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표제지

국문초록

목차

Ⅰ. 서론 13

1.1. 연구 배경 13

1.2. 연구목적 16

Ⅱ. 실험 17

2.1. 실험 재료 17

2.1.1. 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 17

2.1.2. 트리클로로플루오로메탄(CFC-11) 17

2.2. 초임계 유체에 의한 고분자 용해도 측정 19

2.3. 플래시방사 공정 21

2.4. 플래시방사 필라멘트 습식부직포 제조 23

2.5. 플래시방사 필라멘트 및 습식부직포 형태학적 분석 26

2.6. 플래시방사 필라멘트 열적 특성 분석 26

2.7. 플래시방사 필라멘트 X-선 분석 26

2.8. 플래시방사 필라멘트 기계적 물성 분석 27

2.9. 플래시방사 습식부직포 공기투과도 측정 27

2.10. 플래시방사 습식부직포 기공특성 분석 27

2.11. 플래시방사 습식부직포 여과효율 분석 28

2.12. 플래시방사 습식부직포 흡음 분석 28

Ⅲ. 결과 및 고찰 31

3.1. 초임계 유체 고분자 용해도 31

3.2. 플래시방사 필라멘트 방사 33

3.3. 플래시방사 섬유의 형태학적 분석 34

3.3.1. 플래시방사 필라멘트의 형태 및 직경분포 34

3.3.2. 플래시방사 습식부직포의 형태 및 직경분포 37

3.4. 플래시방사 필라멘트 결정성 43

3.5. 플래시방사 필라멘트 기계적 물성 46

3.6. 플래시방사 공기여과재용 습식부직포 50

3.6.1. 플래시방사 습식부직포의 공기투과도 및 기공특성 50

3.6.2. 플래시방사 습식부직포의 여과성능 54

3.7. 플래시방사 흠음재용 습식부직포 58

Ⅳ. 결론 61

참고문헌 64

Abstract 68

표목차

Table 1. The specification of nozzles used in the flash spinning 22

Table 2. The weight and thickness of the prepared samples for air filtration 24

Table 3. The weight and thickness of the prepared samples for sound absorption 24

Table 4. The comparison of the mean diameter and the variance of bare flash-spun filaments and flash-spun filaments in wet-laid nonwoven produced with for different nozzles 41

그림목차

Figure 1. Schematic of a pressure-temperature phase diagram. 18

Figure 2. Schematic of the method for the evaluation of HDPE solubility in supercritical fluid. 20

Figure 3. Schematic illustration of the flash spinning equipment and procedures. 22

Figure 4. Schematic illustration of the experimental procedures for the sample preparation (Reference) Reproduced from "Preparation and Characterization of Flash-... 25

Figure 5. Schematic diagram of the flow-injection of Nacl Aerosol for the measurement of the filtration efficiency and pressure difference. 29

Figure 6. The standing wave tube method to measure the sound absorption coefficient. 30

Figure 7. a) Pressure-Temperature plot of HDPE/supercritical fluid and b) Digital images of solution with different temperature. 32

Figure 8. SEM images of flash-spun filaments; (a) FSF0, (b) FSF3.1, (c) FSF4.7 and (d) FSF6.2. 35

Figure 9. The diameter distribution of the flash-spun filaments; (a) FSF0, (b) FSF3.1, (c) FSF4.7 and (d) FSF6.2. 36

Figure 10. SEM images of wet-laid nonwovens prepared with the flash-spun filaments; (a) FWL0, (b) FWL3.1, (c) FWL4.7 and (d) FWL6.2. 39

Figure 11. The diameter distribution of the flash-spun filament in wet-laid nonwoven produces; (a) FWL0, (b) FWL3.1, (c) FWL4.7 and (d) FWL6.2. 40

Figure 12. Representations of phase separation pathways and network structure formation (a) Schematics of phase separation pathways in supercritical fluid solution,... 42

Figure 13. Structural evaluation of FSFs with XRD and DSC techniques; a) XRD profiles, b) 1st scan of DSC thermogram to get vid of thermal hysteresis, c) 2nd... 45

Figure 14. Tensile properties of FSFs produced with different nozzles; Tenacity. 47

Figure 15. Tensile properties of FSFs produced with different nozzles; Elongation. 48

Figure 16. Tensile properties of FSFs produced with different nozzles; Young's modulus. 49

Figure 17. Air permeability of flash-spun wet-laid nonwovens. 52

Figure 18. Maximum and mean pore sizes of Flash-spun wet-laid nonwovens. 53

Figure 19. (a) Differential pressure of flash-spun wet-laid nonwovens, (b) Collection efficiency of flash-spun wet-laid nonwovens. 56

Figure 20. Differential pressure and collection efficiency change after the effect of post-treatment of electrostatic charging (a) Differential pressure of flash-spun wet-... 57

Figure 21. The comparison of sound absorption coefficient between flash-spun wet-laid nonwovens in (a) low frequency region, (b) high-frequency region. 60

초록보기

 부직포 제조 공정 중 플래시방사 공정으로 방사되는 필라멘트의 네트워크 구조는 초임계 유체의 상분리 거동에 의해 제어된다. 본 연구는 고온 · 고압 조건에서 용융된 HDPE 고분자와 초임계 유체 CFC-11 용매를 사용해 초임계 유체 용액을 제조하였다. 초임계 유체 용액의 상분리 거동은 고압 셀의 용해도 평가기를 통해 확인되었다. 플래시방사 공정에서 서로 다른 상분리 압력 거동의 차이를 주기 위해 다단 노즐을 설계하였고 이를 방사 공정에 적용하였다. 노즐에 따라 방사시에 상분리 압력은 서로 달랐으며 이에 따른 형태, 결정화도 및 기계적 물성을 조사하였다. 220 ℃에서 HDPE 고분자 농도가 8 wt% 조건에서 압력 제어를 통해 얻어진 필라멘트는 네트워크 구조를 나타냈고, 직경은 1.39~40.9μm 범위였다. 직경분포의 분산값이 65.3 으로 가장 높은 플래시방사 필라멘트 FSF4.7 은 64 %의 결정화도와 2.88 g/d 의 인장강도로 가장 우수한 물성을 가졌다. 이와 같이 직경분포가 서로 다른 플래시방사 필라멘트를 절단하여 공기여과재와 흡음재용 플래시방사 습식부직포를 제조하였다. 공기여과재용 습식부직포의 통기성과 기공크기는 직경분포의 분산값이 클수록 증가했으며 차압과 포집효율은 서로 다른 값을 보였다. 추가적으로 습식부직포에 정전처리하여 차압은 유지하며 포집효율을 증가시켜 최대 91 %의 포집효율을 나타냈다. 흡음재용 습식부직포는 저주파와 고주파 영역에서의 흡음특성은 습식부직포 직경분포의 분산값이 22.8 로 가장 높은 WLS4.7 이 800 Hz 에서 0.06 α, 6300 Hz 에서 0.79 α 로 가장 우수한 흡음 계수를 가졌다. 결과적으로, 플래시방사 공정에서 상분리 압력은 섬유 구조에 기인하며 형성된 섬유의 서로 다른 직경분포에 따라 기계적 물성 차이를 보여줬다. 여과성능과 흡음성능 또한 섬유 형태와 구조에 따른 직경분포의 분산값에 따라 차이가 나타났으며 이는 방사 압력을 제어를 통해 더 우수한 특성을 가진 섬유를 제조할 수 있을 것으로 기대된다.

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