[논문]의류밴드용 Thermoplastic Polyurethane 필름의 물성 분석

박준호; 전병대

의류밴드용 Thermoplastic Polyurethane 필름의 물성 분석 원문보기

박준호 (한국생산기술연구원) , 전병대 (한국생산기술연구원)

탄성체는 크게 열경화성 탄성체(thermosetting elastomer)와 열가소성 탄성체(thermoplastic elastomer)로 분류할 수 있다. 이러한 탄성체들 가운데 대표적인 소재로 반복하여 재사용이 가능하여 경제적인 소재이며 환경친화적인 소재인 열가소성 폴리우레탄에 대한 관심이 높아져 왔고 그에 따른 연구도 활발히 진행되어 왔다. 이러한 열가소성 폴리우레탄(TPU)은 가공의 용이성과 양호한 물리적 ㆍ화학적 성질 때문에 섬유용 소재에서 엔지니어링 플라스틱에 이르기까지 광범위한 산업용 소재로의 개발을 통하여 사용량이 지속적으로 증가를 보이고 있다. (중략)

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이러한 소재들 가운데 의류용 밴드로 쓰이는 재료는 우리들이 흔히 알고 있는 고무밴드에서 고무와 섬유를 상호보완하게 만든 밴드를 거쳐 최근에는 TPU를 이용한 아주 얇으면서도 우수한 물성, 특히 뛰어난 탄성과 반영구적인 탄성회복률을 가진 밴드가 제품화되어 시판되고 있다. 본 연구에서는 의류부자재로 쓰이는 밴드를 TPU를 이용하여 개발하는 초기 단계로서 물성 을 분석하여 기존의 밴드에 비하여 두께부분에서 훨씬 더 얇으면서도 우수한 탄성을 발현하고 작업성의 향상도 기대하고자 한다.

제안 방법

T-die 압출기에서 성형된 Sheet상으로 압출된 용융체는 Casting 공정에서 냉각 고화되어 미연신 Sheet로 되었다. 이를 종방향(MD)으로 Roller 간의 속도차를 조절하여 170 ~ 180 ℃에서 3배 내외로 연신을 한 후 다시 냉각시키고 횡방향(TD)으로 양끝을 Clip에 물려 Tenter로 보내어 145 ~ 150 ℃에서 3.5배 내외의 연신비로 연신하여 필름을 제조하였다.
제조된 필름의 기계적성질을 알아보기 위하여 UTM(Instron 4400 series, INSTRON, USA)이용하여 인장강도, 연신율을 측정하였다. 시편의 크기는 기존의 필름과 비교하기 위하여 동일한 size인 6.
제조된 필름의 열적성질을 알아보기 위해 DSC(DSC 2010, TA Instruments Inc. USA)를 이용한 열분석을 실시하였다. 질소기류하에 -60 ℃에서 승온속도는 10 C/min으로 하여 200 ℃까지 승온하였다.
필름제조를 위한 원료칩은 이미 TPU로 합성된 원료를 사용하였으며 제조회사로는 SK Chemical의 Skythane이라는 상품명을 가진 수지중 필름성형용 X 585를 사용하였으며 다른 하나로는 JXTE 270(275-10MS)를 사용하였다. 첨가제로는 PC M/E를 첨가하였으며 마지막 권취과정을 원활하게 하고 필름이 서로 달라붙는 현상을 방지하기 위하여 윤활제를 첨가하였다.
필름의 탄성에 중요한 역할을 하는 soft domain의 함량을 알아보기 위하여 1H-NMR( ARX300, BRUKER, Germany)를 이용하여 분석하였다.

대상 데이터

25mm이고 폭은 1500mm인 필름을 roll 상태로 권취하여 생산하였다. 생산된 필름의 기초물성을 측정하고 이중에서 기존 수입밴드의 물성과 비교한 후 가장 가까운 물성을 지닌 샘플을 선택하였다. 먼저 밴드로서 요구되는 기초물성으로는 신장율에 따른 인장강도와 탄성회복률을 들 수 있다.
필름제조를 위한 원료칩은 이미 TPU로 합성된 원료를 사용하였으며 제조회사로는 SK Chemical의 Skythane이라는 상품명을 가진 수지중 필름성형용 X 585를 사용하였으며 다른 하나로는 JXTE 270(275-10MS)를 사용하였다. 첨가제로는 PC M/E를 첨가하였으며 마지막 권취과정을 원활하게 하고 필름이 서로 달라붙는 현상을 방지하기 위하여 윤활제를 첨가하였다.

성능/효과

그래프에서 보는 바와 같이 Soft Segment(SS)로 이루어진 Soft Domain이 응력 방향으로 무배향상태에서 펼쳐진 사슬형태로 배향하면서 변형이 일어나는 것을 볼 수 있는데 이는 외부에서 작용하는 힘에 의해 바로 인장강도가 증가하지 않고 이를 탄성에너지로 저장하면서 신장되는 것을 뜻하며 외부의 힘이 제거될 때 엔트로피 효과에 의해 다시 복원되는 성질을 지니게 된다. 300% 신장시 수입샘플은 LIO kgf/mm25] 인장강도를 가졌으나 개발샘플은 1.08 kgf/mm2의 다소 약한 인장강도를 가진 것으로 나타났다.
필름을 밴드형태로 만들어 인장강도를 측정하였으며 수입품과 비슷한 수치의 인장강도를 가지는 것을 알 수 있었다. 또 DSC 열분석을 실시한 결과 -50 ℃이하의 SS T_g와 사용온도보다 높은 HS Tm을 확인할 수 있어 탄성체로서의 역할을 충분히 기대할 수 있었다. 다만 사용된 polyol의 종류를 아직까지 명확하게 밝혀내지 못하여 탄성회복률이 수입품에 미치지 못하였다.
에 나타내었다. 분석결과 두 샘플모두 isocyanate로는 Methylene bis(4, 4'-diphenyl diisocyanate)를 사용하였고 사슬연장쇄로는 1, 4-butanediol를 사용하였으며 양쪽 샘플에 있어서 isocyanate와 diol의 몰비는 같다는 것을 알 수 있었다. 사용된 polyol이 ester type의 poly이인 것을 확인할 수 있었지만 정확하게 어떠한 polyol인지는 본 분석만으로는 알아내는데 다소 어려운 점이 있었다.
의류용 밴드로서 중요시되는 탄성회복률은 수입샘플이 더 우수한 것으로 나타났으며 그 비교한 결과, 300% 신장시 수입샘플의 경우 영구변형률이 5%, 즉 탄성회복률이 95%에 이르렀으나 개발샘플은 탄성회복률이 88%정도로 나타났다. 이는 TPU 분자 내에 형성되는 Hard Segment(HS)와 Soft Segment(SS)의 형성과 관련하여 설명할 수 있을 것이다.
탄성과 탄성회복률이 뛰어나면서도 얇은 TPU 밴드를 개발하여 수입품을 대체하고자 실험한 결과, 대략 0.1 mm 정도의 얇은 두께를 가진 필름을 제조하고 이를 slitter를 이용하여 원하는 폭으로 절단한 후 밴드형태로 만들 수 있었다.
제조된 필름의 물성을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 내릴 수 있었다. 필름을 밴드형태로 만들어 인장강도를 측정하였으며 수입품과 비슷한 수치의 인장강도를 가지는 것을 알 수 있었다. 또 DSC 열분석을 실시한 결과 -50 ℃이하의 SS T_g와 사용온도보다 높은 HS Tm을 확인할 수 있어 탄성체로서의 역할을 충분히 기대할 수 있었다.

후속연구

다만 사용된 polyol의 종류를 아직까지 명확하게 밝혀내지 못하여 탄성회복률이 수입품에 미치지 못하였다. 이는 추후 계속되는 연구를 통해 개선해 나가면 가능하리라 생각된다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

의류밴드용 Thermoplastic Polyurethane 필름의 물성 분석 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

의류밴드용 Thermoplastic Polyurethane 필름의 물성 분석 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper