 종류의 케나프섬유(Kenaf Fiber)/부들섬유(Cattail Fiber)/폴리프로필렌(Polypropylenel; PP)에 대한 수분흡수성 결과를 나타낸 것이다 (A: Kenaf fiber/C-CTF/PP, B: Kenaf fiber/M-CTF/PP, C: Kenaf fiber/MC1-CTF/PP, 및 D: Kenaf fiber/MC2-CTF/PP).Figure 1 shows the thermogravimetric (TGA) measurements of the effect of thermal stability of Kenaf Fiber / C-CTF / Polypropylene (PP) according to four different manufacturing processes. (A: Kenaf fiber / C-CTF / PP, B: Kenaf fiber / M-CTF / PP, C: Kenaf fiber / MC1-CTF / PP, and D: Kenaf fiber / MC2-CTF / PP).
Figure 2 shows the thermal expansion behavior of four kinds of Kenaf fiber / Cattail fiber / Polypropylene (PP) (A: Kenaf fiber / C-CTF / / M-CTF / PP, C: Kenaf fiber / MC1-CTF / PP, and D: Kenaf fiber / MC2-CTF / PP).
Figure 3 shows the changes in tensile strength, tensile modulus and elongation at break for four types of Kenaf fiber / Cattail fiber / Polypropylene (PP) (A: Kenaf fiber / C CTF / PP, B: Kenaf fiber / M-CTF / PP, C: Kenaf fiber / MC1-CTF / PP, and D: Kenaf fiber / MC2-CTF / PP.
4 shows changes in flexural strength and flexural modulus for four kinds of Kenaf fiber / Cattail fiber / Polypropylene (PP) (A: Kenaf fiber / C-CTF / PP, B: Kenaf fiber / M-CTF / PP, C: Kenaf fiber / MC1-CTF / PP, and D: Kenaf fiber / MC2-CTF / PP).
5 shows changes in storage elastic modulus and tan delta value of four kinds of Kenaf fiber / Cattail fiber / Polypropylene (PP) (A: Kenaf fiber / C-CTF / PP, B: Kenaf fiber / M-CTF / PP, C: Kenaf fiber / MC1-CTF / PP, and D: Kenaf fiber / MC2-CTF / PP).
Figure 6 shows the fracture profiles of four kinds of Kenaf fiber / Cattail Fiber / Polypropylene (PP) (A: Kenaf fiber / C-CTF / PP, B: Kenaf fiber / M-CTF / PP, C: Kenaf fiber / MC1-CTF / PP, and D: Kenaf fiber / MC2-CTF / PP).
7 shows the results of a wear test of four kinds of Kenaf fiber / Cattail fiber / Polypropylene (PP) (A: Kenaf fiber / C-CTF / PP, B: Kenaf fiber / M-CTF / PP, C: Kenaf fiber / MC1-CTF / PP, and D: Kenaf fiber / MC2-CTF / PP).
Figure 8 shows the results of water absorption for four types of Kenaf Fiber / Cattail Fiber / Polypropylene (PP) (A: Kenaf fiber / C-CTF / PP, B : Kenaf fiber / M-CTF / PP, C: Kenaf fiber / MC1-CTF / PP, and D: Kenaf fiber / MC2-CTF / PP).
본 발명에서는 케나프섬유(Kenaf Fiber)/ 다양한 공정으로 처리된 4 종류의 부들섬유(Cattail Fiber)/폴리프로필렌(Polypropylenel; PP) 바이오복합재료를 제조하고, 상기 케나프섬유/부들섬유/폴리프로필렌 바이오복합재료가 케나프섬유 및 부들섬유 제조방법에 따른 천연섬유 강화보드의 물성을 향상시키고, 천연 섬유 강화보드의 특성변화를 예측하여 공정의 개선 및 보강소재로 활용하고자 하였다.In the present invention, four types of cadail fiber / polypropylene (PP) biocomposite treated with Kenaf fiber / various processes are manufactured and the kenaf fiber / bundle fiber / polypropylene Biocomposite materials improved the physical properties of natural fiber reinforced board according to the manufacturing method of kenaf fiber and bundle fiber and predicted the change of characteristics of natural fiber reinforced board and utilized it as a material for improvement and reinforcement of process.
상기 부들은, 부들과에 속하는 다년생 초본 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상일 수 있으며, 상기 부들은 좀부들, 애기부들, 또는 큰부들일 수 있다.The parts may be at least one selected from the group consisting of perennial herbs and mixtures thereof belonging to the parts and the parts may be at least parts, parts, or parts.
본 발명의 부들섬유다발의 전처리 공정은 기계적 혹은 화학적으로 처리될 수 있는데, 화학적 처리방법은 부들의 줄기와 잎을 알칼리처리 공정에 의해 연화시키는 단계((1) 단계), 및 상기 연화된 부들을 산화제 및 환원제를 이용하여 표백하는 단계((2) 단계)를 포함할 수 있다. The pretreatment process of the bundle of pile fibers of the present invention can be mechanically or chemically treated. The chemical treatment includes a step of softening the stems and leaves of the pods by an alkali treatment process (step (1)), and the softened parts Bleaching using an oxidizing agent and a reducing agent (step (2)).
또한, 기계적 처리는 표백된 부들을 바이오복합재료의 사용에 알맞은 길이와 폭으로 조절된 부들섬유다발로 만드는 단계로, 표백공정에서 대부분 다발형태로 분리되지만 추가적인 기계적 처리를 통해서 섬유다발의 길이와 폭을 조절할 수 있다. 섬유다발의 길이와 폭을 조절하는 방법으로는 고농도펄퍼, 칼비터, 리파이너, 디파이브레이터 또는 기타 절단기계들을 이용할 수 있다.In addition, the mechanical treatment is a step of making the bleached parts into a bundle of bundles of pods adjusted in length and width suitable for the use of the biocomposite. In the bleaching process, the bundle is mostly separated into bundles, but the bundle length and width Can be adjusted. High-density pulp, caliper, refiner, defibrator or other cutting machines can be used to control the length and width of the fiber bundle.
본 발명은 고분자 매트릭스를 포함하고 상기 부들섬유 및 케나프섬유 다발을 보강재로 사용하는 바이오복합재료를 제공한다. 즉, 상기 부들섬유 및 케나프섬유 다발은 고분자 수지와 혼합하여 고온압축성형법을 통해 제조된 바이오복합재료의 보강재로써 활용 가능하다.The present invention provides a biocomposite material comprising a polymer matrix and using the bundles of pearl fibers and kenaf fibers as a reinforcing material. That is, the bundle of bundle fibers and kenaf fibers can be used as a reinforcing material of a biocomposite produced by a high-temperature compression molding method by mixing with a polymer resin.
따라서, 본 발명은 일 관점에서, 케나프 섬유 25 ~ 35 중량부, 부들 섬유 15 ~ 25 중량부, 폴리프로필렌(PP) 섬유 45 ~ 55 중량부를 포함하는 바이오 복합재에 관한 것으로, 특히, 상기 바이오 복합재의 중량비(wt%)는 50:50으로 사용하는 것이 더 바람직하다. 케나프 섬유가 상기 범위 보다 많이 포함되면 복합재 제조 시에 mixing이 어려운 단점이 있으며, 케나프 섬유가 상기 범위 보다 작게 포함되면, 본 발명에서 얻고자 하는 물성을 보여주지 않는다. Accordingly, in one aspect, the present invention relates to a biocomposite material comprising 25 to 35 parts by weight of kenaf fibers, 15 to 25 parts by weight of heptane fibers and 45 to 55 parts by weight of polypropylene (PP) fibers, (Wt%) is preferably 50:50. When the kenaf fiber is contained in an amount exceeding the above range, it is difficult to mix it in the production of the composite material. If the kenaf fiber is contained in the range smaller than the above range, the properties to be obtained in the present invention are not shown.
상기 바이오 복합재에 포함되는 부들섬유는 i) 기계적 처리(이하 'M-부들섬유'), ii) 10 내지 30% NaOH로 처리(이하 'C-부들섬유')가 이루어진 바이오 복합재이며, 아울러, 본 발명의 상기 iii) 부들 섬유는 기계적 처리 및 10 내지 30% NaOH로 처리(이하 'MC1-부들섬유'), 또는 iv) 기계적 처리, 10 내지 30% NaOH 및 2 내지 7% Na2SO3로 처리(이하 'MC2-부들섬유')가 이루어진 바이오 복합재인 것을 특징으로 할 수 있다.The biofabric material contained in the biofabric material is a biofabric material having i) mechanical treatment (hereinafter referred to as 'M-pod fiber'), ii) treatment with 10 to 30% NaOH (hereinafter referred to as 'C-pod fiber'), (Iii) the fibers of the invention are treated mechanically and treated with 10-30% NaOH (hereinafter 'MC1-bundle fibers'), or iv) mechanically treated with 10-30% NaOH and 2-7% Na 2 SO 3 (Hereinafter referred to as " MC2-bundle fiber ").
본 발명의 사용가능한 화학처리 부들섬유는 NaOH 및 Na2SO3를 사용하면 충분하며, 구체적으로 처리 공정은 다음과 같다: a) 에탄올과 물 동량 부피를 혼합하고 1시간동안 가수분해시킨다; b) 상기 가수분해 용액에 NaOH 또는 Na2SO3를 용해시킨다; c) 상기 혼합물에 천연섬유를 2시간 동안 침지시킨다; 및 d) 상기 천연섬유를 증류수로 세척하고 100℃, 12시간동안 건조시킨다.Using chemical processing units available fiber of the present invention is sufficient to use NaOH and Na 2 SO 3, specifically, processing is as follows: a) are mixed in ethanol and an equal volume of water by volume, and hydrolysis for 1 hour; b) is dissolved in a NaOH or Na 2 SO 3 to the hydrolysis solution; c) immersing the mixture in the mixture for 2 hours; And d) the natural fibers are washed with distilled water and dried at 100 DEG C for 12 hours.
본 발명에서는 4 가지 종류의 다른 제조공정에 의해 처리된 부들섬유를 포함하는 케나프섬유/부들섬유/PP 바이오복합재료의 물성변화를 알아본다.In the present invention, changes in the physical properties of kenaf fiber / bundle fiber / PP bio-composite material including pearl fibers treated by four different kinds of manufacturing processes are examined.
케나프섬유/부들섬유/폴리프로필렌 바이오복합재료의 열안정성에 미치는 영향을 알아보기 위하여, 도 1에서 보여주는 바와 같이, 열중량(TGA)를 측정한 결과, 전체적인 중량감소는 수분, 불순물, 왁스성분이 제거되는 온도인 100℃ 부근과 천연섬유의 대표적인 구성성분인 헤미셀룰로스와 셀룰로스의 분해가 일어나는 각각 280℃∼320℃와 350℃∼360℃ 부근에서 중량감소가 발생하며, 케나프섬유/부들섬유/PP 바이오복합재료의 열안정성은 M-부들섬유를 사용한 경우가 가장 높은 것으로 나타났다. As shown in FIG. 1, as a result of measuring the thermogravimetric analysis (TGA), the overall weight loss was found to be a function of moisture, impurities, wax component Weight loss occurs at about 100 ° C, which is the temperature at which the fibers are removed, and around 280 ° C to 320 ° C and 350 ° C to 360 ° C, respectively, where decomposition of hemicellulose and cellulose, which are representative components of natural fibers, / PP The thermal stability of the biocomposite material was highest when M-padded fiber was used.
본 발명에서, 케나프섬유/부들섬유/폴리프로필렌 바이오복합재료의 열팽창계수(coefficient of thermal expansion: CTE)를 측정한 결과, 도 2에서 보여주는 바와 같이, 상기 바이오 복합체의 선형 열팽창계수는 60 ~ 90℃에서 0.38 ~ 0.65 μm/℃ , 90 ~ 120℃에서 0.45 ~ 0.76 μm/℃, 130 ~ 150℃에서 0.68 ~ 1.64 μm/℃인 것을 특징으로 할 수 있으며, 케나프섬유/MC2-부들섬유/PP 바이오복합재료가 가장 낮은 열팽창계수 변화값을 보이고 있어, 4 가지 종류의 바이오복합재료 중에서 치수안전성이 가장 우수하며, 이는 50 ~ 70℃에서 1.90 μm/℃ , 70 ~ 90℃에서 1.75 μm/℃, 100 ~ 120℃에서 -6.00 μm/℃인 순수 폴리프로필렌의 열팽창계수 보다 낮은 값을 보여주고, 특히 고온에서 열팽창계수가 안정적인 것을 보여준다. In the present invention, as a result of measurement of the coefficient of thermal expansion (CTE) of the kenaf fiber / bundle fiber / polypropylene biocomposite, the linear thermal expansion coefficient of the biocomposite is 60 to 90 ° C., 0.45 to 0.76 μm / ° C. at 90 to 120 ° C., and 0.68 to 1.64 μm / ° C. at 130 to 150 ° C., and the kenaf fiber / MC2-fiber / PP Among the four types of biocomposites, biocomposite has the best dimensional stability, which is 1.90 μm / ° C at 50 ~ 70 ° C, 1.75 μm / ° C at 70 ~ 90 ° C, Which is lower than the thermal expansion coefficient of pure polypropylene which is -6.00 μm / ° C at 100-120 ° C, and shows that the thermal expansion coefficient is stable especially at high temperature.
본 발명의 일 실시예에서는 4 종류의 케나프섬유/부들섬유/폴리프로필렌바이오복합재료에 대하여 인장강도, 인장탄성률의 변화를 각 샘플의 인장강도 및 인장탄성률을 측정한 결과, 도 3에서 보여주는 바와 같이, 상기 바이오 복합체의 인장탄성율이 2600 ~ 3500MPa, 인장강도가 13 ~ 20MPa인 것을 특징으로 하며, 바이오 복합재가 역시 폴리프로필렌 보다 높은 인장탄성율과 인장강도를 보여준다.In one embodiment of the present invention, the tensile strength and the tensile elastic modulus of four types of kenaf fiber / bundle fiber / polypropylene biocomposite were measured. The tensile strength and the tensile elastic modulus of each sample were measured. As a result, Similarly, the bio-composite has a tensile elastic modulus of 2600 to 3500 MPa and a tensile strength of 13 to 20 MPa. The bio-composites also have higher tensile modulus and tensile strength than polypropylene.
케나프섬유 및 NaOH 처리를 한 C-부들섬유로 이루어진 바이오복합재료가 3500 MPa로 가장 높은 인장탄성률을 보였으며, M-부들섬유 및 케나프섬유를 보강재로 사용한 바이오복합재료의 인장탄성률은 2600 MPa의 값을 보였다. The tensile modulus of the biocomposite composed of the kenaf fiber and the NaOH-treated C-bundle fiber showed the highest tensile modulus at 3500 MPa and the tensile modulus of the biocomposite using the M-pod fiber and kenaf fiber as the reinforcing material was 2600 MPa Respectively.
도 4에서 본 발명의 케나프섬유/부들섬유/폴리프로필렌 바이오복합재료에 대한 굴곡강도, 굴곡탄성률의 변화를 확인한 결과, 상기 바이오 복합체의 굴곡탄성율이 2800 ~ 5000MPa, 인장강도가 22 ~ 40Mpa인 것을 특징으로 할 수 있으며, NaOH로 처리를 한 부들섬유와 케나프섬유를 사용한 케나프섬유/C-부들섬유/PP 바이오복합재료가 5000 MPa로 가장 높은 굴곡탄성률을 가졌으며, 굴곡탄성률이 가장 낮은 값을 보이는 바이오복합재료는 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료로 그 값은 2800 MPa이다.4, changes in flexural strength and flexural modulus of the kenaf fiber / paddle fiber / polypropylene biocomposite of the present invention were examined. As a result, the bio-composite showed a flexural modulus of 2800 to 5000 MPa and a tensile strength of 22 to 40 MPa , And Kenaf fiber / C-paddle fiber / PP biocomposite using NaOH treated paddle fiber and kenaf fiber had the highest flexural modulus at 5000 MPa, and flexural modulus at the lowest value The biocomposite material is Kenaf fiber / M-padded fiber / PP biocomposite material with a value of 2800 MPa.
아울러, 본 발명에서, 도 5에서 보여주는 바와 같이, 각기 다른 처리공정으로 제조된 부들섬유와 케나프섬유를 보강재로 사용한 4종류의 케나프섬유/부들섬유/PP 바이오복합재료의 저장탄성률(storage modulus) 및 tan δ와 같은 동역학적 열특성을 측정한 결과, 케나프섬유/부들섬유/폴리프로필렌 바이오복합재료의 저장탄성률과 tan δ 값은 부들섬유의 처리공정방법에 크게 의존하는 것으로 나타났으며, 저장탄성률은 인장탄성률의 결과와 비슷한 경향성을 보인다.In the present invention, as shown in FIG. 5, the storage modulus of four kinds of kenaf fiber / bundle fiber / PP biocomposite material prepared by using different kinds of fiber and kenaf fiber as reinforcement materials ) And tan δ showed that the storage elastic modulus and tan δ value of kenaf fiber / paddle fiber / polypropylene biocomposite were highly dependent on the processing method of paddle fiber, The storage modulus shows a tendency similar to that of the tensile modulus.
NaOH로 처리하여 제조된 C-부들섬유와 케나프섬유를 보강재로 사용한 케나프섬유/C-부들섬유/PP 바이오복합재료의 저장탄성률이 5900 MPa로 가장 높은 값이며, 케나프섬유/C-부들섬유/PP 복합재료의 경우 인장탄성률에서도 가장 높은 값을 갖는다. 가장 낮은 동역학적 특성을 보여준 경우는 기계적인 처리공정으로만 제조된 섬유와 케나프섬유를 보강재로 사용한 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료로서 약 4300 MPa의 저장탄성률을 깆는다.The storage elastic modulus of Kenaf fiber / C-paddle fiber / PP biocomposite using NaOH-treated C-pendant fiber and kenaf fiber as reinforcement is 5900 MPa, which is the highest value, and that of kenaf fiber / The fiber / PP composites have the highest tensile modulus. The lowest kinetic behavior was observed for the Kenaf fiber / M-Budle fiber / PP biocomposite material, which was made only by mechanical treatment and used as reinforcement material, and it had a storage elastic modulus of about 4300 MPa.
도 6은 본 발명의 4 종류의 케나프섬유/부들섬유/폴리프로필렌 바이오복합재료의 파단면을 주사전자현미경으로 관찰한 결과로서, 케나프섬유/C-부들섬유/PP 바이오복합재료와 케나프섬유/MC1-부들섬유/PP 바이오복합재료의 경우에는 케나프섬유 및 부들섬유와 매트릭스 PP 계면의 틈이 적은 걸로 보아 결합력이 양호하다. 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료와 케나프섬유/MC2-부들섬유/PP 바이오복합재료의 경우에는, 케나프섬유 및 부들섬유와 매트릭스 PP 계면에 벌어진 틈과 섬유가 빠져나간 부분이 많으므로 보아 천연섬유와 매트릭스 PP 사이의 결합력이 좋지 않다. Fig. 6 shows the results of scanning electron microscope of the fracture profiles of four types of kenaf fiber / bundle fiber / polypropylene biocomposite of the present invention, In the case of fiber / MC1-bundle fiber / PP biocomposite, there is a small gap between the kenaf fiber and the bundle fiber and the matrix PP interface. In the case of Kenaf fibers / M-padded fibers / PP biocomposites and kenaf fibers / MC2-padded fibers / PP biocomposites, the gap and fibers escaping from the kenaf fiber and the padded fiber- The bond strength between natural fiber and matrix PP is not good.
도 7은 본 발명의 각기 다른 처리공정으로 제조된 부들섬유와 케나프섬유를 보강재로 사용한 4종류의 케나프섬유/부들섬유/PP 바이오복합재료의 마모를 측정한 결과이며, 케나프섬유/C-부들섬유/PP 바이오복합재료가 0.04%로 가장 낮은 무게감소를 보였고, 마모저항성이 가장 좋은 것으로 나타났으며, 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료가 0.19%로 가장 큰 무게감소를 나타냈다.7 shows the results of measurement of wear of four kinds of kenaf fibers / bundle fibers / PP bio-composites using pearl fibers and kenaf fibers prepared by different treatment processes of the present invention as reinforcing materials, and kenaf fibers / C -Buddle fiber / PP biocomposite showed the lowest weight loss with 0.04%, the best abrasion resistance, and Kenaf fiber / M-burdle fiber / PP biocomposite showed the greatest weight loss with 0.19% Respectively.
도 8은 본 발명의 부들섬유/PP 바이오복합재료에 대하여 30일 간의 수분흡수성 시험을 행한 결과로서, 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료를 제외하고는 7일차까지 완만한 곡선을 나타내며 수분을 흡수하였다. Fig. 8 is a graph showing the results of 30 days of water absorption test for the paddy fiber / PP biocomposite of the present invention and showing a gentle curve up to 7 days except for Kenaf fiber / M-paddle fiber / PP biocomposite And absorbed moisture.
7% 정도로 가장 낮은 수분흡수량을 나타낸 것은 케나프섬유/C-부들섬유/PP 바이오복합재료이며, 이는 SEM 사진에서도 나타난 것처럼 섬유와 매트릭스 사이의 결합력이 좋았기 때문이다. 19%로 가장 높은 수분흡수량을 나타낸 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료는 보강재와 매트릭스 사이의 계면결합력이 좋지 않아 가장 많은 수분흡수량을 보여준다.The lowest water uptake of about 7% is due to the good bond between the fiber and the matrix, as shown in the SEM photographs. The Kenaf fiber / M-paddle fiber / PP biocomposite with the highest water uptake of 19% shows the greatest amount of water uptake due to poor interfacial bonding between the stiffener and the matrix.
본 발명은 다른 관점에서, (a) 케나프 섬유, 부들 섬유와 폴리프로필렌 섬유를 65 ~ 75℃에서 11 ~ 13 시간 건조시키는 단계; (b) 케나프 섬유 25 ~ 35 중량부, 부들 섬유 15 ~ 25 중량부, 폴리프로필렌(PP) 섬유 45 ~ 55 중량부로 균일하게 혼합하는 단계; 및 (c) 185 ~ 200℃에서 950 ~ 1100 psi로 40 ~ 60 분 동안 압축 성형하는 단계를 포함하는 케나프 섬유/부들 섬유/폴리프로필렌 섬유를 포함하는 바이오 복합재의 제조방법에 관한 것이다. In another aspect, the present invention provides a method for producing a fiber-reinforced composite fiber, comprising the steps of: (a) drying kenaf fiber, parchment fiber and polypropylene fiber at 65 to 75 占 폚 for 11 to 13 hours; (b) 25 to 35 parts by weight of kenaf fibers, 15 to 25 parts by weight of bundle fibers, and 45 to 55 parts by weight of polypropylene (PP) fibers; And (c) compression molding at 185 to 200 DEG C at 950 to 1100 psi for 40 to 60 minutes. The present invention also relates to a method for producing a biocomposite material comprising the kenaf fiber / bundle fiber / polypropylene fiber.
바이오복합재료의 기계적 특성을 향상시키기 위해서는 보강재의 형태가 중요하며, 인장강도 및 굴곡강도의 경우 보강섬유의 길이에 큰 영향을 받는다.In order to improve the mechanical properties of bio-composites, the shape of the reinforcing material is important, and the tensile strength and flexural strength are greatly influenced by the length of the reinforcing fiber.
압축성형법을 이용하여 복합재료를 제조하게 되며, 압축성형 공정은 복합재료 성형 시 male mold와 female mold가 정확하게 서로 맞물리면서 closed mold 시스템에서 재료를 제조하는 방법으로, 매트릭스가 열가소성 수지인 경우는 섬유와 고분자수지가 compounding된 혼합원료를 금형(mold)에 넣고 매트릭스의 용융점 이상까지 온도를 높여주면 수지가 흐르게 되고 보강재에 충분히 함침되었다고 판단되었을 때 압력을 가한 후 냉각과정을 거쳐 복합재료를 성형하게 된다. The compression molding process is a method of manufacturing a material in a closed mold system in which a male mold and a female mold are precisely meshed with each other in a composite material molding. When the matrix is a thermoplastic resin, a fiber and a polymer When the mixed raw material with resin compounding is put into a mold and the temperature is increased to the melting point of the matrix or more, when the resin flows and it is judged that the reinforcing material is sufficiently impregnated, the composite material is formed through the cooling process after applying the pressure.
본 발명의 상기 부들 섬유는 기계적 처리가 이루어진 바이오 복합재의 제조방법인 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 부들 섬유는 10 내지 30% NaOH로 처리 또는 10 내지 30% NaOH 및 2 내지 7% Na2SO3로 처리가 이루어진 바이오 복합재의 제조방법인 것을 특징으로 할 수 있다.The pearl fiber of the present invention may be characterized by being a method for producing a bio-composite material having mechanical treatment, wherein the pearl fiber is treated with 10 to 30% NaOH or 10 to 30% NaOH and 2 to 7% Na 2 SO 3 The method of manufacturing a bio-composite material according to the present invention.
아울러, 본 발명의 상기 부들 섬유는 기계적 처리와 10 내지 30% NaOH로 처리 또는 기계적 처리, 10 내지 30% NaOH 및 2 내지 7% Na2SO3로 처리가 이루어진 바이오 복합재의 제조방법인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the present invention relates to a method for producing a bio-composite material, which comprises mechanical treatment, treatment with 10 to 30% NaOH or mechanical treatment, treatment with 10 to 30% NaOH and 2 to 7% Na 2 SO 3 can do.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are only for describing the present invention in more detail and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments in accordance with the gist of the present invention .
실시예 1: 케나프섬유/부들섬유/PP 바이오복합재료의 제조Example 1: Preparation of kenaf fiber / bead fiber / PP biocomposite
케나프섬유, 부들섬유, PP섬유를 70℃ 오븐에서 12시간 건조하여 수분을 완전히 제거한 후 사용하였다. 케나프와 부들, PP의 함량은 각각 30:20:50 wt%이었으며, 이들 섬유를 손으로 직접 균일하게 섞은 후 금형에 넣고 핫프레스(hot-press)를 사용하여 190℃에서 45분간 1000 psi 압력으로 150 mm x 100 mm x 5 mm 크기의 케나프섬유/부들섬유/PP 바이오복합재료를 제조하였다. 부들섬유의 공정방법에 따른 디자인은 하기 표 1에 나타내었다.The kenaf fiber, the pile fiber, and the PP fiber were dried in an oven at 70 ° C for 12 hours to remove moisture completely before use. The contents of kenaf, beads and PP were 30:20:50 wt%, respectively. The fibers were uniformly mixed by hand and put into a mold, and hot-pressed at 190 ° C for 45 minutes at 1000 psi pressure To prepare a kenaf fiber / bundle fiber / PP biocomposite having a size of 150 mm x 100 mm x 5 mm. The design according to the processing method of the paddle fiber is shown in Table 1 below.
부들 섬유Chemically-treated
Fibrous fiber
부들 섬유Physically Treated
Fibrous fiber
실시예 2: 열안정성 분석Example 2: Thermal Stability Analysis
케나프섬유/부들섬유/PP 바이오복합재료의 열안정성과 열분해 거동을 조사하기 위하여 TA Instruments사의 열중량분석기(TGA Q500)를 사용하여 상온에서 500℃까지 승온속도 분당 10℃, 깊이 10 mm인 캔(can) 형태의 알루미나 팬(alumina pan)을 사용하여 질소분위기에서 측정하였다. Thermal stability and pyrolysis behavior of the kenaf fiber / bead fiber / PP biocomposite material were investigated using a thermogravimetric analyzer (TGA Q500) from TA Instruments. The temperature was increased from room temperature to 500 ° C at a rate of 10 ° C / and was measured in a nitrogen atmosphere using an alumina pan in the form of can.
그 결과, 도 1에 나타낸 바와 같이, 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료가 가장 낮은 온도에서 분해되기 시작했고, 이후 MC2-부들섬유, MC1-부들섬유, C-부들섬유 순으로 분해온도가 높았다. 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료의 경우 케나프섬유가 포함됨으로써 약 390℃까지 열안정성이 증가하였다. 전체적인 중량 감소는 수분, 불순물, 왁스성분이 제거되는 온도인 100℃ 부근과 천연섬유의 대표적인 구성성분인 헤미셀룰로스와 셀룰로스의 분해가 일어나는 각각 280℃∼320℃와 350℃∼360℃ 부근에서 확인할 수 있다. As a result, as shown in Fig. 1, the kenaf fiber / M-puddle fiber / PP biocomposite started to be decomposed at the lowest temperature, followed by MC2-puddle fiber, MC1-puddle fiber and C-puddle fiber The decomposition temperature was high. In the case of kenaf fiber / M-bundle fiber / PP biocomposite, the thermal stability increased to about 390 ° C due to the inclusion of kenaf fiber. The overall weight loss can be determined at around 100 ° C, which is the temperature at which water, impurities and wax components are removed, and around 280 ° C to 320 ° C and 350 ° C to 360 ° C, respectively, where degradation of hemicellulose and cellulose, have.
실시예 3: 열팽창 측정Example 3: Measurement of thermal expansion
케나프섬유/부들섬유/PP 바이오복합재료의 열팽창계수(coefficient of thermal expansion: CTE)는 열기계분석기(Thermomechanical Analyzer: TMA 2940, TA Instruments)를 사용하여 측정온도 30℃부터 150℃ 범위에서 측정하였다. 승온속도는 분당 5℃이었으며, standard probe(expansion probe)를 사용하였다. 프로브(Probe)로부터 시편에 하중 0.05 N을 가한 상태에서 질소가스분위기(질소의 투입양은 분당 50 cc) 하에서 측정하였다. The coefficient of thermal expansion (CTE) of the kenaf fiber / bead fiber / PP biocomposite was measured using a thermomechanical analyzer (TMA 2940, TA Instruments) at a measurement temperature ranging from 30 ° C. to 150 ° C. . The heating rate was 5 ° C per minute and a standard probe (expansion probe) was used. A nitrogen gas atmosphere (nitrogen introduction rate: 50 cc / min) was measured from a probe with a load of 0.05 N applied to the specimen.
그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 온도구간에서의 열팽창계수는 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료의 경우 가장 높았고, 케나프섬유/MC1-부들섬유/PP, 케나프섬유/C-부들섬유/PP, 케나프섬유/MC2-부들섬유/PP 바이오복합재료 순으로 열팽창률이 감소되는 것을 볼 수 있다. 케나프섬유/MC2-부들섬유/PP 바이오복합재료가 가장 낮은 열팽창계수 변화값을 보이고 있어, 4 가지 종류의 바이오복합재료 중에서 치수안전성이 가장 우수하며. 부들섬유의 공정방법에 따른 4종류의 부들 섬유/PP의 CTE 값은 하기 표 2에 나타내었다.As a result, as shown in Fig. 2, the coefficient of thermal expansion at each temperature interval was the highest in the case of the kenaf fiber / M-bundle fiber / PP biocomposite material, and the coefficient of thermal expansion in the Kenaf fiber / MC1- / C-bundle fiber / PP, kenaf fiber / MC2-bundle fiber / PP bio-composite material. Kenanfibre / MC2-paddle fiber / PP biocomposite showed the lowest change of thermal expansion coefficient. Therefore, among the four types of biocomposite materials, dimensional stability is the best. The CTE values of the four kinds of bundle fibers / PP according to the processing method of the bundle fibers are shown in Table 2 below.
실시예Example 4: 인장시험 4: Tensile test
4 종류의 부들섬유/PP 바이오복합재료의 인장특성의 변화를 인장특성은 DIN534 55에 의거하여 UTM(Shimadzu JP/AG-50kNX)을 이용하여 load cell은 50 kN, crosshead speed는 5 mm/min, 게이지 길이는 100 mm조건에서 측정하였다. Tensile properties of four types of padded fiber / PP biocomposite material were measured by using UTM (Shimadzu JP / AG-50kNX) according to DIN534 55, load cell was 50 kN, crosshead speed was 5 mm / min, The gauge length was measured under the condition of 100 mm.
그 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 케나프섬유와 NaOH 처리를 한 C-부들섬유로 이루어진 바이오복합재료가 3500 MPa로 가장 높은 인장탄성률을 보였으며, 화학약품을 전혀 사용하지 않은 M-부들섬유와 케나프섬유를 보강재로 사용한 바이오복합재료의 인장탄성률은 2600 MPa의 값을 보였다. 케나프섬유/MC2-부들섬유로 제조한 바이오복합재료의 경우 케나프섬유/C-부들섬유/PP 바이오복합재료보다는 낮은 인장탄성률을 나타내었지만, 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료보다는 높은 인장탄성률을 가진다. As a result, as shown in FIG. 3, the tensile modulus of the biocomposite composed of the kenaf fiber and the Na-treated C-pod fiber was the highest at 3500 MPa, and the tensile modulus of the M- The tensile modulus of the biocomposites using wane fiber as a reinforcing material was 2600 MPa. The bio-composites made of kenaf fiber / MC2-poured fiber exhibited lower tensile modulus than Kenaf fiber / C-pod fiber / PP biocomposite, but Kenaf fiber / M-pod fiber / PP biocomposite The tensile modulus of elasticity is higher than the tensile elastic modulus.
인장강도의 경우 케나프섬유/C-부들섬유/PP 바이오복합재료가 상대적으로 높은 값을 나타내었고, M-부들섬유와 케나프섬유를 포함하는 케나프/M-부들섬유/PP 바이오복합재료의 경우 인장탄성률과 마찬가지로 인장강도에서도 가장 낮은 값을 나타냈다. In the case of tensile strength, Kenaf fiber / C-padded fiber / PP biocomposite showed a relatively high value, and Kenaf / M-padded fiber / PP biocomposite including M-padded fiber and Kenaf fiber The tensile strength was the lowest value as well as the tensile modulus.
파단신장률의 경우 케나프섬유/MC1-부들섬유/PP 바이오복합재료가 상대적으로 높은 값을 나타냈고, 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료는 인장탄성률, 인장강도와 마찬가지로 파단신장률에서도 가장 낮은 값을 나타내므로 케나프섬유, M-부들섬유와 PP 매트릭스 사이의 결합력이 가장 좋지 않다. The tensile elongation at break was relatively high for Kenaf fiber / MC1-bullite fiber / PP biocomposite, and the Kenaf fiber / M-bullite fiber / PP biocomposite material had the same tensile modulus and tensile strength at break elongation The lowest value shows that the bond strength between kenaf fiber, M-pod fiber and PP matrix is the worst.
실시예 5: 굴곡시험Example 5: Flexure test
케나프섬유/부들섬유/PP 바이오복합재료의 굴곡특성의 변화는 UTM(Shimadzu JP/ AG-50kNX)을 이용하여 조사하였으며, ASTM D790M-86에 의거하여 수행하였으며, 측정조건은 load cell은 50 kN, span-to-depth는 16:1, crosshead speed는 1.7 mm/min 였다. 굴곡강도 및 탄성률은 총 10개의 시편을 측정하여 평균값으로부터 구하였다. The change in the flexural properties of the kenaf fiber / bundle fiber / PP biocomposite was investigated using UTM (Shimadzu JP / AG-50kNX) and according to ASTM D790M-86, , the span-to-depth was 16: 1, and the crosshead speed was 1.7 mm / min. The flexural strength and the modulus of elasticity were obtained from averages by measuring 10 specimens in total.
그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, NaOH로 처리를 한 부들섬유와 케나프섬유를 사용한 케나프섬유/C-부들섬유/PP 바이오복합재료가 5000 MPa로 가장 높은 굴곡탄성률을 보였으며, 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료가 가장 낮은 2800 MPa 이다. 굴곡강도는 케나프섬유/C-부들섬유/PP 바이오복합재료가 40 MPa로 가장 높은 굴곡강도를 나타냈으며, 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료가 22 MPa로 가장 낮은 굴곡강도를 갖는다. 이 결과는 케나프섬유/C-부들섬유/PP 바이오복합재료가 매트릭스와 보강재 사이의 접착력이 가장 좋고, 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료가 가장 결합력이 좋지 않을 것을 의미한다.As a result, as shown in Fig. 4, kenaf fiber / C-puddle fiber / PP biocomposite using NaOH treated pearl fiber and kenaf fiber exhibited the highest bending elastic modulus at 5000 MPa, The fiber / M-padded fiber / PP biocomposite has the lowest 2800 MPa. The flexural strength was the highest at 40 MPa for Kenaf fiber / C-paddle fiber / PP biocomposite, and the lowest flexural strength at 22 MPa for Kenaf fiber / M-padded fiber / PP biocomposite . These results indicate that the kenaf fiber / C-padded fiber / PP biocomposite has the best adhesion between the matrix and the stiffener, and the kenaf fiber / M-padded fiber / PP biocomposite is the least bonded.
실시예 6: 동역학적 열특성 분석Example 6: Analysis of kinetic thermal characteristics
케나프섬유/부들섬유/PP 바이오복합재료의 저장탄성률(storage modulus), 그리고 tan δ와 같은 동역학적 열특성을 조사하기 위하여 동역학적 열분석기(Dynamaic Mechanical Analyzer: DMA Q800, TA Instruments)를 이용하여 -40℃부터 100℃까지 실험을 시행하였다. 각 시편의 크기는 60 mm × 12 mm × 3 mm로 일정하게 하였으며, 승온속도는 분당 2℃였다. 시편은 dual cantilever mode에서 sinusoidally oscillating frequency가 동적으로 작용하는 조건 하에서 진행되었다. 진동수는 1 Hz로 고정시켰고, oscillation amplitude는 0.15 mm로 일정하게 하였다. A dynamic thermal analyzer (DMA Q800, TA Instruments) was used to investigate the kinematic thermal properties such as storage modulus and tan δ of the kenaf fiber / bundle fiber / PP biocomposite. The experiment was carried out from -40 ℃ to 100 ℃. The size of each specimen was fixed to 60 mm × 12 mm × 3 mm, and the rate of temperature rise was 2 ° C. per minute. The specimens underwent a sinusoidally oscillating frequency dynamically in a dual cantilever mode. The frequency was fixed at 1 Hz and the oscillation amplitude was kept constant at 0.15 mm.
그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, 케나프섬유/부들섬유/PP 바이오복합재료의 저장탄성률과 tan δ 값은 섬유의 처리공정방법에 크게 의존하였으며, 저장탄성률은 인장탄성률의 결과와 비슷한 경향을 나타낸다. As a result, as shown in FIG. 5, the storage elastic modulus and the tan delta value of the kenaf fiber / bundle fiber / PP biocomposite material were highly dependent on the processing method of the fiber, and the storage elastic modulus tended to be similar to the result of the tensile elastic modulus .
NaOH로 처리하여 제조된 C-부들섬유와 케나프섬유를 보강재로 사용한 케나프섬유/C-부들섬유/PP 바이오복합재료의 저장탄성률이 5900 MPa로 가장 높은 값을 나타냈으며, 인장탄성률에서도 가장 높은 값을 나타냈다. 가장 낮은 동역학적 특성을 보여준 경우는 기계적인 처리공정으로만 제조된 섬유와 케나프섬유를 보강재로 사용한 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료로서 약 4300 MPa의 저장탄성률을 나타났다. 케나프섬유/MC1-부들섬유/PP 바이오복합재료와 케나프섬유/MC2-부들섬유/PP 바이오복합재료의 경우 각각 5200 MPa과 5800 MPa의 저장탄성률을 나타났다. The storage elastic modulus of the kenaf fiber / C-paddle fiber / PP biocomposite using NaOH-treated C-pendant fiber and kenaf fiber as reinforcement was the highest at 5900 MPa and the highest tensile modulus Respectively. The lowest dynamic properties were observed for the Kenaf fiber / M-bundle fiber / PP biocomposite, which was made only by mechanical treatment and fiber reinforced with kenaf fiber, and exhibited a storage elastic modulus of about 4300 MPa. The storage elastic modulus of Kenaf fiber / MC1-padded fiber / PP biocomposite and Kenaf fiber / MC2-padded fiber / PP biocomposite were 5200 MPa and 5800 MPa, respectively.
Tan δ 피크의 세기는 부들섬유의 종류와 케나프섬유 첨가에 크게 의존하지 않는 것으로 나타났고, tan δ 피크의 위치는 크게 변화하지는 않았으나, 케나프섬유/MC1-부들섬유/PP 바이오복합재료가 약 5℃ 가량 낮은 온도에서 피크를 나타내는 것을 확인하였다.The tan δ peak intensity did not depend on the type of pearl fibers and the addition of kenaf fibers, and the position of the tan δ peak did not change much, but the Kenaf fiber / MC1-pearl fiber / PP biocomposite It was confirmed that a peak was observed at a temperature as low as 5 캜.
실시예 7: 미세구조 및 파단면 관찰Example 7: Microstructure and fracture surface observation
케나프섬유/부들섬유/PP 바이오복합재료의 파단면과 섬유-수지 결합 상태를 관찰하기 위하여 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope: SEM, JEOL JSM 6380)을 사용하였다. 측정에 사용한 모든 시편표면에 전도성을 부여하기 위하여 일정시간 동안 스퍼터링(sputtering) 방법을 사용하여 준비된 시편의 표면을 백금(Pt)으로 약 3분간 1회 코팅한 후 관찰하였다. 케나프섬유/부들섬유/PP 바이오복합재료의 파단시편은 인장시험 후 얻은 것이며, 파단면 관찰은 PP 매트릭스가 감싸고 있는 부들섬유 한 가닥에 초점을 맞추었다. Scanning Electron Microscope (SEM, JEOL JSM 6380) was used to observe the fracture surface and fiber-resin bonding state of the kenaf fiber / bundle fiber / PP biocomposite. In order to impart conductivity to the surface of all specimens used for the measurement, the surface of the specimen prepared by sputtering for a certain period of time was coated once with platinum (Pt) for about 3 minutes and observed. The fracture specimens of the kenaf fiber / bundle fiber / PP biocomposite were obtained after tensile test, and the fracture observation focused on one bundle of bundles of fibers wrapped by the PP matrix.
그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이, 케나프섬유/C-부들섬유/PP 바이오복합재료와 케나프섬유/MC1-부들섬유/PP 바이오복합재료의 경우에는 케나프섬유 및 부들섬유와 매트릭스 PP 계면의 틈이 적은 걸로 보아 결합력이 좋으며, 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료와 케나프섬유/MC2-부들섬유/PP 바이오복합재료는 케나프섬유 및 부들섬유와 매트릭스 PP 계면에 벌어진 틈과 섬유가 빠져나간 부분이 많은 것으로 보아 천연섬유와 매트릭스 PP 사이의 결합력이 좋지 않음을 확인하였다. As a result, as shown in FIG. 6, in the case of Kenaf fiber / C-puddle fiber / PP biocomposite and Kenaf fiber / MC1-puddle fiber / PP biocomposite, Kneaf fibers / M-padded fibers / PP biocomposites and Kenaf fibers / MC2-padded fibers / PP biocomposites are formed on the interface between the kenaf fiber and the paddle fiber and the matrix PP. It was confirmed that the bonding strength between the natural fiber and the matrix PP is not good due to the fact that the gap and the fiber are missing.
실시예 8: 내마모성 측정Example 8: Measurement of abrasion resistance
케나프섬유/부들섬유/PP 바이오복합재료의 내마모성 측정은 ISO 2231 규정에 의거하여 수행하였으며, 온도 20℃, 습도 50%의 항온항습 분위기에서의 대기에 노출된 시편을 2시간 간격으로 연속해서 무게를 측정할 때, 그 차이가 0.1% 미만인 경우 시편이 수분평형 상태인 것으로 간주하여 실험을 시행하였다. Qmesys사의 QM600T모델의 마모시험기를 이용하였으며, Taber사의 규격 마모륜 H-10을 사용하였다. 각 시편에 적용한 무게추의 하중은 1000 g, 회전속도는 30 rpm, 회전수는 900회로 동일하게 하여 측정하였다. The abrasion resistance of the kenaf fiber / bundle fiber / PP biocomposite material was measured in accordance with ISO 2231. The exposed specimens were exposed to air in a constant temperature and humidity atmosphere at a temperature of 20 ° C and a humidity of 50% When the difference was less than 0.1%, the specimen was considered to be in equilibrium state. The abrasion tester of the QM600T model of Qmesys was used, and Taber's standard wear wheel H-10 was used. The weight of the weight applied to each specimen was measured to be 1000 g, the rotational speed was 30 rpm, and the number of revolutions was 900.
그 결과, 도 7에 나타낸 바와 같이, 굴곡특성과 인장특성이 가장 좋았던 케나프섬유/C-부들섬유/PP 바이오복합재료가 0.04%로 가장 낮은 무게감소를 보이며 마모저항성이 가장 좋은 것을 확인하였다. 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료가 0.19%로 가장 큰 무게감소를 나타냈다. 케나프섬유/MC1-부들섬유/PP 바이오복합재료와 케나프섬유/MC2-부들섬유/PP 바이오복합재료는 0.15%로 비슷한 무게감소를 나타냈다. 이 결과는 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료의 경우 기계적 처리에 의해 부들섬유가 손상되어 시험 시 마모하중에 의해 손상되어 약해진 부들섬유와 수지 사이의 접착력이 좋지 않은 부분 사이가 함께 떨어져나가면서 중량감소가 일어나 마모율이 높아졌다는 것을 의미한다. As a result, as shown in FIG. 7, the kenaf fiber / C-puddle fiber / PP biocomposite material having the best bending property and tensile property showed the lowest weight loss of 0.04% and the abrasion resistance was the best. Kenaf fiber / M-Budle fiber / PP biocomposite showed the biggest weight loss with 0.19%. Kenav fiber / MC1-padded fiber / PP biocomposite and Kenaf fiber / MC2-padded fiber / PP biocomposite showed a similar weight loss of 0.15%. This result shows that the kenaf fiber / M-padded fiber / PP biocomposite material is damaged due to mechanical damage due to mechanical treatment and is damaged by the abrasion load during the test. This means that the wear rate has increased due to the weight loss caused by falling off.
실시예 9: 수분흡수성 측정Example 9: Measurement of water absorption
케나프섬유/부들섬유/PP 바이오복합재료의 수분흡수성을 조사하기 위하여 증류수가 든 3000 mL 비커에 침지하여, 하루에 한 번 무게변화를 측정하였고, 총 30일 동안 침지하였다. 침지한 시편의 크기는 길이 135 mm, 너비 15 mm, 두께 5 mm였으며, 침지 비커의 온도는 측정기간 내내 25℃에서 유지하였다. 수분흡수성 데이터는 총 5개의 시편을 평균값으로 나타내었다. To investigate the water absorption of the kenaf fiber / bead fiber / PP bio-composite material, the weight change was measured once a day and immersed in a 3000 mL beaker containing distilled water for a total of 30 days. The size of the immersed specimen was 135 mm in length, 15 mm in width, and 5 mm in thickness. The immersion beaker temperature was maintained at 25 ° C. throughout the measurement period. Moisture absorbency data are shown as averages of five specimens.
그 결과, 도 8에 나타낸 바와 같이, 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료를 제외하고는 7일차까지 완만한 곡선을 나타내며 수분을 흡수하였으며, 케나프섬유/M-부들섬유/PP 바이오복합재료의 경우 3일차까지 급격하게 많은 수분을 흡수했다가 그 후로는 일정하게 수분을 흡수하는 것으로 나타났으며, 케나프섬유/C-부들섬유/PP 바이오복합재료는 7% 정도로 가장 낮은 수분흡수량을 나타낸 것을 확인하였다. 이 결과는 케나프섬유가 부들섬유보다 본질적으로 낮은 수분흡수성을 갖고 있음을 의미한다. As a result, as shown in Fig. 8, except for Kenaf fiber / M-pod fiber / PP biocomposite material, the curve showed a gentle curve until day 7 and absorbed moisture. Kenaf fiber / M-pod fiber / PP Biocomposites absorbed a great deal of water up to the third day and then absorbed water constantly. Kenaf fiber / C-budulite fiber / PP biocomposite absorbed 7% Water absorption. This result implies that the kenaf fiber has inherently lower water absorbency than the weft fiber.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the present invention is not limited thereto will be. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
Claims (14)
Wherein the linear thermal expansion coefficient is in the range of 0.38 to 0.65 占 폚 / ° C, 90 to 120 占 폚 at 60 to 90 占 폚, 25 to 35 parts by weight of the kenaf fiber, 15 to 25 parts by weight of the bundle fibers, and 45 to 55 parts by weight of the polypropylene ° C, 0.68 to 1.64 μm / ° C at 130 to 150 ° C, a flexural modulus of 2800 to 5000 MPa, and a flexural strength of 22 to 40 MPa.
The bio-composite material according to claim 1, wherein the bundle fibers are mechanically treated to control the length and width of the fiber bundle.
The bio-composite material according to claim 1, wherein the bundle fibers are treated with 10 to 30% NaOH.
The bio-composite material according to claim 1, wherein the helix fiber is treated with 10 to 30% NaOH and 2 to 7% Na 2 SO 3 .
The bio-composite material according to claim 1, wherein the bundle fibers are mechanically treated to adjust the length and width of the fiber bundles and treated with 10 to 30% NaOH.
The bio-composite material according to claim 1, wherein the heptane fibers are mechanically treated to adjust the length and width of the fiber bundles, and are treated with 10 to 30% NaOH and 2 to 7% Na 2 SO 3 .
The bio-composites according to claim 1, wherein the bio-composites have a tensile modulus of 2600 to 3500 MPa and a tensile strength of 13 to 20 MPa.
(a) 섬유다발의 길이와 폭을 조절하는 기계적 처리 및 10 내지 30% NaOH 및 2 내지 7% Na2SO3로 처리가 이루어진 부들섬유, 케나프 섬유와, 폴리프로필렌 섬유를 65 ~ 75℃에서 11 ~ 13 시간 건조시키는 단계; (b) 케나프 섬유 25 ~ 35 중량부, 부들 섬유 15 ~ 25 중량부, 폴리프로필렌(PP) 섬유 45 ~ 55 중량부로 균일하게 혼합하는 단계; 및 (c) 185 ~ 200℃에서 950 ~ 1100 psi로 40 ~ 60 분 동안 압축 성형하는 단계.A method for producing a bio-composite material comprising a kenaf fiber / bundle fiber / polypropylene fiber comprising the steps of:
(a) a paddle fiber, a kenaf fiber and a polypropylene fiber which are mechanically treated to control the length and width of the fiber bundle and treated with 10 to 30% NaOH and 2 to 7% Na 2 SO 3 at 65 to 75 ° C Drying for 11 to 13 hours; (b) 25 to 35 parts by weight of kenaf fibers, 15 to 25 parts by weight of bundle fibers, and 45 to 55 parts by weight of polypropylene (PP) fibers; And (c) compression molding at 185 to 200 DEG C for 9 to 1100 psi for 40 to 60 minutes.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160053370A KR101880487B1 (en) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | Kenaf Fiber/ Cattail Fiber/Polypropylenel Biocomposities and Method for Preparing Thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020160053370A KR101880487B1 (en) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | Kenaf Fiber/ Cattail Fiber/Polypropylenel Biocomposities and Method for Preparing Thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20170123525A KR20170123525A (en) | 2017-11-08 |
KR101880487B1 true KR101880487B1 (en) | 2018-08-16 |
Family
ID=60385450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020160053370A KR101880487B1 (en) | 2016-04-29 | 2016-04-29 | Kenaf Fiber/ Cattail Fiber/Polypropylenel Biocomposities and Method for Preparing Thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101880487B1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102396230B1 (en) | 2020-08-27 | 2022-05-10 | 주식회사 애니켐 | Lightweight, low-carbon, eco-friendly molded product made of hollow natural fiber reinforced thermoplastic resin composite |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006328138A (en) | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Matsushita Electric Works Ltd | Method for producing molded product of plant fiber-resin composite and the molded product of the plant fiber-resin composite |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5973035A (en) * | 1997-10-31 | 1999-10-26 | Xyleco, Inc. | Cellulosic fiber composites |
KR100962512B1 (en) * | 2008-04-14 | 2010-06-14 | 금오공과대학교 산학협력단 | Amethod for preparing kenaf and polypropylene biocomposites |
-
2016
- 2016-04-29 KR KR1020160053370A patent/KR101880487B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006328138A (en) | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Matsushita Electric Works Ltd | Method for producing molded product of plant fiber-resin composite and the molded product of the plant fiber-resin composite |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Hybrid Biocomposites(2013년 한국고분자 학회 춘계학술대회 연구논문 초록집. 2013.04.)* |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20170123525A (en) | 2017-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Nam et al. | Green composites. I. Physical properties of ramie fibers for environment-friendly green composites | |
Sari et al. | The effect of sodium hydroxide on chemical and mechanical properties of corn husk fiber | |
Ma et al. | Structure and mechanical properties of jute—polylactic acid biodegradable composites | |
Hasan et al. | Improved mechanical performances of unidirectional jute fibre composites developed with new fibre architectures | |
Karthikeyan et al. | The new approach to improve the impact property of coconut fiber reinforced epoxy composites using sodium laulryl sulfate treatment | |
Gupta et al. | Fabrication and evaluation of mechanical properties of alkaline treated sisal/hemp fiber reinforced hybrid composite | |
Nourbakhsh et al. | Giant milkweed (Calotropis persica) fibers—a potential reinforcement agent for thermoplastics composites | |
Salim et al. | Enhanced mechanical properties of natural fiber bamboo/pineapple leaf/coconut husk reinforced composites for application in bio-board | |
Hai et al. | Effect of NaOH treatments on jute and coir fiber PP composites | |
KR101880487B1 (en) | Kenaf Fiber/ Cattail Fiber/Polypropylenel Biocomposities and Method for Preparing Thereof | |
KR20070113693A (en) | Preparation method of poly lactic acid-natural fiber composites | |
Rao et al. | Effect of fibre orientation on mechanical properties of Hardwika binata and bamboo fibre reinforced epoxy composites | |
KR101847427B1 (en) | Cattail Fiber/Polypropylene Biocomposities and Method for Preparing Thereof | |
Selvakumar et al. | Effect of Fiber Composition on the Physical, Mechanical, and Thermal Behavior of Jute and Human Hair–Reinforced Epoxy Composites | |
Raghavendra et al. | Mechanical and thermal characterization of camphor soot embedded coir fiber reinforced nylon composites | |
Gupta et al. | Effect of samanea saman pod pulp on sisal/coir fiber hybrid composites | |
Rampinelli et al. | Characterization of biomaterials based on microfibrillated cellulose with different modifications | |
Rallabandi et al. | Evaluation of thermo-mechanical behavior of hemp fiber polymer composites | |
Rejikumar et al. | INVESTIGATION OF MECHANICAL AND PHYSICAL PROPERTIES OF DATE PALM STEM FIBRE REINFORCED EPOXY COMPOSITES | |
da Silva et al. | Natural fiber for reinforcement in matrix polymeric | |
Ogah et al. | Effect of Immersion Temperature on Mechanical, Water Absorption and Morphological Properties of Sodium Hydroxide Modified Fluted Stem Pumpkin Fiber Reinforced Polyester Bio-composites | |
Jayaraj et al. | Investigation of static and dynamic mechanical properties of CPFLSF and PPLSFreinforced polyester hybrid composites | |
Aziz et al. | Effect of fiber treatment on the fiber strength of kenaf bast fiber as reinforcing material in polymer composite | |
Thamba et al. | Investigation of mechanical properties of a novel lotus fibre reinforced epoxy composites | |
Lawal et al. | The effect of alkali treatment on the mechanical properties of date seed particulates waste polypropylene filled composites |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |