KR102289991B1 - 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법 - Google Patents
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Abstract
탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법과 관련한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법은 탄소섬유 스크랩을 절단하여, 절단탄소섬유를 제조하는 단계; 상기 절단탄소섬유 및 유기용매를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물 0.1~10 중량%, 분산제 0.3~5 중량%, 바인더 2~20 중량% 및 잔량의 분산용매를 포함하는 제1 조성물을 교반하여 분산물을 제조하는 단계; 상기 분산물을 탈수하여 중간체를 형성하는 단계; 및 상기 중간체를 건조하는 단계;를 포함하며, 상기 분산제는 물 95~99.9 중량% 및 제1 계면활성제 0.1~5 중량%를 포함한다.
Description
본 발명은 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 종래 폐기되는 탄소섬유 스크랩을 활용하여 경제성 및 기계적 물성이 우수한 재생탄소섬유 매트를 제조할 수 있는 재생탄소섬유 매트 제조방법에 관한 것이다.
탄소섬유 강화 플라스틱(carbon fiber-reinforced plastics, CFRP)은 강도, 경량성, 강성 및 도전성 등이 우수하며, 특히 최근 자동차의 경량화 이슈에 따라, 탄소섬유 강화 플라스틱을 사용하려는 시도가 활발히 이루어지고 있다.
디자인을 중시하는 자동차 외판의 경우, 표면에 고유의 탄소섬유 직조 패턴이 드러나는 외판이 선호되고 있다. 한편 자동차 외판은 내판 대비 요구되는 물성이 낮기 때문에, 연속섬유를 이용하여 제조된 탄소섬유 강화 플라스틱 소재의 외판은 오버 스펙(over spec)인 경우가 많으며, 비싼 탄소섬유를 사용하기 때문에 종래 철강소재 적용시 보다 약 10배 이상 가격이 증가하게 된다.
한편, 자동차 루프용 CFRP의 프리폼을 제조하기 위한 탄소섬유 직물의 가공시, 약 40%의 스크랩(scrap)이 발생하여, 이에 따른 산업폐기물 처리 비용이 발생하는 문제가 있었다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0134682호(1998.04.20. 공고, 발명의 명칭: 섬유 및 플라스틱폐기물을 이용한 성형제품의 제조 방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 종래 폐기되는 탄소섬유 스크랩 부위를 활용하여 경제성 및 친환경성이 우수한 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 탄소섬유 분쇄물의 분산성 및 혼합성이 우수한 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 기계적 강도 및 경량성이 우수한 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법은 탄소섬유 스크랩을 절단하여, 절단탄소섬유를 제조하는 단계; 상기 절단탄소섬유 및 유기용매를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물 0.1~10 중량%, 분산제 0.3~5 중량%, 바인더 2~20 중량% 및 잔량의 분산용매를 포함하는 제1 조성물을 교반하여 분산물을 제조하는 단계; 상기 분산물을 탈수하여 중간체를 형성하는 단계; 및 상기 중간체를 건조하는 단계;를 포함하며, 상기 분산제는 물 95~99.9 중량% 및 제1 계면활성제 0.1~5 중량%를 포함한다.
한 구체예에서 상기 절단탄소섬유는 평균 길이가 5~20mm 일 수 있다.
한 구체예에서 상기 교반은, 상기 제1 조성물을 100~500rpm의 회전수 조건으로 실시하는 것일 수 있다.
한 구체예에서 상기 혼합물은 절단탄소섬유 60~80 중량% 및 유기용매 20~40중량% 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 계면활성제는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 탈수시 상기 분산물 100 중량부에 대하여, 제2 계면활성제 0.01~5 중량부를 더 투입하며, 상기 제2 계면활성제는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 바인더는 페놀 수지 및 폴리비닐알코올 수지 중 하나 이상 포함할 수 있다.
본 발명의 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법을 제조시, 종래 폐기되는 탄소섬유 스크랩 부위를 활용하여 경제성 및 친환경성이 우수하고, 탄소섬유 분쇄물의 분산성 및 혼합성이 우수하며, 제조된 재상탄소섬유 매트의 기계적 강도 및 경량성이 우수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2(a)는 탄소섬유 스크랩 사진이며, 도 2(b)는 실시예를 통해 전처리된 탄소섬유 스크랩을 나타낸 사진이다.
도 3은 실시예를 통해 제조된 분산물 사진이다.
도 4는 실시예를 통해 제조된 재생탄소섬유 매트 사진이다.
도 5는 실시예를 이용하여 제조된 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 시편의 인장시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예를 이용하여 제조된 CFRP 시편의 압축시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예를 이용하여 제조된 CFRP 시편의 전단시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예를 이용하여 제조된 CFRP 시편의 굽힘시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2(a)는 탄소섬유 스크랩 사진이며, 도 2(b)는 실시예를 통해 전처리된 탄소섬유 스크랩을 나타낸 사진이다.
도 3은 실시예를 통해 제조된 분산물 사진이다.
도 4는 실시예를 통해 제조된 재생탄소섬유 매트 사진이다.
도 5는 실시예를 이용하여 제조된 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 시편의 인장시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실시예를 이용하여 제조된 CFRP 시편의 압축시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예를 이용하여 제조된 CFRP 시편의 전단시험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예를 이용하여 제조된 CFRP 시편의 굽힘시험 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법
본 발명의 하나의 관점은 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법을 나타낸 것이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법은 (S10) 탄소섬유 스크랩 절단단계; (S20) 혼합물 제조단계; (S30) 분산물 제조단계; (S40) 탈수단계; 및 (S50) 건조단계;를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법은 (S10) 탄소섬유 스크랩을 절단하여, 절단탄소섬유를 제조하는 단계; (S20) 상기 절단탄소섬유 및 유기용매를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계; (S30) 상기 혼합물 0.1~10 중량%, 분산제 0.3~5 중량%, 바인더 2~20 중량% 및 잔량의 분산용매를 포함하는 제1 조성물을 교반하여 분산물을 제조하는 단계; (S40) 상기 분산물을 탈수하여 중간체를 형성하는 단계; 및 (S50) 상기 중간체를 건조하는 단계;를 포함하며, 상기 분산제는 물 95~99.9 중량% 및 제1 계면활성제 0.1~5 중량%를 포함한다.
이하, 상기 재생탄소섬유 매트 제조방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
(S10) 탄소섬유 스크랩 절단단계
상기 단계는 탄소섬유 스크랩(scrap)을 절단하여, 절단탄소섬유를 제조하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 절단탄소섬유를 제조하기 전에, 수거된 탄소섬유 스크랩을 직물 패턴별, 섬유의 등급(grade) 별로 분류한 다음, 분류된 직물을 고온의 오븐이나 프레임을 이용하여 열처리하여, 직물에 포함된 불순물과 직물 스티칭(stitching)을 제거하여 전처리를 실시할 수 있다.
한 구체예에서 상기 절단탄소섬유는 평균 길이가 5~20mm 인 촙파이버 일 수 있다. 상기 절단탄소섬유의 평균 길이가 5mm 미만인 경우, 재생탄소섬유 매트의 물성 저하가 발생하며, 섬유매트의 제조시 작업성이 저하될 수 있다. 또한 상기 절단탄소섬유의 평균 길이가 20mm를 초과하는 경우, 절단탄소섬유끼리 뭉침이 발생하여 목표하는 기계적 물성을 달성하기 어려우며, 표면특성이 저하될 수 있다.
또한, 목표로 하는 재생탄소섬유 매트의 물성에 맞추어 절단탄소섬유의 길이를 일정한 길이로 맞추어 사용할 수 있다.
(S20) 혼합물 제조단계
상기 단계는 상기 절단탄소섬유 및 유기용매를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계이다.
한 구체예에서 상기 유기용매는 에스테르계 용매, 에테르계 용매, 케톤계 용매, 탄화수소계 용매, 알코올계 용매, 글리콜계 용매 및 카보네이트계 용매 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 에스테르계 용매는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부티로락톤 및 카프로락톤 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 에테르계 용매는 디부틸 에테르 및 테트라히드로퓨란 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 케톤계 용매로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤 및 사이클로헥사논 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 탄화수소계 용매는 탄화수소, 방향족 탄화수소, 지환족 탄화수소 및 할로겐화 탄화수소 등을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 카보네이트계 용매는 벤젠 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 에틸렌카보네이트 및 프로필렌카보네이트 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 알코올계 용매는 탄소수 1~10의 알코올을 포함할 수 있다.
예를 들면 상기 유기용매는 알코올을 포함할 수 있다. 예를 들면 메탄올 및 에탄올 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 종류의 유기용매를 사용시 소수성을 갖는 절단탄소섬유의 분산력이 증가하여, 재생탄소섬유 매트 제조시 분산성과 균질성이 우수하며, 원하는 기계적 물성을 용이하게 달성할 수 있다.
한 구체예에서 상기 혼합물은 절단탄소섬유 60~80 중량% 및 유기용매 20~40중량%를 포함할 수 있다. 상기 범위로 포함시, 소수성을 갖는 절단탄소섬유의 분산력이 증가하여, 재생탄소섬유 매트 제조시 분산성과 균질성이 우수하며, 원하는 기계적 물성을 용이하게 달성할 수 있다. 예를 들면 상기 혼합물은 절단탄소섬유 65~75 중량% 및 유기용매 25~35 중량% 포함할 수 있다.
(S30) 분산물 제조단계
상기 단계는 상기 혼합물 0.1~10 중량%, 분산제 0.3~5 중량%, 바인더 2~20 중량% 및 잔량의 분산용매를 포함하는 제1 조성물을 교반하여 분산물을 제조하는 단계이다.
한 구체예에서 상기 혼합물은 상기 제1 조성물 전체중량에 대하여 0.1~10 중량% 포함된다. 상기 혼합물을 0.1 중량% 미만으로 포함시 원하는 물성확보가 어려우며, 10 중량%를 초과하여 포함시 혼합성이 저하되어 재생탄소섬유 매트 제조시 성형성과 기계적 물성이 저하될 수 있다.
한 구체예에서 상기 분산제는 전체 중량을 기준으로, 물 95~99.9 중량% 및 제1 계면활성제 0.1~5 중량%를 포함한다. 상기 함량으로 적용시, 절단탄소섬유의 뭉침을 방지하며, 혼합성과 분산성이 우수하여 균일한 물성을 갖는 재생탄소섬유 매트를 제조할 수 있다. 한 구체예에서 상기 제1 계면활성제는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 양이온성 계면활성제는 4급(quaternary) 암모늄 화합물, 벤즈알코늄 클로라이드, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드, 키토산, 라우릴디메틸벤질암모늄 클로라이드, 아실 카르니틴 히드로클로라이드, 디메틸 디데실 암모늄 클로라이드, N-알킬 (C12-14)디메틸 1-나프틸메틸 암모늄 클로라이드, 트리메틸암모늄 할라이드 알킬-트리메틸암모늄 염, 디알킬-디메틸암모늄 염, 라우릴 트리메틸 암모늄 클로라이드, 에톡실화 알킬아미도알킬디알킬암모늄 염, 에톡실화 트리알킬 암모늄 염, 디알킬벤젠 디알킬암모늄 클로라이드, N-디데실디메틸 암모늄 클로라이드, N-테트라데실디메틸벤질 암모늄 클로라이드 일수화물, N-알킬(C12-14) 디메틸 1-나프틸메틸 암모늄 클로라이드, 도데실디메틸벤질 암모늄 클로라이드, 디알킬 벤젠알킬 암모늄클로라이드, 라우릴 트리메틸 암모늄 클로라이드, 알킬벤질 메틸 암모늄 클로라이드, 알킬 벤질 디메틸 암모늄브로마이드, C12 트리메틸 암모늄 브로마이드, C15 트리메틸 암모늄 브로마이드, C17 트리메틸 암모늄 브로마이드, 도데실벤질 트리에틸 암모늄 클로라이드, 폴리디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 디메틸 암모늄 클로라이드, 알킬디메틸암모늄 할로게니드, 트리세틸 메틸 암모늄 클로라이드, 데실트리메틸암모늄 브로마이드, 도데실트리에틸암모늄 브로마이드, 테트라데실트리메틸암모늄 브로마이드, 메틸 트리옥틸암모늄 클로라이드, 테트라부틸암모늄 브로마이드 및 벤질 트리메틸암모늄 브로마이드 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 음이온성 계면활성제는 칼륨 라우레이트, 트리에탄올아민 스테아레이트, 암모늄 라우릴 술페이트, 리튬 도데실술페이트, 나트륨 라우릴 술페이트, 나트륨 도데실술페이트, 알킬 폴리옥시에틸렌 술페이트, 나트륨 알기네이트, 디옥틸 나트륨 술포숙시네이트, 포스파티딜 글리세롤, 포스파티딜 이노시톨, 포스파티딜세린, 포스파티드산 및 그의 염, 글리세릴 에스테르, 나트륨 카르복시메틸셀룰로오스, 담즙산 및 그의 염, 콜산, 데옥시콜산, 글리코콜산, 타우로콜산, 글리코데옥시콜산, 알킬 술포네이트, 아릴 술포네이트, 알킬 포스페이트, 알킬 포스포네이트, 스테아르산 및 그의 염, 칼슘 스테아레이트, 포스페이트, 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨, 디옥틸술포숙시네이트 및 칼슘 카르복시메틸셀룰로오스 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 피마자유 유도체, 소르비탄 에스테르, 글리세릴 에스테르, 글리세롤 모노스테아레이트, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 에스테르, 세틸 알코올, 세토스테아릴 알코올, 스테아릴 알코올, 아릴 알킬 폴리에테르 알코올, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌 공중합체, 폴록사머, 폴락사민, 메틸셀룰로오스, 히드록시셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시 프로필셀룰로오스, 히드록시 프로필메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스 프탈레이트, 비결정성 셀룰로오스, 다당류, 전분, 전분 유도체, 히드록시에틸 전분 및 폴리비닐피롤리돈 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 종류의 제1 계면활성제를 포함시, 상기 절단탄소섬유의 분산성이 우수할 수 있다. 예를 들면 상기 제1 계면활성제는 카르복시 메틸 셀룰로오스를 포함할 수 있다.
상기 분산제 전체중량에 대하여 상기 제1 계면활성제를 0.1 중량% 미만으로 포함시 상기 절단탄소섬유의 분산성이 저하되어 원하는 물성을 달성하기 어려우며, 5 중량%를 초과하여 포함시 더 이상의 분산성 증가를 기대하기 어려우며, 오히려 재생탄소섬유 매트의 기계적 물성이 저하될 수 있다. 예를 들면 상기 분산제는 물 98~99.5 중량% 및 제1 계면활성제 0.5~2 중량%를 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 분산제는 상기 제1 조성물 전체중량에 대하여 0.3~5 중량% 포함된다. 상기 분산제를 0.3 중량% 미만으로 포함시 상기 절단탄소섬유가 불균일하게 분산되며, 5 중량%를 초과하여 포함시 혼합성이 저하되며, 탈수 및 건조 공정 시간이 증가하여 생산성이 저하될 수 있다.
상기 바인더는 상기 혼합물에 분산된 절단탄소섬유를 결합시켜, 재생탄소섬유 매트의 형태를 유지하기 위한 목적으로 포함된다. 한 구체예에서 상기 바인더는 페놀 수지 및 폴리비닐알코올 수지 중 하나 이상 포함할 수 있다. 상기 종류의 바인더를 적용시 상기 절단탄소섬유의 결합력이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 바인더는 상기 제1 조성물 전체중량에 대하여 2~20 중량% 포함된다. 상기 바인더를 2 중량% 미만으로 포함시 상기 절단탄소섬유의 결합성이 저하되어 성형성이 불량하며, 20 중량%를 초과하여 포함시 혼합성이 저하되어 재생탄소섬유 매트의 기계적 물성이 저하될 수 있다.
상기 분산용매는, 물, 에스테르계 용매, 에테르계 용매, 케톤계 용매, 탄화수소계 용매, 알코올계 용매, 글리콜계 용매 및 카보네이트계 용매 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 에스테르계 용매는 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 부티로락톤 및 카프로락톤 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 에테르계 용매는 디부틸 에테르 및 테트라히드로퓨란 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 케톤계 용매로는 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸부틸케톤 및 사이클로헥사논 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 탄화수소계 용매는 탄화수소, 방향족 탄화수소, 지환족 탄화수소 및 할로겐화 탄화수소 등을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 카보네이트계 용매는 벤젠 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트, 메틸에틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트, 에틸렌카보네이트 및 프로필렌카보네이트 중 하나 이상 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 알코올계 용매는 탄소수 1~10의 알코올을 포함할 수 있다.
상기 교반시 상기 혼합물 내 절단탄소섬유의 용이한 분산을 위해 섬유간 인력을 물리적으로 최소화할 수 있다. 예를 들면 유압식 기구(Hydraulic mechanism) 등을 이용하여 물리적 분산을 실시할 수 있다.
한 구체예에서 상기 교반은 상기 제1 조성물을 교반기에 투입하여 100~500rpm의 회전수 조건으로 실시하는 것일 수 있다. 상기 조건에서 절단탄소섬유의 분산성이 우수할 수 있다. 예를 들면 100~500rpm로 10분 내지 2 시간 동안 회전하여 교반할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 조성물의 전하밀도 및 점도는, 목표로 하는 재생탄소섬유 매트의 물성에 따라 통상의 기술자가 용이하게 조절할 수 있다.
(S40) 탈수단계
상기 단계는 상기 분산물을 탈수하여 중간체를 형성하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 탈수단계는 상기 분산물을 탈수하여 탄소섬유 웹(web) 형태의 중간체를 형성하고, 중간체의 밀도를 목표치에 맞도록 조절할 수 있다.
예를 들면 상기 중간체 형성시 와이어 메쉬(wire mesh)를 이용하여 수행할 수 있다. 구체적으로, 상기 분산물로부터 유기용매 성분를 분리하고, 탄소섬유만 수득하기 위해 와이어 메쉬를 사용해서 필터링 할 수 있다. 또한, 상기 탄소섬유의 굵기가 얇기 때문에 거르기 위해선 적정한 싸이즈의 와이어 메쉬가 필요하다. 예를 들면, 1 인치(inch) 당 60~80 개의 홀(60~80 메쉬)을 갖는 와이어 메쉬를 사용할 수 있다. 상기 홀 크기에서 중간체 형성이 용이할 수 있다.
한 구체예에서 상기 탈수시 상기 분산물 100 중량부에 대하여, 제2 계면활성제 0.01~5 중량부를 더 투입할 수 있다. 상기 조건에서 상기 절단탄소섬유 성분의 뭉침을 방지할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 계면활성제는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 양이온성 계면활성제는 4급(quaternary) 암모늄 화합물, 벤즈알코늄 클로라이드, 세틸트리메틸암모늄 브로마이드, 키토산, 라우릴디메틸벤질암모늄 클로라이드, 아실 카르니틴 히드로클로라이드, 디메틸 디데실 암모늄 클로라이드, N-알킬 (C12-14)디메틸 1-나프틸메틸 암모늄 클로라이드, 트리메틸암모늄 할라이드 알킬-트리메틸암모늄 염, 디알킬-디메틸암모늄 염, 라우릴 트리메틸 암모늄 클로라이드, 에톡실화 알킬아미도알킬디알킬암모늄 염, 에톡실화 트리알킬 암모늄 염, 디알킬벤젠 디알킬암모늄 클로라이드, N-디데실디메틸 암모늄 클로라이드, N-테트라데실디메틸벤질 암모늄 클로라이드 일수화물, N-알킬(C12-14) 디메틸 1-나프틸메틸 암모늄 클로라이드, 도데실디메틸벤질 암모늄 클로라이드, 디알킬 벤젠알킬 암모늄클로라이드, 라우릴 트리메틸 암모늄 클로라이드, 알킬벤질 메틸 암모늄 클로라이드, 알킬 벤질 디메틸 암모늄브로마이드, C12 트리메틸 암모늄 브로마이드, C15 트리메틸 암모늄 브로마이드, C17 트리메틸 암모늄 브로마이드, 도데실벤질 트리에틸 암모늄 클로라이드, 폴리디알릴디메틸암모늄 클로라이드, 디메틸 암모늄 클로라이드, 알킬디메틸암모늄 할로게니드, 트리세틸 메틸 암모늄 클로라이드, 데실트리메틸암모늄 브로마이드, 도데실트리에틸암모늄 브로마이드, 테트라데실트리메틸암모늄 브로마이드, 메틸 트리옥틸암모늄 클로라이드, 테트라부틸암모늄 브로마이드 및 벤질 트리메틸암모늄 브로마이드 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 음이온성 계면활성제는 칼륨 라우레이트, 트리에탄올아민 스테아레이트, 암모늄 라우릴 술페이트, 리튬 도데실술페이트, 나트륨 라우릴 술페이트, 나트륨 도데실술페이트, 알킬 폴리옥시에틸렌 술페이트, 나트륨 알기네이트, 디옥틸 나트륨 술포숙시네이트, 포스파티딜 글리세롤, 포스파티딜 이노시톨, 포스파티딜세린, 포스파티드산 및 그의 염, 글리세릴 에스테르, 나트륨 카르복시메틸셀룰로오스, 담즙산 및 그의 염, 콜산, 데옥시콜산, 글리코콜산, 타우로콜산, 글리코데옥시콜산, 알킬 술포네이트, 아릴 술포네이트, 알킬 포스페이트, 알킬 포스포네이트, 스테아르산 및 그의 염, 칼슘 스테아레이트, 포스페이트, 카르복시메틸셀룰로오스 나트륨, 디옥틸술포숙시네이트 및 칼슘 카르복시메틸셀룰로오스 중 하나 이상 포함할 수 있다.
상기 비이온성 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 피마자유 유도체, 소르비탄 에스테르, 글리세릴 에스테르, 글리세롤 모노스테아레이트, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 에스테르, 세틸 알코올, 세토스테아릴 알코올, 스테아릴 알코올, 아릴 알킬 폴리에테르 알코올, 폴리옥시에틸렌폴리옥시프로필렌 공중합체, 폴록사머, 폴락사민, 메틸셀룰로오스, 히드록시셀룰로오스, 히드록시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 히드록시 프로필셀룰로오스, 히드록시 프로필메틸셀룰로오스, 히드록시프로필메틸셀룰로오스 프탈레이트, 비결정성 셀룰로오스, 다당류, 전분, 전분 유도체, 히드록시에틸 전분 및 폴리비닐피롤리돈 중 하나 이상 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 제2 계면활성제는 카르복시 메틸 셀룰로오스를 포함할 수 있다.
(S50) 건조단계
상기 단계는 상기 중간체를 건조하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 건조는 50~300℃에서 실시할 수 있다. 상기 조건에서 건조가 용이할 수 있다. 예를 들면 상기 건조는 IR 히터 등을 이용하여 건조할 수 있다.
한 구체예에서 상기 건조 이후 권취하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법을 제조시, 종래 폐기되는 탄소섬유 스크랩 부위를 활용하여 경제성 및 친환경성이 우수하고, 탄소섬유 분쇄물의 분산성 및 혼합성이 우수하며, 제조된 재상탄소섬유 매트의 기계적 강도 및 경량성이 우수할 수 있으며, 특히 자동차 루프(roof) 등의 외판용 부재로 사용하기 적합할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예
도 2(a)와 같이 탄소섬유 스크랩을 수거하고, 상기 수거된 탄소섬유 스크랩을 직물 패턴별, 섬유의 등급(grade) 별로 분류한 다음, 분류된 직물을 고온의 오븐이나 프레임을 이용하여 열처리하여, 직물에 포함된 불순물과 직물 스티칭(stitching)을 제거하여 도 2(b)와 같이 탄소섬유 스크랩의 전처리를 실시하였다. 그 다음에, 상기 전처리된 스크랩을 절단기를 사용하여 절단하여 평균 크기 5~20mm인 절단탄소섬유를 제조하였다.
상기 절단탄소섬유 70 중량% 및 유기용매(에탄올) 30 중량%를 균일하게 혼합하여 혼합물을 제조하고, 물 99 중량% 및 제1 계면활성제(카르복시 메틸 셀룰로오스) 1 중량%를 혼합하여 분산제를 제조하였다.
그 다음에, 상기 혼합물 0.1~0.5 중량%, 분산제 0.3~5 중량%, 바인더(폴리비닐알코올 수지) 2~20 중량% 및 잔량의 분산용매(물)를 포함하는 제1 조성물을 100~500rpm의 회전수 조건으로 10분 내지 2 시간 동안 교반하여 도 3과 같은 분산물을 제조하였다.
상기 분산물 100 중량부에 제2 계면활성제(카르복시 메틸 셀룰로오스) 0.1~5 중량부를 투입하고, 60~80 메쉬 크기의 와이어 메쉬를 이용하여 필터링 하여 웹 형태의 중간체(탄소섬유웹)를 형성하였다. 그 다음에, IR 히터를 이용하여 상기 중간체를 50~300℃에서 건조한 다음, 권취하여 도 4와 같은 재생탄소섬유 매트를 제조하였다.
실험예
상기 실시예를 이용하여 제조된 재생탄소섬유 매트를 이용하여 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 시편을 제조하였다. 구체적으로, 상기 실시예의 재생탄소섬유 매트와 열경화성 수지를 이용하여, C-RTM(Compression Resin Transfer Molding) 공정을 이용하여 통상의 방법으로 탄소섬유 강화 플라스틱 시편을 제조하였다.
(1) 인장시험: 하기 표 1과 같은 조건으로 제조된 탄소섬유 강화 플라스틱 시편 1 내지 시편 4에 대하여 인장시험을 실시하여 인장강도(TS, MPa), 탄성계수(E, GPa), 푸아송 비(poission ratio) 및 신장률(elongation)을 측정하여 그 결과를 하기 표 1 및 도 5에 나타내었다.
(2) 압축시험: 하기 표 2와 같은 조건으로 제조된 탄소섬유 강화 플라스틱 시편 1 내지 시편 4에 대하여 압축시험을 실시하여 최대강도(Ultimate Strength, MPa), 탄성계수(E, GPa), 푸아송 비(poission ratio) 및 신장률(elongation)을 측정하여 그 결과를 하기 표 2 및 도 6에 나타내었다.
(3) 전단시험: 하기 표 3과 같은 조건으로 제조된 탄소섬유 강화 플라스틱 시편 1 내지 시편 4에 대하여 전단시험을 실시하여 최대강도(Ultimate Strength, MPa), 전단 모듈러스(Shear modulus, GPa) 및 전단 스트레인(Shear Strain at Ultimate Strength, %)을 측정하여 그 결과를 하기 표 3 및 도 7에 나타내었다.
(4) 굽힘시험: 하기 표 4와 같은 조건으로 제조된 탄소섬유 강화 플라스틱 시편 1 내지 시편 4에 대하여 굽힘시험을 실시하여 굽힘강도(Flexure Strength, MPa), 굽힘 스트레인(Flexure Strain) 및 굽힘 강성(Flexure Stiffness, GPa)을 측정하여 그 결과를 하기 표 4 및 도 8에 나타내었다.
상기 표 1 내지 표 4와, 도 5 내지 도 8의 결과를 참조하면, 실시예에 따른 재생탄소섬유 매트를 이용한 탄소섬유강화 플라스틱은, 기계적 물성이 우수한 것을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
Claims (7)
- 탄소섬유 스크랩을 절단하여, 절단탄소섬유를 제조하는 단계;
상기 절단탄소섬유 및 유기용매를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;
상기 혼합물 0.1~10 중량%, 분산제 0.3~5 중량%, 바인더 2~20 중량% 및 잔량의 분산용매를 포함하는 제1 조성물을 교반하여 분산물을 제조하는 단계;
상기 분산물을 탈수하여 중간체를 형성하는 단계; 및
상기 중간체를 50~300℃에서 건조하는 단계;를 포함하며,
상기 분산제는 물 95~99.9 중량% 및 제1 계면활성제 0.1~5 중량%를 포함하며,
상기 제1 계면활성제는 카르복시 메틸 셀룰로오스를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 스크랩을 활용한 자동차 외판 부재용 재생탄소섬유 매트 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 절단탄소섬유는 평균 길이가 5~20mm인 것을 특징으로 하는 탄소섬유 스크랩을 활용한 자동차 외판 부재용 재생탄소섬유 매트 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 교반은, 상기 제1 조성물을 100~500rpm의 회전수 조건으로 실시하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 스크랩을 활용한 자동차 외판 부재용 재생탄소섬유 매트 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 혼합물은 절단탄소섬유 60~80 중량% 및 유기용매 20~40 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 스크랩을 활용한 자동차 외판 부재용 재생탄소섬유 매트 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 탈수시 상기 분산물 100 중량부에 대하여, 제2 계면활성제 0.01~5 중량부를 더 투입하며,
상기 제2 계면활성제는 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 및 비이온성 계면활성제 중 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 스크랩을 활용한 자동차 외판 부재용 재생탄소섬유 매트 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 바인더는 페놀 수지 및 폴리비닐알코올 수지 중 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유 스크랩을 활용한 자동차 외판 부재용 재생탄소섬유 매트 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190120397A KR102289991B1 (ko) | 2019-09-30 | 2019-09-30 | 탄소섬유 스크랩을 활용한 재생탄소섬유 매트 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (1)
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