KR20180117432A - Fiber reinforced composite material and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

Provided is a fiber reinforced composite material having an extruded object of a mixed composition which comprises: a first mixture having thermoplastic and a first commercialized agent; and a second mixture having inorganic fiber and a second commercialized agent. According to an embodiment of the present invention, the fiber reinforced composite material is provided to secure excellent bending elasticity and tensile strength.

Description

섬유 강화 복합재 및 이의 제조방법{FIBER REINFORCED COMPOSITE MATERIAL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a fiber reinforced composite material,

섬유 강화 복합재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.Fiber reinforced composite material and a method of manufacturing the same.

다양한 용도로 활용되는 복합재는 두 가지 이상의 재료를 결합하여 이루어진 것으로, 일반적으로 고분자 수지에 강화재로서 유리 섬유 또는 탄소 섬유 등을 혼합하여 제조될 수 있다. 또한, 복합재로 섬유상 충진재 및 실리콘 고무를 필수 성분으로 함유하는 열가소성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 성형물 등이 있다. 이와 같은 복합재는 높은 강도 및 강성을 요구하는 산업 분야에 활용될 수 있다. 이에, 우수한 유연성과 함께 우수한 강도 및 강성을 가지고, 동시에 경제성을 확보하기 위한 연구가 필요한 실정이다.A composite material used for various purposes is formed by combining two or more materials. Generally, the composite material can be produced by mixing glass fiber, carbon fiber, or the like as a reinforcement material in a polymer resin. Also, there is a thermoplastic resin composition containing a fibrous filler and a silicone rubber as essential components as a composite material, and a molded article produced using the same. Such a composite material can be utilized in industries requiring high strength and rigidity. Therefore, there is a need for studies to ensure excellent flexibility and excellent strength and rigidity, as well as economical efficiency.

본 발명의 일 구현예는 우수한 굴곡 탄성율 및 인장강도를 동시에 그리고 경제적으로 확보할 수 있는 섬유 강화 복합재를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a fiber-reinforced composite material capable of simultaneously and economically securing excellent flexural modulus and tensile strength.

본 발명의 다른 구현예는 상기 섬유 강화 복합재의 제조방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a method of making the fiber-reinforced composite.

본 발명의 일 구현예에서, 열가소성 수지 및 제1 상용화제를 포함하는 제1 혼합물; 및 무기섬유 및 제2 상용화제를 포함하는 제2 혼합물을 포함하는 혼합 조성물의 압출물을 포함하는 섬유 강화 복합재 제공한다.In one embodiment of the invention, a first mixture comprising a thermoplastic resin and a first compatibilizer; And an extrudate of a mixed composition comprising a second mixture comprising an inorganic fiber and a second compatibilizer.

본 발명의 다른 구현예에서, 열가소성 수지 및 제1 상용화제를 포함하는 제1 혼합물을 제조하는 단계; 무기섬유 및 제2 상용화제를 포함하는 제2 혼합물을 제조하는 단계; 상기 제1 혼합물을 제1 투입구를 통하여 압출기에 1차 투입하고 제2 투입구 방향으로 이동시키면서 점차적으로 열을 가해 용융시키는 단계; 적어도 일부 용융된 상기 제1 혼합물에 상기 제2 투입구를 통하여 상기 제2 혼합물을 투입하여 상기 제1 혼합물과 상기 제2 혼합물이 혼합된 혼합 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합 조성물로부터 섬유 강화 복합재를 제조하는 단계;를 포함하는 섬유 강화 복합재의 제조방법을 제공한다.In another embodiment of the present invention, there is provided a method of making a thermoplastic resin composition comprising the steps of: preparing a first mixture comprising a thermoplastic resin and a first compatibilizer; Preparing a second mixture comprising an inorganic fiber and a second compatibilizer; Gradually introducing and melting the first mixture into the extruder through the first inlet port and moving the first mixture into the second inlet port; Preparing a mixed composition in which the first mixture and the second mixture are mixed by injecting the second mixture into the at least partially melted first mixture through the second inlet; And preparing a fiber-reinforced composite material from the mixed composition.

상기 섬유 강화 복합재는 우수한 굴곡 탄성율 및 인장강도를 동시에 그리고 경제적으로 확보할 수 있는 것으로, 다양한 용도로 널리 활용할 수 있다.The fiber-reinforced composite material can secure an excellent flexural modulus and tensile strength at the same time and economically, and can be widely used for various purposes.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 섬유 강화 복합재의 제조방법에 사용되는 압출기를 개략적으로 나타낸 것이다.FIG. 1 is a schematic view of an extruder used in a method of manufacturing a fiber-reinforced composite material according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings in which: These embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art to which the invention pertains. Only.

본 발명의 일 구현예에서, 열가소성 수지 및 제1 상용화제를 포함하는 제1 혼합물; 및 무기섬유 및 제2 상용화제를 포함하는 제2 혼합물을 포함하는 혼합 조성물의 압출물을 포함하는 섬유 강화 복합재를 제공한다.In one embodiment of the invention, a first mixture comprising a thermoplastic resin and a first compatibilizer; And an extrudate of a mixed composition comprising a second mixture comprising an inorganic fiber and a second compatibilizer.

상기 섬유 강화 복합재는 열가소성 수지와 무기섬유의 높은 계면 접착력으로 우수한 함침성을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 섬유 강화 복합재는 보다 경제적으로 우수한 굴곡 탄성율 및 인장강도를 동시에 확보할 수 있다.The fiber-reinforced composite material may have excellent impregnation properties due to high interfacial adhesion between the thermoplastic resin and the inorganic fibers. Accordingly, the fiber-reinforced composite material can secure both a flexural modulus and a tensile strength that are more economical.

상기 제1 혼합물은 열가소성 수지를 포함하여, 상기 열가소성 수지는 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene; PTFE), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리페닐렌 옥사이드(polyphenylene oxidel; PPO), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride; PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 나일론(Nylon) 6.6, 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate; PMMA) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. Wherein the first mixture comprises a thermoplastic resin and the thermoplastic resin is selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyphenylene oxide, PPO), polyvinyl chloride (PVC), polyethylene terephthalate (PET), nylon 6.6, polymethyl methacrylate (PMMA), and combinations thereof. . ≪ / RTI >

예를 들어, 상기 제1 혼합물은 열가소성 수지로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET)를 포함할 수 있다. 상기 열가소성 수지가 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 경우, 가격 경쟁력을 가지고, 우수한 열적, 기계적 물성을 부여할 수 있다.For example, the first mixture may include polyethylene terephthalate (PET) as a thermoplastic resin. When the thermoplastic resin contains polyethylene terephthalate, it can be provided with excellent thermal and mechanical properties with price competitiveness.

한편, 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트는 다른 수지와 비교하여, 예를 들어, 폴리프로필렌 수지와 비교하여 상대적으로 느린 결정화 속도를 가지고, 물에 민감하여 가수분해가 되기 쉽다는 점에서 상대적으로 기계적 물성이 높지 않을 수 있다. 그러나, 상기 섬유 강화 복합재는 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 제1 상용화제를 포함하는 제1 혼합물에 무기섬유 및 제2 상용화제를 포함하는 제2 혼합물을 포함하여 우수한 굴곡 탄성율 및 인장강도 등의 우수한 기계적 물성을 동시에 확보할 수 있다. On the other hand, the polyethylene terephthalate has a relatively slow crystallization rate as compared with, for example, a polypropylene resin, and is relatively water-sensitive and easily hydrolyzed compared with other resins, . However, the fiber-reinforced composite material includes the second mixture containing the inorganic fibers and the second compatibilizing agent in the first mixture containing the polyethylene terephthalate and the first compatibilizer and has excellent mechanical properties such as excellent flexural modulus and tensile strength Can be secured at the same time.

상기 제1 혼합물은 상기 열가소성 수지와 함께 제1 상용화제를 포함하며, 상기 제1 상용화제는 무수프탈산 또는 이의 유도체를 포함할 수 있다. 상기 제1 상용화제는 열가소성 수지, 무기섬유 및 제2 상용화제와 친화성이 높아, 상기 열가소성 수지 및 무기섬유의 계면 접착력을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 상용화제는 무수트리멜리트산클로라이드(Trimellitic anhydride acid chloride, TAAC) 테트라클로로무수프탈산(Tetrachlorophthalic anhydride), 클로로아세틱 안하이드라이드(Chloroacetic anhydride) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있다. The first mixture may comprise a first compatibilizer together with the thermoplastic resin, and the first compatibilizer may comprise anhydrous phthalic acid or derivatives thereof. The first compatibilizer has high affinity with the thermoplastic resin, the inorganic fiber and the second compatibilizer, and can improve the interfacial adhesion between the thermoplastic resin and the inorganic fiber. Specifically, the first compatibilizer is selected from the group consisting of Trimellitic anhydride acid chloride (TAAC) tetrachlorophthalic anhydride, Chloroacetic anhydride, and combinations thereof. It can be one.

상기 제1 혼합물은 상기 열가소성 수지 100 중량부 대비, 상기 제1 상용화제를 약 1.5 중량부 내지 약 12.5 중량부 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 상용화제의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 열가소성 수지 및 무기섬유와 충분히 반응하지 못하여 낮은 계면결합력으로 기계적 물성을 충분히 향상시키지 못 할 수 있다. 그리고, 상기 제1 상용화제의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 제1 상용화제 및 제2 상용화제간의 부반응으로 인해 부산물이 생성될 수 있고, 이에 따라 기계적 물성이 저하될 수 있으며, 투입되는 제1 상용화제의 함량 대비 기계적 물성 증대 효과가 미미할 수 있다.The first mixture may include about 1.5 parts by weight to about 12.5 parts by weight of the first compatibilizer, based on 100 parts by weight of the thermoplastic resin. Specifically, when the content of the first compatibilizer is less than the above range, the thermoplastic resin and the inorganic fibers may not sufficiently react with each other and mechanical properties may not be sufficiently improved due to a low interfacial bonding force. If the content of the first compatibilizing agent exceeds the above range, by-products may be generated due to side reactions between the first compatibilizing agent and the second compatibilizing agent, which may result in deterioration of mechanical properties, 1 The effect of increasing the mechanical properties against the content of the compatibilizing agent may be insignificant.

제2 혼합물은 무기섬유를 포함하여, 상기 섬유 강화 복합재의 강도 및 강성을 높일 수 있으며, 경량화와 내부식성을 부여하고, 내피로성 및 내충격성을 부여할 수 있다. 본 명세서에서 내피로성은 시편에 고정된 하중과 변동하는 하중을 가하면서 시료의 파단이 발생하는 데 필요한 가하는 하중의 반복 회수를 기록한 것으로서, 횟수가 많을수록 내피로성이 우수한 것을 의미한다. The second mixture includes inorganic fibers to increase the strength and rigidity of the fiber-reinforced composite material, to impart lightness and corrosion resistance, and impart fatigue resistance and impact resistance. In this specification, the fatigue resistance is a record of the number of repetitions of the load required to cause the fracture of the specimen while applying the load fixed to the specimen and the fluctuating load, and the more the number of times, the more excellent the fatigue resistance.

구체적으로, 상기 무기섬유는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.Specifically, the inorganic fibers may include one selected from the group consisting of glass fibers, carbon fibers, aramids, and combinations thereof.

상기 무기섬유는 단면의 평균 직경이 약 15㎛ 내지 약 20㎛일 수 있고, 예를 들어 약 16㎛ 내지 약 19㎛일 수 있다. 상기 무기 섬유의 단면이 약 15㎛ 미만의 평균 직경을 갖는 경우에는 섬유 강화 복합재의 강도가 현저히 저하될 우려가 있고, 약 20㎛를 초과하는 평균 직경을 갖는 경우에는 상기 열가소성 수지와의 계면 접착력이 저하될 수 있다.The inorganic fibers may have an average diameter in the cross-section of from about 15 占 퐉 to about 20 占 퐉, for example, from about 16 占 퐉 to about 19 占 퐉. If the cross-section of the inorganic fibers has an average diameter of less than about 15 占 퐉, the strength of the fiber-reinforced composite material may be significantly lowered. If the inorganic fibers have an average diameter exceeding 20 占 퐉, the interfacial adhesion force with the thermoplastic resin Can be degraded.

상기 섬유 강화 복합재는 상기 열가소성 수지 100 중량부에 대하여, 상기 무기섬유를 약 30 중량부 내지 약 145 중량부 포함할 수 있다. 상기 무기 섬유가 상기 범위 미만으로 포함되는 경우에는 복합재가 요구되는 강도 및 강성을 확보하기 어려울 수 있다. 그리고, 상기 무기섬유의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우에는 무기섬유 간의 상호작용이 지나치게 증가하여 상기 무기섬유의 길이가 상대적으로 감소할 수 있고, 섬유의 배향성이 감소할 수 있다. 이에 따라, 이를 포함하는 섬유 강화 복합재의 기계적 물성이 오히려 떨어질 수 있다The fiber-reinforced composite material may include about 30 parts by weight to about 145 parts by weight of the inorganic fibers with respect to 100 parts by weight of the thermoplastic resin. When the inorganic fibers are contained in the above range, it may be difficult to secure the required strength and rigidity of the composite material. When the content of the inorganic fibers exceeds the above range, the interaction between the inorganic fibers is excessively increased, the length of the inorganic fibers may be relatively decreased, and the orientation of the fibers may be decreased. As a result, the mechanical properties of the fiber-reinforced composite material containing the fibers may be deteriorated

상기 무기섬유는 표면처리제에 의해 개질될 수 있다. 상기 제2 혼합물은 표면처리제에 의해 개질된 무기섬유를 제2 상용화제와 함께 포함하여, 상기 무기섬유와 제2 상용화제의 반응과 가공성을 용이하게 하여, 열가소성 수지와 무기섬유 간의 계면 접착력을 향상시킬 수 있고, 섬유 강화 복합재의 기계적 물성을 증대시킬 수 있다. 예를 들어, 표면처리제에 의해 개질된 유리섬유는 제2 상용화제와 함께 화학 결합을 통하여 열가소성 수지와의 계면 접착력을 쉽게 향상시킬 수 있다.The inorganic fibers may be modified by a surface treatment agent. The second mixture contains the inorganic fibers modified with the surface treatment agent together with the second compatibilizer to facilitate the reaction and workability of the inorganic fibers and the second compatibilizing agent to improve the interfacial adhesion between the thermoplastic resin and the inorganic fibers And the mechanical properties of the fiber-reinforced composite material can be increased. For example, the glass fiber modified with the surface treatment agent can easily improve the interfacial adhesion with the thermoplastic resin through chemical bonding with the second compatibilizing agent.

구체적으로, 상기 표면처리제는 히드록시기를 갖는 실란계 화합물일 수 있다. 상기 무기섬유는 히드록시기를 갖는 실란계 화합물에 의해 표면 개질됨으로써, 열가소성 수지와 무기섬유, 무기섬유와 제2 상용화제 간의 화학적 반응을 유도할 수 있다. 예를 들어, 무기섬유인 유리섬유에 포함된 히드록시기가 실란계 화합물의 히드록시기와 접촉해 결합이 용이하고, 접착 강도가 보다 쉽게 향상될 수 있다. 그리고, 상기 열가소성 수지 및 상기 무기섬유 간의 계면 접착력을 보다 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 원하는 물성을 얻을 수 있다.Specifically, the surface treatment agent may be a silane-based compound having a hydroxy group. The inorganic fibers are surface-modified with a silane compound having a hydroxyl group, so that a chemical reaction can be induced between the thermoplastic resin and the inorganic fibers, the inorganic fibers and the second compatibilizing agent. For example, the hydroxyl group contained in the glass fiber as the inorganic fiber is in contact with the hydroxyl group of the silane compound to facilitate bonding, and the bonding strength can be more easily improved. Further, the interfacial adhesion between the thermoplastic resin and the inorganic fibers can be further improved. Thus, desired physical properties can be obtained.

상기 제2 혼합물은 상기 무기섬유와 함께 제2 상용화제를 포함하고, 이때 상기 제2 상용화제는 방향족 폴리이소시아네이트 화합물을 포함할 수 있다. 본 명세서에서, '방향족 폴리이소시아네이트 화합물'은 적어도 2개의 이소이아네이트기를 가지면서 방향족 화학 구조를 포함하는 화합물을 총칭하는 것으로 이해되어야 할 것이다.The second mixture comprises a second compatibilizing agent together with the inorganic fibers, wherein the second compatibilizing agent may comprise an aromatic polyisocyanate compound. As used herein, the term 'aromatic polyisocyanate compound' should be understood to include compounds having at least two isocyanate groups and containing an aromatic chemical structure.

상기 제2 혼합물은 방향족 폴리이소시아네이트 화합물을 제2 상용화제로 포함하여, 상기 제2 상용화제는 상기 열가소성 수지 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 상기 무기섬유 및 상기 제1 상용화제와 쉽게 반응할 수 있다. 이에 따라, 경제적으로 우수한 굴곡 탄성율 및 인장강도를 동시에 확보할 수 있다.The second mixture contains an aromatic polyisocyanate compound as a second compatibilizer, and the second compatibilizer can easily react with the thermoplastic resin, for example, polyethylene terephthalate, the inorganic fiber and the first compatibilizer. As a result, it is possible to secure economically excellent flexural modulus and tensile strength at the same time.

구체적으로, 상기 제2 상용화제는 메틸렌디페닐디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소시아네이트, 톨릴렌 디이소시아네이트, 크실릴렌 디이소시아네이트, 4,4'-디페닐 디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 3,3'-메틸렌디톨릴렌-4,4'-디이소시아네이트, 트리페닐메탄 트리이소시아네이트, 4,4'-디페닐에테르 디이소시아네이트, 테트라클로로페닐렌 디이소시아네이트, 3,3'-디클로로-4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 트리이소시아네이트 페닐티오포스페이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. Specifically, the second compatibilizing agent is selected from the group consisting of methylene diphenyl diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, 4,4'-diphenyl diisocyanate, Methane diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, 3,3'-methyleneditholylene-4,4'-diisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, 4,4'-diphenyl ether diisocyanate, tetrachlorophenylene Diisocyanate, 3,3'-dichloro-4,4'-diphenylmethane diisocyanate, triisocyanate phenyl thiophosphate, and combinations thereof.

상기 제2 혼합물은 상기 무기섬유 100 중량부 대비, 상기 제2 상용화제를 약 1.7 중량부 내지 약 13.6 중량부 포함할 수 있다. 제2 상용화제의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 제 2 상용화제 첨가에 따른 계면접착력 증대 효과가 부족한 문제가 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 제1 상용화제와 제2 상용화제 간의 반응으로 인한 부가 생성물이 발생하여 기계적 물성 증대효과가 충분하지 않을 수 있다.The second mixture may include about 1.7 parts by weight to about 13.6 parts by weight of the second compatibilizing agent relative to 100 parts by weight of the inorganic fibers. When the content of the second compatibilizing agent is less than the above range, there is a problem in that the effect of increasing the interfacial adhesion strength by the addition of the second compatibilizing agent is insufficient. When the content of the second compatibilizing agent is more than the above range, Products may be generated and the effect of increasing the mechanical properties may not be sufficient.

상기 섬유 강화 복합재는 상기 제1 혼합물 및 상기 제2 혼합물을 포함하는 혼합 조성물의 압출물을 포함하고, 상기 혼합 조성물은 상기 제1 혼합물 및 상기 제2 혼합물을 순차적으로 혼합하여 형성될 수 있다. 후술하는 제조방법에 의하여 상기 제1 혼합물 및 상기 제2 혼합물을 순차적으로 혼합하여 혼합 조성물을 형성할 수 있다The fiber-reinforced composite material may include an extrudate of a mixed composition including the first mixture and the second mixture, and the mixed composition may be formed by sequentially mixing the first mixture and the second mixture. The first mixture and the second mixture may be sequentially mixed by a manufacturing method described later to form a mixed composition

상기 섬유 강화 복합재는 상기 제1 혼합물 및 상기 제2 혼합물을 순차적으로 혼합하여 형성된 혼합 조성물의 압출물을 포함하여, 우수한 굴곡 탄성율 및 인장강도를 경제적으로 동시에 확보할 수 있다. The fiber-reinforced composite material may include an extrudate of a mixed composition formed by sequentially mixing the first mixture and the second mixture to secure an excellent flexural modulus and tensile strength at the same time.

상기 제2 혼합물에 포함되는 상기 제2 상용화제가 상기 제1 혼합물에 포함되는 상기 제1 상용화제보다 높은 반응성을 가진다. 따라서, 상기 반응성이 다른 상기 제1 상용화제와 상기 제2 상용화제를 각각 포함하는 상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 동시에 혼합하고 압출하여 섬유 강화 복합재를 제조하는 경우에는 원하는 물성을 얻을 수 없다. 예를 들어, 상기 제2 상용화제는 반응성이 높은바, 상기 제1 상용화제 보다 먼저 상기 열가소성 수지, 상기 무기섬유와 반응을 할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 포함하는 혼합 조성물의 압출물은 상이한 구조로 가질 수 있고, 이로부터 원하는 물성을 충분히 얻지 못할 수 있다.The second compatibilizer contained in the second mixture has higher reactivity than the first compatibilizer included in the first mixture. Therefore, when the fiber-reinforced composite material is produced by simultaneously mixing and extruding the first mixture and the second mixture each containing the first compatibilizer and the second compatibilizer having different reactivities, desired properties can not be obtained. For example, the second compatibilizer has high reactivity, and can react with the thermoplastic resin and the inorganic fibers before the first compatibilizer. Accordingly, the extrudates of the mixed composition comprising the first mixture and the second mixture may have different structures, and the desired properties may not be sufficiently obtained therefrom.

상기 섬유 강화 복합재는 반응성이 높은 상기 제2 상용화제를 포함하는 상기 제2 혼합물을 상기 제1 혼합물보다 늦게 혼합할 수 있다. 상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 상기와 같이 순차적으로 혼합함으로써, 상기 혼합 조성물의 압출물의 구조를 적절히 조절하여, 우수한 굴곡 탄성율 및 인장강도를 동시에 확보할 수 있다. The fiber-reinforced composite material may mix the second mixture containing the second compatibilizer having a higher reactivity later than the first mixture. By sequentially mixing the first mixture and the second mixture as described above, the structure of the extrudate of the mixed composition can be appropriately controlled to secure an excellent flexural modulus and tensile strength at the same time.

상기 혼합 조성물은 산화방지제, 열안정제, 분산제, 안료 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 첨가제는 상기 혼합 조성물 중 약 1 중량% 내지 약 10 중량% 포함될 수 있고, 예를 들어, 상용화제를 약 1 중량% 내지 약 7 중량% 포함하고, 열안정제를 약 1 중량% 내지 3 중량% 포함할 수 있다.The mixed composition may further include one additive selected from the group consisting of antioxidants, heat stabilizers, dispersants, pigments, and combinations thereof. For example, the additive may comprise from about 1% to about 10% by weight of the mixed composition, for example, from about 1% to about 7% by weight of a compatibilizer, and from about 1% To 3% by weight.

상기 제1 상용화제 100 중량부 대비 상기 제2 상용화제를 약 20 중량부 내지 약 300 중량부 포함할 수 있다. 상기 제2 상용화제의 함량이 상기 범위 미만인 경우에는 관능기 수가 충분하지 못하여 제2 상용화제 첨가에 따른 물성 증대 효과가 충분하지 않을 수 있고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 제2 상용화제끼리의 반응이 우세적으로 발생하여 제1 상용화제 및 제2 상용화제 간의 반응성이 저하될 수 있다.About 20 parts by weight to about 300 parts by weight of the second compatibilizing agent may be added to 100 parts by weight of the first compatibilizing agent. If the amount of the second compatibilizing agent is less than the above range, the number of functional groups may be insufficient and the effect of increasing the physical properties due to the addition of the second compatibilizing agent may not be sufficient. If the content of the second compatibilizing agent is more than the above range, And the reactivity between the first compatibilizing agent and the second compatibilizing agent may be lowered.

본 발명의 다른 구현예는, 섬유 강화 복합재의 제조방법을 제공한다. 도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 섬유 강화 복합재의 제조방법에 사용되는 압출기를 개략적으로 나타낸 것으로서, 상기 섬유 강화 복합재의 제조방법은 열가소성 수지 및 제1 상용화제를 포함하는 제1 혼합물을 제조하는 단계; 무기섬유 및 제2 상용화제를 포함하는 제2 혼합물을 제조하는 단계; 상기 제1 혼합물을 제1 투입구(14)를 통하여 압출기에 1차 투입하고 제2 투입구(15) 방향으로 이동시키면서 점차적으로 열을 가해 용융시키는 단계; 적어도 일부 용융된 상기 제1 혼합물에 상기 제2 투입구(15)를 통하여 상기 제2 혼합물을 투입하여 상기 제1 혼합물과 상기 제2 혼합물이 혼합된 혼합 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합 조성물로부터 섬유 강화 복합재를 제조하는 단계;를 포함한다.Another embodiment of the present invention provides a method of making a fiber-reinforced composite. 1 is a schematic view of an extruder used in a method of manufacturing a fiber-reinforced composite material according to an embodiment of the present invention. The method of manufacturing a fiber-reinforced composite material according to an embodiment of the present invention includes the steps of preparing a first mixture comprising a thermoplastic resin and a first compatibilizer ; Preparing a second mixture comprising an inorganic fiber and a second compatibilizer; Gradually introducing and melting the first mixture into the extruder through the first inlet 14 and moving the first mixture in the direction of the second inlet 15; Preparing a mixed composition in which the first mixture and the second mixture are mixed by injecting the second mixture into the at least partially melted first mixture through the second inlet (15); And preparing a fiber-reinforced composite material from the mixed composition.

상기 섬유 강화 복합재 제조방법을 통하여, 경제적으로 우수한 굴곡 탄성율 및 인장강도를 동시에 확보할 수 있는 섬유 강화 복합재를 제조할 수 있다.The fiber-reinforced composite material according to the present invention can provide a fiber-reinforced composite material which can secure economically excellent flexural modulus and tensile strength at the same time.

구체적으로, 상기 섬유 강화 복합재 제조방법은 열가소성 수지 및 제1 상용화제를 포함하는 제1 혼합물을 제조하는 단계; 및 무기섬유 및 제2 상용화제를 포함하는 제2 혼합물을 제조하는 단계; 를 포함할 수 있다. 상기 열가소성 수지 및 상기 제1 상용화제, 상기 무기섬유 및 상기 제2 상용화제 등에 관한 사항은 전술한 바와 같다.Specifically, the method for producing a fiber-reinforced composite material includes the steps of: preparing a first mixture comprising a thermoplastic resin and a first compatibilizer; And a second mixture comprising an inorganic fiber and a second compatibilizer; . ≪ / RTI > The matters relating to the thermoplastic resin and the first compatibilizer, the inorganic fiber and the second compatibilizer are as described above.

그리고, 상기 섬유 강화 복합재 제조방법은 상기 제1 혼합물을 제1 투입구(14)를 통하여 압출기에 1차 투입하고 제1 투입구(15) 방향으로 이동시키면서 점차적으로 열을 가해 용융시키는 단계; 적어도 일부 용융된 상기 제1 혼합물에 상기 제1 투입구(15)를 통하여 상기 제2 혼합물을 투입하여 상기 제1 혼합물과 상기 제2 혼합물이 혼합된 혼합 조성물을 제조하는 단계를 포함한다. The method of manufacturing a fiber-reinforced composite material according to the present invention comprises the steps of: firstly introducing the first mixture into an extruder through a first inlet 14 and gradually moving the first mixture in the direction of the first inlet 15 to melt; And injecting the second mixture into the at least partially melted first mixture through the first inlet (15) to prepare a mixed composition in which the first mixture and the second mixture are mixed.

상기 제2 혼합물에 포함되는 상기 제2 상용화제가 상기 제1 혼합물에 포함되는 상기 제1 상용화제보다 높은 반응성을 가진다. 따라서, 상기 반응성이 다른 상기 제1 상용화제와 상기 제2 상용화제를 각각 포함하는 상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 동시에 혼합하고 압출하여 섬유 강화 복합재를 제조하는 경우에는 원하는 물성을 얻을 수 없다. 예를 들어, 상기 제2 상용화제는 반응성이 높은바, 상기 제1 상용화제 보다 먼저 상기 열가소성 수지, 상기 무기섬유와 반응을 할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 포함하는 혼합 조성물의 압출물은 상이한 구조로 가질 수 있고, 이로부터 원하는 물성을 얻지 못할 수 있다.The second compatibilizer contained in the second mixture has higher reactivity than the first compatibilizer included in the first mixture. Therefore, when the fiber-reinforced composite material is produced by simultaneously mixing and extruding the first mixture and the second mixture each containing the first compatibilizer and the second compatibilizer having different reactivities, desired properties can not be obtained. For example, the second compatibilizer has high reactivity, and can react with the thermoplastic resin and the inorganic fibers before the first compatibilizer. Accordingly, the extrudates of the mixed composition comprising the first mixture and the second mixture may have different structures, and the desired properties may not be obtained therefrom.

이에, 상기 섬유 강화 복합재는 상기 제1 혼합물을 제1 투입구(14)를 통하여 압출기에 1차 투입하고 제1 투입구(15) 방향으로 이동시키면서 점차적으로 열을 가해 용융시키고, 이에 따라, 적어도 일부 용융된 상기 제1 혼합물에 상기 제1 투입구(15)를 통하여 상기 제2 혼합물을 투입하여, 반응성이 높은 상기 제2 상용화제를 포함하는 상기 제2 혼합물을 상기 제1 혼합물보다 늦게 혼합할 수 있다. 상기 제1 혼합물 및 제2 혼합물을 상기와 같이 순차적으로 혼합함으로써, 상기 혼합 조성물의 압출물의 구조를 적절히 조절하여, 우수한 굴곡 탄성율 및 인장강도를 동시에 확보할 수 있다. Thus, the fiber-reinforced composite material is gradually heated and melted while the first mixture is first fed into the extruder through the first inlet 14 and moved in the direction of the first inlet 15, The second mixture containing the second compatibilizer having high reactivity can be mixed later than the first mixture by injecting the second mixture through the first inlet 15 into the first mixture. By sequentially mixing the first mixture and the second mixture as described above, the structure of the extrudate of the mixed composition can be appropriately controlled to secure an excellent flexural modulus and tensile strength at the same time.

상기 섬유 강화 복합재 제조방법은 상기 혼합 조성물로부터 섬유 강화 복합재를 제조하는 단계를 포함한다. 구체적으로, 상기 혼합 조성물을 압출 다이를 이용하여 연속적으로 압출함으로써 일정한 크기 및 형상을 갖는 압출물을 제조할 수 있다. 그리고, 상기 압출물을 프레스 성형하여 상기 섬유 강화 복합재를 제조할 수 있다. The method for producing a fiber-reinforced composite material includes the step of producing a fiber-reinforced composite material from the composite composition. Specifically, extrudates having a predetermined size and shape can be produced by continuously extruding the mixed composition using an extrusion die. The fiber-reinforced composite material can be produced by press-molding the extrudate.

상기 섬유 강화 복합재 제조방법을 통하여 제조된 섬유 강화 복합재는 경제적으로 우수한 굴곡 탄성율 및 인장강도를 동시에 확보할 수 있다.The fiber-reinforced composite material produced through the above-described method for producing a fiber-reinforced composite material can secure economically excellent flexural modulus and tensile strength at the same time.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments described below are only intended to illustrate or explain the present invention, and thus the present invention should not be limited thereto.

<< 실시예Example  And 비교예Comparative Example >>

실시예Example 1 One

폴리에틸렌테레프탈레이트, 상기 폴리에틸렌테레프탈레이트 100 중량부 대비 무수트리멜리트산클로라이드(Trimellitic anhydride acid chloride, TAAC)를 8 중량부 및 산화방지제를 포함하는 제1 혼합물을 제조하였다. 그리고, 유리섬유 및 상기 유리섬유 100 중량부 대비 메틸렌디페닐디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate, MDI)를 9 중량부 포함하는 제2 혼합물을 제조하였다.A first mixture comprising polyethylene terephthalate, 8 parts by weight of trimellitic anhydride acid chloride (TAAC) and antioxidant per 100 parts by weight of the polyethylene terephthalate was prepared. Then, a second mixture containing 9 parts by weight of methylene diphenyl diisocyanate (MDI) relative to 100 parts by weight of the glass fiber and the glass fiber was prepared.

상기 제1 혼합물을 제1 투입구(14)에 투입하고 제2 투입구(15) 방향으로 이동시키면서 점차적으로 열을 가해 용융시키고, 적어도 일부 용융된 제1 혼합물에 상기 제2 투입구(15)를 통하여 상기 제2 혼합물을 투입하여 혼합 조성물을 제조하였다.The first mixture is introduced into the first inlet 14 and is gradually heated and melted while moving in the direction of the second inlet 15 to melt the first mixture at least partially through the second inlet 15, The second mixture was introduced to prepare a mixed composition.

이때, 상기 제2 혼합물은 상기 메틸렌디페닐디이소시아네이트가 상기 무수트리멜리트산클로라이드 100 중량부 대비 60 중량부의 함량으로 포함되도록 투입하였다. 이어서, 상기 혼합 조성물을 압출 다이를 이용하여 연속적으로 압출함으로써 프레스 성형하여 섬유 강화 복합재를 제조하였다.At this time, the second mixture was added so that the methylene diphenyl diisocyanate was contained in an amount of 60 parts by weight based on 100 parts by weight of the anhydrous trimellitic acid chloride. Subsequently, the mixed composition was continuously extruded by using an extrusion die to perform press molding to produce a fiber-reinforced composite material.

비교예Comparative Example 1 One

상기 메틸렌디페닐디이소시아네이트(methylene diphenyl diisocyanate, MDI)를 포함하지 않는 제2 혼합물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 섬유 강화 복합재를 제조하였다.A fiber-reinforced composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that a second mixture containing no methylene diphenyl diisocyanate (MDI) was prepared.

비교예Comparative Example 2 2

상기 무수트리멜리트산클로라이드(Trimellitic anhydride acid chloride, TAAC)를 포함하지 않는 제1 혼합물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 섬유 강화 복합재를 제조하였다.A fiber-reinforced composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the first mixture containing no trimellitic anhydride acid chloride (TAAC) was prepared.

비교예Comparative Example 3 3

상기 제1 혼합물과 상기 제2 혼합물을 제1 투입구(14)에 함께 투입하여 혼합 조성물을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 섬유 강화 복합재를 제조하였다.A fiber-reinforced composite material was prepared in the same manner as in Example 1, except that the first mixture and the second mixture were put in the first inlet 14 to prepare a mixed composition.

<평가><Evaluation>

실험예Experimental Example 1:굴곡1: flexion 탄성율Modulus of elasticity (kg/㎠)(kg / cm2)

실시예 및 비교예의 시편을 ASTM D790에 따라 상온 23°C에서 3mm/min 의 속도로 Instron 사의 5569A, 만능시험기(UTM)을 이용하여 굴곡 탄성율을 측정하여 그 결과를 하기 표 1 에 나타내었다. The flexural moduli of the specimens of Examples and Comparative Examples were measured by using an Instron 5569A universal testing machine (UTM) at a rate of 3 mm / min at a room temperature of 23 ° C according to ASTM D790, and the results are shown in Table 1 below.

실험예Experimental Example 2:인장강도(MPa)2: Tensile strength (MPa)

실시예 및 비교예의 시편을 ASTM D638에 따라 시편의 크기는 Type 1을 따르며, 5mm/min의 인장속도로 Instron 사의 5569A, 만능시험기(UTM)을 이용하여 인장강도를 측정 하여 그 결과를 하기 표 1 에 나타내었다. Tensile strengths of the specimens of Examples and Comparative Examples were measured according to ASTM D638 using an Instron 5569A universal testing machine (UTM) at a pulling rate of 5 mm / min according to Type 1, and the results are shown in Table 1 Respectively.

굴곡 탄성률(kg/㎠)Flexural modulus (kg / ㎠) 인장강도(MPa)Tensile Strength (MPa) 실시예 1Example 1 11.2 11.2 162 162 비교예 1Comparative Example 1 8.68.6 148 148 비교예 2Comparative Example 2 8.9 8.9 150 150 비교예 3Comparative Example 3 9.0 9.0 153 153

10: 압출기
11: 배럴
12: 회전축
13: 스크류
14: 제1 투입구
15: 제2 투입구
10: extruder
11: Barrel
12:
13: Screw
14: First inlet
15: 2nd inlet

Claims (13)

열가소성 수지 및 제1 상용화제를 포함하는 제1 혼합물; 및
무기섬유 및 제2 상용화제를 포함하는 제2 혼합물을 포함하는 혼합 조성물의 압출물을 포함하는 섬유 강화 복합재.
A first mixture comprising a thermoplastic resin and a first compatibilizer; And
A second mixture comprising an inorganic fiber and a second compatibilizer.
제1항에 있어서,
상기 제1 상용화제는 무수프탈산 또는 이의 유도체를 포함하는
섬유 강화 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the first compatibilizer comprises a phthalic anhydride or derivative thereof
Fiber reinforced composites.
제1항에 있어서,
상기 제2 상용화제는 방향족 폴리이소시아네이트 화합물을 포함하는
섬유 강화 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the second compatibilizer comprises an aromatic polyisocyanate compound
Fiber reinforced composites.
제1항에 있어서,
상기 제1 상용화제 100 중량부 대비 상기 제2 상용화제를 20 중량부 내지 300 중량부 포함하는
섬유 강화 복합재.
The method according to claim 1,
And 20 parts by weight to 300 parts by weight of the second compatibilizing agent relative to 100 parts by weight of the first compatibilizing agent
Fiber reinforced composites.
제1항에 있어서,
상기 무기섬유는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
섬유 강화 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the inorganic fibers comprise one selected from the group consisting of glass fibers, carbon fibers, aramids, and combinations thereof
Fiber reinforced composites.
제1항에 있어서,
상기 무기섬유는 표면처리제에 의해 개질된
섬유 강화 복합재.
The method according to claim 1,
The inorganic fibers may be modified by a surface treatment agent
Fiber reinforced composites.
제6항에 있어서,
상기 표면처리제는 히드록시기를 갖는 실란계 화합물인
섬유 강화 복합재.
The method according to claim 6,
The surface treatment agent is a silane-based compound having a hydroxy group
Fiber reinforced composites.
제1항에 있어서,
상기 열가소성 수지는 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene; PTFE), 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리스티렌(polystyrene), 폴리페닐렌 옥사이드(polyphenylene oxidel; PPO), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride; PVC), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate; PET), 나일론(Nylon) 6.6, 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate; PMMA) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
섬유 강화 복합재.
The method according to claim 1,
The thermoplastic resin may be at least one selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyphenylene oxide (PPO), polyvinyl chloride (PVC) ), Polyethylene terephthalate (PET), Nylon 6.6, polymethyl methacrylate (PMMA), and combinations thereof.
Fiber reinforced composites.
제1항에 있어서,
상기 무기섬유는 단면의 평균 직경이 15㎛ 내지 20㎛인
섬유 강화 복합재.
The method according to claim 1,
The inorganic fibers have an average cross-sectional diameter of 15 mu m to 20 mu m
Fiber reinforced composites.
제1항에 있어서,
상기 제1 혼합물은 상기 열가소성 수지 100 중량부 대비, 상기 제1 상용화제를 1.5 중량부 내지 12.5 중량부 포함하는
섬유 강화 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the first mixture contains 1.5 to 12.5 parts by weight of the first compatibilizer relative to 100 parts by weight of the thermoplastic resin
Fiber reinforced composites.
제1항에 있어서,
상기 제2 혼합물은 상기 무기섬유 100 중량부 대비, 상기 제2 상용화제를 1.7 중량부 내지 13.6 중량부 포함하는
섬유 강화 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the second mixture contains 1.7 to 13.6 parts by weight of the second compatibilizing agent relative to 100 parts by weight of the inorganic fiber
Fiber reinforced composites.
제1항에 있어서,
상기 혼합 조성물은 상기 제1 혼합물 및 상기 제2 혼합물을 순차적으로 혼합하여 형성되는
섬유 강화 복합재.
The method according to claim 1,
Wherein the mixed composition is formed by sequentially mixing the first mixture and the second mixture
Fiber reinforced composites.
열가소성 수지 및 제1 상용화제를 포함하는 제1 혼합물을 제조하는 단계;
무기섬유 및 제2 상용화제를 포함하는 제2 혼합물을 제조하는 단계;
상기 제1 혼합물을 제1 투입구를 통하여 압출기에 1차 투입하고 제2 투입구 방향으로 이동시키면서 점차적으로 열을 가해 용융시키는 단계;
적어도 일부 용융된 상기 제1 혼합물에 상기 제2 투입구를 통하여 상기 제2 혼합물을 투입하여 상기 제1 혼합물과 상기 제2 혼합물이 혼합된 혼합 조성물을 제조하는 단계; 및
상기 혼합 조성물로부터 섬유 강화 복합재를 제조하는 단계;를 포함하는
섬유 강화 복합재의 제조방법.
Preparing a first mixture comprising a thermoplastic resin and a first compatibilizer;
Preparing a second mixture comprising an inorganic fiber and a second compatibilizer;
Gradually introducing and melting the first mixture into the extruder through the first inlet port and moving the first mixture into the second inlet port;
Preparing a mixed composition in which the first mixture and the second mixture are mixed by injecting the second mixture into the at least partially melted first mixture through the second inlet; And
Preparing a fiber-reinforced composite material from the mixed composition;
A method for manufacturing a fiber reinforced composite material.
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