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[국내논문] 저온 플라즈마 처리를 이용한 파라 아라미드 섬유의 표면 개질 효과 및 역학적 특성(2)
Surface Modification Effect and Mechanical Property of para-aramid Fiber by Low-temperature Plasma Treatment 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.27 no.1, 2015년, pp.18 - 26  

박성민 (DYETEC연구원) ,  손현식 (DYETEC연구원) ,  심지현 (DYETEC연구원) ,  김주용 (숭실대학교 유기소재 파이버공학과) ,  김태경 (경북대학교 섬유시스템공학과) ,  배진석 (경북대학교 섬유시스템공학과)

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para-aramid fibers were treated by atmosphere air plasma to improve the interfacial adhesion. The wettability of plasma-treated aramid fiber was observed by means of dynamic contact angle surface free energy measurement. Surface roughness were investigated with the help of scanning electron microsco...

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문제 정의

  • 앞선 연구에서는 저온 플라즈마를 이용한 아라미드 섬유의 표면 개질 조건을 찾고, 유제 및 코팅제 사이의 친화성을 증진시킴으로써8), 의류산업에 적용하고자 하였다면, 본 연구에서는 실용화가 가능한 remote 방식의 플라즈마 장비를 이용하여 산업용 복합재료에 적용하기 위한 열경화성 수지와의 친화성을 증진시키고, 섬유-수지간 계면 접착특성 및 층간 전단강도 변화를 고찰하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 아라미드 섬유의 표면을 remote방식의 대기압 플라즈마 처리를 통하여 개질하고, 표면개질에 따른 vinylester 수지와의 계면접착 및 층간 전단특성에 대해 평가하였으며, 그 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
아라미드 섬유는 어떠한 특성을 가지고 있는가? 고성능 복합재료 산업에 있어서 아라미드 섬유는 아라미드 섬유가 가진 우수한 기계적 물성으로 인하여 가장 중요한 강화재료 중 하나로 알려져 있다. 아라미드 섬유는 강철보다 가볍지만 강한 재료로써, 낮은 비중으로 인하여 높은 비강도와 탄성률을 가지며, 또한 우수한 열적 안정성과 내화학성, 낮은 전기 전도성을 가지고 있다. 이러한 특성으로 인하여 우수한 고분자 복합재료의 강화재료로 널리 사용되고 있다1,2).
기존에 물과 유기용매를 사용한 화학적 개질 방법의 단점은 무엇인가? 일반적으로 섬유의 직경은 마이크로미터로 기계적인 방법으로 섬유 표면을 개질 한다는 것은 불가능하다. 기존에 물과 유기용매를 사용한 화학적 개질 방법은 내부식성을 가진 기계장비 사용과 더불어 섬유 표면에 잔류하는 용매들의 제거 어려움으로 인해서 사용하는데 한계가 있다7). 또한 높은 에너지 사용률과 많은 양의 물과 시간이 소비되고, 폐수처리문제, 유기용매의 재활용, 환경오염 등의 문제와 함께 대부분의 경우 화학적 처리는 아라미드 섬유의 기계적 물성 저하를 초래한다.
플라즈마 표면개질 기술은 어떠한 공정이며, 섬유에 대하여 어떠한 특징을 갖는가? 따라서 이 기술은 친환경적인 공정이며, 섬유의 물성에 영향을 거의 미치지 않는다. 또한 대기압 플라즈마는 아라미드 섬유의 표면을 개질하는데에 있어서 진공장치나 크기가 큰 기계장치와 같은 연속처리생산 라인을 필요로 하지 않는다.
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참고문헌 (14)

  1. K. Tanaka, K. Minoshima, T. Oya, and K. Komai, Influences of Stress Waveform and Wet Environment on Fatigue Fracture Behavior of Aramid Single Fiber, Comp. Sci. and Tech., 64, 1531(2004). 

  2. L. Liu, Q. Jiang, T. Zhu, X. Guo, Y. Sun, Y. Guan, and Y. Qiu, Influence of Moisture Regain of Aramid Fibers on Effects of Atmospheric Pressure Plasma Treatment on Improving Adhesion with Epoxy, J. Appl. Polym. Sci., 102(1), 242(2006). 

  3. N. Inagaki, S. Tasaka, and H. Kawai, Surface Modification of Aromatic Polyamide Film by Oxygen Plasma, J. Polym. Sci. Part A Plym. Chem., 33, 2001(1995). 

  4. S. Wu, J. Xing, and C. Zheng, Plasma Modification of Aromatic Polyamide Reverse Osmosis Composite Membrane Surface, J. Appl. Polym. Sci., 64, 1923(1997). 

  5. M. K. Biswas, M. A. Shayed, R. D. Hund, and C. Cherif, Surface Modification of Twaron Aramid Fiber by the Atmosphere Air Plasma Technique, Textile Research of J., 83(4), 406(2013). 

  6. G. A. Wade, W. J. Cantwell, and R. C. Pond, Plasma Surface Modification of Glass Fiber-reinforced Nylon-1.1: Thermoplastic Composites for Improved Adhesive Bonding, Interface Sci., 8, 363(2008). 

  7. M. Xi, Y. L. Li, and S. Y. Shang, Surface Modification of Aramid Fiber by Air DBD Plasma at Atmospheric Pressure with Continuous On-line Processing, Surf. Coat. Technol., 202, 6029(2008). 

  8. S. M. Park, I. J. Kwon, J. Y. Kim, and J. H. Yeum, Surface Modified Characterization and Mechanical Property of para-aramid Fiber by Low-temperature Plasma Treatment, Textile Coloration and Finishing, 24(2), 131(2012). 

  9. U. Plawky, M. Londschien, and M. Michaeli, Modification of an Aramid Fibre Treated in a Low-Temperature Microwave Plasma, J. Mater. Sci., 31(22), 6043(1996). 

  10. B. Park and K. Koo, Properties of Silicone-coated Fabric for Membrane Treated by Oxygen Low Temperature Plasma, Textile Coloration and Finishing, 23(3), 195(2011). 

  11. Y. Kondo, K. Miyazaki, Y. Yamaguchi, T. Sasaki, S. Irie, and K. Sakurai, Mechanical Properties of Fiber Reinforced Styrene-Butadiene Rubbers Using Surface-Modified UHMWPE Fibers under EB Irradiation, European Polym. J., 42, 1008(2006). 

  12. J. Jang, S. I. Eom, and Y. H. Kim, Continuous Surface Modification of PET Film via UV Irradiation, Text. Sci. Eng., 39(1), 100(2002). 

  13. I. J. Kwon, S. M. Park, K. Koo, B. K. Song, and J. W. Kim, Surface-Properties of Poly(Ethylene Terephthalate) Fabric by In-line Atmospheric Plasma Treatments, Textile Coloration and Finishing, 19(4), 212(2007). 

  14. C. Jia, P. Chen, W. Liu, B. Li, and Q. Wang, Surface Treatment of Aramid Fiber by Air Dielectric Barrier Discharge Plasma at Atmospheric Pressure, Appl. Surf. Sci., 257(9), 4165(2011). 

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