KR102311364B1 - 탄소섬유 복합수지를 포함하는 합성목재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 목분과 수지간의 계면결합력을 강화시켜 합성목재의 기계적 강도를 향상시킬 수 있고, 목분에 우수한 기계적 물성을 갖는 탄소섬유 복합수지를 포함함으로써, 열에 의한 수축 팽창이 거의 없어 뒤틀림을 방지할 수 있으며, 재시공으로 인한 번거러움과 비용을 줄일 수 있는 탄소섬유 복합수지를 포함하는 합성목재에 관한 것으로, 이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지를 포함하는 합성목재는 목분과 탄소섬유 복합수지를 포함하되, 탄소섬유 복합수지는 페녹시 고분자 수지와 소정의 길이를 갖는 탄소 단섬유를 포함하는 탄소섬유 복합수지 조성물로부터 제조된다.

Description

탄소섬유 복합수지를 포함하는 합성목재{WOOD PLASTIC COMPOUND COMPRISING CARBON FIBER COMPOSITE RESIN}
본 발명은 우수한 기계적 물성을 갖는 탄소섬유 복합수지를 포함하는 합성목재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목분과 수지간의 계면결합력을 강화시켜 합성목재의 기계적 강도를 향상시킬 수 있고, 열에 의한 수축 팽창이 거의 없어 뒤틀림을 방지할 수 있고, 재시공으로 인한 번거러움과 비용을 줄일 수 있는 탄소섬유 복합수지를 포함하는 합성목재에 관한 것이다.
일반적으로 복합재료의 가장 보편적인 구조는 접합 재료로서 기능을 하는 기지(Matrix)와 보강재로서 기능을 하는 필러(Filler)의 두가지의 요소로 이루어지고,'복합수지'는 수지(Resin, Polymer, Plastic)가 기지(Matrix) 역할을 하는 복합재료를 칭한다.
이러한 복합수지 중에서 가장 널리 이용되는 복합수지는 강도가 높은 고탄성률의 연속섬유를 보강재로 이용한 것으로, 이는 열경화성 수지(에폭시, 불포화 폴리에스터, 페놀포름알데히드, 폴리이미드 등)나 열가소성 수지(폴리에스터, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등)에 유리섬유, 탄소섬유, 세라믹섬유 및 금속섬유 등을 하나 이상 포함하는데, 이러한 복합수지는 원료 섬유의 가격이 높고 제조공정이 복잡하여 제조비용 또한 높기 때문에 이의 응용분야가 우주항공용 및 국방용 등으로 극히 제한적으로 이용되는 단점이 있다.
그럼에도 불구하고, 복합수지의 수요는 종래의 우주항공 및 국방 분야에서 현재 자동차용과 일상의 범용 생활용품에 이르기까지 다양한 산업 분야로 확대되고 있으며, 이에 따른 보급화 기술이 시급히 요구되고 있는 실정이다. 특히, 자동차의 세밀 부품, 모바일과 같은 IT기기의 외장 또는 부품, 각종 가전기기 내지는 건축자재용 부품 등에서 높은 인장강도, 파괴인성 및 충격강도 등과 같이 우수한 기계적 특성뿐만 아니라 재료의 경량화에 대한 요구로 복합수지의 필요성이 증가하고 있는 실정이다.
그러나, 연속섬유를 보강재로 사용하는 종래의 복합수지의 경우에는 일방향 배향을 갖기 때문에 복합수지의 탄성률과 강도가 섬유의 배향 방향에서만 가장 높게 나타난다. 따라서 섬유의 수직방향에서 가해지는 외력에 대하여 전혀 저항을 하지 못하며 매트릭스 역할을 하는 수지만 저항하므로 기계적 성질이 매우 낮은 결과 일방향 복합수지는 역학적인 이방성이 매우 큰 단점이 있다.
또한, 복합수지는 상기와 같은 일방향 이방성의 단점을 보완하기 위해 섬유를 지지하는 매트릭스 수지로서 대부분 열경화성 수지를 사용하고 있는데, 실제 성형 시에 경화 시간이 1시간 이상 필요해 생산성이 떨어질 뿐만 아니라, 그 특성상 한번 경화되면 열을 가해도 용융되지 않아 재활용하기 어려운 단점이 있으며, 대부분의 이러한 복합수지는 현재 매립하는 방식으로 처리되고 있는데, 이는 경제적으로도 많은 낭비이고 심각한 환경오염을 야기시킬 우려가 있다.
이러한 열경화성 매트릭스 수지의 대표적인 사용 예로서, 에폭시 수지 등이 있는데, 에폭시 수지는 분자 내에 2개 이상의 에폭시기를 갖는 에폭시 단량체를 경화제와 혼합시켰을 때 발생하는 에폭시기의 고리 열림에 의해 형성된 네트워크 고분자로 이루어진 열경화성 수지로서, 화학 성분에 대한 저항성과 내구성이 뛰어나고 경화 시의 체적 수축률이 낮아 복합재료분야에서 필수적인 고기능성 원자재로 사용되고 있다. 그러나, 에폭시 수지는 열경화 수지로서 경화 이후에 3차원적인 망상 가교 구조를 형성하고, 이러한 구조는 재료에 뛰어난 내구성과 내부식성을 부여한다는 장점을 가지고 있지만, 한편으로는 사용하고 난 재료를 처리하고 재활용하는 것이 매우 어렵다는 단점 또한 가지고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 최근에는 열경화성 수지를 사용하지 않고 열가소성 수지를 복합수지에 사용하기 위한 노력의 일환으로 폴리프로필렌(PP) 수지를 활용하는 기술이 꾸준히 개발되고 있다. 열가소성 수지는 가열 과정을 거치면서 재활용이 가능하고 다양하고 새로운 부품으로 재성형이 가능하기 때문에 열경화성 수지보다 더욱 친환경적이라는 것은 잘 알려져 있고, 또한 열가소성 수지는 우수한 가공성, 낮은 단가 그리고 높은 인장강도 등의 장점이 있기 때문에 복합수지의 매트릭스 수지로서 촉망받는 재료 중 하나이다.
그러나, 열가소성 수지는 열경화성 수지에 비해 전반적인 기계적 물성이 낮다는 보다 근본적인 문제가 있다. 특히, 탄소섬유와 같이 표면에 관능기가 거의 존재하지 않는 보강재를 사용할 경우에는 대부분의 열가소성 수지 또한 화학결합이 가능한 관능기가 부족해 탄소섬유와 열가소성 수지간의 계면결합력은 매우 낮을 수 밖에 없으며 이로 인한 낮은 기계적 강도는 탄소섬유 강화 열가소성 복합수지가 갖는 근본적인 취약점으로 인식되고 있다. 이러한 취약점을 개선하기 위해 통상적으로, 보강재의 표면에 소위 사이징제 또는 간단히 사이징(sizing) 또는 사이즈(size)라고 불리는 표면 처리제를 사용하는 경우가 많다.
한편, 일반적으로 실란(Silane) 화합물은 많은 관능기, 즉 활성 결합 부위를 많이 갖고 있기 때문에, 실란 커플링제가 가장 널리 사용되고, 표면에 용이하게 적용할 수 있다. 실란은 그의 유기 관능기가 매트릭스 수지와 화학적으로 상호 작용할 수 있도록 특별히 선택되고, 따라서 보강재와 매트릭스간의 접착이 향상된다. 그러나, 실란 화합물은 분자량이 낮아 고온의 함침공정이나 경화공정과 같은 복합수지 제조를 위한 후공정에서 보강재 표면으로부터 분해 또는 유리되기 쉽고 나아가 계면층이 나노미터(Nano-meter)수준으로 외부의 응력에 저항하는 계면 전단력에 대한 탄성력을 발휘하기가 어렵다. 이를 보완하기 위해, 보강재의 표면을 플라즈마 처리, 코로나 방전 또는 습식 전기화학처리와 같은 방법에 의해 산화시켜 산소 관능기 밀도를 증가시켜 실란 화합물 또는 사이징 조성물의 접착력 효과를 증대시킬 수도 있다.
이와 관련하여 한국 특허공개공보 10-2017-0026741에서는 열가소성 탄소섬유 복합수지의 기계적 물성을 향상시키기 위하여 탄소섬유 표면을 질산처리한 후 표면 거칠기를 유도하고 이후 실란(Silane) 화합물로 표면처리함으로써 열가소성 수지와의 계면결합력을 높여 기계적 강도를 개선하는 방법을 제시하고 있다. 그러나, 이에 의할 경우 표면처리시간이 길고 복잡할 뿐만 아니라 질산과 같은 약품을 사용한다는 점에서 생산성이 저하되거나 환경문제가 발생하기 쉽고, 실란 화합물의 경우 단분자상태의 물질로서 상술한 바와 같이 이후 프리프레그와 같은 고온 성형공정에서 오히려 유기적인 열분해를 일으켜 성형 불량을 발생시킬 가능성이 큰 문제를 가지고 있다.
또한 한국 특허공개공보 10-2017-0121920에서는 열가소성 수지의 가용 용매를 이용하여 가공 중에 용매의 증발 속도를 조절함으로써 열가소성 수지의 결정형을 탄소섬유 표면에 응착시키는 방법을 통해 역시 계면결합력을 높여 열가소성 탄소섬유 복합수지의 기계적 강도를 개선하는 방법을 사용하는 등을 제시하고 있으나, 이 또한 용매의 증발 속도를 제어하기 위해 요구되는 시간과 추가되는 공정 비용이 존재하며 탄소섬유 표면에 잔류하는 용매가 존재 시에는 추후 열처리과정에서 보이드(Void) 불량을 유발하기가 쉽고 오히려 이로 인한 계면결합력의 저하를 가져올 수 있는 문제를 가지고 있다.
또한, 상기와 같은 방법들은 사이징 배합물을 섬유 표면에 안착시키기 위한 습식화학 처리(질산, 용매 등) 또는 건식 화학 처리(예를 들면, CVD, 분말 피복)에 의해 탄소섬유 표면이 활성화된 상태이기 때문에 취급상의 어려움이 유발될 뿐만 아니라 저장 안정성까지 떨어뜨리는 문제를 가지게 된다.
한편, 종래의 합성목재의 경우, 기본적으로 보강재 역할을 하는 목분이 친수성이기 때문에 소수성인 플라스틱 수지와 상용 및 혼합하기가 힘들고 이로 인해 충분한 내구성을 확보하기가 어렵다는 근본적인 기술적 한계가 있다.
이러한 문제를 개선하기 위한 선행문헌들이 다수 개시되어 있는데, 예를 들어, 무수말레산 함유 폴리머 등의 소위 상용화제(compatibilizer)를 사용하는 방법들이 보편화되어 있다. 보다 구체적으로, 한국 등록특허공보 제1175308호, 등록특허공보 제1113114호, 등록특허공보 제0250643호 및 등록특허공보 제0681333호 등에서 합성목재를 구성하는 조성물에서 주로 플라스틱 수지와 목분간의 상용화(Compatibilization)를 통해 계면결합력을 높임으로써 합성목재의 내구성을 향상하는 방법들을 제시하고 있다.
그러나, 위 선행문헌들에 의하더라도 여전히 목분과 플라스틱 수지의 비상용성에서 비롯되는 합성목재의 낮은 구조 강도를 획기적으로 개선시키기 어렵고, 특히 목분의 탄화점(175℃)이 플라스틱 수지의 용융점(180~230℃)보다 낮아 가공 중에 목분이 탄화되는 경우 합성목재의 품질 저하 및 생산성 하락을 야기하는 문제가 되고 있다.
또한, 현재 스마트폰을 비롯한 모바일 기기에서 보다 넓은 화면을 구현하기 위한 액정 글래스의 미세 베젤화(Bezel-less)를 충족하기 위해 액정 글래스와 브라켓을 접합하는 부위에 대한 최소화가 요구되고 있으며, 베젤의 폭이 종래의 5mm이상의 수준에서 최근에는 1mm이하까지 요구되고 있어, 이를 접합하기 위한 접착제의 폭 또한 미세화가 필연적으로 요구되고 있다.
이에 따라 탄성력이 우수한 폴리우레탄 접착제를 미세폭으로 도포하는 방식의 기술이 적극 검토되고 있으나, 브라켓 소재인 나일론(PA) 또는 부틸렌 테레프탈레이트(PBT)와 폴리우레탄 접착제 사이의 접착력이 낮아 조립 신뢰성 및 내구성이 문제가 되고 있다.
이와 관련하여 접합강도를 향상시키기 위해 한국 공개특허공보 제10-2004-0101650호에서 접착공정 전에 전처리 공정으로 플라스틱 표면을 개질 시키는 방법을 기재하고 있으나, 나일론소재의 표면을 개질하기 위한 공정이 추가됨에 따라 공정 효율성이 저하되며, 기술적으로 접착력이 유지되는 라이프타임(Life time)이 짧아 일정 시간이 경과되면 접착 성능이 떨어지는 문제점이 발생한다. 또한, 접착력을 향상시키기 위해 US 2006/0084755호에서는 이소시아네이트 및 블록 아크릴 공중합체를 포함하고, 여기서 이소시아네이트가 중합체성 이소시아네이트 또는 이소시아네이트-말단 예비중합체를 포함하여, 폴리우레탄 예비중합체의 반응성을 더욱 강화함으로써 비극성표면을 갖는 피착재와의 접합강도를 향상시키고 있으나, 경화반응에 참여하는 관능기의 수율에 따라 표면 접착력에 편차가 발생하기 쉽고, 또한 급격한 반응속도에 의한 가교도의 증가와 그에 따른 점도 변화로 인해 여전히 토출 불량을 개선하기 어렵다.
따라서, 현재까지 알려진 복합수지는 개선의 필요성에 대한 요구가 여전하며, 보다 용이하게 성형이 가능하면서도 기계적 물성을 확보할 수 있는 해결 방법에 대한 요구가 여전한 실정이다.
한국 특허공개공보 제10-2017-0026741호 한국 특허공개공보 제10-2017-0121920호 한국 등록특허공보 제1175308호 한국 등록특허공보 제1113114호 한국 등록특허공보 제0250643호 한국 등록특허공보 제0681333호 한국 공개특허공보 제10-2004-0101650호 미국 공개특허공보 2006/0084755호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 목분과 수지간의 계면결합력을 강화시켜 합성목재의 기계적 강도를 향상시킬 수 있고, 열에 의한 수축 팽창이 거의 없어 뒤틀림을 방지할 수 있으며, 재시공으로 인한 번거러움과 비용을 줄일 수 있는 탄소섬유 복합수지를 포함하는 합성목재를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 목분과 탄소섬유 복합수지를 포함하고, 탄소섬유 복합수지는 화학식 1에 따른 페녹시 고분자 수지와 탄소 단섬유를 포함하되,
(화학식 1)
Figure 112020139380178-pat00001
여기서, n은 1 내지 100의 정수인 탄소섬유 복합수지 조성물로부터 제조된, 탄소섬유 복합수지를 포함하는 합성목재에 의해 달성된다.
바람직하게는, 페녹시 고분자 수지는 중량평균분자량이 10,000 내지 70,000 g/mol일 수 있다.
바람직하게는, 탄소 단섬유는 1 내지 6mm의 길이를 갖는 것일 수 있다.
바람직하게는, 페녹시 고분자 수지 100중량부 대비 탄소 단섬유 10 내지 200중량부를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 탄소 단섬유는 사이징 처리된 것일 수 있다.
바람직하게는, 탄소섬유 복합수지 조성물은 우레아, 이소시아네이트, 멜라민 등의 경화제를 더 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 탄소섬유 복합수지는 탄소섬유 복합수지 조성물을 180 내지 200℃에서, 80 내지 120분 동안, 120 내지 150 m/s의 회전 속도로 혼합하여 제조된 것일 수 있다.
바람직하게는, 목분 100중량부 대비 탄소섬유 복합수지 50 내지 200중량부를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 합성목재는 합성목재용 플라스틱 수지를 더 포함하되, 탄소섬유 복합수지 100중량부 대비 합성목재용 플라스틱 수지 10 내지 100중량부를 포함하는 것일 수 있다.
바람직하게는, 합성목재용 플라스틱 수지는 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌 및 이들의 공중합체나 이들 중합체의 혼합물 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명에 따르면 접착성이 우수한 열가소성 페녹시 고분자 수지를 탄소 단섬유와 혼합함으로써 성형성이 우수할 뿐만 아니라, 기계적 물성이 우수한 신규의 복합수지를 제공함으로써 복합수지의 보급화 기술에 기여할 수 있는 등의 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 페녹시 고분자 수지의 열적 특성으로 인해 매트릭스 수지로서 우수한 재활용 특성을 제공함으로써 경제적 및 환경적 측면에서의 개선 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 3차원 등방성을 가진 방열성, 경량성 및 내식성을 구비한 탄소섬유 복합수지를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 합성목재(목재-플라스틱 복합재)에서 목분과 수지간의 계면결합력을 강화시켜 합성목재의 기계적 강도를 향상시킬 수 있고, 외부에 노출이 많은 합성목재로 사용될 경우 열에 의한 수축 팽창이 거의 없어 시공 후에 뒤틀림 등이 발생하지 않으며, 이로 인해 뒤틀림 등으로 재시공을 해야 하는 번거러움과 비용을 줄일 수 있는 등의 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 보강재로서 길이 1 내지 6mm의 탄소 단섬유를 복합화한 페녹시 복합수지 조성물을 단독 혹은 종래의 폴리아미드 등과 혼합하여 사용함으로써 폴리우레탄계 접착제와의 접착력을 향상시킬 수 있고, 모바일 브라켓용 수지 조성물로 사용할 때 우수한 접착성과 내구성을 갖는 등의 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 탄소섬유 복합수지를 폐플라스틱 수지의 블렌드나 얼로이에 상용화제(Compatibilizer)로 사용함으로써 우수한 단일 물성을 구현할 수 있어 폐플라스틱 수지의 우수한 재활용성을 제공할 수 있는 등의 기술적 효과가 있다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지 내 탄소 단섬유의 배향을 비교한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지의 페녹시 고분자 수지와 목분의 주성분인 셀룰로스 간의 수소결합을 보여 주는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 표시장치 브라켓용 수지 조성물을 이용하여 스마트폰에서 액정 글래스와 브라켓을 접착하는 과정을 설명하는 도면이다.
본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 정의를 포함하는 본 명세서가 우선할 것이다. 또한 본 명세서에서 설명되는 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 적합한 방법 및 재료가 본 명세서에 기재된다.
본 발명의 제1 양상에 따른 탄소섬유 복합수지 조성물과 제2 양상에 따른 탄소섬유 복합수지는 페녹시 고분자 수지와 탄소 단섬유(Chopped Carbon fiber)를 포함할 수 있다.
본 발명자들은 종래의 열경화형 복합수지가 갖는 재활용성 문제와 낮은 성형성 및 열가소성 복합수지 갖는 낮은 기계적 강도를 개선하기 위한 방법으로서 탄소섬유를 입자상으로 갖는 컴파운드(Compound) 형태의 복합수지를 구상하였고, 예의 연구한 결과 탄소 단섬유를 열가소성 페녹시 고분자 수지와 복합화(Compounding)하는 것을 착안하여 본 발명을 완성하였다. 이에 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지 조성물로 제조된 탄소섬유 복합수지는 탄소 단섬유의 보강으로 인해 기본적으로 우수한 기계적 강도, 3차원 등방성을 가진 방열성, 경량성 및 내식성 등을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지 내 탄소 단섬유의 배향을 비교한 도면인 도 1을 참조하여 본 발명의 배향에 대해 설명한다. 도 1에서 정육면체는 편의상 탄소섬유 복합수지를 도시한 것으로 단지 개념을 설명하기 위한 것이다.
일반적으로, 단일 입자로 이루어진 금속과 같은 소재가 아닌 복합수지는 기본적으로 축에 따라 물성값이 달라지는 이방성(Anisotropy)를 갖는데, 보강재인 섬유는 이방성 재료로 섬유길이 방향에서 가장 강한 강도를 나타낸다. 따라서 복합수지 내부에 섬유가 어떤 분산 또는 배열 형식을 취하게 할 것인지는 복합수지 설계의 기본이 되는 중요한 문제이다. 섬유장이 짧은 섬유는 기본적인 배향방식으로서 일방향 배향(도 1의 (a)), 2차원 불규칙 배향(도 1의 (b)), 3차원 불규칙 배향(도 1의 (c))의 3종류가 있으며, 3차원 불규칙 배향으로 갈수록 3차원 등방성을 갖게 되는데 복합수지는 등방성(Isotropy)을 가질수록 균일한 물성을 확보하게 된다.
따라서, 본 발명에 따르면, 도 1의 (c)에서와 같이 탄소 단섬유가 매트릭스 수지인 페녹시 고분자 수지(1) 내에 3차원적으로 불규칙하게 배향되도록 길이가 1 내지 6mm인 탄소 단섬유(2-1, 2-3, 2-6)를 사용하며, 또한 길이 별로 나누어 배합할 수 있으나 배합량의 비율은 특별히 제한하지는 않는다. 예를 들어, 탄소 단섬유 전체 중량에서 길이 별로 1mm, 3mm, 6mm로 나누어 각각 10중량부, 50중량부, 40중량부씩 투입할 수 있고, 더욱 바람직하게는 1mm, 3mm, 6mm로 나누어 각각 30중량부, 40중량부, 30중량부씩 투입할 수 있다. 이와 같이 탄소 단섬유(2-1, 2-3, 2-6)를 길이 별로 첨가하면 보강재인 탄소섬유의 길이가 현저하게 짧아짐으로써 열경화형 매트릭스 수지 대비 상대적으로 융용점도가 높은 열가소성 매트릭스 수지에 대한 함침성이 현저하게 개선이 될 뿐만 아니라, 다양한 형태를 가진 경박단소 부품들의 성형이 용이하게 된다.
이때, 탄소 단섬유의 길이가 1mm 미만인 경우에는 탄소 단섬유끼리의 응집이 발생하여 매트릭스 수지 내에 분산되기 어렵고, 6mm를 초과하는 경우에는 3차원 불규칙 배향보다는 일방향 내지 2차원 불규칙 배향이 이루어지기 쉬울 뿐만 아니라 섬유끼리 다발성 응집이 발생할 가능성이 있다.
또한, 탄소 단섬유를 보강하는 복합수지를 제조함에 있어서, 우수한 매트릭스 수지를 확보하는 것이 매우 중요하다. 특히, 탄소 단섬유와 열가소성 매트릭스 수지 간의 취약한 계면을 보강하기 위해서는 고분자 수지 사슬 상에 관능기가 대량 존재해야 하고 또한 매트릭스 수지 자체의 기계적 물성이 우수해야 한다. 폴리프로필렌을 비롯한 종래의 열가소성 수지들을 사용할 경우에는 부족한 관능기 분포와 낮은 수지 강도로 인해 상기와 같은 목적을 달성하기가 어렵다.
본 발명자들은 매트릭스 수지로서 기본적으로 열가소성을 지니고 동시에 선택적으로 열경화가 가능한 형태의 구조를 갖는 고분자 수지인 페녹시 고분자 수지를 착안하고 본 발명을 완성하였다. 이러한 페녹시 고분자 수지는 열가소성 수지로 비스페놀 A와 클로로히드린의 반응에 의해 얻어진 폴리히드록시 에테르로서, n=100정도의 고분자량 수지이며 에폭시 수지와 비슷하나 분자 말단에 활성인 에폭시기를 갖지 않고 에폭시 수지보다도 대단히 큰 고분자로서 열가소성이라는 점이 다른 특징이 있다.
통상적으로 페녹시 고분자 수지는 피착재에 대한 접착성과 기계적 물성이 우수하고 성형 수축이 작을 뿐만 아니라 기체, 특히 산소투과성이 플라스틱 수지 중에서 매우 낮은 편에 속해 대부분 성형 재료 및 도료로서 많이 이용되고 있다. 또한, 분자 중에 수산기를 가지고 있어 열가소성 수지임에도 불구하고 이소시아네이트, 우레아, 멜라민 등을 경화제로 사용할 경우 가교 구조를 형성함으로써 사용 목적에 따라 선택적으로 열경화반응을 통해 가교 구조를 형성할 수 있을 뿐만 아니라 다른 열경화성 수지와의 호환성을 용이하게 높일 수가 있는 특징이 있다.
일 실시예에서, 페녹시 고분자 수지는 하기 화학식 1에 따른 페녹시 고분자 수지일 수 있다.
(화학식 1)
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여기서, n은 1 내지 100의 정수이다.
화학식 1에 따른 페녹시 고분자 수지는 비스페놀류 및 에피클로로히드린으로부터 합성되는 폴리히드록시 폴리에테르로서, 열가소성 수지에 해당한다. 또한 화학식 1의 페녹시 고분자 수지의 구조는 반복되는 분자 사슬에 하이드록실기(hydroxyl group)를 내재하고 있어 탄소섬유에 대한 우수한 접착성을 부여하며, 다량의 하이드록실기가 탄소섬유와 매트릭스 수지 사이의 계면에 분포함으로써 우수한 계면접합강도를 가지며 이로 인해 접착성 발현을 위한 별도의 공정이 필요치 않은 장점이 있다.
또한, 화학식 1에 따른 페녹시 고분자 수지는 분자 단위가 반복되어 폴리올(polyol) 특성을 갖게 되어 높은 기체 차단성을 가지므로 매트릭스 수지와 복합화되어 최종 형태가 되기 전까지 우수한 내습성과 저장안정성을 확보할 수가 있을 뿐만 아니라, 이로부터 생산된 최종 성형 부품은 고온다습한 가혹조건에서도 내구성을 확보할 수 있게 된다.
또한, 화학식 1에 따른 페녹시 고분자 수지는 중앙에 비스페놀(bis-phenol)의 구조를 포함하며 이러한 구조로 인해 높은 내열성과 내구성, 그리고 높은 인장강도를 갖는다. 이로 인해 본 발명의 일 실시예에 따른 페녹시 매트릭스 수지는 복합수지에 우수한 내구성을 부여하게 된다.
또한, 화학식 1에 따른 페녹시 고분자 수지는 에테르기(ether group)를 포함하는 구조를 가짐으로써 높은 내화학성을 가지고, 또한 낮은 용융 점도와 사슬의 유연성을 부여함으로써 복합소재로서의 우수한 가공 특성을 가지므로 탄소 단섬유의 복합화를 보다 용이하게 할 수 있다.
일 실시예에서, 화학식 1의 페녹시 고분자 수지는 10,000 내지 70,000 g/mol의 중량평균분자량을 갖는 것이 바람직하며, 20,000 내지 50,000 g/mol인 것이 더욱 바람직하다. 페녹시 고분자 수지의 중량평균분자량이 10,000 g/mol 미만이면 용융 점도가 지나치게 낮아 탄소 단섬유를 배합할 때 압출성형 시 토출량을 제어하기 힘들고, 중량평균분자량이 70,000 g/mol을 초과하면 용융 점도가 지나치게 높아 역시 토출량을 제어하기 힘들 뿐만 아니라 탄소 단섬유의 배합이 어렵고 배합비를 증가시키기 힘들게 되기 때문이다.
본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지를 구성하는 페녹시 고분자 수지의 경우 수지 단독으로도 사용이 가능하지만 복합수지의 형태를 갖는 것이 더욱 바람직하다. 예를 들어, 종래의 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)에 사용되는 열가소성 내지 열경화형 플라스틱 수지를 단순히 본 발명의 페녹시 고분자 수지만으로 대체하는 것도 가능하나, 복합수지가 사용되는 다양한 환경에서의 구조적 응력을 고려했을 때 복합수지의 형태를 갖는 것이 가장 바람직하다.
일 실시예에서, 탄소 단섬유는 1 내지 6mm의 길이를 갖는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3 내지 6mm의 길이를 갖는 것이다. 탄소 단섬유의 길이가 1mm 미만일 경우, 탄소 단섬유는 분말 형태로 되기 쉽고 이로 인한 단섬유의 응집이 일어나 페녹시 고분자 수지 내에 균일한 분산이 어려우며, 6mm를 초과할 경우에는 탄소 단섬유의 폭방향으로 다발성 응집이 발생하여 이 또한 페녹시 고분자 수지 내에 균일한 분산이 어려워지기 때문이다.
일 실시예에서, 페녹시 고분자 수지 100중량부 대비 10 내지 200중량부의 탄소 단섬유를 배합하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 내지 100중량부, 더욱 바람직하게는 40 내지 80중량부를 배합하는 것이 바람직하다. 탄소단섬유의배합량이10중량부 미만일 경우에는 복합수지의 강도가 발현되기 어려우며, 200중량부를 초과할 경우에는 압출성형 시 토출이 원할하지 않거나 탄소 단섬유 배합 공정이 원활하지 않을 수 있기 때문이다.
일 실시예에서, 탄소 단섬유는 사이징(Sizing)된 것을 사용할 수 있으며, 사이징 물질로는 저분자량의 열경화성 수지 또는 열가소성 수지로 특별히 제한하지 않는다. 이와 같이 탄소 단섬유를 사이징 처리함으로써 배합공정에서 페녹시 고분자 수지 내에 탄소 단섬유의 분산을 용이하게 할 수 있다. 여기서 배합공정은 열을 가할 수 있는 교반혼합기이면 가능하고 특별히 한정하지 않는다.
일 실시예에서, 탄소섬유 복합수지는 압출성형을 통해 펠렛 또는 시트 내지 필름 형태로 수득된 것일 수 있다. 즉 통상의 헨셀 믹서, 슈퍼 믹서 또는 디스퍼션 니더를 사용하여 페녹시 고분자 수지와 탄소 단섬유를 혼합 또는 덩어리 반죽을 만든 후에, 통상의 단축(single) 또는 이축(twin) 압출기를 이용한 용융 압출성형과정을 통해 펠렛 형태로 수득하거나 또는 압출금형을 통해 시트 내지 필름 형태로 수득된 중간기재일 수 있다.
일 실시예에서, 페녹시 고분자 수지와 탄소 단섬유를 혼합하는 과정은 페녹시 고분자 수지 100중량부 대비 탄소 단섬유 10 내지 200중량부를 180 내지 200℃에서, 80 내지 120분 동안, 120 내지 150 m/s의 회전 속도로 혼합하는 것이 바람직하며, 상기 혼합 조건을 벗어나는 경우 탄소 단섬유의 분산성이 저하되거나 또는 사이징제의 과열로 인해 혼합 특성이 감소하는 문제점이 있으므로, 위 혼합 조건으로 혼합하는 것이 보다 바람직하다.
이와 같이 혼합한 후, 탄소섬유 복합수지의 사용목적에 따라 압출을 통해 펠렛 형태로 수득하거나 또는 시트 내지 필름의 형태로 수득이 가능하며, 이때 압출기의 온도는 180 내지 230℃로 설정할 수 있다. 압출성형방법은 당업자에게 주지된 관용적인 종래의 장치 사용법에 따르며, 특별히 제한하지 않는다.
본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지는 시트 또는 필름 형태로 수득할 경우 시트를 직물 형태의 탄소섬유와 직접 고온에서 압착하는 방식으로 함침함으로써 종래의 열가소성 매트릭스 수지를 사용한 프리프레그를 단독으로 대체하거나 또는 프리프레그 적층 시에 중간접합기재로 사용 가능하다. 종래, 열가소성 수지를 사용하여 프리프레그를 제조하는 경우에는 열가소성 수지의 용융물을 압출방식으로 직접 직물 상의 탄소섬유 상에 도포 후 핫 롤러(Hot Roller)를 사용하여 함침시켰으나, 이러한 종래의 열가소성 수지는 점도가 높아 함침을 위해서는 200℃ 이상의 고온을 필요로 하는데, 이때 고온에서의 산화반응으로 인한 타르(Tarr) 발생이 심하고 끈적임 현상이 있으며 높은 점도로 인한 에어포켓 불량이 야기되는 등 고품질의 프리프레그 제조에 어려움이 많았다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지를 시트 또는 필름의 형태로 수득할 경우 이러한 시트와 탄소섬유를 맞붙인 다음 이를 가열 및 가압함으로써 중간 기재를 녹여 탄소섬유에 함침시켜 단독으로 프리프레그를 얻거나, 프리프레그 상에 종래의 방법대로 열경화성 또는 열가소성 매트릭스 수지를 추가로 함침하여 프리프레그를 제조할 수 있고, 이렇게 프리프레그를 얻을 경우 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지를 함침하는 온도는 약 180℃ 이하일 수 있으며, 압출기를 사용하는 방법보다 낮은 온도에서도 성형이 가능하며, 이후 매트릭스 열가소성 수지를 압출하여 함침하는 방법 또한 상술한 바와 동일하게 적용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지 내 페녹시 고분자 수지와 열경화성 또는 열가소성 매트릭스 수지 간의 고분자 상호 확산(inter-diffusion)에 의해 탄소섬유와 매트릭스 수지 간에 보다 견고한 계면결합력이 발생시킴으로써 고품질의 프리프레그를 제조할 수 있게 된다.
또한 에폭시 수지 등으로 대표되는 열경화성 수지는 점도가 낮은 모노머 형태의 용액 상으로 공급되며, 보강재에 함침된 후 용액 조성물에 포함된 경화제가 경화를 개시하는 온도로 가열됨으로써 최종 성형품이 제조된다. 이러한 열경화성 매트릭스 수지를 보강재 상에 함침하는 방법으로는 예를 들면, 기계적 적용법, 예를 들면 코킹 건 또는 임의의 다른 수동 적용 수단을 사용하여 적용할 수 있고; 예를 들면 펌프, 컨트롤 시스템, 공급 건(dosing gun) 어셈블리, 원격 공급 장치 및 도포 건을 사용하는 스월(swirl) 기술을 사용하여 적용할 수 있으며; 스티밍법(steaming)을 사용하여 적용할 수도 있다. 또한 일반적으로 이러한 온도는 약 80℃ 이상 또는 약 100℃ 이상 내지 약 220℃ 이하 또는 약 180℃ 이하일 수 있으며, 일회 경화 사이클 또는 다단 경화 사이클을 사용하여, 약 220℃ 또는 나아가 180℃ 이하의 경화 온도를 적용할 수 있다.
본 발명의 제3 양상에 따른 탄소섬유 강화 플라스틱 프리프레그는 상술한 탄소섬유 복합수지를 탄소섬유 직물에 함침한 것이고, 제4 양상에 따른 탄소섬유 강화 플라스틱은 상술한 탄소섬유 복합수지 조성물을 사용하여 형성된 접착층을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지가 시트 내지 필름 형태인 경우, 보강재와 시트 내지 필름을 압착시켜 제조한 다음 열경화성 매트릭스 수지를 결합시켜 프리프레그를 제조하고, 이어서 최종 경화시켜 복합 물품을 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래의 관용적인 함침 방법들을 특별히 한정하지 않지만, 바람직하게는 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지를 보강재에 결합시킨 후 매트릭스 수지로서 에폭시 수지 조성물을 가열시켜 그 점도를 감소시키고, 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지가 결합된 보강재에 직접 적용하여 수지 함침 프리프레그를 얻거나, 또는 에폭시 수지 조성물을 이형지에 도포하여 박막을 수득한 후 박막을 열 및 압력에 의해 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지가 결합된 보강재 시트의 양면에 압착하는 방법을 사용할 수 있다. 이후, 예를 들면 오토클레이브 및 진공 라인을 설치한 오븐 내의 진공백을 사용할 수 있으며, 오토클레이브법에 있어서는 압력을 가하여 층을 압축하고, 진공 백법은 부품을 오븐에서 경화시킬 때에 백에 도입되는 진공압에 의존한다. 오토클레이브법은 자동차 및 선박 등의 대형 고품질 복합물 부품에 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 방법들 외에도 필라멘트 감기, 인발 성형, 수지 사출 성형 및 수지 트랜스퍼 성형/수지 주입, 진공 지원 수지 트랜스퍼 성형, 또는 이와 동등하거나 유사한 방법을 사용할 수 있는데, 이들에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지 조성물의 페녹시 고분자 수지는 주로 열경화성 매트릭스 수지로 사용되는 에폭시 수지와 구조적인 유사성을 가지고 있기 때문에 양자는 서로 상용성(Compatbility)이 매우 뛰어나고, 이로 인해 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지는 보강재와 매트릭스 수지를 결합시키는 중간기재로서 매우 유용하게 사용될 수 있다.
특히 에폭시 수지의 경우 가교결합을 형성함으로써 압축강도는 강하지만 인장강도나 충격강도가 약하여 다양한 형태의 부품으로 제조하는데 제약이 있지만, 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지를 중간기재로 사용할 경우 외부의 응력이 계면에 전달되었을 때 이를 완화하고 결합력을 유지함으로써 최종 부품의 내구성을 더욱 향상시키는 기능을 할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지는 단독으로 열경화성 매트릭스 수지를 대체할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 탄소섬유 복합수지를 구성하는 페녹시 고분자 수지는 사슬 내에 다량의 하이드록실기를 가지고 있어 이소시아네이트 화합물, 우레아, 멜라민 등의 경화제를 사용할 경우 가교구조를 형성함으로써 열경화성 매트릭스로 사용이 가능하다.
또한 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지는 열경화성 수지를 매트릭스 수지로 사용하는 탄소섬유 강화 플라스틱의 재활용성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 탄소섬유 강화 플라스틱 폐기물에서 탄소섬유를 재수득하고자 다양한 방법들이 연구되고 있으나 아직 현저한 성과를 내지 못하고 있는 실정이나, 본 발명에 따르면 중간기재의 조성물인 페녹시 고분자 수지가 열가소성이기 때문에 범용 용매에 의해 탄소섬유로부터 용이하게 분리가 가능하므로 매트릭스 수지를 열분해시킨 후 용매 침지에 의해 중간기재를 제거하여 탄소섬유를 용이하게 재수득할 수가 있게 된다.
일 실시예에서, 탄소섬유 복합수지는 압출성형을 통해 펠렛 또는 시트 내지 필름 형태로 수득될 수 있다. 이때 시트 내지 필름의 경우 1 내지 50mm의 두께로 형성되는 것이 바람직하며, 필름의 경우에는 1mm 이하의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 시트 및 필름의 두께는 시공되는 사용자의 목적에 따라 결정되는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 특별히 한정하지 않는다.
또한 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지는 시트 내지는 필름 형태로 수득함으로써 접합 면적이 큰 성형품에 단독으로 사용하거나 또는 다층으로 이루어진 적층형 성형품에 접합기재로서 사용 가능하다. 예를 들어, 건축자재 접합부품으로서 다양한 활용이 가능하다. 특히 탄소 단섬유의 내구성, 내습성, 기밀성, 방열성과 함께 페녹시 고분자 수지의 우수한 접착성과 낮은 기체투과성, 내열성 등이 결합되어 방투습용 외관 접합자재 등으로 사용이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지는 시트 및 필름 형태로 수득할 경우 PCB기판, IC보호용 Tray, 웨이퍼보호용 카세트 등의 전자전기용 부품소재로 사용 가능하다. 예를 들어, 다층형 PCB기판의 경우에는 본 발명의 복합수지를 적층 중간기재로 접합하여 방열성을 개선하는데 사용될 수 있고, 기판의 내구성을 향상 시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지는 시트 및 필름 형태로 수득할 경우 자동차 내외장재로 사용 가능하다. 예를 들어, 자동차 배기 머플러의 외관을 보호함으로써 금속 소재의 부식을 방지할 수 있고, 센터페시아의 각종 플라스틱 성형품의 외관을 보호할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지는 펠렛 형태로 수득할 경우 단독으로 또는 다른 플라스틱 수지와 혼합하여 사용할 수 있다. 이와 같이 펠렛 형태로 수득할 경우 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지를 단독으로 성형하거나 또는 종래의 플라스틱 수지와 혼합하여 압출 또는 사출공정을 통해 성형부품으로 직접 성형할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지는 가전기기, IT기기 등의 내외장부품 성형에 사용되는 플라스틱 수지와 혼합하거나 단독으로 성형하여 내외장부품으로 사용할 수 있다.
종래에 가전기기, IT기기 등의 내외장부품의 용도로 사용되는 열가소성 및 열경화성 수지는 고분자의 특성상 기기의 발열에 대처하기가 어렵고 이로 인해 부품의 휨(Warpage)현상이나 열화로 인한 신뢰성의 저하가 발생하기 쉽다. 또한 충격강도를 높이기 위해 공중합체(Copolymer)로 제조된 수지는 공기 중 산소나 오존, 자외선 등과 접하면 변색이나 물성 저하가 일어나는 단점이 있어 내후성이 요구되므로, 이러한 경우에 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지를 단독 또는 혼합하여 사용하게 되면 외장부품의 기계적강도를 높이고 방열성을 높여 높은 신뢰성을 구현할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지와 혼합하여 성형부품으로 성형할 때 혼합되는 플라스틱 수지는 열경화성 수지 내지 열가소성 수지로서 특별히 제한하지 않는다.
이때 열가소성 수지는 올레핀계로서 예컨대, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리부텐-1, 폴리-3-메틸부텐-1, 폴리-펜텐-1, 폴리-4-메틸펜텐-1, 폴리이소부틸렌, 폴리헥센, 에틸렌-프로필렌 코폴리머, 에틸렌-부텐 코폴리머, 에틸렌-펜텐 코폴리머, 에틸렌-헥센 코폴리머, 에틸렌-프로필렌-디엔 코폴리머 등이 사용될 수 있다. 다만, 블렌딩 수지 조성물의 내열성, 재활용성 등을 고려할 때 실질적으로 폴리프로필렌으로 구성된 폴리올레핀 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 폴리프로필렌 내지 폴리에틸렌과 혼합하여 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
바람직하게는, 저밀도 플라스틱, 예를 들어 PET, PP, PS, PC, PE, LDPE, LLDPE 등, 고밀도 플라스틱, 예를 들어 HPPE 이외 각종 선형 고분자, 나일론, 각종 폐비닐, 폐필름 등 및 난해성 플라스틱, 예를 들어 PVC, ABS 등의 각종 플라스틱 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 플라스틱 수지 100중량부 대비 본 발명에 따른 탄소섬유 복합수지 10 내지 100중량부로 배합하는 것이 바람직하다. 이때, 10중량부 미만일 경우에는 혼합 효과가 미미하고 100중량부를 초과할 경우에는 용융점이 높아져 성형성이 저하될 수 있기 때문이다.
본 발명의 제5 양상에 따른 합성목재(4)는 목분과 상술한 탄소섬유 복합수지를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지는 건축내외장재로 사용되는 목재-플라스틱 복합재(Wood Plastic Compound, WPC)인 합성목재의 플라스틱 바인더 수지를 단독으로 대체하거나 또는 종래의 바인더 수지와 혼합하여 사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지의 페녹시 고분자 수지(1)와 목분의 주성분인 셀룰로스(3) 간의 수소결합을 보여 주는 개념도이다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지를 단독 혹은 목분과 혼합하여 사용하게 되면 목분의 주성분인 셀룰로스와 탄소섬유 복합수지 내의 페녹시 고분자 수지에 다량 분포하는 하이드록시기의 강력한 수소결합으로 인해 목분과 복합수지간의 계면결합력이 강화되어 기계적 강도를 향상시킬 수 있고, 또한, 탄소섬유 복합수지 내의 탄소섬유(2)의 높은 강도와 방열성으로 인해 목분의 탄화점이 낮아지고, 탄소섬유 복합수지의 우수한 기체투과성으로 인해 목분의 부식을 차단하고 외부 자연환경에 오랫동안 노출되는 상황에서도 내후성을 기대할 수 있다.
일 실시예에서, 탄소섬유 복합수지를 단독으로 사용하는 경우에는, 목분 100중량부 대비 탄소섬유 복합수지 50 내지 200중량부로 배합할 수 있다. 이때, 탄소섬유 복합수지가 50중량부 미만의 경우에는 목분 함량을 최대로 투입할 수 있지만 상대적으로 수지 비율이 줄어 들어 바인딩하는 수지로서의 혼합 기능이 저하되고, 200중량부를 초과하게 되면 상대적으로 수지의 함량이 지나치게 늘어나 목분의 재질 구현이 어려울 수 있기 때문이다.
일 실시예에서, 탄소섬유 복합수지를 종래 합성목재용 플라스틱 수지와 혼합할 경우에는, 합성목재용 플라스틱 수지 100중량부 대비 탄소섬유 복합수지를 10 내지 100중량부로 배합하는 것이 바람직하다. 10중량부 미만일 경우에는 혼합 효과가 미미하고 100중량부를 초과할 경우에는 용융점이 높아져 성형성이 저하될 수 있기 때문이다.
일 실시예에서, 합성목재용 플라스틱 수지는 일반적으로 폴리올레핀 수지로서, 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(HDPE, LDPE, LLDPE 등의 에틸렌 중합체) 및 이들의 공중합체나 이들 중합체의 혼합물 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 제6 양상에 따른 모바일 표시장치 브라켓용 수지 조성물은 본 발명의 제1 양상 및 제2 양상에 따른 탄소섬유 복합수지 조성물과 이로부터 제조된 탄소섬유 복합수지를 포함하는 모바일 표시장치 브라켓용 수지 조성물일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 표시장치 브라켓용 수지 조성물을 이용하여 스마트폰에서 액정 글래스와 브라켓을 접착하는 과정을 설명하는 도면이다. 도 1을 참조하면, 스마트폰의 브라켓(20) 상에 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 표시장치 브라켓용 수지 조성물(100)을 미세 도포하고, 액정 글래스(10)와 스마트폰의 브라켓(20)을 압착하여 경화시켜, 액정 글래스(10)와 브라켓(20)을 접착한다. 이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 표시장치 브라켓용 수지 조성물(100)은 나일론 소재인 브라켓(20)과의 높은 접착력과 함께 우수한 토출 특성을 가져 브라켓(20)의 매우 협소한 부분에 미세한 도포가 가능하여 베젤 미세화를 가능하게 한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 표시장치 브라켓용 수지 조성물(탄소섬유 복합수지)은 나일론(폴리아미드)과 같은 비극성 수지를 개질하는 용도로 사용할 수 있다. 일반적으로, 나일론 소재는 아미드 결합으로 연결된 사슬 모양의 고분자로서 내구성 및 내약품성이 뛰어난 특징을 가지나 표면장력이 낮고 내부간 수소결합으로 인해 표면에 극성기를 갖지 않아 접착제를 사용하면 접착력이 매우 낮아서 접착력이 지속적으로 유지되지 않고, 시간이 지날수록 접착 성능이 떨어지는 문제점이 있다.
특히, 현재 모바일용 디스플레이 브라켓은 폴리아미드 수지로 제조되고 있는데, 브라켓과 액정 디스플레이를 접합하기 위해 사용되는 PUR(Polyurethane reactive) 유형의 폴리우레탄 접착제는 폴리아미드 수지에 대한 접착성이 매우 낮아 사용이 제한적인 단점을 가지고 있다.
이에 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지로 나일론 수지를 개질 할 경우, 복합수지 내 구성된 페녹시 고분자 수지 상에 다량으로 존재하는 에테르기(Ether Group) 및 폴리올 구조의 관능기가 폴리아미드와 혼합 시 친화력이 높아 상용성이 좋고, 그 결과 표면으로 관능기 분포를 이루게 되며, 이후 폴리우레탄계 접착제와 접착 시 폴리우레탄을 구성하는 에스터기(Ester Group) 및 폴리올, 아민 등과 같은 다양한 관능기 구조와 매우 친화력이 높고 강한 상호작용에 의해 획기적으로 향상된 접착력을 갖게 된다.
일 실시예에서, 나일론 100중량부 대비 탄소섬유 복합수지 10 내지 100중량부를 포함하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 본 발명의 탄소섬유 복합수지를 단독으로 모바일용 디스플레이 브라켓으로 제조하는 것이다. 이로 인해 폴리우레탄계 접착제와의 접착력의 향상은 물론 디스플레이 브라켓으로서 액정과 부품을 보호하는 우수한 방열성까지 확보할 수 있다.
본 발명의 제7 양상에 따른 재활용 수지 조성물은 본 발명의 제1 양상 및 제2 양상에 따른 탄소섬유 복합수지 조성물과 이로부터 제조된 탄소섬유 복합수지 및 폐플라스틱 수지를 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지는 폐플라스틱을 재활용하기 위한 수지 상용화제 및 강도 향상제로 사용 가능하다.
일반적으로, 재활용 복합수지인 PET, PP, PE, PVC와 같은 범용 폐플라스틱의 경우 구조 내에 관능기가 충분히 존재하지 않아 이를 재활용하기 위해 블렌드(Blend) 또는 얼로이(Alloy)를 제조할 때 단일 물성을 구현하기가 어렵고 때문에 폐플라스틱의 재활용에 많은 제약이 따른다.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지를 폐플라스틱 수지의 블렌드나 얼로이에 상용화제(Compatibilizer)로 사용함으로써 우수한 단일 물성을 구현할 수 있다.
일 실시예에서, 폐플라스틱 수지 100중량부 대비 탄소섬유 복합수지 10 내지 100중량부로 배합하는 것이 바람직하다. 이때, 10중량부 미만일 경우에는 혼합 효과가 미미하고, 100중량부를 초과할 경우에는 용융점이 높아져 성형성이 저하될 수 있기 때문이다.
본 발명은 기본적으로 접착성이 우수한 열가소성 페녹시 고분자 수지를 포함하고, 보강재로서 길이 1 내지 6mm의 탄소 단섬유(Chopped Carbon fiber)를 복합화 함으로써 종래의 까다로운 복합수지의 성형성을 개선하여 보다 다양하고 용이하게 복합수지의 용도를 확대 할 수 있을 뿐만 아니라 기계적 물성이 우수한 신규의 복합수지를 제공할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지의 용도 외 본 발명의 용도는 매우 다양할 수 있으며, 그 용도는 특별히 한정하지 않는다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 본 실시예는 본 설명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
[준비 및 실험예]
1. 탄소 단섬유
탄소섬유는 4.9 GPa의 인장강도, 230 GPa의 탄성계수, 1.82 g/cm2의 밀도를 가지며, 각각 1mm / 3mm / 6mm / 7mm의 길이를 가지는 직경 8㎛의 탄소섬유와 180㎛의 평균입경을 가진 분말(Powder)을 준비한다. Toray 사에서 제조된 탄소섬유 T700 제품을 각각 길이 별로 Chopping & Milling하여 준비한다.
2. 페녹시 고분자 수지
페녹시 고분자 수지는 MI 4 g/10min, Mw 60,000 g/mol의 고형 수지(PKFE, Inchem社)를 준비한다.
3. 압출성형기
이축 압출기(Ba-11, Bautech), 다이는 L/D(길이/지름)이 20이며, 원형 다이노즐을 사용하고, 스크류 속도는 300 rpm, 압출 온도는 압출기 내부 실린더에서 다이까지 네 개의 온도 구간인 120℃, 180℃, 230℃, 280℃로 각각 설정하였다.
4. 시험 시편 제작
실시예 및 비교예에서 펠렛 형태로 수득된 복합수지의 경우 시험 시편은 모두 사출성형하여 제작하고, 시트 형태로 수득된 복합수지의 경우 시험 시편은 이형지를 양면에 고정한 후 핫프레스를 이용하여 고온압착한 후 재단하여 제작하였다.
5. 시험 평가 방법
(1) 인장강도 시험법
시험 규격: ASTM D 3039
시험 기기: SHIMADZU사의 만능시험기(Universal testing machine)
하중: 500 kN
크로스헤드 속도(시험 속도): 5 mm/min
(2) 굴곡강도 시험법
시험 규격: ASTM D 790
시험 기기: SHIMADZU사의 만능시험기(Universal testing machine)
하중: 300 kN
시험 속도: 3 mm/min
(3) 충격강도 시험법
시험 규격: ASTM A370
시험 기기: SSAUL BESTECH사의 충격시험기(BESTIPT-334CI)
[실시예 1]
교반기와 온도계가 달린 교반혼합기에 상술한 화학식 1의 고형 페녹시 고분자 수지(PKFE, InChem사) 100중량부를 투입하고 180℃로 완전히 용융시킨 다음, 길이 1mm의 탄소 단섬유 5중량부를 투입하여 180℃에서 90분 동안 120m/s의 회전 속도로 혼합시킨 후 곧바로 압출기 호퍼로 투입하여 혼련 후 냉각 과정을 거쳐 펠렛 형태로 분쇄하여 탄소섬유 복합수지를 수득하였다. 한편, 혼합 과정 후 사출성형을 하기 위해 사출기의 온도를 약 180℃로 설정하여 두께가 5mm인 시편을 제작하였다.
[실시예 2]
탄소 단섬유 10중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[실시예 3]
탄소 단섬유 100중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[실시예 4]
탄소 단섬유 200중량부를 투입하고 혼합 온도를 200℃로 올리는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 1]
탄소 단섬유 210중량부를 투입하고 혼합 온도를 250℃로 올리는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[실시예 5]
길이가 3mm인 탄소 단섬유 5중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[실시예 6]
길이가 3mm인 탄소 단섬유 10중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[실시예 7]
길이가 3mm인 탄소 단섬유 100중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[실시예 8]
길이가 3mm인 탄소 단섬유 200중량부를 투입하고 혼합 온도를 200℃로 올리는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 2]
길이가 3mm인 탄소 단섬유 210중량부를 투입하고 혼합 온도를 250℃로 올리는 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[실시예 9]
길이가 6mm인 탄소 단섬유 5중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[실시예 10]
길이가 6mm인 탄소 단섬유 10중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[실시예 11]
길이가 6mm인 탄소 단섬유 100중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[실시예 12]
길이가 6mm인 탄소 단섬유 200중량부를 투입하고 혼합 온도를 200℃로 올리는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 3]
길이가 6mm인 탄소 단섬유 210중량부를 투입하고 혼합 온도를 250℃로 올리는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 4]
길이가 7mm인 탄소 단섬유 5중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 5]
길이가 7mm인 탄소 단섬유 10중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 6]
길이가 7mm인 탄소 단섬유 100중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 7]
길이가 7mm인 탄소 단섬유 200중량부를 투입하고 혼합온도를 200℃로 올리는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 8]
길이가 7mm인 탄소 단섬유 210중량부를 투입하고 혼합 온도를 250℃로 올리는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 9]
길이가 3mm인 탄소 단섬유 대신 탄소섬유 분말을 5중량부 투입한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 10]
길이가 3mm인 탄소 단섬유 대신 탄소섬유 분말을 10중량부 투입한 것을 제외하고는 실시예 6과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 11]
길이가 3mm인 탄소 단섬유 대신 탄소섬유 분말을 100중량부 투입한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 12]
길이가 3mm인 탄소 단섬유 대신 탄소섬유 분말을 200중량부 투입하고 혼합 온도를 200℃로 올리는 것을 제외하고는 실시예 8과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 13]
길이가 3mm인 탄소 단섬유 대신 탄소섬유 분말을 210중량부를 투입하고 혼합 온도를 250℃로 올리는 것을 제외하고는 비교예 2와 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 14]
페녹시 고분자 수지 100중량부 대신 폴리프로필렌 수지 100중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 15]
페녹시 고분자 수지 100중량부 대신 폴리아미드 수지 100중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하게 탄소섬유 복합수지를 제조하였다.
[비교예 16]
탄소 단섬유 또는 탄소섬유 분말을 배합하지 않은 순수 페녹시 고분자 수지(PKFE, InChem사)를 용융하여 사출성형을 통해 시편을 제작하였다.
용융상태 인장강도
(Mpa)		 굴곡강도
(Mpa)		 충격강도
(J/cm2)
1(mm) 실시예1 양호 154 128 290
실시예2 양호 230 250 320
실시예3 양호 480 580 360
실시예4 양호 962 1,210 380
비교예1 응집발생/미용융 불균일 파괴 불균일 파괴 불균일 파괴
3(mm) 실시예5 양호 280 430 330
실시예6 양호 326 524 350
실시예7 양호 1,280 1,530 430
실시예8 양호 3,233 2,890 450
비교예2 응집발생/미용융 불균일 파괴 불균일 파괴 불균일 파괴
6(mm) 실시예9 양호 180 430 400
실시예10 양호 260 590 430
실시예11 양호 1,930 1,860 710
실시예12 양호 2.234 2,050 780
비교예3 응집발생/미용융 불균일 파괴 불균일 파괴 불균일 파괴
7(mm) 비교예4 응집발생 150 340 450
비교예5 응집발생 186 386 480
비교예6 응집발생 불균일 파괴 불균일 파괴 불균일 파괴
비교예7 응집발생 불균일 파괴 불균일 파괴 불균일 파괴
비교예8 응집발생/미용융 불균일 파괴 불균일 파괴 불균일 파괴
분말 비교예9 양호 98 110 250
비교예10 응집발생 110 134 280
비교예11 응집발생 불균일 파괴 불균일 파괴 불균일 파괴
비교예12 응집발생/미용융 불균일 파괴 불균일 파괴 불균일 파괴
비교예13 응집발생/미용융 불균일 파괴 불균일 파괴 불균일 파괴
3(mm) 비교예14 양호 92 105 220
3(mm) 비교예15 양호 140 110 180
없음 비교예16 양호 145 116 240
<탄소 단섬유 길이별 기계적 물성 비교>
탄소 단섬유의 길이를 각각 1mm, 3mm, 6mm, 7mm 및 분말로 나누어 복합 수지를 제조하여 기계적 물성을 확인하고 표 1에 나타내었다.
위 표 1에서 확인할 수 있듯이, 탄소 단섬유의 길이가 3mm인 실시예 5 내지 8에서 가장 높은 인장강도와 굴곡강도값을 보여주었으며 이는 3차원 불규칙 등방성이 3mm 구간에서 가장 많이 발현되었음을 확인할 수 있다. 또한 탄소 단섬유가 7mm인 비교예 4 내지 8에서는 투입량이 적을 경우에는 인장강도와 굴곡강도의 값을 확인할 수 있으나 투입량이 100중량부 이상이면(비교예 6 내지 8 참고) 시편의 제작 결함으로 불균일한 파괴가 발생하여 정확한 측정값을 산출하기 어렵다. 또한, 탄소 단섬유를 분말로 첨가한 비교예 9 내지 13에서도 마찬가지로 시편의 제작 결함으로 불균일 파괴가 발생하여 측정이 불가능함을 알 수 있다.
또한, 비교예 14, 15의 결과에서 보듯이, 동일한 3mm 길이의 탄소 단섬유를 페녹시 고분자 수지와 동일한 배합량인 100중량부로 하여 각각 폴리프로필렌 수지와 폴리아미드 수지(나일론 수지)에 투입하여 제작한 비교예들은 실시예 7보다 인장강도, 굴곡강도 및 충격강도가 현저히 감소함을 확인할 수 있다. 또한 순수 페녹시 고분자 수지(PKFE, InChem사)만을 사용한 비교예 16도 동일한 결과를 보이고 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 페녹시 고분자 수지를 탄소 단섬유와 함께 사용했을 때 복합 수지의 물성이 현저하게 향상되는 것을 확인할 수 있다.
<탄소 단섬유 투입량별 기계적 물성 비교>
또한 위 표 1에서 확인할 수 있듯이, 페녹시 고분자 수지 100중량부 대비 탄소 단섬유의 투입량을 5, 10, 100, 200, 210중량부로 각각 나누어 투입한 결과, 210중량부를 투입한 비교예들에서는 페녹시 고분자 수지와 교반혼합하는 과정에서 응집과 미용융이 발생하여 시편 결함이 발견되었고, 또한 탄소 단섬유 길이 7mm 및 분말을 사용한 비교예들에서는 100중량부를 투입할 때부터 동일한 현상이 발견되었다. 결과적으로 탄소 단섬유를 200중량부까지 증가시킬수록 모든 실시예에서 인장강도, 굴곡강도 및 충격강도가 동일하게 증가하는 것을 확인할 수 있다.
이로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 페녹시 고분자 수지를 사용한 탄소섬유 복합수지의 기계적 물성이 현저하게 향상되는 결과를 확인할 수 있다.
[실시예 13]
교반기와 온도계가 달린 교반혼합기에 고형 페녹시 고분자 수지(PKFE, InChem사) 100중량부를 투입하여 180℃로 완전히 용융시킨 다음, 길이가 3mm인 탄소 단섬유 200중량부를 투입하여 180℃에서 90분 동안 120m/s의 회전 속도로 혼합하고, 곧바로 압출기 호퍼로 투입하여 혼련 후 압출성형을 통해 두께 3mm의 시트 형태인 복합수지를 수득한 후 냉각하였다. 이후 탄소섬유 직물(WF230N, 두께: 0.22mm)을 이형지 위에 배치하고, 수득한 시트 형태의 복합수지를 180℃에서 등압 상태(4Mpa)로 가압하여 탄소섬유 직물의 일면에 함침시켜 프리프레그(prepreg)를 수득하였다. 최종 수득된 프리프레그의 두께는 5mm이다.
[실시예 14]
교반기와 온도계가 달린 교반혼합기에 고형 페녹시 고분자 수지(PKFE, InChem사) 100중량부를 투입하여 180℃로 완전히 용융시킨 다음, 길이가 3mm인 탄소 단섬유 200중량부를 투입하여 180℃에서 90분 동안 120m/s의 회전 속도로 혼합하고, 교반 혼합을 종료하기 5분 전까지 온도를 서서히 100℃까지 냉각시킨 다음 이소시아네이트 경화제(애경화학, AK-75) 3중량부를 투입한 다음 5분간 교반 혼합한 후 곧바로 압출기 호퍼로 투입하여 혼련 후 압출성형을 통해 두께 3mm의 시트 형태인 복합수지를 수득한 후 냉각하였다. 이후 탄소섬유 직물(WF230N, 두께: 0.22mm)을 이형지 위에 배치하고, 수득한 시트 형태의 복합수지를 180℃에서 등압 상태(4Mpa)로 가압하여 탄소섬유 직물의 일면에 함침시켜 프리프레그(prepreg)를 수득하였다. 최종 수득된 프리프레그의 두께는 5mm이다.
[실시예 15]
실시예 13에서 수득한 복합수지가 함침된 탄소섬유 프리프레그를 다시 이형지 위에 배치하고 액형의 에폭시 수지 조성물(에폭시 수지(국도화학, YD-128) 100중량부 대비 4,4-디아미노디페닐설폰 1중량부)를 40℃로 가열하여 흘려서 탄소섬유 직물이 완전하게 젖도록 고무 주걱으로 되도록이면 얇게 함침시켜 프리프레그(prepreg)를 수득하였다. 이후 프리프레그를 자르고, 시험편을 0.59MPa의 압력으로 180℃에서 2시간 오토클레이브에서 경화시켰다. 최종 수득된 프리프레그의 두께는 5mm이다.
[비교예 17]
탄소섬유 직물(WF230N, 두께: 0.22mm)을 이형지 위에 배치하고 액형의 에폭시 수지 조성물(에폭시 수지(국도화학, YD-128) 100중량부 대비 4,4-디아미노디페닐설폰 1중량부)를 40℃로 가열하여 흘려서 탄소섬유 직물이 완전하게 젖도록 고무 주걱으로 되도록이면 얇게 함침시켜 프리프레그(prepreg)를 수득하였다. 이후 프리프레그를 자르고, 시험편을 0.59MPa의 압력으로 180℃에서 2시간 오토클레이브에서 경화시켰다. 최종 수득된 프리프레그의 두께는 5mm이다.
용융 상태 인장강도(Mpa) 굴곡강도(Mpa) 충격강도(J/cm2)
실시예13 양호 2,540 2,450 350
실시예14 양호 2,750 2,430 320
실시예15 양호 3,720 2,830 360
비교예17 양호 1,680 1,720 70
<탄소섬유 강화 플라스틱 프리프레그 적용시 기계적 물성 비교>
상기 표 2에서 알 수 있듯이, 실시예 13에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지를 탄소섬유 직물에 함침시켜 종래의 프리프레그 형태로 기계적 물성을 확인한 결과 기계적 물성이 현저하게 상승하는 것을 볼 수 있다.
또한, 실시예 14에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지에 열경화제를 투입하여 기계적 물성을 확인한 결과 실시예 13에 비해 인장강도가 약간 증가한 것을 알 수 있으며, 실시예 15에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지를 함침한 프리프레그에 다시 열경화성 에폭시 수지를 함침하였을 때 기계적 물성이 더욱 현저하게 상승하는 것을 확인할 수 있다.
특히, 열경화형 에폭시 수지만을 사용한 비교예 17에 비해 모든 실시예에서 기계적 물성이 향상되는 것을 확인할 수 있고, 특히 충격강도값에서는 5배 가까이 현저하게 강도가 향상되는 것을 확인할 수 있다.
이로부터 특히 주목할 점은 종래의 탄소섬유 직물을 사용한 열경화성 프리프레그(비교예 17)에 비해 탄소 단섬유를 포함하는 본 발명의 탄소섬유 복합수지를 중간 기재로 사용할 경우(실시예 15)에도 기계적 강도가 향상되는 것은 물론, 탄소 단섬유의 길이를 3mm와 6mm로 하여 사용한 경우에 있어서는 종래의 열경화성 프리프레그에 비해 더욱 높은 기계적 강도를 나타내었다(실시예 8과 실시예 12 참고).
이로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지를 단독으로 프리프레그에 사용하거나 또는 종래 프리프레그의 중간 기재로 사용시에도 기계적 물성이 현저하게 향상되는 결과를 확인할 수 있다.
[실시예 16]
교반기와 온도계가 달린 교반혼합기에 고형 페녹시 고분자 수지(PKFE, InChem사) 100중량부를 투입하고 180℃로 완전히 용융시킨 다음, 길이가 3mm인 탄소 단섬유 200중량부를 투입하여 200℃에서 90분 동안 120m/s의 회전 속도로 혼합하고, 곧바로 압출기 호퍼로 투입하여 혼련 후 냉각 과정을 거쳐 펠렛 형태로 분쇄하여 복합수지를 수득하였다(실시예 8과 동일).
이후, 목분(침엽수, 20mesh, 함수율3%) 100중량부와 수득한 복합수지 50중량부, 윤활제(스테아린산 칼슘) 0.7중량부를 혼합하고, 40㎜ 2축 압출기(L/D=40)를 이용하여 압출 온도 170~190℃, 스크류 회전 속도 150rpm 및 체류 시간 30초의 압출 조건으로 합성목재 블렌딩 수지 조성물 시료를 제조하였다. 본 실시예의 시험방법은 한국산업표준(KS F 3230)규격에 의해 수행되었다. 이하 동일하다.
[실시예 17]
복합수지 100중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 16와 동일하게 합성목재 블렌딩 수지 조성물 시료를 제조하였다.
[실시예 18]
복합수지 150중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 16와 동일하게 합성목재 블렌딩 수지 조성물 시료를 제조하였다.
[실시예 19]
복합수지 200중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 16와 동일하게 합성목재 블렌딩 수지 조성물 시료를 제조하였다.
[실시예 20]
복합수지 150중량부, 호모 폴리프로필렌 수지 50중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 16와 동일하게 합성목재 블렌딩 수지 조성물 시료를 제조하였다.
[비교예 18]
복합수지 대신 호모 폴리프로필렌수지 50중량부를 투입하는 것을 제외하고는 실시예 16와 동일하게 합성목재 블렌딩 수지 조성물 시료를 제조하였다.
실시예 16 내지 20과 비교예 18에서 제조된 합성목재 블렌딩 수지 조성물을 사용하여 합성목재를 제작한 다음, 하기 실험예를 통해 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
[실험예]
1. 최대굴곡하중 측정
최대굴곡하중은 KS M ISO 178을 따라 가압봉 및 지지대의 반경, 시험 속도를 결정하고, 시험편을 거치하여 최대굴곡하중을 측정한다. 총 3개를 시험하여 평균값을 기록한다.
2. 충격강도 측정
충격강도 시험은 KS M ISO 179-1에 따라 노치 없는 시험편으로 하여 시험한다. 타격면은 제품의 시공 시 노출면으로 하여, 5개의 시험편에 대한 평균값을 아래의 식 1에 따라 충격강도 acU를 계산하여 kJ/㎡의 단위로 나타낸다.
(식 1)
acU =
Figure 112020139380178-pat00003
Ec: 시험편의 파괴에 의한 보정된 흡수 에너지(J)
h: 시험편의 두께(㎜)
b: 시험편의 나비(㎜)
3. 길이선열팽창계수 측정
길이선열팽창계수 측정은 KS M 3060 또는 KS M ISO 11359-2에 따라, -30℃에서 60 ℃의 온도범위에서 시험하고 아래 식 2에 의해 계산한다.
(식 2)
길이선열팽창계수(1/℃) = (L2-L1) / L0(T2-T1) = △L/L0△T
L2, L1: 온도 T2, T1에서의 각 시험편의 길이
L0: 실온에서의 시험편의 길이
(실온은 온도 (23 ± 2) ℃, 습도(50 ± 5) %의 조건에 해당한다)
4. 뒤틀림성 측정
뒤틀림성을 시험하기 위해 한국산업표준(KS F 3230)규격에 의해 수행하였다.
5. 난연성 확인
난연성(탄화길이)을 시험하기 위해 한국산업표준(KS F 3230)규격에 의해 수행하였다.
시험 항목 실시예
16		 실시예
17		 실시예
18		 실시예
19		 실시예
20		 비교예
18		 적용 규격
최대굴곡하중(N) 3,820 4,310 4,450 4,860 4,320 3,340 KS F 3230
충격강도(kJ/㎡) 3.9 4.5 4.7 4.7 5.3 3.8 KS F 3230
뒤틀림성(%) 0.2 0.1 0.2 0.2 0.2 0.3 KS F 3230
길이선열팽창계수
(1/℃)		 2.4x10-5 2.4x10-5 2.3x10-5 2.1x10-5 2.8x10-5 4.8x10-5 KS F 3230
난연성(탄화 길이) 10 10 8 8 11 28 KS F 3230
상기 표 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예 16 내지 실시예 20에 따라 탄소섬유 복합수지를 목분과 함께 혼합하여 합성목재로 제작하였고 KS규격에 따라 평가한 결과 종래의 폴리프로필렌 수지를 사용한 비교예 18에 비해 개선된 물성값을 확인할 수 있다.
특히, 열팽창계수값에서는 탄소섬유 복합수지의 배합량이 늘어날수록 오히려 감소하는 경향을 보임은 물론 비교예에 비해 현저하게 낮은 수치를 보여줌으로써 본 발명의 탄소섬유 복합화의 기술적 효과가 분명함을 확인할 수 있다. 통상적으로 종래 목재-플라스틱 복합재의 경우 외부에 노출되는 경우가 많아 열에 의한 수축 팽창이 심해 시공 후에 뒤틀림 등이 발생하여 재시공을 해야 하는 경우가 많은데 본 발명의 경우 이를 최소화 할 수 있는 장점이 있다.
또한, 표 3에서 알 수 있듯이 난연성 또한 종래의 비교예에 비해 현저하게 높은 값을 보여주었는데, 물론 비교예의 경우 별도의 난연제를 첨가하지 않은 이유가 있지만 그럼에도 불구하고 실시예들의 경우 모두 난연제의 첨가 없이도 우수한 난연성을 보여주는 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 20에서 알 수 있듯이, 본 발명의 복합수지와 종래의 폴리프로필렌 수지를 혼합하여 사용한 결과 비교예에 비해 전반적인 물성값이 증가하였음은 물론, 특히 충격강도값에서는 가장 높은 수치를 보여주었다.
이로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유 복합수지를 단독으로 합성목재에 사용하거나 또는 종래 호모 폴리프로필렌 수지와 혼합하여 사용 시에도 기계적 물성이 현저하게 향상되는 결과를 확인할 수 있다.
[실시예 21]
교반기와 온도계가 달린 교반혼합기에 고형 페녹시 고분자 수지(PKFE, InChem사) 100중량부를 투입하고 200℃로 완전히 용융시킨 다음, 길이가 6mm인 탄소 단섬유 200중량부를 투입하여 180℃에서 90분 동안 120 m/s의 회전 속도로 혼합하고, 곧바로 압출기 호퍼로 투입하여 혼련 후 냉각 과정을 거쳐 펠렛 형태로 분쇄하여 복합수지를 수득하였다(실시예 12와 동일).
이후, 40㎜ 2축 압출기(L/D=40)를 이용하여 압출 온도 180~210℃, 스크류 회전 속도 150rpm 및 체류 시간 30초의 압출 조건으로 브라켓 수지 조성물 시료를 제조하였다.
[실시예 22]
폴리아미드 수지(PA 12, 제품명: L1940, EVONIK사, viscosity: 177ml/g) 100중량부와 상기 실시예 21에서 수득한 복합수지 10중량부를 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 21와 동일하게 브라켓 수지 조성물 시료를 제조하였다.
[실시예 23]
폴리아미드 수지(PA 12, 제품명: L1940, EVONIK사, viscosity: 177ml/g) 100중량부와 상기 실시예 21에서 수득한 복합수지 50중량부를 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 21와 동일하게 브라켓 수지 조성물 시료를 제조하였다.
[실시예 24]
폴리아미드 수지(PA 12, 제품명: L1940, EVONIK사, viscosity: 177ml/g) 100중량부와 상기 실시예 21에서 수득한 복합수지 100중량부를 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 21와 동일하게 브라켓 수지 조성물 시료를 제조하였다.
[비교예 19]
상기 실시예 21에서 수득한 복합수지 대신 폴리아미드 수지(PA 12, 제품명: L1940, EVONIK사, viscosity: 177ml/g)를 사용하여 제조하는 것을 제외하고는 실시예 21와 동일하게 브라켓 수지 조성물 시료를 제조하였다.
실시예 21 내지 24와 비교예 19에서 제조된 브라켓 수지 조성물에 대하여, 하기 실험예를 통해 물성을 평가하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
[실험예]
1. 접착강도 및 충격강도 측정
접착강도 측정 시 폴리우레탄 접착제는 Fuller사의 9777제품을 사용하였으며, 접착강도시험은 듀폰드랍법(Dupont Drop Method)을 사용하였고 충격강도는 KS F3230규격에 따랐다.
하기 표 4의 듀폰드랍테스트(Lab-Q E602, CKSI사 제품)를 이용하여 접착제-층 방향의 양면 제품의 결합강도를 측정하였다. 이러한 시험을 위하여, 40mm x 40mm의 직사각형 PA 브라켓 소재로 만들어진 기재를 사용하고, 5mm 두께, 20mm x 20mm의 글래스를 제조된 브라켓 수지 조성물을 1mm폭으로 도포하여 결합시켰다. 브라켓 기재는 10mm x 10mm의 직사각형 홀을 지니고 있다. 하중추를 사용하여 브라켓에서 홀을 통해 글래스에 낙하시키고, 이러한 방식으로 결합된 접합부 상에 힘을 가하였으며, 접착강도는 mJ의 단위로 측정하고, 충격강도는 kJ/㎡의 단위로 측정하였다. 이때, 시험은 23℃ 및 50% 상대 습도에서 수행하였다.
모델 (Model) Lab-Q E602
낙하 높이 (Test Height) Max. 1000 mm
낙하 간격 (Interval) 50mm
낙하 하중추 (Load) 2000 g
펀치압자 반지름 (Punch Radius) 1/8" R
받침대 (Concave Radius) 1/2" R, Plate
크기 (Dimensions) 550x350x1500 mm (WxDxH)
시험규격 (Ref. standard) JIS K 5400, ASTM D 2794 (paper, film)
2. 길이선열팽창계수 측정
길이선열팽창계수 측정은 KS M 3060 또는 KS M ISO 11359-2에 따라, -30℃에서 60 ℃의 온도범위에서 시험하고 아래 식 2에 의해 계산한다.
(식 2)
길이선열팽창계수(1/℃) = (L2-L1) / L0(T2-T1) = △L/L0△T
L2, L1: 온도 T2, T1에서의 각 시험편의 길이
L0: 실온에서의 시험편의 길이
(실온은 온도 (23 ± 2) ℃, 습도(50 ± 5) %의 조건에 해당한다)
시험 항목 실시예
21		 실시예
22		 실시예
23		 실시예
24		 비교예
19		 적용규격
접착강도(mJ) 1,850 120 670 920 85 듀폰드랍
충격강도(kJ/㎡) 7.9 4.8 5.5 7.2 4.2 KS F 3230
길이선열팽창계수(1/℃) 1.2x10-5 4.5x10-5 2.3x10-5 1.8x10-5 4.8x10-5 KS F 3230
상기 표 5에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따라 복합수지를 단독으로 사용하여 브라켓을 제조할 경우 폴리아미드 수지 단독으로 제조된 비교예에 비해 접착강도가 획기적으로 증가함을 알 수 있고, 또한 폴리아미드 수지와 혼합 시에도 복합수지의 배합량이 늘어날수록 접착강도가 현저하게 증가함을 확인할 수 있다.
특히, 브라켓의 경우 전자기기의 발열에 의한 변형에 민감하고 또한 휴대용 모바일일 경우 충격과 같은 외부환경에 노출되기 쉽다는 점을 고려할 때, 충격강도 및 열팽창계수의 실시예의 값을 비교예와 비교해 보면 본 발명의 복합수지는 우수한 물성을 가진다는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
1: 페녹시 고분자 수지
2: 탄소 단섬유
2-1: 1mm 길이의 탄소 단섬유
2-3: 3mm 길이의 탄소 단섬유
2-6: 6mm 길이의 탄소 단섬유
3: 목분의 주성분인 셀룰로스
4: 합성목재
5: 탄소섬유
10: 액정 글래스
20: 스마트폰의 브라켓
100: 모바일 표시장치 브라켓용 수지 조성물

Claims (10)

  1. 목분 및 탄소섬유 복합수지를 포함하고,
    상기 탄소섬유 복합수지는 화학식 1에 따른 페녹시 고분자 수지와 탄소 단섬유를 포함하되,
    (화학식 1)

    Figure 112021074227605-pat00009

    여기서, n은 1 내지 100의 정수이고,
    상기 페녹시 고분자 수지 100중량부 대비 상기 탄소 단섬유 10 내지 200중량부를 포함하며,
    상기 목분 100중량부 대비 상기 탄소섬유 복합수지 50 내지 200중량부를 포함하는, 탄소섬유 복합수지 조성물로부터 제조된, 탄소섬유 복합수지를 포함하는 합성목재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 페녹시 고분자 수지는 중량평균분자량이 10,000 내지 70,000 g/mol인, 탄소섬유 복합수지를 포함하는 합성목재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 단섬유는 1 내지 6mm의 길이를 갖는, 탄소섬유 복합수지를 포함하는 합성목재.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 단섬유는 사이징 처리된 것인, 탄소섬유 복합수지를 포함하는 합성목재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 탄소섬유 복합수지 조성물은 우레아, 이소시아네이트 및 멜라민 중에서 선택된 적어도 하나의 경화제를 더 포함하는, 탄소섬유 복합수지를 포함하는 합성목재.
  7. 제1항에 있어서, 상기 탄소섬유 복합수지는 상기 탄소섬유 복합수지 조성물을 180 내지 200℃에서, 80 내지 120분 동안, 120 내지 150 m/s의 회전 속도로 혼합하여 제조된, 탄소섬유 복합수지를 포함하는 합성목재.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100250643B1 (ko) 1997-11-21 2000-04-01 김효근 농업용 폐비닐을 매트릭스로하는 목재수지조성물
KR20040101650A (ko) 2003-05-26 2004-12-03 학교법인 포항공과대학교 Ｘ선 조사를 이용한 플라스틱 부재의 저온 접합방법
US20060084755A1 (en) 2004-10-19 2006-04-20 Good David J Reactive hot melt adhesive with block acrylic copolymer
KR100681333B1 (ko) 2006-06-30 2007-02-09 김대수 Ｗｐｃ 환경친화적 폴리올레핀/목분 복합체
KR20110130385A (ko) * 2009-03-16 2011-12-05 도레이 카부시키가이샤 섬유강화 수지조성물, 성형재료 및 섬유강화 수지조성물의 제조방법
KR101113114B1 (ko) 2011-10-13 2012-02-07 (주) 웹스 Wpc용 올레핀계 조성물
KR101175308B1 (ko) 2009-11-17 2012-08-20 (주)경원소재 목재-플라스틱 복합재용 조성물 및 그 조성물을 사용하여 제조된 목재-플라스틱 복합재
KR101632407B1 (ko) * 2015-11-11 2016-06-21 채종술 탄소섬유를 포함하는 합성목재 및 이의 제조방법
KR20170026741A (ko) 2015-08-27 2017-03-09 영남대학교 산학협력단 탄소섬유 강화 열가소성 플라스틱용 복합재료의 제조방법
KR20170121920A (ko) 2016-04-26 2017-11-03 전북대학교산학협력단 탄소섬유 강화 열가소성 복합재 및 이의 제조방법

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100250643B1 (ko) 1997-11-21 2000-04-01 김효근 농업용 폐비닐을 매트릭스로하는 목재수지조성물
KR20040101650A (ko) 2003-05-26 2004-12-03 학교법인 포항공과대학교 Ｘ선 조사를 이용한 플라스틱 부재의 저온 접합방법
US20060084755A1 (en) 2004-10-19 2006-04-20 Good David J Reactive hot melt adhesive with block acrylic copolymer
KR100681333B1 (ko) 2006-06-30 2007-02-09 김대수 Ｗｐｃ 환경친화적 폴리올레핀/목분 복합체
KR20110130385A (ko) * 2009-03-16 2011-12-05 도레이 카부시키가이샤 섬유강화 수지조성물, 성형재료 및 섬유강화 수지조성물의 제조방법
KR101175308B1 (ko) 2009-11-17 2012-08-20 (주)경원소재 목재-플라스틱 복합재용 조성물 및 그 조성물을 사용하여 제조된 목재-플라스틱 복합재
KR101113114B1 (ko) 2011-10-13 2012-02-07 (주) 웹스 Wpc용 올레핀계 조성물
KR20170026741A (ko) 2015-08-27 2017-03-09 영남대학교 산학협력단 탄소섬유 강화 열가소성 플라스틱용 복합재료의 제조방법
KR101632407B1 (ko) * 2015-11-11 2016-06-21 채종술 탄소섬유를 포함하는 합성목재 및 이의 제조방법
KR20170121920A (ko) 2016-04-26 2017-11-03 전북대학교산학협력단 탄소섬유 강화 열가소성 복합재 및 이의 제조방법

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