염소화 폴리프로필렌과 조립된 축성 목재 섬유/폴리프로필렌 복합재의 기계적 특성에 대한 강화의 효과

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 14007(2022) 이 기사 인용

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목재 섬유/폴리프로필렌(WF/PP) 복합재는 높은 치수 안정성과 기계적 특성을 지닌 환경 친화적인 소재입니다. 그러나 WF/PP 복합재의 적용은 매력적이지 않은 표면 질감으로 인해 제한됩니다. 본 연구에서 WF/PP 복합재는 염소화 폴리프로필렌(CPP)을 핫멜트 접착제로 사용하여 포플러 목재 베니어로 장식되었으며 접착 강도는 1.18MPa 이상입니다. CPP 접착층의 품질을 분석하기 위해 표면 접착강도 테스트와 주사전자현미경(SEM)을 수행했습니다. 보강 효과를 확인하기 위해 베니어판 WF/PP 보드와 베니어판 컨트롤의 물리적, 기계적 특성을 조사했습니다. 결과는 축성 후 전체 복합 보드의 인장 강도와 모듈러스가 30%와 10% 이상 증가한 것으로 나타났습니다. 굴곡강도와 모듈러스가 10%, 20% 이상 증가했습니다. 복합재의 충격 저항 특성을 확인하기 위해 저속 충격 테스트를 수행했습니다. WF/PP 복합재에서 목재 섬유의 비율이 높을수록 표면 결합 강도가 높아지며 이는 SEM 이미지에서 분명하게 나타났습니다. 목재 베니어 장식은 복합 보드 전체의 기계적 강도를 높였습니다. CPP 층을 따라 더 단단히 결합하면 베니어판 복합재의 기계적 특성이 추가로 강화됩니다.

목재 섬유/폴리프로필렌(WF/PP) 복합 재료는 여러 목재 플라스틱 복합 재료(WPC) 중 하나입니다. WF/PP 복합재는 매트릭스 내의 PP가 재활용되더라도 높은 물리적 및 기계적 특성을 갖습니다1. 목재 플라스틱 복합재는 건조 식물 재료(일반적으로 나무, 대나무, 대마, 짚)를 폴리머 매트릭스와 결합하고 두 목재에 결합하는 말레산 무수물 결합 폴리프로필렌(MAPP)과 같은 결합 개선제와 같은 소수의 추가 첨가제를 결합하여 만들어집니다. 섬유, PP. 이러한 첨가제를 첨가하면 WP/PP 복합재의 품질이 향상됩니다. 열가소성 수지는 가장 일반적인 유형의 폴리머 매트릭스입니다. 열가소성 WPC는 일반적으로 충전되지 않은 열가소성 수지를 제품으로 성형하는 방법과 크게 다르지 않은 방식으로 압출, 성형 프레싱, 사출 성형을 통해 제품으로 성형됩니다2,3. 재활용 플라스틱을 포함하여 다양한 열가소성 수지를 WPC 제조에 사용할 수 있습니다4,5,6.

열가소성 WPC의 주요 장점은 일반적으로 접착제, 수지 또는 기타 휘발성 화학 시약이 필요하지 않다는 것입니다. 열가소성 WPC는 비교적 독성이 없고 환경 친화적인 소재입니다7. 목재 플라스틱 복합재는 플라스틱과 목재의 장점을 여러 가지 결합한 것입니다. 일반적인 WPC는 매트릭스에 사용되는 동일한 유형의 충전되지 않은 열가소성 수지에 비해 기계적 강도가 더 높고 치수 안정성도 더 좋습니다. 또한 일반적인 WPC는 열가소성 수지에 첨가되는 식물 재료보다 습기와 부패에 대한 저항력이 더 뛰어납니다. 목재 플라스틱 복합재는 목재보다 가공 및 성형이 훨씬 쉽습니다8,9,10. 최근 WPC는 옥외시설, 자동차 라이닝, 외벽 클래딩 등 다양한 용도로 사용되고 있다11,12,13,14,15. 그러나 현재의 가공 기술은 가시적인 실내 표면과 같이 WPC가 시각적으로 주목을 받는 어떤 목적에도 불구하고 WPC의 표면 질감을 미학적으로 만족스럽지 못하게 만듭니다. WPC 표면을 목재 베니어판에 안정적이고 내구성 있게 접착할 수 있다면 적용 분야가 상당히 늘어날 것입니다. 새로운 WPC 제품과 고부가가치 제품 중 다수는 베니어링을 통해 가능해졌습니다.

압출 및 열간 압착 과정에서 충전되지 않은 플라스틱 매트릭스의 얇은 층이 WPC 표면 대부분의 영역에 모이게 됩니다16,17. 비교적 순수한 플라스틱 표면은 냉각 및 성형 후에도 사라지지 않습니다. 이 플라스틱 표면은 매끄럽고 기공이 없으며 전통적인 축성 공정에 사용되는 실온 접착제와 잘 접착되지 않습니다18. 근본적인 문제는 대부분의 플라스틱 형태가 화학적으로 불활성이고 극도로 비극성이어서 실온에서 일반적인 접착제와 강한 결합을 형성한다는 것입니다. 이러한 유형의 결합을 촉진하기 위한 조치를 취하지 않는 한 플라스틱과 접착제 사이에 공유 결합이나 극성(수소) 결합이 형성되지 않을 가능성이 높습니다.