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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김재환
- 발행연도
- 2019
- 저작권
- 인하대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수12
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셀룰로오스는 뛰어난 기계적 특성과 생분해성의 특징을 갖고 있으며 열적 안정성 및 내화학성이 우수하고 자연에 풍부하여 지속가능한 재료라는 점에서 많은 연구자들이 잠재력이 우수한 미래소재로 관심을 갖고 셀룰로오스와 관련된 많은 연구를 하고 있다. 그 결과로, 셀룰로오스는 최근 자동차, 건설 그리고 항공우주산업과 같은 다양한 분야에서 응용재료로써 연구되고 있다.
본 논문에서는 셀룰로오스 나노파이버 (Cellulose Nanofiber, CNF)를 고강도 장섬유로 제조하기 위한 연신공정을 자동화 장비로 설계하였고 이를 이용한 연신공정의 성능을 평가하였다. 먼저 CNF를 TEMPO 산화법과 초고압 워터젯 (Aqueous Counter Collision, ACC) 방법을 통해 추출하고, CNF 현탁액을 CaCl2 용액에 습식방사를 하여 젖은 상태의 CNF장섬유를 형성하였다. 고강도 CNF 장섬유를 제조하기 위해 자동화 장비와 수동 연신기구를 이용하여 연신비율에 따라CNF 장섬유를 제조하였다. 연신공정 자동화 장비는 CAD를 활용하여 설계하였고 Arduino MCU 보드와 계측 센서로 회로를 구성하여 LabVIEW 프로그램으로 실시간 실험 데이터가 모니터링 가능한 연신공정 자동화 장비를 제작하였다. 제조된 CNF 장섬유는 인장 실험을 통해 탄성계수와 인장강도가 증가함을 확인하였고, 2DWAXD를 통해 CNF 장섬유의 배열도가 향상되었음을 확인하였다. 설계된 연신공정 자동화 장비는 인장공정을 안정적으로 이루어 CNF 장섬유의 기계적 물성을 향상시킴을 확인하였다.
본 논문에서는 셀룰로오스 나노파이버 (Cellulose Nanofiber, CNF)를 고강도 장섬유로 제조하기 위한 연신공정을 자동화 장비로 설계하였고 이를 이용한 연신공정의 성능을 평가하였다. 먼저 CNF를 TEMPO 산화법과 초고압 워터젯 (Aqueous Counter Collision, ACC) 방법을 통해 추출하고, CNF 현탁액을 CaCl2 용액에 습식방사를 하여 젖은 상태의 CNF장섬유를 형성하였다. 고강도 CNF 장섬유를 제조하기 위해 자동화 장비와 수동 연신기구를 이용하여 연신비율에 따라CNF 장섬유를 제조하였다. 연신공정 자동화 장비는 CAD를 활용하여 설계하였고 Arduino MCU 보드와 계측 센서로 회로를 구성하여 LabVIEW 프로그램으로 실시간 실험 데이터가 모니터링 가능한 연신공정 자동화 장비를 제작하였다. 제조된 CNF 장섬유는 인장 실험을 통해 탄성계수와 인장강도가 증가함을 확인하였고, 2DWAXD를 통해 CNF 장섬유의 배열도가 향상되었음을 확인하였다. 설계된 연신공정 자동화 장비는 인장공정을 안정적으로 이루어 CNF 장섬유의 기계적 물성을 향상시킴을 확인하였다.
목차
요 약 문 iAbstract iiiList of Figures and Tables viChapter 1. Introduction 11.1 Background 11.2 Research objectives 31.3 Overview 4Chapter 2. Fabrication of CNF based strong filament 82.1 Background 82.2 Preparation of CNF suspension 112.3 Wet-spinning of wet-state CNF filament 122.4 Stretching process 132.5 Characterization of CNF based filament 152.6 Summary 16Chapter 3. Development of automated stretching system 243.1 Background 243.2 Mechanical part of the automated stretching system 263.3 Control part design 273.4 LabVIEW program design 283.5 Function test 293.6 Summary 30Chapter 4. Stretching results 434.1 Mechanical properties 434.2 Morphology 444.3 Orientation of CNFs 454.4 Summary 45Chapter 5. Conclusion 62Reference 63
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