KR101723475B1 - 향상된 투입 성능을 갖는 셀룰로오스 섬유, 이의 생산 방법 및 화합물 재료를 강화시키기 위한 이의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 향상된 투입 성능을 갖는 셀룰로오스 섬유, 이의 생산 방법 및 화합물 재료, 특히 열가소성 폴리머의 강화를 위한 이의 용도에 관한 것이다.

Description

향상된 투입 성능을 갖는 셀룰로오스 섬유, 이의 생산 방법 및 화합물 재료를 강화시키기 위한 이의 용도{CELLULOSE FIBRES HAVING AN IMPROVED DOSING ABILITY, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF AND USE THEREOF FOR REINFORCING COMPOSITE MATERIALS}
본 발명은 향상된 투입 성능(metering capability)을 갖는 셀룰로오스 섬유, 이의 생산 방법 및 화합물 재료, 특히 열가소성 폴리머를 강화시키기 위한 이의 용도에 관한 것이다.
오랜 기간 동안, 섬유 강화 폴리머와 같은 화합물 재료 내의 유리 섬유를 용이하게 처리될 수 있는 셀룰로오스 섬유인 환경 파괴 없이 생산되는 경량의 셀룰로오스 섬유로 대체하려는 시도가 있었다. 우선, 이를 위해 천연 섬유, 예를 들어, 코튼(cotton), 아마(flax), 삼(hemp) 또는 다른 이러한 재료를 사용하는 것이 자명한 것 같다. 그러나, 천연 섬유에는 통상적으로 여러 문제점이 나타난다. 그러한 문제점은 가공 동안 그리고, 심지어 일부 최종 제품에서 발생되는 악취, 포깅(fogging) 및 황변(yellowing)이다. 게다가, 식물 기원에 따라 섬유 직경은 대략 20 내지 35μm로 제한된다. 개별 섬유는 종종 훨씬 더 두꺼운 두께를 갖는 섬유 클러스터(cluster)의 형태로 되어 있다. 이러한 각각 불규칙한 모든 변동은 한편으로는 가공을 더욱 어렵게 만들고, 종종 최종 화합물 제품에 품질적인 문제를 발생시킨다.
이러한 단점을 극복하기 위하여, 중간 단계를 통해 천연 섬유의 적합성을 개선시키는 여러 접근법이 공지되었다. 예를 들어, 아바카 섬유(Abaca fibre)는 카드 슬라이버(card sliver)로 가공되고, 이후, 폴리머와 혼합하는 것에 추가로 섬유의 파쇄가 이루어지는 압출기 내로 직접 주입되다. 그러나, 이러한 공정에서는 압출기에 매우 높은 에너지가 필요하다.
그러나, 화학적 공정의 결과로 우드(wood)로부터 얻어지는 펄프는 매우 순수한 형태인 셀룰로오스를 함유한다. 화합물 재료에서 이것의 용도는 실제로 잘 알려져 있지만, 이러한 방식으로 생산된 제품의 기계적 특성은 비교예(실시예 8)에 의해 추후 나타나는 바와 같이, 보다 높은 요구를 충분히 만족시키지 않는다.
또 다른 접근법은 셀룰로오스계 인조 섬유를 사용하는 것이다. 일반적으로, 본 발명의 목적을 위해 이해되어야 하는 셀룰로오스계 인조 섬유는 셀룰로오스가 순수하게 물리적인 면에서 또는 화학적 유도체화로 인해 용해된 형태로 이용가능한 용액으로부터 얻어지는 종류의 셀룰로오스 섬유이다. 가장 잘 알려진 이러한 섬유의 대표적인 종류는 비스코스(viscose)- 및 또한 특히 높은 강성(tenacity)의 비스코스 타이어 코드(tire cord)-, 모달(Modal), 리오셀(Lyocell) 및 큐프로(Cupro)이고, 이것의 명칭은 BISFA의 용어에 의해 정의된다. 이러한 섬유는 높은 화학적 순도, 높은 규칙성(regularity), 및 강도를 지니고, 각각의 경우에 요구되는 섬유 직경으로 특이적으로 생산될 수 있어서 적용의 목적에 따라 최적의 강화 효과를 발생시킬 것이다. 그러나, 이러한 가공은 특히, 예를 들어, 압출 공정과 같은 화합물 물질에 대한 통상적인 공정에서 플라스틱 내의 투입 성능 및 규칙적인 분포에 문제가 있다. 직물을 위한 절단 길이, 즉, 약 38mm로 되어 있는 표준 섬유 형태뿐만 아니라, 짧게 절단된 섬유, 즉, 약 5mm로 되어 있는 섬유는 플라스틱 강화 분야에 사용될 수 없는데, 왜냐하면, 이들 섬유는 표준 플라스틱 가공 기계를 사용하여 제품으로 가공될 수 없기 때문이다. 이로 인해, 압출기의 투입 장비가 섬유 엉킴(entanglement) 및 가교(bridging)로 인해 블록킹되는 것이 주요 문제점 중의 하나이다.
예를 들어, 소위 풀-드릴(Pull-Drill) 공정 및/또는 인발(pultrusion) 공정을 이용하여 엔드리스(endless) 필라멘트 실 또는 심지어 카드 슬라이버의 섬유-플라스틱 펠릿(pellet)을 생산함으로써 이러한 문제를 해결하는 접근법은 현재까지 요망되는 결과를 달성하지 못했다. 게다가, 이미 이들을 함유한 폴리머로 인해, 혼합된 물질은 보편적으로 적용될 수 없으며, 대부분 동일한 폴리머에 사용하기 위해 결정된다. 현재까지, 이러한 이유로 플라스틱 강화 분야에서는, 예를 들어, 리오셀 섬유의 긍정적인 특성 예를 들어, 고인열 강도를 이용하는 것이 가능하지 않았다.
이러한 문제점에 비추어 볼 때, 본 발명의 과제는 일반적인 플라스틱 가공 기계에서 어떠한 문제 없이 가공되고, 화합물 재료에서 고품질로 생산될 수 있으며, 합리적인 비용으로 간단하게 생산될 수 있는 셀룰로오스계 섬유 재료를 이용가능하게 하는 것이었다.
본 발명의 과제는 5 내지 20μm의 평균 직경 및 200 내지 800μm의 평균 수-중량 길이(average number-weighted length)를 갖는 셀룰로오스계 인조 섬유를 사용하여 해결될 수 있었다. 평균 길이 대 수-중량 평균 직경(L/D) 비가 30 내지 40인 섬유가 특히 바람직하다. 더 긴 섬유는 더이상 투입이 가능하지 않을 것이다. 더 짧은 섬유는 실제로 가능한 한 더 두꺼운 더스트(dust) 등을 형성하지 않아 투입을 용이하게 하지만, 화합물에는 충분한 강화 효과를 제공하지 않을 것이다. 또한, 이들은 또한 생산하기에 매우 고비용인데, 왜냐하면 공장에서 낮은 산출량으로 생산될 수 있기 때문이다. 비교에 의하면, 펄프 섬유는 약 20 내지 35μm로 상당히 더 두껍고, 이에 따라, 강화 효과는 낮게 나타난다. 이와 마찬가지로, 셀룰로오스계 인조 섬유는 더 큰 직경으로 생산될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 15dtex의 개별 섬유 역가(titre)를 갖는 셀룰로오스계 인조 섬유는 35μm의 평균 직경을 갖는다. 이렇게 더 두꺼운 섬유는 이미 인조 섬유로 명명되는 일반적인 이점, 즉, 고순도 및 규칙성의 이점을 지니고, 더 높은 강성으로 인해 더 긴 길이로 용이하게 투입될 수 있지만, 매우 동일한 이유로 플라스틱에서 약간의 강화 효과만을 나타낸다. 이미 구입가능한 비스코스 또는 리오셀의 짧게 절단된 섬유는 약 5000μm로 훨씬 더 길다.
본 발명에 따른 섬유의 평균 직경은 일반적으로 출발 섬유의 직경에 상응하는데, 왜냐하면 하기 기술되는 바와 같이, 생산 동안 많이 변하지 않기 때문이다.
본 발명에 따른 섬유는 섬유-강화 플라스틱에 사용하기에 매우 적합하다. 높은 기계적 강도로 인해, 모달 및 리오셀 섬유, 즉 35cN/tex 이상의 강성(조절됨)을 갖는 섬유가 바람직하게 제시된다. 높은 기계적 강도를 지니는 타이어 코드용으로 제조된 엔드리스 섬유가 또한 고려된다. 이러한 섬유 모두는 10GPa 이상의 모듈러스(50mg의 프리로드(preload)로 Vibrodyn 측정 장치를 사용하여 건조 개별 섬유 상에서 렌징 표준 TIPQA 03/06(Lenzing Standard TIPQA 03/06)에 따라 측정됨)를 나타낸다. 35cN/tex 이상의 강성(조절됨) 및 10GPa 이상의 모듈러스를 갖는 섬유는 본 발명의 목적상, "높은 강성"로 명명되어야 한다. 리오셀 섬유가 특히 바람직한 것으로 제시된다. 마찬가지로, 표준 비스코스 섬유 또한 기본적으로 플라스틱을 강화시키는데 적합하지만, 대략 21cN/tex의 훨씬 낮은 강성으로 인해 훨씬 낮은 강화 효과가 예상된다.
이러한 종류의 화합물 재료의 매트릭스 폴리머로서, 기본적으로 모든 유형의 열가소성 폴리머, 즉 원유-기재 폴리머 뿐만 아니라 재생성 원료 기재 폴리머가 적합하다. 여러 폴리올레핀, 예컨대, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 호모- 또는 코폴리머뿐만 아니라 그들의 블렌드(blend)가 널리 알려져 있다. 이와 마찬가지로, 다른 원유 기재 폴리머, 예컨대, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리스티렌뿐만 아니라 열가소성 엘라스토머(TPE) 및 다른 내충격성 개질된 폴리머가 사용될 수 있다. 오늘날, 제품은 재생성 원료 및/또는 생분해성 폴리머, 예컨대, 폴리락트산(PLA), 코폴리에스테르와 PLA의 블렌드, 폴리하이드록시알카노에이트(PHA), 예를 들어, 폴리하이드록시부티레이트(PHB), 전분 및 전분-기재 폴리머, 폴리비닐알코올-코-비닐아세테이트-코폴리머, 폴리비닐알코올(PVA, 예를 들어, Mowiol®), 폴리비닐부티랄(PVB, 예를 들어, Mowital®); 및 재생성 원료를 이용하여 생산된 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(예를 들어, Sorona®)를 기재로 하여 생산된다. 마찬가지로, 재생성 원료를 사용하여 제조된 열가소성 전분(TPS) 및/또는 폴리트리메틸렌테레프탈레이트를 함유하는 BioMax®, 폴리에스테르가 주로 재생가능한 원료를 기재로 하는 전분과 폴리에스테르의 생분해성 블렌드인 Mater-Bi® 및 재생성 원료를 기재로 하는 폴리올을 함유하는 포움(foam)인 NAWAPUR®의 상표명으로 판매되는 상이한 폴리머가 적합하다.
따라서, 본 발명의 주제는 또한 열가소성 폴리머의 화합물 재료의 생산을 위해 5 내지 20μm의 평균 직경 및 200 내지 800μm의 수-중량 평균 길이를 나타내는 이러한 종류의 셀룰로오스계 인조 섬유의 용도이고, 이로 인해 섬유는 열가소성 폴리머에서 균등하게 분포되는 혼합 기기 내에서 투입된다.
마지막이지만 중요하게는, 본 발명의 주제는 또한 5 내지 20μm의 평균 직경 및 200 내지 800μm의 수-중량 평균 길이를 갖는, 상기 기재된 셀룰로오스계 인조 섬유를 함유하는 열가소성 폴리머의 화합물 재료이다. 놀랍게도, 셀룰로오스계 인조 섬유는 열가소성 폴리머에서 균등하게 분포된다.
본 발명에 따른 섬유는 표준 장비를 사용하여 투입될 수 있도록 충분히 짧다. 적어도, 그들은 적당히 부을 수 있는(pourable) 섬유이다. 이와는 달리, 얇은 섬유의 경우에 투입 성능은 가요성으로 인해 그리고, 이로 인한 섬유 엉킴에 의해서 단지 미미하다. 더 두꺼운(천연) 섬유는 더 강경하기 때문에 보다 부을 수 있는 경향이 있다.
그러나, 짧은 섬유 직경은 실시예에도 나타나는 바와 같이, 플라스틱 강화에 분명한 이점을 제공한다. 이와 마찬가지로, 1mm 초과의 길이를 갖는 상당량의 섬유가 분말에 함유된다는 사실은 강화에 긍정적인 영향을 지님을 나타낸다. 실시예에는 폴리프로필렌 매트릭스에서 본 발명에 따른 리오셀 섬유 화합물의 기계값이 8mm 길이의, 구입가능한 짧게 절단된 섬유가 사용되는 제품과 거의 동일하다는 것이 나타난다. 요컨대, 본 발명에 따른 섬유로 강화 효과와 투입 성능 사이에 최적의 절충이 제시됨이 명시될 수 있다.
천연 섬유에 비해 본 발명에 따른 섬유를 사용할 경우의 또 다른 이점은 셀룰로오스계 인조 섬유가 천연 섬유의 경우와 다르게, 산업 공정을 사용하여 생산되고, 날씨 및 기후 변동으로 섬유의 크기 및 특성이 영향받지 않는다는 점에서 지속적으로 고품질이 보장된다는 것이다. 본 발명에 따른 섬유는 매우 높은 순도의 셀룰로오스로 구성되므로, 예를 들어, 가공 시 천연 섬유로부터 발생되는 것으로 알려진 악취 문제는 본 발명에 따른 화합물의 사용하는 경우 발생하지 않는다. 포깅 또는 황변과 같은 현상 또한 거의 없다.
본 발명에 따른 섬유는 표준 섬유를 분쇄함으로써 생산되는 경우, 순수 셀룰로오스로 구성될 수 있다. 이와는 별도로, 개질된 섬유는 또한 상응하는 개질된 출발 섬유를 분쇄함으로써 생산되는 경우 가능하다. 이러한 개질된 섬유는 예를 들어, 화학적으로 유도될 수 있거나, 스펀(spun), 즉 혼입된 첨가제에서 스펀을 함유할 수 있다. 동일한 방식으로, 비원형 단면으로 된 출발 섬유를 사용할 수 있다. 적합한 섬유 유형은 예를 들어, WO 2006/060835에 기재된 것과 같이 삼각형 단면으로 된 섬유이거나, 사각형 단면으로 된 밴드-유사 섬유이다. 이러한 변형예 모두는 단지 앞서 수행되는 방사 용액으로부터의 공정으로 가능하다. 특히, 첨가제의 혼입은 천연 섬유 또는 펄프로부터 실현될 수 없는데, 이 때 표면 적용만이 가능하다. 이러한 이유로, 본 발명을 이용하여 예를 들어, 플라스틱 매트릭스에 보다 용이하게 혼합되거나 다른 기능성을 갖는 이용가능한 섬유를 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 섬유에 첨가제를 표면만 적용하는 것 또한 가능하다.
화합물 재료는 셀룰로오스계 인조 섬유 외에, 다른 섬유 재료, 특히 펄프 및/또는 천연 섬유를 함유할 수 있다. 이러한 종류의 혼합물의 선택은 기본적으로 계획된 화합물 재료의 용도에 따라 다르고, 이로부터 발생되는 재료의 필요 요건에 따라 다르다. 특히, 다른 섬유 재료가 비용적인 이유로 첨가될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 유리 섬유를 첨가하는 것도 가능하다. 본 발명에 따른 분쇄 셀룰로오스계 인조 섬유의 강화에 대한 긍정적인 효과는 이러한 종류의 첨가제의 경우에도 유지된다.
본 발명의 또 다른 주제는,
a) 5 내지 20μm의 평균 직경 및 5 내지 200mm, 바람직하게는 20 내지 60mm의 길이를 갖는 구입가능한 직물 셀룰로오스계 인조 섬유를 제공하는 단계
b) 정밀 절단 밀(precision cutting mill)을 이용하여 인조 섬유를 분쇄하는 단계를 포함하는 본 발명에 따른 인조 섬유의 생산 공정이다.
더 짧은 출발 섬유는 절단을 위한 많은 노력으로 인해 그들의 생산에 달성될 수 있는 생산성이 충분히 높지 않기 때문에 경제적인 방식으로 적용될 수 없다. 이러한 이유로, 직물 표준 섬유가 출발 재료로서 사용될 수 있는 경우, 본 발명은 경제으로 합리적인 것으로 간주되어야 한다. 마지막으로, 섬유 길이는 정밀 절단 밀에 사용되는 체의 구멍 폭에 의해 결정될 것이다. 형성된 본 발명에 따른 인조 섬유의 수-중량 평균 길이는 일반적으로 사용된 체의 구멍 폭에 상응한다.
상이한 모델이 정밀 절단 밀로서 간주될 수 있다. 매우 적합한 기기는 예를 들어, Messrs. Pallman의 절단 밀 PSC 5-10이다. 적합한 절단 밀을 선택하는 중요한 기준은 섬유 길이가 다른 것에 비해 짧고, 섬유 직경이 일정하게 유지되는지이다. 분쇄 동안 섬유의 피브릴화(fibrillation)가 방지되어야 하는데, 왜냐하면 피브릴화가 더스트(dust)의 형성을 초래하여 투입 성능을 상당히 악화시킬 것이기 때문이다. 출발 재료로서, 직물 표준 섬유(예를 들어, 1.3dtex/38mm)가 사용되는 것이 바람직하다. 적합한 분쇄 기기의 선택이 여전히 사소한 문제가 아니라는 것은 예를 들어, Hosokawa Alpine과 같은 다른 분쇄 시험이 성공하지 못했다는 점에서 알 수 있다. 적합한 기기의 선택을 위하여, 분쇄 재료의 럼프(lump) 및 높은 열부하를 방지하는 것이 무엇보다도 중요하다. 분쇄 재료의 럼프(lump) 및 높은 열부하를 방지하기 위하여, 상응하는 최적의 가공제(finishing agent)의 사용이 중요하다.
본 발명의 바람직한 구체예에서, 건조 후, 각각 생산 및 사후-처리 직후에 본 발명에 따른 절단 밀에 위치될 수 있는 출발 섬유가 섬유 제조사에 의해 이미 제공될 수 있다. 이런 점에서, 베일(bale) 가압 및 개섬(opening)의 중간 단계는 필요하지 않다.
본 발명에 따른 공정의 제 2 바람직한 구체예는 베일형으로 단계 a에서 대부분 섬유 제조자의 위치와 상이한 위치에서 섬유를 준비하는 것으로 이루어진다. 이러한 경우, 섬유는 분쇄 전 베일 개섬기에 의해 개섬되어야 한다. 이런 점에서, 직물 산업에서 잘 알려진 기계가 이를 위해 사용될 수 있다. 실시에 있어서, 본 발명에 따른 공정을 실시하는 회사는 일반적으로 직물 회사가 아닌 플라스틱 가공 산업의 회사라서 처리 시 베일 개섬기를 자동으로 지니고 있지 않아 어려움이 따른다. 그러나, 섬유 및 베일의 균일성에 따라, 파쇄기 또는 이와 유사한 기기가 가압된 섬유를 개섬하는데 적합할 수 있다.
실시예:
본 발명은 이제 실시예에 의해 설명될 것이다. 이들은 본 발명의 가능한 구체예로서 이해되어야 한다. 본 발명은 이러한 실시예의 범위로 결코 제한되지 않는다.
섬유 길이 및 섬유 길이 분포를 프랑스 소재의 Techpap사의 MorFI Fiber Analyzer로 측정하였다. 출발 섬유의 평균 섬유 직경을 Vibrodyn Fiber Analyzer를 사용하여 역가를 측정하고, 밀도에 의해 역가를 직경으로 전환시켰다. 출발 섬유를 본 발명에 따른 공정을 사용하여 분쇄할 경우, 섬유 직경은 변하지 않는데 광학 현미경(light optical microscope)으로 이것을 시험함으로써 측정할 수 있다.
실시예 1:
0.9dtex의 개별 섬유 역가 및 38mm의 절단 길이를 갖는 표준 직물 섬유의 리오셀(Lenzing AG의 TENCEL®)을 0.35mm의 구멍 폭을 갖는 체가 장착된 Pallmann사의 절단 밀 PSC 5-10에서 분쇄하였다. 9μm의 평균 직경 및 300μm의 수-중량 평균 섬유 길이를 갖는 섬유로 구성된 분말을 얻었다. 길이-중량 섬유 길이 분포는 도 1에 나타나 있다.
실시예 2:
1.3dtex의 개별 섬유 역가 및 38mm의 절단 길이를 갖는 표준 직물 섬유의 리오셀(Lenzing AG의 TENCEL®)을 0.35mm의 구멍 폭을 갖는 체가 장착된 Pallmann사의 절단 밀 PSC 5-10에서 분쇄하였다. 10μm의 평균 직경 및 350μm의 수-중량 평균 섬유 길이를 갖는 섬유로 구성된 분말을 얻었다. 길이-중량 섬유 길이 분포는 도 1에 나타나 있다.
실시예 3:
실시예 2를 반복하지만, 0.50mm의 구멍 폭을 갖는 체를 사용하였다. 10μm의 평균 직경 및 400μm의 수-중량 평균 섬유 길이를 갖는 섬유가 함유된 분말을 얻었다. 길이-중량 섬유 길이 분포는 도 1에 나타나 있다.
실시예 4(비교예):
15dtex의 개별 섬유 역가 및 15mm의 절단 길이(특별한 형태)를 갖는 루우즈 리오셀 섬유(Lenzing AG의 TENCEL®)를 1.8mm의 구멍 폭을 갖는 체가 장착된 Pallmann사의 절단 밀 PSC 5-10에서 분쇄하였다. 35μm의 평균 직경 및 500μm의 수 중량 평균 섬유 길이를 갖는 섬유로 구성된 분말을 얻었다. 길이-중량 섬유 길이 분포는 도 1에 나타나 있다.
실시예 5:
실시예 3에서 얻어진 20중량%의 재생 셀룰로오스 분말을 압출기 Thermoprisn 24 HC에서 말레산 무수물 기재의 3중량%의 구입가능한 접착 촉진제(ExxonMobil Corporation사의 Exxelor™ PO1020형)를 사용하여 77중량%의 구입가능한 폴리프로필렌 수지(Borealis사의 Borcom™ BG055A1형)와 블렌딩하고, 과립화시켰다. ISO 3167에 따라, Engel Victory 80형의 사출 성형기를 사용하여, 이러한 방식으로 얻어진 화합물로 표준 시험편을 제조하였다. 측정했던 재료 특성은 표 1에 나타나 있다. 도 2는 얻어진 화합물 물질의 매트릭스 중의 분말의 분포를 보여주는 X-레이 사진이다.
실시예 6(비교예):
실시예 5를 반복하되, 재생 셀룰로오스 분말 대신 실리콘화 리오셀 짧게 절단된 섬유를 10μm의 평균 개별 섬유 직경 및 8mm의 길이를 갖는 Lenzing AG의 TENCEL®와 블렌딩하였다. 이러한 재료를 압출기 내에서 투입할 수 있도록, 먼저 플랫 매트릭스 프레스(flat matrix press)(Hamburg 소재의 Messrs. Amandus Kahl 제조사)에서 모두 펠릿화시켰다. 실리콘화는 압출기에서 및/또는 사출 성형기에서 펠릿을 다시 분해하고 가압된 개별 섬유를 매트릭스 폴리머 중에 균등하게 분포시키기 위해 필요하다. 측정된 재료 특성은 표 1에 열거되어 있다. 이들의 특성은 우수하나, 실리콘화 및 펠릿화는 상당한 추가의 노력이 필요하여 다수의 용도에서는 정당화되지 않는 것으로 의미된다.
실시예 7(비교예):
실시예 5를 반복하되, 구입가능한 최종 폴리프로필렌 화합물을 20중량%의 유리 섬유(14μm의 개별 섬유 직경, 4.5mm의 길이) 및 접착 촉진제로 가공하고, 이것으로 ISO 3167에 따라 표준 시험 물질을 제조하였다. 측정된 재료 특성은 표 1에 나타나 있다.
실시예 8(비교예):
실시예 5를 반복하되, 20μm 초과의 개별 섬유 직경을 갖는 Sisal의 천연 섬유를 사용하였다. 개별 섬유 길이는 종에 따라 상당히 불규칙했다. 이러한 재료를 적어도 압출기 내에서 투입할 수 있도록, 먼저 플랫 매트릭스 프레스(Hamburg 소재의 Messrs. Amandus Kahl 제조사)에서 모두 펠릿화시켰다. 측정된 특성은 표 1에 나타나 있다.
실시예 9(비교예):
실시예 5를 반복하되, 재생 셀룰로오스 분말 대신, 구입가능한 분쇄 펄프의 J. Rettenmaier &
Figure 112012026460498-pct00001
GmbH + Co. KG의 PWC500형의 셀룰로오스 I-분말을 플라스틱의 강화를 위해 35μm의 평균 개별 섬유 직경 및 500μm의 평균 길이를 갖는 섬유와 블렌딩하였다. 분말은 투입이 용이했다. 측정된 재료의 특성은 표 1에 나타나 있다.
실시예 10:
실시예 5를 반복하되, 이러한 블렌드로부터 생산된 화합물 재료가 실시예 7의 재료와 동일한 특정 중량을 나타내도록 리오셀 분말의 함량을 33중량%로 증가시켰다. 화합물 재료의 분말 성능을 시험하는 측정을 수행하였고, 그 결과는 이러한 방식과 밀도-중성 방식이 비교될 수 있다(표 1의 결과 참조). 강성 및 파쇄 강도(비-노치드(nu-notched))은 동일하게 우수한 다른 기계적 특성으로 주어진 실시예 7의 유리 섬유 강화 플라스틱에 비해 상당히 높았다.
실시예 11(비교예):
실시예 4에서 얻어진 20중량%의 재생 셀룰로오스 분말을 말레산 무수물 기재의 3중량%의 구입가능한 접착 촉진제(ExxonMobil Corporation사의 Exxelor™ PO1020형)를 사용하여 77중량%의 구입가능한 폴리프로필렌 수지(Borealis의 Borcom™ BG055A1형)와 압출기 Thermoprisn 24 HC 내에서 혼합하고, 이것으로 ISO 3167에 따라, Engel Victory 80형의 사출 성형기를 사용하여 표준 시험 물질을 제조하였다. 측정된 재료 특성을 표 1에 열거하였다. 그들은 동일한 두께의 펄프 섬유(실시예 9) 또는 유사하게 두꺼운 Sisal 천연 섬유로부터 얻어진 화합물 물질(실시예 8)에 비해 수준이 낮았다.
Figure 112012026460498-pct00002

Claims (12)

  1. 섬유 강화 플라스틱에 사용하기 위한 셀룰로오스계 인조 섬유로서, 5 내지 20μm의 평균 직경 및 200 내지 800μm의 수-중량 평균 길이(number-weighted average length)를 가지며, 평균 길이 대 수-중량 평균 직경(L/D) 비가 30 내지 40인 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스계 인조 섬유.
  2. 제 1항에 있어서, 셀룰로오스계 인조 섬유가 35cN/tex 이상의 강성 (tenacity)을 갖는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스계 인조 섬유.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 리오셀(Lyocell) 총칭의 섬유 유형에 속하는 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스계 인조 섬유.
  4. 셀룰로오스계 인조 섬유를 사용하여 열가소성 폴리머의 화합물 재료를 생산하는 방법으로서, 상기 셀룰로오스계 인조 섬유가 혼합 기기 내에 투입(metering)되고, 혼합 기기 내에서 섬유가 열가소성 폴리머 중에 균등하게 분포되고, 상기 셀룰로오스계 인조 섬유는 5 내지 20μm의 평균 직경 및 200 내지 800μm의 수-중량 평균 길이를 가지며, 평균 길이 대 수-중량 평균 직경(L/D) 비가 30 내지 40인 것을 특징으로 하는, 열가소성 폴리머의 화합물 재료의 생산방법.
  5. 제 4항에 있어서, 다른 섬유 재료가 셀룰로오스계 인조 섬유에 추가로 화합물 물질에 혼합되는, 열가소성 폴리머의 화합물 재료의 생산방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 다른 섬유 재료는 펄프 및 천연 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 열가소성 폴리머의 화합물 재료의 생산방법.
  7. 제 4항에 있어서, 열가소성 폴리머가 원유 기재 폴리머인, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리스티렌, 열가소성 엘라스토머(TPE), 및 다른 내충격성 개질 폴리머로부터 선택된 것인, 열가소성 폴리머의 화합물 재료의 생산방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 호모- 또는 코폴리머, 및 이들의 블렌드(blend)인, 열가소성 폴리머의 화합물 재료의 생산방법.
  9. 제 4항에 있어서, 열가소성 폴리머가, 폴리락트산(PLA), 코폴리에스테르와 PLA의 블렌드, 폴리하이드록시알카노에이트(PHA), 폴리하이드록시부티레이트(PHB), 전분 및 전분-기재 폴리머, 폴리비닐알코올-코-비닐아세테이트-코폴리머, 폴리비닐알코올, 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리올, 및 전분과 폴리에스테르의 생분해성 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 재생성 원료 기재의 열가소성 플라스틱을 일부 또는 전부 기초로 하는, 열가소성 폴리머의 화합물 재료의 생산방법.
  10. 제 1항에 따른 셀룰로오스계 인조 섬유의 생산 방법으로서,
    a. 5 내지 20μm의 평균 직경 및 5 내지 200mm의 길이를 갖는 상업적으로 이용가능한 직물 셀룰로오스계 인조 섬유를 제공하는 단계,
    b. 정밀 절단 밀(precision cutting mill)을 사용하여 인조 섬유를 분쇄하는 단계를 특징으로 하는, 셀룰로오스계 인조 섬유의 생산 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 셀룰로오스계 인조 섬유의 길이는 20 내지 60mm인 것을 특징으로 하는, 셀룰로오스계 인조 섬유의 생산 방법.
  12. 제 10항에 있어서, 단계 a에서의 제공이 베일(bale)형으로 수행되고, 섬유가 분쇄 전에 베일 개섬기로 개섬(open)되는, 셀룰로오스계 인조 섬유의 생산 방법.
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