논문 상세보기
전 세계적으로 환경문제 및 화석연료의 고갈 문제로 인한 새로운 바이오 계 그린 제품의 개발을 유도하고 있다. 농업 천연 섬유 및 생물의 사용은 지난 몇 년 동안 저탄소 사회를 위하여 활발히 연구되어 왔다. 그중에서도 합성 석유계 물질인 고분자(polymer) 재료를 대체 할 목적 및 환경오염의 개선을 위하여 바이오매스인 천연섬유를 적용한 복합체 연구와 복합체의 사용이 점차 증가되고 있다. 천연섬유강화(FRP) 복합체는 경량, 저비용, 적당한 강도와 경도를 얻는 장점이 있으나, 친수성을 가지고 있기에 소수성을 가진 폴리머 재료와의 낮은 호환성은 제작된 복합체의 물리적 특성을 저하시킬 수 있다. 본 연구는 천연 농업 폐기물인 밀짚을 이용하여 제작한 바이오 복합 재료의 열 안정성과 기계적 특성을 강화하고, 생분해성 고분자(PLLA)와 밀짚 섬유(Wheat straw fibers : WSF) 사이의 계면 접착력을 향상시키는 데 주력하고 있다. 이 목적을 달성하기 위해, 밀짚과 고분자 매트릭스의 호환성 개선을 위한 새로운 전처리 방법으로 과열 수증기(Super heated steam : SHS) 방법을 제안 하였다. 과열 수증기(SHS)를 이용한 전처리 방법은 기계적 특성의 향상을 목적으로(예컨대 밀짚과 같은 농업 잔류물) PLLA와 첨연섬유 사이의 계면 접착을 향상시키기 위한 하나의 방법으로서 조사 되었다. WSF를 바이오 복합체의 강화섬유로서 그 특성을 수정하기 위해서 과열 수증기(SHS)으로 처리하였다. 처리 온도 200, 230 ℃의 온도조건에서 각각 1시간씩 처리하였다. 이후, 분쇄 및 각각의 크기별로 분류하였다. 분류된 WSF는 미처리된 WSF와 SHS 처리 조건 200℃, 230℃에서 처리된 섬유와 비교하여 섬유의 특성 변화를 측정하였다. SHS 처리된 밀짚 섬유는 화학 조성 및 열 안정성과 형태 그리고 셀룰로오스 성분비를 평가하였다. SHS 처리된 섬유는 열 중량 분석을 이용하여 섬유의 열 안정성과 분해 온도가 과열수증기 처리 후에 증가된 것을 확인하였다. 또한 SHS 처리 후에 헤미셀룰로오스 성분의 비율을 감소된 것이 확인되어 섬유와 매트릭스(polymer) 사이의 좋은 계면 접착을 충분히 기대할 수 있는 것으로 나타났다.
