KR20190063780A - 섬유강화복합재 제조방법 - Google Patents

섬유강화복합재 제조방법 Download PDF

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Abstract

섬유강화복합재 제조 공정 개선으로 성형성 및 외관표면 특성이 향상된 섬유강화복합재를 제조하는 방법이 개시된다. 본 발명은 (a) 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체(SEBS)에 가열 또는 마찰을 이용해 열을 가하여 이완(relaxation)시키는 단계; (b) 상기 이완된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 파라핀 오일, 나프텐 오일, 방향족 오일 및 화이트 오일로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 오일을 함침시키는 단계; (c) 상기 오일이 함침된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 폴리올레핀을 혼합하여 혼합수지를 제조하는 단계; 및 (d) 강화섬유에 상기 혼합수지를 함침하는 단계;를 포함하는 섬유강화복합재 제조방법을 제공한다.

Description

섬유강화복합재 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF LONG FIBER REINFORCED THERMOPLASTIC}
본 발명은 섬유강화복합재 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 성형성 및 외관표면 특성을 향상시키는 섬유강화복합재의 제조방법에 관한 것이다.
섬유강화복합재는 우수한 기계적 물성으로 인해 금속 소재를 대체할 수 있는 다양한 구조체로 사용되고 있다.
섬유강화복합재에 무기계 섬유강화제가 적용될 경우, 마찰계수 증가로 인한 복합소재의 유동성이 감소하고 이로 인해 성형성이 좋지 않은 문제가 있다. 즉, 섬유강화복합재를 이용한 성형 시, 유리섬유와 같은 강화섬유의 혼련 불균일성으로 불안정한 용융수지의 흐름을 야기하며, 이로 인한 표면 불량(flow mark, jetting 등)이 발생한다. 또한, 외관상 드러나는 섬유강화제로 인해 표면 거칠기가 증가되고, 이로 인해 빛의 산란으로 광택(gloss)이 감소하여 심미적으로 거친 느낌을 주는 문제가 있다.
한편, 섬유강화복합재의 기계적 물성 중 충격강도 향상을 위해 충격 개질제(impact modifier)인 폴리올레핀 엘라스토머(POE) 종류를 주로 사용하나, 이 경우 유동성의 저하를 야기할 수 있으며 이로 인해 역시 성형성 및 외관상 문제가 발생한다.
이와 같이, 종래 섬유강화복합재는 성형성 및 외관상 표면 특성의 제약으로 인해 적용분야 확장에 제한이 있다.
[선행특허문헌]
- 한국등록특허 제1501687호(2015.03.05. 등록)
- 한국등록특허 제1467683호(2014.11.25. 등록)
- 한국등록특허 제1157112호(2012.06.11. 등록)
- 한국등록특허 제0790503호(2007.12.24. 등록)
따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 섬유강화복합재 제조 공정 개선으로 성형성 및 외관표면 특성이 향상된 섬유강화복합재를 제조하는 방법을 제시하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, (a) 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체(SEBS)에 가열 또는 마찰을 이용해 열을 가하여 이완(relaxation)시키는 단계; (b) 상기 이완된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 파라핀 오일, 나프텐 오일, 방향족 오일 및 화이트 오일로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 오일을 함침시키는 단계; (c) 상기 오일이 함침된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 폴리올레핀을 혼합하여 혼합수지를 제조하는 단계; 및 (d) 강화섬유에 상기 혼합수지를 함침하는 단계;를 포함하는 섬유강화복합재 제조방법을 제공한다.
또한 상기 이완은 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체를 30~60에서 5~100분간 건조 후 100~1,000rpm의 회전속도로 30초~10분간 믹싱하여 수행되는 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재 제조방법을 제공한다.
또한 상기 오일은 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체 100중량부에 대하여 20~100중량부 사용되는 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재 제조방법을 제공한다.
또한 상기 (b) 단계에서 상기 오일을 1회 이상 분할 투입하여 함침시키는 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재 제조방법을 제공한다.
또한 상기 (b) 단계 이후 상기 오일이 함침된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체를 10~100분간 방치시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재 제조방법을 제공한다.
또한 상기 폴리올레핀은 용융지수(MI, 1.86kgf, 230)가 100~500g/10분인 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재 제조방법을 제공한다.
또한 상기 강화섬유는 유리섬유, 탄소섬유 및 천연섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재 제조방법을 제공한다.
이러한 본 발명에 따르면, 섬유강화복합재 제조에 있어 충격 개질제로 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체를 사용하고, 여기에 오일을 함침시키되 오일 함침 전에 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 가열 또는 마찰을 이용해 열을 가하여 이완시킨 상태에서 함침시킴으로써, 이러한 오일 함침 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체를 폴리올레핀과 혼합 후 강화섬유를 이용한 섬유강화복합재 제조 시 오일을 함침한 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체가 섬유강화복합재에서 매트릭스와 섬유간 도메인 형태로 분산되게 하고 오일의 윤활제 역할로 인해 섬유강화복합재의 흐름성 개선을 통해 성형성을 개선시키고, 더불어 매트릭스 수지가 강화섬유를 고르게 덮어주도록 하여 최종 성형품의 표면 거칠기를 극적으로 감소시키도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 시험예 1에서 다초점 광학현미경을 이용하여 시편 표면을 관찰한 결과를 나타낸 사진,
도 2는 본 발명의 시험예 1에서 표면 거칠기를 비교한 결과를 나타낸 사진,
도 3은 본 발명의 시험예 2에서 플로우 마크(flow mark) 변화를 관찰한 결과를 나타낸 사진,
도 4는 본 발명의 시험예 4에서 섬유강화복합재를 이용하여 자동차용 부품(tail gate)을 성형한 결과를 나타낸 사진.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명자들은 섬유강화복합재 제조에 있어 충격 개질제로 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 오일을 함침시키되 오일 함침 전에 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 히팅열 또는 마찰열을 가하여 이완시킨 상태에서 함침시킬 경우 이를 이용한 섬유강화복합재 제조 시 성형성 및 표면 품질을 극적으로 개선시킬 수 있음을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다.
따라서 본 발명은 (a) 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체(SEBS)에 가열 또는 마찰을 이용해 열을 가하여 이완(relaxation)시키는 단계; (b) 상기 이완된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 파라핀 오일, 나프텐 오일, 방향족 오일 및 화이트 오일로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 오일을 함침시키는 단계; (c) 상기 오일이 함침된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 폴리올레핀을 혼합하여 혼합수지를 제조하는 단계; 및 (d) 강화섬유에 상기 혼합수지를 함침하는 단계;를 포함하는 섬유강화복합재 제조방법을 개시한다.
상기 (a) 단계는 충격 개질제에 오일을 함침시키기 전에 오일이 충격 개질제에 충분히 흡수될 수 있도록 충격 개질제를 이완시켜 주는 단계로서, 본 발명에서는 충격 개질제로 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체를 사용하여 종래 폴리올레핀 엘라스토머 대비 특정 이완 조건에서 효과적으로 이완 특성을 구현하도록 한다.
본 발명에서 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체의 이완은 오일 함침 전 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 가열 또는 마찰을 이용해 열을 가하여 수행되며, 바람직하게는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 히팅열을 가한 후 이어서 마찰열을 가하여 수행될 수 있다. 즉, 오일 함침 전에 먼저 프리히팅(pre-heating)을 통해 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체가 오일을 잘 흡수할 수 있도록 이완시켜주는 1차 전처리 공정을 수행하고, 이어서 오일 투입 전에 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체만을 프리믹싱(pre-mixing)하여 마찰열을 이용한 이완시켜주는 2차 전처리 공정을 수행할 수 있다. 상기 1차 전처리 및 2차 전처리 공정을 수행함으로써 히팅열로 건조 공정을 거친 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체가 오일을 더욱 잘 받아들일 수 있는 상태로 만들어 줄 수 있게 된다.
이때, 상기 1차 전처리 공정은 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체를 30~60℃에서 5~100분간 건조하여 수행될 수 있고, 바람직하게는 40~50℃에서 10~30분간 건조하여 수행될 수 있다. 또한 상기 2차 전처리 공정은 100~1,000rpm의 회전속도로 30초~10분간 믹싱하여 수행될 수 있고, 바람직하게는 300~700rpm의 회전속도로 1~5분간 믹싱하여 수행될 수 있다. 상기 이완 시 온도 또는 회전속도를 너무 낮게 설정할 경우 충분한 이완 특성이 구현되지 않을 수 있고, 온도 또는 회전속도를 너무 높게 설정할 경우 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체간 뭉침(aggregation)이 발생될 수 있다.
상기 (b) 단계는 상기 (a) 단계에서 이완된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 오일을 함침시킴으로써 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체의 점도를 낮추어 폴리프로필렌 등 후술하는 폴리올레핀 고분자와 비슷한 점도 영역을 만들어 주어 폴리올레핀과의 혼합 시 고분산을 구현할 수 있도록 한다.
상기 함침 과정은 예컨대, 100~1,000rpm의 회전속도로 5~100분간 믹싱하여 수행될 수 있고, 바람직하게는 300~700rpm의 회전속도로 10~30분간 믹싱하여 수행될 수 있다.
상기 오일은 점도 및 화학적 구조에 따라 구분될 수 있다. 점도에 따른 구분은 오일을 이루고 있는 분자의 분자량 크기에 의해 나타내는 흐름성에 따른 구분을 의미하고, 화학적 구조에 따른 구분은 파라핀 오일(paraffinic oil), 나프텐 오일(naphthenic oil) 및 방향족 오일(aromatic oil)의 세 가지로 구분에 따라 물성 차이가 나타나는 것을 의미한다. 여기서, 파라핀 오일은 분자구조가 선형인 탄화수소계 오일이고, 나프텐 오일은 이중결합이 없는 고리 형태의 탄화수소계 오일이고, 방향족 오일은 분자구조내 벤젠 고리를 포함하고 있는 탄화수소계 오일이다. 파라핀 오일 및 나프텐 오일은 아무런 색깔을 띠지 않는 무색의 점성을 갖는 액체이며, 방향족 오일은 짙은 암갈색을 띠고 있다. 상기 각 오일의 대표적인 구조를 아래에 나타내었다.
[paraffinic hydrocarbon]
Figure pat00001
[naphthenic hydrocarbon]
Figure pat00002
[aromatic hydrocarbon]
Figure pat00003
상기 파라핀 오일은 탄소원자가 직쇄형으로 연결되어 있는 형태이며 가지가 없는 노말 파라핀(normal paraffin)과 가지가 있는 이소 파라핀(iso-paraffin) 타입으로 구분된다. 일반적으로 고무의 변색오염이 제일 적고 내부발열을 적게 하는 반면 강도가 낮고, 압축성, 저온특성, 내오염성, 반발탄성 등이 우수한 장점이 있다. 일반적으로 EPDM(ethylene propylene diene monomer rubber) 및 EPM(ethylene propylene monomer rubber)과의 상용성이 우수하다.
상기 나프텐 오일은 5개 또는 6개의 탄소가 하나의 환상구조를 가지는 형태로 대부분의 물성이 파라핀 오일과 방향족 오일의 중간 수준이다. 다양한 실용성을 가지고 내오염성, 내노화성, 저온특성, 가공성, 내한성 등이 우수하며, 인장강도, 탄성 신장률에 좋은 영향을 미친다. 일반적으로 BR(butadiene rubber) 및 SBR(styrere-butadiene rubber)에 우수한 상용성을 보인다.
상기 방향족 오일은 내부구조에 벤젠고리를 가진 형태로 상용성이 뛰어나 가공성이 특히 우수하지만, 저온특성, 내오염성, 발열성 등이 좋지 않다. 대부분의 고무와 상용성이 우수해 다량배합이 가능하기 때문에 프로레스 오일(process oil) 및 익스텐디드 오일(extended oil)로 널리 사용되나, 변색성 및 오염성이 있으므로 색상관련 제품에 이용되기는 어렵다.
본 발명에서는 상기 파라핀 오일, 나프텐 오일 및 방향족 오일이 제한 없이 사용될 수 있으나, 바람직하게는 탄소수 20~50의 포화선형의 파라핀(Distillates, (petroleum) hydrotreated heavy paraffinic) 성분이 60~80중량%, 바람직하게는 65~75중량% 포함되고, 나프텐 오일이 20~40중량%, 바람직하게는 25~35중량% 포함된 화이트 오일(white oil)을 사용하는 것이 좋다. 오일내 나프텐 및 방향족 성분이 많을 경우 혼련성 저하, 냄새 유발, 변색, 휘발성유기화합물(VOC) 등의 문제가 발생될 수 있으며, 파라핀 성분이 많을수록 정제율은 높아지나, 비용이 증가하는 문제가 있다.
오일이 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 잘 스며들고 향상된 충격보강 물성을 구현하기 위해 중요한 인자는 오일의 분자량이다. 오일의 분자량은 동점도(kinematic viscosity)를 통해서 가늠할 수 있다. 이는 분자량이 증가하면 동점도가 상승하는 관계를 통해 유도 가능하다. 통상적으로 화이트 오일의 동점도를 보는 온도조건은 20℃ 및 40℃이다. 본 발명에서는 20℃에서 350㎟/s 이상, 바람직하게는 350~700㎟/s의 동점도, 40℃에서 100㎟/s 이상, 바람직하게는 100~300㎟/s(ISO 3104)의 동점도를 갖는 오일을 사용하는 것이 좋다.
본 발명에서 상기 오일은 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체 100중량부에 대하여 20~100중량부 사용될 수 있고, 바람직하게는 40~80중량부 사용될 수 있다. 상기 오일 함량이 너무 적을 경우 성형성 및 외관개선 효과가 크지 않을 수 있고, 오일의 균일한 도포가 어려울 수 있다. 또한 상기 오일의 함량이 너무 많을 경우 오일 이행(oil migration)에 의해 건식 혼합(dry blending) 시 균일한 혼련이 어려울 수 있고, 최종 성형품 외부로 이행되어 나올 수 있다.
또한 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체를 오일에 함침 시 한번에 오일을 정량 투입할 경우 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체간 뭉침(aggregation)이 발생되어 오일의 분산성이 저하될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 상기 (b) 단계에서 상기 오일을 1회 이상 분할 투입하여 함침시키는 것이 바람직하다. 예컨대, 정량의 오일을 2~10회, 바람직하게는 3~7회 분할하여 투입시킬 수 있다.
또한 상기 오일 함침 후 발생될 수 있는 정전기를 제거할 필요가 있으며, 따라서 본 발명에서는 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체를 오일에 함침 후 상온에서 10~100분간, 바람직하게는 40~80분간 방치해 줌으로써 혼합 시 발생되었던 정전기를 제거하고 오일이 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 안정적으로 함침될 수 있도록 자연냉각 시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계는 상기 오일이 함침된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 폴리올레핀을 혼합하여 혼합수지를 제조하는 단계로서, 혼합에 사용되는 폴리올레핀은 특별히 제한되지 않는다. 다만, 상기 오일이 함침된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체의 분산성 향상을 고려하여 폴리프로필렌 단독 중합체 또는 폴리프로필렌 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폴리올레핀은 후술하는 인발성형 공정 시 함침성 극대화를 위해 용융지수(MI, 1.86kgf, 230℃)가 100~500g/10분인 것이 사용될 수 있고, 바람직하게는 150~300g/10분인 것이 사용될 수 있다.
상기 (d) 단계는 강화섬유에 상기 (c) 단계에서 준비된 혼합수지를 함침하는 단계로서, 예컨대 인발성형(pultrusion)을 통해 수행될 수 있다. 상기 인발성형 방법은 특별히 제한되는 것은 아니고 당 업계에 통상적으로 사용되는 방법이 제한 없이 적용될 수 있다.
상기 함침 이전에 상기 혼합물은 용융 압출되어 함침 공정에 사용될 수 있으며, 예컨대, (c) 단계에서 준비된 혼합수지를 L/D 30~50의 이축압출기로 스크류 회전속도 250~500rpm 조건 하에서 용융 압출 후, 강화섬유와의 함침 공정을 거쳐 최종 섬유강화복합재가 제조될 수 있다.
상기 강화섬유로는 특별히 제한되는 것은 아니나, 예컨대 유리섬유, 탄소섬유, 천연섬유 등이 사용될 수 있으며, 다만 매트릭스 수지에 의해 고르게 덮이게 되어 최종 성형품의 표면 거칠기 감소에 가장 적합한 강화섬유로서 유리섬유를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 강화섬유는 최종 섬유강화복합재 기준으로 20~60중량% 함량으로 포함될 수 있으며, 바람직하게는 30~50중량% 함량으로 포함될 수 있다.
본 발명에 따른 섬유강화복합재 제조방법에서는 그 목적을 벗어나지 않는 범위 내에서 각각의 용도에 따라 첨가제가 더 첨가될 수 있다. 예컨대, 상기 (c) 단계에서 상용화제, 안정제 등이 일반적으로 사용되는 범위에서 단독 또는 혼합되어 추가로 첨가될 수 있으며, 최종 섬유강화복합재 100중량부에 대하여 0.1~10중량부로 첨가될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 들어 설명한다.
실시예
스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체(SEBS)(Bound Styrene 함량 34중량%, TAIPOL SEBS 6151, TSRC Industry)를 45℃에서 20분간 건조 후 500rpm의 회전속도로 3분간 믹싱하여 오일이 고르게 함침될 수 있는 상태로 이완시켰다. 이완된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체 100중량부 기준으로 화이트 오일(동점도(ISO 3104): 20에서 370㎟/s, 40에서 110㎟/s; 파라핀 함량 69중량% 및 나프텐 함량 31중량%, Shell Catenex Oil T 145)을 50중량부 투입하고 500rpm의 회전속도로 20분간 믹싱하여 함침시키되, 믹싱간 오일을 10중량부씩 분할하여 5회 투입하였다. 오일이 함침된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체 10중량부 기준으로 폴리프로필렌 단독 중합체(용융지수(MI, 1.86kgf, 230℃) 100g/10분)를 50중량부 혼합하여 혼합수지를 준비하고, 혼합수지를 L/D 40의 이축압출기로 스크류 회전속도 300rpm 조건 하에서 용융 압출 후, 인발성형 장치(인발 die부 온도 260-290℃)를 이용하여 유리섬유에 혼합수지를 함침하여 유리섬유 함량이 40중량%이고 10mm 길이의 펠렛 형태로 최종 섬유강화복합재를 제조하였다.
비교예
POE(Ethylene octane rubber, Engage 8407, DOW) 10중량부 기준으로 폴리프로필렌 단독 중합체를 50중량부 혼합하여 혼합수지를 준비하고, 혼합수지를 L/D 40의 이축압출기로 스크류 회전속도 300rpm 조건 하에서 용융 압출 후, 인발성형 장치를 이용하여 유리섬유에 혼합수지를 함침하여 유리섬유 함량이 40중량%이고 10mm 길이의 펠렛 형태로 최종 섬유강화복합재를 제조하였다.
시험예 1
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 섬유강화복합재에 대하여 180MT 전동사출기(온도조건 160, 180, 190, 200, 210℃)를 통해 평판 시편(3T, 100×120mm)을 제작하고, 시편에 대하여 하기 방법으로 표면 상태를 평가하였다.
[표면 관찰 및 거칠기(roughness) 평가]
다초점 광학현미경(KEYENCE Digital microscope VHX-1000 series)을 이용하여 600배의 배율로 상기 시편 표면을 관찰하고 그 결과를 도 1에 나타내었고, 측정한 이미지내 중앙부에 기준선을 그어 표면 거칠기를 비교하고 그 결과를 도 2에 나타내었다.
[표면 광택(gloss)]
광택 측정 장비(BYK Gardner Spectro-Guide 45/0 gloss(6801 Color Spectrophotmeter))를 이용하여 평판 시편의 표면의 가운데 부분을 중심으로 좌, 우를 포함하여 3곳을 측정하여 평균값을 산출하여 표면 광택을 측정하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Figure pat00004
도 1을 참조하면, 다초점 광학현미경을 통한 관찰 시, 본 발명에 따른 오일 함침 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체가 적용된 복합재(실시예)의 경우 기존 POE를 이용한 복합재(비교예)에 비해 표면 평활도가 현저히 우수한 것을 알 수 있다.
또한 도 2에서는 다초점 광학현미경 사진과 함께 3차원 프로파일링(3D-profiling)을 통해 나타난 표면의 거칠기(roughness)를 도식화하여 나타내고 있다. 여기서, 명도 차이에 따라 밝은 부분은 지면이 높은 부분이고, 어두운 부분은 지면이 낮은 부분을 나타낸다. 3차원 프로파일링된 이미지를 바탕으로 도식화된 그래프를 참조하면, POE를 이용한 복합재(비교예)의 경우(도 2(a)) 최고 단차가 24.53㎛인 반면, 본 발명에 따른 오일 함침 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체가 적용된 복합재(실시예)의 경우(도 2(b)) 6.04㎛로서, 비교예 대비 탄성층(resin rich layer)이 잘 형성되어 유리섬유를 잘 덮고 있어, 표면 거칠기가 현저히 개선된 것을 확인할 수 있다.
또한 표 1을 참조하면, 표면 광택 측정 결과, 실시예를 적용한 경우 표면 거칠기의 감소에 의한 광택 향상 효과가 우수(빛의 산란효과 감소)한 것을 알 수 있다.
시험예 2
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 섬유강화복합재에 대하여 시험예 1과 동일한 방법으로 평판 시편을 제작하고, 평판 시편에 대하여 플로우 마크(flow mark) 변화를 관찰하고 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 실시예를 적용한 경우 안정적인 분수유동 구현을 통해 플로우 마크가 개선된 것을 알 수 있다. 즉, 중앙부 레진의 흐름자국이 오일 함침 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체가 첨가됨으로써 현저히 개선됨을 확인할 수 있으며, 육안상으로도 평판시편의 광택이 현저히 개선된 것이 확인된다.
시험예 3
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 섬유강화복합재의 흐름성을 비교하기 위해 용융지수(ASTM D-1238, 230℃, 2.16kgf)를 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure pat00005
표 2를 참조하면, 본 발명에 따라 실시예를 적용한 경우 유동성 향상으로 흐름성이 현저히 향상된 것을 알 수 있다.
시험예 4
섬유강화복합재를 이용한 자동차용 부품 성형 시 성형성을 비교하기 위하여 상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 섬유강화복합재를 이용하여 실제 자동차용 부품(tail gate)을 성형하고 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따라 오일 함침 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체를 적용한 경우 기존 POE 적용 시 발생되었던 미성형 현상이 극적으로 개선된 것을 확인할 수 있다. 즉, 비교예에 따른 섬유강화복합재를 이용하여 사출 성형 시, 중앙부에 미성형이 발생하나, 실시예에 따른 섬유강화복합재를 이용하여 사출 성형 시 미성형 현상이 발생하지 않은 것을 알 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (7)

  1. (a) 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체(SEBS)에 가열 또는 마찰을 이용해 열을 가하여 이완(relaxation)시키는 단계;
    (b) 상기 이완된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 파라핀 오일, 나프텐 오일, 방향족 오일 및 화이트 오일로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 오일을 함침시키는 단계;
    (c) 상기 오일이 함침된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체에 폴리올레핀을 혼합하여 혼합수지를 제조하는 단계; 및
    (d) 강화섬유에 상기 혼합수지를 함침하는 단계;
    를 포함하는 섬유강화복합재 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이완은 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체를 30~60℃에서 5~100분간 건조 후 100~1,000rpm의 회전속도로 30초~10분간 믹싱하여 수행되는 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 오일은 상기 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체 100중량부에 대하여 20~100중량부 사용되는 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 상기 오일을 1회 이상 분할 투입하여 함침시키는 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계 이후 상기 오일이 함침된 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체를 10~100분간 방치시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀은 용융지수(MI, 1.86kgf, 230)가 100~500g/10분인 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 강화섬유는 유리섬유, 탄소섬유 및 천연섬유로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 섬유강화복합재 제조방법.
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