KR102283419B1 - 장섬유 보강 열가소성 수지의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 장섬유들이 번들(Bundle) 형태로 모여있는 장섬유 합사물에 매트릭스 수지인 열가소성 수지를 함침시킨 후 열처리 및 절단하여 칩(Chip) 형태인 장섬유 보강 열가소성 수지를 제조할때, 상기 장섬유 합사물로 (ⅰ) 아라미드 장섬유와 (ⅱ) 융점이 아라미드 장섬유 보다 상대적으로 낮은 열가소성 장섬유들이 혼재되어 있는 하이브리드 장섬유 합사물을 사용하는 것을 특징으로 한다.
하이브리드 장섬유 합사물에 매트릭스 수지(열가소성 수지)를 함침시킨 후 열처리할 때 하이브리드 장섬유 합사물을 이루는 열가소성 장섬유는 용융되어 열가소성 수지 용융물로 변하여 아라미드 장섬유들 사이에 깊숙히 침투하거나 아라미드 장섬유 표면에 도포된다. 그로 인해 매트릭스 수지(열가소성 수지)와 상용성이 뛰어난 열가소성 수지 용융물이 침튜/도포된 아라미드 섬유는 매트릭스 수지(열가소성 수지)와 접착면적이 넓어지고 상용성도 향상되어 결국 매트릭스 수지(열가소성 수지)와의 접착력이 크게 향상된다.
그로 인해, 폴리프로필렌 수지로 노트북, 핸드폰, TV 베젤등과 같은 전자부품 등을 제조할 때 본 발명으로 제조된 장섬유 보강 열가소성 수지를 첨가해 주면 최종제품의 내열성과 파손강도가 크게 향상된다.
하이브리드 장섬유 합사물에 매트릭스 수지(열가소성 수지)를 함침시킨 후 열처리할 때 하이브리드 장섬유 합사물을 이루는 열가소성 장섬유는 용융되어 열가소성 수지 용융물로 변하여 아라미드 장섬유들 사이에 깊숙히 침투하거나 아라미드 장섬유 표면에 도포된다. 그로 인해 매트릭스 수지(열가소성 수지)와 상용성이 뛰어난 열가소성 수지 용융물이 침튜/도포된 아라미드 섬유는 매트릭스 수지(열가소성 수지)와 접착면적이 넓어지고 상용성도 향상되어 결국 매트릭스 수지(열가소성 수지)와의 접착력이 크게 향상된다.
그로 인해, 폴리프로필렌 수지로 노트북, 핸드폰, TV 베젤등과 같은 전자부품 등을 제조할 때 본 발명으로 제조된 장섬유 보강 열가소성 수지를 첨가해 주면 최종제품의 내열성과 파손강도가 크게 향상된다.
Description
본 발명은 장섬유 보강 열가소성 수지(Long Fiber reinforced Thermoplastics : 이하 "LFT"라고 약칭한다)의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전자부품 소재용 열가소성 수지로 널리 사용되고 있으나 표면에 반응기가 없는 폴리프로필렌 수지와의 상용성 및 접착력이 우수함과 동시에 내충격성이 뛰어난 LFT의 제조방법에 관한 것이다.
노트북, 핸드폰, TV베젤 등과 같은 전자부품 또는 산업용 부품들은 파손강도 개선 등을 위해 단순히 열가소성 수지만을 사용하여 제조하는 방법 대신에 열가소성 수지에 칩(Chip) 형태를 구비하는 장섬유 보강 열가소성 수지(LFT)를 첨가, 혼합하여 제조하는 방법으로 많이 생산되고 있다.
이때, 상기 열가소성 수지로는 가격이 저렴하고 성형시간이 단축 가능한 폴리프로필렌 수지가 주로 사용되고 있다.
한편, 상기 칩(Chip) 형태를 구비하는 장섬유 보강 열가소성 수지(LFT)는 장섬유 형태인 유리섬유들이 번들(Bundle) 형태로 모여 있는 유리섬유 합사물에 열가소성 수지를 함침시킨 후 일정길이로 절단하는 방법으로 주로 제조되어 왔다.
그러나, 상기와 같이 강화용 장섬유로 유리섬유를 사용하는 경우에는 유리섬유 고유물성에 기인하여 최종제품인 전자부품 또는 산업용 부품의 열팽창 현상을 효과적으로 막을 수 없어서 결국 열변형이 심하게 발생되는 문제가 발생되었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 장섬유 보강 열가소성 수지(LFT) 제조시 강화용 장섬유로 유리섬유 대신에 내열성이 우수한 아라미드 장섬유를 사용하는 방법도 시도된 바 있으나, 통상의 아라미드 장섬유는 표면에 반응기가 없는 폴리프로필렌 수지와의 상용성 및 접착력이 떨어져 최종제품의 파손강도가 크게 저하되는 문제가 발생되었고, 이로 인해 강화용 장섬유로 통상의 종래 아라미드 장섬유를 사용하는 경우 성형시간이 단축되고 가격이 저렴한 폴리프로필렌 수지를 사용하여 전자부품 또는 산업용 부품을 생산하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명의 과제는 장섬유 보강용 열가소성 수지(LFT)를 구성하는 아라미드 장섬유와 매트릭스 수지(열가소성 수지)간의 접착성이 크게 향상된 장섬유 열가소성 수지(LFT)를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 전자부품 또는 산업용 부품 제조에 사용되어 최종제품의 열변형을 효과적으로 방지함과 동시에 파손강도를 향상시킬 수 있는 장섬유 보강용 열가소성 수지(LFT)의 제조방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는 장섬유들이 번들(Bundle) 형태로 모여있는 장섬유 합사물에 매트릭스 수지인 열가소성 수지를 함침시킨 후 열처리 및 절단하여 칩(Chip) 형태인 장섬유 보강 열가소성 수지를 제조할 때, 장섬유 합사물로 (ⅰ) 아라미드 장섬유와 (ⅱ) 융점이 아라미드 장섬유 보다 상대적으로 낮은 열가소성 장섬유들이 혼재되어 있는 하이브리드 장섬유 합사물을 사용한다.
상기 하이브리드 장섬유 합사물은 아라미드 장섬유 50~99중량%와 상기 열가소성 장섬유 1~50%로 구성한다.
하이브리드 장섬유 합사물에 매트릭스 수지(열가소성 수지)를 함침시킨 후 열처리할 때 하이브리드 장섬유 합사물을 이루는 열가소성 장섬유는 용융되어 열가소성 수지 용융물로 변하여 아라미드 장섬유들 사이에 깊숙히 침투하거나 아라미드 장섬유 표면에 도포된다. 그로 인해 매트릭스 수지(열가소성 수지)와 상용성이 뛰어난 열가소성 수지 용융물이 침투/도포된 아라미드 섬유는 매트릭스 수지(열가소성 수지)와 접착면적이 넓어지고 상용성도 향상되어 결국 매트릭스 수지(열가소성 수지)와의 접착력이 크게 향상된다.
그로 인해, 폴리프로필렌 수지로 노트북, 핸드폰, TV 베젤등과 같은 전자부품 등을 제조할 때 본 발명으로 제조된 장섬유 보강 열가소성 수지를 첨가해 주면 최종제품의 내열성과 파손강도가 크게 향상된다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 장섬유 보강용 열가소성 수지(LFT)의 제조방법은, 장섬유들이 번들(Bundle) 형태로 모여있는 장섬유 합사물에 매트릭스 수지인 열가소성 수지를 함침시킨 후 열처리 및 절단하여 칩(Chip) 형태인 장섬유 보강 열가소성 수지를 제조할때 상기 장섬유 합사물로 (ⅰ) 아라미드 장섬유와 (ⅱ) 융점이 아라미드 장섬유 보다 상대적으로 낮은 열가소성 장섬유들이 혼재되어 있는 하이브리드 장섬유 합사물을 사용하는 것을 특징으로 한다.
하이브리드 장섬유 합사물에 매트릭스 수지(열가소성 수지)를 함침시킨 후 열처리할 때 하이브리드 장섬유 합사물을 이루는 열가소성 장섬유는 용융되어 열가소성 수지 용융물로 변하여 아라미드 장섬유들 사이에 깊숙히 침투하거나 아라미드 장섬유 표면에 도포된다. 그로 인해 매트릭스 수지(열가소성 수지)와 상용성이 뛰어난 열가소성 수지 용융물이 침투/도포된 아라미드 섬유는 매트릭스 수지(열가소성 수지)와 접착면적이 넓어지고 상용성도 향상되어 결국 매트릭스 수지(열가소성 수지)와의 접착력이 크게 향상된다.
그로 인해, 폴리프로필렌 수지로 노트북, 핸드폰, TV 베젤등과 같은 전자부품 등을 제조할 때 본 발명으로 제조된 장섬유 보강 열가소성 수지를 첨가해 주면 최종제품의 내열성과 파손강도가 크게 향상된다.
상기 하이브리드 장섬유 합사물은 아라미드 장섬유 50~99중량%와 상기 열가소성 장섬유 1~50%로 구성되는 것이 바람직하다. 아라미드 장섬유의 함량이 50중량% 미만이면 상기 LFT를 첨가하여 제조된 전자부품의 내열성 및 파손강도가 저하될 수 있고, 열가소성 장섬유의 함량이 1중량% 미만인 경우에는 LFT를 구성하는 아라미드 장섬유와 매트릭스 수지(열가소성 수지) 간의 접착력이 떨어져 결국 제조된 전자부품 파손강도가 저하될 수 있다.
상기 매트릭스 수지인 열가소성 수지로는 폴리프로필렌 수지를 사용하는 것이 성형시간 단축 및 비용절감 등에 유리하다.
상기 하이브리드 장섬유, 합사물을 구성하는 열가소성 장섬유는 폴리프로필렌 장섬유, 폴리에틸렌 장섬유, 폴리에스테르 장섬유, 폴리아미드 장섬유, 폴리우레탄 장섬유, 폴리아크릴 장섬유 또는 폴리비닐알코올 장섬유를 사용할 수 있으며, 바람직하기로는 매트릭스 수지인 열가소성 수지와 동일한 수지로 구성된 장섬유를 사용하는 것이 상용성 및 접착성 개선에 바람직하다.
바람직한 일례로서, 하이브리드 장섬유 합사물을 구성하는 열가소성 장섬유로는 폴리프로필렌 장섬유를 사용하고, 매트릭스 수지인 열가소성 수지로는 폴리프로필렌 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.
하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 구현예로서 발명의 보호범위가 하기 실시예들 만으로 한정되는 것은 아니다.
실시예
1
1,500데니어의 아라미드 장섬유 4가닥과 1,000데니어의 폴리프로필렌 장섬유 2가닥을 합사하여 하이브리드 장섬유 합사물을 제조한 다음, 제조된 하이브리드 장섬유 합사물에 폴리프로필렌 수지(매트릭스 수지) 용융물을 함침시킨 후 200℃로 열처리한 다음, 이를 냉각 및 절단하여 칩(Chip) 형태를 구비하는 아라미드 보강 폴리프로필렌 수지(LTF)를 제조하였다.
상기와 같이 제조된 아라미드 보강 프로필렌 수지(LTF) 30중량%와 폴리프로필렌 수지 70중량%를 혼합, 용융한 다음, 이를 사용하여 휴대폰 케이스를 성형하였다.
이와 같이 제조된 휴대폰 케이스는 180℃에서 50시간 방치시에도 열변형이 없었고, 상기 휴대폰 케이스에 휴대폰을 장착 후 5m 높이에서 20회 자유낙하시에도 휴대폰 케이스의 파손이 전혀 발생되지 않을 정도로 파손강도가 우수하였다.
실시예
2
1,500데니어의 아라미드 장섬유 4가닥과 1,000데니어의 폴리에틸렌 장섬유 1가닥을 합사하여 하이브리드 장섬유 합사물을 제조한 다음, 제조된 하이브리드 장섬유 합사물에 폴리에틸렌 수지(매트릭스 수지) 용융물을 함침시킨 후 200℃로 열처리한 다음, 이를 냉각 및 절단하여 칩(Chip) 형태를 구비하는 아라미드 보강 폴리프로필렌 수지(LTF)를 제조하였다.
상기와 같이 제조된 아라미드 보강 프로필렌 수지(LTF) 30중량%와 폴리에틸렌 수지 70중량%를 혼합, 용융한 다음, 이를 사용하여 휴대폰 케이스를 성형하였다.
이와 같이 제조된 휴대폰 케이스는 180℃에서 50시간 방치시에도 열변형이 없었고, 상기 휴대폰 케이스에 휴대폰을 장착 후 5m 높이에서 20회 자유낙하시에도 휴대폰 케이스의 파손이 전혀 발생되지 않을 정도로 파손강도가 우수하였다.
비교실시예
1
1,500데니어의 아라미드 장섬유 4가닥을 합사하여 아라미드 장섬유 합사물을 제조한 다음, 제조된 아라미드 장섬유 합사물에 폴리프로필렌 수지(매트릭스 수지) 용융물을 함침시킨 후 200℃로 열처리한 다음, 이를 냉각 및 절단하여 칩(Chip) 형태를 구비하는 아라미드 보강 폴리프로필렌 수지(LTF)를 제조하였다.
상기와 같이 제조된 아라미드 보강 프로필렌 수지(LTF) 30중량%와 폴리프로필렌 수지 70중량%를 혼합, 용융한 다음, 이를 사용하여 휴대폰 케이스를 성형하였다.
이와 같이 제조된 휴대폰 케이스는 180℃에서 50시간 방치시 열변형이 일어나고, 상기 휴대폰 케이스에 휴대폰을 장착 후 5m 높이에서 10회 자유낙하시에도 휴대폰 케이스가 파손될 정도로 파손강도가 불량하였다.
Claims (4)
- 장섬유들이 번들(Bundle) 형태로 모여있는 장섬유 합사물에 매트릭스 수지인 열가소성 수지를 함침시킨 후 열처리 및 절단하여 칩(Chip) 형태인 장섬유 보강 열가소성 수지를 제조함에 있어서, 상기 장섬유 합사물로 (ⅰ) 아라미드 장섬유와 (ⅱ) 융점이 아라미드 장섬유 보다 상대적으로 낮은 열가소성 장섬유들이 혼재되어 있는 하이브리드 장섬유 합사물을 사용하는 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 열가소성 수지의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 하이브리드 장섬유 합사물은 아라미드 장섬유 50~99중량%와 상기 열가소성 장섬유 1~50%로 구성되는 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 열가소성 수지의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 매트릭스 수지인 열가소성 수지는 폴리프로필렌 수지인 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 열가소성 수지의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 하이브리드 장섬유 합사물을 구성하는 열가소성 장섬유는 폴리프로필렌 장섬유, 폴리에틸렌 장섬유, 폴리에스테르 장섬유, 폴리아미드 장섬유, 폴리우레탄 장섬유, 폴리아크릴 장섬유 및 폴리비닐알코올 장섬유 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 장섬유 보강 열가소성 수지의 제조방법.
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