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日, 수지재료 보강 CNF 건조 분말 제작
수지 CNF 복합화로 파단강도 향상
(左부터) ‘BiNFi - s 드라이 파우더’와 ‘BiNFi - s 드라이 파우더’/폴리프로필렌(PP)복합 펠렛 (출처 : NEDO 홈페이지)
일본 국가연구개발신에너지·산업기술종합개발기구(NEDO)는 (주)스기노머신이 수지재료를 보강하는 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 건조 분말 개발에 성공했다고 지난 8일 밝혔다.

CNF는 식물 유래의 셀룰로오스를 직경 약 20nm, 길이 수μm로 풀어 만드는 첨단 바이오 나노 섬유 소재로 철강보다 5배 강하면서 무게는 5분의1에 불과한 고강도·고경량 소재이며 또한 자원이 부족한 일본에서 산림 자원을 활용할 수 있는 신소재로 주목 받고 있다.

그러나 CNF는 고형분 1~10wt% 정도의 물에 분산된 겔 상태(슬러리)로 많이 볼수 있으며 소수성 수지 및 고무 등의 재료로 복합화는 탈수 및 건조 등 많은 노하우가 필요하고, 복합 재료의 응용이 어려웠다. 또한 CNF를 슬러리에서 소수성 수지 및 고무 등의 재료와 복합화하면 CNF의 응집에 의해 균일한 복합화가 어렵다는 문제가 있었다.

이에 NEDO와 스기노머신은 스기노머싲에서 자사 상품으로 전개중인 CNF (상품명 : BiNFi - s 셀룰로오스)를 독자 기술로 분말화해 보강용 필러(충전재)용 드라이 파우더(이하 BFDP)로 개발하는데 성공했다.

또한 일본대학과의 공동연구를 통해 BFDP와 수지를 복합화 한 경우에 복합화물이 인장 파단 연신율 및 인장 파단 응력의 증가한 것을 확인했다.

개발 한 BFDP는 수지와 고무등을 반죽하는 과정에서 CNF가 응집하지 않고 높은 분산성을 나타냈다. 또한 본 개발품을 폴리프로필렌(PP) 수지에 첨가해 복합화 한 결과 불과 1wt %의 소량 첨가로 수지의 인장 성장과 파단시 인장 응력이 첨가하지 않은 것에 비해 크게 향상됐다.

(주)스기노머신은 “2018년 4월 이후 BFDP 샘플 제공을 시작하고, 수지 이외의 도료, 전자 재료, 화학 제품 및 자동차 부재 등에의 응용을 위한 개발에 착수, 새로운 재료에 의 채용을 목표로할 것”이라 밝혔다.

NEDO는 “본 사례뿐만 아니라 중소기업이 보유한 기술을 중개 연구 기관의 능력을 활용해 신속하고 착실하게 실용화해 자사의 기술력 향상과 생산 방법의 혁신을 실현하는 지원을 지속적으로 실시하고 있다”고 밝혔다.

한편, 2월14일부터 16일까지 도쿄 빅사이트에서 개최되는 ‘nano tech 2018’에 마련된 (주)스기노머신부스 및 NEDO 부스에서 본 개발 성과의 샘플 제품 등이 첫 전시된다.

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