WO2020105996A1 - 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법 - Google Patents

축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법

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WO2020105996A1
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jig
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using a shrinking nozzle heating jig, the step (S1) of joining natural fibers and synthetic fibers; and, the shrinking nozzle heating jig of the spun yarn is reduced to 100 ) To pass through and heat-press, so that the synthetic fiber is melted and pressed to fuse to the natural fiber (S2); and pelletizing the mixed twisted yarn (S3); It relates to a method of manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using a shrink nozzle heating jig, characterized in that comprises a.
  • Natural fiber composite materials can easily use the raw materials from waste resources (wooden raw materials such as wood waste residues, small hardwoods, thinning materials, rice husks or rice husks derived from agricultural by-products, MDF processed by-product powders produced during MDF processing, tannin powders, etc.). Not only can it be obtained, it can be said that it can be recycled by complexing it relatively easily, and the development and dissemination of technologies that can use these plastics and wood materials in large quantities is very important to solve the problem of insufficient wood resources at the same time. It has meaning.
  • Natural materials used in natural fiber composite materials have several advantages in solving environmental problems that will emerge as big problems in the future, and are currently used in the automobile and building industries in Europe and the United States.
  • Manufacturing of natural fiber composite materials is largely classified into nonwoven web process and melt blending process, among which studies on natural fiber-plastic composite materials produced by melt kneading are most actively conducted. It is being used, and it is possible to replace the existing calcium carbonate (CaCO3), talc, clay, etc., while integrating the processing technology used in the existing plastics industry, and these natural fibers reinforce the synthetic resin. Used as a filler, it also shows considerable potential from an environmental point of view.
  • the advantages obtained by using natural fibers as a reinforcing filler can lower the density of the final product, reduce the abrasion of the processing machine, and have a low price.
  • the disadvantages include incompatibility between a lignocellulosic raw material having a polarity and a thermoplastic polymer and a biodegradable polymer having a non-polarity, non-resistance to moisture, and inferiority to weathering.
  • the existing method for manufacturing a natural fiber-reinforced plastic for automobile interior materials and a natural fiber-reinforced plastic for automobile interior materials manufactured by the above method (Republic of 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 plastic resin is introduced into the main inlet of a twin-screw extruder and the natural fibers and coupling agent Disclosed is a technique for performing extrusion by injecting a mixture of s into a side inlet of a twin-screw extruder.
  • the prior art has a problem in that the process is relatively complicated, and efficient and uniform mixing is not guaranteed, since natural fibers and plastic resins must be mixed together with a coupling agent in equipment performing extrusion. Due to the added coupling agent, there was a problem that harmful effects such as the generation of volatile organic compounds (VOC) in the process may be caused.
  • VOC volatile organic compounds
  • the present invention solves the above-mentioned problems of the existing inventions, and heat-pressing the spun plied yarn through a shrink nozzle heating jig without the addition of a separate binder, so that the synthetic fiber is melted and compressed to be fused to the natural fiber.
  • a shrink nozzle heating jig without the addition of a separate binder
  • the object of the present invention is to prevent the problem of carbonization of natural fibers exhibiting relatively low thermal stability, by simultaneously performing heating and compression, so that welding by compression is performed within a short time at a relatively low temperature.
  • a method of manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using the shrinking nozzle heating jig of the present invention comprises: (S1) merging natural fibers and synthetic fibers; and, shrinking the joined yarns Heating and compressing while passing through the nozzle heating jig 100, so that the synthetic fiber is melted and compressed to fuse to the natural fiber (S2); and pelletizing the mixed twisted yarn (S3); Characterized in that it comprises a.
  • the inner diameter (d) of the heat-pressing portion 123 is characterized in that it is formed smaller than the outer diameter (d0) of the twisted yarn.
  • the natural fiber is flax (linen), hemp (hemp), jute (jute), hemp (kenaf), abaca (abaca), bamboo (bamboo), coir (coir), pineapple, ramie (ramie) ), Sisal, and any one of hetheken
  • the synthetic fiber is PP (PolyPropylene), PE (PolyEthylene), PVC (polyvinyl chloride), EVA (Ethylene- Vinyl Acetate), Characterized in that it comprises a nylon, and any one of PET (poly ethylen terephthalate).
  • FIG. 1 is a view showing a method of manufacturing a natural fiber composite material for injection molding using a shrink nozzle heating jig according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing the structure of a reduction nozzle heating jig according to an embodiment of the present invention.
  • each portion of the shrink nozzle heating jig (a-a ', b-b', c- c ') is a drawing showing the processing process of the twisted yarn.
  • the manufacturing method of the natural fiber composite material for injection molding using the shrinking nozzle heating jig of the present invention as shown in Figure 1, the step of slicing the natural fibers and synthetic fibers (S1); Heating and compressing while passing through the jig 100, the synthetic fiber is melted and compressed so as to be fused to the natural fiber (S2); And, the step of pelletizing the mixed yarn (S3); Characterized in that it comprises a.
  • the natural fibers are flax, linen, hemp, jute, kenaf, abaca, bamboo, coir, pineapple, ramie ( ramie), sisal (sisal), it is preferably composed of any one of hetheken (henequen).
  • the natural fiber is preferably composed of hemp (Kenaf: kenaf).
  • the synthetic fiber is preferably composed of any one of PP (PolyPropylene), PE (PolyEthylene), PVC (polyvinyl chloride), EVA (Ethylene- Vinyl Acetate), Nylon, and PET (poly ethylen terephthalate) ,
  • the most preferred embodiment is preferably composed of PP (PolyPropylene).
  • the step (S1) of grafting natural and synthetic fibers will be described.
  • the plying step (S1) has characteristics that can be achieved even when the fusion of the natural fiber and synthetic fiber is made in various embodiments.
  • the synthetic fibers melted to the natural fibers are not simply attached to the natural fibers, but the synthetic fibers melted to the natural fibers by pressing are performed, so that the synthetically melted to the natural fibers to a certain extent. It is possible that the fibers are fused to have a mixed state.
  • step (S2) of the spun yarn to be compressed by heating while passing through the reduction nozzle heating jig 100, the synthetic fiber is melted and pressed to be fused to the natural fiber will be described.
  • the spun yarn is compressed by heating while passing through the shrinking nozzle heating jig 100 having a configuration as shown in FIG. 2.
  • the synthetic fiber is melted and compressed to fuse to the natural fiber. Due to the characteristics in which heating and compression are performed at the same time, it is possible to perform more efficient fusion by compression within a short time at a relatively low temperature, thereby preventing the problem of carbonization of natural fibers exhibiting relatively low thermal stability. It has the advantage of being.
  • the reduction nozzle heating jig 100 as shown in Figure 2, the jig body 110, the jig body 110, one or more reduction nozzles 120 and the jig body 110 is formed It is preferably configured to include one or more heating heaters 130.
  • the reduction nozzle 120 as shown in Figure 2, the induction introduction portion 121, and formed in succession to the induction introduction portion 121, the inner diameter is gradually reduced shrink heating and pressing portion 122, and It is preferable to further include a heat-pressing portion 123 that is formed in succession to the reduced heat-pressing portion 122.
  • the inner diameter (d1) of the heated pressing portion 123 is formed smaller than the outer diameter (d0) of the twisted yarn It is preferred.
  • the inner diameter d1 of the heat-pressing portion 123 is such that the cross-sectional area of the heat-pressing portion 123 is close to the sum of the cross-sectional area of the natural fibers and the cross-sectional area of the synthetic fibers.
  • the synthetic fibers are compressed while being melted and fused to the natural fibers, and the voids (C) existing between the combined natural fibers and synthetic fibers as shown in (A) in FIG. 3 are shown in FIG. 3.
  • the synthetic fiber melted while passing through the reduced heat pressing portion 122 is gradually reduced, finally passing through the heating pressing portion 123 to Figure 3 (C) It disappears as shown. Therefore, by minimizing the presence of voids or bubbles in the interior, it is possible to minimize defects or process efficiency that may occur in the injection process, etc., as well as relatively high mechanical strength of the manufactured pellets to reduce damage during storage or transportation. It has the advantage of being.
  • after passing through the shrinking nozzle heating jig since its outer diameter and shape are manufactured to maintain a constant standard, there is an advantage in that pellets of uniform quality can be produced.

Abstract

본 발명은 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법에 관한 것으로, 천연 섬유 및 합성 섬유를 합사하는 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 단계(S2);와, 상기 혼합된 합연사를 펠렛화 하는 단계(S3); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법
본 발명은 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법에 관한 것으로, 천연 섬유 및 합성 섬유를 합사하는 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 단계(S2);와, 상기 혼합된 합연사를 펠렛화 하는 단계(S3); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
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.
이와 같은 천연 섬유 복합소재와 관련하여, 기존에는 "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.
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.
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, "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.
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.
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 융착되도록 하는 것이 가능하도록 하여, 바인더의 첨가에 의한 유해 물질의 발생을 근본적으로 제거하는 것은 물론, 압착에 의한 융착을 통하여 내부에 공극이나 기포가 존재하는 것을 최소화하는 것이 가능한 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법을 제공하는 것을 그 과제로 한다.
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.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법은, 천연 섬유 및 합성 섬유를 합사하는 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 단계(S2);와, 상기 혼합된 합연사를 펠렛화 하는 단계(S3); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
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, 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 한다.
또한, 상기 가열 압착부(123)의 내경(d)은, 상기 합연사의 외경(d0)보다 작게 형성되는 것을 특징으로 한다.
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.
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.
또한, 압착에 의한 융착을 통하여 내부에 공극이나 기포가 존재하는 것을 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.
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.
한편, 축소 노즐 가열 지그를 통과한 후에는 그 외경 및 형상이 일정한 규격을 유지하도록 제조되므로, 균일한 품질의 펠렛을 제조할 수 있다는 장점이 있다.
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.
*도면에 사용된 부호의 설명*
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
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.
본 발명의 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법은 도 1에 나타낸 것과 같이, 천연 섬유 및 합성 섬유를 합사하는 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 단계(S2);와, 상기 혼합된 합연사를 펠렛화 하는 단계(S3); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이 경우, 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 구성되는 것이 바람직하다. 가장 바람직한 실시예로는, 상기 천연 섬유는 양마(케냐프: kenaf)를 포함하여 구성되는 것이 좋다. 한편, 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 것이 바람직하며, 가장 바람직한 실시예로는 PP(PolyPropylene)를 포함하여 구성되는 것이 좋다.
먼저, 천연 섬유 및 합성 섬유를 합사하는 단계(S1)에 관하여 설명한다. 상기 합사 단계(S1)는 가열 뿐만이 아니라 압착에 의하여 융착되는 과정이 수행되는 본 발명의 특성 상, 상기 천연 섬유와 합성 섬유의 합사가 비교적 다양한 실시예로 이루어져도 무방한 특성을 가진다. 즉, 합연사 내에서 상기 천연 섬유와 합성 섬유의 분포가 균일하고 규칙적으로 배열되는 경우는 물론, 어느 정도 불규칙성을 가지고 배열되거나, 상기 천연 섬유와 합성 섬유의 분포가 어느 한쪽으로 각각 치우쳐져 있는 경우에도, 단순히 용융된 합성 섬유가 상기 천연 섬유에 부착되는 것이 아니라 압착에 의하여 상기 천연 섬유에 용융된 합성 섬유가 융착이 되는 작용까지 수행되므로, 최종적으로는 어느 정도 균일하게 상기 천연 섬유에 용융된 합성 섬유가 융착되어 혼합된 상태를 가지는 것이 가능하다.
다음으로, 상기 합사된 합연사를 축소 노즐 가열 지그(100)를 통과시키면서 가열 압착하여, 상기 합성 섬유가 용융되면서 압착되어 상기 천연 섬유에 융착되도록 하는 단계(S2)에 관하여 설명한다. 이 단계에서는, 상기 합사된 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 섬유가 용융되면서 압착되어 상기 천연 섬유에 융착된다. 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 탄화되는 문제점을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 별도로 바인더를 첨가할 필요없이 가열 압착에 의하여 상기 합성 섬유가 용융되면서 압착되어 상기 천연 섬유에 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.
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.
한편, 효율적으로 합사된 상기 천연 섬유와 합성 섬유 사이에 존재하던 공극(C)을 제거하기 위하여, 상기 가열 압착부(123)의 내경(d1)은 상기 합연사의 외경(d0)보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 좀 더 상세히 설명하자면, 상기 가열 압착부(123)의 내경(d1)은, 상기 열 압착부(123)의 단면적이 상기 천연 섬유들의 단면적과 상기 합성 섬유들의 단면적을 합한 값에 근접하도록 하는 것이 바람직하다.
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. 따라서, 내부에 공극이나 기포가 존재하는 것을 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. 또한, 축소 노즐 가열 지그를 통과한 후에는 그 외경 및 형상이 일정한 규격을 유지하도록 제조되므로, 균일한 품질의 펠렛을 제조할 수 있다는 장점이 있다.
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.

Claims (4)

  1. 천연 섬유 및 합성 섬유를 합사하는 단계(S1);
    상기 합사된 합연사를 축소 노즐 가열 지그(100)를 통과시키면서 가열 압착하여, 상기 합성 섬유가 용융되면서 압착되어 상기 천연 섬유에 융착되도록 하는 단계(S2);
    상기 혼합된 합연사를 펠렛화 하는 단계(S3);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법.
  2. 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 하는 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법.
  3. 청구항 제 2항에 있어서,
    상기 가열 압착부(123)의 내경(d)은, 상기 합연사의 외경(d0)보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 축소 노즐 가열 지그를 이용한 사출 성형용 천연 섬유 복합 소재의 제조 방법.
  4. 청구항 제 1항 내지 제 3항 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.
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