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1 - J. Korean Ind. Eng. Chem., Vol. 17, No. 3, June 2006, Melt-blown 방사에의한 PP/Ba-ferrite 복합부직포제조시의공정인자가부직포의특성에미치는영향 한종헌 이동진 임형미 이승호 오성근 * 요업기술원복합재료센터, * 한양대학교화학공학과 (2005 년 12 월 14 일접수, 2006 년 4 월 17 일채택 ) Effect of Processing Factors on the Properties of Melt-blown PP/Ba-ferrite Composite Fabrics Jong-Hun Han, Dong-Jin Lee, Hyung Mi Lim, Seung-Ho Lee, and Sung Geoun Oh* Composite Materials Center, Korea Institute of Ceramic Eng & Tech., Seoul , Korea *Department of Chemical Engineering, Hanyang University, Haengdang-dong, Seungdong-ku, Seoul , Korea (Received December 14, 2005; accepted April 17, 2006) Melt-blown 방사법으로 Ba-ferrite 포함하는 PP 복합수지를방사하여부직포섬유를제조하는공정에서방사공정인자와부직포특성과의상관관계를조사하였다. PP 수지와 Ba-ferrite 분말을혼합한후단축압출성형기를이용하여펠렛형태로제조하고 Melt-blown 섬유방사기를이용하여 screw turning force (rpm) 와 DCD (die-to-collector distance) 를변화시켜 Ba-ferrite 분말이부직포섬유의기계적, 열적, 결정학적및자성특성에미치는영향을조사하였다. SEM 관찰을통하여방사거리가증가할수록혹은 screw turning force 가감소할수록부직포섬유의연신율이증가하고, 섬유의직경및인장강도가감소하는것을알수있었고, XRD 측정결과로부터방사거리의증가는섬유의결정성을높이는것으로관찰되었다. 복합부직포에서는입자가고분자와분리되어고분자와입자간의결합력이떨어져순수한 PP 대비인장강도가감소하였다. Ba-ferrite 분말에의한부직포의자성적성질을보면방사거리에따라보자력, 최대자화, 잔류자화값은감소하였다. TGA 측정을통한부직포섬유의내열성시험결과는방사거리의감소에따라내열성이증가하였으며난연성은 Ba-ferrite 분말의함량증가에따라증가하였다. We have prepared PP/Ba-ferrite composite fabrics by a melt-blown spinning method and investigated the relationship between the properties of PP/Ba-ferrite composite fabrics and melt-blown processing factors. A PP composite containing Ba-ferrite as a magnetic particulate filler was prepared in the form of pellet from PP resin and Ba-ferrite powder by melt compounding using a single extruder. Screw turning force (rpm), DCD (die-to-collector distance), and Ba-ferrite content were changed. We measured diameters of fiber, mechanical, thermal, and magnetic properties for the composited PP fabrics. The elongation was increased and a fiber diameter and tensile strength were decreased as the spinning distance increased or screw turning force decreased. The crystallinity was increased with increasing spinning distance according to XRD. It was assumed that the orientation of crystalline domain in the neat PP without ferrite was increased by drawing in mechanical direction, however, the orientation in the PP composite was decreased according to XRD analysis. We measured a magnetic property of PP nonwoven fabric containing Ba-ferrite powder. A coercive force, maximum magnetization, and residual magnetization are reduced with the spinning distance. According to the result of TGA measurement, the heat resistance was increased with the Ba-ferrite powder content and with decreasing the spinning distance. Keywords: melt-blown, poly propylene, Ba-ferrite, magnetic, nonwoven fabrics 1) 1. 서론 다양한나노크기및조성의무기물입자를고분자혹은섬유에첨가하여고강도, 고탄성등의기계적물성을개선시키고, 난연성, 촉매성, 전도성, 심색성, 형광성등의화학적, 전기적및광학적특성을부여하여부가가치를높이는새로운기능성복합제를제조하는연구가 주저자 ( shlee@kicet.re.kr) 활발히진행되고있다 [1]. 특히, 섬유에난연, 축열, 전자파차폐등의특수한기능을부여하기위하여기능성무기분말을혼합 [2-4] 하여방사하는기술이개발되고있으나, 섬유에마이크론단위의무기입자를적용할때발생되는유기고분자물질의레올로지특성악화및방사공정상에서의절사문제등으로인하여무기분말을이용한기능성복합섬유를만드는데많은제약을받고있다. 또한섬유에 Ba-ferrite 분말을부가하여자기적성 267

2 268 한종헌 이동진 임형미 이승호 오성근 질을띠게하기위한연구도진행이되고있으나이때부가하는 Ba-ferrite powder[5] 의형상제어및분산도의문제가대두되고있다. 최근에여러무기입자를멜트블로운방사법을이용하여섬유에적용하여부직포섬유의질적향상을꾀하고기능성복합부직포의필터분야에적용한연구가보고되었고, 금속분말의선택적투과에따른기능성필터소재로쓰일수있고, 더나아가서 MHz에서 GHz까지유해한전자파를차단해주는기능을가지는제품제조연구가시도되고있다 [6,7]. 여러분야의연구가운데특히섬유의기능성향상, 스펀본드 (spunbond) 부직포와의복합화, 고성능필터제조, 인공피혁의제조에관한것과섬유방사구금의설계에대한것이활발히진행되고있다 [8,9]. Melt-blown 부직포섬유의구조와부직포의최종물성에영향을주는제조공정인자로는사용고분자의물성, 섬유방사구금의온도, 공기분출속도, 공기온도, 수집체의이동속도, 방사구금과수집체간의거리 (die-to-collector-distance: DCD) 등이있으며, 이러한공정인자가고분자부직포의물성에미치는영향에대한연구결과는단편적으로만알려져있다 [10]. 그리고 Choi와 Wadsworth 등이 melt-blown 공정조건에따른구성섬유의강도에미치는영향에대해연구하였으며 [11], Lee와 Wadsworth 등은부직포의구조와 Morphology 및역학적성질에대해연구하였다 [12,13]. 그이외에 Milligan 등은 melt-blown 방사시스템에유변학을응용한이론적고찰을시도하였다 [14,15]. 본연구에서는자성기능을가지는부직포필터의제조공정에서섬유수지내에 sub-micron계의 Ba-ferrite 분말이 Polypropylene (PP) 부직포의섬유직경, 강도, 결정성, 자성및열적특성에미치는영향을조사함으로써 melt-blown 제조공정인자와 PP 부직포의특성과의상관관계를조사하고자하였다. 2. 실험 2.1. 재료나노복합형부직포 (PP/Ba-ferrite) 의구성성분인 PP은 ( 주 )LG대산유화의 H-7710(MI 37) 을사용하였으며, Ba-ferrite는 ( 주 ) 뮤인더스티릴얼의 Ba-ferrite 360 powder이며이들의입자크기는약 0.7 µm(2차입자 ), 보자력 (cohesive force Hc = 9500 O e), 최대자화 (saturation magnetization Ms = 37 emu/g), 잔류자화 (residual magnetization Mr = 24 emu/g) 의육각판상형의자성 powder이다 Pellet 제조실험에사용된 PP/Ba-ferrite 복합형부직포의제조를위해먼저 PP 수지와 Ba-ferrite의함량을 0.5 wt%, 1 wt%, 2 wt% 로변화시켜혼합시킨후, 실린더지름이 m이며, 3구의압출구의직경이 5 mm인단축압출성형기 (single-extruder) 를사용하여직경 2 mm, 길이 10 mm의나노복합형 pellet을제조하였다. 압출기의 mixing 온도조건을 Table 1에나타내었으며, 단축압출성형기는성형재료가투입되는호퍼부 (hopper), 이송하는공급부 (feed zone), 가소화가진행되는압축부 (compression zone), 계량화부 (metering zone), 스크린 ( 철망 ) 브레이크플레이트 ( 벌집모양의판 ), 헤드다이 (head die), 실린더외부에장착된밴드히터부로구성되는 extruder, cooler, cutter로이루어져있고이들의개략도를 Figure 1에나타내었다. Figure 1. Single extruder system for pellet preparation. Table 1. Processing Temperature of Single-Extruder Mixing zone 1 Mixing zone 2 Mixing zone 3 Nozzle 복합체제조 Melt-blown 섬유방사시스템은압출기실린더지름이 m 이며, 실린더의 L/D가 25인압출기와 melt-blown용방사구금, 즉오리피스가 120개인방사노즐과왕복운동이가능한방사섬유수집체등으로구성되었다. 본연구에서사용한 melt-blown 섬유방사시스템의개략도를 Figure 2에도시하였으며, 방사구금의오리피스직경은 m의원형으로가공하였다. Melt-blown 섬유방사시스템에서 extruder ( 용융압출부분 ) 에서의온도설정은 Table 2에나타내었고, 방사시공기공급속도는 40 m/s, 직경이 600 mm인원통망상형태의수집체의회전속도는 100 mm/s, 수집체의좌우이동속도는 300 mm/s, 방사시간은 180 s로하여실험을하였다. Melt-blown 섬유방사시스템의제조공정인자중압출기실린더, 방사노즐및공급공기온도, 수집체회전속도, 방사시간등을모두일정하게유지시키면서 PP/Ba-ferrite 복합 pellet을 melt-blown hopper에투입시켜압출기내에서용융되어압출형태로수지가노즐을통해토출구로배출됨과동시에노즐양쪽에달려있는에어공급관으로공급된가열된에어가토출구의위아래부분에서음속의속도로나오게되면서 PP/Ba-ferrite 수지는방사가이루어진다. 방사시 DCD 200~500 mm로변화를주었으며 screw의회전속도를 100~ 400 rpm으로변화시켜 PP/Ba-ferrite 복합부직포를제조하였다 시험측정및평가제조된 PP/Ba-ferrite 복합형부직포의섬유직경의측정은주사전자현미경 (SEM) 을사용하여 100배로촬영하여섬유의직경은한 SEM 이미지에서 10번측정하여평균을내었다. 정속인장시험기 (Instron model 4204) 를사용하여 ASTM D 5034 의 cut strip 인장시험방법에의거하여인장강도를측정하였다. 복합형부직포의인장시험조건은 cross head speed 20 mm/min 파지거리 90 mm로하여각각의제조공정조건별로시료들을 7개씩채취하여길이방향 (machinery direction) 으로측정하였다. 부직포의난연특성실험은산소지수법을사용하였으며, 실험에사용된 ASTM D 2863에근거하여실험을수행하였다. 3개이상의부직포시편연소시간이 3 min간지속되거나또는착염후탄화된부직포길이가 50 mm가될때의최저산소유량과질소유량을측정하여산소지수값을계산하였다. 공업화학, 제 17 권제 3 호, 2006

3 Melt-blown 방사에의한 PP/Ba-ferrite 복합부직포제조시의공정인자가부직포의특성에미치는영향 269 Figure 2. Melt-blown extrusion system for nonwoven fabrics. Table 2. Processing Temperature of Extruder in Melt-blown Cylinder 1 Cylinder 2 Cylinder 3 Head & Die 부직포의열적특성을실험하기위해질소분위기에서승온속도 10 /min으로 700 에서 10 min간유지하여 thermo gravimetric analysis (TGA : SDT 2960, Japan Toyo) 및 differential scanning calorimetry (DSC : SDT 2960, Japan Toyo) 를측정하였다. PP 분자내에포함된무기입자가고분자결정의배향성에미치는영향을조사하기위해 X-선회절분석기 (MXP, MACSCIENCE) 를사용하였다. XRD 분석조건은 40 kv의전압과 30 ma의전류상태로조절하였으며, 2θ의값은 5~40 o 범위, 스캔속도 (scan speed) 는 8.0 o /min로측정하여회절패턴을구하였다. 자기적특성평가를하기위해복합형부직포를 15 mm 15 mm의넓이로 5겹으로각각의시편을 110 의 hot press에서 8 ton의압력으로 3 min간유지한후실온으로냉각한후직경이 8 mm인펀칭을이용하여분석시편을제조하였다. 이시편을 vibrating sample magnetometer (VSM : ELECTRONICS INC, SS 250 AMPLIFIER) 을이용하여자성을측정하였다. 3. 결과및고찰 3.1. Web Morphology 특성 Ba-ferrite 분말의함량을 0~1 wt% 까지변화시켜 PP 수지에혼합하여나노복합형중합체를제조하였고이들중합체를가지고 melt-blown 방식에의해 PP/Ba-ferriet 복합체인부직포를제조하였다. Figure 3은고분자수지의압출속도 (screw의 rpm) 에따른방사섬유의직경을측정하여그래프로나타낸것이다. 압출속도를 100 rpm에서 400 rpm까지변화시키거나 Ba-ferrit의함량을 0 wt% 에서 1 wt% 까지변화시킴에따라섬유직경이증가하였다. 이것은압출속도의증가는토출량의증가를수반하고 Ba-ferrite 함량의증가는 PP 중합물의점도를감소시킨것에기인한다. 그리고고압으로나오는 air에비해토출량이증가하면연신율이감소하여섬유의직경이증가하는결과를초래하였다. Figure 4는방사구금과수집체사이의거리 die-to-collector distance (DCD) 에따른방사섬유의직경을측정하여그래프로나타낸것이다. 섬유의직경변화를보면방사구금과수집체사이의거리를 200 mm 에서 500 mm까지변화시킴에따라섬유직경이감소하였으나 Baferrite의함량에따라서는섬유직경이증가하였다. Figure 3. Effect of screw turning force and Ba-ferrite content on fiber diameter of nonwovens at DCD 300 mm. Figure 4. Effect of Ba-ferrite content and DCD on fiber diameter of nonwovens at screw turning force 300 rpm. 토출구와수집체사이의거리와섬유직경의변화는반비례적관계 를가지는것을관찰할수있었으며, 방사구금과수집체사이의거리 에서가장가까운 200 mm 에서급격한기울기값을가진다는것을관 찰할수있었다. 또한 Ba-ferrite powder 가복합화되어있는부직포는 순수한 PP (neat PP) 부직포에비해직경이증가하였으며, Ba-ferrite 분말의양에따라섬유직경은비례적관계를가지는것을관찰할수있었다. 이는고분자수지가용융되어방사구금에서나오는고분자의점도증가와고압의 hot-air에따른방사섬유의극세화연신이압출용융상태의 PP 수지에작용하는 air-drag force를증가시키는것에기인된것이라사료된다. Figure 5는일정한조건하에서 Ba-ferrite 함량에따른부직포섬유의표면을관찰한 SEM 사진이고 Figure 6은일정한방사구금과수집체사이의거리에서 screw 회전속도에따른복합형부직포섬유 (Baferrite 0.5 wt% 포함 ) 의표면을관찰한 SEM 사진이다. Figure 5와 6에서보면, Ba-ferrite 함량및 screw 회전속도가증가할수록섬유의직경은증가하였으며, 순수한 PP 부직포에비해 PP/Ba-ferrite 복합부직포의직경이증가하였다는것을볼수있다. 또한섬유의굵기는균일하 J. Korean Ind. Eng. Chem., Vol. 17, No. 3, 2006

270 한종헌 이동진 임형미 이승호 오성근 (a) (b) (c) Figure 5.

turning force 100 rpm and DCD 300 mm; (a) neat

SEM photographs of nonwoven fabrics containing

5 wt% at DCD 300 mm; screw turning force (a) 100

용융체의초세화현상과공기흐름의와류현상이발생하게됨으로서나타나는현상이라사료된다.

4 270 한종헌 이동진 임형미 이승호 오성근 (a) (b) (c) Figure 5. SEM photographs of nonwoven fabrics at screw turning force 100 rpm and DCD 300 mm; (a) neat PP, (b) PP/Ba-ferrite 0.5 wt%, and (c) PP/Ba-ferrite 1.0 wt%. (a) (b) (c) (d) Figure 6. SEM photographs of nonwoven fabrics containing Ba-ferrite 0.5 wt% at DCD 300 mm; screw turning force (a) 100 rpm, (b) 200 rpm, (c) 300 rpm, and (d) 400 rpm. 지못함을관찰할수있다. 이러한결과는 screw의회전속도가감소할수록발생되는 PP 용융체의초세화현상과공기흐름의와류현상이발생하게됨으로서나타나는현상이라사료된다. 즉 screw 회전속도의감소와공기의와류현상이초세화된방사섬유를수집체 (collector) 에무질서하게적층시킴으로써나타나는결과이다. 반대의경우 screw 회전속도의증가는공기의와류현상에영향을받지않게됨으로서섬유가배향하거나직경이증가하는것으로사료된다 부직포의기계적특성 Figure 7~8에섬유방사시공정인자가섬유의기계적물성에미치 공업화학, 제 17 권제 3 호, 2006

5 Melt-blown 방사에의한 PP/Ba-ferrite 복합부직포제조시의공정인자가부직포의특성에미치는영향 271 Figure 7. Variation of tensile strength as function of screw turning force and Ba-ferrite powder content for the composited nonwoven fabrics at DCD 300 mm. Figure 9. Variation of Young s modulus as a screw turning force and Ba-ferrite powder content for the composited nonwoven fabrics at DCD 300 mm. Figure 8. Variation of tensile strength as a function of DCD and Ba-ferrite powder content for the composited nonwoven fabrics at screw turning force 300 rpm. 는영향을나타내었다. 즉 melt-blown의 screw 회전속도, 방사구금과수집체사이의거리 DCD, Ba-ferrite 함량에따른인장강도와의상관관계를그래프로나타낸것이다. 그래프에서보면 screw의속도가증가할수록복합형부직포의인장강도는증가하였고방사구금과수집체사이의거리가증가할수록인장강도가감소하는것을볼수있고인장강도의감소는부직포의최대변형율의증가를초래하는것을관찰할수있다. Screw 회전속도의증가는고분자토출량이증가하는데, 이때압출물중일부분이완전히섬유화되지못하고고형화되어섬유사이의접착을유발시켜부직포소재의 Stress 증가를가져오게되는것이며방사구금과수집체사이의거리증가는방사섬유사이의접착을감소시켜부직포소재의 Stress 저하를야기시키고섬유의연신율을증가시킴으로써섬유의변형율을증가시키는것으로사료된다. Ba-ferrite 함량에따른인장강도의영향을살펴보면 Ba-ferrite 함량의증가는부직포의인장강도를감소시키는결과를보였고, 이것은부직포를구성하는섬유의내부에서섬유의배향성과결정성에마이너스효과를나타내는것으로추측되어진다. Figure 10. Variation of Young s modulus as the die-to-collector distance and Ba-ferrite powder content for the composited nonwoven fabrics at screw turning force 300 rpm. Figure 9~10은섬유방시시공정인자인 Melt-blown의 screw의회전속도, 방사구금과수집체사이의거리 DCD에따른 Young s Modulus 와의상관관계를그래프로나타내었다. 그래프에서보면 screw의속도가증가할수록복합형부직포의 Young s Modulus는증가하였고방사구금과수집체사이의거리가증가할수록 Young s Modulus는감소하여인장강도의경우와유사한거동을나타내었다. Ba-ferrite 함량이 0.5에서 1.0 wt% 로증가하면 Young s Modulus값은 DCD 200~300 mm에서는감소를나타내었으나 DCD 400~500 mm에서는증가를나타내었다. 이것은 DCD에따른완만한최대하중의감소와급격한최대변위의증가에기인하는것으로추측되어진다 부직포의열적특성 일반적으로열가소성폴리머소재의난연성은산소지수법을이용 하여평가를하며 Polypropylene 수지의산소지수값은다른폴리머 소재에비해낮게나타나고있음이알려져있다. 복합형부직포에대해서측정한산소지수값을 Table 3에나타내었 J. Korean Ind. Eng. Chem., Vol. 17, No. 3, 2006

6 272 한종헌 이동진 임형미 이승호 오성근 Table 3. Flame Retardancy of the Composited PP Fabrics Sample Polypropylene PP/Ba-ferrite 0.5 wt% PP/Ba-ferrite 1.0 wt% L.O.I Figure 12. XRD patterns of neat PP nonwoven fabrics with DCD in Ba-ferrite powder content 0.0 wt% (screw turning force 400 rpm). Figure 11. TGA thermogram of neat PP and PP/Ba-ferrite composite at DCD 300 mm and screw turning force 300 rpm. 고 melt-blown 방사시스템으로제조한순수한 Polypropylene 부직포소재의산소지수값이 20.5로측정됨을관찰할수있다. 자성체인 Ba-ferrite 분말이첨가된 PP/Ba-ferrite 복합부직포소재의산소지수값은순수한 PP 부직포소재와비교할때, 산소지수값이 23.3으로측정되어향상된수치를나타냄을관찰할수있다. 이러한복합형부직포의난연특성실험결과로부터 Ba-ferrite 분말이첨가되는복합부직포의난연성이별도의섬유용난연제사용없이고분자소재에복합화되는극소량의무기입자에의해다소향상될수있음을알수있었다. Figure 11은 PP/Ba-ferrite 복합형부직포의내열성을평가하기위한 TGA 측정결과이다. 그래프에서 Ba-ferrite powder가첨가된복합형부직포의열분해시작온도가 Ba-ferrite가첨가되지않은순수한 PP 부직포소재에비해약 15 정도늦게시작됨을관찰할수있다. 이러한실험결과로부터무기입자의첨가에의해고분자부직포소재의내열성이다소향상될수있음을알수있다 X선회절특성부직포냉각조건은일반실온에서의냉각방식으로진행하였다. 앞절에서서술한바와같이 PP의내부구조가갖고있는결정성과비결정성은외부의힘 ( 연신, 전단력등 ) 에따라배열의변화가발생하고부직포의물성에직접적으로영향을미친다. 복합부직포의수집방식은수집체의회전에따른냉각 ( 실온냉각 ) 의조건으로하였는데이때의방사공정조건중 screw turning force 400 rpm에서의 DCD에따른결정성을 XRD 측정을통하여관찰하였다. 그결과순수한 PP 부직포의경우는 DCD거리가증가할수록결정성의부분이다소증가하였으나복합형 PP 부직포 (Ba-ferrite 1.0 wt% 포함 ) 의경우는 DCD거리가증가할수록비결정성의부분이다소증가하여반대의형상을보였다. 이것은순수한 PP 부직포의경우는거리에따라연신율이증가하여결정부분이연신방향으로배향하여결정성이증가한것으로추측되어지며, 복합형 PP 부직포의경우는연신이되어짐에따라연신방향으로의섬유배향을 Ba-ferrite가일부방해하여결정부분이길 Figure 13. XRD patterns of PP/Ba-ferrite composite nonwoven fabrics with Ba-ferrite content at DCD 400 mm and screw turning force 400 rpm. 이방향으로배열을하지못한결과로추측되어진다. 즉무기물을포함하는부직포는일정한냉각조건에서는고분자연신율의증가는결정성과감소관계에있음을알수있었다. 이러한순순한 PP부직포의 XRD 패턴을 Figure 12에나타내었다. Figure 13은 Ba-ferrite powder 함량에따른결정성을 XRD로측정하여그래프로나타낸것이다. 그래프를보면 Ba-ferrite powder 함량에따라결정영역은다소낮아지는데, 이는복합부직포에분산되어있는 Ba-ferrite powder가 PP 고분자사슬구조에영향을주는것으로관찰할수있다. 다시말해고분자사슬형성에서의마이크로단위인 Ba-ferrite powder는고분자수지의용용공정에서용융되어방사를하는동안고분자사슬의네트워크형성에있어사슬의밀도를감소시켜 PP 결정성을감소시켜복합부직포의강도를감소시키는것으로사료된다 부직포의자성특성 Figure 14 는 DCD 에따라 PP/Ba-ferrite 복합형부직포를 VSM ( 진 동시료형마그네토미터 ) 을이용하여자성을측정한그래프이다. DCD 공업화학, 제 17 권제 3 호, 2006

7 Melt-blown 방사에의한 PP/Ba-ferrite 복합부직포제조시의공정인자가부직포의특성에미치는영향 273 Figure 14. Hysteresis curve of PP/Ba-ferrite nonwoven fabrics in Ba-ferrite powder content 1.0 wt% (screw turning force 200 rpm). 의증가량에따라 Hc, Ms, Mr 값의변화를보면 Hc, Ms, Mr은 DCD 와반비례관계에놓여있다. 이는 melt-blown 섬유방사거리가증가하면서강자성체인 Ba-ferrite가서로응집되어방사되는섬유의연신이일어나지않거나수집체에포집이되지않고분리되어수집체에떨어지는현상에기인된다고사료된다. 다시말해같은양의 Ba-ferrite powder가방사되어연신이일어나는데이는연신율이낮은짧은거리에 (DCD 200 mm) 비해연신이잘일어나는거리 (DCD 500 mm) 에서 Ba-ferrite 비중이고압으로나오는 heating air의영향을받지못하고수집체에포집되는양이적은이유로사료된다. 4. 결론 본연구는부직포생산방법의하나인 melt-blown 방사법을이용하여새로운형태의나노복합형부직포를제조하고방사조건이부직포의구조, 기계적물성, 열적특성에미치는영향에대해서조사하였다. 복합부직포는여러가닥의섬유로구성되어있는집합체로서이들섬유는 Ba-ferrite입자가고분자 (PP) 내에분산시킨용융상태의혼합물로부터 melt-blown 방사기를사용하여제조하였다. 제조된부직포의섬유직경은고분자수지토출량및 screw turning force가감소할수록 Ba-ferrite powder 함량이감소할수록감소하였다. 인장강도는고분자토출량및 screw turning force가증가할수록증 가하였고, Ba-ferrite powder 함량이증가할수록복합부직포의인장강도및 Young s modulus는감소하였다. 순수한 PP 부직포의 Stress- Strain curve로부터 DCD 200 mm, screw turning force 400 rpm에서는연신율이감소하였으나복합부직포의경우는 DCD 400~500 mm에서연신율이증가하고 screw turning forcre 300~400 rpm에서는연신율이감소하는경향을나타내었다. Melt-blown 방사시스템에의해제조된 PP/Ba-ferrite 복합부직포의내열성과난연성측정결과에서 Ba-ferrite powder의첨가에의해 PP 부직포의산소지수값이 20.5에서 23.3로 2.8 이상증가하였으며, 열분해개시온도가 15 이상높아졌다. Ba-ferrite의부가에따라고분자의배향성을방해하여복합부직포의결정성 (XRD pattern) 측정은감소하였고이것은인장강도의감소및직경의증가를유발하였다. 다시표현하면공정인자인 DCD의증가와 screw turning force의감소는부직포섬유의연신율을높여섬유직경의감소를보였고 Baferrite 함량에증가에따라인장강도와 Young s Modulus는감소하였고, 결정성은감소한반면에자성특성, 열적성질은증가하였다. 참고문헌 1. G. E Padawer and N. Beecher, Polym. Eng. Sci., 10, 130 (1970). 2. P. B. Messerssmith and S. I. Stupp, J. Mater. Res., 7, 2599 (1992). 3. A. Okada and A. Usuki, Mater. Sci. Eng., C3, 109 (1995). 4. E. P Giannelis, Adv. Mater., 8, 29 (1996). 5. F. Gazeau, J. C. Bacri, F. Gendron, R. Perzynski, Yu. L. Raikher, V. I. Stepanov and E. Dubois, J. Magnetism and Magnetic Materials, 186, 175 (1998). 6. B. M. Novak Adv. Mater., 5, 422 (1993). 7. Y. K. Kim, D. H. Riu, S. R. Kim, and B. I. Kim, Materials Letters, 54, 229 (2002). 8. U. S. Patent 4,100,324 (1978). 9. Japan Patent No U. S. Patent, 3,978,185 (1976). 11. K. J. Choi, J. E. Spruiell, J. F. Fellers, and L. C. Wadsworth, Polym. Eng. Sci., 21, 81 (1988). 12. Y. C. Lee and L. C. Wadsworth, Polym. Eng. Sci., 30, 1413 (1990). 13. Y. C. Lee and L. C. Wadsworth, Polymer J., 33, 1200 (1992). 14. M. W. Milligan, R. R. Buntin, and L. C. Wadsworth, J. Appl. Polym. Sci., 44, 279 (1992). 15. R. L. Shambaugh, AIChE. J., 36, 175 (1990). J. Korean Ind. Eng. Chem., Vol. 17, No. 3, 2006

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12.077~081(A12_이종국).fm J. of Advanced Engineering and Technology Vol. 1, No. 1 (2008) pp. 77-81 y w» e wx Á w œw Fabrication of Ceramic Batch Composition for Porcelain by Using Recycled Waste Ceramic Powder Hyun Guen Han, and