Nylon fabrics were corona treated with different current intensity (5, 10, 15, 20 A) and feeding speed (5, 10, 15 m/min). We confirmed the change of nylon fabrics surface using X-ray diffraction apparatus, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectrometer (ESCALAB). And the cha...
Nylon fabrics were corona treated with different current intensity (5, 10, 15, 20 A) and feeding speed (5, 10, 15 m/min). We confirmed the change of nylon fabrics surface using X-ray diffraction apparatus, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectrometer (ESCALAB). And the change of physical properties through measuring the tensile strength, tear strength, bonding and wet bonding strength. Thermosetting reactive polyurethane hot melt adhesive was used in the adhesion of nylon fabrics. Functional groups were introduced on nylon fabric surface by treating the fabrics in air atmosphere with corona discharge, and the result adhesion was improved. Bonding strength of the nylon fabric treated with corona was increased with increasing current intensity and decreasing feeding speed.
Nylon fabrics were corona treated with different current intensity (5, 10, 15, 20 A) and feeding speed (5, 10, 15 m/min). We confirmed the change of nylon fabrics surface using X-ray diffraction apparatus, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectrometer (ESCALAB). And the change of physical properties through measuring the tensile strength, tear strength, bonding and wet bonding strength. Thermosetting reactive polyurethane hot melt adhesive was used in the adhesion of nylon fabrics. Functional groups were introduced on nylon fabric surface by treating the fabrics in air atmosphere with corona discharge, and the result adhesion was improved. Bonding strength of the nylon fabric treated with corona was increased with increasing current intensity and decreasing feeding speed.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
난접착성 소재의 접착력 향상을 위하여 코로나 방전을 접착공정에 도입하고 있는 실정을 고려하여, 코로나 처리에 의한 직물의 위해 정도와 구조 및 물성의 변화를 파악하고자 코로나 방전 시 전류의 세기를 변화시켜가면서 그 효과를 조사하였다.
따라서 본 연구에서는 열경화성 hot-melt 접착제를 사용하여 접착력을 향상시키고, 성능 차의 감소 접착 내구성의 개선 등의 결점을 개선하고자 접착 계면을 코로나 방전법으로 개질하여 접착 성능을 향상시키려 한다.
따라서 본 연구에서는 코팅 되어진 이후에 원단 표면에서 접착제가 이탈되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 습윤에 의해 접착강도가 떨어지는 등의 문제점을 발생시키지 않기 위해 피착체 표면에 코로나 처리를 행하여 습윤 시의 접착 강도를 측정하였다.
발생할 수도 있다. 이러한 문제점을 보완하면서 접착력을 향상하기 위하여 피착제에 발생하는 미세구조 및 물성변화를 정량적으로 분석하여 표면처리 기술이 피착제의 기계적 물성에 영향을 미치지 않는 범위에서 접착력을 향상시킬 수 있는 공정변수의 설정에 본 연구과제의 목표를 두고자 하였다
표면처리는 재료 전체에 대한 물성은 손상시키지 않으면서 표면의 성질만을 물리적 또는 화학적으로 개질하는 것을 목적으로 행하여진다. 폴리아마이드 섬유 등을 핫멜트 처리 시 내열성 및 내습성이 상당히 중요한데, 표면처리를 하지 않은 핫 멜트 처리된 원단에는 접착제가 원단 표면에서 이탈되거나, 열에 의해 다른 피착체에 back througli 등이 발생되어 문제가 되어 오고 있는 실정이다
제안 방법
공정 변수를 변화시킴에 따른 직물의 구조 및 표면 모 폴로 지의 변화를 정량적으로 평가하기 위하여 코로나 방전 처리 공정에서 발생할 수 있는 처리시간과 전류의 세기를 변화 시켜 가면서 피착포의 미세구조 물성 및 표면 모 폴로 지의 변화를 검토한 결과는 다음과 같다.
가르 즈T OJ*L 기 시며, 동시에 피착체의 기본적인 물성에 영양을 미치지 않느11] All O1 고겨 N 기오 서커늣LtjF. 눚L느 키 clrl 따라서 코로나 처리 시 전류의 세기를 5, 10, 15, 20 A로 하였으며, 천의 공급 속도를 5, 10, 15 m/min의 속도로 하였다. 코로나 처리 및 합포에 사용된 피착체는 나일론 직물이었으며, 얻어진 결과로부터의 결론을 정리하면 다음과 같다.
4 nun로 한 시험편을 만능 인장 시험기를 사용하여 clamp 간격 75 mm, 시험속도 100 mm/min로 하여 측정하였다. 또한 접착강도는 건조 상테와 습윤상태로나누어 측정하였으며 , 습윤상태의 접착강도는 습윤건조기에 약 1시간 동안 방치 후 측정하였다
시료 폭을 25.4 nun로 한 시험편을 만능 인장 시험기를 사용하여 clamp 간격 75 mm, 시험속도 100 mm/min로 하여 측정하였다. 또한 접착강도는 건조 상테와 습윤상태로나누어 측정하였으며 , 습윤상태의 접착강도는 습윤건조기에 약 1시간 동안 방치 후 측정하였다
측정하여 평균값을 구하였다. 이때 시료의 폭은 75 mm, 시료길이 150 mm로 하고, 폭 37.5 mm에서 길이 방향으로 75 mm를 절단한 후 인열속도를 300 mnVmin로 측정하였다.
Figure 1에서 원단 투입 쪽은 heat transfer roller 쪽이며 batching roller 쪽이 작업이 완료되는 쪽이다 코로나 처리부분은 heat transtCT roller 쪽에 설치를 하여 실험을 하였다. 전류의 세기는 5, 10, 15, 20 A로, 가공속도는 5, 10, 15 m/min로 변화시켜 가공하여 기계적, 화학적 변화를 살펴본다. Heat transfer roller에서 표면처리 되어진 피착제는 engraved roler에서 접착제가 도포되어지고 chamber에서 용융되어지며, 이후 cool- in옹 I.
직물의 표면처리 전후의 표면에 대한 원소를 분석하기 위해 X-ray Photoelectron Spectrometer (XPS, VG Scientific ESCALAB 250)를 이용하여 측정하였으며, 금속 쳄버 (p-metal chamber) 내의 lx 10° torr의 초고진공 하에서 단색화 된 A1-K선을 이용하였다.
코로나 방전 시 전류의 세기 변화에 의하여 직물을 구성하는 섬유표면의 모폴로지를 관찰하였다. 코로나 방전 시의 전류의 세기 변화에 따른 표면요철의 발생에 의한 접착력 변화를 규명하기 위함이다.
화학적인 물성의 변화 없이 접착강도를 증가시키는 것이라고 할 수 있다. 표면 처리에 의한 접착강도를 측정하기 위하여 시료를 표면처리 강도 5, 10, 15 A로 처리하였으며 가공속도를 5, 10, 15 m/min의 속도로 나누어 작업을 실시하였다 표면처리작업은 반응형 폴리우레탄 핫 멜트 코팅작업 이전에 실시간으로 행한 이후 접착이 행하여졌으며 다른 기타 조건(batching roller 압력, compensator roller 압력 등)은 동일한 조건으로 하여 실험을 하였다.
표면처리에 의한 기계적인 물성변화를 알아보기 위하여 인장강도를 측정하였다. 과도한 코로나 방전의 표면 처리에 의해 직물을 구성하고 있는 고분자의 비결정 영역에서의결합분자 체인이 절단됨으로써 인장강도에 변화를 줄 것으로 판단된다.
헵탄(n-heplane: 0.68)과 사염화탄소(CC: 1.59) 혼합액의 밀도 구배관을 이용하여 23℃에서 ASTM D15O508에 따라 밀도를 측정하였다.
대상 데이터
그러므로 차세대 접착제로서 반응형 폴리우레탄 핫 멜트 접착제가 주목받고 있다. 따라서 본 실험에서는 열경화성 핫 펠트 접착제(Fuller, EU)를 사용하여 피착제와 접착하였다.
직물은 신발에 주로 많이 쓰이는 나일론 직물을 사용하였으며, 그 규격은 경위사 모두 nylon ATY 210 D이다.
데이터처리
인장시험기(Universe Testing Machine Series 1000 Tensile Machine)를 이용하여 ASTM D 2262에 의해 인열강도를 10회 측정하여 평균값을 구하였다. 이때 시료의 폭은 75 mm, 시료길이 150 mm로 하고, 폭 37.
이론/모형
들 수 있다. 이러한 변화를 관찰하기 위하여 코로나방전 처리 시의 전류세기 변화에 따른 표면 극성기의 도입을 확인하기 위하여 XPS를 이용하였다. Figure 5에서 알 수 있듯이 코로나 방전 처리 시의 전류의 세기를 증가시킴으로써 0” 결합이 코로나 처리 전보다 증가함을 알 수 있다.
1. 인장강도
인장시험기(Universe Testing Machine Series 1000 Tensile M小ine)를 이용하여 ASTM D 5035법으로 측정하였다
. 시료 폭 25.
표면 처리 전후의 직물의 표면 모폴로지를 관찰하기 위하여 주사전자현미경 FE-SEM (HITACHI S-4200)을 이용하였으며 가속전압 15 kV에서 1,500배의 배율로 측정하였다
성능/효과
1) 코로나 방전 시에 사용되는 전류의 세기를 20 A까지 증가시켜도 나일론 특성 피크의 강도 및 Bragg 각의 변화를 관찰할 수 없었다. 또한 밀도변화나 모폴로지의 변화도 관찰되지 않았다.
2) 코로나 방전 처리 시의 전류의 세기를 증가시킴으로써 0” 결합이 코로나 처리 전보다 증가함을 알 수 있다. 이것은 섬유표면 수십 A 부근에 산소기를 포함하는 극성기의 도입이 증가하였음을 의미하며, 이러한 극성기 양의 증가에 의해서 수소결합, van der Waals 결합 등의 물리적 결합력과 공유결합 등의 화학적 결합력의 가능성 증가에 의하여 피착체의 접착력이 증가할 것으로 기대되어진다.
3) 직물상의 피착체 나일론 직물은 코로나 처리 후 미치리 강도와 비교하여 건조시의 약 2배 이상, 습윤 시의 약 1000배 이상 접착강도가 증가하였으며, 공급 속도가낮을수록 전류의 세기가 증가할수록 접착강도는 향상되었다.
그러나 20 A 이상의 조건에서는 방전기의 과열에 의한 화재 발생이 우려될 뿐만 아니라, 코로나를 일으키기 위해 필요한 실리콘 롤러(silicon roller)에 손상을 입히는 등의 문제점이 발생되어졌다. 따라서 15 A 이하의 조건에서 다른 조건, 즉 원단의 공급 속도 등 다른 공정변수를 조정함으로써 좀더 다른 효면처리 효과를 기대해 보는 것이 좋을 것으로 판단된다.
미처리 강도와 비교하여 전반적으로 낮은 전류인 5와 10 A에서 접착 강도가 2배 이상 증가한 것으로 나타났으며, 비교적 공급속도가 낮을수록 접착강도는 다소 높은 것으로 보인다. 따라서 나일론의 경우는 공급 속도가 낮을수록 전류의 세기가 낮을수록 접착강도는 증가하는 것으로 나타났다.
전반적으로 전류의 세기나 피 착체의 공급 속도 변화에 따른 인열강도의 변화는 거의 없었다 표면치리에 의한 인열강도는 원단 표면이 경위사로 니뉘어져 있고, 그 조압에 의해 인열강도가 표현되어지기 때문에 표면처리에 의한 인열강도는 많은 변화가 없는 것으로 판단된다. 따라서 인장강도의 경우와 마찬가지로 표면처리는 직물의 기계적 물성에는 거의 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다.
5, 'inch이었다. 미처리 강도와 비교하여 전반적으로 낮은 전류인 5와 10 A에서 접착 강도가 2배 이상 증가한 것으로 나타났으며, 비교적 공급속도가 낮을수록 접착강도는 다소 높은 것으로 보인다. 따라서 나일론의 경우는 공급 속도가 낮을수록 전류의 세기가 낮을수록 접착강도는 증가하는 것으로 나타났다.
Figure 12의 결과를 보면, 전반적으로 처리 후 강도가 크게 증가하였으며, 특히 낮은 5 m/min의 속도에서 크게 증가하였다. 속도가 증가할수록 습윤강도는 감소하였는데, 5 A의 경우 그 감소가 현저히 나타났다 즉, 나일론의 경우 전반적으로 느린 속도의 처리조건이 강도에 유리한 조건임을 확인하였다.
Figure 3에 나타낸다. 실험의 결과에서 알 수 있듯이 코로나 방전의 영향을 전류의 세기를 변화시켜 20 A 까지 강하게 처리하여도 시험포의 밀도 변화는 크게 나타나지 않았다. 이것은 X선 회절 실험 결과와도 잘 일치하는 것으로, 코로나 방전의 강도를 크게 하기 위하여 전류의 세기를 증가시켜도 직물의 내부구조에 그다지 영향을 미치지 못하여 밀도에도 큰 변화가 없음을 의미한다.
Figure 5에서 알 수 있듯이 코로나 방전 처리 시의 전류의 세기를 증가시킴으로써 0” 결합이 코로나 처리 전보다 증가함을 알 수 있다. 이것은 섬유표면 수십 A 부근에 산소기를 포함하는 극성기의 도입이 증가하였옴을 의미하며, 이러한 극성기 양의 증가에 의해서 수소결합 van der Waals 결합 등의 물리적 결합력과 공유결합 등의 화학적 결합력의 가능성 증가에 의하여 피착체의 접착력이 증가할 것으로 기대된다
코로나 치리 시 표면에 결함이 발생할 것으로 추정되며 이러한 결함부분에 응력 집중현상이 발생하여 강도 및 신도는 원 시료의 것보다는 다소 감소하는 것으로 파악된다. 이로써 표면처리가 직물의 기계적 물성에는 거의 영향을 미치지 않음을 확인하였다.
14%였다. 코로나 처리에 의해 전반적으로 인장강도는 약 5% 이내의 변동범위에서, 신도는 6.4% 이내의 변동범위에서 미미한 변화를 나타내는 것으로 판단하였다. 코로나 치리 시 표면에 결함이 발생할 것으로 추정되며 이러한 결함부분에 응력 집중현상이 발생하여 강도 및 신도는 원 시료의 것보다는 다소 감소하는 것으로 파악된다.
후속연구
이러한 문제점을 가지는 hot-melt형 접착제를 신발용 난 접착 소재에 적용하기 위해서는 피착제의 표면륵성을 충분히 파악한 후, 표면 개질방법 등으로 표면의 요철구조 등을 도입하여 접착표면적을 넓히는 동시에 표면에만 극성기의 도입을 통하여 물리적, 화학직 결합력을 증가시킴으로써 이러한 접착성과 관련한 문제점들을 해결해 나갈 필요가 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.