KR101322603B1 - 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법 및 이를 이용한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료 - Google Patents

천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법 및 이를 이용한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법 및 이를 이용한 장섬유강화 바이오 복합재료에 관한 것으로, 식물성 천연소재인 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute), 케나프(kenaf), 아바카(abaca), 대나무(bamboo), 코이어(coir), 파인애플, 모시(ramie), 사이잘(sisal), 헤네켄(henequen), 삼, 볏짚, 왕겨, 목분, 녹차를 포함하는 식물성 천연소재(10)로부터 얻어진 길이 30~90㎜의 장섬유(長纖維) 형상의 천연 섬유재료(20)를 10중량%~50중량%를 혼합비로 하여, PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene- Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylen terephthalate)를포함하는 열가소성 범용 플라스틱(30)과 혼합하는 혼합 단계(S1);와, 상기 혼합단계(S1)에서 혼합된 상기 천연 섬유재료(20)와 상기 범용 플라스틱(30)를 분섬(分纖) 및 해섬(解纖)한 후 프리웹(pre-Web)(40)을 제조하는 프리웹(Pre-Web)제조단계(S2);와, 상기 프리웹(Pre-Web)(40)을 니들펀치로 펀칭한 후 스트랜드(strand)로 만들고 제방기를 이용하여 꼬임 구조를 만들어 180℃~200℃로 용융시켜 토출하여 냉각시킨 후 펠렛타이저를 이용하여 천연 장섬유강화 사출형 바이오 복합재 펠렛(50)을 제조하는 펠렛화 단계(S3); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법 및 이를 이용한 장섬유강화 바이오 복합재료에 관한 것이다.
본 발명에 의하는 경우, 친환경적인 천연소재를 이용하여 기계적 특성이 우수하면서도 제품성형이 용이한 것은 물론, 성형시 발생되는 폐기물이 없고, 디자인 및 형상이 다양한 제품을 자유롭게 성형할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 건축용 실내 내장재, 자동차내장재 및 전자제품케이스, 생활용품, 의료용품 등 다양한 산업용 재료로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 친환경소재로 인체에 유해한 화학물질의 배출이 적은 재료를 제공한다는 장점이 있다.

Description

천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법 및 이를 이용한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료{Method for Producting Enjectable Long fiber Reinforced BioComposite Material}
본 발명은 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법 및 이를 이용한 장섬유강화 바이오 복합재료에 관한 것으로, 식물성 천연소재인 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute), 케나프(kenaf), 아바카(abaca), 대나무(bamboo), 코이어(coir), 파인애플, 모시(ramie), 사이잘(sisal), 헤네켄(henequen), 삼, 볏짚, 왕겨, 목분, 녹차를 포함하는 식물성 천연소재(10)로부터 얻어진 길이 30~90㎜의 장섬유(長纖維) 형상의 천연 섬유재료(20)를 10중량%~50중량%를 혼합비로 하여, PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene- Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylen terephthalate)를 포함하는 열가소성 범용 플라스틱(30)과 혼합하는 혼합 단계(S1);와, 상기 혼합단계(S1)에서 혼합된 상기 천연 섬유재료(20)와 상기 범용 플라스틱(30)를 분섬(分纖) 및 해섬(解纖)한 후 프리웹(pre-Web)(40)을 제조하는 프리웹(Pre-Web)제조단계(S2);와, 상기 프리웹(Pre-Web)(40)을 니들펀치로 펀칭한 후 스트랜드(strand)로 만들고 제방기를 이용하여 꼬임 구조를 만들어 180℃~200℃로 용융시켜 토출하여 냉각시킨 후 펠렛타이저를 이용하여 천연 장섬유강화 사출형 바이오 복합재 펠렛(50)을 제조하는 펠렛화 단계(S3); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법 및 이를 이용한 장섬유강화 바이오 복합재료에 관한 것이다.
현재 사용되는 바이오 복합재료는 표면처리를 통하여 개질된 높은 강도와 강성을 가지는 천연 장섬유와 접착성이 우수하고 강인성 또는 내열성 등 사용목적에 맞는 고분자 섬유를 서로 혼합하여 제조되며 자동차, 건축, 토목, 전자부품, 스포츠/레저용품 등 산업 및 생활용 소재뿐만 아니라 국방 및 항공우주용 소재로서 여러 분야에서 광범위하게 사용되고 있다.
바이오 복합재료 제조공정으로는 불연속 단섬유 형태의 천연섬유와 함께 펠렛이나 입자(granule) 형상의 수지를 용융온도에서 혼합기를 사용하여 컴파운딩 또는 압출기를 사용하여 압출한 후 열성형을 하는 방법을 사용하고 있다. 이러한 열성형의 대표적인 예로서는 열압축성형하는 방법과, 용융된 매트릭스 수지로 얇게 코팅된 몰딩 컴파운드, 토우프레그, 프리프레그 상태로 프레스성형하는 방법이 사용되고 있다. 또한, 복합재료 제조에 자주 이용되는 성형 방법 중의 하나는 보강 천연섬유 층 사이에 미리 준비한 매트릭스용 열가소성 필름 또는 시트를 끼워 넣어 성형하는 인터리빙방법 또는 필름 인서트스태킹 방법이 있다. 상기한 기존 방법은 성공적인 복합재료를 얻기 위하여 성형 시 보강섬유 층 사이에 위치하는 적층필름이 충분히 용융되어야 섬유층 사이로 수지의 함침이 잘 이루어진다. 이러한 효과적인 함침을 위하여 섬유와 매트릭스 수지의 함량 조절, 온도-압력-시간의 압축성형 조건이 최적화되면 비교적 용이하게 바이오 복합재료를 제조할 수 있지만 성형시간이 길고, 짜투리가 발생되어 공정 폐기물이 과다발생하는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 기존 발명의 문제점을 해결하여, 친환경적인 천연소재를 이용하여 기계적 특성이 우수하면서도 제품성형이 용이한 것은 물론, 성형시 발생되는 폐기물이 없고, 디자인 및 형상이 다양한 제품을 자유롭게 성형할 수 있는 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법 및 이를 이용한 장섬유강화 바이오 복합재료를 제공하는 것을 그 과제로 한다.
또한, 건축용 실내 내장재, 자동차내장재 및 전자제품케이스, 생활용품, 의료용품 등 다양한 산업용 재료로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 친환경소재로 인체에 유해한 화학물질의 배출이 적은 재료를 제공하는 것을 그 과제로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법은, 식물성 천연소재인 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute), 케나프(kenaf), 아바카(abaca), 대나무(bamboo), 코이어(coir), 파인애플, 모시(ramie), 사이잘(sisal), 헤네켄(henequen), 삼, 볏짚, 왕겨, 목분, 녹차를 포함하는 식물성 천연소재(10)로부터 얻어진 길이 30~90㎜의 장섬유(長纖維) 형상의 천연 섬유재료(20)를 10중량%~50중량%를 혼합비로 하여, PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene- Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylen terephthalate)를 포함하는 열가소성 범용 플라스틱(30)과 혼합하는 혼합 단계(S1);와, 상기 혼합단계(S1)에서 혼합된 상기 천연 섬유재료(20)와 상기 범용 플라스틱(30)를 분섬(分纖) 및 해섬(解纖)한 후 프리웹(pre-Web)(40)을 제조하는 프리웹(Pre-Web)제조단계(S2);와, 상기 프리웹(Pre-Web)(40)을 니들펀치로 펀칭한 후 스트랜드(strand)로 만들고 제방기를 이용하여 꼬임 구조를 만들어 180℃~200℃로 용융시켜 토출하여 냉각시킨 후 펠렛타이저를 이용하여 천연 장섬유강화 사출형 바이오 복합재 펠렛(50)을 제조하는 펠렛화 단계(S3); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 천연 장섬유강화 사출형 바이오 복합재 펠렛(50)을 이용하여 제품을 사출 성형하는 사출 성형 단계(S4); 를 더 포함하여 구성되되, 상기 사출 성형 단계(S4)에서 사용되는 사출성형기의 스크류는 피치간격은 50~60mm, 스크류의 형태는 나사선모양을 가지며, 상기 스크류의 투입구부터 토출구까지 지름이 4~6mm차이를 두며 감소하도록 제작된 단축 스크류를 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 혼합단계(S1)에서는 가수분해방지재로 디이소프로필페닐이소시아네이트(diisopropyl-phenylisocyanate) 또는 비스 카보디마이드 (Bis-(2,6-디이소프로필페닐(diisopropylphenyl)carbodiimide)를 1~7중량% 첨가하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 천연 장섬유강화 사출형 복합재료는, 상기한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하는 경우, 친환경적인 천연소재를 이용하여 기계적 특성이 우수하면서도 제품성형이 용이한 것은 물론, 성형시 발생되는 폐기물이 없고, 디자인 및 형상이 다양한 제품을 자유롭게 성형할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 건축용 실내 내장재, 자동차내장재 및 전자제품케이스, 생활용품, 의료용품 등 다양한 산업용 재료로 사용할 수 있을 뿐만 아니라 친환경소재로 인체에 유해한 화학물질의 배출이 적은 재료를 제공한다는 장점이 있다.
도 1: 본 발명의 일실시예에 의한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 인장강도 실험 결과 그래프.
도 2: 본 발명의 일실시예에 의한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 굴곡강도 실험 결과 그래프.
도 3: 본 발명의 일실시예에 의한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 굴곡탄성률 실험 결과 그래프.
도 4: 본 발명의 일실시예에 의한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 충격강도 실험 결과 그래프.
도 5: 본 발명의 일실시예에 의한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 열변형온도 실험 결과 그래프.
도 6a: 본 발명의 일실시예에 의한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료에서, 혼합비가 천연섬유재료 10%/범용 플라스틱90% 인 경우의 주사전자현미경 사진.
도 6b: 본 발명의 일실시예에 의한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료에서, 혼합비가 천연섬유재료 20%/범용 플라스틱80% 인 경우의 주사전자현미경 사진.
도 6c: 본 발명의 일실시예에 의한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료에서, 혼합비가 천연섬유재료 30%/범용 플라스틱70% 인 경우의 주사전자현미경 사진.
도 6d: 본 발명의 일실시예에 의한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료에서, 혼합비가 천연섬유재료 50%/범용 플라스틱50% 인 경우의 주사전자현미경 사진.
도 7: 본 발명의 일실시예에 의한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조공정도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법 및 이를 이용한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법 은 도 7에 도시한 것과 같이 크게 혼합 단계(S1), 프리웹(Pre-Web)제조단계(S2), 펠렛화 단계(S3)를 포함하여 구성된다.
먼저, 혼합 단계(S1)에 관하여 설명한다. 상기 혼합 단계(S1)에서는 도 7에 도시한 것과 같이 식물성 천연소재인 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute), 케나프(kenaf), 아바카(abaca), 대나무(bamboo), 코이어(coir), 파인애플, 모시(ramie), 사이잘(sisal), 헤네켄(henequen), 삼, 볏짚, 왕겨, 목분, 녹차를 포함하는 식물성 천연소재(10)로부터 얻어진 길이 30~90㎜의 장섬유(長纖維) 형상의 천연 섬유재료(20)를 10중량%~50중량%를 혼합비로 하여, PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene- Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylen terephthalate)를 포함하는 열가소성 범용 플라스틱(30)과 혼합하게 된다. 이 경우, 도 7에 도시한 것과 같이 상기 혼합단계(S1)에서는 상기천연 섬유재료(20)의 가수 분해를 방지하기 위하여, 가수분해방지재로 디이소프로필페닐이소시아네이트(diisopropyl-phenylisocyanate) 또는 비스 카보디마이드 (Bis-(2,6-디이소프로필페닐(diisopropylphenyl)carbodiimide)를 1~7중량% 첨가하는 것이 바람직하다.
다음으로, 프리웹(Pre-Web)제조단계(S2)에 관하여 설명한다. 상기 프리웹(Pre-Web)제조단계(S2)에서는 상기 혼합단계(S1)에서 혼합된 상기 천연 섬유재료(20)와 상기 범용 플라스틱(30)를 카딩(Carding) 공정을 통하여 분섬(分纖) 및 해섬(解纖)한 후 프리웹(pre-Web)(40)을 제조하는 단계이다. 여기에서 상기 카딩 공정은 통상 소면공정이라고도 하며, 작은 덩어리로 뭉쳐 있는 섬유를 완전히 분산시켜 섬유를 한 가닥씩 분리하여 가지런히 평행이 되게 하고, 이것을 모아서 슬라이버로 만드는 공정으로 정의되며, 통상의 소면기 또는 카딩기로 작업된다.
다음으로, 펠렛화 단계(S3)에 관하여 설명한다. 상기 펠렛화 단계(S3)는 상기 프리웹(Pre-Web)제조단계(S2)에서 제조된 상기 프리웹(Pre-Web)(40)을 니들펀치로 펀칭한 후 스트랜드(strand)로 만들고 제방기를 이용하여 꼬임 구조를 만들어 180℃~200℃로 용융시켜 토출하여 냉각시킨 후, 펠렛타이저를 이용하여 천연 장섬유강화 사출형 바이오 복합재 펠렛(50)을 제조하는 단계이다. 상기 펠렛화 단계(S3)를 통하여 일정한 규격으로 제조된 상기 펠렛(50)에 의해, 그 이후의 제조 공정에서 더욱 안정적인 기계적/재료적 물성을 가지며 효율적인 공정진행이 가능하게 된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 의한 천연섬유분말을 이용한 사출형 복합재료의 제조방법은 상기 펠렛화 단계(S3)에서 제조된 상기 천연 장섬유강화 사출형 바이오 복합재 펠렛(50)을 이용하여 제품을 사출 성형하는 사출 성형 단계(S4)를 더 포함하여 구성되는 것도 가능하다. 이 경우, 상기 천연 장섬유강화 사출형 바이오 복합재 펠렛(50)의 기계적/재료적 물성을 고려할 때, 상기 사출 성형 단계(S4)에서 사용되는 사출성형기의 스크류는 피치간격은 50~60mm, 스크류의 형태는 나사선모양을 가지며, 상기 스크류의 투입구부터 토출구까지 지름이 4~6mm차이를 두며 감소하도록 제작된 단축 스크류를 사용하는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 의한 천연섬유분말을 이용한 사출형 복합재료의 제조 방법에 의해 제조된 천연섬유분말을 이용한 사출형 복합재료의 특성을 실헙예를 통하여 상세히 설명한다.
먼저, 실험용 시편 제작을 위하여, 상기 천연 섬유 재료(20)로는 마의 일종인 케나프(kenaf)로 길이 50~70mm 내의 천연섬유를 선택하였고, 상기 범용 플라스틱으로는 밀도 0.91g/, MFI 12g/10min (230/2,160g), 섬유길이는 30mm인 PP(PolyPropylene)을 선택하여 사용하였다. 그 후, 상기 PP섬유에 케냐프 천연섬유를 각각 10 중량%, 20중량%, 30중량% 50중량%를 배합비로 하고, 천연섬유의 가수분해방지를 위해 디이소프로필페닐이소시아네이트(diisopropyl-phenylisocyanate)를 3중량% 혼합하여 상기 혼합 단계(S1)를 통해 서로 혼합한 후, 카딩기(carding machine)를 사용하여 분섬 및 해섬후 프리웹을 제조하는 상기 프리웹(Pre-Web)제조단계(S2)를 거쳐 니들펀치로 펀칭 후 스트랜드로 만들고 제방기를 이용하여 꼬임구조를 만들고 토출부에 190로 용융시켜 냉각시킨 후 펠렛타이저를 이용하여 사출형 장섬유강화 바이오 복합재 펠렛을 제조하는 상기 펠렛화 단계(S3)를 진행하였다. 이렇게 제조된 상기 펠렛(50)을 진공오븐 60에서 24시간 건조하고, 건조된 펠렛은 수분의 침투를 방지하기 위해 폴리에틸렌백에 보관하였다. 상기 과정에 의해 건조된 펠렛은 사출성형기에서 시험용 시편을 특수 제작한 사출스크류로 구성된 사출성형기로 ASTM시편 규격에 맞는 금형을 이용하여 사출온도 175℃, 사출1압력 67.20 Kg/㎠, 사출2압력 61.60 Kg/㎠, 사출3압력 58.80 Kg/㎠, 사출1속 78.00mm/s, 사출2속 70.20mm/s, 사출3속 65.00mm/s, 사출4속 67.60 mm/s에서 인장강도 시편, 굴곡강도 열변형온도, 충격강도 등을 측정하기 위한 표준시험편을 제작하였다. 제작된 시험편은 온도 23℃, 상대습도 50±5% 조건에서 40시간 제습처리 하였다.
그후, 인장강도 측정을 위하여 ASTM D638-03에 의거하여 Universal Testing Machine (United Co.)을 사용하여 측정하였다. 이때 인장속도는 5mm/min로 상온에서 측정하였으며, 그 결과를 아래의 표 1 및 도 1에 표시하였다. 상기 결과로부터, 천연섬유의 함유량에 따라 인장강도 값이 약간 증가하는 것을 확인할 수 있다. 그러나 신장률의 경우 현저하게 저하되는 것을 알 수 있었다. 이러한 경향은 천연 섬유재료(20)의 함량이 높아질 수록 PP섬유와의 결합이 약화되어 신장률 값이 크게 감소되는 것을 알 수 있었다. 또한 이와 같은 이유는 천연 섬유재료(20)의 함량의 증가할수록 공극의 함량을 증가시키기 때문에 신장률 값이 저하된다. 공극은 PP섬유와 케냐프 섬유간의 결합을 방해하고 응력의 전달을 방해하기 때문이다.
다음으로, 굴곡강도 및 굴곡 탄성률의 측정을 위하여 ASTM D790-03에 따라 Universal Testing Machine (United Co.)을 사용하여 측정하였다. 이때 굴곡시험속도는 10mm/min이었으며 3점 굴곡강도 시험방법으로 스팬간 거리는 100mm로 상온에서 측정하였으며, 그 결과를 아래의 표 1 및 도 2, 도 3에 표시하였다. 도 2에 도시한 바와 같이 굴곡강도의 경우는 상기 천연 섬유재료(20)의 함량이 증가함에 따라 약간 저하하는 경향을 나타내었지만 굴곡탄성률은 도 3에 도시한 것과 같이 오히려 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 상기 천연 섬유 재료(20)의 함량이 증가할 수록 강성보강효과가 우수함을 나타내는 결과이다.
다음으로, 충격강도 측정결과를 설명한다. 충격강도는 외부충격에 의해서 재료를 파괴될때 흡수한 에너지를 재료의 단위면적당으로 나눈 값으로 ASTM D 256에 의해 측정하였다. 측정방법으로는 시편의 가운데부위에 V자 너치(notch)를 낸 방향에 충격을 가하여 측정하였으며, 그 결과를 아래의 표 1 및 도 4에 표시하였다. 천연 섬유 재료(20)의 함유량이 증가할수록 충격강도 값이 증가하였다. 상기 천연 섬유 재료(20)의 함량이 증가하는 데 따른 충격강도가 향상하는 결과에 의해, 상기 천연 섬유 재료(20)에 의한 취성 극복효과가 우수한 것을 알 수 있다.
다음으로, 열변형온도를 측정한 결과에 따른 열적특성 실험결과를 설명한다. 표 1 및 도 5에 표시한 것과 같이, 천연 섬유 재료(20)의 함유량이 증가할수록 열변형온도 값이 약간 증가하는 경향을 나타내었다. 열변형온도의 증가는 천연 섬유 재료(20)가 3차원 망상구조를 갖도록 배열되어 있고 PP섬유가 함침이 잘되어 있기 때문인 것으로 사료된다. 이러한 구조를 잘 살펴볼 수 있는 주사전자현미경 사진을 상기 천연 섬유 재료(20)의 혼합비율에 따라 도 6a~도 6bdp 구분하여 도시하였다.
천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 시험결과
구 분 용융
유동
지수
(g/10min)		 비 중 인장
강도
(Mpa)		 신장률
(%)		 굴곡
강도
(Mpa)		 굴곡
탄성율
(Mpa)		 IZOD 충격
강도
23℃
(J/m)		 열변형온도
(A법)
(℃)
PP섬유 90/
천연 장섬유 10		 22.2 0.97 340.2 12.1 535.2 19,972 4.1 134.8
PP섬유 80/
천연 장섬유 20		 14.6 0.97 341.4 7.3 531.5 26,956 4.6 142.0
PP섬유 70/
천연 장섬유 30		 7.1 1.00 342.4 5.7 524.7 32,935 5.3 150.4
PP섬유 50/
천연 장섬유 50		 0.1 1.04 345.0 3.2 503.1 44,276 6.1 154.6
이상에서, 도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 식물성 천연소재 20: 천연 섬유 재료
30: 범용 플라스틱 40: 프리웹(pre-Web)
50: 펠렛 60: 가수분해방지제

Claims (4)

  1. 식물성 천연소재인 아마(flax), 대마(hemp), 황마(jute), 케나프(kenaf), 아바카(abaca), 대나무(bamboo), 코이어(coir), 파인애플, 모시(ramie), 사이잘(sisal), 헤네켄(henequen), 삼, 볏짚, 왕겨, 목분, 녹차를 포함하는 식물성 천연소재(10)로부터 얻어진 길이 30~90㎜의 장섬유(長纖維) 형상의 천연 섬유재료(20)를 전체 혼합물을 100중량%로 하는 경우 10중량%~50중량%를 혼합비로 하여, PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene- Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylen terephthalate)를 포함하는 열가소성 범용 플라스틱(30)과 혼합하는 혼합 단계(S1);
    상기 혼합단계(S1)에서 혼합된 상기 천연 섬유재료(20)와 상기 범용 플라스틱(30)를 분섬(分纖) 및 해섬(解纖)한 후 프리웹(pre-Web)(40)을 제조하는 프리웹(Pre-Web)제조단계(S2);
    상기 프리웹(Pre-Web)(40)을 니들펀치로 펀칭한 후 스트랜드(strand)로 만들고 제방기를 이용하여 꼬임 구조를 만들어 180℃~200℃로 용융시켜 토출하여 냉각시킨 후 펠렛타이저를 이용하여 천연 장섬유강화 사출형 바이오 복합재 펠렛(50)을 제조하는 펠렛화 단계(S3); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법.
  2. 청구항 제1항에 있어서,
    상기 혼합단계(S1)에서는 가수분해방지재(60)로 디이소프로필페닐이소시아네이트(diisopropyl-phenylisocyanate) 또는 비스 카보디마이드 (Bis-(2,6-디이소프로필페닐(diisopropylphenyl)carbodiimide)를 1~7중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법.
  3. 청구항 제2항에 있어서,
    상기 천연 장섬유강화 사출형 바이오 복합재 펠렛(50)을 이용하여 제품을 사출 성형하는 사출 성형 단계(S4); 를 더 포함하여 구성되되,
    상기 사출 성형 단계(S4)에서 사용되는 사출성형기의 스크류는 피치간격은 50~60mm, 스크류의 형태는 나사선모양을 가지며, 상기 스크류의 투입구부터 토출구까지 지름이 4~6mm차이를 두며 감소하도록 제작된 단축 스크류를 사용하는 것을 특징으로 하는 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3항 중 어느 한 항의 천연 장섬유강화 사출형 복합재료의 제조 방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 천연 장섬유강화 사출형 복합재료.
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