용제처리에 의한 합성섬유의 구조와 물성에 관한 연구(II) ―Formic Acid로 처리된 Nylon 6 Filament의 물성변화―

Study on the Structure and the Physical Properties of Synthetie Fibers Treated with Organic Solvents(II) -The Change of Mechanical Properties of Nylon 6 Filament Treated with Formic Acid-

Formic acid 수용액중에서 무긴장 및 정장상태로 처리된 nylon 6 filament와 무긴장처리 후 재신장시킨 시료의 기계적 성질들을 조사하여 섬유구조와 연관시켜서 검토하여 보았다. 전반적으로 섬유의 기계적 성질들은 결정화와 배향도의 영향을 받는 것으로 알려져 있지만, 구체적으로는 인장강도는 주로 tie molecular chain(T.M.)의 배향도 및 수에, 초기탄성률은 T.M.의 배향도 및 수와 taut tie molecular chain(T.T.M.)의 수에, 탄성회복율은 주로 T.M.의 배향도에 항복응력 및 동적손실탄성률(E")은 주로 비정영역의 배향도에, 그리고 동적저장 탄성을(E')은 주로 T.T.M.의 수에 각각 영향을 받는 것으로 생각되었다. 무긴장처리 및 재신장 시료의 경우는 formic acid 농도가 증가할수록 chain end뿐 아니라 T.M.을 포함한 전체적인 배향도가 감소하여 대부분의 기계적 성질들이 저하하며 그 정도는 무긴장처리 시료가 더 크게 나타났다. 단, 50% formic acid 수용액에서 처리한 후 재신장시킨 시료의 탄성회복율이 다시 증가하는 것으로 보아 이 경우는 무긴장처리시 배향도가 급격히 감소하여 chain간의 측면결합력이 매우 적기 때문에 재신장에 의해 T.M.의 배향도가 상당히 회복되는 것으로 생각되었다. 그러나 T.M.의 수와 밀접한 관계를 갖는 인장강도 및 초기탄성률 등은 증가하지 않는 점으로 보아 이 때는 T.M.의 절단도 많이 발생하는 것으로 여겨졌다. 정장처리 시료의 경우, 저농도에서는 인장강도, 초기탄성률 및 E'등이 소량 증가하는 것으로 미루어 Chain end의 급격한 배향도 저하 탓으로 전체적인 겉보기 배향도는 감소하지만 처리중의 결정성장에 따른 chain의 펴짐현상에 의해 T.M.의 배향도 및 T.T.M.의 수는 오히려 약간 증가하는 것으로 보이며, 고농도처리시 이들 값이 다시 감소하는 것은 Chain들의 운동이 급격해지면서 일부 비정 chain들이 절단되어서 결과적으로 T.M. 및 T.T.M.의 수는 오히려 약간 증가하는 것으로 보이며, 고농도처리시 이들 값이 다시 감소하는 것은 Chain들의 운동이 급격해지면서 일부 비정 Chain들이 절단되어서 결과적으로 T.M. 및 T.T.M.의 수가 감소하기 때문이라 생각되었다.각되었다.

The nylon 6 filaments were treated in aqueous solutions(10,20,30,40,50%) of formic acid at 30$^{\circ}C$ for 10 minutes under unrestrained and constant-length conditions, and some of the filaments treated under unrestrained condition were redrawn to the original length. Some kinds of mechanical properties of samples were measured and then investigated relatively to their fine structure. Most of mechanical properties were affected by crystallinity and orientation, more particularly, tensile strength was affected chiefly by orientation and the number of tie molecular chain(T.M.), initial modulus chiefly by orientation and the number of T.M. and the number of T.T.M., elastic recovery chiefly by orientation of T.M., yield stress and dynamic loss modulus(E") chiefly by orientation of amorphous region, and dynamic modulus(E') chiefly by the number of that tie molecular chain(T.T.M.). Under unrestrained condition, the orientation of T.M. as well as chain end was decreased and the number of T.T.M. was decreased also, therefore most of mechanical properties were deteriorated. Under constant-length condition, though the total orientation was decreased the orientation of T.M. and the number of T.T.M. were increased a little and so tensile strength, initial modulus and E' were increased at low concentration of formic acid but at high concentration they were decreased again because of numerical decrease of T.M. or T.T.M. by severance of themselves. Most of mechanical properties of redrawn sample were greater than those of unrestrained sample but less than those of constant-length treated sample. Only the elastic recovery of sample treated in 50% aqueous solution of formic acid was increased considerably.