폴리아미드는 산 아미드결합(-CO-NH-)에 의해 구성되는 고분자화합물로 나일론으로 알려져 있다. 나일론은 미국 듀퐁사의 상품명인데 폴리아미드대신 사용되고 있다. 나일론6, 나일론66, 나일론610, 나일론11, 나일론12, 나일론46, 나일론MXD6등이 제조되고 있다. 이들 가운데 가장 많이 사용되고 있는 것이 나일론6, 나일론66이다.
비닐 알코올의 함량이 62(EVOH-62) 및 71(EVOH-71) mole%인 에틸렌 비닐알코올 공중합체와 나일론(나일론-6, 나일론-6/12 및 나일론-12)과의 블렌드를 이축압출기에서 제 조하였으며 이들블렌드의 형택학 및 유변학적 성질을 SEM, TEM 및 RDS로 측정하였다. EVOH-61/나일론-6 및 EVOH-7/나일론-6 블렌드는 나일론의 조성이 많은 영역에서는 균 일상을 EVOH 조성이 많은 영역에서는 미세한 상분리(약 0.2$\mu$)를 나타내었다. 한편 EVOH-71/나일론-6/12 및 EVOH-71/나일론-12 블렌드는 상분리가 뚜렸하였으며 EVOH조 성이 많은 영역에서는 피브릴화가 나타났다. 낮은 진동주파수 영역에서 점도 대 조성곡선은 전반적으로 양의 편차를 보였으나 Cole-Cole plot은 나일론-6과의 블렌드가 나일론-6/12나 나일론-12와의 블렌드에 배해 유변학적인 측면에서보다 상용성이 우수함을보였다.
나일론 6의 열변형온도와 탄성률을 증가시키는 동시에 높은 기체 차단성을 얻기 위하여 Na-montmorillonite (Na-MMT) 또는 유기화제로 개질된 MMT (organo-MMT)를 나일론 6과 melt-compounding함으로써 나일론 6 분자쇄가 MMT 층 내로 intercalation하거나 MMT의 각 층을 완전히 exfoliation시켜 나일론 6/MMT 나노복합체를 제조하는 방법과 Na-MMT 또는 organo-MMT의 존재하에서 $\varepsilon$-caprolactam (CL)을 in situ 중합함으로써 대부분의 MMT가 각각의 층으로 exfoliation 되도록하여 나일론 6/MMT 나노복합체를 제조하는 방법이 널리 쓰이고 있다 [1-2]. (중략)
이 연구의 목적은 에틸렌이민 유도체를 갖는 아조계 분산 염료의 나일론 6.6 섬유에의 응용과 최적화된 나일론 염색 조건의 확립이다. 두 쌍의 염료 A-1/A-2와 D-1/D-2의 최대흡수파장(&{\lambda}_{max}&)을 비교할 경우, 아세톤 최대흡수파장(λ$_{max}$)의 차이가 없거나 적어졌다. 세가지 아지리디닐 모노 아조 염료와 이들 염료의 가수분해 된 형태 그리고 디메닐아닐린계 아조 염료의 나일론 6.6 섬유에 대한 염색 및 견뢰도 성질이 조사되었다. 아지리디닐 염료의 나일론 섬유상의 최대 염착은 pH 5에서 얻어졌으며, 염색된 나일론 섬유에서의 용매추출의 경우 최소 염료 추출은 pH 8.0-10.0 에서 얻어졌다. 아지리디닐 염료 염색된 나일론 섬유상의 세탁 견뢰도와 광 견뢰도는 염색 시 pH의 증가에 따라 증가하였으나, pH 8에서의 견뢰도 성질이 pH 10에서와 비교하여 보다 개선되었다. 세가지 아지리디닐 염료가 이들 염료의 가수분해 된 형태 그리고 디메틸아닐린계 아조 염료와 비교해서 나일론 6.6 섬유상에서 보다 개선된 견뢰도를 나타내었고 이는 염료와 섬유간의 공유 결합으로 기인한 것으로 여겨진다.
스포츠웨어 바람막이용도에 사용되는 대부분의 소재는 폴리아미드계 소재이며, 국내에서는 대부분 나일론6 소재를 사용하고 있다. 최근 소비자들의 요구는 점점 경량화되고 있고 야외활동 증가와 더불어 착용감이 우수한 소재를 요구하고 있다. 이러한 시즘에 국내에서 많이 사용되는 나일론6 소재를 이용하여 직물단계에서 경량감과 스트레치성이 발현될수 있는 나일론6 세섬 권축사 개발에 대한 연구를 진행하고자 함이다. 본 연구에서는 직물단계에서 경량감과 스트레치성이 발현될수 있는 나일론6 세섬 권축사 개발을 위해 공중합 나일론6 폴리머와 일반 나일론6 폴리머를 복합방사설비를 이용하여 SIDE BY SIDE POY 26d/6f 원사를 제조하였다. 원사물성은 섬도 25.8d, 절단신도 71%, 절단강도 4.3g/d의 물성을 가졌으며, Nip Belt 가연설비로 연신비, 가연 1st 히터온도, 벨트각도 조건에 따라서 제조된 나일론6 가연사 DTY 20d/6f의 물성을 평가하였고, 비교사로서 T사에서 생산되고 있는 나일론6 가연사 DTY 20d/6f와 비교평가하였다. 비수탄성율은 가연 연신비가 높고, 1st 히터온도가 높은 조건에서 높게 나타남을 알 수 있었으며, 염색 가공 공정에서의 전처리단계에서 $100^{\circ}C$정도의 열을 받았을 때의 수축에 따른 권축효과 발현에 따른 신축성 변화에 대한 상대평가를 사단계에서 유추할 수 있다. 권축효과가 높게 나타난다 하더라도, 사의 수축힘이 적으면 권축효과 발현특성에 큰 차이가 없으므로 열응력을 측정을 한 결과, 가연 연신비가 높고 가연 1st 히터온도가 높은 조건에서 열응력이 높게 나타남을 알 수 있었으며, 비교사에 비해 약간 높은 열응력 값을 보였다. 절단강도는 가연조건에 따라서 큰 변화가 없었고, 절단신도는 연신비가 증가함에 따라 점차 감소하였으며 비교사와도 큰 차이를 보이지 않았음. 따라서, POY 26d/6f 원사에 적합하고, 권축효과가 우수한 가연조건을 도출하였고, 가연현장 작업시 문제가 없는 가연 최적조건을 도출하였다. 향후, 가연조건에 따른 제조된 가연사를 이용하여 제직 및 염색가공 공정을 거친후, 직물신축성 평가를 실시할 계획이다.
나일론 6은 우수한 내마모성 및 내약품성의 장점을 가지고 있으나 내열성 및 저온 내충격성이 취약하여 타이어 코드와 같은 산업용 소재로 도입할 경우 많은 문제점이 있다 따라서 이러한 문제점을 개선시키려는 연구가 활발히 진행되고 있으며 그 중에서도 나일론 6의 내충격성을 향상시키기 위한 방법으로 나일론 매트릭스 내에 고무상의 물성을 갖는 고분자를 분산상으로 도입한 연구[1]가 있으며, 최근에는 고무상의 물성을 갖는 고분자 대신에 나일론의 분자 구조와 유사한 열가소성 탄성체를 도입한 연구가 있다. (중략)
스포츠웨어 중 바람막이제품의 용도에 사용되는 소재는 폴리에스터와 폴리아미드 소재가 주류이며, 그 중에서 고품격의 바람막이 제품에 대해서는 주로 나일론6 소재를 사용하고 있다. 최근 소비자들은 삶의 질 향상과 야외활동의 증가로 인해 제품의 경량화, 안락한 착용감, 고기능성 등을 동시에 겸비한 제품을 요구하고 있다. 이러한 수요에 발맞추어 국내에서 많이 생산되고 있는 나일론6 소재를 이용하여 제품화 간계에서 경량감과 신축성이 발현될 수 있는 나일론6 소재의 경량 신축직물에 대한 연구개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 직물 단계에서의 경량감과 신축성이 발현될 수 있는 나일론6 소재 신축직물을 개발하기 위해 공중합 나일론6 폴리머와 일반 나일론6 폴리머를 복합방사 설비를 이용하여 side by side POY 26d/6f의 원사를 제조한 후 가연공정을 거쳐 개발된 DTY 20/6f 가연사를 직물 설계 시 위사방향으로 적용하여 제직을 실시하였다. 직물 설계 조건은 기존 T사에서 생산중인 나일론 DTY 20d/7f을 경사로, 개발 소재인 DTY 20/6f을 위사에 적용하였으며, 제직 시 경사밀도 2가지, 위사밀도 2가지로 설계하였으며, 조직의 변화에 따른 신축특성의 변화를 확인하기 위해 평직, Rib. 도비직으로 제직하였고, 이렇게 제조된 직물에 대해 전처리, 염색, 후가공, 코팅가공 공정 조건별로 테스트를 진행한 후, 신축성발현을 위한 최적 공정조건 확보를 위한 공정별 직물의 신축성 변화분석과 최적 공정을 통해 개발한 최종 직물에 대한 신축성 평가를 실시하였다. 테스트 결과, 제직 조건별로는 경사밀도와 위사밀도가 낮은 경우가 원단 내 수축이 더욱 많이 발생함으로써, 신축성이 향상됨을 알 수 있었으며, 조직별로는 평직, Rib. 도비직 순서로 신축성이 우수함을 알 수 있었다. 또한 공정별 신축성 변화분석 결과, 염색 시 가장 신축성 발현이 두드러지게 높은 것으로 나타났으며, 전처리는 일반 연속식 전처리 보다 CPB 전처리 공정이 이후 염색가공 및 코팅을 통해 제조된 직물의 신축성 향상 및 표면 평활성에 높은 기여를 하는 것을 알 수 있었다. 상기 조건에 서 얻어진 최적 공정 조건으로 제조된 최종 코팅직물의 경우에 22% 정도의 신축성이 나타나 개발 소재의 신축특성이 우수함을 확인하였다.
본 연구에서는 유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면특성에 미치는 실란계 사이징제의 영향을 조사하기 위하여 microbonding test, short-beam shear test 그리고 dynamic mechanical analysis 방법을 사용하였다. 전자의 미시적인 방법과 후자의 두 가지 거시적인 접근 방법으로부터 얻은 유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면특성에 대한 결과가 서로 일치하였다. 상업적으로 사이징 처리된 경우와 비교할 때, 본 연구에 적용된 네 종류의 실란계 사이징제는 유리섬유-나일론 6 수지의 계면결합력을 크게 향상시켰다. 특히, 3-chloropropyltrimethoxysilane (Z-6076)의 사용은 유리섬유/나일론 6 복합재료의 계면전단강도와 층간전단강도를 가장 두드러지게 증가시켰다.
스포츠웨어 바람막이용도에 사용되는 대부분의 소재는 폴리아미드계 소재이며, 국내에서는 대부분 나일론6 소재를 사용하고 있다. 최근 소비자들의 요구는 점점 경량화되고 있고 야외활동 증가와 더불어 착용감이 우수한 소재를 요구하고 있다. 이러한 시즘에 국내에서 많이 사용되는 나일론6 소재를 이용하여 직물단계에서 경량감과 스트레치성이 발현될수 있는 나일론6 경량 Mechanical 스트레치 직물 개발에 대한 연구를 진행하고자 함이다. 본 연구에서는 직물단계에서 경량감과 스트레치성이 발현될수 있는 나일론6 경량 Mechanical 직물개발을 위해 공중합 나일론6 폴리머와 일반 나일론6 폴리머를 복합방사설비를 이용하여 SIDE BY SIDE POY 26d/6f 원사를 제조한 후, Nip Belt 가연설비로 연신비, 가연 1st 히터온도, 벨트각도 조건에 따라서 제조된 4가지의 나일론6 가연사 DTY 20d/6f와 T사에서 생산되고 있는 나일론6 가연사 DTY 20d/7f를 동일한 직물설계 조건에서 위사방향으로 제직을 실시하였다. 직물설계 조건은 경사를 나일론 DTY 20d/7f, 경사밀도는 2가지, 위사밀도 2가지으로 설계하여 제직하였으며, 이렇게 제조된 직물(생지)를 일반 나일론6 염색가공 공정조건으로 전처리, 염색, 가공, 코팅 공정을 거친후, 신축성 평가를 실시하였다. 동일한 제직조건 및 염색가공 조건에서 제조된 직물의 신축성은 가연조건인 가연 연신비가 높고, 가연 1st 히터온도가 높은 조건에서 높게 나타남을 알 수 있었다. 경사밀도가 낮은 조건이 수축이 많이 진행됨을 알 수 있었으며, 가연조건인 가연 연신비가 높고, 가연 1st 히터온도가 높은 조건에서 수축이 더 많이 이루어짐을 알 수 있었다. 권축률이 높은 가연사 조건이 그만큼 수축이 많이 들어옴을 나타내는 결과로 사료되며, 위사밀도가 낮은 조건이 수축이 좀 더 많이 진행됨을 알 수 있었으며, 위사밀도가 너무 많으면 가연사끼리 상호 수축할 수 있는 정도를 감소시키는 결과로 판단된다. 전처리, 염색가공, 코팅이 완료된 최종 원단의 신축성 평가를 실시한 결과, 비교사로 제직된 최종 원단은 8~10%수준, 가연사 제조조건에 따른 제조된 4가지의 가연사의 신축성은 12~18%의 신축성을 보임을 알수 있었다. 향후, 제직설계 및 염색가공 조건의 다양화로 연구를 진행할 계획이다.
일반 나일론6 폴리머 대비 수축률이 높은 수축률을 가질 수 있는 나일론 고수축 개질 폴리머를 개발하고 이를 이용하여 고권축/고벌키 특성이 우수한 세섬 20d급의 나일론/Co-나일론계 고권축 소재를 개발하기 위하여 나일론 개질폴리머의 구조와 물성에 대한 연구 조사가 필요하다. 기존 나일론6 중합은 카프로락탐만을 사용하여 중합되므로 선형의 분자 구조를 가지게 되어 섬유형태로 방사했을 경우 수축률이 균일하게 되므로 수축율이 다른 나이론 폴리머를 만들기 위해서는 카프로락탐 외에 폴리머 분자구조를 변화 시킬 수 있는 공중합 모노머를 사용하여 랜덤하게 공중합을 해야한다. 일반적으로 사용되는 공중합 모노머는 말단이 -COOH나 -NH2로 되어서 카프로락탐과 반응할 수 있는 물질이 많이 사용되어 진다. 최근 수축률을 높이기 위한 공중합 모노머로는 SSIPA나 Meta xylene diamine과 같이 비 선형구조를 가지는 모노머를 사용하여 폴리머의 구조를 변화시켜 수축율을 높이고 있다. 이를 일반 나이론 6와 사이드 바이 사이드 방사를 하게 되면 두 폴리머의 수축율 차이로 인해 미케니컬 수축력을 발현시키고 있다. 따라서 본 연구에서는 스포츠/레저용 초경량 Nylon 박지에 적합한 자발신장 개념인 Nylon6 잠재권축 소재를 개발하기 위하여 $14^D$수준의 Co-Nylon6의 구조와 물성을 조사 검토하여 이를 실제 현장에 자료를 제공하는 것을 목적으로 하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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