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 실험은 대기압 평판형 플라즈마 반응기 (atmospheric plate plasma reactor)를 설계 제작하여 전처리 기류를 질소(N2), 아르곤(Ar) 같은 비활성기체, 산소(O2)와 같은 반응성기체, 혹은 공기 (air) 를 사용하고, 기체유량을 30~100 mL/min, 전처리 시간을 0~30 s 로 변화시켜 소재 표면을 대기압 플라즈마를 이용하여 접착력 향상에 목적을 두고 있다. 실험에 사용된 소재는 시판 polyurethane foam, butadiene rubber를 그대로 사용하였다.
가설 설정
- ATR spectra for non-treated and treated rubber under 100 mL/min of flow rate with N? gas. (a) C-H bond and (b) C-Cl bond.
제안 방법
- 표면 처리된 소재를 25 mmX150 mm 의 크기로 재단 후 150~250 g/n?의 접착제를 솔 도포법을 이용하여 도포하였다. Open timee 약 1분으로 하고 접착 면을 합친 후 약 5 kgf의 하중으로 10분간 압착호]여 30분, 24시간, 그리고 48시간 방치 후 박리강도 시험을 실시하여 각각 초기, 상태 및 후기 접착 박리 강도로 하였으며, 접착 유지력 확인을 위해 최대 96시간까지 측정하였다.
- Polyurethane foam 및 rubber 소재에 대한 전처리 기류 종류에 따른 접착박리강도 및 접착 유지력 결과를 보았을 때 N2를 전처리 기류로 사용했을 때 가장 높은 후기 접착박리강도와 가장 낮은 접착력 감소를 보여 이후의 관련 실험은 N2기류를 사용하여 관련 실험을 진행하였다.
- 기류 종류에 따른 접착박리강도 변호k 플라즈마 전처리 시 기류 종류에 따른 영향을 조사하기 위해 전처리 기류로 N2, 02, Ar, air를 사용하고 100 mL/min의 일정한 유량에서 10초간 전처리 후 용제형 접착제에 대한 동일 소재간 초기, 후기, 상태 접착박리강도를 측정하고, 접착 유지력을 확인하기 위해 96시간 동안 접착박리강도를 측정하여 Figures 2~3에 나타내었다.
- 플라즈마 방전시 높은 방전 전앞으로 인한 표면의 황변 및 변형을 막기 위해 소재별 표면 전처리 시 플라즈마 발생 장치의 출력 전압 10000~L6000 volt로 변환시켜 가며 테스트 후 rubber의 경우 15000 volt, polyurethane foame 14000 volt 로 설정 후 전처리 흐}였다. 표면개질을 하고자 흐!는 각 소재를 100×150 mm의 크기로 재단한 뒤 feeding bed 부분에 놓고 일정한 온도에서 전처리 기류의 주입량을 30-100 mL/min로 전처리 시간0~30초의 조건하에서 대기압 평판형 플라즈마로 표면처리하였다. Table 1에 소재별 전처리 조건을 나타내었다.
- 대기압식 평판형 플라즈마 반응기로 기류의 종류(Ar, N2, O2, air) 와 유량(30~100 mL/min) 및 전처리 시간(0~30 s)을 변화시켜 polyurethane foam 과 rubber의 표면을 플라즈마 전처리 후 젖음성 평가, 소재별 및 소재간 접착박리강도 및 표면변화를 확인 후 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 접촉각 및 표면자유에너지 측정. 플라즈마 전처리에 의한 피착재의 표면 접촉각 및 표면자유에너지 변화를 측정하기 위해 독일 KRUSS 사의 DSA10-MK2 모델을 이용하였다.
- 플라즈마 표면처리된 피착재를 전처리 기류의 유량을 30-100 mL/min로 하여 표면 전처리 후 5분간 대기 중에 방치한 다음 측정하였다. 접촉각은 피착재를 30X30 mm의 크기로 재단 후 피착재 표면에 증류수 5 mL를 떨어뜨려 1초 당 5회 측정이 되도록 프로그램 설정한 후 10초간 측정하여 평균값을 취하여 구하였으며, 표면자유에너지는 측정된 접촉각 값을 프로그램에 입력하여 구하였다. Table 2에 접촉각 측정시 사용한 액의 조성을 나타내었다.
- 실험에 사용된 소재는 시판 polyurethane foam, butadiene rubber를 그대로 사용하였다. 처리 후 접촉각의 측정과 SEM 및 ATR-FTIR을 이용하여 표면변화를 알아보고 용제형 접착제에 대한 각 소재별 및 소재간 접척박리강도를 측정하였다.
- 접착박리강도 변화. 플라즈마 전처리로 인한 접착박리강도 변화를 살펴보기 위해 각 소재별 및 소재간의 용제형 접착제에 대한 접착 박리 강도를 측정하였다. 플라즈마 표면 전처리 시 앞서 언급한 접촉 각 및 표면자유에너지 측정 결과를 바탕으로 100 mL/min의 일정한 N2기류 하에서 polyurethane foame 10^, rubber는 3초간 전 처리하였다.
- 플라즈마 전처리에 의한 소재의 표면 변화를 젖음성의 변화를 통해 확인하고자 하였고 이를 위해 물에 대한 접촉각을 측정하여 Figures 4와 7에 나타내었다. 플라즈마 전처리시 앞선 전처리 기류 변화에 따른 접착박리강도 및 접착 유지력 측정결과를 바탕으로 전처리 기류로 분위기 기류인 N2로 하고 유량을 30, 60, 100 mL/min로 설정 후 전처리 시간을 0~30초로 변화시키면서 측정하였다.
- 플라즈마 전처리로 인한 접착박리강도 변화를 살펴보기 위해 각 소재별 및 소재간의 용제형 접착제에 대한 접착 박리 강도를 측정하였다. 플라즈마 표면 전처리 시 앞서 언급한 접촉 각 및 표면자유에너지 측정 결과를 바탕으로 100 mL/min의 일정한 N2기류 하에서 polyurethane foame 10^, rubber는 3초간 전 처리하였다.
- 플라즈마 전처리에 의한 피착재의 표면 접촉각 및 표면자유에너지 변화를 측정하기 위해 독일 KRUSS 사의 DSA10-MK2 모델을 이용하였다. 플라즈마 표면처리된 피착재를 전처리 기류의 유량을 30-100 mL/min로 하여 표면 전처리 후 5분간 대기 중에 방치한 다음 측정하였다. 접촉각은 피착재를 30X30 mm의 크기로 재단 후 피착재 표면에 증류수 5 mL를 떨어뜨려 1초 당 5회 측정이 되도록 프로그램 설정한 후 10초간 측정하여 평균값을 취하여 구하였으며, 표면자유에너지는 측정된 접촉각 값을 프로그램에 입력하여 구하였다.
대상 데이터
- 박리강도 시험에 사용된 접착제는 동성 NSC에서 판매되고 있는 범용 용제형 접착제인 Bond Ace 5100U를 사용하였고, rubber 용 표면 선 처리는 D-PLY 007을 toluene을 이용하여 2%로 희석한 후 사용하였다. 표면처리용 소재는 시판 polyurethane foam (density : 0.
- 두고 있다. 실험에 사용된 소재는 시판 polyurethane foam, butadiene rubber를 그대로 사용하였다. 처리 후 접촉각의 측정과 SEM 및 ATR-FTIR을 이용하여 표면변화를 알아보고 용제형 접착제에 대한 각 소재별 및 소재간 접척박리강도를 측정하였다.
- 후 사용하였다. 표면처리용 소재는 시판 polyurethane foam (density : 0.27), rubber(경도 : 50±5, 종류 : butadiene rubber) 를 사용하였다.
이론/모형
- 표면 처리된 피착소재의 접착실험은 한국 산업규격 (KS) 에 접착제의 박리접착강도 시험방법 (M 3725)에 의해 이루어졌다. 표면 처리된 소재를 25 mmX150 mm 의 크기로 재단 후 150~250 g/n?의 접착제를 솔 도포법을 이용하여 도포하였다. Open timee 약 1분으로 하고 접착 면을 합친 후 약 5 kgf의 하중으로 10분간 압착호]여 30분, 24시간, 그리고 48시간 방치 후 박리강도 시험을 실시하여 각각 초기, 상태 및 후기 접착 박리 강도로 하였으며, 접착 유지력 확인을 위해 최대 96시간까지 측정하였다.
- 접책박리강도 및 접착 유지력 측정. 표면 처리된 피착소재의 접착실험은 한국 산업규격 (KS) 에 접착제의 박리접착강도 시험방법 (M 3725)에 의해 이루어졌다. 표면 처리된 소재를 25 mmX150 mm 의 크기로 재단 후 150~250 g/n?의 접착제를 솔 도포법을 이용하여 도포하였다.
- 접촉각 및 표면자유에너지 측정. 플라즈마 전처리에 의한 피착재의 표면 접촉각 및 표면자유에너지 변화를 측정하기 위해 독일 KRUSS 사의 DSA10-MK2 모델을 이용하였다. 플라즈마 표면처리된 피착재를 전처리 기류의 유량을 30-100 mL/min로 하여 표면 전처리 후 5분간 대기 중에 방치한 다음 측정하였다.
성능/효과
- 1) 플라즈마 전처리시 기류 종류에 따른 접착박리강도 측정시 N2 기류를 사용했을 때 polyurethane foam의 경우 8.77 kgf/2.5 cm, rubber는 1.66 kgf/2, 5 cm로 가장 높은 상태 접착박리강도를 나타내었고, 접착력 유지 평가에서도 N2기류를 사용했을 때 polyurethane foam 0.99%, rubber 4.21%로 가장 낮은 점착력 감소를 나타내었다.
- 2) 젖음성 평가 시 polyurethane foam 및 rubber 모두 N2 기류의 유량이 크고 전처리 시간이 길어질수록 접촉각이 감소하는 경향을 보였다. 두 소재 모두 100 mL/min의 질소기류 하에서 polyurethane foame 30초 rubber는 3초간 전처리했을 때 접촉각의 최대 감소 속도와 가장 낮은 접촉각 수치를 나타내었다.
- 3) 최적 조건에서 전처리된 소재간 및 소재별 접착박리강도 측정 시 플라즈마 전처리 후 향상된 접착박리강도를 확인하였고, 선 처리제를 적용한 rubber/rubberet 접착시 플라즈마를 이용하여 표면 유기물을 제거 후 선 처리제를 적용했을 때 도포된 선 처리제가 균일하게 도포되어 선 처리제만을 사용했을 때보다 높은 접착 박리 강도를 나타내었다.
- 4) SEM 분석에서 polyurethane foam 표면의 cell이 부풀어 오르는 물리적인 변화를 확인하였고, rubber는 100 nL/min의 기류 하에서 5초 이상 전처리했을 때 높은 방전전압으로 인해 표면 거칠기가 감소하여 평활성의 증가를 확인하였다.
- 5) 소재 표면의 화학적 변화를 확인하기 위한 ATR-FTIR 분석에서 polyurethane의 경우 N=C=O 피크와 rubber의 경우 C-C1 피크 등의 주요 관능기의 증가를 확인함으로써 플라즈마 전처리로 인한 표면 세정 효과를 확인하였다.
- Polyurethane foam과 rubber의 전체적인 zs 의 변화는 접촉각 측정 결과에서 예상할 수 있듯이 전처리 기류인 N2의 유량이 세어지고 전처리 시간이 길어질수록 Zs 및 zfP 의 값이 증가함에 따라 zs 값의 증가를 확인할 수 있었고, Table 6의 rubber는 100 mL/min의 N2기류 하에서 5 초 이상 전처리 시 rs 값의 감소를 확인하였다.
- 100 mL/min의 N?기류 하에서 3초간 전처리 했을 때 접촉각의 최대 감소 속도와 감소폭을 나타내었고 5초 이상 전처리 시 표면 평활성 증가로 인해 접촉각의 증가를 확인하였다.
- 플라즈마 처리 전후의 소재 표면에서 일어나는 화학적 변화를 확인하기 위해 ATR-FTIR 을 이용하여 각 소재별 표면 spectrum을 얻었고 이를 Figures 13 과 14에 나타내었다. Figure 13은 100 mL/min의 N?기류 하에서 전처리한 polyurethane foam의 표면 spectrum을 나타낸 것으로 N=C=0, C-N, C-0, C-H 등의 피크 값이 전처리 시간이 길어짐에 따라 표면 유기물이 효과적으로 제거되어 증가하는 것을 볼 수 있었다. Figure 14는 100 mL/miri의 N2기류 하에서 전처리한 rubber의 표면 spectrum으로 Figure 13의 polyurethane foam 과 마찬가지로 표면 유기물 제거로 인해 ATR-FTIR 분석 시 흡수되는 광원의 세기가 증가해 C-Cl, C-H 피크 값이 증가하는 것을 볼 수 있었다.
- 기류의 유량이 100 mL/min이고 전처리 시간이 3초일 때 초기 값 97.9° 에서 47.8°로 접촉각의 감소를 보여 표면 젖음성이 향상되는 것을 볼 수 있었으나 100 mL/mine N2기류 하에서 5초 이상 표면 전처리 시 5초 50.3° 10초 66.9°, 20초 72.5°, 30초 82.0°로 오히려 증가하는 것을 볼 수 있었다. 이 같은 현상은 방전 전압으로 인한 표면 평활성 증가로 인해 나타난 결과로 보인다 실제로 Figure 8에 나타낸rubber 소재의 플라즈마 전처리 전후의 표면을 살펴보면 플라즈마 처리 전 Figure 8(a)와 같이 표면에 많은 모공이 존재하는 거친 표면에서 100 mL/min의 N?기류 하에서 5초간 전처리 했을 때 Figure 8(b) 와 같이 플라즈마 방전시 높은 전압에 의해 표면 거칠기가 감소하여 평활성이 증가한 것을 확인할 수 있다.
- 접촉각 측정과 표면 분석 결과를 보았을 때 polyurethane foam의 경우 대기압 플라즈마로 인해 젖음성 향상을 확인하였고, rubber 소재는 100 mL/min의 N?기류 하에서 3초간 전처리 했을 때 접촉각의 최대 감소 속도와 감소폭을 나타내었고 5초 이상 전처리 시 표면 평활성 증가로 인해 접촉각의 증가를 확인하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.