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학사졸업논문, 고품질 보장. 에어레이드 부직포의 섬유직경별 구조와 물성분석

Ⅰ. 서론부직포는 천연 또는 합성섬유로 구성된 웹을 마찰, 엉킴 열 및 화학접착의 결합법으로 형태 안정성이 부여된 섬유집합체이다. 부직포는 구성 원료 선택이 다양하고 생산성이 높으며 후 가공기술의 다양한 적용에 따라 특수한 기능을 부여할 수 있기 때문에 용도가 다양하고 부가가치가 높다는 장점이 있다[1,2].부직포는 망상구조이며 높은 비표면적을 갖는 다공질 소재이다. 부직포의 원료, 제조방법에 따라 부직포의 구조와 물성을 조절 할 수 있다. 이런 부직포의 특성으로 부직포는 응용범위가 넓고, 또한 용도의 다양성과 복합화 할 수 있다는 장점이 있다. 기존 섬유제품을 대체 가능하고 새로운 용도로 사용할 수도 있으며, 의류, 의료, 토목건축, 필터, 마스크, 인공피혁 등 산업?비 산업용으로 다양한 용도를 갖는다[3,4].환경오염의 심각성이 전 세계적으로 대두됨에 따라 오염물질의 정화와 여과매체에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있고, 부직포의 필터기능이 점점 주목받고 있다. 최근개발동향에 따르면 마이크로사이즈의 섬유를 함유하고 있는 부직포가 주목 받고 있다. 마이크로섬유로 만들어진 부직포는 고효율, 고성능 필터재이다. 필터재로 사용되는 부직포는 고기능성과 고성능에 초점이 맞춰져 연구되고 있으며, 다양한 기능성과 복합화로 응용분야가 점차 확대 되고 있다[1,5].부직포는 최종용도에 따라 제조공정과 원료가 결정되고 원료의 선택, 웹 형성공정, 웹 결합공정, 후 가공공정을 거쳐 제조된다. 웹 형성공정은 원료선택에 따라 건식법, 습식법, 방사법으로 나뉜다. 에어레이드 웹 형성 공정은 건식 웹 형성공정중의 하나로 개섬한 단섬유를 기류를 이용하여 공기 중에 비산시킨 뒤 랜덤배열로 컨베이어에 시트형태로 적층하여 제조하는 방식이다. 웹 결합공정은 결합 방법에 따라 크게 화학적 결합, 열적 결합 및 기계적 결합으로 나눌 수 있다. 카렌더링은 열적 결합법의 한 종류이며, 열가소성 섬유로 이루어진 부직포를 카렌더 롤러를 이용하여 부분적 또는 전체적으로 열과 압력을 주어 녹여 결합하Ⅱ. 문헌적 배경2.1 이성분섬유이성분 섬유란 두 가지 고분자가 복합방사되어 한 가닥의 섬유 내에 혼합되지 않은 형태로 존재하는 섬유이다. 이성분 섬유는 단일섬유 내부에 두 가지 고분자의 각기 다른 물성을 발현시키기 위하여 제조된다. 이성분 섬유는 단면의 모양에 따라 분류되는데, 그 종류로는 사이드 바이 사이드형, 시스/코어형, 해도형, 분할형이 있다. 이성분 섬유의 최종용도에 따라 구성성분과 형태가 디자인되어 결정된다. Figure. 2-1에 이성분 섬유 방사공정의 모식도를 나타내었다[2].Figure. 2-1 Spinning process of bicomponent fiber2.1.1 해도형해도형 이성분 섬유는 혼합되지 않는 두 고분자를 복합방사하여 제조한다. 해도형 이성분 섬유의 단면은 도성분 섬유가 해성분 섬유상에 분산되어있는 형태로 도성분은 외부로 노출되지 않고, 해성분의 내부에 분포한다. 해성분 섬유를 적절한 용매(보통 알칼리처리)로 용출시켜 도성분 섬유만 남기는 방식으로 섬유를 극세화 할 수 있는데, 도성분 섬유의 직경이 100~800nm 크기로 나노수준이며, 비교적 간단한 방법으로 섬유를 극세화 시킬 수 있는 장점이 있다[2,6].2.1.2 시스/코어형시스/코어형 이성분 섬유는 다른 두 종의 섬유가 각각 중심성분(코어)과 그 중심성분을 둘러싸고 있는 주변성분(시스) 형태를 이루고, 코어성분의 위치에 따라 동심원 또는 편심배열로 나뉜다. 부직포에서는 시스와 코어의 구성섬유의 융점을 각각 다르게 설계하여 서머본딩(열적결합) 공정에서 바인더 섬유로 쓰이기도 한다. 바인더 섬유로 쓰인 시스/코어형 섬유는 열적결합 부직포에서 자기결합(self-bonding 향상으로 강도와 굽힘특성을 향상시켜주고, 공정의 단축?생략화로 생산비용절감에 도움이 되기도한다. 특히 이성분 섬유로 구성된 부직포는 별도의 바인더 없이 자기 결합형 열가소성 복합재료 제조에 주목받고 있다. Figure. 2-2에 다양한 이성분 섬유의 단면 모식도를 나타내었다[2,7].Figure. 2-린더링 공정은 웹이 두꺼우면 열전도가 잘되지 않기 때문에 저 중량 웹에 적합하다[4].캘린더롤러의 배치형태는 수평, 수직 복합배열이 있다. 수평배열은 하나의 롤러가 다른 하나의 롤러위에 얹혀 있는 형태이다. 웹은 수평 배열된 두 롤러 사이를 수평으로 이동하며 수직방향으로 높은 압력을 받는다. 수직배열은 두 롤러가 좌우로 나란히 놓여있고 웹은 수직방향으로 통과하며 낮은 압력을 받는다. 복합배열은 두 개 이상의 롤러를 필요에 따라 적절히 배치하는 방식이고 온도와 압력의 변화가 용이하다. 캘린더 롤러는 금속재질이 일반적이나 탄력성이 있거나 합성수지를 코팅한 복합롤러도 있다[4].캘린더링에서 고려되는 공정인자는 속도, 온도, 압력이 있고 장치인자로는 롤러의 직경과 형태 냉각과 가열시스템 롤러의 패턴과 간격 등이 있다. 또한 원료에 따라서 공정 조건이 달라지며 물성 또한 달라지기 때문에 사용되는 섬유의 용융점, 섬도, 열전달계수 등의 물성이 반드시 고려되어야한다. Figure. 2-3에 캘린더링 공정의 모식도를 나타내었다[4].Figure. 2-4 Calendering process2.4 부직포의 정전처리일반적으로 섬유 필터에 사용되는 필터용 소재로서는 주로 PET와 PP가 가장 많이 사용되고 있으며 이들 소재는 내약품성이 우수할 뿐 아니라 열가소성이 있고 유연한 특성 등의 장점 때문에 여과재로서의 중요성이 부각되고 있다[1,9].필터 소재에 정전기를 부여함으로써 필터의 여과효율이 상당히 증가한다고 알려져 있으며, 또한 전하밀도, 전하 분포 및 전하 잔존시간 등의 요소에 의하여 여과효율이 결정된다고 알려져 있다. 대전된 섬유상의 부직포 필터소재는 기공성에만 의존하는 필터 소재보다 더 큰 기공 크기를 가짐에도 여과성능은 더 높으며, 큰 기공에 따라 압력손실이 완화되는 효과를 낼 수 있다[1,5].따라서 이들 섬유여재를 전기적 방법으로 대전시켰을 경우, 기계적인 포집 메커니즘 뿐 만아니라 정전기력 포집메커니즘을 포함하게 된다. 먼지 입자와 섬유여재 사이의 정전기적 인력이 는 5m/min으로 설정하였다. Figure. 3-1에 제조공정에 관한 모식도를 나타내었다.Figure. 3-1 Manufacturing process of air-laid nonwovens해도사의 도성분 직경은 400, 600, 800㎚이며, 해도사의 성분비와 에어레이드 부직포의 기본특성을 Table 3-1에 나타내었다.Table 3-1. Basic properties of air-laid nonwovens.시료명섬유직경(㎚)기본중량(g/m2)두께(㎜)밀도(g/㎤)해도사 성분비(%)A44001000.30.325PET/CoPET=60/40A6600900.20.444PET/CoPET=50/50A8800800.20.3873.2 실험방법- 형태학적 구조형태학적 구조관찰과 구성섬유 직경측정은 주사전자현미경(JSM-4800, JEOL, Japan)을 사용하였다.- 공기투과도공기투과도는 ASTM D737에 의거하여 프레지어(Frazier)형 공기투과도 시험기(No.415, YASUDA, Japan)로 5회 측정하였다.- 수분흡수특성수분흡수특성은 KS K ISO 9073-6에 준하여 분석되었으며, 수분흡수속도는 10, 30, 60, 90초 동안 흡수된 높이로 측정하였다. 수분흡수율은 상온에서 증류수에 60초간 침지 후 120초 동안 수분을 제거하여 측정하였다.- 인장특성인장특성은 ASTM D5035에 준하여 인장시험기(Instron 4467, Instron, USA)로 MD와 CD에서 각각 5회씩 측정하였다. 이때 시료의 크기는 125×25㎟, 로드셀은 500kgf, 신장속도는 300㎜/min을 사용하였다.Ⅳ. 결과 및 고찰4.1. 형태학적 구조Figure. 4-1은 용출 후 에어레이드부직포의 해도사를 나타낸 SEM이미지이다. 시료(A4), (A6) 및 (A8)의 평균섬유직경은 430㎚, 530㎚ 및 760㎚이며, 시료(A4)와 (A8)은 시료(A6)에 비해 균일하고 직선형의 표면구조가 관찰되었다.A4A6A8Figure. 4-1 Morphological SEM image 유직경에 반비례하는 결과를 보였으며, 섬유직경이 400㎚에서 800㎚로 증가함에 따라 공기투과도는 3.46cc/cm2·sec에서 62.66cc/cm2·sec으로 약 18배 증가함을 보였다. 반대로, 기본중량의 영향은 80gsm에서 100gsm으로 증가함에 따라 약 18배 감소함을 보였다.따라서, 에어레이드부직포의 공기투과도에 미치는 공정인자는 섬유직경 감소와 기본중량 증가에 따른 기공크기의 감소이며, 최대기공과 평균기공크기의 기여도가 높음을 확인하였다.Figure. 4-4 Air permeability of samples4.3 흡수특성에어레이드부직포의 흡수특성을 평가하기 위해 흡수용량과 흡수속도를 분석하였다. 흡수용량의 결과는 Figure. 4-5에 나타내었으며, 흡수속도의 결과는 Figure. 4-6에 나타내었다. 부직포의 흡수용량은 섬유직경과 부직포 밀도의 영향을 고려하여 그래프에 함께 나타내었으며, 섬유직경이 감소하고 밀도가 낮을수록 높은 흡수율을 보였다.부직포의 흡수속도는 섬유직경과 부직포의 방향을 고려하여 Figure. 4-6에 나타내었다. 시료들은 흡수시간이 증가함에 따라 흡수길이가 증가하였으며, 흡수속도는 점차 감소함을 보였다. 섬유직경에 따른 흡수길이는 400㎚의 직경을 갖는 시료(A4)가 상대적으로 빨랐으며, 600㎚의 직경을 갖는 시료(A6)이 비교적 낮은 흡수길이를 보였다.따라서, 섬유직경의 감소는 모세관 효과를 향상시켜 흡수속도를 증가시켰으며, 또한 흡수용량은 섬유직경보다 부직포 밀도의 기여도가 높게 나타났으며, 부직포의 낮은 밀도는 흡수용량에 비례함을 확인하였다.Figure. 4-5 Absorbent capacity and density of samples(a) MD(b) CDFigure. 4-6 Absorbent rate of samples4.4 인장특성에어레이드부직포의 인장특성은 섬유직경과 부직포 방향을 고려하여 Figure. 4-4에 나타내었다. 인장강도는 섬유직경에 비례하였으며, 섬유직경이 400㎚에서 800㎚로 증가함에 따라 인었다.

학위논문| 2015.11.17| 18페이지| 10,000원| 조회(377)

섬유, 부직포, 유기소재, 나노섬유, 에어레이드, 이성분섬유

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[번역본] Configuration of PET Fiber Arrangement in Roller Drafting Air-Laid Webs

롤러드래프트 에어레이드 웹내의 PET fiber 배열의 형태롤러드래프트 에어레이드 웹 형성은 금속섬유의 웹과 보통섬유의 웹, 혼섬웹 생산의 새로운 방법이 될 수 있다. 웹에서의 내부 섬유의 형태는 이 연구로 조사됐다. 롤러 드래프트 에어레이드 웹은 보통의 3/3 드래프팅 롤러로 개섬된 슬라이버에서 개개의 섬유로 공정된다. 섬유들은 공기흡입으로 스테인레스 메쉬 컨베이어 벨트에 놓이고 모여 웹을 형성한다. 공정은 보통의 ‘드라이 웹 머신의 오프닝 바늘 롤러’를 대체한 방법인 ‘드래프팅 롤러 오프닝’을 이용한다. 그러므로 웹의 섬유 배열 형태의 조사와 이것의 부직포의 강도와 신도에 끼치는 영향의 조사가 필요하다. 이 연구에서 우리는 각각 제곱미터당 40, 80, 100g무게를 가진 PET웹 을준비했다. 후에 각각 웹을 니들펀치 시켰고, 부직포의 MD 와 CD 방향으로 강도와 신도를 측정했다. 다른 보통의 드라이포밍 웹과 결과를 비교했다. 그 결과 부직포의 강도와 신도가 MD와 CD에서 모두 비슷했다. 부직포의 강도비는 MD/CD 방향에서 1:1.2~1:1.4의 범위를 가졌고 신도비는 1.2:1~1.3:1의 범위를 가졌다. 반면에 다른 드라이 포밍 웹, MD 방향에서의 부직포의 강도는 CD방향에서의 것보다 낮았다. 이 새로운 웹형성 공정의 기계적 성질은 기존의 에어레이드 웹과 꽤 비슷했고, 왜냐면 MD에서 부직포의 강도는 CD와 비슷했기 때문이다. 이 새로운 웹 형성은 섬유의 불균일성과 MD,CD 에서의 기계적 성질의 장점을 공정한다?드라이웹형성은 단섬유부직포 생산에 널리 쓰이고 이는 부직포 산업의 큰 양의 생산을 책임진다. 드라이 웹 내부 섬유는 부직포 단독으로 유니폼을 생산할 만큼 틀림없이 완벽히 랜덤적인 배열이다. 부직포 생산의 이 카딩 공정에서, 카드된 섬유는 도퍼에서 도퍼날(blade) 혹은 스트립롤러로 스트립(박면)되고 웹을 형성한다. 작동되는 롤러의 천이 섬유상에서 카딩공정을 가지므로 웹내의 섬유는 기계방향MD으로 고 배향을 갖고 사이드바이사이드 배열이고 카딩머신 방향으로 생산된다.니들펀칭 후에 웹 내부섬유는 부직포로 엉키고, 각 천의 강도비는(MD/CD)10:1~12:1의 범위를 갖는다. 이 결과는 이 부직포들의 적용의 한계다.많은 개량법들은 MD와 CD에서 부직포의 강도비의 저하를 가져오곤 했다: 다른 방향에서 섬유의 배열을 변경 가능한 랜덤 배열 롤러는 도퍼는 스트리핑롤러와 도퍼 사이에 추가 되었고MD/CD에서 이 천들의 강도비는 5:1 혹은 6:1로 줄었다. 크로스 레이드 웹을 위한 컨베이어 생산라인의 변화는 또한 MD/CD에서의 강도비를 저하하는 효과를 낼 수 있다. 드라이웹형성에서 에어레이드 웹형성의 현대적 기계인,~~은 flock(섬유뭉치)를 개섬하기위해 nail beater를 채용한다. 카드된 천(cloth)과 워커 롤러는 섬유를 카드하기위해 작동한다. 몇몇 패턴은 다음과같은 비슷한 작동원리를 드러낸다: 섬유뭉치는 오프닝시스템에 공급이 되고, saw 롤러와 nail 비터로 분리된다. 특별한 에어레이드 웹 형성기는 미국에서개발 되었고, 패턴은 유리필라멘트나 펄프시트를 다루기 위해 커터날과 saw 롤러가 사용된다. 표 1에 현대 에어레이드인 롤러 드래프팅 에어레이드 웹형성법과 다른 웹형성 방법을 비교하였다.에어레이드 웹 공정은 극 저의 섬유 배향공정이다. 천의 강도의 다양성은 MD와 CD사이에 꽤 작고, MD/CD의 강도비는 1.5:1과 1.1:1사이의 강도로 떨어진다. 에어레이드 웹의 기준무게의 편향은 카드 웹의 무게보다 높다. 이 연구에서 우리는 기준무게편향의 향상과 기계적 홀딩과 기류의 장점에 의한 섬유의 랜덤배열을 위한 새로운 웹 형성 기계를 디자인 하였다? 이 새로운 방법은 롤러 드래프팅에어레이드 웹형성법이라고 부르고, 롤러 드래프팅 장치, 웹 모음 장치, 웹 전송장치, 공기흡입 장치로 구성된다.PET 슬라이버는 보통의 3/3 드래프팅 롤러로 개개의 섬유로 연신되어 나온다. 이 개개의 섬유들은 공기 흡입에 의해 스테인레스 메쉬 컨베이어 벨트에 적층되어 웹형태로 모인다. 이 시스템에서 섬유의 동작은 드래프팅 롤러에 의해 되고, 오프닝 동작의 강도는 보통의 카딩기의 롤러보다 낮다. 이 이점은 금속섬유의 웹형성을 가능케 한다. 이 논문에서, 우리는 보통의 웹과 새로운 웹 형성 시스템의 강도를 비교한다. 우리는 새로운 시스템의 웹 무게 편향이 이전의 연구에서 보고된 보통의 카딩시스템 만큼 좋다는 것을 증명한다. 부직포는 보풀이 있는 섬유 웹이고, 니들펀칭은 니들이 부직포 내부의 섬유를 결속시킨다. 이미지 공정기술에 의해 결정된 얇은 몇몇 천을 제외하고, 두꺼운 웹에서 실제 섬유의 배향은 측정될 수 없다? 이 연구에서 우리는 섬유의 배향을 결정하기 위한 기준으로써 부직포의 MD/CD의 강도비를 채택했다. 우리는 또한 MD/CD에서 섬유의 배향과 부직포의 강도사이의 관계를 토론(연구)했다. 우리는 각각 제곱미터당 40, 80, 100g의 PET웹을 준비했다. 우리는 가볍고 크림프가 적으며 공기로 조절하기 쉬운이유로 PET 섬유를 사용했다. 또한 PET의 등방적 특성은 섬유의 배열을 조사하는데 도움을 준다. 니들펀칭 전에 웹내부의 섬유배열은 광학현미경으로 관찰되었고, 결과는 CCD 카메라로 기록하였다. 웹을 니들펀치 한 후에, 우리는 각각 MD, CD 방향에서의 부직포의 강도와 신도를 측정했다. 우리는 이 결과를 다른 보통의 건식형성웹과 비교하였다. 결과는 MD와 CD에서 부직포의 강도가 비슷함을 보여주고, 부직포의 신도는 같은 경향을 보였다. MD/CD의 부직포의 강도비는 1:1.2~1:1.4의 범위를 가졌고, MD/CD에서 신도비는 1.2:1~1.3:1의 범위를 가졌다. 대조적으로 다른 건식웹과는 대조적으로 MD에서 천의 강도는 CD보다 낮았다. 이 새로운 웹형성 공정의 기계적 성질은 기존의 에어레이드 웹과 꽤 비슷했고, 왜냐면 MD에서 부직포의 강도는 CD와 비슷했기 때문이다. 이 새로운 공정은 얇고 고품질의 웹을 제조하기 적합하다.웹형성그림 1이 에어레이드 웹형성법 그림이다. 먼저 PET슬라이버 S를 드래프팅 장치 A에 공급을하고 백롤러 c와 중간롤 프론트롤러 a에 의해 드래프팅된다. 그것들이 프론트 롤러 a에 전달되기 전에, 슬라이버는 완전히 드래프트 되어 풀린 섬유(loose fiber)로 된다. 이 PET섬유는 적은 손상을 가지고 있고 좋은 섬유장을 가지며, 드래프팅 후에 좋은 기계적물성을 가진다. 흡입장치G로부터의 공기흡입은 풀린섬유를 고속에서 흡입튜브벽을 따라 평행방향으로 흡입튜브B로 이끈다. 풀린섬유가 와이드콘덴세이션체널C로 들어갈 때, 그것들은 즉시 속도가 감소한다. 한쪽 측면에서 섬유는 공기흡입방향을 따라 움직이고 다른 측면에서는 랜덤상태로 나타난다? 결국 섬유는 스테인레스스틸메쉬이고 기공을가진 컨베이어 벨트 F에 웹D로 축적이 된다. 웹은 43cm 폭이고, 0.15m/min의 속도에서 컨베이어 벨트의 방향을 따른 travels는 와인더 E에 의해 lapH를 형성한다.천역학의 정성분석얽힌 섬유는 니들링된 부직포의 부분중 하나다. 얽힌 지점에서 일부 늘려진 섬유(곧은섬유)들은 인장력이 부직포를 늘리는 동안 관통된 섬유쪽으로 압력을 발생시킨다. 부직포가 인장력하에 있을 때, 얽힌지점에서 섬유들 사이에 미끄러짐이 발생한다. 섬유에 의해 생긴 마찰력은 섬유의 미끄러짐에 저항할 수 있다? 이 연구에서, 롤러 드래프팅에어레이드웹은 많은 곧은 섬유들이 랜덤하게 배열된 것으로 구성되어있다. 곧은 섬유사이에서 적은 얽힘만이 있다. 그이유로 웹의 내부에서 섬유는.실험1.33dtex(1.2D) , 38mm PET 섬유를 사용. 슬라이버 수는 590.5tex(1HK) 임. 슬라이버는 일반적인 3/3 드래프팅 롤러로 개개의 섬유로 연조시켰고, 스테인레스 메시 컨베이어벨트 위에 공기흡입으로 섬유를 모아서 웹을 형성시킨다. 결국 Shou Shin 기계로 2번의 니들펀칭한 부직포가 형성된다. 일반적으로 니들펀칭 공정은 바늘의 동작으로 섬유의 엉킴이 생기고 이것으로 천의 강도가 증가한다. PET웹은 롤러드래프팅 에어레이드 웹형성 기계로 40, 80, 100g/m^2 의 기준으로 다르게 웹을 만들었다. 광학현미경을 이용하의 배열을 관찰했다. 천의 밀도는 cm^2당 300 penetrations 였다. 천의 강도와 신도는 강도테스터기로 테스트 되었다. 우리는 부직포의 강도와 신도를 측정하기 위해 ASTM~에 의거한 cut strip 방법을 채택했다. 두께길이는 76mm 였고, 기본무게시료가 20개 있다.결과 및 토의섬유의배열.웹에서 PET 섬유는 그림2처럼 수집영역에 적층되고 응축(condense)되었다. 섬유배열의 방향을 MD로 나타났고, 이는 컨베이어 벨트와 움직인다. CD는 MD에 수직이다. 그림2는 수집경로에서의 컨베이어벨트의 입구를 가르킨다. 이것은 웹형성이 시작되는 지점이다. 따라서 전체적인 웹형성 공정에서 섬유의 수는 여기서 가장낮고, 컨베이어 벨트가 수집경로의 끝부분(출구,토출부)쪽으로 이동하면서 증가한다. 수집경로의 토출부에서의 흡입강도는 입구부분보다 작고, 웹의 두께는 공기흡입의 강도에 영향을 받는다. 웹이 형성될 동안 일부섬유는 강한 공기흡입 흐름에 의해 움직이고 웹의 바닥층을 형성한다. 그것들은 그림3과 같이 CD방향으로 평행하게 배열된다. 다른 섬유들은 바닥층의 이전에 형성된 lap위에 적층되거나, 표준무게보다 가벼운 곳을 채운다. 그림4는 엉망인 섬유의 배열을 보여준다. 그림 5와 같이, 웹의 측부는 MD방향으로 한층한층 적층된 웹을 보여준다. 이 웹 형성 장치에서 섬유는 확실한 키포인트에서 더 균등하게 조절될 수 있고, 이는 흡입튜브의 포지션, 흡입넓이의 폭위의 흡입튜브의 분배?, 그리고 흡입튜브와 응축경로사이의 각의 형성이다. 이각은 30도로 유지된다. 공기흡입은 균일한 구멍을 가지고있는 스테인레스 메쉬컨베이어 벨트 때문에, 흡입구역에서 균등하게 공기가 분배된다. 응축경로는 석션튜브(흡입튜브)를 제외하고, 반드시 완전히 닫혀있는 상태로 유지되어야 한다. 이 지점들은 응축경로에서의 공기흡입의 길을 결정하고, 이것내의 균일한 공기흐름을 만든다. 게다가 넓은 축합경로(wide condensation channel)는 섬유들을 자유롭게 움직이고 아무방향으로 한다.

섬유공학| 2015.11.15| 4페이지| 3,000원| 조회(191)

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[번역본] Properties of PP/PET bicomponent melt blown microfiber nonwovens after heat-treatment 평가D별로예요

PP/PET 바이컴포넌트 멜트블로운 마이크로파이버 부직포의 열처리 후의 물성.인트로덕션멜트블로운 부직포의 90%이상은 폴리프로필렌으로 만들어진 것으로 추정된다. 왜냐하면 저비용, 쉬운 공정, 좋은 기계적성질, 열수축의 결점, 내화학성, 그리고 연신을 통한 세섬화 능력 때문이다. 초 고 용융지수를 지닌(일반적으로 MFR 1000~1500) 맞춤 PP 레진은 작은 분자량 때문에 생기는 낮은 용융점도 때문에 아주 폭넓은 적용성을 지닌다. Mw 와 그것들은 또한 매우 좁은 Mw 분포를 갖는다. 그렇기 때문에 초 고 MFR PP 레진은 일반적으로 35 MFR PP 레진보다 40도씨 낮은 온도에서 멜트블로운 된고 결과적으로실험-고분자PP: ExxonMobil Corp, 평균직경 3~5mm인 white beads, 스펀본드를위해 특별히 고안된 MFR=35g/10min at 230도씨, Tm=165도씨, Tg=-17도씨 밀도=0.91g/cm^3PET: Wellman Inc, Semi-Dull Fiber Grade, IV=0645+/-0.017, Crystallized chip, Tm=245~250도씨, 0.3%TiO2 , 2.10%(mol%) Diethylene glycol; resin are dried at 120또씨 for 4h prior to extrusion.-MB nonwoven webs3종류의 비율인 PP/PET bico MB 웹 : PP/PET가 25:75, 50:50, 75:25 이며 TANDEC에서 Recofil MB pilot라인따라~~~-열처리@@@3개의 시료(30.5cm x 30.5cm) 시료가 랜덤하게 거의 5미터내로 적층 각각 지정된 조건으로 열처리...견본의 가장자리에는 조심스럽게 치수표시를 기록했다. 시료들을 항온오븐(DK-63)에 윗부분에 고정했으며, 90~155도씨 사이의 각 다른 온도로 하였다. 3~9분 정도로. 오븐은 먼저 계획(고안)한 것보다 15도씨 더 높게 가열해 놓았다. 준비가 되었으면 재빨리 오븐내로 시료를 넣었고, 제대로 된 온도로 조정해 주었다. 온도가 계획(고안)한 온도로 돌아갈 때 시간을 기록하였다. 처리 후에 시료는 오븐에서 주변 공기로 바로 즉시(지체없이) 제거되었다.(그냥 제시간에 오븐에서 꺼냈다는 의미)-특성조절에 따라서(Along with the controls), 열처리된 웹을 공기투과도와 수분침투저항(hydrostatic head)을 ASTM이나 INDA기준에 따라 테스트했다.@@@@@결과 및 토론PP/PET bico MB의 섬유의 단면은 Fig.1(백스캐터된 SEM 현미경사진)에서처럼의 거동을 보였다. 섬유단면중에 하얀(혹은 빛나는)부분은 PET이고, 검은(어두운)부분은 PP이다. 웹의 특성면에서 열의 영향과 가능한 메카니즘은 아래에 토론되었다.-열안정성차원? 열적 차원의 안정성? (thermal dimensional stability)에서의 열의 영향.그림2는 선택된 MB웹의 thermal dimensional stability를 보여준다. 100% PET MB 부직포웹은 3분간 120도씨의 노출에 약23%의 상당한 수축을 하였다. PP/PET 이성분섬유 MB 시료의 수축도 상당했다. 90에서 155도씨, 7분동안 가열되었을 때 비록 경미한 온도의 증가였지만 bico MB의 수축은 5%미만 이었고, 이는 아주 좋은 thermal dimensional stability이 나타난 것이다. FIg.3이 보여주듯이 심지어 155도씨, 9분 동안의 조건이었는데도 아주 적은 양인 25%의 PP가 포함된 PP/PET bico MB 웹은 거의 5%정도의 열 수축이 일어났고, MB웹은 상당히 열안정적일 수 있다. 이것은 매우 주목할 만하다. 실험의 범위 내에서 수축은 처리시간에 따라 증가하고 7분후에는 안정적이게 된다. 이것은 분명히 PP의 함유량이 증가함에 따라 결과적으로 thermal dimensional stability가 증대 된다.-섬유직경에 따른 열의 영향Fig.4는 155도씨에서 5분 동안의 열처리 전과 후의 섬유직경의 변화를 보여준다. PET MB fiber의 높은 수축률은 평균섬유직경에서 확실히 증가하는 결과를 보인다. 25%와 같은 적은양의 PP를 함유하면. @@@같은 열처리 조건하의 섬유직경의 증가는 상당히 감소한다. PP의 양이 증가함에 따라 평균섬유직경측면에서의 열의 영향은 무시해도될 정도이다.-웹의 공기투과도 측면에서의 열의 영향Fig.5는 PET와 PP/PET bico MB 웹의 공기투과도 측면에서의 열의 영향을 보여준다. PET MB 웹은 열에 민감하기 때문에, 온도증가에 따라 웹의 공기투과도가 감소한 관찰은 놀라울게 아니다. 따라서 높아진 열에 의해 증가된 수축은 섬유들의 패킹을 더 조밀하게 하고, 평균기공크기를 더 작게하고, 공기저항이 더 커진다. 모든 PP/PET 이성분섬유 웹은 이성분섬유의 더 작은 직경과 더 조밀한 웹의 구조 때문에 단일PET웹보다 더 낮은 공기투과도를 보인다. 하지만 bico 웹의 공기투과도는 다양한 열처리 조건 내에서 변함없이 남아있고, 이것은 PP/PET bico MB 웹의 공기투과도측면에서의 열의 영향은 중요하지 않다는 것을 말한다.-웹의 수분침투저항 측면에서의 열의 영향일반적으로 수분침투저항(hydrostatic head)는 대부분의 MB 부직포에서는 공기투과도에 반비례한다. 따라서 Fig.6에서 보여주듯, 가장 낮은 hydrostatic head는 100% PET인 것으로 관찰되고, 가장 높은 것은 75%의PP/25%의PET인 bico MB 웹으로 관찰된다. 비록 100% PET의 수축이 155도씨, 5분 동안의 열에 노출된 후에 낮은 공기투과도의 원인이 되었지만, 이것의 hydrostatic head 값은 주목할 만큼 증가하지 않았고, 이것은 큰 섬유직경(더 낮은 장애효과의 결과)과 PP에 비하여 PET가 더 친수성인 것의 결과로 보인다. PP가 포함된 MB 웹은 단일 PET웹에 비하여 상당히 높은 hydrostatic head을 보인다. @@@ Fig.4에서 보이듯, 관찰(사진)은 PP/PET 이성분사로 만들어진 더 미세한 섬유크기이고, PP의 낮은 융점 때문에 더 좋은 결합을 하고, PP성분의 아주 큰 소수성이다. 실험 조건하에서, PP/PET bico MB web은 아주 좋은 열적차원안정성을 보였다. 비록 PP와 PET가 상당히 화학적 물리적 특성이 다른데도 불구하고, 일반적인 bico MB web에서는 예상했던 섬유의 크림프가 관찰되지 않았다. 심지어 열처리 후에도, 자유로운 끝부분(free end)이나 웹의 표면에 부착되어있는 섬유들을 제외하고는 눈에 띄게 증가하지 않았다.Fig.7은 열처리 조건에 따라 PP/PET 50:50 bico 시료의 구조를 비교한 사진이다. 이것에서 두 시료의 외관상의 형태가 매우 비슷하다는 것을 알 수 있다. 이것은 웹의 구조가 열에 의해 상당한 영향을 받지 않는다는 것을 말한다. 웹의 hydrostatic head가 주로 웹의 구조와 웹을 구성하고 있는 고분자의 화학적 특성에 지배되기 때문이고, 열이 bico 웹의 hydrostatic head에 눈에 띌만한 영향이 없다는 것은 놀랍지도 않다.-PP/PET MB 웹의 열적차원안정성의 메카니즘100% PET MB 웹의 높은 수축은 아마 이론에 의해 쉽게 설명된다. 구조적 측면에서 PET 매크로몰큘은 비교적 단단(리지드)하기 때문에 그것들은 매우 천천히 결정화 된다. 멜트블로우 조건하에서, PET 필라멘트의 온도하락은 방출구에서 310도씨부근의 온도가 MB 방출구에서 5cm 이내에서 약 100도씨 까지 급격히 하락한다. 고체화는 기존의 고속 방사와 몇몇 스펀본드 공정처럼, 공기 연신으로 인한 배향이 꽤 많이 결정화 되기전에 일어난다. 그러므로 PET MB fiber는 일반적으로 공정조건에 의존하여 5-15%의 낮은 결정화계수를 갖는다. 이 섬유들이 적절한 열처리 조건에 노출될 때, 결정화는 Fig.8에서 관찰 할 수 있듯 35%까지 계속해서 증가한다. 더 개발된(배향된) 섬유의 마이크로구조는 또한 MB웹과 필라멘트의 수축으로 이어진다.

섬유공학| 2015.11.15| 3페이지| 3,000원| 조회(251)

Meltblown, micro fiber, bicomponent fiber

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