| 초록 |
탄소섬유 제조에서 탄화공정에 앞서 행하는 안정화공정(stabilization process)은 출발 프리커서 섬유가 고온 열처리과정에서 화학적, 물리적으로 보다 안정한 구조를 유지하도록 하는데 반드시 필요한 단계이다. 특히, 열처리과정에서 심각한 열수축과 중량감소를 동반하는 레이온섬유의 경우에는 안정화공정의 최적화가 더욱 중요하다. 안정화공정은 일반적으로 열분해의 대부분이 진행되는 약 400℃ 이하의 온도영역에서 행하여지며 화학적, 물리적 변화는 약 70% 이상의 휘발물질이 제거되는 250℃와 350℃ 사이에서 발생한다. 또한, 레이온섬유의 물리적, 화학적, 미세구조적 변화는 안정화공정 중에 적용되는 열처리온도, 승온속도 또는 열처리시간, 촉매/난연제 처리 그리고 분위기가스 등의 여러 공정인자에 따라 크게 영향을 받는다. 특히, 안정화공정 전에 섬유표면에 행하는 화학적 전처리는 depolymerization을 억제하고 질량손실과 관계되는 dehydration 반응이 보다 낮은 온도에서 발생하도록 촉진시키며 최종적으로는 탄소수율을 높여줄 뿐만 아니라 섬유의 기계적 특성을 향상시키는데도 기여한다. 따라서, 본 연구에서는 레이온직물에 염(salt) 촉매를 사용하여 전처리한 후, 단시간의 등온 열처리조건에서 주어진 시간에 따라 안정화공정을 행하여 얻어진 직물에 대한 치수변화, 중량변화, 열안정성, 화학조성 및 X-선 회절분석 결과에 미치는 공정인자의 영향을 조사하였다. 레이온섬유의 안정화공정은 스테인레스 스틸 튜브형(직경 70mm, 길이 1000mm) 열처리로 내에서 일정량의 공기가 주입되는 분위기하에서 수행하였으며 촉매 농도는 1 wt%로 일정하게 하였다. 직물의 크기는 약 100mm×50mm이며 안정화온도는 350℃ 그리고 안정화시간은 1분, 2분, 3분, 4분이었다.
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