Waste silk/waste wool/PBS hybrid biocomposites with various waste fiber contents from 10 to 40 wt%, against to poly(butylene succinate) (PBS), were processed by extrusion and injection molding technique. The waste fiber consisted of 40% waste silk and 60% waste wool by weight. Neat PBS samples were prepared under the corresponding processing condition for comparison. Not only the thermal properties such as thermal stability, thermal expansion, heat deflection temperature, dynamic mechanical thermal properties of the biocomposites, but also the mechanical properties such as tensile and flexural properties strongly depended on the waste fiber content. The thermal and mechanical properties of the biocomposite were considerably increased due to a reinforcing effect of the waste fiber, which consisted of animal-based natural fibers, silk and wool, and the property improvement was obtained with 30 wt% waste fiber. This study suggests that industrial waste fiber has some potential for applying to a biocomposite material.

본 연구에서는 poly(butylene succinate) (PBS) 대비 폐섬유 함량을 10 wt%부터 40 wt%까지 달리하여 폐실크/폐양모/PBS 하이브리드 바이오복합재료를 압출공정과 사출공정을 통해 제조하였다. 폐섬유는 중량기준으로 40% 폐실크와 60% 폐양모로 구성되었다. 비교를 위하여 neat PBS 샘플도 바이오복합재료와 동일한 성형공정 조건에서 제조되었다. 바이오복합재료의 열안정성, 열팽창, 열변형온도, 동역학적 열특성과 같은 열적 특성뿐만 아니라, 인장특성, 굴곡특성과 같은 기계적 특성도 폐섬유 함량에 크게 의존하였다. 바이오복합재료의 열적 특성 및 기계적 특성은 동물성 천연섬유인 실크와 양모로 구성된 폐섬유의 강화효과에 의해 크게 향상되었으며, 특성 향상에 가장 적절한 폐섬유 함량은 30 wt%인 것으로 조사되었다. 본 연구를 통해 산업용 폐섬유(폐실크, 폐양모)가 바이오복합재료 분야에 적용이 가능할 수 있음을 제시하였다.

Keywords: hybrid biocomposites; silk; wool; waste fiber; poly(butylene succinate); thermal properties; mechanical properties; processing