목분-폴리프로필렌 복합재의 기계적 특성: 목재수종, 충진제 입자크기 및 상용화제의 영향 (Mechanical Properties of Wood Flour-Polypropylene Composites: Effects of Wood Species, Filler Particle Size and Coupling Agent)

서지정보

· 발행기관 : 한국목재공학회
· 수록지 정보 : 목재공학 / 37권 / 6호 / 505 ~ 516페이지
· 저자명 : 강인애, 도금현, 전상진, 윤승락, 이선영

초록

본 연구에서는 다른 목재수종과 다른 입자크기의 목분 및 상용화제를 첨가한 Wood Plastic Composites
(WPC)를 제조한 후 다양한 물성을 평가하였다. 먼저 3가지 다른 수종으로부터 얻은 목분의 화학조성분의 함
량이 화학분석으로부터 얻어졌다. 낙엽송(Larix kaempferi Lamb.), 상수리(Quercus accutisima Carr.), 다릅
나무(활엽수, Maackia amuresis Rupr. et Maxim)로부터 40～60 mesh와 80～100 mesh의 목분을 제조하여
열가소성 폴리머의 일종인 폴리프로필렌(polypropylene)에 용융 압출 및 사출하여 복합재를 제조한 후 인장강
도, 휨강도, 충격강도 및 현미경 분석을 수행하였다. 알파 셀룰로오스는 상수리나무가 43.6%, 다릅나무가
41.3%, 낙엽송이 36.2%였다. 리그닌의 함량은 낙엽송이 31.6%로 가장 높았으며, 상수리나무가 24.4%로 가장
낮았다. 추출물의 함량은 낙엽송이 8.5%, 다릅나무와 상수리나무는 각각 4.4%와 3.9%였다. 알파 셀룰로오스
의 함량이 증가하고 리그닌과 추출물의 함량이 감소할수록, WPC의 인장 및 휨강도 특성이 높았다. 같은 목분
의 첨가량에서 작은 입자크기의 목분(80～100 mesh)이 큰 입자크기의 목분(40～60 mesh)에 비하여 WPC의
인장 및 휨강도 특성이 크게 높았다. WPC의 충격강도는 목재수종에 따른 영향이 적었으나, 입자의 크기가
큰 목분을 첨가한 WPC의 충격강도가 대체적으로 높았다. 상용화제인 Maleated polypropylene (MAPP)의 첨
가는 수종과 다른 입자크기에 관계없이 인장강도, 휨강도 및 충격강도를 증가시켰다. 현미경 분석 결과,
MAPP의 첨가에 의해 목분과 PP수지 간의 계면 결합력이 개선됨을 확인할 수 있었다.

영어초록

The effects of wood species, particle size of wood flours and coupling treatment on the
mechanical properties of wood plastic composites (WPC) are investigated in this study. Chemical
components of wood flour from 3 different wood species were analyzed by the chemical
analysis. Wood flours of 40～60 mesh and 80～100 mesh were manufactured from Larix (Larix
kaempferi Lamb.), Quercus (Quercus accutisima Carr.), and Maackia (Maackia amuresis Rupr.
et Maxim). The wood flours were reinforced into polypropylene (PP) by melt compounding and
injection molding, then tensile, flexural, and impact strength properties were analyzed. The order
of alpha-cellulose content in wood is Quercus (43.6%), Maackia (41.3%) and Larix (36.2%). The
order of lignin content in wood is Larix (31.6%), Maackia (24.7%), and Quercus accutisima
(24.4%). The content of extractives in wood is in the order of Larix (8.5%), Maackia (4.4%), and
Quercus accutisima (3.9%). As the content of alpha-cellulose increases and the lignin and
extractives decreases, tensile and flexural strengths of the WPC increase. At the same loading
level of wood flours, the smaller particle size (80～100 mesh) of wood flours showed highly
improved tensile and flexural strengths, compared to the larger one (40～60 mesh). The impact
strength of the WPC was not significantly affected by the wood species, but the wood flours of
larger particle size showed better impact strengths. The addition of maleated polypropylene
(MAPP) provided the highly improved tensile, flexural and impact strengths. Morphological
analysis shows improved interfacial bonding with MAPP treatment for the composites.

참고자료

· 없음