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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 친유성이며 비중이 가장 가볍고 수분을 흡수하지 않는 폴리프로필렌을 원료로 멜트블로운 방식의 부직포를 시험포로 생산하여 물성과 유흡착포에 관한 연구를 시도하였다.
제안 방법
- 본 연구는 폴리프로필렌 섬유의 멜트블로운 유흡착포를 제조하여 물성변화 및 오일 흡유도 등을 실험한 것으로 결과의 재현성과 보편성을 고려하여 3원실험배치법 (기어펌프 속도, 에어압력, DCD)과 분산분석법을 활용하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 시료의 통기성는 스위스 Textest사의 Model FX3300-38을 사용하여 측정하였다. 시료 양면에 일정한 압력이 주어졌을 때 단위 시간당 단위 면적을 통과하는 공기의 양을 측정하여 통기성을 구하였으며 측정면적은 38㎠, 양쪽의 압력차는 125㎩로 하여 5번 측정한 평균값으로 계산하였다.
- 시험포의 제조는 멜트블로운 시제품 제조기(MTS 2, Hills, USA)로서 노즐직경 0.2㎜, 노즐 밀도 35개/inch, 길이는 12inch이며 방사온도는 250℃로 하였으며 ㈜웰크론의 협조로 다른 변동요인을 고정하고 방사공정 삼인자를 삼수준으로 채택, 삼원배치법에 의거하여 Table 1과 같이 제조하였다. 단위면적당 중량은 200g/m2 수준으로 정하였다.
- 유흡착포의 방사공정인자가 기공크기에 미치는 영향을 분석하기위해 앞의 실험과 같이 실험 계획법을 활용하여 실험하였다. Table 4의 분산분석표를 보면 A, B, C는 공히 위험률 1%에서 유의하며 A×B, A×C는 위험률 1%에서, B×C는 5%에서 유의하며 교호작용이 있음을 나타내고 있다.
- 따라서 본 연구에서는 친유성이며 비중이 가장 가볍고 수분을 흡수하지 않는 폴리프로필렌을 원료로 멜트블로운 방식의 부직포를 시험포로 생산하여 물성과 유흡착포에 관한 연구를 시도하였다. 즉 멜트블로운 유흡착포의 물성에 크게 영향하는 에어압력, 기어펌프 속도, DCD(die-to-collector distance)의 3인자와 3수준을 채택, 실험계획법의 실험배치와 분산분석법으로 재현성과 보편성을 고려하면서 방사공정인자가 유흡착포의 물성 및 흡유도에 미치는 영향을 연구하였다.
- 기공크기는 PMI사의 Automated Capillary Flow Porometer로 측정하였다. 측정은 건조 상태의 시료와 액체로 충분히 적신 시료와의 표면 장력에 의한 압력차와 공기 흐름곡선으로부터 평균 기공의 크기를 측정하였다.
- 흡착포의 중요한 특징인 섬유직경은 Jeol사의 JSM-6701F 주사전자현미경을 사용하여 1500배의 SEM사진을 얻었으며 매 사진으로부터 15개의 섬유직경을 측정한 후 평균한 값으로 직경을 계산하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용한 폴리프로필렌 칩은 ㈜폴리 미래사의 멜트블로운용으로 사용되는 100% PP칩을 사용하였으며 상온밀도는 0.9ｇ/㎤(25℃)이고 방사과정에서의 용융밀도는 0.75ｇ/㎤(250℃)였으며 실험에서 사용한 오일은 보일러용으로 사용되고 있는 중유(bunker b)이며 50℃에서의 동점도(cSt)는 23mm2/s이다.
- 시료의 통기성는 스위스 Textest사의 Model FX3300-38을 사용하여 측정하였다. 시료 양면에 일정한 압력이 주어졌을 때 단위 시간당 단위 면적을 통과하는 공기의 양을 측정하여 통기성을 구하였으며 측정면적은 38㎠, 양쪽의 압력차는 125㎩로 하여 5번 측정한 평균값으로 계산하였다.
데이터처리
- 유흡착포의 특성인 통기성에 대한 영향을 재현성 있게 규명하기 위해 실험계획법을 활용하였으며, Table 3은 통기성에 대한 분산분석표를 나타내었다. 기어펌프 속도, 에어압력, DCD는 모두 위험률 1%에서 유의하였으며 기어펌프 속도와 에어압력은 교호작용은 1%의 위험률로 유의하였다.
이론/모형
- 유흡착포의 기본 특성인 섬유직경에 대한 영향을 규명하기 위해 삼원배치의 실험계획법을 활용하였으며, Table 2는 섬유직경에 대한 분산 분석표를 나타내었다. Table 2를 보면 기어펌프 속도와 에어압력이 위험률 1%로서 유의하며 DCD는 위험률 5%에서 유의하였다.
- 흡유도 측정은 한국산업규격 유흡착재표준규격(K1600:2005)에 의하여 실험하였다. 크기가 10cm×10cm인 시료를 20℃의 중유의 유면에 띄워 5분간 정지한 후 이것을 철망위에 5분간 방치하여 다시 시료의 무게를 측정하였다5).
성능/효과
- 1. 방사공정인자중 기어펌프 속도, 에어압력이 섬유직경에 미치는 영향은 위험률 1%에서 유의하고 기어펌프 속도와 에어압력 사이에서는 교호작용이 있으며 기어펌프 속도가 감소할수록 에어압력이 증가할수록 섬유직경은 감소하는 경향을 나타내었다.
- 2. 섬유직경과 통기성과의 상관계수 r의 값은 0.8845이며 또한 기공크기와 통기성과의 상관계수 r의 값도 0.9295로 모두 높은 상관으로 나타났다.
- 3. 흡유도 실험에서는 기어펌프 속도, 에어압력, DCD 모두 위험률 1% 유의하였고 기어펌프 속도와 DCD간 교호작용은 위험률 5%에서 유의하였으며 DCD가 증가할수록 흡유도는 큰 폭으로 증가하였다.
- Fig. 4에서 통기성은 기어펌프 속도 4rpm에서 에어압력의 영향을 적게 받았고 기어펌프 속도가 증가할수록 에어압력의 영향을 많이 받는 것으로 나타났으며 에어압력이 증가할수록 통기성은 총체적으로 감소하였다.
- 유흡착포의 특성인 통기성에 대한 영향을 재현성 있게 규명하기 위해 실험계획법을 활용하였으며, Table 3은 통기성에 대한 분산분석표를 나타내었다. 기어펌프 속도, 에어압력, DCD는 모두 위험률 1%에서 유의하였으며 기어펌프 속도와 에어압력은 교호작용은 1%의 위험률로 유의하였다. 기어펌프 속도와 에어압력의 교호 작용이 유의하므로 각 수준의 조합조건의 평균치를 그래프화 하여 Fig.
- 10은 통기성과 기공크기 사이의 상관을 산점도를 통하여 나타내었다. 산점도를 통하여 통기성이 증가할수록 기공크기는 증가하였고 역시 순 상관관계를 가지고 있는 것으로 나타났다.
후속연구
- 위와 같은 결과는 물성변화를 관찰, 측정하여 품질 및 생산관리 시 활용 가능한 좋은 지표가 될 수 있을 것으로 생각된다.
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