KR101920912B1 - Method for recycling carbon fiber used - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이미 사용된 폐탄소섬유의 재활용 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recycling waste carbon fibers already used.
현대에는 다양한 산업분야에 대하여 복합재료의 적용이 확대되고 있으며, 탄소섬유는 복합재료로서 다양한 분야에서 사용되고 있다. 따라서 이미 사용된 탄소섬유, 즉, 폐탄소섬유를 재활용하여 다시 재료로서 사용할 수 있다면, 이는 경제적으로나 환경적으로나 매우 유용하다.In modern times, the application of composite materials to various industrial fields is expanding, and carbon fiber is used in various fields as a composite material. Therefore, if carbon fibers already used, that is, waste carbon fibers, can be recycled and used as materials, this is economically and environmentally very useful.
그러나 종래까지는 재활용 탄소섬유의 경우 산업에 다시 사용되기 위해서는 일정의 품질이 인정되어야 하며, 이러한 품질을 검증하고 분석하는 기준이 많이 부족한 상태이다. 구체적으로, 폐탄소섬유를 재활용하여 다시 사용하기 위해서는 폐탄소섬유의 품질이 어느 수준인지 정밀하게 확인할 수 있어야 한다. 이러한 부분에 있어 종래에는 일반적으로 재활용된 섬유에 대한 인장강도를 평가하거나, 섬유의 상태를 현미경으로 확인하는 육안 측정 등이 대부분이었다. 인장강도 평가 방법의 경우, 보통 5~7 ㎛의 직경을 가지는 탄소섬유의 상태를 분석하고 제어하는 것은 매우 높은 숙련도가 필요하고, 분석에 소요되는 시간 또한 수 일에서 수 십 일로 매우 긴 단점이 있으므로 적합하지 못하다. 육안 측정 평가 방법의 경우, 탄소섬유의 손상 정도 등을 알 수 없어, 탄소섬유의 품질의 판단 자체가 매우 어려워 적합하지 못하다.However, until now, recycled carbon fiber has to be recognized as a certain quality in order to be used again in the industry, and there are not enough criteria to verify and analyze such quality. Specifically, in order to recycle waste carbon fiber, it is necessary to precisely confirm the quality of the waste carbon fiber. In these parts, conventionally, in general, the tensile strength of the recycled fiber was evaluated, or the naked eye was used to confirm the state of the fiber with a microscope. In the case of the tensile strength evaluation method, it is very difficult to analyze and control the state of carbon fibers having a diameter of 5 to 7 탆, and the time required for the analysis is very long, ranging from several days to several tens of days Not suitable. In the case of the visual measurement evaluation method, the degree of damage of the carbon fiber and the like can not be known, and it is very difficult to judge the quality of the carbon fiber itself.
따라서 폐탄소섬유를 재사용할 수 있도록 폐탄소섬유의 상태를 객관적이고 정밀하게 분석할 수 있는 방법 및 기준이 요구되고 있다.Therefore, a method and a criterion for objectively and precisely analyzing the state of the waste carbon fiber to reuse the waste carbon fiber are required.
본 발명의 목적은 폐탄소섬유를 재사용할 수 있도록 폐탄소섬유의 상태를 객관적이고 정밀하게 분석할 수 있으며, 그 분석 시간이 매우 짧은 폐탄소섬유의 재활용 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for recycling waste carbon fiber which can analyze the state of waste carbon fiber objectively and precisely so that waste carbon fiber can be reused and whose analysis time is very short.
또한 본 발명의 다른 목적은 폐탄소섬유를 재사용할 수 있도록 열처리하는 과정에서 열적 손상 및 화학적 변형이 최소화된 폐탄소섬유를 선별할 수 있는 폐탄소섬유의 재활용 방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a method for recycling waste carbon fiber that can select waste carbon fibers with minimal thermal damage and chemical deformation during heat treatment to reuse waste carbon fibers.
본 발명의 폐탄소섬유의 재활용 방법은, a) 폐탄소섬유를 열처리하는 단계 및 b) 상기 열처리된 폐탄소섬유의 전기저항을 측정하여 폐탄소섬유를 선별하는 단계를 포함하며, 상기 b) 단계의 선별은, 열처리된 폐탄소섬유의 구간별 복수의 면적에 대한 측정된 전기저항값들의 편차값을 산출하여, 그 산출값을 이용하여 폐탄소섬유를 선별하는 것을 특징으로 한다.The method for recycling waste carbon fiber according to the present invention comprises the steps of a) heat treating waste carbon fiber, and b) measuring electrical resistance of the heat-treated waste carbon fiber to select waste carbon fiber, Is characterized in that a deviation value of measured electric resistance values with respect to a plurality of areas of heat treated waste carbon fibers is calculated and the waste carbon fibers are selected using the calculated values.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 a) 단계의 열처리는 450 내지 550℃에서 수행될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the heat treatment in step a) may be performed at 450 to 550 ° C.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 b) 단계는 기설정된 기준값 이하를 만족하는 상기 산출값을 가지는 폐탄소섬유를 제1 선별하는 과정을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step b) may include a step of first selecting a waste carbon fiber having the calculated value that satisfies a predetermined reference value or less.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 b) 단계는 상기 폐탄소섬유의 사용 전 새폐탄소섬유의 전기저항값과 비교하여 폐탄소섬유를 제2 선별하는 과정을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step b) may include a step of selecting a waste carbon fiber by comparing the electrical resistance value of the corrugated carbon fiber before use of the waste carbon fiber.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 b) 단계의 선별은 상기 제1 선별 및 상기 제2 선별을 만족하는 폐탄소섬유를 선택하는 것일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the selection in step b) may be to select waste carbon fibers satisfying the first sorting and the second sorting.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 b) 단계는 하기 식 2를 만족하는 폐탄소섬유를 선별하는 단계를 포함할 수 있다. 하기 식 2에서, R0는 폐탄소섬유의 사용 전 새탄소섬유의 전기저항값이며, Rav는 상기 열처리된 폐탄소섬유의 구간별 서로 다른 복수의 면적에 대한 측정된 전기저항값들의 평균값이다.In one embodiment of the present invention, the step (b) may include the step of selecting waste carbon fibers satisfying the following formula (2). In the following
[식 2] [Formula 2]
0.8R0 ≤ Rav ≤ 1.1R0 0.8R 0 ? R av ? 1.1R 0
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 b) 단계의 전기저항 측정 시 전기저항 측정 장비의 프로브간 간격은 1 cm 이하일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the interval between the probes of the electrical resistance measuring instrument in the step (b) may be less than 1 cm.
본 발명의 일 예에 따른 폐탄소섬유의 재활용 방법은, c) 상기 기설정된 기준값을 초과하는 상기 산출값을 가지는 폐탄소섬유를 재열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method for recycling waste carbon fiber according to an exemplary embodiment of the present invention may further include the step of: c) reheating waste carbon fiber having the calculated value exceeding the preset reference value.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 폐탄소섬유는 직조된 매트 형태의 직물일 수 있다.In one example of the present invention, the waste carbon fiber may be a fabric in the form of a woven mat.
본 발명의 일 예에 있어서, 상기 b) 단계는 폐탄소섬유의 서로 다른 각 면적에 대한 전기저항값들을 2차원으로 맵핑하여 폐탄소섬유를 분석 및 선별하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the step b) may include a step of two-dimensionally mapping electrical resistance values for different areas of the waste carbon fibers to analyze and sort the waste carbon fibers.
본 발명의 폐탄소섬유의 재활용 방법은 폐탄소섬유를 재사용할 수 있도록 폐탄소섬유의 상태를 객관적이고 정밀하게 분석할 수 있으며, 그 분석 시간이 매우 짧은 효과가 있다.The waste carbon fiber recycling method of the present invention can analyze the state of the waste carbon fiber objectively and precisely so that the waste carbon fiber can be reused, and the analysis time is very short.
또한 본 발명의 폐탄소섬유의 재활용 방법은 폐탄소섬유를 재사용할 수 있도록 열처리하는 과정에서 열적 손상 및 화학적 변형이 최소화된 폐탄소섬유를 선별하는 방법을 제공함에 따라 양질의 폐탄소섬유로서 재활용할 수 있는 효과가 있다.The method of recycling waste carbon fibers of the present invention also provides a method of selecting waste carbon fibers with minimal thermal damage and chemical deformation during heat treatment to reuse waste carbon fibers, There is an effect that can be.
본 발명에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 명세서에서 기재된 효과 및 그 내재적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if the effects are not explicitly mentioned in the present invention, the effects described in the specification anticipated by the technical features of the present invention and their inherent effects are treated as described in the specification of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 탄소섬유의 다양한 형태를 예시로서 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 열처리된 직물 형태의 폐탄소섬유의 전기저항을 측정할 시의 측정 방법을 예시로서 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 예에 따른 열처리된 폐탄소섬유의 전기저항값을 통한 맵핑 방법을 예시로서 나타낸 모식도이다.
도 4는 실시예 1 내지 실시예 5에 대한 열처리된 폐탄소섬유의 열처리 온도에 따른 전기저항값의 평균값을 도시한 그래프이다.
도 5는 실시예 1 내지 실시예 5에 대한 열처리 온도에 따른 열처리된 폐탄소섬유의 표면을 관찰한 이미지이다.
도 6은 실시예 6 내지 실시예 8에 대한 열처리 온도에 따른 열처리된 폐탄소섬유의 표면을 관찰한 이미지이다.
도 7은 실시예 6 내지 실시예 8에 대한 열처리된 폐탄소섬유의 열처리 온도에 따른 전기저항값을 이용하녀 맵핑한 결과를 나타낸 데이터다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing various examples of carbon fibers according to an embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 2 is a schematic view showing an example of a method of measuring electric resistance of a waste carbon fiber in the form of a heat-treated fabric according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a method of mapping the heat-treated waste carbon fibers according to an exemplary embodiment of the present invention through an electrical resistance value.
4 is a graph showing an average value of electric resistance values according to heat treatment temperatures of the heat-treated waste carbon fibers for Examples 1 to 5. FIG.
5 is an image of the surface of the heat-treated waste carbon fiber according to the heat treatment temperature for Examples 1 to 5. FIG.
6 is an image showing the surface of the heat-treated waste carbon fiber according to the heat treatment temperature for Examples 6 to 8. FIG.
FIG. 7 is a graph showing a result of mapping the heat-treated waste carbon fibers of Examples 6 to 8 using an electric resistance value according to a heat treatment temperature. FIG.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 폐탄소섬유의 재활용 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for recycling waste carbon fiber of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 기재되어 있는 도면은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 상기 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다.The drawings described in the present invention are provided by way of example so that a person skilled in the art can sufficiently convey the idea of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated drawings, but may be embodied in other forms, and the drawings may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention.
또한 본 발명에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.In addition, unless otherwise defined, technical terms and scientific terms used in the present invention have the same meanings as those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In the following description and the accompanying drawings, Description of known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter will be omitted.
또한 본 발명에서 사용되는 용어의 단수 형태는 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.Also, the singular form of the term used in the present invention can be construed as including plural forms unless otherwise indicated.
또한 본 발명에서 특별한 언급 없이 불분명하게 사용된 %의 단위는 중량%를 의미한다.Also, units of% used unclearly in the present invention means weight percent.
일반적으로, 폐탄소섬유는 그 표면에 고분자가 코팅되어 있거나, 내수성 등을 위해 표면개질되어 있거나, 이물질이 부착되어 있거나 하는 등의 다양한 불순물들이 존재한다. 이러한 폐탄소섬유에 대하여 바로 전기저항을 측정하여 폐탄소섬유를 선별하더라도, 불순물이 상기 전기저항값에 지대한 영향을 준 상태이기 때문에 양질의 우수한 폐탄소섬유의 선별이 매우 어렵다.Generally, the waste carbon fiber has various impurities such as a surface coated with a polymer, a surface modified for water resistance, etc., or a foreign matter adhered thereto. Even when the waste carbon fiber is directly selected for the waste carbon fiber, it is very difficult to sort the waste carbon fiber of good quality because the impurities significantly affect the electrical resistance value.
폐탄소섬유의 표면의 전기저항을 측정할 경우, 폐탄소섬유는 그 표면 위치에 따라 전기적 특성 및 물성에 대한 편차가 클 수밖에 없다. 구체적으로, 폐탄소섬유의 표면에는 불순물 등이 다수 존재하나, 불순물은 폐탄소섬유의 표면에 단위면적당 동일하게 존재하는 것이 않으므로, 폐탄소섬유의 표면 위치에 따라 전기적 특성 및 물성에 대한 편차가 매우 높다. 따라서 불순물 제거 공정 없이 재사용할 수 있는 폐탄소섬유는 실질적으로 거의 없다.When the electrical resistance of the surface of the waste carbon fiber is measured, there is a large variation in electrical characteristics and physical properties depending on the surface position of the waste carbon fiber. Specifically, there are many impurities on the surface of the waste carbon fiber, but the impurities are not uniformly present on the surface of the waste carbon fiber per unit area. Therefore, variations in the electrical characteristics and physical properties are very dependent on the surface position of the waste carbon fiber high. Therefore, there is substantially no waste carbon fiber that can be reused without the impurity removal process.
열처리 공정이 수행될 경우, 열처리 후의 폐탄소섬유의 표면은 실질적 표면 손상 없이 불순물이 제거되는 면적, 불순물이 모두 제거되지 못하고 잔존하는 면적, 불순물의 제거와 함께 표면 손상까지 진행된 면적 등이 무작위로 존재하게 된다.When the heat treatment process is performed, the surface of the waste carbon fiber after the heat treatment is randomly present in an area where the impurities are removed without substantial surface damage, an area where impurities are not completely removed, an area where the impurities are removed, .
따라서 본 발명의 폐탄소섬유의 재활용 방법에서는, 1차적으로 이러한 불순물들을 제거하기 위한 열처리 공정이 수행되고, 이후에 전기저항 측정 단계, 구체적으로 폐탄소섬유의 구간별 복수의 면적에 대한 전기저항 측정 단계를 거쳐, 실질적으로 표면 손상이 없고 불순물이 제대로 제거된 재활용 가능한 폐탄소섬유를 선별하는 것을 특징으로 한다. 열처리 공정 이후에는 폐탄소섬유 표면의 물리적, 화학적 특성이 현저히 변하므로, 본 발명에서는 열처리 이후에 전기저항 측정이 수행되어야 한다.Therefore, in the recycling method of the waste carbon fiber of the present invention, a heat treatment process for removing such impurities is firstly performed, and then an electrical resistance measuring step, specifically, an electrical resistance measurement for a plurality of areas of the waste carbon fiber , The waste carbon fiber having substantially no surface damage and having the impurities removed properly is selected. Since the physical and chemical properties of the surface of the waste carbon fiber are significantly changed after the heat treatment process, the electric resistance measurement must be performed after the heat treatment in the present invention.
이하, 본 발명의 폐탄소섬유의 재활용 방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, the recycling method of the waste carbon fiber of the present invention will be described in detail.
본 발명의 폐탄소섬유의 재활용 방법은, a) 폐탄소섬유를 열처리하는 단계 및 b) 상기 열처리된 폐탄소섬유의 전기저항을 측정하여 폐탄소섬유를 선별하는 단계를 포함한다. 이때 상기 b) 단계의 선별은, 열처리된 폐탄소섬유의 구간별 복수의 면적에 대한 측정된 전기저항값들의 편차값을 산출하여, 그 산출값을 이용하여 폐탄소섬유를 선별하는 것을 특징으로 한다.The method for recycling waste carbon fibers of the present invention comprises the steps of: a) heat treating waste carbon fibers; and b) measuring electrical resistance of the heat-treated waste carbon fibers to select waste carbon fibers. At this time, the selection of the step b) is performed by calculating a deviation value of the measured electric resistance values with respect to a plurality of areas of the heat-treated waste carbon fibers by intervals and using the calculated values to select the waste carbon fibers .
본 발명에서 언급되는 “폐탄소섬유”는 사용된 탄소섬유를 의미하는 것으로, 사용된 탄소섬유라면 알려진 모든 탄소섬유의 종류에 제한되지 않는다. 여기서 “사용됨”이란 다양한 분야 또는 목적으로서 사용되거나, 복합재료로서 탄소섬유에 표면개질, 이성분의 코팅, 사이징 공정 등 다양한 공정이 더 적용된 것도 포함할 수 있다. 아울러 상기 폐탄소섬유는 단일 섬유(Single fiber) 형태, 로빙(Roving type fiber) 형태(단심 섬유 복수 개가 길이방향으로 접한 형태) 또는 단일 섬유들이 직조되어 형성된 직물 형태일 수 있다.The term " waste carbon fiber " as used in the present invention means the carbon fiber used, and the kind of carbon fiber used is not limited to any known kind of carbon fiber. As used herein, the term " used " may be used for various fields or purposes, or may include further application of various processes such as surface modification, coating of the bicomponent, and sizing process to the carbon fiber as the composite material. The waste carbon fiber may be in the form of a single fiber, a roving type fiber (in which a plurality of single fibers are in contact with each other in the longitudinal direction), or a woven fabric in which single fibers are woven.
상기 a) 단계의 열처리 온도는 크게 제한되는 것은 아니나, 450℃ 이상, 바람직하게는 450 내지 550℃인 것이 상기 b) 단계에서 선별되는 폐탄소섬유의 수득률을 증가시킬 수 있는 측면에서 바람직하다. 구체적이며 비제한적인 일 예에 있어서, 450 내지 550℃에서 열처리가 수행될 경우, 너무 낮은 온도에 의해 불순물이 제대로 제거되지 않아 폐탄소섬유 표면에 불순물이 잔존하는 문제를 최소화할 수 있고, 너무 높은 온도에 의해 폐탄소섬유 표면의 열적 손상을 유발하여 섬유의 물성 자체가 저하되는 문제를 방지할 수 있으며, 폐탄소섬유의 단위면적당 전기저항값의 편차가 감소되어 상기 b) 단계에서 선별되는 폐탄소섬유의 수득률이 증가될 수 있다. 하지만 이는 바람직한 일 예로 설명한 것일 뿐, 상기 열처리 온도 범위에 의해 본 발명이 제한되어 해석되어서는 안 된다.The heat treatment temperature in step a) is not particularly limited, but 450 ° C or higher, preferably 450 to 550 ° C is preferable in view of increasing the yield of the waste carbon fiber selected in step b). In a specific but non-limiting example, when the heat treatment is performed at 450 to 550 ° C, impurities are not properly removed due to too low temperature, so that the problem of impurities remaining on the surface of the waste carbon fiber can be minimized, It is possible to prevent the problem that the physical property of the fiber itself is lowered due to the thermal damage of the surface of the waste carbon fiber due to the temperature and the variation of the electric resistance value per unit area of the waste carbon fiber is decreased, The yield of fibers can be increased. However, this is only a preferred example, and the present invention should not be construed to be limited by the heat treatment temperature range.
상기 전기저항 측정 방법은 폐탄소섬유의 표면의 전기저항을 측정하는 것으로, 공지된 다양한 방법이 사용되어도 무방하다. 바람직한 일 예로, 상기 전기저항 측정은 도 2에 도시된 바와 같이, 전기저항 측정 장비의 프로브 쌍을, 폐탄소섬유 직물의 일면에 드러나 인접하는 제1섬유와 제2섬유에 각각 위치시켜 측정하는 것일 수 있다. 이를 만족할 경우, 측정 면적의 개수가 적음에 따른 정밀도 저하에 의해 실제 물성의 편차를 높은 것처럼 전기저항 편차가 크게 나타나는 문제를 최소화할 수 있는 효과가 있다. 또한 상기 프로브간 간격은 1 cm 이하, 구체적으로 0.1 내지 1 cm인 것이 상기 효과에 있어 더 좋다. 하지만 전술한 전기저항 측정 방법은 바람직한 일 예를 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되어 해석되어서는 안 된다.The electrical resistance measuring method measures the electrical resistance of the surface of the waste carbon fiber, and various known methods may be used. As a preferred example, the electrical resistance measurement may be performed by placing a pair of probes of the electrical resistance measuring equipment on the first fiber and the second fiber adjacent to and exposed on one side of the waste carbon fiber fabric, respectively, as shown in Fig. 2 . When this is satisfied, there is an effect that the problem of a large electrical resistance variation can be minimized as the deviation of the actual physical property is high due to the reduction in precision as the number of measurement areas is small. The interval between the probes is preferably 1 cm or less, more preferably 0.1 to 1 cm, in view of the above effect. However, the above-described electric resistance measuring method is only intended to illustrate a preferred example, and the present invention should not be construed as being limited thereto.
상기 b) 단계에서, 열처리된 폐탄소섬유의 구간별 복수의 면적에 대한 측정된 전기저항값들의 편차값을 산출하여, 그 산출값을 이용하여 폐탄소섬유를 선별하는 과정은, 기설정된 기준값 이하를 만족하는 상기 산출값을 가지는 폐탄소섬유를 선택하여 선별(제1 선별)하는 단계일 수 있다. 재활용의 구체적 목적, 용도에 따라 상기 기준값은 적절히 조절될 수 있으므로 그 값에 제한을 두지 않는다.In the step b), the process of calculating the deviation value of the measured electric resistance values with respect to a plurality of areas of the heat-treated waste carbon fibers and selecting the waste carbon fibers by using the calculated values may be performed under a predetermined reference value (First selection) of the waste carbon fibers having the above-mentioned calculated value satisfying the following equation (1). The reference value can be appropriately adjusted depending on the specific purpose of recycling and the purpose of use, so that the value is not limited.
상기 b) 단계의 편차값은 표준편차값, 분산값, 변동계수값 등 각 값에 대한 편차를 의미하는 값이라면 무방하며, 바람직하게는 다른 종류의 폐탄소섬유들에 적용할 수 있는 변동계수인 것이 좋다.The deviation value in the step b) may be a value indicating a deviation with respect to each value such as a standard deviation value, a variance value, a variation coefficient value, and preferably a variation coefficient applicable to other types of waste carbon fibers It is good.
상기 b) 단계의 폐탄소섬유를 선별하는 과정을 보다 구체적인 일 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 구체적인 일 예로, 상기 b) 단계에서 폐탄소섬유의 선별은, 하기 식 1을 만족하는 폐탄소섬유를 선별하는 것일 수 있다. 하기 식 1에서, Rcv는 열처리된 폐탄소섬유의 서로 다른 복수의 제1면적부터 제n면적까지의 전기저항을 각각 측정한 제n전기저항값들에 대한 변동계수값이며, Rs는 기설정된 기준값이다. 또한 상기 n은 2 이상의 자연수이며, n이 증가할수록 정밀도도 증가하므로 바람직하지만, 소요 시간 및 효율 측면에서 2 내지 50의 자연수, 보다 바람직하게는 5 내지 25의 자연수일 수 있다.The process of selecting waste carbon fibers in step b) will be described in more detail as follows. As a specific example, the selection of the waste carbon fibers in the step b) may be performed by selecting waste carbon fibers satisfying the
[식 1][Formula 1]
Rcv ≤ Rs R cv ≤ R s
구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 폐탄소섬유는 n 개 이상의 임의의 면적을 구획하고, 상기 단위면적에 대한 전기저항값들을 측정하여 이들의 변동계수값을 계산한다. 변동계수값은 공지된 바와 같이 (전기저항값들의 표준편차)/(전기저항값들의 평균값)으로 계산된다.Specifically, as shown in FIG. 2, the waste carbon fibers divide at least n arbitrary areas, and the electric resistance values for the unit areas are measured to calculate the value of the coefficient of variation thereof. The value of the coefficient of variation is calculated as (standard deviation of electrical resistance values) / (mean value of electrical resistance values) as is known.
구체적이며 비제한적인 일 예를 들어 설명하면, 상기 Rcv가 Rs를 초과할 경우, 열처리된 폐탄소섬유에 높은 함량의 불순물이 무작위로 존재하여 단위면적에 따른 전기적 특성 및 물성 편차가 상대적으로 높아, 폐탄소섬유의 표면이 불안정적인 상태를 의미할 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 Rs는 바람직하게는 0.25일 수 있으나, 이에 본 발명이 제한되어 해석되어서는 안 된다.For example, when the R cv exceeds R s , a high content of impurities is randomly present in the heat-treated waste carbon fiber, and the electrical characteristics and physical property deviations are relatively The surface of the waste carbon fiber may be unstable. As a specific example, the R s may preferably be 0.25, but the present invention should not be construed as being limited thereto.
바람직한 일 예에 있어서, 상기 b) 단계는 상기 폐탄소섬유의 사용 전 새폐탄소섬유의 전기저항값과 비교하여 폐탄소섬유를 선별(제2 선별)하는 단계를 포함할 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면, 하기 식 2를 만족하는 폐탄소섬유를 선별하는 과정일 수 있다. 하기 식 2에서, R0는 폐탄소섬유의 사용 전 새탄소섬유의 전기저항값이며, Rav는 열처리된 폐탄소섬유의 서로 다른 복수의 면적에 대한 측정된 전기저항값들의 평균값이다. 이때 상기 R0는 폐탄소섬유가 사용되기 전의 새탄소섬유, 즉, 초기 탄소섬유를 의미한다.In a preferred embodiment, the step b) may include a step of sorting the waste carbon fibers (second sorting) by comparing the electrical resistance value of the corrugated carbon fibers before use of the waste carbon fibers. Specifically, it can be a process of selecting waste carbon fibers satisfying the following formula (2). In the following
[식 2] [Formula 2]
0.8R0 ≤ Rav ≤ 1.1R0 0.8R 0 ? R av ? 1.1R 0
상기 Rav가 0.8R0 미만일 경우, 열처리된 폐탄소섬유의 표면이 이미 열적 손상이 발생한 상태임을 의미할 수 있으며, 상기 Rav가 1.1R0 초과일 경우, 열처리된 폐탄소섬유의 표면에 불순물이 제대로 제거되지 않은 상태임을 의미할 수 있다. 따라서 폐탄소섬유의 표면이 열적 손상이 발생하지 않고 불순물이 제대로 제거된 상태임을 의미하는 상기 식 2를 만족하는 폐탄소섬유를 선별하는 것이 바람직하다. 하지만 이는 바람직한 일 예일 뿐, 본 발명이 이에 제한되지 않음은 물론이다.If R av is less than 0.8R 0 , it may mean that the surface of the heat-treated waste carbon fiber has already suffered thermal damage. If the R av exceeds 1.1R 0 , impurities May not be properly removed. Therefore, it is preferable to select the waste carbon
상기 R0, 즉, 새탄소섬유는 그 종류에 따라 다양한 전기저항값을 가질 수 있으며, 통상적으로 2 내지 3 Ω일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The R 0 , that is, the new carbon fiber may have various electrical resistances depending on the kind thereof, and may be typically 2 to 3 Ω, but is not limited thereto.
보다 바람직하게는, 상기 b) 단계의 선별은 상기 제1 선별 및 상기 제2 선별을 만족하는 폐탄소섬유를 선택하는 것일 수 있다. 즉, 폐탄소섬유 표면의 구간별 면적의 전기저항 편차가 낮으면서 새탄소섬유의 전기저항값에 근접한 폐탄소섬유를 선별하여 이를 선택할 경우, 실제 새탄소섬유의 물성에 거의 근접할 수 있으며, 따라서 효과적으로 재활용할 수 있다.More preferably, the selection of step b) may be to select waste carbon fibers satisfying the first sorting and the second sorting. That is, when the waste carbon fibers close to the electric resistance value of the new carbon fiber are selected and selected, the electric resistance variation of the area of the waste carbon fiber surface is low, the physical properties of the new carbon fiber can be substantially close to that of the new carbon fiber. Can be effectively recycled.
본 발명의 일 예에 따른 폐탄소섬유의 재활용 방법은, c) 상기 기설정된 기준값을 초과하는 상기 산출값을 가지는 폐탄소섬유를 재열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 기설정된 기준값을 초과하는 산출값을 가지는 폐탄소섬유는 불순물이 모두 제거되지 않은 상태이므로, 상기 a) 단계의 열처리 과정을 다시 거쳐 기설정된 기준값을 만족하도록 하여 재활용 가능한 폐탄소섬유의 수득률을 더 향상시킬 수 있다. 이러한 재열처리 단계를 포함하는 본 발명에 따른 각 단계들은 기설정된 기준값을 만족할 때까지 2 회 이상 반복 수행될 수 있다.The method for recycling waste carbon fiber according to an exemplary embodiment of the present invention may further include the step of: c) reheating waste carbon fiber having the calculated value exceeding the preset reference value. The waste carbon fiber having the calculated value exceeding the preset reference value is in a state in which the impurities are not completely removed, so that the heat treatment process in the step a) is again performed to satisfy the preset reference value to further improve the yield of the recyclable waste carbon fiber . Each step according to the present invention including such a reheat treatment step may be repeated two or more times until a predetermined reference value is satisfied.
상기 b) 단계에서 상기 식 1 및 상기 식 2를 모두 만족하는 열처리된 폐탄소섬유를 선별할 경우, 섬유 표면에 열적 손상이 발생하지 않으면서 불순물이 제대로 제거되고, 폐탄소섬유의 전기적 특성 및 물리적 물성이 새탄소섬유에 근접하는 고품질의 폐탄소섬유를 선별할 수 있어 매우 바람직하다. 따라서 본 발명의 일 예에 따른 매우 바람직한 형태로서 상기 b) 단계는 상기 식 1 및 상기 식 2를 만족하는 열처리된 폐탄소섬유를 선별하는 과정을 포함할 수 있다.When the heat-treated waste carbon fiber satisfying the above-mentioned
상기 폐탄소섬유가 직조된 매트 형태의 직물일 경우에, 상기 b) 단계는 폐탄소섬유의 서로 다른 각 면적에 대한 전기저항값들을 2차원으로 맵핑(mapping)하여 폐탄소섬유를 분석 및 선별하는 과정을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 선별 과정은, 폐탄소섬유의 각 면적에 대한 전기저항값을 측정한 후, 이 값을 각 면적에 대응하도록 2차원적으로 맵핑하여 전기저항 분포 지도를 활용할 수 있다. 이러한 전기저항 분포 지도를 활용할 경우, 즉, 예컨대 도 7의 전기저항 분포 지도에서와 같이 폐탄소섬유 직물의 면적별 전기저항 분포를 육안으로 쉽게 분석할 수 있는 효과가 있다. 구체적으로, 폐탄소섬유의 각 면적에 대한 전기저항값을 2차원적으로 각 면적에 대응하도록 표시하며, 바람직한 표시 방법으로는 전기저항값의 일 범위를 서로 다른 색으로 대응하도록 하는 것일 수 있다.In the case where the waste carbon fiber is a woven mat type fabric, the step b) includes two-dimensionally mapping electrical resistance values for different areas of the waste carbon fiber to analyze and select the waste carbon fiber Process. As shown in FIG. 3, in the sorting process, an electric resistance value map for each area of the waste carbon fiber is measured, and the electric resistance map is utilized by two-dimensionally mapping the value to correspond to each area have. When such an electric resistance distribution map is used, for example, as in the electric resistance distribution map of FIG. 7, there is an effect that the electric resistance distribution by the area of the waste carbon fiber fabric can be easily visually analyzed. Specifically, the electric resistance value for each area of the waste carbon fiber is two-dimensionally displayed so as to correspond to each area, and as a preferable display method, one range of the electric resistance value may correspond to a different color.
이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. However, the present invention is described in more detail with reference to the following Examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following Examples.
열처리 단계Heat treatment step
도 1에 도시된 바와 같은 단섬유 형태의 폐탄소섬유(Pa/Carbon fiber, T-800 Toray Carbon)를 대기 분위기 및 400℃에서 3 시간 동안 열처리하였다.The waste carbon fiber (Pa / carbon fiber, T-800 Toray Carbon) as shown in Fig. 1 was heat-treated at 400 deg. C for 3 hours in an atmospheric environment.
그리고 상기 열처리된 폐탄소섬유의 이미지를 도 5에 도시하였다.An image of the heat-treated waste carbon fiber is shown in Fig.
전기저항 측정 단계Electrical resistance measurement step
상기 열처리된 폐탄소섬유를 길이방향으로 16 개의 면적으로 가상 구획하고, 각 구획된 면적들에 대한 전기저항을 각각 측정하였다. 이때 폐탄소섬유의 면적과 접촉하는 전기저항 측정 장치의 프로브간 간격은 0.5 cm로 하여 전기저항을 측정하였다.The heat treated waste carbon fibers were virtually divided into sixteen areas in the longitudinal direction, and the electrical resistances to the respective divided areas were measured. At this time, the electrical resistance was measured at 0.5 cm between the probes of the electrical resistance measuring device in contact with the area of the waste carbon fiber.
그리고 상기 측정된 전기저항값의 평균값을 계산하여 도 4에 도시하였다.Then, an average value of the measured electric resistance values is calculated and shown in FIG.
실시예 1의 열처리 단계에서 400℃ 대신 450℃에서 열처리한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was conducted at 450 ° C instead of 400 ° C.
실시예 1의 열처리 단계에서 400℃ 대신 500℃에서 열처리한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was conducted at 500 ° C instead of 400 ° C in the heat treatment step of Example 1.
실시예 1의 열처리 단계에서 400℃ 대신 550℃에서 열처리한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that the heat treatment in Example 1 was followed by heat treatment at 550 占 폚 instead of 400 占 폚.
실시예 1의 열처리 단계에서 400℃ 대신 600℃에서 열처리한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1, except that the heat treatment was performed at 600 ° C instead of 400 ° C in the heat treatment step of Example 1.
열처리 단계Heat treatment step
도 1에 도시된 바와 같은 직물 형태의 폐탄소섬유(Pa/Carbon fiber, T-800 Toray Carbon)를 대기 분위기 및 400℃에서 3 시간 동안 열처리하였다.Woven carbon fiber (Pa / carbon fiber, T-800 Toray Carbon) as shown in Fig. 1 was heat-treated at 400 캜 for 3 hours in an air atmosphere.
그리고 상기 열처리된 폐탄소섬유의 이미지를 도 6에 도시하였다.An image of the heat-treated waste carbon fiber is shown in Fig.
전기저항 측정 단계Electrical resistance measurement step
상기 열처리된 폐탄소섬유 일면을 16 개의 면적으로 가상 구획하고, 각 구획된 면적들에 대한 전기저항을 각각 측정하였다. 이때 폐탄소섬유의 면적과 접촉하는 전기저항 측정 장치의 프로브간 간격은 0.5 cm로 하여 전기저항을 측정하였으며, 도 2에 도시된 바와 같은 방법으로 프로브 쌍을 폐탄소섬유의 각 면적에 접촉시켜 전기저항을 측정하였다. 구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 직물 형태의 재활용 섬유의 경우, 직물의 짜임에 따라 다소 달라질 수 있으나, 직물의 일면에 드러나 인접하는 제1섬유와 제2섬유에 프로브쌍을 각각 위치시켜 전기저항을 측정하였다.The one surface of the heat treated waste carbon fiber was virtually divided into sixteen areas, and the electrical resistances to the respective divided areas were measured. At this time, the electrical resistance was measured at an interval of 0.5 cm between the probes of the electrical resistance measuring apparatus in contact with the area of the waste carbon fiber. The probe pairs were contacted with respective areas of the waste carbon fibers by the method shown in FIG. 2, The resistance was measured. Specifically, as shown in FIG. 2, in the case of a recycled fiber in the form of a fabric, a pair of probes may be positioned on the first fiber and the second fiber adjacent to and exposed on one side of the fabric, The electrical resistance was measured.
그리고 상기 측정된 전기저항값의 평균값을 각 면적에 대응하도록 맵핑한 2차원적 전기저항 분포 지도를 작성하여 이를 도 7에 도시하였다. 또한 상기 전기저항값들에 대한 변동계수를 계산하여 하기 표 2에 도시하였다.A two-dimensional electric resistance distribution map is generated by mapping the average value of the measured electric resistance values to correspond to each area, and is shown in FIG. Further, the coefficient of variation for the electric resistance values was calculated and shown in Table 2 below.
실시예 6의 열처리 단계에서 400℃ 대신 500℃에서 열처리한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that the heat treatment in Example 6 was performed at 500 ° C instead of 400 ° C.
실시예 6의 열처리 단계에서 400℃ 대신 600℃에서 열처리한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.The same procedure as in Example 1 was carried out except that the heat treatment step of Example 6 was heat-treated at 600 ° C instead of 400 ° C.
단섬유 형태의 폐탄소섬유의 전기저항 특성Electrical Resistance Characteristics of Waste Carbon Fibers in Short Fiber Form
단섬유 형태의 폐탄소섬유의 사용전 새탄소섬유의 전기저항값은 약 2.5 Ω으로 알려져 있으며, 단섬유 형태의 폐탄소섬유에 대한 실시예 1 내지 실시예 5에 대한 열처리 온도에 따른 전기저항값의 평균값을 계산하여 하기 표 1에 도시하였다.The electrical resistance value of the new carbon fiber before the use of the short fiber type waste carbon fiber is known to be about 2.5 Ω and the electric resistance value according to the heat treatment temperature for the first to fifth embodiments of the short carbon fiber Are shown in Table 1 below.
실시예 1 내지 실시예 5를 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 같이, 400℃에서 열처리된 폐탄소섬유의 전기저항값의 평균값은 약 2.9 Ω(새탄소섬유 전기저항값의 1.16 배)으로 새탄소섬유의 전기저항값보다 현저히 높은 것을 알 수 있다. 이는 복합재료 기지인 고분자가 열처리에 의해 모두 제거되지 못하고 폐탄소섬유 표면에 아직 잔존하고 있는 것에 기인하는 것으로 판단된다.Referring to Examples 1 to 5, as shown in FIG. 4, the average value of electric resistance values of waste carbon fibers heat-treated at 400 ° C is about 2.9 Ω (1.16 times of the new carbon fiber electric resistance value) Which is significantly higher than the electrical resistance value of the fiber. This suggests that the polymer, which is a composite base, can not be completely removed by heat treatment and remains on the surface of the waste carbon fiber.
600℃에서 열처리된 폐탄소섬유의 전기저항값의 평균값은 약 1.8 Ω(새탄소섬유 전기저항값의 0.72 배)으로 새탄소섬유의 전기저항값과 비교하여 매우 낮은 것을 알 수 있다. 이는 폐탄소섬유의 주성분인 약 95% 이상의 탄소 외의 약 5%의 나머지 성분(수산화기, 아미노기 등)까지도 제거되어 섬유 자체에 노화가 발생한 것에 기인하는 것으로 판단된다.The average value of the electric resistance value of the waste carbon fiber heat treated at 600 ° C is about 1.8 Ω (0.72 times of the new carbon fiber electric resistance value), which is much lower than the electric resistance value of the new carbon fiber. It is considered that this is due to the fact that even the remaining components (hydroxyl group, amino group, etc.) of about 5% other than carbon, which is about 95% or more of the main component of the waste carbon fiber, are also removed and aging occurs in the fiber itself.
반면 450 내지 550℃에서 열처리된 폐탄소섬유의 전기저항값의 평균값은 약 2.1 내지 2.5 Ω(새탄소섬유 전기저항값의 0.84 내지 0.99 배)으로 새탄소섬유의 전기저항값보다 낮은 것을 알 수 있다. 이는 폐탄소섬유가 열처리됨에 따라 섬유 표면에 형성되어 있던 사이징(내수성 물질)까지 제거된 것에 기인하는 것으로 판단된다.On the other hand, the average value of the electric resistance value of the waste carbon fiber heat-treated at 450 to 550 ° C is about 2.1 to 2.5 Ω (0.84 to 0.99 times of the new carbon fiber electric resistance value), which is lower than the electric resistance value of the new carbon fiber . This is probably due to the removal of the sizing (water-resistant material) formed on the fiber surface as the waste carbon fiber is heat-treated.
단섬유 형태의 폐탄소섬유의 표면 특성Surface Characteristics of Waste Carbon Fibers in Short Fiber Form
실시예 1 내지 실시예 5에 대한 열처리 온도에 따른 폐탄소섬유의 특성은 도 5에 도시된 바와 같이 가시적으로도 확인할 수 있다. 도 5는 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 열처리된 폐탄소섬유의 표면 상태를 관찰한 이미지이다.The characteristics of the waste carbon fiber according to the heat treatment temperature for Examples 1 to 5 can also be visually confirmed as shown in FIG. 5 is an image showing the surface state of the heat-treated waste carbon fibers according to Examples 1 to 5.
400℃에서 열처리된 폐탄소섬유는 섬유 표면에 부착된 먼지가 비교적 많이 확인되었고 그 이물질의 크기도 큰 편이었다. 500℃에서 열처리된 폐탄소섬유는 400℃의 경우와 비교하여 이물질의 크기가 많이 축소되었고, 섬유의 직경변화도 비교적 적었으나, 여전히 이물질이 다량 존재하는 것처럼 보였다. 600℃에서 열처리된 폐탄소섬유는 그 표면이 외관상 깨끗해 보였다.Waste carbon fiber heat treated at 400 ℃ showed relatively much dust adhered to the fiber surface and the size of the foreign matter was also large. Wasted carbon fiber heat treated at 500 ℃ showed much smaller size of foreign matter and less change in diameter of fiber compared with that at 400 ℃, but it still appeared to have a large amount of foreign matter. The surface of the waste carbon fiber heat treated at 600 ° C appeared to be apparently clean.
그러나 500℃의 경우, 에어건을 이용하여 세척한 결과, 대부분의 이물질이 폐탄소섬유 표면으로부터 박리되었으며, 이는 상기 이물질이 고분자가 타고 남은 재에 해당하는 것으로 섬유 표면에 흡착된 정도의 상태임을 의미한다. 또한 600℃의 경우, 인장강도 실험 결과, 섬유의 강도 저하가 발생하였으며, 섬유 표면에 열적, 물리적 손상이 다량 존재하는 것을 확인하였다.However, in the case of 500 ° C, most of the foreign matter was peeled off from the surface of the waste carbon fiber as a result of washing using an air gun, which means that the foreign matter corresponds to the remnants remaining on the polymer and adsorbed on the fiber surface . Also, at 600 ℃, tensile strength test showed that the strength of the fiber decreased, and that the surface of the fiber had a large amount of thermal and physical damage.
따라서 폐탄소섬유 표면의 가시적 분석 방법으로는 폐탄소섬유의 재활용 가능성 여부의 판별이 불가능함을 알 수 있어, 열처리 공정과 전기저항 분석 방법이 함께 병행되어야 함을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that it is impossible to determine the recyclability of the waste carbon fiber by the visible analysis method of the surface of the waste carbon fiber. Therefore, it can be understood that the heat treatment process and the electric resistance analysis method must be performed together.
직물 형태의 폐탄소섬유의 표면 특성Surface Characteristics of Waste Carbon Fiber Fabric Type
실시예 6 내지 실시예 8에 대한 열처리 온도에 따른 폐탄소섬유의 표면 특성을 분석하였으며, 이의 이미지는 도 6에 도시되어 있다.The surface characteristics of waste carbon fiber according to the heat treatment temperature for Examples 6 to 8 were analyzed, and an image thereof is shown in Fig.
600℃에서 열처리된 폐탄소섬유의 경우, 직물 형태의 폐탄소섬유에 대한 퍼짐성이 커서 고분자 기지가 제거되었다고 예상해볼 수 있으나, 섬유 자체에 노화가 발생한 것까지는 예상이 불가함을 알 수 있다. 또한 400℃ 및 500℃의 경우에서도 주관적으로 판단될 소지가 매우 높았다.In the case of the waste carbon fiber heat treated at 600 ° C, it can be expected that the polymer base is removed due to the high spreadability to the waste carbon fiber in the form of fabric, but it can be expected that the aging of the fiber itself can not be expected. Also, it was highly likely to be judged subjectively at 400 ° C and 500 ° C.
따라서 폐탄소섬유를 재활용하기 위해서는 이의 평가를 위해 명확하고 객관화할 수 있는 방법인 전술한 전기저항값을 이용한 방법이 필요함을 알 수 있다.Therefore, in order to recycle waste carbon fiber, it is necessary to use the above-mentioned electric resistance value which is a clear and objectifiable method for evaluating the waste carbon fiber.
직물 형태의 폐탄소섬유의 전기저항 측정을 통한 맵핑 분석Mapping Analysis of Waste Carbon Fibers by Measuring Electrical Resistance
실시예 6 내지 실시예 8에 대한 열처리 온도에 따른 직물 형태의 폐탄소섬유의 전기저항 측정을 통한 맵핑 분석을 도 3에 도시된 바와 같이 수행하였다. 구체적으로, 도 3에 도시된 방법의 전기저항 측정법을 이용한 재활용 섬유의 품질 평가 기법으로 작성한 2D 맵핑(mapping) 결과인 도 7을 이용하여 열처리 온도에 따른 폐탄소섬유의 특성을 분석하였다.The mapping analysis by measuring the electrical resistance of the waste carbon fibers in the form of fabric according to the heat treatment temperature for Examples 6 to 8 was performed as shown in Fig. Specifically, the characteristics of the waste carbon fiber according to the heat treatment temperature were analyzed using FIG. 7, which is a 2D mapping result created by the quality evaluation method of the recycled fiber using the electrical resistance measurement method of the method shown in FIG.
400℃에서 열처리된 폐탄소섬유의 경우, 단위면적당 전기저항값에 대한 편차가 매우 큼을 가시적으로 확인할 수 있으며, 따라서 폐탄소섬유의 상태가 매우 불안정함을 알 수 있다.In the case of waste carbon fibers heat-treated at 400 ° C, it can be visually confirmed that the deviation from the electric resistance per unit area is very large, so that the state of waste carbon fiber is very unstable.
500℃에서 열처리된 폐탄소섬유의 경우, 구간별 전기저항의 결과가 안정적이며, 500℃에서 열처리된 폐탄소섬유의 경우, 노화가 많이 이루어져 전체 전기저항 결과가 낮은 반면, 구간별 전기저항의 결과가 불안정한 상태임을 확인할 수 있다.In the case of the waste carbon fiber heat treated at 500 ° C, the result of the electrical resistance per section is stable. In the case of the waste carbon fiber heat treated at 500 ° C, Is in an unstable state.
따라서 본 발명의 방법을 이용할 경우, 폐탄소섬유의 객관적이고 정밀한 분석이 가능하여 폐탄소섬유를 재활용할 수 있음을 알 수 있다. 또한 종래의 단섬유 인장 측정 방법이 보통 3~7일 정도 걸리는 것을 고려하면, 본 발명의 경우, 수 분 이내로 매우 신속하게 수행될 수 있어 실제 상용화 및 대규모화에 매우 유리함을 알 수 있다.Therefore, when the method of the present invention is used, it can be understood that the waste carbon fiber can be recycled by enabling objective and accurate analysis of the waste carbon fiber. In addition, considering that the conventional short fiber tensile measuring method usually takes about 3 to 7 days, in the case of the present invention, it can be performed very quickly within a few minutes, which is very advantageous for practical commercialization and enlargement.
Claims (6)
b) 상기 열처리된 폐탄소섬유의 전기저항을 측정하여 폐탄소섬유를 선별하는 단계를 포함하며,
상기 b) 단계의 선별은, 열처리된 폐탄소섬유의 구간별 복수의 면적에 대한 측정된 전기저항값들의 편차값을 산출하여, 그 산출값을 이용하여 폐탄소섬유를 선별하는 것이며,
상기 b) 단계는,
기설정된 기준값 이하를 만족하는 상기 산출값을 가지는 폐탄소섬유를 제1 선별하는 과정; 및
상기 폐탄소섬유의 사용 전 새폐탄소섬유의 전기저항값과 비교하여 하기 식 2를 만족하는 폐탄소섬유를 제2 선별하는 과정;
을 포함하며,
상기 제1 선별 및 상기 제2 선별을 만족하는 폐탄소섬유를 선택하는 것을 특징으로 하는 폐탄소섬유의 재활용 방법.
[식 2]
0.8R0 ≤ Rav ≤ 1.1R0
(상기 식 2에서, R0는 폐탄소섬유의 사용 전 새탄소섬유의 전기저항값이며, Rav는 상기 열처리된 폐탄소섬유의 구간별 서로 다른 복수의 면적에 대한 측정된 전기저항값들의 평균값이다)a) heat treating the waste carbon fiber and
b) measuring electrical resistance of the heat-treated waste carbon fiber to select waste carbon fiber,
The selection of the step b) is performed by calculating a deviation value of measured electric resistance values for a plurality of areas of the heat-treated waste carbon fibers by intervals and using the calculated values to select waste carbon fibers,
The step b)
A first step of selecting waste carbon fibers having the calculated value satisfying a predetermined reference value or less; And
Comparing the electric resistance value of the corrugated carbon fiber before use of the waste carbon fiber to select a waste carbon fiber satisfying formula 2 below;
/ RTI >
And the waste carbon fiber satisfying the first sorting and the second sorting is selected.
[Formula 2]
0.8R 0 ? R av ? 1.1R 0
(Where R 0 is the electric resistance value of the new carbon fiber before use of the waste carbon fiber, and R av is the average value of the measured electric resistance values for a plurality of different areas of the heat- to be)
상기 a) 단계의 열처리는 450 내지 550℃에서 수행되는 폐탄소섬유의 재활용 방법.The method according to claim 1,
Wherein the heat treatment in step a) is performed at 450 to 550 ° C.
상기 폐탄소섬유의 재활용 방법은,
c) 상기 기설정된 기준값을 초과하는 상기 산출값을 가지는 폐탄소섬유를 재열처리하는 단계를 더 포함하는 폐탄소섬유의 재활용 방법.The method according to claim 1,
The method for recycling waste carbon fibers comprises:
c) reheating the waste carbon fiber having the calculated value exceeding the predetermined reference value.
상기 b) 단계의 전기저항 측정 시 전기저항 측정 장비의 프로브간 간격은 1 cm 이하인 폐탄소섬유의 재활용 방법.The method according to claim 1,
The method of recycling waste carbon fiber according to claim 1, wherein the distance between the probes of the electrical resistance measuring instrument is 1 cm or less.
상기 폐탄소섬유는 직조된 매트 형태의 직물인 폐탄소섬유의 재활용 방법.5. The method according to any one of claims 1, 2, 4, and 5,
Wherein said waste carbon fiber is a fabric in the form of a woven mat.
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| KR1020170136231A KR101920912B1 (en) | 2017-10-20 | 2017-10-20 | Method for recycling carbon fiber used |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210078823A (en) | 2019-12-19 | 2021-06-29 | 한국신발피혁연구원 | Rubber composition for shoes outsole having recycled carbon fiber |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101763789B1 (en) * | 2016-03-22 | 2017-08-02 | 재단법인 한국탄소융합기술원 | Method for collecting recycled carbon fiber from carbon fiber reinforced plastic |
-
2017
- 2017-10-20 KR KR1020170136231A patent/KR101920912B1/en active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20210078823A (en) | 2019-12-19 | 2021-06-29 | 한국신발피혁연구원 | Rubber composition for shoes outsole having recycled carbon fiber |
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