KR20200064759A - 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 섬유 보강 플라스틱 복합재 - Google Patents

섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 섬유 보강 플라스틱 복합재 Download PDF

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Abstract

섬유 보강 플라스틱 폐기물을 절단하여 길이 20㎜ 내지 40㎜의 섬유 보강재를 포함하는 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 얻는 단계; 및 상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 프레스기에 넣고 성형하는 단계; 를 포함하고, 상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물은 배향성을 갖는 섬유 보강재; 및 수지 기지재;를 포함하는 섬유 보강 시트의 적층체를 포함하는 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법이 제공된다.

Description

섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 섬유 보강 플라스틱 복합재{METHOD FOR PREPARING FIBER REINFORCED PLASTIC COMPOSITE MATERIAL AND FIBER REINFORCED PLASTIC COMPOSITE MATERIAL USING THE SAME}
본 발명은 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 섬유 보강 플라스틱 복합재에 관한 것이다.
섬유 보강 플라스틱 복합재는 가볍고 강성이 우수하여 고강도를 필요로 하는 자동차, 항공기, 건축 자재 등의 분야에서 많이 사용되고 있다. 그리고, 섬유 보강 플라스틱 복합재는 일반적으로 고분자 수지에 보강재로서 유리 섬유 또는 탄소 섬유 등을 혼합되어 시트를 형성하고, 상기 시트를 적층 및 프레스하여 제조되고, 필요한 형상으로 성형된다. 이와 같이, 복합재를 제조하고, 성형하는 각 단계마다 많은 양의 섬유 보강 플라스틱 복합재 폐기물이 발생한다.
섬유 보강 플라스틱 복합재 폐기물을 그대로 폐기하게 되면 폐기 비용 및 오염물질이 발생하여 환경을 오염시키는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 수지를 열 분해하여 보강재를 회수하고, 회수된 보강재를 재활용하는 방법이 널리 개발되고 있다. 그러나, 이와 같은 방법은 수지를 열 분해하여야 하고, 수지 열 분해 후 생성된 수지의 차(char)를 제거하기 위한 별도의 공정을 필요로 하는바, 공정이 번거롭고 비경제적인 문제가 있다.
본 발명의 목적은 보다 경제적으로 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 재활용하면서, 우수한 물성을 부여하는 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 목적은 상기 제조방법에 의해 제조된 섬유 보강 플라스틱 복합재를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 절단하여 길이 20㎜ 내지 40㎜의 섬유 보강재를 포함하는 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 얻는 단계; 및 상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 프레스기에 넣고 성형하는 단계; 를 포함하고, 상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물은 배향성을 갖는 섬유 보강재; 및 수지 기지재;를 포함하는 섬유 보강 시트의 적층체를 포함하는 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법에 의해 제조되고, 길이 20㎜ 내지 40㎜의 섬유 보강재; 및 수지 기지재를 포함하는 섬유 보강 플라스틱 복합재를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법은 보다 간단하면서도 경제적으로, 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 재활용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제조방법에 의해 제조된 섬유 보강 플라스틱 복합재는 보다 균일하고, 향상된 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하여 우수한 물성을 나타낼 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하에서는, 본 발명의 몇몇 구현 예를 설명하도록 한다.
섬유 보강 플라스틱 복합재는 일반적으로 고분자 수지에 보강재로서 유리 섬유 또는 탄소 섬유 등을 혼합되어 시트를 형성하고, 상기 시트를 적층 및 프레스하여 제조되고, 필요한 형상으로 성형된다. 이와 같이, 섬유 보강 플라스틱 복합재를 제조하고, 성형하는 각 단계마다 많은 양의 섬유 보강 플라스틱 복합재 폐기물이 발생한다.
섬유 보강 플라스틱 복합재 폐기물 재활용 방법으로 일반적으로, 복합재 폐기물의 수지를 열 분해하여 제거한 후, 보강재를 회수하여 다시 사용하는 방법이 있다. 그러나, 이와 같은 방법은 수지를 열 분해하여야 하고, 수지 열 분해 후 생성된 수지의 차(char)를 제거하기 위한 별도의 공정을 필요로 하는바, 공정이 번거롭고 비경제적인 문제가 있다.
본 발명의 일 구현예는 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 절단하여 길이 20㎜ 내지 40㎜의 섬유 보강재를 포함하는 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 얻는 단계; 및 상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 프레스기에 넣고 성형하는 단계; 를 포함하고, 상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물은 배향성을 갖는 섬유 보강재; 및 수지 기지재;를 포함하는 섬유 보강 시트의 적층체를 포함하는 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법을 제공한다.
상기 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법은 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 재활용하여, 폐기물 처리 비용 및 제조원가를 절감하고, 폐기물로 인한 환경오염을 방지하며, 이와 함께, 우수한 물성을 갖는 섬유 보강 플라스틱 복합재를 제조할 수 있다.
상기 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법은 먼저, 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 절단하여 길이 20㎜ 내지 40㎜의 섬유 보강재를 포함하는 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 얻는 단계를 포함한다.
상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물은 배향성을 갖는 섬유 보강재; 및 수지 기지재를 포함하는 섬유 보강 시트를 여러 장 적층, 합지하여 복합재 및 이의 성형체를 제조하는 과정에서 버려지는 폐기물로서, 상기 섬유 보강 시트의 적층체를 포함한다.
구체적으로, 상기 섬유 보강 시트는 배향성을 갖는 섬유 보강재; 및 수지 기지재;를 포함한다. 이때, '배향성'을 갖는다는 것은 상기 섬유 보강재의 섬유 단일 가닥들이 어느 일 방향으로 나란히 배열된 것을 의미한다. 이러한 섬유 보강재를 포함하는 섬유 보강 시트는 소위 UD 시트(unidirection sheet) 또는 UD 프리프레그(unidirection prepreg)라고도 한다. 즉, 상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물은 복수의 UD 시트 또는 복수의 UD 프리프레그인 복수의 섬유 보강 시트를 포함하여 우수한 강도 및 강성을 부여할 수 있다.
상기 섬유 보강 시트의 섬유 보강재는 연속 섬유일 수 있다. 상기 '연속 섬유'란 구조적으로 절단되지 않고 길게 연속되어 있는 섬유를 의미하며, 상기 섬유 보강 시트의 전체 크기에 의존하여 그 내부에서 끊어지지 않고 연속적인 형태로 존재하는 섬유를 의미한다. 상기 섬유 보강재가 연속 섬유의 형태로 사용됨으로써, 장섬유 또는 단섬유와 같이 소정의 길이를 갖도록 절단된 비연속 섬유를 사용하는 경우에 비하여 배향성을 더 잘 형성하고 유지할 수 있으며, 내충격성 향상을 위하여 상기 물품의 보강 요구 방향에 대한 배향 각도의 제어를 더욱 용이하게 할 수 있다.
상기 섬유 보강재는 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 천연 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 섬유 보강재는 유리 섬유 또는 탄소 섬유를 포함할 수 있고, 이 경우 설비 구축이 용이하며, 기계적 물성 대비 가격 경쟁력 확보 측면에서 유리할 수 있다.
상기 수지 기지재는 열가소성 수지일 수 있다. 상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물은 열가소성 수지를 수지 기지재로 포함하는 상기 섬유 보강 시트를 포함하여, 프레스기에서 섬유 보강 플라스틱 복합재를 성형하는 과정에서 상기 열가소성 수지가 다시 용융되고, 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각들 사이에 형성된 공극을 채움으로써, 향상된 물성을 부여할 수 있다. 예를 들어, 상기 수지 기지재는 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 수지, 폴리에틸렌(PE)수지, 폴리아미드(PA) 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 열가소성 수지를 포함할 수 있다.
상기 수지 기지재는 상기 수지를 주재료로 하면서, 적절하게는 열안정제, 커플링제, 상용화제, 가소제, 가교제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 첨가제를 더 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다.
상기 섬유 보강 시트는 상기 섬유 보강재 대 상기 수지 기지재를 약 15 중량% 내지 약 70 중량% : 약 85 중량% 내지 약 30 중량%의 함량비로 포함할 수 있다. 상기 섬유 보강 시트는 상기 범위의 함량비로 상기 섬유 보강재 및 상기 수지 기지재를 포함하여, 우수한 강도 및 강성과 함께, 내충격성을 부여할 수 있다.
상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물은 상기 섬유 보강 시트의 적층체를 포함하여, 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법에 의해 제조된 섬유 보강 플라스틱 복합재에 우수한 굴곡강도 및 굴곡 탄성율 등의 물성을 부여할 수 있다.
구체적으로, 상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물은 일정한 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 상기 섬유 보강 시트를 여러 장으로 적층한 적층체를 포함하는바, 상기 제조방법에 의해 제조된 섬유 보강 플라스틱 복합재의 수직 단면에 있어서, 상기 섬유 보강재들이 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재의 상부에서 하부 방향으로(수직방향으로) 균일하면서도 일정한 간격으로 배향성을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재는 향상된 굴곡강도 및 굴곡 탄성율 등의 물성을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상기 적층체는 복수의 상기 섬유 보강 시트를 보강 요구 방향에 대하여 단일 방향으로 배향성을 갖도록 한 적층물이거나, 또는 보강 요구 방향에 대하여 다양한 방향으로 배향성을 갖도록 한 적층물일 수 있다. 여기서, '보강 요구 방향(Reinforcement required direction)'이란 섬유 보강 플라스틱 복합재를 적용한 물품이 차량 또는 항공기 등에 장착될 때, 혹은 장착 이후 차량 또는 항공기 등이 가동 및 운동할 때, 외부에서 가해지는 외력 또는 하중을 고려하여 강도 및 강성이 보완될 필요가 있는 소정의 방향을 의미한다.
예를 들어, 상기 섬유 보강 시트의 적층체는 물품의 보강 요구 방향(Reinforcement required direction)에 대해 0°의 각도를 갖는 제1 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 적어도 하나의 제1 섬유 보강 시트; 및 상기 물품의 보강 요구 방향에 대해 90°의 각도를 갖는 제2 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 적어도 하나의 제2 섬유 보강 시트를 포함할 수 있다. 또는 상기 물품의 보강 요구 방향에 대해 45°의 각도를 갖는 제3 방향으로 배향성을 갖는 섬유 보강재를 포함하는 적어도 하나의 제3 섬유 보강 시트를 더 포함할 수 있다. 상기 섬유 보강재의 보강 요구 방향에 대한 배향 각도가 상기 범위를 만족함으로써 신율 및 에너지 흡수 성능의 향상이 극대화될 수 있고, 상기 보강 복합재를 적용한 물품이 우수한 내충격성을 구현할 수 있다.
이때, 상기 섬유 보강 시트의 적층체는 상기 제1 섬유 보강 시트 : 상기 제2 섬유 보강 시트를 약 1 : 2 내지 약 2 : 1의 적층비(lay-up ratio)로 포함할 수 있다. 상기 적층비(lay-up ratio)란, 상기 제1 섬유 보강 시트의 개수와 상기 제2 섬유 보강 시트의 개수의 개수비를 의미한다. 상기 섬유 보강 시트의 적층체를 포함하는 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 사용하여, 이로부터 제조된 섬유 보강 플라스틱 복합재에 우수한 내충격성을 부여하고, 물품의 모든 방향에 대해 고른 강도 및 강성을 부여할 수 있다.
상기 섬유 보강 시트의 적층체는 약 3개 내지 약 15개의 상기 섬유 보강 시트를 포함할 수 있다. 상기 제조방법은 상기 범위의 섬유 보강 시트를 포함하는 적층체를 포함하는 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 사용하여, 이로부터 제조된 섬유 보강 플라스틱 복합재의 수직 단면에 있어서, 상기 섬유 보강재들이 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재의 상부에서 하부 방향(수직 방향)으로 약 3개 내지 약 15개의 간격 사이에서 균일하면서도 일정한 간격으로 배향성을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 성형시에 상기 섬유 보강재의 배향성은 일정 수준으로 유지하면서, 상기 수지 기지재가 용융하여 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각들 사이에 형성된 공극들을 쉽게 채울 수 있다. 그리고, 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재에 향상된 굴곡강도 및 굴곡 탄성율 등의 물성을 부여할 수 있다. 구체적으로, 섬유 보강 플라스틱 폐기물이 상기 범위 미만의 섬유 보강 시트를 포함하는 경우에는 섬유 보강 플라스틱 복합재 내에서 섬유 보강재가 배향성을 나타내기 어렵고, 이에 따라 굴곡 강도 및 굴곡 탄성율 등의 물성이 현저히 떨어질 수 있다. 그리고, 섬유 보강 플라스틱 폐기물이 상기 범위 초과의 섬유 보강 시트를 포함하는 경우에는 이로부터 얻어진 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각들 사이에 큰 공극이 형성되기 쉽고, 이에 따라, 굴곡 강도 등의 물성이 현저히 떨어질 수 있다.
상기 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법은 상기 섬유 보강 시트의 적층체를 포함하는 상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 절단하여 길이 약 20㎜ 내지 약 40㎜의 섬유 보강재를 포함하는 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 얻는다. 상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각은 배향성을 갖는 상기 섬유 보강재; 및 상기 수지 기지재를 포함하는 상기 섬유 보강 시트의 적층체를 포함하고, 이때, 상기 섬유 보강재의 길이는 약 20㎜ 내지 약 40㎜이다. 구체적으로, 상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각에 포함된 섬유 보강재의 길이가 상기 범위 미만인 경우에는 섬유 보강재가 배향성을 나타내기 어렵고, 이에 따라 굴곡 강도 및 굴곡 탄성율 등의 물성이 현저히 떨어질 수 있다. 그리고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각들 사이에 큰 공극이 형성되기 쉽고, 이에 따라, 굴곡 강도 및 굴곡 탄성율 등의 물성이 현저히 떨어질 수 있고, 성형성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
그리고, 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법은 상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 프레스기에 넣고 성형하는 단계를 포함한다. 상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각들을 적층시키면, 상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각들 사이로 공극이 형성된다. 이에, 상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 프레스기에 놓고 성형함으로써, 공극을 제거하고 향상된 굴곡 강도 등의 물성을 갖는 섬유 보강 플라스틱 복합재를 제조할 수 있다.
상기 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법은 상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 프레스기에 넣기 전에, 230℃ 내지 약 290℃의 오븐에서 가열하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각은 상기 범위의 온도로 가열된 오븐에 투입될 수 있다. 이에 따라, 상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각의 상기 섬유 보강재가 갖는 배향성을 해치지 않으면서, 상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각에 포함된 포함된 상기 수지 기지재가 적정의 흐름을 갖고 용융 분산되어 적층 과정에서 형성된 상기 공극을 채울 수 있다. 그리고, 전체 공정시간을 단축시킬 수 있다. 따라서, 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재에 공극이 형성되는 것을 방지할 수 있고, 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재에 향상된 굴곡강도를 부여할 수 있다. 구체적으로, 상기 오븐의 온도가 상기 범위 미만인 경우에는 수지 기지재의 융융 분산이 불충분하여 섬유 보강 플라스틱 복합재에 공극이 형성되는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 상기 온도 범위를 초과하는 경우에는 수지 기지재의 용융 흐름성이 지나치게 높아 섬유 보강재의 배향성이 없어지는 문제가 있을 수 있다.
그 후, 상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 프레스기에 넣고 약 3 bar 이상의 압력에서 성형할 수 있다. 예를 들어, 약 3bar 내지 약 100bar의 압력에서 성형될 수 있다. 구체적으로, 약 3bar 내지 약 50bar 또는 약 3bar 내지 약 15bar의 압력에서 성형될 수 있다. 성형시 압력이 상기 범위 미만인 경우에는 섬유 보강 플라스틱 복합재에 공극이 형성될 수 있고, 물성 향상 효과가 미미한 문제가 있을 수 있다. 그리고, 상기 압력 범위를 초과하는 경우에는 그에 따른 효과가 미미하여 비경제적인 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법에 의해 제조된 섬유 보강 플라스틱 복합재를 제공한다. 도 1은 본 발명의 일 구현 예에 의해 제조된 섬유 보강 플라스틱 복합재의 표면을 카메라로 찍은 사진이다. 상기 제조방법에 의해 형성된 섬유 보강 플라스틱 복합재는 길이 20㎜ 내지 40㎜의 섬유 보강재; 및 수지 기지재를 포함하여 우수한 물성을 나타낼 수 있다.
일반적으로, 상기 범위의 장섬유 보강재를 포함하여 섬유 보강 복합재를 제조하는 경우에는 장섬유 보강재가 수지 기지재 내에서 배향성을 가지지 못하는 바, 최종 성형품에서 요구하는 충분한 물성을 나타낼 수 없다.
반면, 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법에 의해 제조된 섬유 보강 플라스틱 복합재는 배향성을 갖는 상기 섬유 보강재를 포함하는 상기 섬유 보강 시트의 적층체를 포함하는 상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 사용하고, 상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 절단하여 길이 20㎜ 내지 40㎜의 섬유 보강재를 포함하는 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 프레스기에서 성형하여 제조된 것으로서, 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재 내에서 상기 길이 20㎜ 내지 40㎜의 섬유 보강재가 섬유 보강 플라스틱 복합재의 길이 방향 및 두께 방향 모두에 있어서 균일하면서도 일정한 간격으로 배향성을 나타낼 수 있다. 이에 따라, 우수한 물성을 나타낼 수 있다.
구체적으로, 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재는 ASTM D790 에 의한 굴곡강도가 약 140MPa 내지 약 210MPa일 수 있다. 그리고, 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재는 ASTM D790 에 의한 굴곡 탄성율이 약 7GPa 내지 약 10MPa일 수 있다. 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재는 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 사용하여 제조된 것으로서, 폐기물 처리 비용 및 제조 원가를 절감할 수 있으며, 폐기물 처리에 따른 오염 물질 발생을 방지할 수 있다. 그리고, 상기 섬유 보강 플라스틱 복합재는 일반적인 장섬유 보강재를 포함하는 복합재와 비교하여 보다 균일하고 일정한 배향성을 나타내는 바, 상기 범위의 현저히 향상된 물성을 나타낼 수 있다.
(실시예)
실시예 1
평균 직경이 17㎛인 연속 유리섬유(E- GLASS, 한국 Owens corning 제조) 60 중량%가 배향성을 갖고 폴리프로필렌 수지 기지재에 함침된 UD시트인 섬유 보강 시트를 적층 및 합지하여 복합재를 제조하는 과정에서 버려진 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 준비하였다.
상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 절단하여 4개의 상기 섬유 보강 시트가 적층되고 길이 20㎜의 유리섬유를 포함하는 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 제조하였다.
그리고, 상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 240℃ 의 오븐에서 가열한 후, 프레스기에 넣고 3bar 에서 30분간 몰드 성형하여 두께 2.25㎜의 섬유 보강 플라스틱 복합재를 제조하였다.
실시예 2
상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 절단하여 4개의 상기 섬유 보강 시트가 적층되고 길이 30㎜의 유리섬유를 포함하는 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 섬유 보강 플라스틱 복합재를 제조하였다.
실시예 3
상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 절단하여 4개의 상기 섬유 보강 시트가 적층되고 길이 40㎜의 유리섬유를 포함하는 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 섬유 보강 플라스틱 복합재를 제조하였다.
비교예 1
상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 절단하여 4개의 상기 섬유 보강 시트가 적층되고 길이 5㎜의 유리섬유를 포함하는 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 섬유 보강 플라스틱 복합재를 제조하였다.
비교예 2
상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 절단하여 4개의 상기 섬유 보강 시트가 적층되고 길이 50㎜의 유리섬유를 포함하는 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 섬유 보강 플라스틱 복합재를 제조하였다.
비교예 3
상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물 중 1개의 상기 섬유 보강 시트를 절단하여 길이 20㎜의 유리섬유를 포함하는 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 제조한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 섬유 보강 플라스틱 복합재를 제조하였다.
비교예 4
폴리프로필렌 수지 기지재에 평균 직경이 17㎛, 길이 20㎜를 갖는 유리섬유(E- GLASS, 한국 Owens corning 제조) 60 중량%를 함침시킨 후, 압출 및 성형하여 두께 2.25㎜의 장섬유 플라스틱 복합재를 제조하였다.
평가
실험예 1: 굴곡강도
상기 실시예 및 비교예의 각각의 복합재에 대하여 ASTM D 790 규격에 의해 굴곡 강도를 측정하였고, 그 결과는 하기 표 1에 기재하였다.
실험예 2: 굴곡 탄성율
상기 실시예 및 비교예의 복합재에 대하여 ASTM D 790 규격에 의해 굴곡 탄성율을 측정하였고, 그 결과는 하기 표 1에 기재하였다.
굴곡강도(MPa) 굴곡 탄성율(GPa)
실시예 1 170 8.13
실시예 2 184 7.89
실시예 3 206 7.85
비교예 1 79 5.48
비교예 2 119 6.56
비교예 3 95 6.21
비교예 4 100 5.60
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 이용한 실시예의 섬유 보강 플라스틱 복합재는 굴곡강도 및 굴곡 탄성율 모두에 있어서 현저히 향상된 효과를 나타내는 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (10)

  1. 섬유 보강 플라스틱 폐기물을 절단하여 길이 20㎜ 내지 40㎜의 섬유 보강재를 포함하는 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 얻는 단계; 및
    상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 프레스기에 넣고 성형하는 단계; 를 포함하고,
    상기 섬유 보강 플라스틱 폐기물은 배향성을 갖는 섬유 보강재; 및 수지 기지재;를 포함하는 섬유 보강 시트의 적층체를 포함하는
    섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 보강 시트의 적층체는 3개 내지 15개의 상기 섬유 보강 시트를 포함하는
    섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 보강 시트의 섬유 보강재는 연속 섬유인
    섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 보강재는 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리부틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 천연 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함하는
    섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 수지 기지재는 열가소성 수지인
    섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 섬유 보강 시트는 상기 섬유 보강재 대 상기 수지 기지재를 15 중량% 내지 70 중량% : 85 중량% 내지 30 중량%의 함량비로 포함하는
    섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각을 상기 프레스기에 넣기 전에, 230℃ 내지 290℃의 오븐에서 가열하는 단계를 더 포함하는
    섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 프레스기에서 상기 재활용 섬유 보강 플라스틱 조각은 3 bar 이상의 압력에서 성형되는
    섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 섬유 보강 플라스틱 복합재의 제조방법에 의해 제조되고,
    길이 20㎜ 내지 40㎜의 섬유 보강재; 및 수지 기지재를 포함하는
    섬유 보강 플라스틱 복합재.
  10. 제9항에 있어서,
    ASTM D 790 에 의한 굴곡강도가 140MPa 내지 210MPa인
    섬유 보강 플라스틱 복합재.
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