KR0147379B1 - 과립상 위스커 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

과립상 위스커(Whisker) 및 그의 제조방법

본 발명은 각종재료, 예를들면 플라스틱, 고무, 도료, 금속 세라믹 등 각종재료의 보강재로써 사용되는 위스커(Whisker)상의 단섬유에 관한 것으로 그의 취급을 용이하게한 과립상 위스커 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

위스커로는 단면적이 8 x 10^-5평방인치(직경 약 0.2㎜ ψ)이하로써 길이가 직경의 10배 이상인 단결정(광의로는 다결정도 포함됨)의 섬유물질을 말한다.

본 발명에 있어서 위스커로는, 상기 섬유물질인 티탄산 칼륨 위스커, 탄화규소 위스커, 질화규소 위스커등 위스커에 미치지 않는 동일 형상과 동일 형상의 크기를 가지는 유리섬유, 염기성 마그네슘 염, 규산칼륨 등을 말한다.

각종재료를 섬유에 의하여 강화하는 방법으로는 여러방법이 있다.

대형의 성형물용로써는 섬유를 직포로하여 들어간 수 + ㎜의 길이로써 다발로 한 것을 넣는다.

소형의 성형물용로는 단섬유 또는 위스커가 사용된다.

양자에서는 목적, 방법도 다르며 대형의 성형물에서는 미크로 보강으로하여 불어 붙이거나 프리호옴형으로 사용되는 것에 반하여, 소형의 성형물에서는 미크로 보강으로하여 재료에 이겨서 넣는 방법으로 사용된다.

섬유직경 0.1-10㎛, 섬유길이 5-200㎛의 가는 섬유상 물질은 분말체의 부피 비중이 0.1 정도 크기밖에 되자 않아, 공중으로 날려지기 쉽기 때문에 취급이 곤란한 것이었다.

위스커는 이겨서 넣을때에 그의 재료중에 균일하게 분산되지 않으면 안되어, 섬유 하나 하나가 풀려진 상태의 부피가 커진 분말채대로 사용되어왔다.

만약 분산하지 않은면 부분적으로 섬유의 짙은 부분, 엷은 부분이 제품 재질에 얼룩이 생기므로 지금까지는 이 위스커를 덩어리상의 과립으로 하는 사상도 없었다.

본 발명은 이와같은 위스커를 집합체화 하고 과립의 직경을 0.1-10㎜의 과립상으로하여 부피비중을 높여 그의 취급을 용이하게한 것이다.

양호하게 풀려진 위스커의 분말체는 부피비중이 0.1 정도로 용적이 크게되어 저장, 운반, 혼합등이 용이하지 않으며, 또한 취급시에는 공중으로 날라버리기 쉬운 결점이 있었다.

이 결점을 해소하는 일반적인 방법으로는 바인다로 뭉치는 기술인 것이다.

바인더로 뭉치면 취급은 용이하게 되지만, 고결에 불과하여 균일 분산 강화하는 본래의 목적에 합치하지 않던가, 또는 바인더의 재료중에의 상용성이 나빠지는 문제가 있다.

본 발명은 저장, 운반, 혼합 등의 취급이 용이한 과립상화한 위스커인 것으로 사용할 때에는 용이하게 원래의 섬유상으로 되어 재료중에 균일하게 분산 되도록한 과립상 위스커를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 동시에 그의 제조 방법을 제공하는 것에있다.

본 발명은 섬유직경 0.1-10㎛ 섬유길이 5-200㎛의 위스커의 과립화체로써 이루어지고 과립의 직경이 0.1-10㎜로 부피 비중이 0.2-1.0㎏/l인 과립상 위스커인 것이다.

이와같은 과립상 위스커는 다음의 수단에 의하여 제조할 수가 있다. 교반하는 혼합기중에 섬유상의 미세한 위스커 분말을 물에 가습하여 혼합교반하여 1차 응집체를 만든다. 이후 이 일시 응집체인 분말체에 회전운동을 가해 2차 응집체를 만든다.

예를 들면, 경사 회전접시를 사용하여 입상화하고, 이후 건조시키어 과립화한 위스커 분말을 얻는다.

경사 회전접시에 대신하여 인펠러를 가지는 혼련기에서 2차 응집체를 얻을수도 있다. 얻어진 과립은 거의 구형상으로 가습 및 회전운동의 조건에 의하여 0.1-10㎜의 크기로 된다. 가습시에 유기금속을 병용하면 더욱 조립성은 좋게된다.

이와같은 방법으로 만들어진 과립상 위스커는 화학 결합적인 바인더를 사용하지 않기 때문에 완전히 고결이 되지않아 각종 재료로 혼합한 때에 원래의 섬유상으로 분해하여 즉석으로 재료중에 분산하는 것이다. 유기금속을 병용한 경우는 위스커 표면이 더욱 얇은 유기층으로 피복되기 때문에 한층 섬유간의 고결을 방지할 수가 있다.

유기금속으로서는 실란, 티탄, 알루미늄 등의 유기 화합물이 있고 가수(加水)분해에 의하여 무기물 표면에 부착하는 특성을 가지는 것이 좋다.

섬유상의 위스커가 분말체를 가습하는 것은 물의 계면장력을 응용하는 것으로 가습후, 이 분말체에 회전운동을 가하면, 위스커의 계면과 계면이 접하도록 되어 부피비중이 높아진다.

가습시에 물이 많이 통과하면 회전운동을 가한때에 여잉수(余剩水)가 나와서 유체화하여 버리며, 건조에 의하여 위스커가 다발상으로 강력한 고결을하여 후에 분산하기 어렵게 된다.

또한 물이 적게 통과하면 위스커 분말체가 서로 얽히기 않아 입상화하지 않는다. 적절한 가습물의 분량은 위스커의 형상, 얻고자 하는 입자의 크기에 따라서 다르며, 예를들면 직경 0.7㎛, 길이 30-50㎛의 위스커의 혼합에서는 가습물의 분량은 위스커의 중량부에 대하여 0.6-1.0 중량부가 바람직하다.

본 발명의 과립상 위스커는 과립의 입자직경이 0.1-1.0㎜의 거의 구형상에 가깝기 때문에 부피 비중이 0.2-1.0㎏/l인 것이며, 원래의 섬유상 분말에서는 부피 비중이 0.1㎏/l인 것에 대하여 용적이 적어져 취급이 쉬울뿐만 아니라 과립체로 있음으로 분말체의 유동성도 현저하게 개선되어 이송, 첨가 조작도 대단히 빠르게 행하여지게 되었다.

[실시예]

티탄산 칼륨 위스커, 탄화 규소 위스커, 질화규소 위스커 각각에 대하여 10㎏을 핸셀믹성에 넣어 교반하면서 물 및 유기금속으로서 아미노프로필 트리에톡시 실란 50ml를 혼합 가습했다.

다음에, 이 가습 분말체를 경사 회전접시에 넣어 10분간 회전운동을 시키었다. 그 후 이것을 105℃에서 건조하여 위스커의 과립을 얻었다. 그 결과를 제1표로 나타내었다. 또한, 제1표중의 실시예2의 입도 분포를 제2표로 나타내었다.

이와같이하여 얻은 과립상 위스커의 과립은 거의 구형상인 것이다. 이 과립상 위스커의 분산성을 조사했다. 수중에 과립상 위스커를 넣어 교반한 경우에 빠르게 분산하여 슬러리화하고 100메쉬의 체를 전량 통과했다.

또한, 프로필렌 수지로 30 중량 % 참가하고 200℃에서 10분간 훈련한 후에 시이트로 형성하여 배율 200배의 현미경으로 외관을 관찰한 바 입자상인 것은 전부 관찰되었다.

이상과 같은 종래 각종 재료중에 균일하게 분산시키기 위하여 입자상 위스커가 사용되어 왔지만 본 발명에 의하면 이와같은 부피 비중이 작은 분말상 위스커를 사용할 때에 분산 할수 있는 과립으로 하고 부피비중을 현저하게 높인것에 용적을 종래의 수분의 1로줄여 따라서 그 이송, 취급이 용이하고 또한 분진이 날릴 염려도 없기 때문에 작업 환경도 현저하게 개선할 수가 있었다.

Claims (3)

1. 섬유직경 0.1-10㎛, 섬유길이 5-200㎛의 위스커의 과립화체로써 이루어지고 과립의 직경이 0.1-10㎜에 부피비중이 0.2-1.0㎏/l인 과립상 위스커.
2. 제1항에 있어서, 위스커가 티탄산 칼륨 위스커, 탄화규소 위스커, 질화규소 위스커 또는 단섬유 유리화이버(Glass Fiber)인 과립상 위스커.
3. 섬유직경 0.1-10㎛, 섬유길이 5-200㎛의 위스커 분말에 물 또는 물과 유기금 속의 혼합액을 첨가하여 혼합교반하여 1차 응집체를 형성하고, 이어서 이 1차 응집체에 회전운동을 가해서 과립화하며, 과립의 직경이 0.1-10㎜에 부피비중이 0.2-1.0㎏/l의 과립체를 제조하는 것을 특징으로 하는 과립상 위스커의 제조방법.