섬유 강화 플라스틱의 용도, 특징부터 장단점까지 알아보자

섬유 강화 플라스틱의 용도, 특징부터 장단점까지 알아보자

섬유 강화 플라스틱이란 무엇인가?

사출성형가공에서 섬유강화플라스틱(FRP: Fiber Reinforced Plastic)은

주요 플라스틱 원료에 미세한 섬유를 혼합함으로써

물성과 내성을 강화한 플라스틱 원료입니다.

내구성, 내열성, 통전성, 내후성 등 다양한 성질을 강화하여 

공업 부품부터 가정용품까지 널리 사용되며 

고기능성을 뒷받침하는 중요한 부품으로 내장되어 있습니다.

 

유리 섬유나 카본 파이버가 일반적인 섬유 강화 플라스틱의 예시입니다.

 

최근에는 환경부하가 더 적은 식물유래 

셀룰로오스 나노섬유를 함유한 섬유강화 플라스틱이 화제가 되고 있지요.

 

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섬유 강화 플라스틱의 종류와 특징?

플라스틱의 약점인 강도 부족을 다른 소재의 

기능을 부가함으로써 극복하고 있습니다.

섬유 강화 플라스틱 중 가장 널리 사용되는 것이

 유리 섬유를 함유한 플라스틱입니다.

 

그 외에는 카본(탄소) 섬유, 셀룰로오스 섬유를 비롯해 

더욱 고강도를 얻기 위해 보론 섬유, 아라미드 섬유, 

케블러 섬유, 다이니마 섬유, 자이론 섬유 등이 사용되고 있습니다.

일반적인 유리 섬유, 카본 섬유, 셀룰로오스 섬유의 특징을 해설하겠습니다.

 

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유리 섬유 강화 플라스틱

특징: 탄성력이 높은 유리 섬유를 합친 플라스틱입니다.

널리 다양한 분야에서 사용되고 있습니다.

 

저렴하고 경량이며 고강도입니다.

용도: 자동차, 산업기계, 스마트폰, PC의 케이스나 커버, 사무실 기기, 가전 등입니다.

 

탄소 섬유 강화플라스틱

특징: 결합이 강한 탄소 섬유를 합친 플라스틱입니다.

 

비중이 철의 약 1/4이고, 비강도는 10배, 비탄성률은 7배라고 하는

매우 강도가 높은 플라스틱 소재입니다.

 

또한 통전 효율이 금속처럼 높은 것이 특징입니다.

용도: 스포츠용품, 낚시도구, 자동차, 항공기, 철도, 유기기 등입니다.

 

셀룰로오스 섬유 강화 플라스틱

특징: 환경부하가 적은 소재로서 셀룰로오스 섬유 강화 플라스틱은

사회로부터 주목받고 있습니다.

 

석유 유래 플라스틱의 일부를 식물 유래 셀룰로오스로 대체하고

고강도를 부가한 것이 셀룰로오스 섬유 강화 플라스틱입니다.

 

원료 작성 시의 CO2 배출량 삭감이나, 환경 부하의 저감에 큰 메리트가 있습니다.

향후, 한층 더 연구 개발이 진행될 것으로 기대되고 있습니다.

용도 : 필터부품, 식품, 의류, 화장품 등 입니다.

 

섬유 강화 플라스틱 취급 시 주의점

사출 성형 가공에 있어서

섬유 강화 플라스틱 취급의 주의점을 해설하겠습니다.

섬유강화플라스틱은 원료 펠릿에 섬유가 반죽되어 있기 때문에

제조시 원료 준비시 보호구(고글이나 장갑) 착용이 필요합니다.

 

펠릿을 직접 손으로 만지거나 펠릿을 손으로 휘젓는 작업을 하면

미세한 섬유가 피부에 달라붙어 따끔따끔합니다.

 

긁어 버리면 더욱 증상이 확산되어 버리기 때문에

만약 부착되었을 때는 물로 흘리는 것이 효과적입니다.

단 교체 시에는 섬유가 기계나 장치에 부착되어 있으므로

청소기로 흡입한 후 부품 클리너와 웨스를 사용하여 닦아냅니다.

 

닦는 청소를 생략하고 에어브로우를 하면 섬유가

비산되어 피부나 눈에 들어가 위험합니다.

또한 섬유 강화 플라스틱은 단일 원료가 아니므로 

시작 시 퍼지구슬이나 버림샷은 폐프라로 처리합니다.

 

주요 재료가 PC(폴리카보네이트 수지)라고 해도, 

그러한 폐재는 PC로서 재사용이나 매각은 할 수 없습니다.

 

섬유 강화 플라스틱의 장점과 단점

섬유 강화 플라스틱의 장점은 다양한 나노섬유를 복합함으로써

내구성과 강도, 물성을 향상시킬 수 있다는 것입니다.

플라스틱을 강화함으로써 금속을 능가하는 편리성을 얻을 수 있습니다.

특히 가벼움과 강도를 겸비하는 강화 플라스틱은 

기존 상품의 경량화와 고기능화에 기여합니다.

또한 식물 유래 셀룰로오스 나노섬유를 수지에 복합함으로써 

나프타 사용을 줄이고 저탄소 사회 실현에 기여합니다.

 

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한편 섬유 강화 플라스틱의 단점은 제조 비용, 성형기 소모, 재활용을 들 수 있습니다.

유리섬유, 카본섬유 강화플라스틱 제조에는 

섬유의 배치 및 배향성을 제어하는 전용 기술 및 

장치가 필요하기 때문에 단일 성분의 플라스틱 제조에 비해 비용이 비쌉니다.

 

또, 셀룰로오스 나노 파이버의 활용은 아직 역사가 얕고, 

제조 기술이나 물성 강화 등 아직 개발 도상에 있는 것이나 

대량 생산에 의한 코스트 다운에 이르지 않은 것도 있어, 고액 소재입니다.

섬유 강화 플라스틱은 고강도 때문에 사출 성형기 스크류나 

금형의 열화 소모가 빨라지는 단점이 있습니다.

 

특히 유리 섬유는 사출 성형기의 스크류를 깎아 버립니다.

매 샷 고압축으로 계량함으로써 유리 섬유가 줄처럼 작용하게 됩니다.

재활용의 관점에서 보면 복합수지이기 때문에 재활용이 

어려운 것도 단점으로 들 수 있습니다.

 

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머티리얼 재활용 현황은 한정적입니다.

 

동일 제품으로 재활용할 경우 한 번 분쇄 후 재사용됩니다.

 

열열화나 배열이 무너져 버리는 등의 이유로 물성이 떨어져 버리기 때문에, 

그러한 용도에는 품질이나 용도를 충족시키지 못하는 경우가 있어 부적합해집니다.

 

또, 다른 제품에 혼합해 재활용하는 경우는, 

주재료에 대한 배합비의 변화에 의해, 강도·물성이 크게 달라지게 됩니다.

 

배합비를 관리할 필요가 없는 잡화나 요구 품질이 낮은 제품에 한정되어 버립니다.

머티리얼 재활용 이외의 섬유 강화 플라스틱은 폐플라스틱으로 처리되고 있습니다.

 

 

섬유 강화 플라스틱의 문제?

섬유 강화 플라스틱의 단점인 제조 비용과 재활용이 바로 문제입니다.

향후 제조 기술이나 개발 비용의 회수가 진행됨으로써 비용은 안정되어 갑니다.

금속보다 가볍고 강도가 높으며 디자인의 자유도가 높은 장점이 돋보입니다.

재활용에 관해서는 섬유 강화 플라스틱의 재활용 상황을 염두에 두고 

서큘러 이코노미를 의식한 큰 틀에서 제품 설계를 하는 것이 필요합니다.

섬유 강화 플라스틱의 종류, 특성, 취급 방법을 이번 포스팅에서 알아보았습니다.

 

플라스틱의 약점을 유리섬유, 카본섬유, 셀룰로오스섬유 등으로 

보완하는 섬유 강화 플라스틱은 경량, 고강도, 디자인의

자유도 높이 등의 장점부터 산업분야부터

가정용품까지 폭넓게 사용되고 있습니다.

 

앞으로 제조비용과 재활용 과제를 해결하면서

더 나은 소재로 활용할 기회가 많아집니다.

 

저탄소사회 실현에 크게 기여하는 섬유강화플라스틱을 잘 활용해 봅시다.

 

 

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