선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구는 전보[7]에 설정된 분위기 기류로 질소를 사용하고 유량을 30∼100 mL/min, 반응시간을 0∼30 초로 변화시켜 소재 표면을 대기압 플라즈마를 이용하여 개질 후 접착력 향상에 목적을 두고 있다.
- 실험에 사용된 소재는 동아화학으로부터 공급받은 EVA foam, Rubber, Leather (Action), Unwoven을 그대로 사용 하였다. 처리 후 접촉각의 측정과 SEM을 이용하여 표면변화를 알아보고, 용제형 접착제에 대한 각 소재의 접착박리강도의 측정을 통해 피착소재에 대한 최적의 플라즈마 처리조건을 얻고자 하였다.
제안 방법
- Leather의 경우 표면이 polyurethane으로 coating이 되어 있기 때문에 이를 제거 후 접착박리강도를 측정하였다. Figure 6에 나타낸 것처럼 플라즈마 처리로 인해 PU/Leather (Action) 및 Leather (Action)/Leather(Action)의 접착력에서 Leather (Action) /Leather (Action)의 접착력이 많이 향상됨을 알 수 있다.
- 표면 처리된 소재를 25 × 150 mm의 사이즈로 재단 후 150∼250 g/m2의 접착제를 솔도포법을 이용하여 도포하였다. Open time은 약 1분으로 하였으며 접착 면을 합친 후 약 5 kgf의 하중으로 10분간 압착하여 30 min, 24 h, 그리고 48 h 방치 후 박리강도 시험을 실시하여 각각을 초기, 후기, 및 상태접착박리강도로 하였다.
- 고분자 산업 소재의 접착력을 향상시키기 위해 대기압식 평판형 플라즈마 반응기로 분위기기체를 질소로 하고, 유속변화(30∼100 mL/min), 반응 처리시간 변화(0∼30초)에 따라 EVA foam, Leather (Action), Rubber, Unwoven 소재의 표면을 플라즈마 처리 후 젖음성 평가, PU foam 소재 및 각 소재별 접착박리강도를 측정 및 표면변화를 확인하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 소재를 30 × 30 mm의 사이즈로 재단 후 소재 표면에 증류수 5 mL를 떨어뜨려 1초당 5회 측정이 되도록 프로그램 설정한 후 10초간 측정하여 평균값을 취하여 접촉각으로 하였다.
- 표면개질을 하고자 하는 각 소재를 100 × 150 mm의 사이즈로 재단한 뒤 feeding bed 부분에 놓고 일정한 반응온도에서 분위기 기류인 질소의 주입량을 30∼100 mL/min로, 반응시간을 0∼30초의 조건하에서 대기압 평판형 플라즈마로 표면처리하였다.
- 플라즈마 방전 시 높은 방전 전압으로 인한 표면의 황변 및 변형을 막기 위해 소재별 표면 전처리 시 플라즈마 발생장치의 출력 전압을 13,000∼16,000 volt로 설정 후 전처리를 하였다.
- 플라즈마 전처리에 의한 소재 표면의 접촉각 변화를 확인하기 위해 독일 KRUSS사의 DSA10-MK2 모델을 이용하여 접촉각을 측정하였다. 플라즈마 표면처리된 소재를 5분간 대기 중에 방치한 다음 측정하였다. 소재를 30 × 30 mm의 사이즈로 재단 후 소재 표면에 증류수 5 mL를 떨어뜨려 1초당 5회 측정이 되도록 프로그램 설정한 후 10초간 측정하여 평균값을 취하여 접촉각으로 하였다.
대상 데이터
- 본 연구는 전보[7]에 설정된 분위기 기류로 질소를 사용하고 유량을 30∼100 mL/min, 반응시간을 0∼30 초로 변화시켜 소재 표면을 대기압 플라즈마를 이용하여 개질 후 접착력 향상에 목적을 두고 있다. 실험에 사용된 소재는 동아화학으로부터 공급받은 EVA foam, Rubber, Leather (Action), Unwoven을 그대로 사용 하였다. 처리 후 접촉각의 측정과 SEM을 이용하여 표면변화를 알아보고, 용제형 접착제에 대한 각 소재의 접착박리강도의 측정을 통해 피착소재에 대한 최적의 플라즈마 처리조건을 얻고자 하였다.
- 실험에 사용된 플라즈마 발생장치와 접착제는 전보와 동일한 MW플라즈마 발생 장치와 동성NSC의 용매형 접착제인 Bond Ace 5100U와 Rubber용 표면 선처리는 PR-502를 2%로 희석한 후 사용하였다.
- 표면처리용 소재는 사제 Rubber (경도: 60 ± 5, 종류: BR), Leather (Action), EVA foam (경도: 60∼70, 종류: Mid-sole type), Unwoven을 사용하였다.
이론/모형
- 표면 처리된 소재를 25 × 150 mm의 사이즈로 재단 후 150∼250 g/m2의 접착제를 솔도포법을 이용하여 도포하였다.
- 표면 처리된 피착소재의 접착 실험은 한국 산업규격(KS)의 접착제의 박리접착강도 시험방법(M 3725)에 의해 이루어졌다. 표면 처리된 소재를 25 × 150 mm의 사이즈로 재단 후 150∼250 g/m2의 접착제를 솔도포법을 이용하여 도포하였다.
- 플라즈마 전처리에 의한 소재 표면의 접촉각 변화를 확인하기 위해 독일 KRUSS사의 DSA10-MK2 모델을 이용하여 접촉각을 측정하였다. 플라즈마 표면처리된 소재를 5분간 대기 중에 방치한 다음 측정하였다.
성능/효과
- 1) EVA foam은 플라즈마 처리로 인해 표면의 물리적 변화가 일어나 접촉각의 감소를 보였으며, 플라즈마 처리 후 PU/EVA 접착이 EVA/EVA 접착박리강도보다 향상된 접착박리강도를 나타내었다.
- 2) PU/Leather와 Leather/Leather와의 접착박리강도 측정에서 기체유량 100 mL/min, 처리시간 ﾋ110초에서 이중 Leather/Leather와의 접착력이 플라즈마 처리만으로 접착력이 향상되었다.
- 3) Leather의 경우 플라즈마 처리로 인해 접촉각의 감소를 보이나, 분위기 기류의 유량이 100 mL/min, 처리시간 10초 이상일 때 접촉각이 증가하는 현상을 나타내어, 최적의 기류는 60 mL/min이라는 것을 확인할 수 있었고, 전처리 효과로 인해 접착박리강도의 증가를 확인할 수 있었다.
- 3) Rubber의 경우 플라즈마 처리로 인해 표면세척 및 에칭효과로 인해 접촉각의 감소와 접착박리강도의 향상을 확인하였고, 선처리제 적용 시 플라즈마 처리로 인해 선처리제가 균일하게 도장되어 향상된 접착박리강도를 확인하였다.
- 4) Unwoven 소재는 전처리 시간이 길어질수록 접촉각의 감소를 나타냈으나 소재가 가지는 표면 특성에 의해 접착박리강도가 감소하는 경향을 보여 플라즈마 처리가 Unwoven 소재의 접착력 향상에 도움이 되지 않는다는 것을 확인하였다.
- Figures 2∼3에 나타낸 Leather, Rubber의 경우 플라즈마 처리 시 가해지는 N2기류의 류량이 100mL/min일 때 플라즈마 처리로 인해 제거되어진 물질(소수성을 뛰는 유기물)들 중 일부가 가시 표면에 흡착되어 접촉각이 증가되는 것을 확인함으로써 최적의 전처리 조건을 산출할 수 있었다.
- Figure 5는 질소가스의 유량을 100 mL/min로 하고 10초간 전처리 후 EVA foam 소재의 플라즈마 처리전후의 접착박리 강도 변화를 나타낸 것이다. PU/EVA 접착의 경우 전처리 전 초기접착박리강도 1.24 kgf/2.5 cm, 후기접착박리강도 1.67 kgf/2.5 cm, 상태접착박리강도 1.93 kgf/2.5 cm를 나타내었으나 플라즈마 처리 후 초기접착박리강도 3.13 kgf/2.5 cm, 후기접착박리강도 5.24 kgf/2.5 cm, 상태접착박리강도 5.81 kgf/2.5 cm 를 나타내었으며, EVA/EVA 접착은 초기접착박리강도 0.36 kgf/2.5 cm, 후기접착박리강도 0.64 kgf/2.5 cm, 상태접착박리강도 0.97 kgf/2.5 cm이었으나 플라즈마 처리 후 초기접착박리강도 2.04 kgf/2.5 cm, 후기접착박리강도 2.40 kgf/2.5 cm, 상태접착박리강도 2.74 kgf/2.5 cm로 3배 이상 증가된 접착박리강도를 나타내어 전체적으로 PU/EVA 접착이 EVA/EVA보다 접착박리강도가 향상되었다. 이는 전보에 의해 확인한 PU foam과 마찬가지로 EVA foam 역시 비전도성 소재이면서 매우 평활한 표면을 가진 발포체이기 때문에 표면의 물리적 변화에 의한 결과이다.
- Figure 7은 Rubber의 접착박리강도를 나타낸 것이다. PU/Rubber간 접착의 경우 플라즈마 전처리 전 초기접착박리강도 0 kgf/2.5 cm, 후기접착박리강도 0.83 kgf/2.5 cm, 상태접착박리강도 1.21 kgf/2.5 cm를 나타내었으나 플라즈마 전처리 후 초기접착박리강도 0.41 kgf/2.5 cm, 후기접착박리강도 0.92 kgf/2.5 cm, 상태접착박리강도 1.41 kgf/2.5 cm로 향상되었으며, Rubber/Rubber간 접착 역시 플라즈마 전처리 전 초기접착박리강도 0.12 kgf/2.5 cm, 후기접착박리강도 0.45 kgf/2.5 cm, 상태접착박리강도 0.74 kgf/2.5 cm에서 플라즈마 전처리 후 초기접착박리강도 0.51 kgf/2.5 cm, 후기접착박리강도 1.32 kgf/2.5 cm, 상태접착박리강도 1.64 kgf/2.5 cm로 향상된 접착박리강도를 볼 수 있었다.
- 결과적으로 플라즈마를 이용한 전처리를 함으로써 표면세정 및 에칭과 같은 효과로 인한 소재표면의 젖음성 향상을 접촉각 감소를 측정함으로써 확인할 수 있었다. Figures 2∼3에 나타낸 Leather, Rubber의 경우 플라즈마 처리 시 가해지는 N2기류의 류량이 100mL/min일 때 플라즈마 처리로 인해 제거되어진 물질(소수성을 뛰는 유기물)들 중 일부가 가시 표면에 흡착되어 접촉각이 증가되는 것을 확인함으로써 최적의 전처리 조건을 산출할 수 있었다.
- 2o, 30초일 때 60o로 오히려 증가하는 것을 볼 수 있었다. 따라서 최적의 질소의 유량이 60 mL/min임을 확인하였다.
- 5 cm의 상태접착박리강도를 나타내어 플라즈마 처리 후 감소된 접착박리강도를 나타내었다. 또한 Unwoven/Unwoven 소재 간 상태접착박리강도의 경우 플라즈마 처리전 4.70 kgf/2.5 cm였으나 플라즈마 처리 후 2.20 kgf/2.5 cm로 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 이 같은 결과는 소재자체 특성으로 Unwoven 소재는 섬유를 직접 짜지 않고 쉬트 상으로 만든 것이기 때문에 플라즈마 전처리 시 에칭 효과로 인해 unwoven 소재를 구성하고 있는 구성성분의 부분적인 절단현상이 발생하여 도포된 접착제가 소재 표면에서 빠르게 흡습되어 나타난 결과이며 플라즈마 전처리가 Unwoven 소재의 접착력 향상에 도움이 되지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
- 5 cm로 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 이 같은 결과는 소재자체 특성으로 Unwoven 소재는 섬유를 직접 짜지 않고 쉬트 상으로 만든 것이기 때문에 플라즈마 전처리 시 에칭 효과로 인해 unwoven 소재를 구성하고 있는 구성성분의 부분적인 절단현상이 발생하여 도포된 접착제가 소재 표면에서 빠르게 흡습되어 나타난 결과이며 플라즈마 전처리가 Unwoven 소재의 접착력 향상에 도움이 되지 않는다는 것을 확인할 수 있다.
- 이러한 현상은 플라즈마 방전 시 가해지는 N2의 유량이 높아질수록 플라즈마 처리로 인해 제거되어진 유기물이 외부로 원활이 방출되지 못해 소재표면으로 다시 흡착되어 나타난 결과로 보인다. 이러한 결과를 보았을 때 최적의 질소의 유량은 60 mL/min임이 확인되었다.
- 7o의 접촉각 수치를 나타내어 플라즈마 처리로 인한 표면 젖음성 향상을 확인할 수 있었다. 하지만 분위기 기유의 유량이 100 mL/min에서 10초 이상 전처리했을 때 Rubber와 마찬가지로 20초일 때 55.2o, 30초일 때 60o로 오히려 증가하는 것을 볼 수 있었다. 따라서 최적의 질소의 유량이 60 mL/min임을 확인하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.