KR20170137187A

KR20170137187A - 유리섬유 강화플라스틱제의 표면가공용 선재

Info

Publication number: KR20170137187A
Application number: KR1020177032888A
Authority: KR
Inventors: 도시히로 이하라; 유키노리 야먀모토
Original assignee: 이하라 신서시스 잉크
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2016-09-09
Publication date: 2017-12-12
Also published as: CN107614201A; JP6294576B2; WO2017043089A1; JPWO2017043089A1

Abstract

본 발명은 유리섬유 강화플라스틱제의 표면가공용 선재에 관한 것으로서, 제품가격의 비용을 저감하는 재생품을 이용 가능하다. 본 실시형태의 선재는, 선재장축방향에 대해서, 유리섬유재의 장축을 배치시킨 유리섬유 강화플라스틱인 PA6GF의 선재이고, 평균섬유길이가 0.6mm의 유리섬유를 30중량%, 플라스틱을 70중량%로 함유하며, 선재장축방향에 대해서 배치각이 0-7도, 바람직하게는, 0-4도로 한다. 용융압출기에서 선재를 압출하고, 수돗물을 가득 채운 냉각수욕조를 통과시켜, 아직 완전히 고화되지 않은 상태의 선재F를, 수동와이어권취기로 연신도를 조절하면서 권취하여, 얻어진 선재F를 사용하여 컵상 브러쉬 또는 비틀림 브러쉬로 가공하였다.

Description

유리섬유 강화플라스틱제의 표면가공용 선재

본 발명은, 스텐레스 강판 등의 특수강판의 표면의 연마가공 및 공동을 갖는 원주상 금속부재의 공동 내벽면에 형성된 바리(금속, 플라스틱 가공 과정에서 제품의 가장자리에 남아 있는 거스러미) 제거가공 등의 표면가공을 하기 위해 사용하는 유리섬유가 선재의 장축방향으로 배열된 유리섬유 강화플라스틱제의 표면가공용 선재에 관한 것이다.

일반적으로 유리섬유 강화플라스틱제(GFRP)는, 유리섬유를 플라스틱의 내부에 투입하여 강도를 향상시킨 복합재료이고, 탄성율이 높은 복합재료로써, 경량에다 강도가 높은 재료로 사용된다.

금속강판의 표면가공에 사용되는 연마브러시용 모재로써, 유리섬유 강화플라스틱제의 제품이 제공되고 있다(특허문헌 1).

또한, 연마숫돌재입자를 함유하는 합성수지로 된 모노필라멘트를 모재로 하여 식모한 롤브러쉬, 컵브러쉬, 통상브러쉬 등을 피처리 금속강판에 회전시키면 서 가압하여, 피처리 금속강판의 표면연마가공을 행하기 위한 연마브러쉬용 모재가 제공되어 있다(특허문헌 2-4).

연마브러쉬용 모재에는 우수한 연마성이 요구되며, 연마브러쉬용 모재로 사용되는 모노필라멘트의 소재로써, 나이론 6, 나이론 66, 나이론 6/66 공중합체, 나이론 610, 나이론 612, 나이론 12 등의 폴리아미드계 수지가, 폴리부틸렌텔레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지 등의 합성수지에서 최적인 소재를 선택하는 방식이 종래부터 종종 검토되고 있다.

특허문헌 1은, 무기장섬유의 집합계에 수지를 함침시켜 된 가느다란 줄기의 숫돌재가 복수체, 외주측면이 원주면으로 된 홀더에 지지된 브러쉬 형상 숫돌에 있어서, 무기장섬유가, 알루미나섬유, 탄화규소섬유, 탄소섬유, 질화규소섬유 및 유리섬유 중 어느 하나의 발명이 제안되어 있다.

특허문헌 2는, 압연강재 등의 건식연마가공에 있어서, 우수한 연마성능을 갖는 동시에, 내용착성능도 뛰어난 연마브러쉬용 모재를 제공하기 위해, 폴리아미드수지 100중량부에 대해서, 연마숫돌재입자 10-60중량부 및 아진계화합물 0.1-5중량부를 함유시킨 조성물을 용융 방사한 모노필라멘트로 된 것을 특징으로 하는 연마브러쉬용 모재가 제안되어 있다.

특허문헌 3은, 스텐레스강판 등의 특수용강 등의 건식연마가공에 있어서, 우수한 연마성능을 갖는, 내용착성능이 특히 우수한 연마브러쉬용 모재를 제공하기 위해, 나이론 6, 나이론 66, 나이론 610, 나이론 612, 나이론 12 또는 나이론 6/66 공중합체와 같은 폴리아미드계수지에 대하여, 연마숫돌재입자 5-40 중량% 및 불소계수지를 3-25 중량% 함유하여 된 조성물을 용융 방사한 모노필라멘트로된 것을 특징으로 하는 연마브러쉬용 모재가 제안되어 있다.

특허문헌 4는, 스텐레스강판 등의 특수강판의 건식연마가공에 있어서, 높은 내구성, 연마성 및 내용착성을 겸비한 연마브러쉬용 모재를 제공하기 위해, 폴리아미드계수지에 대해서, 융점 210-230도의 테트라플루오로에틸렌ㅇ에틸렌공중합체 3-25중량%, 아진계화합물 0.1-5중량%, 및 연마숫돌재입자 5-40중량%를 함유한 모노필라멘트로된 것을 특징으로 하는 연마브러쉬용 모재, 게다가, 최단절손내구시간이 10분 이상, 그리고 연마량이 140g 이상인 것을 특징으로 하는 연마브러쉬용 모재가 제안되어 있다.

특허문헌 1 : 재공표특허 WO2007/097115호 공보 특허문헌 2 : 특개2003-145434호 공보 특허문헌 3 : 특개2004-58184호 공보 특허문헌 4 : 특개2005-262328호 공보

그러나, 바리제거 및 연삭가공에 관한 특허문헌 1의 발명에는, 장섬유를 묶은 브러쉬 형상의 숫돌이기 때문에, 섬유함유량에 비해 수지함유량이 매우 적고, 상당히 제품가격이 고가여서, 다량의 소모품으로써 사용하는 산업에는 채용되지 않고, 또한, 재생품을 이용할 수 없어, 연마에는 바람직하지 않은 문제가 있다.

연마가공에 관한 특허문헌 2-4의 발명에서는, 워크 표면에 모재의 수지가 용착되는 것에 대해서 내용착성이 우수하지만, 폴리아미드계 수지에 대해서, 연마숫돌재입자 5-40중량%를 함유시키기 때문에, 모재의 소모가 빠르고, 다량으로 사용하는 산업에서는 고비용의 요인이 되는 워크에 대해 숫돌입자의 부착이 있고, 뾰족한 형상의 숫돌입자가 워크 표면을 손상시키는 일이 생겨, 모재끼리 융착되는 문제점이 있다.

상기 문제점을 감안하여, 본 발명은, 선재장축방향에 대해, 유리섬유의 장축을 작은 배치각의 범위로 배치시킨 섬유강화플라스틱의 선재인 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은, 유리섬유를 선재장축방향으로 배치한 선재이고, 평균섬유길이가 0.05-1.5mm, 바람직하게는 0.1-0.8mm, 직경 3-30㎛의 유리섬유를 15-40중량%, 바람직하게는 28-33중량%, 플라스틱을 60-85중량% 함유하고, 선재장축방향에 대해 상기 유리섬유의 배치각의 평균치가 0-7도, 바람직하게는 0-4도이다.

유리섬유의 배치는 섬유강화플라스틱을 절단하고, 그 절단면에 대해 엑스선CT장치 등을 이용하여 촬영하며, 관찰 또는 연산장치에 의해 산출하는 것이 예시되었다.

일반 유리섬유강화플라스틱은 강도를 확보하기 위해 유리섬유가 랜덤으로 배치되는 벌크 형상의 제품이지만, 본 발명에서는, 유리섬유가 선재장축방향에 대해 특정의 작은 배치각의 범위에 수용되는 선재인 점에서 기본적으로 상위하다.

상기 유리섬유는, 유리섬유와 다른 섬유의 복합섬유라도 좋다. 선재의 유연성을 높이기 위해 기능재를 함유해도 좋다.

상기 플라스틱으로써, 폴리아미드계수지, 폴리에스테르계수지(예를 들어, 폴리부틸렌텔레프탈레이트 등), 폴리플루오로에틸렌계수지가 거론된다. 섬유강화플라스틱은 신품에도 재생품에도 모두 좋다. 재질로써는, 예를 들어, PA6GF, PA66GF 등이 거론된다.

상기 폴리아이드계수지가 나이론 6, 나이론 610, 나이론 612에서 선택되는 적어도 1종류인 것이 바람직하다.

여기서 언급한 표면가공에는, 연마, 연삭, 바리처리, 표면마무리 등을 포함한다.

평균섬유길이가 0.05mm를 하회하면 용접압출, 선재화의 난도는 경감되지만, 선재의 중간부분 강도가 저하되기 때문에, 워크 표면마무리의 불량을 초래하기 쉽고, 1.5mm를 경과하면, 용융 압출, 선재화의 난도가 증가하여, 유리섬유의 절손도 증가하는 등의 문제가 발생하기 쉽다.

유리섬유가 20중량%를 하회하는 선재는 워크표면과의 마찰열로 수지의 융착이 생기기 쉽고, 한편, 유리섬유함량이 40중량%를 초과하면 용융혼연압출기의 스크류의 손상 및 압출압력의 상승을 초과하는 등 선재의 난도가 증강하는 반면, 얻어진 선재의 인성이 저하되어 절단이 쉽게 되고, 브러쉬 등으로 2차 가공시의 지장을 초래할 우려가 있다.

선재장축방향에 대한 상기 유리섬유의 배치각이 7도를 초과하면, 선재의 크기의 불균일화 및 선재의 인장강도의 국소적 저하를 초래하기 쉽게 된다. 그 결과, 선재의 국소적 절단을 초래한다.

본 발명의 제법의 일례로서는, 폴리아미드계수지, 폴리에스테르계수지, 또는, 폴리플루오로에틸렌계 수지를 유리섬유에 충진하여 강화시킨 유리섬유강화플라스틱을 파쇄하고, 용융온도 200-270도에서, 프리플라이트형 스크류를 갖는 용융압출기에 투입하여 선재를 압출하며, 펠릿으로 절단하는 펠릿성형공정과, 상기 펠릿을 용융압출기에 투입하고, 온도 200-280도로 용융하며, 스크류회전기 150-200r.p.m으로 선재를 용융 압출함으로써, 평균섬유길이가 0.05-1.5mm, 직경3-30㎛의 유리섬유를, 중량%에서 15-40%, 플라스틱을 60-85중량% 함유한 유리섬유강화플라스틱의 선재를 압출하는 용융압출공정과, 상기 용융 압출된 선재를 냉각 고화시키는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화플라스틱제 선재의 제조방법을 들 수 있다. 용융온도 200-270도, 및, 온도 200-280도는 이 범위가 바람직하지만, 온도 200-280도에서 용융되는 것에 한정되지 않는다. 수지의 용융온도는 수지의 종류에 의해 각각 다양하게 된다. 수지의 융점(첨가물에 의한 융점강화를 겪고 있는 수지의 경우는 그 혼합수지의 융점)에서 60도 이상을 상한온도로 하는 경우가 있다. 또한, 온도를 너무 고온으로 하면 수지의 열열화(熱劣化)를 초래하여 바람직하지 않다.

유리섬유가 랜덤으로 배치된 유리섬유강화플라스틱의 폐품을 파쇄하고, 용융압출에 의해, 재생팰릿으로 재생 가공하는 재생공정을 포함하며, 상기 재생팰릿을 상기 용융압출공정으로 상기 용융압출기에 투입하는 것이 바람직하다. 폐품의 예로는 자동차 등의 수지부품이 예시된다.

본 발명은, 상기 선재를 가공한 공업용 브러쉬(예를 들면, 컵형상 브러쉬, 비틀림 브러쉬 등)에 이용될 수 있다. 공업용 브러쉬의 용도로서는, 예를 들어, 금속제품의 녹제거, 연마작업, 금속부품 및 수지부품의 바리처리, 교량이나 탱크의 케렌작업, 정밀부품의 미세한 바리처리, 연마작업, 금속ㅇ수지가공부품의 마무리, 세정ㅇ청소작업 등을 들 수 있다.

본 발명의 유리섬유 강화플라스틱제에 의하면, 숯돌입자함유선재를 이용한 브러쉬에서 볼 수 있듯이 워크에 대한 숯돌입자의 부착, 숯돌입자에 의한 워크표면손상이 전무, 예를 들어, 무도장, 무표면처리의 범용강재(일반가공재의 SPHC, SPSS, 구조재SS재 및 SM재)의 연마가공, 또는, 공동을 갖는 원주형상 금속부재의 공동 내벽면에 생긴 바리처리가공 등의 워크 표면의 마무리가 매우 섬세하여, 녹 발생없이, 마무리 상태가 양호하게 된다. 또한, 선재수지가 워크표면에 용착되거나, 선재끼리 융착되는 일이 적어, 그 결과, 브러쉬 성능의 안정화와 수명연장으로 이어진다. 수지중에 숯돌재가 분산되어 있는 것에 비해, 본 발명의 선재에서는 유리섬유의 밀집도가 높고, 열전도성(방열성)이 높다고 볼 수 있다. 그리고, 유리섬유 강화플라스틱의 재생재의 이용이 용이하다.

도 1의 좌측과 중앙의 도는, 본 발명의 선재F 중의 유리섬유G의 배치를 설명하는 설명도, 우측의 도는, 종래의 숯돌입자T가 함유된 나이론선재FP의 설명도이다.
도 2(a)는 본 발명의 선재F의 종단면도, (b)는 동횡단면도, (c)는 판재의 종단면도, (d)는 판재의 횡단면도이다.
도 3은 본 발명의 선재F 중의 유리섬유G의 배치각을 정의하는 설명도이다.
도 4는 본 발명 실시예 1의 PA6GF30제의 자동차수지부품의 파쇄재를 헬리컬스크류 용융압출기로 가공한 재생팰릿을 스크류 용융압출기로 가공한 선재의 우절단면(a)의 전자현미경 사진도이다.
도 5는 동일한 상절단면(b)의 전자현미경 사진도이다.
도 6은 본 발명 실시예의 PA6GF30제의 재생팰릿을 헬리??크류 용융압출기로 가공하여 권취한 후의 선재F에서 통형 브러쉬로 가공한 제품의 사진도이다.
도 7은 비교예 1의 PA6GF30제의 자동차수지부품의 파쇄재(절곡된 부분)의 우절단면(c)의 전자현미경 사진도이다.
도 8은 동일한 상절단면(d)의 전자현미경 사진도이다.
도 9는 PA6GF30제의 자동차수지부품의 파쇄재(절곡된 부분)를 압출성형한 재새팰릿의 장변을 따라 절단한 상절단면(d와 같은 방향의 종단면)의 전자현미경 사진도이다.
도 11은 실시예 2의 비틀림 브러쉬의 사시사진도이다.
도 12는 실시예 2의 비틀림 브러쉬를 사용한 원주형상 금속부재의 바리처리시험의 개소를 나타낸 사시사진도이다.
도 13은 실시예 2의 비틀림 브러쉬를 사용하고, 바리처리 전의 원주형상 금속부재의 부분확대 사시사진도이다.
도 14는 실시예 2의 비틀림 브러쉬를 사용하고, 바리처리 후의 원주형상 금속부재의 바리처리시험의 개소를 나타낸 사시사진도이다.
도 15는 종래기술의 숯돌입자함유브러쉬선재의 절단면의 모식도이다.

본 발명의 실시형태의 유리섬유를 선재장축방향으로 배치된 선재F와 그 제조방법, 및 그 선재F를 이용한 공업용 브러쉬에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 선재F는, 유리섬유 강화플라스틱인 PA6GF의 선재이고, 평균섬유길이 0.6mm, 직경 10㎛의 유리섬유G를 30중량%, 플라스틱P를 70중량%로 함유하고, 선재장축방향X에 대해 유리섬유G의 배치각을 0-7도, 바람직하게는, 0-4도로 한 것이다.

PA6GF(예를 들어, PA6GF30) 대신에 PA66GF로 하여도 좋다.

PA6와 PA6GF30의 물성데이터를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

표 1 중의 a는 http://www.ensinger.jp/properties/heat.html, b는 https://www.as-1.co.jp/academy/17/17-2.html%ec%9d%84 를 나타낸 것이다.

유리섬유 강화플라스틱은 신제품이어도 재생품이어도 좋다. 또한, 본 실시형태의 선재F의 단면형상은, 대략 원형 이외에 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형 등의 다각형, 직사각형, 그 밖에 다른 형상 등을 들 수 있으며, 특별히 한정되지 않는다.

그러나, 선형F의 직경이 너무 가늘면 섬유 중간부분이 너무 약해서 연마성이 저하되고, 너무 두꺼우면 섬유 중간부분이 너무 강하기 때문에, 브러쉬 식모가 곤란하게 된다. 따라서, 브러쉬용의 선재F의 직경은 0.2-1.5mm, 특히 0.4-0.8mm가 바람직하다.

본 실시형태의 선재F의 제조방법의 일례를 살펴보면, 시판되는 PA6GF30의 팰릿(예 : 도시바(주) 나이론수지 "아미란"6나이론/강화 CM1011G-30)을 용융압착기에 투입하거나, 또는, PA6GF30의 유리섬유 강화플라스틱을 파쇄하고, 용융온도 230-260도로, 프리플라이트형 스크류를 갖는 용융압출기에 투입하여 선재를 압출하며, 팰릿으로 절단하는 팰릿성형공정과, 상기 성형공정에서 얻어진 팰릿을 용융압출기에 투입하고, 온도 230-280도로 용융하여, 스크류회전기 150-200r.p.m으로 선재를 용융 압출함으로써, 평균섬유길이가 0.05-1.5mm, 직경3-30㎛의 유리섬유G를, 중량%가 15-40%, 플라스틱을 60-85중량%로 함유한 유리섬유 강화플라스틱의 선재를 압출하는 용융압출공정과, 용융 압출한 선재를 냉각 고화하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화플라스틱제 선재의 제조방법이다. 압출된 용융혼합물은 냉각욕에서 냉각 고화된 후, 권취기에 의해 권취가 행해진다. 그 상태에서 브러쉬로 성형하고, 이용도 가능하지만, 필요에 따라, 연신처리, 가열연신처리, 열처리가 되어도 좋다.

재생팰릿을 이용하는 경우, 유리섬유 강화플라스틱의 폐품을 파쇄하고, 용융 압출에 의해, 재생팰릿으로 가공하는 재생공정을 포함하고, 재생팰릿을 용융압출공정에서 상기 용융압출기에 투입한다.

팰릿이 재생품인 경우, 플라스틱P이 폴리아미드계 수지의 한 종류인 유리섬유 강화플라스틱의 PA6GF로 된 자동차 수지부품에서 일부분을 절삭하고, 헬리컬스크류형 용융압출기에 의한 압출을 행하여, 재생팰릿을 생성한다. 재생품팰릿과 자동차 수지부품절삭편을 절단하고, 각각을 용제를 이용하여 수지를 용해후, 유리섬유를 분리한다. 분리된 유리섬유의 절단면을 전자현미경 사진으로 관찰하면, 유리섬유G의 섬유길이는 거의 같은 형상이고, 용유압출과정에서의 유리섬유의 절손은 거의 발견되지 않았다.

재생팰릿에 의해 압출 성형된 선재F의 경우도, 도 1에 나타낸 것과 같이, 유리섬유G의 장축이 노즐에서의 토출과정에서 선재장축방향X(도 1의 섬유길이방향)으로 강하게 배치되는 것과, 종래의 숯돌입자함유선재와는, 조성, 구성이 본질적으로 다르다는 것이 확인되었다.

선재F의 직경의 사이즈를 다종다양하게 제작하면, 활용범위가 확대된다. 공업용 브러쉬에 약간의 유연성을 갖도록 함으로써, 비틀림 브러쉬, 직선 브러쉬 등의 다양한 용도로 사용이 가능하게 된다.

폴리아미드계수지로써, 나이론 6, 나이론 66, 나이론 610, 나이론 612, 나이론 12, 나이론 6/66 공중합체를 들 수 있기 때문에 적절하게 선택한다.

본 실시형태의 선재로 된 공업용 브러쉬는, 금속제품의 연마, 및 바리처리 가공용 브러쉬이고, 복수체의 선재 한 다발을 금속부로 묶어, 금속부를 연마장치에 설치하여, 선재F에 의해 금속제품의 표면을 기계적으로 연마하는 것이다. 본 브러쉬는 사출성형 수지부품의 표면연마 및 절삭성형수지 절삭벽면의 바리처리에도 이용될 수 있다.

본 실시형태의 선재F는 종래의 선재FP보다도, 표면 마무리성, 선재끼리의 융착방지성, 입상물부착방지성이 우수하기 때문에, 건식연마가공용의 연마브러쉬용 선재에 사용한 경우, 유용성이 높다.

실시예

이하에서, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명의 선재F의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명한다. 그리고, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 한도 내에서, 이하의 실시예에 한정되지 않고 다양하게 실시할 수 있을 것이다. 상기 및 이하의 실시예에 있어서 선재F의 특성의 평가는 다음의 방법에 의해 행해진다.

[평균섬유길이]

도 2에 나타낸 것과 같이, 선재F의 시험편을 그 중심축인 선재장축방향X를 따라 절단(도중, 상방에서 본 단면도(횡단면)), 도율제작소제 마이크로포커스 X선CT장치 SMX-160LT, 최상배율 56배, 최상면적 4.9㎟에 의한 절단면의 촬상에 의한 사진에서, 사진촬상의 범위 내에 있어서, 유리섬유G의 평균섬유길이를 산출했다. 산출방법은, 선재F 중의 임의의 유리섬유G의 20개에 대해서, 시점과 종점의 좌표를 기록하고, 이것으로부터 길이 및 이들의 편차를 표준편차로 산출했다.

[유리섬유G의 배치]

도 2에 나타낸 것처럼, 유리섬유G를 함유한 선재F의 시험편을 그 중심축인 선재장축방향X를 따라 절단하고(도중, 상방에서 본 단면도(횡단면)), 도율제작소제 마이크로포커스 X선CT장치 SMX-160LT, 최상배율 56배, 최상면적 4.9㎟에 의한 절단면의 촬상에 의한 사진에서, 사진촬상의 범위 내에 있어서, 선재의 배치를 산출했다. 산출방법은, 선재F 중의 임의의 유리섬유G의 20개에 대해서, 시점과 종점의 좌표를 기록하고, 이것으로부터 길이 및 이들의 편차를 표준편차로 산출했다. 선재장축방향X에 대해 도 3에 나타낸 것과 같이, 위도θ, 경도φ를 구하고, 이것으로, 배치각α를 구하여, 평균치를 2로 하였다. 배치각α의 정의에 대해서는, 방사선에 의한 비파괴평가 심포지움 강연논문집, 제6권, 7-13페이지, 발행년 2008년, 저자 용국산(일본 비쥬얼 사이언스), 고염창(일본 비쥬얼 사이언스), CHEON Yong-Sung(일본 비쥬얼 사이언스)를 참조하기 바람.

[인장강도]

JISK7162 : 1994

시험편 : JISK71621B형

시험속도 : 5MM/MIN

시험기용량 : 로드셀식 20kN

온도 : 23도

[사르피 충격시험]

JISK7111-1 : 2012

시험편 : JISK7111-1/1eA

지지대간거리 : 62mm

공칭진자에너지(표량) : 1.00J

온도 : 23도

[워크 표면마무리성]

핸드공구로 선재를 묶은 브러쉬를 설치하고, 하중 1Kg, 회전수는 1000r.p.m, 시간은 5분으로, 스텐레스강판으로 브러쉬를 상방에서 가압하여 접촉시켜, 표면의 연마가공을 수행하고, 스텐레스강판의 표면의 모형을 육안으로 관찰하여, 다음의 4규준으로 평가 분류했다.

A : 표면의 모양이 너무 가늘어서 식별이 불가능.

B : 표면의 모양이 조금 식별 가능.

C : 표면의 모양이 식별 가능.

D : 표면의 모양이 선명이 식별 가능.

[융착방지성]

핸드공구로 선재를 묶은 브러쉬를 설치하고, 하중 1Kg, 회전수는 1000r.p.m, 시간은 5분으로, 스텐레스강판으로 브러쉬를 상방에서 가압하여 접촉시켜, 표면의 연마가공을 수행하고, 스텐레스강판의 표면의 모형을 육안으로 관찰하여, 다음의 2규준으로 평가 분류했다.

A : 선재끼리의 융착이 없음.

B : 선재끼리의 융착이 있음.

[입상물 부착성]

핸드공구로 선재를 묶은 브러쉬를 설치하고, 하중 1Kg, 회전수는 1000r.p.m, 시간은 5분으로, 스텐레스강판으로 브러쉬를 상방에서 가압하여 접촉시켜, 표면의 연마가공을 수행하고, 스텐레스강판의 표면에 대해 선재에서 나온 입상물의 부착상황(오염)을 육안으로 관찰하여, 다음의 4규준으로 평가 분류했다.

A : 입상물의 부착이 없음.

B : 입상물의 부착은 약간 있지만, 거의 식별되지 않음.

C : 입상물의 부착이 조금 있음.

D : 입상물의 부착이 많음.

[실시예 1]

GFRP의 일종인 PA6GF30(유리섬유를 중량부로 30% 혼입한 나이론 6)으로 된 자동차 수지부품을 다른 품종의 혼입없이 분별 회수하고, 파쇄한 파쇄재로 한다. 이 파쇄재는, 인장강도 83.6MPa(샘플수 3), 사르피 충격시험결과 11(샘플수 5), 유리섬유G의 평균 유리섬유길이가 0.6mm이다. 이 파쇄재를 절삭하고, 절삭재를 프리 플라이드형 스크류를 구비한 PSV75mm 벤트식압출기(L/D=32)에 투입하며, 직경 4mmφ의 11개의 방사노즐에서 용융온도 280도, 스크류 회전수 160rpm으로 수지를 용융압출하여 스트랜드를 얻었다. 얻어진 스트랜드를 냉각 고화하여 재생팰릿으로 성형한다. 절삭재를 분체로 분쇄하고, 이 분체를, 열풍건조기 또는 진공건조기로, 120도에서 6-8시가, 건조시켜, 수분율을 저하시킨 후, 상기 압출기에 투입한다. 이렇게 함으로써, 재생팰릿의 수분함유율이 예를 들어 0.2%, 바람직하게는, 0.1% 이하가 된다. 파쇄재와 재생팰릿의 물성평가를 행한 결과, 표 2와 같았다. 재생팰릿으로 하면 파쇄재보다도 인장강도와 내충격성이 높아지지만, 사르피 충격시험은 거의 같은 효과가 얻어졌다. 또한, 유리섬유G가 파단되지 않고, 거의 균일한 길이를 유지한 것일 확인되었다. 수지의 열화가 적고, 보이드의 적은 용융압출이 가능하기 때문이라고 고찰된다. 유리섬유 강화플라스틱의 유리섬유G의 직경에 대해서는, 3-30㎛의 것이 사용될 수 있다.

[표 2]

상기의 재생팰릿을 (TECHNOVEL사 제조)의 2축형압출기 KZW20TWIN-30MG(L/D=30, 스크류 내경 20mmφ, 스크류 길이 60cm)에 투입하고, 공경 3mm인 2개의 방사노즐에서 용융온도 240도, 수지압력 1.6MPa, 스크류모터회전수 160rpm, 스크류모터전류 25.7A으로 수지를 용융 압출하였다. 그 후, 수돗물을 가득채운 냉각수욕조 내를 통과시켜, 아직 완전히 고화되지 않은 상태의 선재F를, 수동와이어권취기로 연신도를 조절하면서 권취하여, 직경이 0.6-1.4mm의 선재를 제조하였다. 얻어진 선재F를 사용하여 컵형상 브러쉬(축방향전장 98mm, 브러쉬 돌출길이 34mm)로 가공하였다.

유리섬유G의 평균섬유길이 및 유리섬유G의 배치에 대해서는, 재생 전후의 GFRP의 배치, 길이를, 시료 1 재생전 판재(자동차 수지부품에서 평면 부위를 절삭하여 취출하였다), 시료 2 재생전 U형재(자동차 수지부품에서 R부의 부위를 절삭하여 취출하였다), 시료 3 재생후 선재F(자동차 수지부품을 분쇄한 후, 재생팰릿에서 제조한 선재F)에 대해서 측정한 결과는 아래 표와 같다. 선재F의 유리섬유G의 배치도의 X선CT 평가결과를 도 4, 도 5에 나타낸다. 또한, 재생팰릿의 유리섬유 배치도의 X선CT 평가결과를 도 9, 도 10에 나타낸다. 재생팰릿의 유리섬유 배치도X선CT(도 9는 도 10에 대해 길이가 2배, 면적이 4배로 확대된 것이다. 선재F 중의 유리섬유G도, 재생팰릿 중의 유리섬유G도, 오차가 매우 적고, 배치도가 높다.

[표 3]

단, 경도φ, 위도θ는 유리섬유G의 시점을 원점으로 하고, X축이 선재의 중심축방향이며, Y축과 Z축은 X축과 직교하는 축이고, X축의 방향을 기준으로 하여 산출하였다. 배치각α는 경도φ와 위도θ중 큰 수치이다. 길이에 대해서는, 오차를 고려하여 거의 같다고 생각해도 문제없다. 우측란의 수치는 표준편차를 나타낸다. 재생전의 제품은 도 7, 도 8과 같이, 경도φ의 오차가 크고, 평면내에서 제각기 다른 방향을 향하고 있다. 또한, 위도θ에 대해서는 오차가 작고, 평면내에서 대폭 떨어진 유리섬유G는 존재하지 않는다. 이들의 결과에서 유리섬유가 랜덤으로 산포된 수지필름층이 적층된 성형품이라고 고찰된다. 한편, 재생후의 선재F는 도 4, 도 5에 나타난 대로, 오차가 매우 적고, 배치의 정도가 높다. 또한, 표 3의 결과도 합치면 선재F 중의 평균 유리섬유길이는 0.62mm로 오차가 적다(표준편차(σ) ㅁ0.18mm).

실시예 1의 워크 표면마무리성에 대해서는, 평가A를 받았다.

실시예 1은 녹이 보다 세세하게 제거되고, 워크 표면의 마무리가 양호하며, 결과적으로는 같은 처리시간으로 잘 연마된 표면이 얻어진 것이 확인되어, 평가A를 받았다. 융착방지성에 대해서는, 평가A를 받았다. 입상물부착성에 대해서는, 평가A 또는 B를 받았다.

[실시예 2]

실시예 2는 실시예 1과 동양이지만, 컵상 브러쉬 대신에, 도 11에 나타낸 바와 같이, 비틀림 브러쉬(축방향전장 80mm, 브러쉬 돌출길이 30mm, 직경 10-20mm)로 가공하였다. 이 비틀림 브러쉬를 이용하여, 도 12-14에 나타낸 공동을 갖는 원주상 금속부재에 대해서, 회전수 1000rpm으로 약 5초간, 화살표로 표시한 바와 같이, 이 원주상의 공동의 주변의 부위에 비틀림 브러쉬를 압입하고, 바리처리시험을 행하여, 육안으로 보이지 않도록 미세한 바리도 제거할 수 있는 것이 확인되었다.

[실시예 3]

실시예 3은 실시예 1과 동양이지만, 재생팰릿에 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을, 재생팰릿에 대하여 중량%로 0.5%, 2%를 혼연시킨 것이다. 인장강도와 사르피 충격강도의 비교를 표 4에 나타낸다. 폴리아미드수지의 유연성 향상(사르피 충격시험)을 목적으로 하여, 폴리오레핀, 예를 들어 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)를 소량 첨가함으로써, GFRP선재에 HDPE를 첨가한 것이다.

[표 4]

(1)은 실시예 1 기재의 재생팰릿을 재게하고, (2)(3)은, 이 재생팰릿에 HDPE를 혼연하여 제조한 시료데이터이다. (2)(3)은 열이력(熱履歷)이 (1)보다 1회 많이 행해져서, 수지부분의 열열화(熱劣化)로 전체의 물성은 저하되어 있다고 추정할 수 있다. (2)(3)을 비교하면 인장강도의 차이는 없지만, (3)의 충격강도는 (2)의 충격강도에 대해, 30%향상되어 있다.

[실시예 4]

상기의 GFRP팰릿은 재생품 대신 신품인 것 이외에는 실시예 1과 동양으로 제조하기 때문에, 설명은 원용한다. 실시예 1-3의 2축형압출기 대신에, 탁상형혼연기 MC15(네델란드 Xplore Instruments BV제)로 재생GFRP팰릿을 투입하고, 고온용융압출의 설정온도를 280도, 재생GFRP팰릿을 완전 용융시켜, 스크류회전수 30r.p.m으로 수지를 용융 압출한다. 원추형의 동방향 2축코니칼스크류(L/D=7.8-19.1, 스크류내경 22-9mmφ, 스크류길이 172mm) 토출공경 1mm인 원추형노즐로 선재를 토출시킨다. 그 후, 자연낙하시켜, 선재를 권취(권취속도 5.3m/min), 직경이 0.5-0.6mmφ의 선재를 제조한다. 선재F는 실시예 1과 동양의 X선CT를 얻는다. 얻어진 선재F를 사용하여 컵상 브러쉬(축방향전장 98mm, 브러쉬돌출길이 34mm)로 가공하였다.

실시예 4의 선재F에 의하면, 실시예 1-3과 동양의 특성 이상의 성능이 얻어지므로, 설명은 원용한다.

[비교예 1]

자동차 수지부품(PA6-GF30)의 파쇄재의 유리섬유배치도 X선CT 평가결과를 도 7, 도 8에 나타낸다.

유리섬유G의 배치성에 대해서는, 재생원료인 비교예 1의 자동차 수지부품에서는, 도 7, 도 8에 나타낸 바와 같이, 유리섬유G의 배치성이 거의 인정되지 않지만, 실시예 1에서는, 도 4, 도 5에 나타낸 대로, 유리섬유G에 대해 상당히 배치성이 인정된다.

[비교예 2]

시판되는 숯돌입자함유 나이론브러쉬선재의 횡단면의 X선CT를 모식도로 한 것을 도 15에 나타낸다. 이것에 의하면, 숯돌입자T의 조직에 예각부분과 주변에 새집(S) 같은 것이 있으나, 본 실시형태에서는 이러한 조직은 존재하지 않기 때문에, 본 실시형태의 브러쉬를 구성하는 선재F는, 평균섬유길이, 배치성은 모두 다르고, 성능은 명확하게 저하된다고 여겨진다.

비교예 2의 선재에 대해서, 워크 표면마무리성의 시험을 행한 결과, 그 평가는 D이고, 비교예 2는 실시예 1-4보다 열약하다는 것을 알 수 있었다.

워크로써 녹슨 철판을 이용하여 마모시험을 행하여, 워크표면의 마무리성을 비교한 결과, 비교예 2의 시판의 숯돌입자함유 나이론선재FP 사용의 컵브러쉬에서는, 워크 표면의 녹제거 상태는 거친편이고, 동심원상의 모양이 생겨, 평가는 D이다.

이상에서와 같이, 본 실시형태는, 본 발명의 실시를 위한 바람직한 실시형태의 예시이다. 또한, 당업자는, 본 발명의 개시에 감안하여, 본 발명의 요지에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다수의 개량, 변경, 치환, 흠실, 추가 등이 가능하다. 예를 들어, 상기 제조방법은 일례를 나타낸 것이고, 제조조건은, 적절하게 변경이 가능하다.

재생품을 이용 가능하고, 내마모성, 워크 표면마무리성이 우수하며, 제조비용을 대폭 삭감한 공업용 브러쉬를 제공할 수 있는 이외에, 유리섬유의 배치성이 우수한 점을 활용한 제품에도 적용이 가능하다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
B : 판재
F : 선재
FP : 숯돌입자함유선재
T : 숯돌입자
G : 유리섬유
P : 플라스틱
X : 선재장축방향
α : 배치각
θ : 위도
φ : 경도

Claims

유리섬유 강화플라스틱 폐품의 용융압출선재이고, 평균섬유길이가 0.05-1.5mm, 직경 3-30㎛의 유리섬유를 15-40중량%, 폴리아미드계수지, 폴리에스테르계수지, 또는, 폴리플루오로에틸렌계수지를 60-85중량%로 함유하여, 선재장축방향에 대해 상기 유리섬유의 배치각을 0-7도로 한 재생품인 유리섬유 강화플라스틱제의 표면가공용 선재.
제1항에 있어서,
상기 용융압출선재는, 유리섬유가 배치된 재생팰릿의 용융압출선재인 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화플라스틱제의 표면가공용 선재.
유리섬유 강화플라스틱 폐품의 파쇄재에서 용융압출기에 의해 스트랜드를 제조하고, 상기 스트랜드를, 유리섬유가 배치된 재생팰릿으로 절단하는 재생팰릿성형공정과,
상기 재생팰릿을 용융압출기에 투입하고, 평균섬유길이가 0.05-1.5mm, 직경 3-30㎛의 유리섬유를 15-40중량%, 폴리아미드계수지, 폴리에스테르계수지, 또는, 폴리플루오로에틸렌계수지를 60-85중량%로 함유하여, 선재장축방향에 대해 상기 유리섬유의 배치각을 0-7도로 한 재생품인 선재를 압출하는 용융압출공정을 구비한 유리섬유 강화플라스틱제의 표면가공용 선재의 제조방법.
제3항에 있어서, 상기 재생팰릿은 완전 용융되는 것을 특징으로 하는 유리섬유 강화플라스틱제의 표면가공용 선재의 제조방법.