KR0127866B1 - Fiber reiforced thermoplastic resin pellet and method thereof - Google Patents
Fiber reiforced thermoplastic resin pellet and method thereofInfo
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Abstract
Description
제1도는 본 발명의 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물을 제조하기 위한 공정을 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically showing a process for producing a long fiber reinforced thermoplastic resin composition of the present invention.
제2도는 본 발명에 의한 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물 펠레트(pellet)의 단면을 개략적으로 도시한 모형도이다.2 is a schematic diagram schematically showing a cross section of a long fiber reinforced thermoplastic resin composition pellet according to the present invention.
제3도는 종래의 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물 펠레트의 단면을 개략적으로 도시한 모형도이다.3 is a schematic diagram schematically showing a cross section of a conventional long fiber reinforced thermoplastic resin composition pellet.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 섬유 로빙, 2 : 용액조,1: fiber roving, 2: solution bath,
3 : 광중합조, 4 : 구동프레스롤러,3: photopolymerization tank, 4: driving press roller,
5 : 코팅다이, 6 : 압출기,5: coating die, 6: extruder,
7 : 냉각조, 8 : 구동프레스롤러,7: cooling tank, 8: driving press roller,
9 : 절단기, 11 : 가이드롤러,9: cutting machine, 11: guide roller,
12 : 섬유, 13 : 수지,12: fiber, 13: resin,
20 : 펠레트(pellet)20: pellet
발명의 분야Field of invention
본 발명은 열가소성 수지에 장섬유를 함유시킨 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a long fiber reinforced thermoplastic resin composition comprising a long fiber in the thermoplastic resin and a method for producing the same.
보다 구체적으로 본 발명은 열가소성 수지에 유리섬유와 같은 장섬유를 함유시킨 장섬유 강화 열가소성 수지 조성물 및 일련의 연속공정에 의하여 이를 제조하기 위한 제조방법에 관한 것이다.More specifically, the present invention relates to a long fiber reinforced thermoplastic resin composition containing a long fiber such as glass fiber in a thermoplastic resin and a manufacturing method for manufacturing the same by a series of continuous processes.
발명의 배경Background of the Invention
열가소성 수지로 성형된 성형품의 기계적 강도 강화를 위하여 수지내에 섬유장이 비교적 긴 장섬유를 함유시키고 있다. 장섬유로 사용되고 있는 대표적인 예로는 유리섬유가 있으며, 유리섬유 강화 열가소성 수지 조성물이 이러한 목적으로 제조되어 사용되고 있다. 이러한 장섬유 강화 열가소성 수지를 제조하는 방법은 보통 용융상 수지에 유리섬유 로빙(roving)을 함침시켜 사출 성형가능한 길이로 절단하여 펠레트(pellet)상의 열가소성 수지 조성물을 제조하는 것이다. 그러나 일반적으로 용융수지의 점도가높기 때문에 유리섬유의 함침이 충분히 이루어지지 않는다. 이러한 함침의 정도는 성형품의 물성의 우열에 중요한 영향을 미치기 때문에 여러 함침 개량기술이 제시되고 있다. 종래의 용융상 수지를 함침시키는 기술로는 하기와 같은 방법들이 통상 적용되고 있다.In order to reinforce the mechanical strength of a molded article molded from a thermoplastic resin, the long fiber contains a relatively long fiber. Representative examples of long fibers are glass fibers, and glass fiber reinforced thermoplastic resin compositions are manufactured and used for this purpose. The method for producing such a long fiber reinforced thermoplastic resin is usually to impregnate molten resin with glass fiber roving to cut to an injection moldable length to produce a pellet-like thermoplastic resin composition. However, in general, the glass fiber is not sufficiently impregnated due to the high viscosity of the molten resin. Since the degree of impregnation has a significant effect on the superiority of the physical properties of the molded article, various impregnation improvement techniques have been proposed. As a technique for impregnating a conventional molten phase resin, the following methods are commonly applied.
첫째, 열가소성 수지를 물 또는 유기용제에 분산시켜 용융수지의 저점도화를 이용한 함침방법이다. 일본 특허공고 소 60-6474호는 이러한 방법중 하나로 에멀젼(emulsion)화시킨 수지에 전처리하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법은 유리섬유와 수지와의 친화력 증진에 따라 함침효과의 증대를 기대할 수 있으나, 폴리아미드와 같은 수지는 에멀젼화가 곤란하므로 수시 선택상의 어려움이 따르고, 건조 공정중에 수지의 물성 저하를 야기시키는 문제점이 있었다. 또한 수지 에멀젼의 점도가 낮은 관계로 유리섬유에 많은 양의 수지가 코팅되지 못하는 문제점을 내포하고 있다.First, the impregnation method using the low viscosity of the molten resin by dispersing the thermoplastic resin in water or an organic solvent. Japanese Patent Publication No. 60-6474 discloses a method of pretreatment to an emulsified resin by one of these methods. This method can be expected to increase the impregnation effect by increasing the affinity between the glass fiber and the resin, but the resin such as polyamide is difficult to emulsify at any time, the difficulty in selecting at any time, causing problems in the physical properties of the resin during the drying process There was this. In addition, since the viscosity of the resin emulsion is low, there is a problem that a large amount of resin is not coated on the glass fiber.
둘째, 복수의 롤러를 이용하여 섬유에 장력을 가하는 함침방법이다. 그러나 이 방법은 복수 롤러에 의해 발생된 장력을 견딜 수 있는 강도가 강한 섬유가 사용되어야 하기 때문에 섬유의 선택에 있어서 문제점이 있다.Second, it is an impregnation method to apply tension to the fiber using a plurality of rollers. However, this method has a problem in the selection of the fiber because a strong fiber that can withstand the tension generated by the plurality of rollers must be used.
셋째, 열가소성 수지를 강화 섬유에 함침시키기 위하여 코팅다이를 이용하는 방법이다. 일본 특허공개 소 61-40113호는 이러한 방법중의 하나로 장력을 가한 섬유다발을 가열한 압출이 헤드의 금형표면에 접촉시키고, 용융된 열가소성 수지를 섬유다발에 코팅시키는 방법을 개시하고 있다. 그러나 이 방법으로 제조할 경우 필라멘트의 방향과 수지공급 방향을 일치시키는 데에는 기술적인 한계가 있으므로 완전한 함침이 이루어지지 않았다.Third, a coating die is used to impregnate the thermoplastic resin with the reinforcing fibers. Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-40113 discloses a method in which extrusion by heating a tensioned fiber bundle is brought into contact with the mold surface of the head, and the molten thermoplastic resin is coated on the fiber bundle in one of these methods. However, when manufactured by this method, there is a technical limitation in matching the direction of the filament with the direction of resin supply, so that complete impregnation was not achieved.
넷째, 가열 가압 롤러로써 섬유로빙에 수지를 접촉시킨 후 다시 가열 가압하여 함침시키는 방법이 있다.Fourth, there is a method of contacting the fiber roving with a heat press roller and then impregnating the resin with heat press again.
이 밖에도 일본 특허공고 소 43-7448호에서는 용융상의 수지와 유리섬유의 친화력을 증진시키기 위하여 용매를 사용하여 수지의 함침 효과를 증진시키는 방법을 개시하고 있다. 그러나 이 방법은 수지의 불균일한 분산이 발생하고 최종적으로 용매제거공정이 필수적으로 수반되어야 하는 문제점이 있다. 또한 일본 특허출원 평 2-179064호에서는 두 종류의 용액상의 저점도 반응성 단량체를 혼합하여 보강섬유에 함침시킨 후 그 반응성 단량체를 중합시켜 섬유 함유량이 65 중량부인 고충진 장섬유 수지 조성물을 개시하고 있다. 이 조성물은 기계적 물성이 향상되는 효과가 있었으나, 박막 성형품 제조시에 고충진으로 인한 성형가공상의 난점이 있고 드라이 블렌딩(Dry Blending)시에 섬유의 불균일한 분산이 문제점으로 지적되고 있다.In addition, Japanese Patent Publication No. 43-7448 discloses a method of enhancing the impregnation effect of a resin by using a solvent in order to enhance the affinity of the resin in the molten phase and the glass fiber. However, this method has a problem in that non-uniform dispersion of resin occurs and finally a solvent removal process is necessarily accompanied. In addition, Japanese Patent Application No. Hei 2-179064 discloses a high-filling long fiber resin composition having a fiber content of 65 parts by weight by mixing two types of low-viscosity reactive monomers, impregnating the reinforcing fibers, and then polymerizing the reactive monomers. . Although this composition had an effect of improving mechanical properties, it has been pointed out as a problem in forming processing due to high filling when manufacturing a thin molded article and non-uniform dispersion of fibers during dry blending.
상기 열거된 종래의 섬유 강화 열가소성 수지 조성물의 문제점을 해결하고자, 본 발명자는 광중합법과 코팅방법을 이용하여 물성이 개선되고 사출성형이 용이한 장섬유강화 열가소성 수지 조성물을 제조할 수 있는 방법을 개발하기에 이른 것이다.In order to solve the problems of the above-mentioned conventional fiber-reinforced thermoplastic resin composition, the present inventors have developed a method for producing a long-fiber-reinforced thermoplastic resin composition by improving the physical properties and easy injection molding using the photopolymerization method and the coating method It is early.
본 발명의 목적은 섬유강화 열가소성 수지 펠레트의 제조공정중에 강화 섬유의 손상이나 절단을 야기시키지 않는 섬유강화 열가소성 수지 펠레트의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin pellet which does not cause damage or breakage of the reinforcing fiber during the manufacturing process of the fiber-reinforced thermoplastic resin pellet.
본 발명의 다른 목적은 유리섬유와 같은 강화섬유에 열가소성 수지를 충분히 함침시킬 수 있는 섬유강화 열가소성 수지 펠레트의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin pellets capable of sufficiently impregnating a thermoplastic resin in a reinforcing fiber such as glass fiber.
본 발명의 또 다른 목적은 장섬유를 열가소성 수지에 강화시켜 강화효과가 증진된 섬유강화 열가소성 수지 펠레트를 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a fiber-reinforced thermoplastic resin pellets having enhanced reinforcing effect by reinforcing long fibers in a thermoplastic resin.
본 발명의 또 다른 목적은 광화학적 방법에 의하여 열가소성 수지를 강화섬유에 피복시켜 물성이 개선되고 사출성형성이 우수한 장섬유 강화 수지 조성물을 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a long fiber reinforced resin composition having excellent physical properties by coating a thermoplastic resin on a reinforcing fiber by a photochemical method and excellent injection molding.
본 발명의 또 다른 목적은 장섬유를 열가소성 수지에 균일한 분포를 갖도록 강화시켜 품질이 균일하고 강화효과가 증진된 섬유강화 열가소성 수지 펠레트를 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to provide a fiber-reinforced thermoplastic resin pellet having a uniform quality and enhanced reinforcing effect by reinforcing long fibers to have a uniform distribution in the thermoplastic resin.
발명의 요약Summary of the Invention
본 발명의 장섬유 강화 열가소성 수지 펠레트는 강화섬유를 용액상의 광화학적 활성을 갖는 광개시제와 반응성 단량체의 혼합물에 통과시켜 강화섬유에 저점도의 단량체를 충진시키고, 상기 강화섬유에 충분히 충진된 단량체를 광중합조내에 통과시켜 일정 파장의 빛에 의하여 광중합시키고, 상기 광중합된 수지가 함침된 강화섬유를 구동프레스롤러로 압착시키고, 상기 강화섬유의 외부에 광중합된 수지와 동일한 열가소성 수지 또는 상용성이 있는 수지를 용융압출하여 강화섬유에 코팅시키고, 상기 코팅된 강화섬유를 냉각조에서 냉각시키고, 상기 냉각된 강화섬유를 구동프레스롤러로 압착시키고, 상기 압착된 강화섬유를 원하는 길이로 절단하여 제조되는 것을 특징으로 하는 사출성형이 가능한 형태의 열가소성 수지 펠레트이다.The long fiber reinforced thermoplastic resin pellet of the present invention passes the reinforcing fibers through a mixture of a photoinitiator having a photochemical activity in a solution phase and a reactive monomer to fill the reinforcing fibers with low viscosity monomers, and photopolymerizes the monomers sufficiently filled in the reinforcing fibers. It is passed through the tank and photopolymerized by light of a predetermined wavelength, and the reinforcing fiber impregnated with the photopolymerized resin is pressed with a driving press roller, and the same thermoplastic resin or resin having a compatibility as the resin photopolymerized on the outside of the reinforcing fiber is used. Melt extrusion is coated on the reinforcing fibers, the coated reinforcing fibers are cooled in a cooling tank, the cooled reinforcing fibers are compressed by a drive press roller, and the compressed reinforcing fibers are cut to a desired length It is a thermoplastic resin pellet of the injection molding possible form.
본 발명의 장섬유 강화 열가소성 수지 펠레트의 제조방법은 1차적으로 열가소성 수지를 강화섬유에 함침시키기 위하여 강화섬유를 용액상의 광개시제와 단량체 혼합물내에 통과시켜 빛에 의하여 광중합시키는 공정과, 2차적으로 열가소성 수지를 강화섬유에 함침시키기 위하여 원형 포머다이(former die)를 이용하여 열가소성 수지를 강화섬유에 용융압출하여 코팅시키는 공정을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.The method for producing a long fiber reinforced thermoplastic resin pellet of the present invention primarily comprises a step of photopolymerizing by reinforcing light through a reinforcing fiber in a solution mixture of a photoinitiator and a monomer in order to impregnate the thermoplastic resin in the reinforcing fiber, and a second thermoplastic In order to impregnate the resin into the reinforcing fibers, characterized in that it comprises a step of coating the thermoplastic resin melt-extruded to the reinforcing fibers by using a circular former die (former die).
이하 본 발명의 구체예에 대한 내용을 첨부된 도면을 참고로 하기에 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the content of an embodiment of the present invention will be described in detail.
발명의 구체예에 대한 상세한 설명Detailed Description of the Invention
본 발명의 장섬유 강화 열가소성 수지 펠레트는 일련의 연속공정에 의하여 제조된다. 제1도는 본 발명의 장섬유 강화 열가소성 수지 펠레트를 제조하기 위한 일련의 공정을 개략적으로 나타낸 구성도이다.The long fiber reinforced thermoplastic resin pellets of the present invention are produced by a series of continuous processes. 1 is a schematic view showing a series of processes for producing the long fiber reinforced thermoplastic resin pellets of the present invention.
장섬유 강화 열가소성 수지 펠레트는 강화섬유로서의 섬유로빙(1)을 용액상의 광화학적 활성을 갖는 광개시제와 반응성 단량체의 혼합물을 함유하는 용액조(2)에 통과시켜 1차적으로 강화섬유에 혼합물을 부착시키는 단계, 상기 강화섬유에 부착된 혼합물을 광중합조(3)에 통과시켜 상기 강화섬유에 부착된 단량체를 일정 파장의 빛에 의한 라디칼 중합방식에 의하여 광중합시키는 단계, 상기 광중합된 수지가 함침된 강화섬유를 한쌍의 구동프레스롤러(4)에 의하여 압착시키는 단계, 광중합에 의하여 1차적으로 수지가 함침된 상기 강화섬유에 코팅다이(5)와 압출기(6)를 이용하여 광중합수지와 동일한 수지 또는 상용성이 있는 수지를 용융압출하여 2차적으로 강화섬유에 수지를 코팅시키는 단계, 상기 코팅된 강화섬유를 냉각조(7)에 통과시켜 냉각시키는 단계, 상기 냉각된 강화섬유를 한 쌍의 구동프레스 롤러(8)에 의하여 압착시키는 단계 및 상기 압착된 강화섬유를 원하는 길이로 절단하는 단계로 이루어진다.The long fiber reinforced thermoplastic pellets pass fiber rovings (1) as reinforcing fibers through a solution bath (2) containing a mixture of photoinitiators and reactive monomers having photochemical activity in solution and to adhere the mixture to the reinforcing fibers primarily. Step, photopolymerization of the monomer attached to the reinforcing fibers by passing the mixture attached to the reinforcing fibers in the photopolymerization tank (3) by a radical polymerization method by light of a predetermined wavelength, reinforcing fibers impregnated with the photopolymerized resin Pressing by a pair of drive press roller 4, the same resin or compatibility as the photopolymerization resin using the coating die 5 and the extruder 6 to the reinforcing fibers impregnated with the resin primarily by photopolymerization Coating the resin on the reinforcing fiber by melt extruding the resin, and passing the coated reinforcing fiber through the cooling bath 7 to cool it. Step, a step and a step of cutting the compressed reinforcing fibers of a desired length by crimping the reinforcing fibers in the cooled pair of driving the press roller (8).
섬유 강화 열가소성 수지 펠레트에 사용 가능한 반응성 단량체로는 올레핀계 화합물인 아크릴레이트류, 스티렌류 및 에틸렌류가 있다. 본 발명에서는 상기 단량체와 광활성을 갖는 광개시제를 혼합하여 빛에 의한 라디칼 중합방식에 의하여 강화섬유상에 광중합된 수지가 생성되도록 한다. 상기 광개시제로는 벤조페논, 벤질 및 퀴논유도체 등을 사용할 수 있다. 광개시제의 첨가량은 단량체에 대하여 1∼5mol%가 바람직하다.Reactive monomers usable in the fiber-reinforced thermoplastic pellets include acrylate compounds, styrenes, and ethylene, which are olefinic compounds. In the present invention, the monomer and the photoinitiator having photoactivity is mixed to produce a photopolymerized resin on the reinforcing fiber by radical polymerization by light. As the photoinitiator, benzophenone, benzyl and quinone derivatives may be used. As for the addition amount of a photoinitiator, 1-5 mol% is preferable with respect to a monomer.
강화 섬유의 대표적인 예로는 유리섬유가 있으며, 탄소섬유, 금속섬유, 방향족 폴리아미드 섬유 등이 이용가능하다. 이들의 섬유형태는 로빙, 사(絲, yarn), 또는 모노필라멘트(mono filament)가 있으며, 작업성이 용이하고 취급이 용이한 로빙형태가 가장 바람직하다. 강화 섬유는 단일 종류로도 사용되지만 두 종류 이상의 섬유가 혼합된 형태로도 사용될 수 있다.Representative examples of the reinforcing fibers include glass fibers, and carbon fibers, metal fibers, aromatic polyamide fibers, and the like are available. These fibrous forms are roving, yarn, or monofilament, and roving forms that are easy to work with and easy to handle are most preferred. Reinforcing fibers are used as a single type, but can also be used as a mixture of two or more types of fibers.
우선 섬유로빙(1)을 광화학적 활성을 갖는 광개시제와 반응성 단량체의 혼합물의 용액조(2)에 통과시킨다. 이 때 섬유의 이동속도는 2∼3m/분이 바람직하며 작업조건 및 환경에 따라 적절히 변경될 수 있다. 섬유로빙(1)이 광화학적 활성을 갖는 광개시제와 단량체의 혼합물로 채워진 용액조(2)를 통과함으로써 강화섬유내에 광개시제와 저점도의 단량체가 부착된다. 즉 용액조(2)를 통과함으로써 1차적으로 섬유 로빙(1)에 광개시제와 단량체의 혼합물이 부착되는 것이다. 상기 혼합물이 섬유 로빙(1)에 효율적으로 부착되게 하기 위하여 복수개의 가이드 롤러(11)가 설치된다. 용액조(2)에 복수개의 가이드 롤러(11)가 설치되는 것은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.First, the fiber roving 1 is passed through a solution bath 2 of a mixture of photoinitiator and reactive monomer having photochemical activity. At this time, the moving speed of the fiber is preferably 2 to 3 m / min and may be appropriately changed depending on the working conditions and environment. The fiber roving 1 passes through a solution bath 2 filled with a mixture of photoinitiator and monomer having photochemical activity, thereby adhering the photoinitiator and low viscosity monomer to the reinforcing fibers. That is, the mixture of a photoinitiator and a monomer adheres to the fiber roving 1 primarily by passing through the solution tank 2. A plurality of guide rollers 11 are provided to allow the mixture to adhere efficiently to the fiber roving 1. Installation of the plurality of guide rollers 11 in the solution tank 2 can be easily carried out by those skilled in the art.
섬유로빙(1)에 광개시제와 단량체의 혼합물은 광중합조(3)를 통과하여 일정 파장의 빛에 의한 라디칼 중합방식에 의해 광중합되고, 광중합된 수지는 섬유로빙(1)내에 견고하게 함침된다. 광중합조(3)내의 빛의 파장은 250∼450nm가 바람직하며, 광중합조의 길이는 약 1m이다. 광중합조의 온도는 실온으로 유지시키며 발생된 라디칼의 활성을 돕기 위하여 질소 기류하에서 행하는 것이 바람직하다. 라디칼 중합방식에 의하여 광중합된 수지가 1차적으로 함침된 섬유로빙(1)은 구동프레스롤러(4)에 의하여 광중합체 수지가 섬유상에 압착된다. 상기 광중합된 수지가 함침된 섬유로빙(1)은 코팅다이(5)와 압출기(6)를 이용하여 2차로 수지를 함침시킨다. 코팅다이(5)는 원형 포머다이가 바람직하게 이용될 수 있으며, 압출기(6)를 통하여 광중합체와 동일한 수지 또는 상용성이 있는 용융수지를 광중합된 수지가 함침된 섬유 로빙(1)위에 다시 코팅한다. 이 때 원형 포머다이를 조작하여 용융수지가 균일하게 코팅되도록 한다. 원형 포머다이의 온도는 150∼250℃가 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정될 필요는 없으며 수지의 용융온도에 따라 용이하게 조절될 수 있다. 또한 원형 포머다이를 변경하여 여러가지 원하는 형태의 섬유 강화 열가소성 수지 조성물을 제조할 수 있다. 이러한 원형 포머다이의 변경이나 조작은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다. 본 발명의 섬유 강화 열가소성 수지조성물의 제조방법에 있어서는, 강화섬유를 용액상의 단량체와 광개시제의 혼합물에 통과시킨 후 빛에 의한 라디칼 중합방식에 의하여 광중합시켜 1차적으로 광중합체를 강화섬유에 함침시키고, 다시 그 강화섬유 위에 광중합체와 동일한 수지 또는 상용성이 있는 용융수지를 코팅함으로써 많은 양의 수지를 함침시킬 수 있다. 본 발명에 따라 제조된 강화섬유 열가소성수지 조성물의 광중합체 함유량은 섬유에 대하여 10∼20중량%이고, 섬유 외주의 코팅율은 섬유에 대하여 20∼80중량%이며, 이는 용이하게 조절 가능하다.The mixture of the photoinitiator and the monomer in the fiber roving (1) passes through the photopolymerization tank (3) and is photopolymerized by the radical polymerization method by light of a predetermined wavelength, and the photopolymerized resin is firmly impregnated in the fiber roving (1). The wavelength of the light in the photopolymerization tank 3 is preferably 250 to 450 nm, and the photopolymerization tank has a length of about 1 m. The temperature of the photopolymerization tank is preferably kept at room temperature and preferably under nitrogen stream in order to assist the activity of the radicals generated. In the fiber roving 1 in which the photopolymerized resin is first impregnated by the radical polymerization method, the photopolymer resin is pressed onto the fiber by the driving press roller 4. The fiber roving 1 impregnated with the photopolymerized resin is impregnated with the resin secondly by using the coating die 5 and the extruder 6. The coating die 5 may be preferably a round former die, and is again coated on the fiber roving 1 impregnated with the same resin as the photopolymer or a molten resin compatible with the photopolymer through the extruder 6. do. At this time, the circular former is operated to uniformly coat the molten resin. The temperature of the circular former die 150 to 250 ℃ may be used, but is not necessarily limited to this can be easily adjusted according to the melting temperature of the resin. In addition, it is possible to prepare a fiber-reinforced thermoplastic resin composition of various desired forms by changing the circular form die. Alteration or manipulation of such circular form dies can be readily performed by one of ordinary skill in the art. In the method for producing a fiber-reinforced thermoplastic resin composition of the present invention, the reinforcing fibers are passed through a mixture of monomer and photoinitiator in solution, and then photopolymerized by radical polymerization by light, to impregnate the photopolymer in the reinforcing fibers. Again, the reinforcing fibers can be impregnated with a large amount of resin by coating the same resin as the photopolymer or a compatible molten resin. The photopolymer content of the reinforcing fiber thermoplastic resin composition prepared according to the present invention is 10 to 20% by weight with respect to the fiber, the coating ratio of the fiber outer periphery is 20 to 80% by weight with respect to the fiber, which can be easily adjusted.
압출기(6)는 싱글 스크류(single screw)의 형태가 사용될 수 있지만, 반드시 이에 한정될 필요는 없다. 압출기(6)내의 온도는 150∼250℃의 범위가 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정될 필요는 수지의 용융점도에 따라 용이하게 조절될 수 있다.Extruder 6 may be used in the form of a single screw, but is not necessarily limited thereto. The temperature in the extruder 6 may be used in the range of 150 to 250 ° C., but the temperature of the extruder 6 may be easily adjusted according to the melt viscosity of the resin.
본 발명의 섬유 강화 수지 조성물은 산화방지제, 윤활제, 가소제, 난연제, 결정화촉진제 또는 염료 등과 같은 일반적인 첨가제가 용이하게 첨가될 수 있다. 이러한 첨가제는 용액상의 단량체나 또는 용융코팅되는 용융수지 자체내에 첨가될 수 있지만, 용액상의 단량체가 저장된 용액조(2)나 또는 압출기(6)내의 용융수지속에 배합될 수도 있다.In the fiber reinforced resin composition of the present invention, general additives such as antioxidants, lubricants, plasticizers, flame retardants, crystallization accelerators or dyes may be easily added. Such additives may be added in the solution phase monomer or in the melt resin to be melt coated, but may also be blended in the solution tank 2 in which the solution phase monomer is stored or in the melt resin in the extruder 6.
2차적으로 수지가 코팅된 섬유로빙(1)은 냉각조(7)를 통과하면서 냉각된다. 이 냉각공정을 통하여 섬유로빙(1)에 코팅된 수지는 고화한다. 냉각조(7)의 냉각방법은 수냉식으로 하는 것이 바람직하며, 이러한 냉각방법은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.Secondly, the resin-coated fiber roving 1 is cooled while passing through the cooling bath 7. The resin coated on the fiber roving 1 is solidified through this cooling process. It is preferable that the cooling method of the cooling tank 7 be water-cooled, and this cooling method can be easily carried out by a person skilled in the art.
상기 냉각조(7)를 통과한 섬유 강화 열가소성 수지 조성물은 한 쌍의 구동프레스롤러(8)에 의하여 압착시킨다. 이 구동프레스롤러(8)는 마찰계수가 큰 고무계통의 재질로된 롤러가 바람직하다. 왜냐하면 고무계통의 롤러가 섬유 강화 열가소성 수지 조성물과의 마찰력을 높여 수지 조성물의 인출을 용이하게 하기 때문이다.The fiber-reinforced thermoplastic resin composition passed through the cooling bath 7 is compressed by a pair of drive press rollers 8. The drive press roller 8 is preferably a roller made of a rubber system having a large coefficient of friction. This is because the rubber roller increases friction with the fiber-reinforced thermoplastic resin composition to facilitate the extraction of the resin composition.
상기 구동프레스롤러(8)를 통과한 섬유 강화 수지 조성물은 절단기(9)를 통과하여 원하는 길이로 절단하여 펠레트 형상의 섬유 강화 수지 조성물을 제조한다. 통상 강화섬유가 약 1/2인치의 섬유장을 갖도록 절단한다.The fiber reinforced resin composition passed through the drive press roller 8 is cut through a cutter 9 to a desired length to produce a pellet-shaped fiber reinforced resin composition. Typically, the reinforcing fibers are cut to have a fiber length of about 1/2 inch.
상기의 공정을 거쳐 제조된 섬유 강화 열가소성 수지 펠레트는 각종의 사출성형품의 원료로 사용된다.The fiber-reinforced thermoplastic resin pellets prepared through the above process are used as raw materials for various injection molded articles.
본 발명에서는 섬유로빙과 같은 강화섬유를 사용하여 광중합체 수지를 1차적으로 함침시키고, 다시 그 위에 용융상의 광중합체와 동일한 수지 또는 상용성이 있는 수지를 코팅함으로써 제조공정중에 강화섬유가 절단되거나 손상을 입지 않고 원하는 길이로 절단하여 장섬유가 보강되어 높은 강화효과를 갖는 수지 펠레트를 제공할 수 있다. 본 발명에서는 일본 특허공개 소 5-177630호에서 나타난 사용상 문제점인 반응성 단량체 분리방식과는 달리 단일 용액조를 사용하고, 열이 아닌 빛에 의하여 용이하게 중합시킴으로써 생산성과 경제성을 향상시킬 수 있는 발명의 효과를 갖는다. 또한 종래의 방법에 의하여 제조된 섬유강화 수지 펠레트보다 강화섬유가 더 균일하게 분포된 섬유강화 열가소성 수지 펠레트를 제조할 수 있는 발명의 효과를 갖는다. 본 발명에 따른 섬유강화 열가소성 수지 조성물 제조방법은 광중합 공정과 연속적인 용융압출 코팅 공정에 의하여 종래기술의 문제점인 수지의 불완전한 함침등의 문제를 해결하여, 기계적 물성이 우수하고 사출성형이 용이하며 외관이 양호한 섬유강화 수지 펠레트를 제조할 수 있는 발명의 효과를 갖는다.In the present invention, the reinforcing fiber is cut or damaged during the manufacturing process by first impregnating the photopolymer resin using a reinforcing fiber such as fiber roving, and coating the same resin or a compatible resin as the molten phase photopolymer thereon. By cutting to a desired length without wearing a long fiber can be reinforced to provide a resin pellet having a high reinforcing effect. In the present invention, unlike the reactive monomer separation method, which is a problem in use disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-177630, a single solution bath is used, and the polymerization can be easily polymerized by light instead of heat, thereby improving productivity and economy. Has an effect. In addition, it has the effect of the invention that can produce a fiber-reinforced thermoplastic resin pellets in which the reinforcing fibers are more uniformly distributed than the fiber-reinforced resin pellets produced by a conventional method. The method of manufacturing a fiber-reinforced thermoplastic resin composition according to the present invention solves problems such as incomplete impregnation of a resin, which is a problem of the prior art by a photopolymerization process and a continuous melt extrusion coating process, and has excellent mechanical properties and easy injection molding and appearance. It has the effect of the invention which can manufacture this favorable fiber reinforced resin pellet.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체화되며, 하기의 실시예는 본 발명의 단순한 예시에 지나지 않는 것으로 본 발명의 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.The present invention is further embodied by the following examples, which are merely illustrative of the present invention and are not intended to limit the protection scope of the present invention.
실시예Example
본 발명에 따라 섬유 강화 수지 조성물을 다음과 같이 제조하였다. 강화섬유는 유리섬유 로빙을 사용하였다. 용액조의 혼합물은 0.5g(2×10-2mol)의 벤조인과 0.5g(2×10-2mol)의 벤조일퍼옥사이드를 10g(9×10-1mol)의 메틸메타크릴레이트에 녹인 용액을 사용하였다. 광중합조의 빛은 단색광 360nm(필립스 SP-500램프)의 파장으로 조사하였다. 광중합조의 온도는 상온으로 유지하였고, 압출기의 온도는 210℃로 유지하였다. 압출기에서 가열용융시킨 폴리메틸메타크릴레이트로 섬유상의 외주를 코팅하였다. 상기 강화섬유를 냉각조에서 냉각시킨 후 절단기에서 펠레트의 길이가 12인치가 되도록 절단하였다. 본발명의 실시예에 따라 유리섬유에 충진된 광중합체의 양은 유리섬유에 대하여 15중량%이고, 용융압출을 통한 코팅은 유리섬유에 대하여 60중량%었다. 즉 유리섬유에 대하여 폴리메틸메타크릴레이트 75중량%가 코팅된 섬유강화 수지조성물을 제조하였다. 상기 수지 펠레트를 이용하여 시편을 제조하였다.According to the present invention, a fiber reinforced resin composition was prepared as follows. Reinforcing fibers used glass fiber roving. The mixture of the solution bath is a solution of 0.5 g (2 x 10 -2 mol) of benzoin and 0.5 g (2 x 10 -2 mol) of benzoyl peroxide in 10 g (9 x 10 -1 mol) of methyl methacrylate. Was used. The light of the photopolymerization tank was irradiated with a wavelength of monochromatic light 360 nm (Philips SP-500 lamp). The temperature of the photopolymerization tank was maintained at room temperature, and the temperature of the extruder was maintained at 210 ° C. A fibrous outer periphery was coated with polymethyl methacrylate heated and melted in an extruder. The reinforcing fibers were cooled in a cooling bath and then cut in a cutter so that the length of the pellets was 12 inches. According to the embodiment of the present invention, the amount of photopolymer filled in the glass fiber was 15% by weight based on the glass fiber, and the coating through melt extrusion was 60% by weight based on the glass fiber. That is, a fiber-reinforced resin composition coated with 75% by weight of polymethyl methacrylate based on glass fibers was prepared. Specimens were prepared using the resin pellets.
비교실시예Comparative Example
상기 실시예에서 광중합 및 용융압출 코팅의 연속공정과는 달리 광중합 공정을 행하지 아니하고 용융압출 단독공정으로 실시한 것을 제외하고는 상기 실시예와 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.Unlike the continuous process of the photopolymerization and melt extrusion coating in the above embodiment, the specimen was prepared in the same manner as in the above example except that the photopolymerization process was not performed and the melt extrusion process was performed alone.
물성측정Property measurement
상기 실시예 및 비교실시예에 의하여 사출성형된 시편에 대하여 다음과 같이 물성을 측정하였다. 이에 대한 결과는 표 1에 나타난 바와 같다.The physical properties of the specimens injection-molded by the above Examples and Comparative Examples were measured as follows. The results are as shown in Table 1.
인장강도 : ASTM D-638에 의하여 측정하였다.Tensile strength: measured according to ASTM D-638.
굴곡강도 : ASTM D-790에 의하여 측정하였다.Flexural strength: measured according to ASTM D-790.
굴곡탄성율 : ASTM D-790에 의하여 측정하였다.Flexural modulus: measured according to ASTM D-790.
충격강도 : ASTM D-256에 의하여 측정하였다.Impact strength: measured according to ASTM D-256.
펠레트 단면 사진 : 현미경으로 관찰하였다.Pellet cross section: observed under a microscope.
표면상태 : 육안으로 관찰하였다.Surface condition: Visually observed.
[표 1] TABLE 1
*제2도는 본 발명의 실시예에 의한 펠레트(20)의 단면 모형도로서, 강화섬유(12)가 수지(13)내에 균일하게 분포된 형상을 나타내며, 제3도는 종래의 방법 즉, 비교실시예에 의한 펠레트(20)의 단면 모형도로서, 강화섬유(12)가 수지(13)내에 불균일하게 분포된 형상을 나타낸다.2 is a schematic cross-sectional view of the pellet 20 according to an embodiment of the present invention, showing the shape in which the reinforcing fibers 12 are uniformly distributed in the resin 13, and FIG. As a cross-sectional schematic diagram of the pellet 20 by an example, the reinforcing fiber 12 shows the shape distributed unevenly in resin 13. As shown in FIG.
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Cited By (3)
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| KR20040043217A (en) * | 2002-11-16 | 2004-05-24 | 김국진 | Fiber reinforced plastic pole and molding method thereof |
| KR101515392B1 (en) * | 2014-01-06 | 2015-04-29 | 임수영 | Carbon fiber complex coated by thermoplastic resin, manufacturing method thereof, and manufacturing apparatus thereof |
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