Effect of Alkali Treatment Method and Concentration of Rice Straw on the Flexural Properties and Impact Strength of Rice Straw/Recycled Polyethylene Composites

In the present study, the effect of alkali treatment of rice straw on the flexural properties and impact strength of rice straw/recycled polyethylene composite was investigated. Alkali treatments were performed by means of two different methods at various sodium hydroxide (NaOH) concentrations. One is static soaking method and the other is dynamic shaking method. The composites were made by compression molding technique using rice straw/recycled polyethylene pellets produced by twin-screw extrusion process. The result strongly depends on the alkali treatment method and concentration. The shaking method done with a low concentration of 1 wt% NaOH exhibits the highest flexural and impact properties whereas the soaking method done with a high concentration of 10 wt% NaOH exhibits the highest properties, being supported qualitatively by the fiber-matrix interfacial bonding of the composites. The properties between the two highest property cases above-described are comparable each other. The study suggests that such a low concentration of 1 wt% NaOH may be used for alkali treatment of natural fibers to improve the flexural and impact properties of resulting composites, rather than using high concentrations of NaOH, 10 wt% or higher. Considering of environmental concerns of alkali treatment, the shaking method is preferable to use.

볏짚/재활용폴리에틸렌 복합재료의 굴곡특성 및 충격강도에 미치는 볏짚의 알칼리처리 방법 및 농도의 영향

본 연구에서는 볏짚/재활용폴리에틸렌 복합재료의 굴곡특성과 충격강도에 미치는 볏짚의 알칼리처리 영향을 조사하였다. 알칼리처리는 여러 가지 수산화나트륨(NaOH) 농도에서 두 가지 다른 방법으로 수행되었다. 한 가지는 정적인 soaking 방법이고, 다른 하나는 동적인 shaking 방법이다. 복합 재료는 이축압출공정으로 제조된 볏짚/재활용폴리에틸렌 펠렛을 사용하여 압축성형기술로 제조하였다. 결과는 알칼리처리 방법과 농도에 크게 의존하였다. Shaking 방법의 경우 1 wt%의 낮은 NaOH 농도에서 가장 우수한 굴곡과 충격 특성이 나타난 반면, soaking 방법의 경우에는 10 wt%의 높은 농도에서 가장 우수한 특성이 나타났다. 이러한 결과는 복합재료의 섬유-매트릭스 계면결합 현상에 의해 정성적으로 뒷받침되었다. 상기 가장 높은 물성을 갖는 두 경우 사이의 물성은 상호 비견할 만한 수준이었다. 본 연구는 10 wt% 또는 그 이상의 높은 농도의 NaOH를 사용하기보다 1wt%의 낮은 농도가 복합재료의 굴곡 및 충격 특성 향상을 위한 천연섬유의 알칼리처리에 적용될 수 있음을 제시하고 있다. 알칼리처리가 환경에 미치는 우려를 고려할 때, shaking 방법의 사용이 바람직할 수 있다.