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폴리우레탄에대해서

폴 리 우 레 탄많은 고분자들중에서 PU에 관심이 간 것은 우리 생활에서 가장 흔하게 볼수 있는 고분자이기 때문이다. 다른 많은 엔지니어링 고분자라든가 최근의 신 기능성 고분자들도 있지만 그런 것들보다는 많이 흔하면서도 최근에도 고분자 얼로이등에서 값싼 가격과 좋은 물성으로서 많이 사용되고 있는 PU에 대해서 더 조사해 보고 싶었다.우선 들어가기전 Alloy 와 Alloy의 제법중 PU가 많이 사용되어지고 최근에 특히 주목되고 있는 IPN (Interpenetrating Polymer Network) 기술에 대한 이야기를 먼저 하도록 하겠다. 이 기술은 공업적 폴리머얼로이 작성의 효과적인 방법으로서 아래의 표에 IPN의 분류를 간단히 나타내었다. . 특히 여기서 앞으로 기대할 수 있는 것은 Ⅱ 형 및 Ⅲ 형의 IPN이며 이 타입의 것은 성형성 및 물성 양면이 뛰어난 얼로이성형에 유력한 것이라고 한다..밑에 IPN의 분류를 표로 작성해 놓았다.{타입A성분B성분열가소성 B성분의 종류실례Ⅰ열경화성 수지열경화성 수지폴리에스테르/아크릴 수지스티렌-DVB/스티렌-DVB폴리우레탄/폴리에스테르폴리우레탄/아크릴 수지폴리우레탄/에폭시 수지Ⅱ열경화성 수지열가소성 수지1) 결정성 수지2)이온성 수지3) TPE(블록폴리머)4) 직쇄상 수지실리콘 수지/폴리아미드TPU/폴리에스테르Ⅲ열가소성 수지열가소성 수지1) 결정성 수지2) 이온성 수지3) TPE(블록폴리머)4) 직쇄상 수지SEBS/폴리아미드,SEBS/PBTSEBS/아이오노머SEBS/SEBS폴리아세탈/폴리우레탄참고로) 폴리머블렌드란 2종 이상의 폴리머가 공유결합하여 연결되는 것 없이 혼합되는 폴리머 다성분계를 말하며 폴리머얼로이란 폴리머블렌드내에 성분폴리머가 완전상용상태에 있든지, 또는 계면(界面)에 얼마간의 친화력이 작용하여, 안정된 마이크로상분리상태에 있는 것을 말한다.○ 폴리머얼로이란 고분자다성분계이다.○ 블록공중합체 및 그래프트공중합체와 폴리블렌드를 포함해 고분자를 2종류 이상 포 함한 다성분계를 폴리머얼로이라 한다. 2종류 중에 우레탄 결합을 가진 것으로서 주로 디이소시아네이트류와 폴리히드록시 화합물 (폴리올이라고도 불리고 분자의 말단에 -OH기를 2개이상 가진 것)과의 반응에 의해서 만들어진다. 이 수지는 강인하고 내마모, 내유 및 내용제성에 뛰어나고, 고무탄성이 있으므로 발포체, 탄성체, 도표, 접착제, 탄성섬유 및 합성피혁등에 애용되고 있다.또한 수지원료의 종류가 여러 갈래로 걸쳐 있으며 수지의 특성이 사용하는 원료에 따라서 뚜렷이 변하므로 원료의 선택을 적절히 할 필요가 있으며 또한 이에 따라서 사용목적에 합치한 성능의 수지를 얻을 수가 있다.이 수지는 1937년 독일의 O. Bayer등에 의해서 개발되어 1940년대에 공업화되기 시작하였는데 일본에서는 1954년에 외국기업과의 기술제휴로 기업화되어 오늘날의 융성에 이르고 있다.1. 제법폴리우레탄의 원료인 이소시아네이트류는 분자중에 이소시아네이트(-N=C=O)를 가지며 이것은 활성수소를 갖는 화합물과 반응하여 각종의 결합을 형성한다. 이러한 결합중에서 폴리우레탄에 있어서는 우레탄결합이 모체로 되어 있다. 더욱이 얻어진 수지의 성질은 그속에 포함되는 결합양식과 가교밀도의 대소등에 다라서 변화한다. 예컨대 폴리올(경화제)에 관능기 사이의 쇄장(사슬의 길이)이 짧은 것, 또는 다관능적인 이소시아네이트류를 사용하면 생성수지의 가교밀도가 커지며, 굳은 제품이 된다. 또한 경화제로서 아민을 사용하면 수지는 요소결합(우레아결합)이나 뷰레트 결합을 많이 지녀서 굳어지는데 폴리올오 경화시키면 우레탄 결합을 많이 내포하여 비교적 연한 것이 된다. 따라서 이와 같이 용도에 따라 원료의 종류나 그 배합비율등을 변화시켜서 목적에 맞는 성질의 수지를 만들 수가 있다.1-1 원료1-1-1 이소시아네이트류♠이소시아네이트류트릴렌디이소시아네이트(TDI).....톨루엔에서 유도되는 톨루엔디아민에 포스겐을 작용시켜 만들어지고 연질폼용 원료로서 널리 사용되고 있다. 일반적으로 이소시아네이트류는 독성이 크다. 원 화합물은 증기압이 비교적 높기 때문에 이 취급에는용되고 있으며 특히 이에 의해서 일액성 와니스가 가능하게 되었다. 일례를 들면 앞에서 기술한 를 페놀로 보호한 것에 , 가 있다.이밖에 이소시아네이트류의 2량체 및 3량체등도 있고 특수한 분야에서의 이용이 검토되고 있다.♠비황변성 이소시아네이트방향족 이소시아네이트류를 사용한 폴리우레탄은 빛이나 열등에 의해서 황변화하는 경향이 있다. 그러면서도 TDI나 MDI를 수소첨가한 것, 그리고 이소폴론디이소시아네이트등의 지환화합물의 이소시아네이트류나 헥사메틸렌디이소시아네이트등의 지방족 이소시아네이트류를 사용하는 경우에는 황변성은 잘 일어나지 않는다.1-1-2 폴리히드록시 화합물(폴리올)폴리히드록시 화합물로서 분자 말단이 -OH로 끝나고 있는 폴리에스테르, 폴리에테르, 피마자기름등이 있는데 이 중에서 폴리에스테르와 폴레에테르가 일반적이다.폴리에스테르는 아디핀산등의 2염기산과 2가또는 3가의 알콜과의 에스테르화 반응으로 만들어지는 것과 락톤의 개환중합에 의한 것이 있다.보통 산가는 2이하, 히드록실가는 300∼600, 분자량 300∼7000, 수분 0.2%이하의 것이 사용되고 있다.폴리에테르로서는 디올형과 트리올형이 일반적으로 사용되고 있다. 디올형에는 프로필렌옥사이드나 부틸렌 옥사이드 및 에틸렌 옥사이드의 단독 중합체나 공중합체가, 트리올형에는 폴리(옥시프로필렌)계 트리올, 폴리(옥시프로필렌)-폴리(옥시에틸렌)계 트리올등이 있다.또한 난연화를 목적으로 하는 경우에는 위에서 기술한 여러 원료의 할로겐화물이 사용된다.1-2 폴리우레탄의 제조공정1-2-1. 발포체(Foam)발포체는 폴리올, 다소 과잉의 디이소시아니에트, 가교제, 촉매, 발포제, 기포크기조절제등에서 만들어진다. 발포제에는 이산화탄소(물과 이소시아네이트와의 반응에 의함), 프레온, 메틸렌클로라이드, 펜탄, 공기등, 그밖에 분해형의 유기계 발포제가 있다. 또한 가교제 및 발포제에 물을 사용하면 수지중에 있는 우레아결합의 비율이 많아지므로 양호한 성질의 발포제를 얻기 위해서는 프레온등의 병용이 바람직하다. 기포 크기조2-2. 탄성체(Elastomer)탄성체에는 열경화성의 것과 불완전 열가소성과 완전 열가소성의 것이 있으며 성형법도 다음과 같이 다르다·열경화성 : 주형법(캐스팅법), 혼련법(미러블법)·열가소성 : 사출성형, 압출성형이들의 상품명도 각각 다른데 주형법의 경우 브르코란, 아디플렌 L혼련법의 경우 브르코란,우레판, 브르카렌,아디플렌 B, 네오턴사출성형과 압출성형의 경우 에스탄, 파라플렌, 텍신(불완전 타입)주형법은 충분히 탈수한 폴리올, 이소시아네이트류, 쇄연장제(글리코, 디아민등) 및 경화제(트리올등)등을 원셔트법 또는 프리폴리머법으로 형에 주입하여 성형한다.혼련법은 우선 폴리올과 이소시아네이트류에서 말단이 -OH의 비교적 분자량이 큰 폴리우레탄을 만들고 이에 경화제(디이소시아네이트의 2량체등), 충전재, 첨가제등을 첨가, 종래의 디엔계의 고무의 경우와 같이 잘 혼련하여 시트상으로 만든 다음, 형에 넣어 가열, 가압하여 성형한다. 이 방법은 검베이스의 저장안정성에 좋고 기존의 고무가유장치를 이용할 수가 있다는 등의 특징을 가지고 있다.열가소성 타입에는 디올과 디이소시아네이트를 당량을 사용하면 합성한 완전열가소성의 것과 이소시아네이트를 약간 많이 사용해서 만든 미반응 이소시아네이트가 소량 잔존하고 있는 불완전 가소성의 것이 있다.이들은 모두가 사출성형, 압출성형, 롤 연마, 캐린더링등에 의해서 제품으로 할 수가 있는데 불완전 열가소성의 것은 성형 후, 잔존이소시아네이트를 후가열로 반응시킬 필요가 있다. 또한 성형재료는 흡습하기 용이하므로 방습에 충분히 유의하고 불완전타입의 펠레트는 밀폐용기속에 저온으로 저장하지 않으면 안된다. 또한 완전 열가소성 수지의 성형에서는 펠레트를 80∼95℃에서 1∼2시간 정도 예비 건조할 필요가 있다. 압출성형에 있어서는 성형직후의 뜨거운 것은 점착성이 있기 때문에 충분히 냉각한 다음 감는다든지 재단을 한다.·RIM (Reaction Injection Moldeing) : RIM은 다음 그림에서 나타내듯이 두성분 이상의 반응성 원료를 입 3은 이소시아네이트 재생체와 폴리에스테르로 이루어지며 가열에 의해서 이소시아네이트가 재생되고 폴리에스테르와 반응하여 경화된다. 또한 이 재생온도는 보호하고 있는 화합물에 따라서 다르며 페놀의 경우는 170∼180℃이지만 촉매의 첨가에 의해서 재생온도를 저하시킬 수가 있다. 타입 4는 프리폴리머와 아민계 촉매로 이루어지며 건조가 빠르고, 단단한 도막이 얻어진다. 타입 5는 폴리올과 디이소시아네이트의 부가체인 폴리이소시아네이트류와 폴리에스테르로 이루어지며 현재 가장 널리 사용되고 있는 도료이다.1-2-4. 접착제도료의 경우와 거의 같이 과잉의 이소시아네이트류와 폴리올과를 저온으로 혼합하여 그대로 사용한다든가, 좀더 탈수한 활성수소를 포함하지 않은 용제(탄화수소, 염소화 탄화수소등)에 녹여서 사용한다. 또한 열가소성 폴리우레탄을 통상의 용제에 녹여서 사용하는 경우도 있다.2. 특성과 물성수지원료를 선택함으로써 각종의 성상을 가진 폴리우레탄을 만들 수가 있다. 또 그럼으로써 용도에 합치하는 수지의 입수가 용이하다.폴리우레탄의 일반적인 성질은 다음과 같다. 탄성, 강인성에 뛰어나고 인장강도가 크고 내마모성이나 내노화성 및 내유·내용제성이 뛰어나고 저온특성도 뛰어나다. 그러면서도 가수분해하기 쉽고, 산·알칼리에 비교적 약하고 일부의 수지를 제외하고는 열이나 빛의 작용으로 황변화하는 따위의 결점을 갖고 있다.2-1 각종 용도와 그 성질2-1-1 발포체(Foam)연질폼의 경우, 일반적으로 폴리에테르계는 폴리에스테르계에 비하여 밀도가 작고 반발탄성이 뛰어나다. 되풀이하는 압축피로 강도도 뛰어나기 때문에 쿠션재로서 적합하다.경질폼은 거의 독립기포로 이루어지고 용도에 따라서 갖가지 밀도의 것이 제조된다. 일반적으로 기계적 성질, 내열성에 뛰어나고 특히 단열성이 좋기 때문에 단열재, 구조재에 적합하다.2-1-2 탄성체(Elastomer)역학적 및 화학적 여러 특성이 광범위에 걸쳐 있다.우레탄 탄성체의 성질을 다른 고무와 비교하여 본다. 인장강도에 있어서는 다른 고무에 비교하여 있다.

공학/기술| 2002.12.13| 11페이지| 1,000원| 조회(1,361)

고분자, polymer, 우레탄, PU

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BIT와 생명연장 평가A좋아요

인류의 꿈을 향한 BT와 IT의 웨딩마치요 약 : 모든 조원이 공과대학생이고 최첨단의 길을 걸어가고 있다는 자부심으로 이번 기회를 빌어 현재의 기술을 종합해보고 그것을 올바르게 알아 보려는 목적을 가지고 5T{) 5T : 환경-에너지기술 ET (Environmental or Energy Technology)나노기술 NT (Nano Technology)문화기술 CT (Culture Technology)바이오기술 BT (Bio Technology)정보기술 IT (Information Technology)중 IT-BT의 융합 즉 BIT에 관해 조사하였다. 영화에 서나 일어나던 많은 일들이 현실화 되고있고 그 와중에 생명공학(BT)이라 는 용어는 일반대중들이 그 의미와 실체를 제대로 알기도 전에 이제 일상용 어가 되다시피 해 있다. 그리하여 잘못된 전달로 오해를 일으키고 있는 점 도 분명히 있다. 뒤에 자세히 언급하겠지만 보통 BIT라 함은 좁은 의미로는 생물 유전자인 DNA의 염기서열을 분석하여 이를 정보화 한 여러 가지 기 술을 말하고 넓은 의미에서는 생명현상의 신호를 정보화나 기타의 방법으로 궁극적으로는 삶의 질을 향상시키는 것이다. 이 리포트를 요약하면 BIT 기 술들을 서술해 보고 그들의 긍정적인 면인 생명의 연장과 삶의 질의 향상이 라는 것과 그에 반해 뒤따르는 문제점을 사회적인 면과 경제적인 면을 기술 해보았다. 사회적인 면에서는 윤리적, 법적 등의 여러 각도에서 바라보고 경 제적인 면에서는 국가적 경쟁력과 고용의 증대 등의 사안에 대해서도 기술 하였다. 인류는 헤겔의 정-반-합의 변증법적인 논리로 발전단계를 거치게 된다. 마찬가지로 우리가 다루는 이런 문제 역시 좋은 합의점을 이끌어내어 난관을 승화시키는 지혜를 찾아보도록 노력해야 한다.Ⅰ. 서론1. 생명과학 (Bio Technology)과 정보기술 (Information Technology)1) 인류역사상 인간의 관심사 생명연장의 꿈지구상에서는 매초마다 수천 내지 수만 명의 새로운 생명들이 세상의 빛을T를 주력 분야로 재편하는 등의 활발한 움직임을 보이며 이 분야에 속속 진출하고 있다.하지만 현재우리나라의 BIT 기술개발 현황은미국과 유럽 등 선진국에 비하면 첫 걸음마 단계에 불과하다{) 우리나라는 그 동안 지나치게 I.T산업에만 편중 투자하였다.. 핵심장비와 소프트웨어는 대부분 수입에 의존하고 있으며, 특히 BIT 전문인력의 부족은 최대 취약점으로 꼽히고 있다. 그럼에도 불구하고, BIT기술개발은 이제 선택이 아닌 필수 연구개발 과제로 부상하고 있다. IT와 BT를 접목시킨 퓨전 기술이 우리나라의 신 경제 앞날을 좌우하게 될 것으로 예상되기 때문이다.3. BIT발전에 대립되는 사안들BIT발전을 그 누구도 막을 수는 없다. 오리려 발전요소를 저해하는 것이 반인륜적인 행위일수도 있는 것이다. 하지만 또한 인간으로서의 윤리적 선을 침범하는 발전 또한 외줄 타기 하는 광대처럼 아슬아슬 하기만 하다. 기술발전 과정에서 또는 기술의 상용화과정에서 그리고 실용화 후 돌출 되는 문제점에서 우리는 꼼꼼히 되짚어야 한다. 이미 우리는 영화, 소설 등 상상을 통한 그 우려들을 간접경험을 하고 있다.1) 문제점을 바라보는 시각우리가 BIT의 전체적인 것에 대해 문제 제기한다는 것은 불가능하다. 단지 BIT라는 것 은 상징화된 말일뿐이라는 것이다. 그렇다면 그 개개의 기술들을 요모조모 따져보고 각각 의 문제점들을 찾아내야 한다. 그러기 위해서는 각각의 기술에 따른 문제점을 바라보는 시각을 나누어 정의해야 한다. 각각 크게 사회적 문제와 경제적 문제 그리고 기술적 문제 로 나누어진다. 그러나 기술적 문제는 두 전자의 문제점에 비해 어떤 획기적인 다른 기술 의 발전으로 비교적 어렵지 않게 해결될 수 있다. 즉 어떤 Driving force가 개발 될 때까 지 시간이 해결해 줄 것이다.2) 현재 대두되는 사안의학의 발달, 삶의 질의 향상이라는 문제와 덧붙어 사회적 문제는 각종 윤리적 시각 외 에 법에 포함되는 개인정보유출의 위험, 신 귀족의 출현, 생명경시 등의 문제점들을 경제 적 개발을 위한 귀중한 도구로 인식되고 있다. DNA 칩을 사용함으로써 극미량의 시료만으로도 분석이 가능할 뿐 아니라 표적 DNA의 염기서열을 여러 부위에서 동시에 규명할 수 있게 되었다.2. DNA 정보의 Data Base화의 각국의 동향1) 인간유전자의 상품화1 아이슬란드{대서양 북단의 작은 섬나라 아이슬란드{) 대서양 북부에 있는 섬나라로서 면적 10만 2819㎢. 인구 28만 명(2000). 인구밀도 11.6명/㎢(2000). 정식명칭은 아이슬란드 공화국(Republic of Iceland)이다. 수도는 레이캬비크이며 공용어로 아이슬란드어를 사용하고 있다.가 세계 최초로 전 체 국민의 유전자 정보를 상품화해 스위스의 로슈 홀딩에 팔 았다. 지난 90년부터 미국을 중심으로 선진국들이 '인간게놈 프로젝트'를 국가 중점사업으로 지정해 인간 유전자의 비밀을 캐내기 위해 각고의 노력을 기울여 왔지만 특정국가가 자국민 의 유전자 정보를 제공한 것은 이번이 처음. 이로써 인간 유 전자 연구에 획기적인 전환과 발전이 가능해질 전망이다. 로 슈 홀딩사는 아이슬란드 정부와 앞으로 5년간 28만여명의 아이슬란드 전국민의 유전자 정보 를 이용, 신약개발과 각종 연구를 진행하는 2 억달러의 계약을 했다. 아이슬란드 의회는 이 미 1998년 12월 국민들의 유전자 정보에 대한 데이터베이스화 작업을 승인하는 법안을 통과 시키는 등 법적인 문제도 해결한 상태이다. 아 이슬란드는 유럽대륙과 워낙 떨어져 있어 지난 1천년동안 국민 대다수가 푸른눈과 금발 등 유 사성을 잘 보존해 온데다 강력한 의료보장제도 덕분에 국민 개개인의 보건기록이 잘 보존돼 있는 점등이 유전자 연구에 거의 완벽한 자료를 제공할 것으로 평가받고 있다{) 유전자 정보를 쉽게 데이터 베이스화 할 수 있었던 가장 큰 이유는 적은 인구이다.. 이번 유전자 데이터베이스 작업을 제안한 아이 슬란드의 의학자 카리 스테판슨은 "이번 결정이 유전병 등 각종 질병에 대한 비밀을 푸 는 중요한 열쇠를 제공, 국민보건의 질을 향상시킬 수전해가고 있다.지문인식기술은 주로 범죄수사를 위하여 발전되어 왔다.{) 하지만 1인당 10개 이상의 지문을 가지므로 데이터 베이스화 한다하여도 그 양은 실로 엄청난 양이다. 때문에 보다 신속한 신분감별이 가능한 대체 생체측정분야가 필요하다.주로 범죄현장에서 채취되는지문을 가지고 서버 혹은 메모리에 저장된 지문 데이타와 비교하는 것에서부터 시작하여 휴대용 지문검출기를 도입하여 무선 데이터통신을 이용하여 수배자를 확인할 수 있는 방법으로 발전하였으며, 개인 화기의 사용을 제한하는 방법으로도 기술이 적용되고 있다.2) 홍 채(Iris)다음으로 홍채를 이용한 인식기술이 있다. 홍채는 생후 3년 이내에 사람마다 고유한 패턴이 형성되어 일란성 쌍둥이라도 서로 형태가 다르며 형태가 평생 변하지 않는다. 그리고 홍채는 망막과 달리 눈의 표면에 위치하기 때문에 안구 내 질병에 영향을 받지 않으며 눈의 충혈과도 상관이 없고 눈을 가까이 밀착하지 않아도 20cm정도 떨어진 거리에서도 충분히 측정이 가능하다.홍채인식은 홍채와 무늬, 형태, 색깔 등 250여 가지가 넘는 판단 근거를 통해 인증을 수행하기 때문에 다른 생체인식시스템에 비해 가장 완벽하게 개인을 식별할 수 있다. 따라서 잘못 인식될 확률이 가장 낮다{) 홍채의 빛깔은 인종, 연령, 유전 등등에 따라 변하며, 다시 말하면 얼굴 생김새만큼이나 다양하다는 의미이다.는 장점을 갖고 있어 고도의 보안을 요구하는 곳에 적합하지만 아직까지는 정확도가 가장 높은 반면 장비의 크기가 크고, 가격이 비싸다는 단점이 있다. 그리고 홍채인식의 가장 큰 단점으로 꼽히는 것은 사용자의 거부감이다. 홍채 인식은 생체인식 분야 중 가장 정확하다고 볼 수 있지만 사용자의 눈을 대고, 확대측정하고, 그렇게 해서 얻은 이미지로부터 데이터를 추출해내는 일련의 기술 구현이 너무 고가이다. 그리고 많은 문제점들이 아직 미해결 상태이기 때문에 대중 화 되기에는 많은 어려움이 있다.3) 음 성(Voice)다음으로 사용되고 있는 기술은 음성을 이용한 기술이다. 음 편의 사람들은 이 과학기술사회에서는 바로 자유로이 양도를 못하게 하는 것 이 이제는 인간존엄을 훼손시키는 결과를 가져오게 된다는 것이다. 찬성론에 따르면 신 체의 일부가 양도될 수 있다 하여, 혹은 인간을 신체부분들의 집합체로 본다하여 사회 에서 개인의 존엄이 반드시 훼손되지는 않는다.2. 생명윤리와 법신학자들이나 윤리학자들, 그리고 의학을 포함하여 과학에 종사하는 사람들은 왕왕 법을 너무 단순화시켜 보는 감이 없지 않다. 그들은 법이 사회에서 너무나도 복잡하고 오랜 과정을 거쳐 나오는 인간활동이자 바로 결정의 문제라는 것을 간과한다. 그러나 곰곰 생각해 보면 법은 그렇게 간단하게 정의될 성질의 것이 아님을 알 수 있다. 법은 규칙에 관계하나 규칙만으로 이루어 진 것은 아니고, 도덕을 소중히 여기나 도덕 그 자체는 아니며, 과학을 고려하기는 하나 과학적이지는 않으며, 정치무대의 중요한 의제이기는 하나 현실정치 그 자체는 아닌 것이 분명하다.{) 고지마 다쿠야, 『바이오인포메틱스 특허』, 세창출판사, 2002, 58 ff.그러고 보면 법은 사회에서 이런저런 심각한 난맥상 혹은 대립상황에 처해 어떤 결말이 나야 할 것인가에 대해 미리 모르는 가운데서도, 폭력에 호소함이 없이 결정에 이르도록 노력하는 인간활동의 일환인 것이다. 그런 의미에서 법은 본질적으로 결정의 문제이며, 다시 이는 진리에 부합하는 결정이 아니라, 적어도 다른 대안들보다는 비판당할 여지가 적다는 의미의 결정의 문제인 것이다.이러한 결정은 또, 예컨대 도덕에 있어서처럼 선과 악, 혹은 정과 부정사이의 선택의 의미로서의 결정이 아닐 때가 많다. 사람들은 첨단과학기술적용을 둘러싼 갈등문제에서 옳고 그른 것을 구별하기 위해 법률가를 필요로 한다기보다는 어쩌면 양당사자 모두에게 어느 정도는 일리 있는 주장이나 권리들 사이의 갈등을 조정하기 위해 법과 법률가를 필요로 하는 것이다.{) 고지마 다쿠야, 『바이오인포메틱스 특허』, 세창출판사, 2002, 110 ff.1) 각각의 생명윤리문제예컨대 유전자를 둘러등

공학/기술| 2002.12.05| 21페이지| 1,500원| 조회(906)

생명공학, 바이오, 생명연장, BIT

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PC PET Blending

서 론일반적으로 상용성 블렌드에 대한 연구는 지난 몇십년 동안 확대되어져 왔다. 고분자 과학과 기술에 대한 우선적인 초점은 새로운 고분자와 새로운 고분자가 나타내는 화학적 변수들을 개발하는 것이었다. 그러나 새로운 고분자합성 제조비용이 너무나 비싸서 결국은 새롭거나 다른 화학구조가 항상 원하는 목적을 달성하는데 필요하지는 않다라는 것을 알았다. 블렌드는 어떤 한 고분자로부터 얻을 수 없는 성질들을 결합함으로써 새로운 물질을 개발하는 훌륭한 방법인 것으로 보여져왔다. 상용성 고분자 블렌드보다는 비상용성인 고분자 블렌드에 의한 고분자재료의 개질방법은 구성고분자들의 장점을 조합한 새로운 재료를 얻는 방법으로서 산업체, 학계등에서 많은 연구가 진행되고 있다. 이중 비상용성 Blend 고분자들이 앞의 것보다 압도적으로 많으며 이러한 비상용성계에 상용성을 도입하려는 시도인 상용화는 고분자 Blend연구의 주축을 이루고 있다고 할 수 있다. 이는 새로운 고분자를 연구 합성하는 것보다 더 많은 경제적 이익이 주어진다. 비상용계 고분자 Blend는 혼합시 상분리가 발생하며 계면간의 접착력이 약해지기 때문에 최종 물성이 저하되는 문제가 있다. 극성 고분자의 Blend는 상호작용이 가능한 극성기의 도입등으로 엔탈피항을 이용한 상용성제로 사용하여 dispersive interaction을 향상시켜 물성을 개선하려는 방향으로 연구가 이루어지고 있다.1-3)Poly(ethylene terephthalate)[이하 PET]는 강도 강성은 일반 플라스틱중에서 가장 크고 내열성 양호하며 전기특성, 내약품성, 치수안정성, 양산성, 착색성이 뛰어나다. 이러한 우수한 물성에 의하여 산업용 재료로 널리 사용되어 왔으며 또한 복합재료의 첨가 물질로도 사용되어지고 있다. Poly(carbonate)[이하 PC]는 Engineering Plastic에 속하며, 비스페놀-A를 주원료로 하여 제조한다. 기계적 강도가 강하고, 인장강도, 휨강도 뿐만 아니라 충격강도도 매우 큰 값을 나타내며, 열적안정성과 치ifferential scanning calorimery)를 사용하여 블렌딩시에 가공조건이 변화함에 따른 열적특성 변화를 고찰하였다. 시료의 무게는 약 6∼10 mg으로 하였고 순수한 PET, PC 와 조성이 각각 75/25, 25/75, 50/50 그리고 50/50에 Sb2O3 1 wt(%)를 넣은 시료와 순수한 LLDPE, PS와 50/50넣은 시료를 30 ℃에서 300 ℃까지 분당 20 ℃로 승온시키며 sca nning하였다. DSC thermogram으로부터 브렌딩시 가공조건에 따른 Tg, Tc 및 Tm의 변화와 상용성 및 열적특성을 살펴보았다.Light Scattering을 이용한 상분리 현상관찰상분리 실험은 light scattering를 이용하였으며 632.8nm의 He/Ne laser 광원과 CCD Dector를 장착하여 자체 제작된 장치를 사용하였다. 상분리 현상을 관찰하기 위하여 자체 제작한 Light Scattering기기를 이용하여 각각의 조건에 따라 시료를 준비하여 결정화 형성 과정을 용융상태에서 온도변화에 따라 실시간으로 측정하여 시료의 상분리 현상을 살펴보았다.Q={∫I(q)q}sup2{dq}Q : 적분값 q : vector 표시I(q) : q에서의 Invanat(QVv)NMR을 이용한 상호에스테르 교환 반응 관찰상호 에스테르 교환반응 정도를 측정하기 위하여 200 MHz Varian(Model Gemini 200) proton NMR을 사용하였다. 얻어진 Blend 시료를 25 mg 채취하여 deuterated chlorofo rm/trifluoroacetic acid를 70/30의 조성비로 만든 혼합 용매에 녹여 사용하였다. 혼합용매에 만들어진 Blend를 녹인후 tube에 약 5 cm정도 채운 후 NMR의 기기에 넣고 작동시켜 나오는 피크를 관찰하여 가공조건에 따른 변화를 관찰하였다.Flexural Testing(UTM)Lolyd사의 LR-10K 인장시험기를 이용하여Blending 조건에 따른 시료의 기계적 특성을 측정하고 FS 개의 뚜렷한 Tg를 가지며 비상용성이라면 두 개의 Tg를 갖는다.6) 조성이 변화함에 따라서 Tg가 변화함을 확인할 수 있는데 PC의 조성이 클수록 비상용성이 크다는 것을 25/75에서 두개의 Tg가 나타남을 이용하여 확인할 수 있었으며 PET의 조성이 클수록 상용성이 커짐을 75/25에서 단일 Tg가 나타남을 이용하여 확인할 수 있었다. 따라서 PET의 조성이 커질수록 상용성이 커진다는 것을 알 수 있었다. PET/PC의 Blend의 대해 상용제를 가해준 경우와 사용하지 않을 경우에 대한 PET 및 PC의 Tg를 측정하고 그 결과를 Table 2에 나타내었다. 그리고 Figure 2와 Table 2를 보면 PET의 함량이 증가함에 따라 Tc, Tm의 ΔH값이 증가하는 모습을 볼 수 있다.Figure 2. Delta H's change by PET ratio또 실험 결과 순수 PET의 용융온도는 256.3 ℃, 유리전이온도는 75.4 ℃로 측정되었으며 순수 PC의 Tg는 139.3 ℃로 측정되었다. 이로부터 PC은 PET에 비하여 상대적으로 내열성이 높음을 확인 할 수 있었고 이는 PC에 존재하는 경직된 bisphenol-A에 의해 밀도가 낮아지면서 생기는 결과라고 생각되어 진다. Figure 2에서 보는 바와 같이 실질적인 PET/PC blend의 Tg shift 정도가 다름을 볼 수 있는데 PC 함량의 증가에 따라 유리전이 온도의 상승을 볼 수 있고 이로부터 내열성이 증가함을 볼 수 있었다.이론적값과 실험실적 값을 비교하기 위해 아래와 같은 Fox eq.에 적용 시켜 보았다.rm scale 90{ {1 } over {{T}_{g}{}blend }= { {W}_{1}} over {{T}_{g1} }+ {{W}_{2} } over {{T}_{g2} } }여기서 Tg1 과 Tg2 는 각각의 homopolymer 상태에서 Tg 이며 w1과 w2는 각각의 질량 분율을 나타낸다.이 식에 적용시켜 상용성 Blend의 Tg를 계산하면 1/Tg=0.5/79.9+0.5/1 thermogram of LLDPE/PS blends (a) pure PS (b) LLDPE/PS(50/50) (c) pure LLDPE상분리 현상의 측정자체제작한 Light Scattering기기를 이용해서 측정한 광산란 현상은 intensity의 차이로서 그 상분리 현상의 정도를 해석할 수 있다. 산란은 균일계를 통과 할 때보다 불균일계를 통과할 때 산란 각이 커지기 때문에 intensity 값이 커지게 된다. intensity 값이 높게 나타난다는 것은 blend의 상 분리가 많이 일어나서 sample의 밀도 차에 의해 빛의 산란이 많아짐을 의미하고 이는 또 상용성이 떨어지게 됨을 의미한다. intensity 값이 낮으면 blend의 상분리가 적음을 의미하고 PET/PC blend의 계면이 상대적으로 불확실하며 밀도 차가 거의 없으므로 그만큼 상용성이 좋다고 할 수 있다.4) intensity는 다음으로부터 알 수 있다.Q= INT _{0 }^{ INF }I(q)q ^2 dq여기서 I(q)는 레이저의 산란된 양을 말하며 q는 scattering vecter의 개념이다. I(q)의 정보를 데이터화한 것이 바로 intensity 정보 이다.5)Figure 6. Invanant QVv of PET/PC blends as PET content.Figure 6는 PET 함량에 따른 산란 정도를 나타낸 것이다. 보는 바와 같이 균일계인 PC에서는 산란이 거의 없다가 PET 25 %의 경우에 가장 높은 산란을 보인 후 다시 감소함을 볼 수 있다. 이것은 PET의 양이 감소할수록 불균일계가 되므로 산란되는 정도도 증가하는 것이다. 따라서 PC에 들어있는 bisphenol-A 그룹의 영향으로 보인다. PET 75 %를 보면 PC의 함량이 PET 보다 많을 경우에 산란되는 값이 더 작아지는 것을 볼 수 있다. 이것으로 PC의 양이 많아 질때 더 많은 불균일이 존재함을 알 수 있었다. PET, PC의 functional group끼리 만나면 계면이 생기는데 이 계면이 공중 나타낸 것이다. PET, PC, PET/PC Blend의 NMR측정 결과를 Figure 10∼12. 에 나타내었다. Figure 11, 12. 에 의한 NMR의 적분값으로 에스테르기의 변화를 살펴보면 촉매 1 wt% 20 min동안 annealing을 한 blend는 27.66 %의 상호 에스테르 교환반응이 일어났고 촉매 1 wt% 30 min동안 annealing을 한 blend는 33.8 %의 상호 에스테르 교환반응이 일어났다.Figure 10. 1H NMR spectra of PET/PC blends (a) pure PET (b) PET/PC (c) pure PCScheme 1 . Sturcture of PET,PC, PET/PC blend그리고 촉매 2 wt% 10 min동안 annealing을 한 blend는 5.95 %의 상호 에스테르 교환반응이 일어났다. time과 촉매양에 따라 에스터기가 증가함을 알았다. 이는 time과 촉매가 상호 에스테르 반응에 중요한 요소라는 것을 알 수 있다.가공 시간과 촉매의 양이 늘어남에 따라 4.85 ppm에서 새로운 peak가 생기는 것을 볼 수 있다. 새로운 peak가 가공시간에 따라 커지는 것은 상호에스테르 교환반응의 정도가 증가함과 연관지어 생각해 볼 수 있다. 상호에스테르 교환반응은 PET과 PC에 포함되어 있는 에스테르기가 상호간의 교환 반응에 의하여 공중합체를 형성함에 기인하는 것이다. 이로부터 가공 시간과 촉매의 양의 증가에 따라 상호에스테르 교환 반응이 증가함을 확인 할 수 있다.5)Figure 12. 1H NMR spectrum of PET/PC blends as catalyst content.(a) with 2 wt% (b) with 1 wt% (c) noneFigure 11. 1H NMR spectra of PET/PC blends. (a) annealing time 10 min (b) annealing time 20 min (c) annealing time 30 minPET와 PC는 용융 가.

공학/기술| 2002.06.19| 10페이지| 1,000원| 조회(964)

에스테르화, PC, pet, 상용성, Blend

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LLDPE FIBER의 가공조건이 구조 및 물성에 미치는 영향

서 론고분자 재료로서의 섬유의 독특한 특성은 서유가 구조, 성질, 그리고 기하학적인 이방성을 갖는 물질이라는 점이다. 특히 PET, Nylon 등 합성섬유는 섬유내부에 섬유간의 방향으로 고분자쇄가 나란히 배열되는 정도가 일반적으로 높아야 섬유용으로 유용하게 사용되어지는 물성을 갖는다. 이 분자쇄의 배향도를 높이기 위해 섬유를 방사한 후 연신을 하는 2단계 섬유제조법이 합성섬유가 처음 발명되었을 때인 1940년대부터 사용되어져 왔다. 2단계 섬유 제조공정중 섬유물성에 가장 크게 영향을 미치는 요소로는 미연신사의 방사속도, 연신배율, 연신온도 등을 들 수 있다. 이중 방사속도는 생산성과 직접 관련이 있어 합성섬유의 생산 초기인 1950년대부터 방사속도를 높이려는 연구가 활발히 이루어져왔다. 또한 섬유의 강도는 방사속도가 증가할수록 증가한다는 것으로 알려져 있으며 이에 대한 연구는 합성섬유 생산초기부터 현재까지 계속되어지고 있다.1)-3)90년대 들어와서 고속방사 권치기가 상업화되면서 권치속도의 증가로 기존의 방사와 연신으로 나누어진 2단계 섬유제조 방법에서 방사만으로 섬유제조가 끝나는 1단계 섬유제조 방법으로 섬유의 제조공정이 바뀌었다. 이러한 생산방법의 변화로 인해서 섬유의 물성도 많이 변화가 있었다. 예를 들어 1단계 제조법을 사용하면 염료의 흡착을 높이고 열수축률이 떨어지게 된다. 이는 비정형 부분이 더 크기때문이라고 설명할 수 있다. 즉, 1단계 방법이 2단계 방법보다 crystallite의 크기는 큰데 반해 crystallinity는 유사하거나 오히려 작아서 crystallite 사이의 무정형 영역이 상대적으로 크고 이에 따라 염료를 통과시킬수 있는 통로가 커져 낮은 온도에서 염착성이 높아진다. 열수축률에 대한 직접적인 보고는 많지 않지만 이 역시 무정형 크기의 증가로 인한 변화, 즉 crystallite 상이의 taut tie molecules의 상대적 개수 감소 및 crystallite의 수축방해에 의한 것으로 알려져있다. Linear Low Dens결정화가 이루어지게 된다. 이는 Tensile strength, Puncture resistance, tear strength 등을 크게 해주는 tie molecules의 절대적인 양이 많아지게 하는 원인이 된다. 요즘 Metallocene계 촉매에 의한 LLDPE의 개발로 인해서 투명도, 강도등 물성의 향상을 기대할 수 있게 되었으며 이에 따른 연구가 활발히 진행되고 있다.4)-7)따라서 본 실험에서는 LLDPE 섬유의 가공조건이 구조와 물성에 어떠한 영향을 미치는가를 살펴보았다.실 험Melt spinningCapillery Rheometer(Instron model 3211)를 사용하여 LLDPE(한양화학3120,ρ=0.92g/cm3)를 220℃에서 직경 0.052inch인 방사구를 통해서 속도를 10.74cm/min로 일정하게 유지하였다. Robbin의 Drawing Ratio(DR) 는 50, 100, 200, 300 그리고 400으로 변화를 주었으며 이중 DR 50을 80℃에서 2배, 4배, 6배 그리고 8배로 Second Drawing Ratio(SDR)의 변화를 주어 2차연신 하였다.섬유의 복굴절측정제조한 LLDPE 섬유를 ORTHOPLAN Largefield Microscope(Leitz)를 이용하여 복굴절률을 측정하였다.{DELTA n={ GAMMAi} over {D}Δn : 복굴절률Γ : 경로차(nm)D : 시료의 직경(nm)경로차는 sum of tiling angles 2i 로 읽은 수치(retardation)를 이용하여 B type compensator를 이용하여 계산하였으며 D는 λ=546.1을 이용하여 계산하였다.Tensile TestLLDPE 섬유를 Universial Test Machine(LLOYD)를 이용하여 circular 5N, extension 30cm, main speed 200m/sec 조건으로 modulus, maximum strength, elongation at brek를 각각 측정하였다.FT-IR을 이용한 결정배로 복굴절률을 측정한 결과를 Table1에 나타내었다.Table 1. Birefringence vs DR and SDR{연신비diameter(mm)△nSDR20.140.015SDR40.10.025SDR60.0840.02695SDR80.0770.04835DR500.1700.00826DR1000.1350.01622DR2000.0850.02150DR3000.0450.0248DR4000.050.04065Table1의 결과를 가지고 DR과 SDR의 변화를 Fig 1과 2에 각각 나타내었다.{Fig 1. A plot of DR vs Birefinence of LLDPE fiberDR과 SDR이 증가함에 따라서 보는 바와 같이 복굴절율이 증가함을 확인할 수 있으며 DR이 50에서 400으로 증가함에 따라서 복굴절율이 증가하는 것을 확인할 수 있었다. SDR도 2배에서 8배로 증가하면 약 4배정도 복굴절율이 증가함을 관찰하였다. 따라서 연신에 의해서 배향이 일어났음을 알 수 있었다. 특히 DR400과 SDR 8배일때의 변화의 폭이 큼을 관찰할 수 있는데 이는 위에서 언급한것처럼 LLDPE는 결정성 고분자이므로 낮은 온도에서도 결정화가 잘 일어난다. 따라서 연신비가 증가할수록 결정화가 증가하{Fig 2. A plot of SDR vs Birefingence of LLDPE fiber고 이것이 복굴절율의 증가에도 영향을 미친다는 것을 확인하였다.Tensile test에 따른 기계적 물성 변화UTM을 이용하여 연신비에 따른 기계적물성의 변화를 Table 2에 나타내었다.Table 2. Machenical Properties of DR and SDR{연신비diame-terMax. strengthElongation at breakModulusSDR273.28220.9251132.88SDR4170.6798.761257.73SDR60.08384.545.551658SDR80.07421.528.042140DR500.1770.94420.012.78DR1000.12487.4333.627.8DR은 좋아지기 때문이다. 반면 비결정영역의 불안정한 Tie chain으로 인해서 elongation at break 감소함을 관찰할 수 있었다.{Fig 3. A plot of DR vs Max. strength of LLDPE fiber{Fig 4. A plot of DR vs Elongation at break of LLDPE fiber{Fig 5. A plot of DR vs Modulus of LLDPE fiber{Fig 6. A plot of SDR vs Max. strength of LLDPE fiber{Fig 7. A plot of SDR vs Elongation at break of LLDPE fiber{Fig 8. A plot of SDR vs Modulus of LLDPE fiberFT-IR을 이용한 결정배향도 측정FT-IR이용해서 측정한 결정배향도를 측정한 결과를 Table 3에 나타내었다.Table 3. Orientation factor of DR and SDR{720cm-1730cm-1D720D730fafbfc0°90°0°90°SDR20.3074SDR40.4197SDR60.00780.01120.00280.00910.69640.3077-0.3000-0.11260.5767SDR80.00380.01280.00190.01080.29690.1760-0.3787-0.34640.7251DR500.04320.04900.04000.04420.88160.9050-0.0327-0.04110.4781DR1000.03210.03670.02970.03080.87470.9643-0.0120-0.04360.5476DR2000.01420.01850.01120.01420.76760.7887-0.0758-0.08400.6541DR3000.7932DR4000.9360위의 결과를 이용하여 Fig 9와 10에 결정배향도의 변화를 나타내었다.{Fig 9. A plot of DR vs fc of LLDPE fiber{Fig 10. A plot of SDR vs fc of LLDPE 을 확인할 수 있었다. 또한 2차 연신을 하였을 경우 더 큰폭의 용융열 상승이 확인되었으며 이는 배향도가 더욱 많이 증가함을 확인할 수 있는 예가 되었다. 또한 결정화도가 증가함에따라서 열적 특성이 증가함을 함께 관찰하였다.{Fig 11. A plot of DR vs Heat of fusion of LLDPE fiber{Fig 12. A plot of SDR vs Heat of fusion of LLDPE fiber결 론LLDPE 섬유의 가공조건의 변화를 주었던 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.1. 연신비가 증가할수록 복굴절과 배향도는 증가한다. 또한 2차 연신이 되었을겨우 더욱 많은 복굴절과 배향도의 변화를 알 수있었다.2. 연신비가 증가할수록 기계적 물성이 증가 한다는 것을 확인하였다. 즉, Maximum strength, Modulus는 증가하고 Elongati-on at break 는 감소함을 관찰하였다.3. 연신비가 증가함에 따라서 결정배향도 역 시 증가함을 확인하였다.4. 연신비가 증가함에 따라서 Heat of fusion 이 증가하고 이에 의해서 결정화도가 증가 함을 확인하였다. 따라서 열적 특성이 함 께 증가했음을 관찰하였다. 따라서 1차연 신보다 2차연신을 하였을 때 용융열과 배 향도 그리고 결정화도가 증가함을 확인하 였다.참 고 문 헌1. P. G. Koo, S. I. Kim, Y. H. Park, Y. C. Kim and D. K. Kim, Polymer(Korea), 21, 633 (1997)2. T. W. Cheng, H. Keskkula and D. R. Paul, Polymer, 33, 1606 (1992)3. T. I. Min, J. S. Gong & N. S. Kim, J. Polym. Sci. & Tech, 4, 23-29 (1993)4. H. Suarez, J. W. Barlow and D. R. Paul J. Appl. Polym. Sci., 29, 3253 (1984)5. T. G. Lee, "Analysis of the 학기

공학/기술| 2002.05.16| 7페이지| 1,000원| 조회(653)

LLDPE, Fiber, spinning, 배형도, 연신비

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fiber spinning 평가B괜찮아요

서 론PET, Nylon 등의 합성섬유는 섬유내부에 섬유간의 방향으로 고분자쇄가 나란히 배열되는 정도가 일반적으로 높아야 섬유용으로 유용하게 사용되어지는 물성을 갖는다. 이 고분자쇄의 배향도를 높이기 위해 섬유를 방사한 후 연신을 하는 2단계 섬유제조법이 합성섬유가 처음 발명되었을 때인 1940년대부터 사용되어져 왔다. 2단계 섬유 제조공정 중 섬유물성에 가장 크게 영향을 미치는 요소로는 미연신사의 방사속도, 연신배율, 연신온도 등을 들 수 있다. 방사속도는 생산성과 직접 관련이 있어 합성섬유의 생산 초기부터 방사속도를 높이려는 연구가 활발히 이루어져왔다. 또한 섬유의 강도는 방사속도가 증가할수록 증가한다는 것으로 알려져 있으며 이에 대한 연구는 합성섬유 생산초기부터 현재까지 계속되어지고 있다.1)PP, PET, PS는 모두 범용 고분자로써 실생활에 그 활용도가 높으며 가공성도 좋아 주로 일회용 용기 및 포장용 재료로 널리 쓰여지는 고분자이다.폴리프로필렌(PP)은 PE와 같이 또 하나의 폴리올레핀(Polyolefin)플라스틱이다. 이것은 PE보다 경도가 높고 인장강도가 크며 투명도가 좋은 특성이 있다. 그밖에 수증기에 대한 차단성이 우수하며, 높은 결정성(結晶性) 때문에 연화온도가 높아서 능히 150 ℃까지 견딜 수 있어 PP로 포장된 식품, 의약품의 고압수증기 살균도 가능하다.폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 우수한 물성에 의하여 섬유, 필름, bottle과 같은 여러 가지 산업용 재료로 널리 사용되어져 왔으며 또한 복합재료의 첨가 물질로도 사용되어지고 있다. PET Fiber는 섬유내부에 섬유간의 방향으로 고분자쇄가 나란히 배열되는 정도가 일반적으로 높아 섬유용으로 유용하게 사용되어지는 물성을 갖는다.폴리스티렌(Polystyrene)수지는 강도와 높으며 성형가공이 양호한 비결정성 수지로 열성형이 매우 편리한 수지이다. PS는 벤젠과 에틸렌으로부터 에틸벤젠을 만들고 탈수소화해서 스테렌모노머를 만든 다음, 이것을 중합해서 만드는 것으로 고주파 전류의 절연성이 미치는 영향과 섬유의 배향도에 미치는 영향을 알아보았다.실험 방법시료본 실험에서 SKC에서 제조한 PET와 미원에서 제조한 PS, 삼박 LFT에서 제조한 PP를 이용하였다.Melt spinning(용융방사)Capillery Rheometer(Instron model 3211)를 사용하여 Rheometer의 온도가 280 ℃에 도달하면 시료를 치밀하게 packing 시키고 bobbin의 직경(8.8 cm)과 spinning die의 입구의 직경(0.946 cm), spinning die의 출구의 직경(0.13 cm), plunge속도(0.2 cm/min)를 이용하여 각각의 DR(Drawdown Ratio)에 따른 take-up 속도(RPM)를 맞춘다. (DR은 각 시료별로 50, 100, 200, 300으로 실험){DR= { V} over { { V}_{0 } }{{ V}_{0 }= { π× { R}^{2 }×plunge속도 } over { π× { r}^{2 } }{V=π×D×ND : bobbin의 지름N : take-up 속도R : spinning die 입구 반지름r : spinning die 출구 반지름2차 연신 및 열 수축 실험Intron사의 Isothermal chamber를 사용하고 설정은 Speed는 100 mm/min로 설정, 연신할 길이를 설정한다. 시료의 길이는 20 mm로 통일한다. sample은 각 DR(50, 100, 200, 300)별로, 연신온도(PET : 80 ℃, 100 ℃, PP : 100 ℃, 120 ℃)별로, 연신비(2배, 3배, 4배, 5배)별로 만든다. 연신온도를 Tg-Tm사이와 Tm 이상으로 설정한 후 (80 ℃, 100 ℃, 120 ℃) chamber를 닫고 5∼10분간 기다린다. 연신이 끝나면 chamber를 열어놓고 온도가 상온까지 떨어질 때까지 놓아둔다. (급격한 온도 변화시 수축이 일어나는 것을 방지하기 위해서) 섬유의 연신이 다 끝나면 각각 sample에 20 mm씩 표시를 하고 chamber의 온도를 10ORTHOPLAN Largefieldt Microscope(Leitz)를 이용하여 복굴절률을 측정하였다.{DELTA n={ GAMMAi} over {D}Δn : 복굴절률Γ : 경로차(nm)D : 시료의 직경(nm)경로차는 sum of tiling angles 2i 로 읽은 수치(retardation)를 이용하여 B type compensator를 이용하여 계산하였으며 D는 λ=546.1을 이용하여 계산하였다. 또한Compensator는 K-type과 B-type을 이용하였으며 K-type은 시계 반대방향으로 45°회전하고 B-type은 시계방향으로 45°회전시킨후 측정하였다.Mechanical testUniversial Test Machine(LLOYD社 LR10K)을 이용하여 crosshead speed 20 mm/min, sample length 20 mm의 조건으로 1차 연신한 fiber와 2차 연신한 fiber를 각 5회 이상 test 후 평균값으로 modulus, tensile strength, elongation at break를 각각 측정하였다.DSC를 이용한 결정화도 측정Mettler Toredo (Korea) LTD.의 TC 10A(differential scanning calorimetry)를 이용하여 30 ℃에서 300 ℃까지 20 ℃/min으로 일정하게 승온시키며 sample의 heat of fusion을 측정하고 이를 이용하여 결정화도에 대해 알아보았다.상대 결정화도 : {{ DELTA H }_{m} - { DELTA H}_{c}절대 결정화도 : {{ { DELTA H}_{m}- { DELTA H}_{c} } over { { DELTA H}_{100%} }{{ DELTA H}_{ 100%}: 100% crystalline결론 및 고찰열 수축 실험figure 1. 은 PET 연신비에 따라 2배 3배 4배 및 5배로 2차 연신후 수축률을 측정한 것이다. 위에서 보이는 것과 같이 PET의 수축률은 3배 이상 연신 시 수축률은 2배 연신에 비해수축이 되지 않는다는 것을 알 수 있었다. 또한 온도에 따른 수축률의 변화는 큰 차이를 보이지 않고 있다.figure 2. 는 PP의 수축률을 표시한 것이다 위에서 보는 바와 같이 PET와 마찬가지로 연신비가 증가 할 수록 수축률은 감소하는 것으로 나타났다. 또한 PET와는 달리 연신비에 따라서 지속적으로 수축률이 서서히 감{{figure 2. shrinkage ratio of PP as a function of 2nd drawdown ratio for 1st drawdown ratioa) 100 ℃ b) 120 ℃소하고 100 ℃와 120 ℃에서 2차 연신후 수축률을 비교해 보면 120 ℃에서의 수축률이 더 증가하는 것으로 나타났다. 이는 PP의 결정화속도에 기인하는 것으로 보아지고 또한 Tm이상에서 2차 연신하는 것이 수축이 더 많이 되었음을 나타낸다. 하지만 PP의 DR 50에 비해 DR 100과 DR 200의 비율에 따른 수축률이 증가하는 경향을 보이는데 이 역시 저속에서의 연신시 결정화 속도에 의해 수축률이 감소한 것으로 보인다.섬유의 복굴절 측정figure 3. 은 PET, PP 및 PS의 연신비에 따른 복굴절의 변화를 나타낸 것이다.figure 3. 에서와 같이 복굴절률은 DR이 증가할수록 증가하는걸 알 수 있었다. 따라서 연신률이 증가할수록 배향도는 증가하고 PP의 경우 배향도가 떨어지는 것으로 결정화 속도 또한 배향에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.{{figure 3. Birefingence of PET, PS, PP as a function of drawdown ratioa) PET & PP b) PSfigure 4. 에서와 같이 PET와 PP의 이차연신에서 연신비가 증가할수록 배향도가 감소함을 알 수 있었다. 또한 PET에서 DR 50인 경우 배향도가 낮게 나타난다. 이는 낮은 DR에서는 수축률과 마찬가지로 결정화 속도로 인해 배향도가 낮아지는 것을 알 수 있었다.UTM을 이용한 mechanical testfigure 5. 의 결과는 각시 1차 연신에 비해 modulus값은 증가함을 알수 있었다.또한 tensile strength 역시 아래 figure 6. 과 같이 DR이 증가할수록 증가하며 1차연신에 비해 2차연신의 수치가 증가함을 알 수 있었다. 이로 인해 연신비가 증가할수록 그에 따른 배향도의 증가로 인해 modulus 및 tensile strength가 증가함을 증명하였다.{{figure 5. modulus of PET, PP as a fuction of drawdown ratioa) PET b) PP하지만 연신에 따른 Elongation at break 값은 섬유의 연신비가 증가할수록 감소하는 것을 알 수 있었다. 이는 섬유가 연신하여 그 결정이 배향되면 안정화되어 더 이상 연신하려 할 때에 결정의 배향이 섬유의 연신을 방해하여 연신시킬수 있는 길이가 더 줄어든다고 생각된다. 이는 1차연신과 2차연신에서 2차 연신의 Elongation at break 값이 현저히 줄어드는 것으로 확인할 수 있다. 또한 PP의 경우 Tm이상에서 Tm이하의 이차 연신보다{{figure 6. Tensile strength of PET, PP as a fuction of drawdown ratioa) PET b) PP{{figure 7. Elongation at break of PET, PP as a fuction of drawdown ratioa)PET b) PP더 높은 값을 가지게 되는데 이는 melt를 시킴으로써 불안정화하게 하여 더 많은 연신을 가능케 할 수 있음을 알 수 있었다.DSC를 이용한 결정화도 측정연신 조건에 따라서 결정화도가 변한다는 것을 예측할 수 있었다.{figure 8. Crystallinity of PET in various temp & 2nd Drawdown Ratiofigure 8. 는 PET로 2차연신이 높을수록 배향이 잘 일어나기 때문에 2차연신이 증가할수록 결정화도가 증가함을 볼 수 있었다.{{figure 9. Crystallinity of PP by temp & 2n있었다.

공학/기술| 2002.05.16| 7페이지| 1,000원| 조회(477)

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