Abstract
Cellulose-based rayon fibers or fabrics can be thermally decomposed very fast within a narrow temperature window during stabilization process. Therefore the stabilization stage is critically important for producing rayon-based carbon fibers. Consequently, in the present study the effects of isothermal stabilization and ultrasonic cleaning on the weight loss, chemical composition, microstructure, and fabric texture of cellulose-based rayon fabrics were explored. The temperature of the isothermal stabilization process performed in the range of $200{\sim}240^{\circ}C$ influenced the processing time, carbon and oxygen contents, cellulose structural change, and fabric texture. The ultrasonic cleaning, which was conducted prior to the stabilization process, played a role in shortening the stabilization time, increasing the carbon contents, decreasing the oxygen contents, and changing the XRD pattern. Also, it was considered that the ultrasonic cleaning contributed to retarding the weight loss, to reducing the thermal shrinkage, and further to reducing the fast physical change of rayon fabrics.
셀룰로오스계 레이온섬유 또는 레이온직물은 좁은 온도범위의 안정화공정 동안에 열분해가 매우 빠르게 진행된다. 그러므로 레이온계 탄소섬유를 제조하는데 있어 안정화단계는 매우 중요한 핵심공정이다. 따라서 본 연구에서는 셀룰로오스계 레이온직물의 중량감소, 화학조성, 미세구조 및 texture 변화에 미치는 등온 안정화공정과 초음파세척의 영향을 조사하였다. $200{\sim}240^{\circ}C$ 영역에서 행한 등온 안정화공정의 온도는 레이온직물을 안정화 소요시간, 탄소함량, 산소함량, 셀룰로오스 구조 변화 그리고 직물 texture에 큰 영향을 주었다. 등온 안정화공정 전에 물을 이용한 초음파세척은 레이온직물의 안정화공정 시간을 단축하고, 안정화 후 직물의 탄소함량을 증가하고, 산소함량을 감소시키며, XRD 분석 패턴을 변화시키는데 역할을 하는 것으로 조사되었다. 또한 초음파세척은 등온 안정화공정시 발생하는 레이온직물의 빠른 중량감소 현상을 더디게 하고, 열수축을 감소시켜, 직물의 급격한 물리적 변화의 완화에도 기여하는 것으로 사료된다.
