저온플라즈마 처리조건이 신발 중창용 EVA 발포체의 접착력에 미치는 영향 The Effect of Low Temperature Plasma Treatment Condition on the Peel Strength of EVA Foam for Shoe Mid-sole원문보기
신발 중창용 EVA 발포체의 수용성 폴리우레탄계 접착제에 대한 접착력을 증가시키기 위하여 발포체 표면을 저온 플라즈마 처리하였다. 플라즈마 처리기체 종류, 플라즈마 처리시간, 전극과 시료와의 거리등의 조건에 따른 발포체의 표면형태, 접촉각 및 수성폴리우레탄에 대한 접착력 등을 주사전자현미경, 접촉각 측정기, 인장강도시험기 등을 사용하여 측정하였다. 플라즈마 처리시간이 증가함에 따라 플라즈마 에칭에 의한 표면 형태의 변화가 더욱 뚜렷하게 나타났으며, 물로 측정한 발포체의 표면 접촉각은 현저히 감소하였다. 플라즈마 처리시간이 증가함에 따라 접착력은 현저히 증가하였다.
신발 중창용 EVA 발포체의 수용성 폴리우레탄계 접착제에 대한 접착력을 증가시키기 위하여 발포체 표면을 저온 플라즈마 처리하였다. 플라즈마 처리기체 종류, 플라즈마 처리시간, 전극과 시료와의 거리등의 조건에 따른 발포체의 표면형태, 접촉각 및 수성폴리우레탄에 대한 접착력 등을 주사전자현미경, 접촉각 측정기, 인장강도시험기 등을 사용하여 측정하였다. 플라즈마 처리시간이 증가함에 따라 플라즈마 에칭에 의한 표면 형태의 변화가 더욱 뚜렷하게 나타났으며, 물로 측정한 발포체의 표면 접촉각은 현저히 감소하였다. 플라즈마 처리시간이 증가함에 따라 접착력은 현저히 증가하였다.
The surfaces of injection and pressure-molded sheets of poly(ethylene-covulylacetate)(EVA) foams used for shoe mid-sole were treated with low temperature plasma to improve adhesion with a water-based polyurethane adhesives. Several experimental variables were considered, such as radio frequency powe...
The surfaces of injection and pressure-molded sheets of poly(ethylene-covulylacetate)(EVA) foams used for shoe mid-sole were treated with low temperature plasma to improve adhesion with a water-based polyurethane adhesives. Several experimental variables were considered, such as radio frequency power, treating time, type of gas. gas flow, and distance between electrode and sample. The modificated surface by plasma treatment were characterized using contact angle meter, scanning electron microscopy(SEM), universal testing machine(UTM). Adhesion was tested by T-peel tests of treated EVA foams/polyurethane adhesive joints. The treatment in the low temperature plasma produced a noticeable decrease in contact angle. The peel strength of EVA foams treated with plasma was increased with plasma treating time, and gas flow.
The surfaces of injection and pressure-molded sheets of poly(ethylene-covulylacetate)(EVA) foams used for shoe mid-sole were treated with low temperature plasma to improve adhesion with a water-based polyurethane adhesives. Several experimental variables were considered, such as radio frequency power, treating time, type of gas. gas flow, and distance between electrode and sample. The modificated surface by plasma treatment were characterized using contact angle meter, scanning electron microscopy(SEM), universal testing machine(UTM). Adhesion was tested by T-peel tests of treated EVA foams/polyurethane adhesive joints. The treatment in the low temperature plasma produced a noticeable decrease in contact angle. The peel strength of EVA foams treated with plasma was increased with plasma treating time, and gas flow.
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제안 방법
측정하였다. 각 시료의 접촉각은 6개소의 접촉각의 값을 평균하였으며, 측정 액체로는 증류수를 이용하여 즉정하였다. 시료 표면의 형태 변화를 주사전자현미경(JEOL 6100, 일본)으로 관찰하였다.
각각 2회 도포한 후 10분간 건조하였다. 건조 후 접착면을 핸드롤러를 사용하여 접착한 후 24시간 경과 후 인장강도기를 사용하여 실온에서 5cm/분의 인장속도로 접착력을 측정하였으며, 시편의 폭은 2.54cm로 하였다.
내부 전극형 R.F.플라즈마 장치에서 처리 기체의 종류, 처리시간, 기체유량 등의 조건이 EVA 발포체의 표면 접촉각에 미치는 영향을 고찰하였다. 플라즈마 처리에 따라 EVA 발포체의 표면에는 플라즈마 에칭에 의한 표면 형태의 변화를 관찰할 수 있었으며, 플라즈마 처리시간이 증가함에 따라 에칭에 따른 표면 형태의 변화는 더욱 뚜렷하게 나타났다.
접착한다. 본 연구에서는 신발 중창용 EVA 발포체의 접착력을 향상시켜, 프라이머를 처리하지 않은 상태에서도 신발용 수성 폴리우레탄 접착제에 대한 충분한 접착력을 나타낼 수 있도록 EVA 발포체의 표면을 저온 플라즈마 처리하였다. 이때 플라즈마 처리시간, 기체 종류, 기체 유량, 전극과의 거리 등의 조건에 따른 표면형태, 접착각 및 접착력 변화 둥을전자현미경, 접촉각 측정기, 인장강도기 등을 사용하여 측정하였다.
각 시료의 접촉각은 6개소의 접촉각의 값을 평균하였으며, 측정 액체로는 증류수를 이용하여 즉정하였다. 시료 표면의 형태 변화를 주사전자현미경(JEOL 6100, 일본)으로 관찰하였다.
본 연구에서는 신발 중창용 EVA 발포체의 접착력을 향상시켜, 프라이머를 처리하지 않은 상태에서도 신발용 수성 폴리우레탄 접착제에 대한 충분한 접착력을 나타낼 수 있도록 EVA 발포체의 표면을 저온 플라즈마 처리하였다. 이때 플라즈마 처리시간, 기체 종류, 기체 유량, 전극과의 거리 등의 조건에 따른 표면형태, 접착각 및 접착력 변화 둥을전자현미경, 접촉각 측정기, 인장강도기 등을 사용하여 측정하였다.
플라즈마 처리된 EVA 발포체의 접착력을 측정하기 위하여 수용성 폴리우레탄 접착제를 EVA 발포체 표면 및 프라이머가 처리된 고무 표면에 각각 2회 도포한 후 10분간 건조하였다. 건조 후 접착면을 핸드롤러를 사용하여 접착한 후 24시간 경과 후 인장강도기를 사용하여 실온에서 5cm/분의 인장속도로 접착력을 측정하였으며, 시편의 폭은 2.
플라즈마 처리된 EVA 발포체의 친수화 정도를 평가하기 위하여 접촉각 측정기를 사용하여 실온에서 측정하였다. 각 시료의 접촉각은 6개소의 접촉각의 값을 평균하였으며, 측정 액체로는 증류수를 이용하여 즉정하였다.
대상 데이터
시료로는 사출 EVA 발포체(경도 60)를 사용하였다. 플라즈마를 발생시킬 불활성 기체로서 아르곤 가스를, 활성기체로서는 산소 및 질소를 사용하였다.
플라즈마를 발생시킬 불활성 기체로서 아르곤 가스를, 활성기체로서는 산소 및 질소를 사용하였다.
성능/효과
고분자 물질의 표면에 저온플라즈마가 처리됨에 따라 표면에 미세한 요철이 나타나는 현상은 플라즈마 에칭에 기인하는 것으로 알려져 있다.10) 플라즈마 에칭에 의한 표면의 요철 상태는 플라즈마 처리 시간이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 플라즈마 발생 기체로 아르곤, 질소, 산소를 사용한 경우 기체의 종류가 플라즈마처리된 EVA 발포체의 표면 형태에 미치는 영향을 Fig.
또한 산소 기체를 사용한 경우가 질소 기체를 사용한 경우보다 표면 에칭효과가 더욱 우수한 것으로 나타났다. 따라서 EVA 발포체 표면을 에칭 가공하기 위하여서는 플라즈마 발생기체로 불활성 기체를 사용하는 것보다 활성 기체를 사용하는 것이 효과적인 것으로 나타났다.
이러한 현상은 아르곤 가스는 불활성 기체이지만 질소나 산소는 활성기체로서 고분자 표면의 화학결합을 절단하는 효과가 아르곤 가스보다 크기 때문으로 추정된다. 또한 산소 기체를 사용한 경우가 질소 기체를 사용한 경우보다 표면 에칭효과가 더욱 우수한 것으로 나타났다. 따라서 EVA 발포체 표면을 에칭 가공하기 위하여서는 플라즈마 발생기체로 불활성 기체를 사용하는 것보다 활성 기체를 사용하는 것이 효과적인 것으로 나타났다.
3에 나타내었다. 미처리 EVA 발포체의 접촉각은 97°였으나 30초 플라즈마 처리한 시료의 접촉각은 약 50° 로 급격히 감소하는 경향을 나타내었다. 저온 플라즈마 처리에 따라 초기에 접촉각이 현저히 감소하는 이유는, 미처리 EVA 발포체 표면의 경우 마이크로적으로 매우 평활하며 소수성이지만 초기 플라즈마 처리에 의하여 표면이 에칭되면서 표면의 평활성이 현저히 감소하여 액체가 부착될 수 있는 미소한 공극들이 발생한 것에 기인한다.
플라즈마 처리시간 2분 이후에는 접촉각은 큰 변화를 나타내지 않고 거의 일정한 값을 나타내었다. 저온 플라즈마 처리된 EVA 발포체의 접촉각은 Fig. 1 및 2에서 나타난 표면 형태에서와는 다르게 플라즈마 발생 기체의 종류에 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 플라즈마 처리 시 시료와 전극과의 거리가 접촉각에 미치는 영향을 Fig.
플라즈마처리 시간이 증가함에 따라 발포체의 표면 접촉각은 감소하였으며, 처리시간 4분 정도에서 최소 접촉각을 나타내었다. 처리 기체의 영향으로는 산소와 아르곤은 비슷한 경향을 나타내었으나 질소 기체의 경우 조금 높은 접촉각을 나타내었다. 플라즈마 처리에 따라 EVA 발포체의 접착력이 현저히 증가되었으며, 처리 기체로 산소를 사용한 경우가 가장 높은 접착력을 나타내었다.
처리 기체의 영향으로는 산소와 아르곤은 비슷한 경향을 나타내었으나 질소 기체의 경우 조금 높은 접촉각을 나타내었다. 플라즈마 처리에 따라 EVA 발포체의 접착력이 현저히 증가되었으며, 처리 기체로 산소를 사용한 경우가 가장 높은 접착력을 나타내었다.
플라즈마 장치에서 처리 기체의 종류, 처리시간, 기체유량 등의 조건이 EVA 발포체의 표면 접촉각에 미치는 영향을 고찰하였다. 플라즈마 처리에 따라 EVA 발포체의 표면에는 플라즈마 에칭에 의한 표면 형태의 변화를 관찰할 수 있었으며, 플라즈마 처리시간이 증가함에 따라 에칭에 따른 표면 형태의 변화는 더욱 뚜렷하게 나타났다. 플라즈마처리 시간이 증가함에 따라 발포체의 표면 접촉각은 감소하였으며, 처리시간 4분 정도에서 최소 접촉각을 나타내었다.
플라즈마 처리에 따라 EVA 발포체의 표면에는 플라즈마 에칭에 의한 표면 형태의 변화를 관찰할 수 있었으며, 플라즈마 처리시간이 증가함에 따라 에칭에 따른 표면 형태의 변화는 더욱 뚜렷하게 나타났다. 플라즈마처리 시간이 증가함에 따라 발포체의 표면 접촉각은 감소하였으며, 처리시간 4분 정도에서 최소 접촉각을 나타내었다. 처리 기체의 영향으로는 산소와 아르곤은 비슷한 경향을 나타내었으나 질소 기체의 경우 조금 높은 접촉각을 나타내었다.
이때 플라즈마 처리된 PE 의 임계 표면장력은 55dyne/cm로 젖음 특성이 우수하며, 이 임계표면장력 값은 중크롬산칼륨용액으로 2시간 동안 습식 산화 처리한 것보다 더 큰 값으로 접착성도 매우 우수한 것으로 나타났다9,10) 산소 플라즈마로 처리하면 피처리 고분자 표면은 주로 산화반응이 일어나며, 질소 플라즈마로 처리하면 질소가 함유된 관능 기가 생성되고 그 량은 질소가스로 처리한 것보다 Ar으로 처리한 경우가 더 많은 것으로 나타났다. 한편, 질소 플라즈마로 처리하면 질소가 함유된 관능기가 도입되며, 생성되는 질소 혹은 산소의 량은 미미한 것으로 나타났다. 분자쇄에 질소 혹은 산소를 가지고 있는 고분자 재료인 경우에도 플라즈마 처리로 새로운 관능 기가 생성되는 것으로 알려져 있다.
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