KR20210121376A - Manufacturing Methode for Natural fiber composite material for injection molding using Reduced nozzle heating jig - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing natural fiber composite materials for injection molding using a reduction nozzle heating jig, which fundamentally eliminates generation of harmful substances. According to the present invention, the method comprises: a ply-twisted yarn manufacturing step (S1) of manufacturing a ply-twisted yarn by performing plying while placing one or more natural fiber yarns in the center and surrounding the outer periphery of the one or more natural fibers with synthetic fiber yarns; a fusion-bonded ply-twisted yarn manufacturing step (S2) of heating and pressing the ply-twisted yarn through a reduction nozzle heating jig (100) so that the synthetic fiber yarns are partially absorbed and fused into the natural fibers as voids (C) are reduced or disappear while the synthetic fiber yarns are melted and pressed, thereby manufacturing a fusion-bonded ply-twisted yarn; and a pelletizing step (S3) of pelletizing the fusion-bonded ply-twisted yarn.

Description

축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법{Manufacturing Methode for Natural fiber composite material for injection molding using Reduced nozzle heating jig}Manufacturing method for natural fiber composite material for injection molding using Reduced nozzle heating jig

본 발명은 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법에 관한 것으로, 하나 이상의 천연 섬유사가 중심부에 위치하면서, 그 외주연을 합성 섬유사들이 둘러싸도록 합사하여 합연사를 제조하는 합연사 제조 단계(S1); 와, 합사된 상기 합연사를 축소 노즐 가열 지그(100)를 통과시키면서 가열 압착하여, 상기 합성 섬유사가 용융되면서 압착되어 공극(C)이 감소되거나 사라지면서 상기 천연 섬유에 일부 흡수되면서 융착되도록 하여 융착 합연사를 제조하는 융착 합연사 제조 단계(S2); 와, 상기 융착 합연사를 펠렛화 하는 펠렛화 단계(S3); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using a reduction nozzle heating jig, wherein one or more natural fiber yarns are located in the center, and the synthetic fiber yarns surround the outer periphery to produce a ply-twisted yarn. ply-twisted yarn manufacturing step (S1); And, the ply-twisted yarn is heat-compressed while passing through the reduction nozzle heating jig 100, and the synthetic fiber yarn is melted and compressed so that the voids C are reduced or disappeared, and partially absorbed by the natural fiber so as to be fusion-bonded. A fusion-bonded ply-twisted yarn manufacturing step (S2) of manufacturing a ply-twisted yarn; And, a pelletizing step (S3) of pelletizing the fusion-bonded ply-twisted yarn; It relates to a method of manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using a reduction nozzle heating jig, characterized in that it comprises a.

천연섬유 복합재료는 그 원료를 폐자원 (목재 폐잔재, 소경목, 간벌재와 같은 목질원료와 농산 부산물로부터 유래하는 왕겨 또는 왕겨분말, MDF 가공 시 발생하는 MDF 가공부산물 분말, 탄닌분말 등)에서 쉽게 얻을 수 있을 뿐 만 아니라 비교적 용이하게 복합화하여 재생처리가 가능하다는 점을 들 수 있으며 이들 플라스틱과 목질 원료를 대량으로 이용할 수 있는 기술의 개발과 보급은 부족한 목질자원의 문제를 동시에 해결할 수 있는 아주 중요한 의미를 지닌다. Natural fiber composite materials can be easily obtained from waste resources (rice husk or chaff powder derived from wood raw materials such as wood waste, small-diameter wood, thinning wood, and agricultural by-products, MDF processing by-product powder generated during MDF processing, tannin powder, etc.) Not only can it be obtained, but it is also relatively easy to compound and recycle. have meaning

또한, 기존의 무기질 원료와는 달리 자연에서 유래한 물질을 강화충전제로 사용하여 복합재를 제조하는 것은 저가이며, 독성이 없고, 폐자원의 재활용 및 특유의 생분해성으로 인해 환경오염에 미치는 영향을 최소화 할 수 있으며, 천연섬유 복합재료에 사용되는 천연물은 장차 다가오는 미래에 큰 문제로 대두될 환경문제를 해결하는데 여러 장점을 가지고 있어 현재 유럽, 미국에서는 자동차와 건축 산업에 실제로 사용되고 있다. In addition, unlike the existing inorganic raw materials, it is inexpensive to manufacture a composite using a material derived from nature as a reinforcing filler, and it is non-toxic and minimizes the impact on environmental pollution due to recycling of waste resources and unique biodegradability. Natural products used in natural fiber composites have several advantages in solving environmental problems that will become a big problem in the future, and are currently being used in the automobile and construction industries in Europe and the United States.

현재 이용되거나 연구되고 있는 천연섬유 복합재료의 대부분은 현재 고분자 산업에서 가장 많이 이용되는 polyolefin (PP, PE, PS)계 고분자에 천연섬유를 첨가하여 건축용 deck재로 사용되어 이용되고 있으며 또한 구조용재, 포장용재로써나 자동차 내장재로 실제적으로 사용하거나 개발 중에 있다.Most of the natural fiber composite materials currently used or researched are used as deck materials for construction by adding natural fibers to polyolefin (PP, PE, PS) polymers, which are currently most used in the polymer industry, and are also used as structural materials and packaging materials. It is practically used or is being developed as a solvent or as an interior material for automobiles.

천연섬유 복합재료의 제조는 크게 부직포식법(Nonwoven Web Process)과 용융 혼련법(Melt Blending Process)로 분류되며, 이 중 용융 혼련법으로 제조된 천연섬유-플라스틱 복합재료에 관한 연구가 가장 활발하게 진행되고 있는데 이는 기존 플라스틱 산업에서 이용되고 있는 가공 기술을 그대로 접목하면서 기존의 탄산칼슘(CaCO3), 활석(Talc), 백토(Clay) 등의 대체 가능성이 타진된 바 있고, 이러한 천연섬유가 합성수지의 강화충전제로 사용됨으로써 환경적인 측면에서 볼 때도 상당한 가능성을 보여주고 있다. The manufacturing of natural fiber composite materials is largely divided into Nonwoven Web Process and Melt Blending Process, and among them, research on natural fiber-plastic composite materials manufactured by melt-kneading is the most active. The possibility of replacing existing calcium carbonate (CaCO3), talc (Talc), clay, etc. has been explored while applying the processing technology used in the existing plastic industry as it is, and these natural fibers reinforce the synthetic resin. Its use as a filler shows considerable potential from an environmental point of view.

또한 강화충전제로 천연섬유를 사용함으로써 얻어지는 장점으로 최종제품의 밀도를 낮출 수 있고 가공기계의 마모성을 줄일 수 있으며 가격이 저렴하다는 점이 있다. 반면에 단점으로는 극성을 지닌 리그노셀룰로오스계 원료와 비극성을 지닌 열가소성 고분자 및 생분해성 고분자간의 비상용성(incompatibility), 수분에 대한 비저항성 및 내후성의 열등성 등이 있다. In addition, the advantages obtained by using natural fibers as reinforcing fillers are that the density of the final product can be lowered, the abrasiveness of the processing machine can be reduced, and the price is low. On the other hand, disadvantages include incompatibility between polar lignocellulosic raw materials and non-polar thermoplastic polymers and biodegradable polymers, and poor resistance to moisture and weather resistance.

이와 같은 천연 섬유 복합소재와 관련하여, 기존에는 하기 특허문헌 1의 "자동차 내장재용 천연섬유 강화 플라스틱의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 자동차 내장재용 천연섬유 강화 플라스틱(대한민국 공개특허 제10-2016-0023967호)"에, 평균 길이가 5 ㎜ 이상인 천연섬유 5 내지 35 중량% 및 커플링제 1 내지 10 중량%를 먼저 혼합한 후, 플라스틱 수지 55 내지 80 중량%를 이축 압출기의 주 투입구에 투입하고 상기 천연섬유 및 커플링제의 혼합물을 이축 압출기의 측면 투입구에 투입하여 압출을 수행하는 기술이 개시되어 있다. In relation to such a natural fiber composite material, in the prior art, "Method for manufacturing natural fiber-reinforced plastic for automobile interior material and natural fiber-reinforced plastic for automobile interior material manufactured by the method of Patent Document 1 (Korea Patent Publication No. 10-2016-) 0023967)", 5 to 35% by weight of natural fibers having an average length of 5 mm or more and 1 to 10% by weight of a coupling agent are first mixed, and then 55 to 80% by weight of a plastic resin is added to the main inlet of the twin-screw extruder, and the A technique for performing extrusion by introducing a mixture of natural fibers and a coupling agent into a side inlet of a twin-screw extruder is disclosed.

그러나 상기 선행 기술은 압출을 수행하는 장비 내에서 천연 섬유와 플라스틱 수지가 커플링제와 함께 혼합되어야만 하기에, 그 공정이 비교적 복잡한 것은 물론, 효율적이고 균일한 혼합이 보장되지 않는다는 문제점이 있었다, 또한, 첨가되는 커플링제에 의하여, 공정 중 휘발성 유기화합물(VOC:volatile organic compound) 발생 등 유해한 영향을 미칠 수 있다는 문제점이 있었다. However, the prior art has a problem in that the natural fiber and the plastic resin must be mixed together with the coupling agent in the equipment for performing the extrusion, so the process is relatively complicated, and efficient and uniform mixing is not guaranteed. There is a problem that the added coupling agent may have a harmful effect such as generation of volatile organic compounds (VOCs) during the process.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 천연 섬유 복합 소재를 펠렛의 형태로 미리 혼합하여 제조한 후, 통상적인 압출 도는 사출 공정에 바로 사용될 수 있도록 하는 방안이 지속적으로 연구되어 왔다. 이러한 천연 섬유 복합 소재의 펠렛화와 관련된 기존 발명으로는, 하기 특허문헌 2의 "자동차 내장재용 케냐프 복합 소재의 제조방법(대한민국 공개특허 제10-2018-0068731호)"에, 케냐프 섬유 및 폴리프로필렌 섬유를 준비하는 단계(S1); 상기 케냐프 섬유 및 폴리프로필렌 섬유를 합사하는 단계(S2); 상기 합사된 합연사의 표면을 코팅하는 단계(S3); 및 상기 코팅된 합연사를 사출기를 이용해 펠렛화하는 단계(S4)를 포함하는 제조방법에 관한 내용이 개시되어 있다. In order to solve this problem, a method of pre-mixing a natural fiber composite material in the form of pellets and manufacturing it, and then allowing it to be used directly in a conventional extrusion or injection process has been continuously studied. As an existing invention related to the pelletization of such a natural fiber composite material, in the "Method for Manufacturing Kenyaf Composite Material for Automotive Interior Material (Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0068731)" of Patent Document 2, Kenyaf fiber and Preparing a polypropylene fiber (S1); braiding the Kenyaf fibers and polypropylene fibers (S2); coating the surface of the braided ply-twisted yarn (S3); and pelletizing the coated ply-twisted yarn using an injection machine (S4).

그러나, 상기 선행 기술의 경우 역시, 코팅제로 사용하는 원료에 의하여 공정 중 VOC 발생 등 유해한 영향을 미칠 수 있다는 문제점이 있었다. 또한, 단순히 코팅제가 합사된 합염사의 표면을 코팅하는 것에 그치기 때문에, 코팅제가 함침되는 것을 고려하더라도 합사된 천연섬유 및 폴리프로필렌 섬유 사이의 공극은 그대로 기포 상태로 남아있는 경우가 많았다. 따라서, 추후의 사출 또는 압출 공정에서, 이와 같이 남아있는 기포에 의한 불량의 발생 또는 공정 효율의 저하가 발생하기 쉽다는 문제점이 있었다. However, in the case of the prior art, too, there was a problem that the raw material used as a coating agent may have a detrimental effect such as VOC generation during the process. In addition, since the coating agent merely coats the surface of the braided ply-dyed yarn, the voids between the braided natural fibers and the polypropylene fibers were often left in a bubble state even when the coating agent was impregnated. Therefore, in the subsequent injection or extrusion process, there is a problem in that it is easy to generate defects or decrease in process efficiency due to the remaining air bubbles.

1. 대한민국 공개특허 제10-2016-0023967호1. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0023967 2. 대한민국 공개특허 제10-2018-0068731호2. Republic of Korea Patent Publication No. 10-2018-0068731

본 발명은 상기한 기존 발명들의 문제점을 해결하여, 별도의 바인더의 첨가 없이도 합사된 합연사를 축소 노즐 가열 지그를 통과시키면서 가열 압착하여, 상기 합성 섬유가 용융되면서 압착되어 상기 천연 섬유에 일부 흡수되면서 융착되도록 하는 것이 가능하도록 하여, 바인더의 첨가에 의한 유해 물질의 발생을 근본적으로 제거하는 것은 물론, 압착에 의한 융착을 통하여 내부에 공극이나 기포가 존재하는 것을 제거하거나 최소화하는 것이 가능한 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법을 제공하는 것을 그 과제로 한다. The present invention solves the problems of the existing inventions described above, and heat-compresses the braided ply-twisted yarn while passing through a reduction nozzle heating jig without adding a separate binder, so that the synthetic fiber is melted and compressed while being partially absorbed by the natural fiber. Reduction nozzle heating jig capable of removing or minimizing the presence of voids or air bubbles inside through fusion by compression as well as fundamentally eliminating the generation of harmful substances due to the addition of a binder by making it possible to fuse. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using

또한, 내측에는 천연 섬유사가 위치하도록 하고 그 외주연을 합성 섬유사가 둘러싸도록 합사하는 특징을 통하여, 화학 섬유사를 용융되도록 하기 위하여 가해지는 열원에 천연 섬유사는 직접적인 접촉이 이루어지지 않도록 하여, 열에 의하여 천연 섬유사에 열변성이 발생하여 그 강도가 저하되거나, 천연 섬유사에 탄화가 일어나 끊어지는 것을 방지할 수 있도록 하는 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법을 제공하는 것을 그 과제로 한다. In addition, the natural fiber yarn is placed on the inside and the synthetic fiber yarn is braided so that the outer periphery is surrounded by the natural fiber yarn, so that the natural fiber yarn does not come into direct contact with the heat source applied to melt the chemical fiber yarn. To provide a method for manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using a reducing nozzle heating jig, which can prevent the natural fiber yarn from being thermally deformed, resulting in a decrease in its strength, or from breaking due to carbonization in the natural fiber yarn make that task

또한, 가열 및 압착이 동시에 수행되어 비교적 낮은 온도에서 단시간 내에 압착에 의한 융착이 수행되도록 하여, 상대적으로 낮은 열안정성을 나타내는 천연섬유가 탄화되는 문제점을 방지할 수 있도록 하는 것을 그 과제로 한다. In addition, heating and compression are performed simultaneously, so that fusion by compression is performed within a short time at a relatively low temperature, thereby preventing the problem of carbonization of natural fibers exhibiting relatively low thermal stability.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법은, 하나 이상의 천연 섬유사가 중심부에 위치하면서, 그 외주연을 합성 섬유사들이 둘러싸도록 합사하여 합연사를 제조하는 합연사 제조 단계(S1); 와, 합사된 상기 합연사를 축소 노즐 가열 지그(100)를 통과시키면서 가열 압착하여, 상기 합성 섬유사가 용융되면서 압착되어 공극(C)이 감소되거나 사라지면서 상기 천연 섬유에 일부 흡수되면서 융착되도록 하여 융착 합연사를 제조하는 융착 합연사 제조 단계(S2); 와, 상기 융착 합연사를 펠렛화 하는 펠렛화 단계(S3); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention provides a method for manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using a reduction nozzle heating jig, while one or more natural fiber yarns are located in the center, and the synthetic fiber yarns surround the outer periphery, A ply-twisted yarn manufacturing step (S1) of manufacturing a ply-twisted yarn; And, the ply-twisted yarn is heat-compressed while passing through the reduction nozzle heating jig 100, and the synthetic fiber yarn is melted and compressed so that the voids C are reduced or disappeared, and partially absorbed by the natural fiber so as to be fusion-bonded. A fusion-bonded ply-twisted yarn manufacturing step (S2) of manufacturing a ply-twisted yarn; And, a pelletizing step (S3) of pelletizing the fusion-bonded ply-twisted yarn; It is characterized in that it comprises a.

또한, 상기 축소 노즐 가열 지그(100)는, 지그 본체(110); 와, 상기 지그 본체(110)에 하나 이상 형성되는 축소 노즐(120); 과, 상기 지그 본체(110)에 하나 이상 설치되는 가열 히터(130); 를 포함하여 구성되되, In addition, the reduction nozzle heating jig 100, the jig body 110; And, at least one reduction nozzle 120 formed in the jig body 110; And, one or more heating heaters 130 installed in the jig body (110); Consists of including,

상기 축소 노즐(120)은, 유도 도입부(121); 와, 상기 유도 도입부(121)에 연이어 형성되며, 그 내경이 점차로 축소되는 축소 가열 압착부(122); 와, 상기 축소 가열 압착부(122)에 연이어 형성되는 가열 압착부(123); 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 상기 가열 압착부(123)의 내경(d1)은, 상기 가열 압착부(123)의 단면적이 상기 천연 섬유들의 단면적과 상기 합성 섬유들의 단면적을 합한 값과 같거나 더 작도록 결정되는 것을 특징으로 한다. The reduction nozzle 120 includes an induction introduction part 121; And, is formed in succession to the induction introduction portion 121, the inner diameter of the shrinking thermocompression compression portion 122 that is gradually reduced; And, the heat compression portion 123 formed successively to the heat compression compression portion 122; It characterized in that it is configured to further include, and the inner diameter (d1) of the heat-compressed part 123 is, the cross-sectional area of the heat-compressed part 123 is the sum of the cross-sectional area of the natural fibers and the cross-sectional area of the synthetic fibers and It is characterized in that it is determined to be equal to or smaller than.

한편, 상기 천연 섬유는 아마(flax, linen), 대마(hemp), 황마(jute), 양마(kenaf), 아바카(abaca), 대나무(bamboo), 코이어(coir), 파인애플, 모시(ramie), 사이잘(sisal), 헤테켄(henequen) 중 어느 하나를 포함하여 구성되고, 상기 합성 섬유는 PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene- Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylen terephthalate)중 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. On the other hand, the natural fibers are flax, linen, hemp, jute, kenaf, abaca, bamboo, coir, pineapple, ramie. ), sisal (sisal), is composed of any one of henequen (henequen), the synthetic fiber is PP (PolyPropylene), PE (PolyEthylene), PVC (polyvinyl chloride), EVA (Ethylene-Vinyl Acetate), It is characterized in that it is composed of any one of nylon, and PET (poly ethylen terephthalate).

본 발명에 의하는 경우, 별도의 바인더의 첨가 없이도 합사된 합연사를 축소 노즐 가열 지그를 통과시키면서 가열 압착하여, 상기 합성 섬유가 용융되면서 압착되어 상기 천연 섬유에 융착되도록 하는 것이 가능하도록 하여, 바인더의 첨가에 의한 유해 물질의 발생을 근본적으로 제거하는 것이 가능하다는 장점이 있다. According to the present invention, the plied ply-twisted yarn is heat-compressed while passing through a reduction nozzle heating jig without the addition of a separate binder, so that the synthetic fiber is compressed while melting and fused to the natural fiber. There is an advantage that it is possible to fundamentally remove the generation of harmful substances by the addition of

또한, 압착에 의한 융착을 통하여 내부에 공극이나 기포가 존재하는 것을 제거하거나 최소화하여, 사출 공정 등에서 발생할 수 있는 불량이나 공정 효율 저하를 최소화 하는 것은 물론, 상대적으로 제조된 펠렛의 기계적 강도가 높아 보관이나 운송 중 파손을 저감시킬 수 있다는 장점이 있다. In addition, by removing or minimizing the presence of voids or air bubbles inside through fusion by compression, defects that may occur in the injection process or reduction in process efficiency are minimized, as well as the relatively high mechanical strength of the manufactured pellets. However, there is an advantage that damage during transportation can be reduced.

또한, 내측에는 천연 섬유사가 위치하도록 하고 그 외주연을 합성 섬유사가 둘러싸도록 합사하는 특징을 통하여, 화학 섬유사를 용융되도록 하기 위하여 가해지는 열원에 천연 섬유사는 직접적인 접촉이 이루어지지 않도록 하여, 열에 의하여 천연 섬유사에 열변성이 발생하여 그 강도가 저하되거나, 천연 섬유사에 탄화가 일어나 끊어지는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다. In addition, the natural fiber yarn is placed on the inside and the synthetic fiber yarn is braided so that the outer periphery is surrounded by the natural fiber yarn, so that the natural fiber yarn does not come into direct contact with the heat source applied to melt the chemical fiber yarn. There is an advantage in that it is possible to prevent the natural fiber yarn from being thermally denatured, thereby reducing its strength, or preventing the natural fiber yarn from being broken due to carbonization.

또한, 가열 및 압착이 동시에 수행되도록 하여 비교적 낮은 온도에서 단시간 내에 압착에 의한 융착이 수행되므로, 상대적으로 낮은 열안정성을 나타내는 천연섬유가 탄화되는 문제점을 방지할 수 있다는 장점이 있다. In addition, since heating and compression are performed at the same time, so that fusion by compression is performed within a short time at a relatively low temperature, there is an advantage in that the problem of carbonization of natural fibers exhibiting relatively low thermal stability can be prevented.

한편, 축소 노즐 가열 지그를 통과한 후에는 그 외경 및 형상이 일정한 규격을 유지하도록 제조되므로, 균일한 품질의 펠렛을 제조할 수 있다는 장점이 있다. On the other hand, after passing through the reduction nozzle heating jig, since the outer diameter and shape are manufactured to maintain a constant standard, there is an advantage in that it is possible to manufacture pellets of uniform quality.

도 1: 본 발명의 일 실시예에 의한 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법을 나타내는 도면.
도 2: 본 발명의 일 실시예에 의한 축소 노즐 가열 지그의 구조를 나타내는 도면.
도 3: 본 발명의 일 실시예에 의한 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법에서, 축소 노즐 가열 지그의 각각의 부분(a-a', b-b', c-c')을 지난 경우의 합연사의 가공 과정을 나타내는 도면.1 is a view showing a method of manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using a reduction nozzle heating jig according to an embodiment of the present invention.
Figure 2: A view showing the structure of the reduction nozzle heating jig according to an embodiment of the present invention.
Figure 3: In the method of manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using a reduction nozzle heating jig according to an embodiment of the present invention, each part (a-a', b-b', c-) of the reduction nozzle heating jig A drawing showing the processing process of ply-twisted yarn in the case of passing c').

이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법을 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, a method of manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using a reduction nozzle heating jig according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, it should be noted that in the drawings, the same components or parts are denoted by the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related known functions or configurations are omitted so as not to obscure the gist of the present invention.

본 발명의 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법은 도 1에 나타낸 것과 같이, 천연 섬유들 및 합성 섬유들을 합사하는 합연사 제조 단계(S1);와, 상기 합사된 합연사를 축소 노즐 가열 지그(100)를 통과시키면서 가열 압착하여, 상기 합성 섬유가 용융되면서 압착되어 상기 천연 섬유에 융착되도록 하는 융착 합연사 제조 단계(S2);와, 상기 혼합된 합연사를 펠렛화 하는 펠렛화 단계(S3); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. The method for manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using a reduction nozzle heating jig of the present invention is a ply-twisted yarn manufacturing step (S1) of plying natural fibers and synthetic fibers as shown in FIG. 1; A fusion ply-twisted yarn manufacturing step (S2) in which the twisted yarn is heat-compressed while passing through the reduction nozzle heating jig 100, and the synthetic fiber is melted and compressed to be fused to the natural fiber (S2); and the mixed ply-twisted yarn is pelletized a pelletizing step (S3); It is characterized in that it comprises a.

먼저, 합연사 제조 단계(S1)에 관하여 설명한다. 상기 합연사 제조 단계(S1)는 하나 이상의 천연 섬유사가 중심부에 위치하면서, 그 외주연을 합성 섬유사들이 둘러싸도록 합사하여 수행되는 것을 특징으로 한다. 즉, 도 3에서 (A)에 나타낸 것과 같이, 상기 합연사의 외측면에는 합성 섬유사들이 위치하며, 상기 천연 섬유사는 상기 합연사의 내측에 위치하면서 외측면으로 노출되지 않도록 합사된다. 따라서, 화학 섬유사를 용융되도록 하기 위하여 가해지는 열원에 천연 섬유사는 가능한 한 직접적인 접촉이 이루어지지 않도록 하여, 열에 의하여 천연 섬유사에 열변성이 발생하여 그 강도가 저하되거나, 천연 섬유사에 탄화가 일어나 끊어지는 것을 방지할 수 있게 된다. First, the ply-twisted yarn manufacturing step (S1) will be described. The ply-twisted yarn manufacturing step (S1) is characterized in that one or more natural fiber yarns are located in the center, and the synthetic fiber yarns are braided to surround the outer periphery thereof. That is, as shown in (A) in FIG. 3 , the synthetic fiber yarns are located on the outer surface of the ply-twisted yarn, and the natural fiber yarn is located inside the ply-twisted yarn and braided so as not to be exposed to the outer surface. Therefore, the natural fiber yarn is not directly contacted as much as possible with the heat source applied to melt the chemical fiber yarn, so that thermal deformation occurs in the natural fiber yarn due to heat, so that the strength is lowered, or the natural fiber yarn is carbonized. This will prevent it from getting up and breaking.

이 경우, 상기 천연 섬유사(N)는 아마(flax, linen), 대마(hemp), 황마(jute), 양마(kenaf), 아바카(abaca), 대나무(bamboo), 코이어(coir), 파인애플, 모시(ramie), 사이잘(sisal), 헤테켄(henequen) 중 어느 하나를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 가장 바람직한 실시예로는, 상기 천연 섬유는 양마(케냐프: kenaf)를 포함하여 구성되는 것이 좋다. In this case, the natural fiber yarn (N) is flax, linen, hemp, jute, kenaf, abaca, bamboo (bamboo), coir (coir), Pineapple, ramie (ramie), sisal (sisal), it is preferably configured to include any one of heteken (henequen). In a most preferred embodiment, the natural fiber is preferably composed of sheep hemp (kenaf).

한편, 상기 합성 섬유사(S)는 PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene- Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylen terephthalate)중 어느 하나를 포함하여 구성되는 것이 바람직하며, 가장 바람직한 실시예로는 PP(PolyPropylene)를 포함하여 구성되는 것이 좋다. 이 경우, 상기 함성 섬유사는 통상적으로 실 형태로 사용되는 것이 가능하며, 더욱 효율적으로 내측의 상기 천연 섬유사의 노출을 방지하면서 감싸기 위하여 슬라이버(sliver) 형태로 구현되는 것도 가능하다. On the other hand, the synthetic fiber yarn (S) is composed of any one of PP (PolyPropylene), PE (PolyEthylene), PVC (polyvinyl chloride), EVA (Ethylene-Vinyl Acetate), Nylon, and PET (poly ethylen terephthalate) It is preferable to be, and as a most preferred embodiment, it is good to include PP (PolyPropylene). In this case, the fiber-containing yarn may be generally used in the form of a yarn, and may be implemented in the form of a sliver in order to more efficiently prevent exposure of the inner yarn and wrap it.

상기 합연사는, 전체 중량에 대하여 상기 천연 섬유사의 중량 비율이 1중량％~99중량％의 범위가 되도록 하는 것이 바람직하다. The ply-twisted yarn is preferably such that the weight ratio of the natural fiber yarn to the total weight is in the range of 1 wt% to 99 wt%.

상기 합연사는, 상기 천연 섬유사(N)들이 먼저 합사되어 하나의 코어(core)를 형성 한 후 그 외주면을 상기 합성 섬유사(S)가 둘러싸도록 합사되는 것이 가능하다. 한편, 상기 합연사는 상기 천연 섬유사(N)들이 별도로 합사되지 않고 서로 정렬된 상태에서 그 외주면을 상기 합성 섬유사(S)가 둘러싸도록 합사되는 것도 가능하다. 또한 상기 합연사는 상기 천연 섬유사(N)들이 별도로 합사되지 않고 서로 정렬된 상태에서 그 외주면을 상기 합성 섬유사(S)가 둘러싸도록 정렬되는 방식으로 합사되는 것도 가능하다. The ply-twisted yarn may be braided such that the natural fiber yarns (N) are first braided to form one core, and then the synthetic fiber yarns (S) surround the outer peripheral surface thereof. On the other hand, the ply-twisted yarn may be braided so that the synthetic fiber yarns (S) surround the outer circumferential surface of the natural fiber yarns (N) in a state in which they are aligned with each other without being separately braided. In addition, the ply-twisted yarn may be plied in such a way that the natural fiber yarns (N) are not separately braided, but arranged so that the synthetic fiber yarns (S) surround the outer circumferential surface thereof in a state in which they are aligned.

다음으로, 융착 합연사 제조 단계(S2)에 관하여 설명한다. 상기 융착 합연사 제조 단계(S2)는, 상기 합연사가 도 2에 나타낸 것과 같은 구성을 가지는 축소 노즐 가열 지그(100)를 통과하면서 가열 압착된다. 이 과정에서, 도 3에 단계적으로 나타낸 것과 같이 상기 합성 섬유사(S)가 용융되면서 압착되어 상기 천연 섬유사(N)에 융착된다. 이 경우, 용융된 상기 합성 섬유사(S)의 일부는 상기 천연 섬유사(N)에 일부 흡수되도록 하여, 좀더 견고한 바인더의 역활을 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. Next, the fusion-bonded ply-twisted yarn manufacturing step (S2) will be described. In the manufacturing step (S2) of the fusion-bonded ply-twisted yarn, the ply-twisted yarn is heat-compressed while passing through a reduction nozzle heating jig 100 having the configuration as shown in FIG. 2 . In this process, as shown step by step in FIG. 3 , the synthetic fiber yarn (S) is melted and compressed while being fused to the natural fiber yarn (N). In this case, it is preferable that a portion of the molten synthetic fiber yarn (S) is partially absorbed by the natural fiber yarn (N) to serve as a stronger binder.

이와 같이 별도로 바인더를 첨가할 필요 없이 가열 압착에 의하여 상기 합성 섬유가 용융되면서 압착되어 상기 천연 섬유에 융착되거나 더 나아가 일부 흡수되면서 융착되는 특성에 의하여, 용융되어 융착된 합성 섬유 자체가 일종의 바인더의 기능을 수행하는 것이 가능하므로, 바인더의 첨가에 의한 유해 물질의 발생을 근본적으로 제거하는 것이 가능하다는 장점이 있다. In this way, without the need to add a separate binder, the synthetic fiber itself is melted and compressed by heat compression and fused to the natural fiber or further partially absorbed and fused. Since it is possible to carry out, there is an advantage that it is possible to fundamentally remove the generation of harmful substances due to the addition of the binder.

또한, 이 과정에서 도 3에서 단계적으로 나타낸 것과 같이 상기 천연 섬유사와 상기 합성 섬유사들 사이 또는 그 각각의 사이에 존재하는 공극(C)이 감소되거나 사라지게 된다. 따라서, 추 후 다른 물품의 제조 공정을 위하여 상기 펠렛을 다시 용융하거나 하는 경우, 상기 펠렛 내에서 잔존할 수 있는 미세 기포의 발생을 억제하거나 제거할 수 있어 제품의 품질을 향상시킬 수 있다. In addition, in this process, as shown step by step in FIG. 3 , the voids C existing between or between the natural fiber yarns or each of the synthetic fiber yarns are reduced or disappeared. Therefore, when the pellets are melted again for the subsequent manufacturing process of other articles, the generation of microbubbles that may remain in the pellets can be suppressed or removed, and the quality of the products can be improved.

한편, 이와 같이 가열 및 압착이 동시에 수행되는 특성에 의하여, 비교적 낮은 온도에서 단시간 내에 압착에 의하여 좀 더 효율적인 융착이 수행되는 것이 가능하므로, 상대적으로 낮은 열안정성을 나타내는 천연섬유가 전달되는 탄화되는 문제점을 좀 더 방지할 수 있다는 장점이 있다. On the other hand, since it is possible to perform more efficient fusion bonding by compression within a short time at a relatively low temperature due to the characteristics of heating and pressing at the same time as described above, natural fibers exhibiting relatively low thermal stability are delivered and carbonized. It has the advantage of being able to prevent further

이 경우, 상기 축소 노즐 가열 지그(100)는 도 2에 나타낸 것과 같이, 지그 본체(110)와, 상기 지그 본체(110)에 하나 이상 형성되는 축소 노즐(120)과, 상기 지그 본체(110)에 하나 이상 설치되는 가열 히터(130)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 한편, 상기 축소 노즐(120)은 도 2에 나타낸 것과 같이, 유도 도입부(121)와, 상기 유도 도입부(121)에 연이어 형성되며, 그 내경이 점차로 축소되는 축소 가열 압착부(122)와, 상기 축소 가열 압착부(122)에 연이어 형성되는 가열 압착부(123)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. In this case, the reduction nozzle heating jig 100 is, as shown in FIG. 2 , a jig body 110 , one or more reduction nozzles 120 formed on the jig body 110 , and the jig body 110 . It is preferable to include one or more heating heaters 130 installed in the . On the other hand, as shown in FIG. 2 , the reduction nozzle 120 includes an induction introduction part 121 and a reduction thermocompression compression part 122 which is formed in succession to the induction introduction part 121 and whose inner diameter is gradually reduced, and the It is preferable to further include a heat-compression-compression-compression part 123 that is formed in succession to the shrink-compression-compression part 122 .

한편, 효율적으로 합사된 상기 천연 섬유와 합성 섬유 사이에 존재하던 공극(C)을 감소시키거나 제거하기 위하여, 상기 가열 압착부(123)의 내경(d1)은, 상기 가열 압착부(123)의 단면적이 상기 천연 섬유들의 단면적과 상기 합성 섬유들의 단면적을 합한 값과 같거나 더 작도록 결정되는 것이 바람직하다. On the other hand, in order to reduce or remove the void (C) existing between the efficiently braided natural fiber and the synthetic fiber, the inner diameter (d1) of the thermocompression part 123 is the Preferably, the cross-sectional area is determined to be equal to or smaller than the sum of the cross-sectional area of the natural fibers and the cross-sectional area of the synthetic fibers.

이와 같이 상기 합성 섬유가 용융되면서 압착되어 상기 천연 섬유에 융착되는 과정에서는, 도 3에서 (A)에 나타낸 것과 같이 합사된 상기 천연 섬유와 합성 섬유 사이에 존재하던 공극(C)은, 도 3에서 (B)에 나타낸 것과 같이 상기 축소 가열 압착부(122)를 통과하면서 용융된 상기 합성 섬유가 압착되면서 점차 줄어들다가, 최종적으로는 상기 가열 압착부(123)를 통과하면서 도 3에서 (C)에 나타낸 것과 같이 사라지게 된다. In the process of being compressed while melting and fused to the natural fiber as described above, as shown in (A) in FIG. 3, the void (C) existing between the braided natural fiber and the synthetic fiber is shown in FIG. As shown in (B), the synthetic fiber melted while passing through the heat-compression compression unit 122 is gradually reduced as it is compressed, and finally passes through the heat-compression unit 123 in FIG. 3 (C). It disappears as shown.

특히, 상기 가열 압착부(123)의 내경(d1)이 상기 가열 압착부(123)의 단면적이 상기 천연 섬유들의 단면적과 상기 합성 섬유들의 단면적을 합한 값보다 더 작도록 결정되는 경우, 상기 가열 압착부(123)를 통과하면서 용융된 상기 합성 섬유사가 압력에 의하여 상기 천연 섬유사들 사이의 공극(C1)을 메워서 효율적으로 공극을 감소시키거나 제거하는 것은 물론, 상기 천연 섬유사 내측으로 일부 흡수되면서 더욱 효율적인 바인더의 기능을 수행하는 것이 가능하다. In particular, when the inner diameter d1 of the thermocompression compression part 123 is determined such that the cross-sectional area of the thermocompression unit 123 is smaller than the sum of the cross-sectional areas of the natural fibers and the cross-sectional areas of the synthetic fibers, the thermocompression compression The synthetic fiber yarn melted while passing through the part 123 fills the void C1 between the natural fiber yarns by pressure to effectively reduce or remove the void, as well as being partially absorbed into the natural fiber yarn. It is possible to perform the function of a more efficient binder.

따라서, 내부에 공극이나 기포가 존재하는 것을 최소화하거나 제거하여, 사출 공정 등에서 발생할 수 있는 불량이나 공정 효율 저하를 최소화 하는 것은 물론, 상대적으로 제조된 펠렛의 기계적 강도가 높아 보관이나 운송 중 파손을 저감시킬 수 있다는 장점이 있다. 또한, 축소 노즐 가열 지그를 통과한 후에는 그 외경 및 형상이 일정한 규격을 유지하도록 제조되므로, 균일한 품질의 펠렛을 제조할 수 있다는 장점이 있다. Therefore, it minimizes or removes the presence of voids or bubbles inside, thereby minimizing defects or process efficiency degradation that may occur in the injection process, etc., as well as reducing damage during storage or transportation due to the relatively high mechanical strength of the manufactured pellets It has the advantage of being able to do it. In addition, since the outer diameter and shape are manufactured to maintain a constant standard after passing through the reduction nozzle heating jig, there is an advantage in that it is possible to manufacture pellets of uniform quality.

이상에서는 도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.In the above, the best embodiments have been disclosed in the drawings and the specification. Although specific terms are used herein, they are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the meaning or the scope of the present invention described in the claims. Therefore, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

N: 천연 섬유
S: 합성 섬유
C: 공극
100: 축소 노즐 가열 지그
110: 지그 본체
120: 축소 노즐
121: 유도 도입부
122: 축소 가열 압착부
123: 가열 압착부
130: 가열 히터 N: natural fiber
S: synthetic fiber
C: voids
100: reduction nozzle heating jig
110: jig body
120: reduction nozzle
121: induction introduction
122: shrink heat compression unit
123: heat compression unit
130: heating heater

Claims (3)

하나 이상의 천연 섬유사(N)가 중심부에 위치하면서, 그 외주연을 합성 섬유사(S)들이 둘러싸도록 합사하여 합연사를 제조하는 합연사 제조 단계(S1);
합사된 상기 합연사를 축소 노즐 가열 지그(100)를 통과시키면서 가열 압착하여, 상기 합성 섬유사(S)가 용융되면서 압착되어 공극(C)이 감소되거나 사라지면서 상기 천연 섬유사(N)에 일부 흡수되면서 융착되도록 하여 융착 합연사를 제조하는 융착 합연사 제조 단계(S2);
상기 융착 합연사를 펠렛화 하는 펠렛화 단계(S3);
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법.
A ply-twisted yarn manufacturing step (S1) of producing a ply-twisted yarn by braiding one or more natural fiber yarns (N) in the center, and plying the outer periphery of the synthetic fiber yarns (S) to surround the ply-twisted yarn;
The ply-twisted yarn is heat-compressed while passing through the reduction nozzle heating jig 100, and the synthetic fiber yarn (S) is compressed while melting, so that the voids (C) are reduced or disappeared, and some of the natural fiber yarns (N). A fusion-bonded ply-twisted yarn manufacturing step (S2) of manufacturing a fusion-bonded ply-twisted yarn by fusion while being absorbed;
a pelletizing step (S3) of pelletizing the fusion-bonded ply-twisted yarn;
A method of manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using a reduction nozzle heating jig, characterized in that it comprises a.
 청구항 제 1항에 있어서,
상기 축소 노즐 가열 지그(100)는,
지그 본체(110);
상기 지그 본체(110)에 하나 이상 형성되는 축소 노즐(120);
상기 지그 본체(110)에 하나 이상 설치되는 가열 히터(130); 를 포함하여 구성되되,
상기 축소 노즐(120)은,
유도 도입부(121);
상기 유도 도입부(121)에 연이어 형성되며, 그 내경이 점차로 축소되는 축소 가열 압착부(122);
상기 축소 가열 압착부(122)에 연이어 형성되는 가열 압착부(123); 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
상기 가열 압착부(123)의 내경(d1)은, 상기 가열 압착부(123)의 단면적이 상기 천연 섬유들의 단면적과 상기 합성 섬유들의 단면적을 합한 값과 같거나 더 작도록 결정되는 것을 특징으로 하는 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법.
2. The method of claim 1,
The reduction nozzle heating jig 100,
Jig body 110;
One or more reduction nozzles 120 formed in the jig body 110;
At least one heating heater 130 installed in the jig body 110; Consists of including,
The reduction nozzle 120 is
induction introduction part 121;
It is formed in succession to the induction introduction part 121, the inner diameter of the shrinking thermocompression compression portion 122 is gradually reduced;
a heating compression part 123 formed in succession to the shrinkage heating compression part 122; Characterized in that it is configured to further include,
The inner diameter d1 of the heat-compressed portion 123 is determined so that the cross-sectional area of the heat-compressed portion 123 is equal to or smaller than the sum of the cross-sectional areas of the natural fibers and the synthetic fibers. A method for manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using a reduction nozzle heating jig.
 청구항 제 1항 또는 제 2항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 천연 섬유는 아마(flax, linen), 대마(hemp), 황마(jute), 양마(kenaf), 아바카(abaca), 대나무(bamboo), 코이어(coir), 파인애플, 모시(ramie), 사이잘(sisal), 헤테켄(henequen) 중 어느 하나를 포함하여 구성되고,
상기 합성 섬유는 PP(PolyPropylene), PE(PolyEthylene), PVC(polyvinyl chloride), EVA(Ethylene- Vinyl Acetate), Nylon, 및 PET(poly ethylen terephthalate)중 어느 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법.
3. The method of any one of claims 1 or 2,
The natural fibers are flax, linen, hemp, jute, kenaf, abaca, bamboo, coir, pineapple, ramie, Consists of any one of sisal (sisal), heteken (henequen),
The synthetic fiber is reduced, characterized in that it comprises any one of PP (PolyPropylene), PE (PolyEthylene), PVC (polyvinyl chloride), EVA (Ethylene-Vinyl Acetate), Nylon, and PET (poly ethylen terephthalate) A method for manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using a nozzle heating jig.
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