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유무기 섬유복합부직포의 기능성 발현에 관한 연구
-화-
山田卓司(YAMADA Takuji)외 2인/愛知県産業技術研究所 研究報告 2010
무기섬유와 유기섬유를 혼합함으로써 복합화 부직포를 제조하였다. 제조한 부직포를 이용해 난연성 평가를 행하였다. 유기섬유에 양모를 이용해 탄소섬유를 50% 혼합함으로써 난연규격 UL94-V0를 달성할 수 있었다. 또한 탄소섬유에 촉매를 담지시켜 유기화합물의 분해제거 성능을 조사한 결과, 톨루엔을 90% 이상 분해 제거할 수 있었다. 그 결과 분해제거 필터로서 기능성을 발현할 수 있었다.
1. 머리말
현재 산업자재로 사용하고 있는 부직포는 제조가 용이한 유기섬유 부직포가 범용적으로 이용되고 있으나, 난연성 등의 기능성에 관해 과제가 많은 것은 사실이다. 이에 대해 난연성과 고강도를 갖는 무기섬유를 이용한 부직포는 고기능인 반면 제조가 곤란한 부직포이다.
여기서 유기섬유와 무기섬유를 복합화한 부직포를 개발하였다. 구체적으로는 유기섬유가 갖는 부직포 제조의 간편성을 이용, 유․무기 섬유 복합부직포를 제조하였다. 또 내염성이 우수한 부직포 자재 및 무기섬유에 금속촉매를 담지시켜 분해기능을 갖는 필터로서의 전개를 꾀하기 위해 다음과 같은 항목에 대해 검토하였다.
2. 실험방법
2.1 시료
시료의 원재료로 유기섬유에는 범용적으로 이용하고 있는 폴리에스터 섬유(섬유 : 3d : 섬유장 : 51mm), 무기섬유에는 피치계 탄소섬유(섬유장 : 51mm)를 이용하였다. 또 유기섬유 단독의 부직포와의 성능비교를 위해 제조조건을 가능한 한 동등으로 부직포를 제작하였다. 부직포 제작 조건은 표1과 같다.
표 1 부직포 제조조건
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단위 면적당 질량(g/㎡) |
200 |
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니들펀치기에 의한 침 밀도(본/㎡) |
64 |
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침심도(mm) |
10 |
2.2 복합화 부직포의 기본특성 평가
제작한 부직포에 관해 기본적인 물성값을 파악하기 위해 인장강도와 통기성 시험(JIS L 1913 일반 단섬유 부직포 시험방법)을 행하였다. 또 전자현미경에 의해 섬유의 손상상태를 관찰하였다.
2.3 연소성 평가
부직포의 연소성을 조사하기 위해 수평형 연소시험(FMVSS No.302 연소시험), LOI 시험(JIS L 1091 E 법), 수직형 연소시험(UL 94 V 시험)을 행하였다.
2.4 무기섬유에의 촉매담지방법 개발
무기섬유에 촉매를 담지시킴으로서 부직포에 기능성을 부여하는 기술에 대해 검토하였다. 백금촉매가 본 연구의 목적을 기대할 수 있기 때문에 백금을 이용하였다.
촉매의 담지방법에 대해서는, 증발 건고법 및 수소 환원에 의해 담지 시켰다. 증발 건고법은 헥사클로로 백금(Ⅳ)산 6수화물을 약 10배 희석한 것을 탄소섬유에 함침 시켜, 105℃에서 열풍 건조해 건고시켰다. 여기에 수소가스를 흘러 보내면서 300℃에서 2시간 방치해 백금염을 환원시켜 탄소섬유 상에 금속백금을 담지 시켰다. 촉매의 담지상태에 대해서는 전자현미경 사진과 형광 X선 분석 및 광각 X선 회절에 의해 해석하였다.
2.5 제거성능 평가
2.5.1 액상에 있어서의 포르말린 제거성 평가
촉매가 담지 된 탄소섬유의 액상에 있어서의 성능평가에 대해 포르말린을 타깃으로 한 평가시험을 행하였다. 타깃에는 물에 녹기 쉬운 유해물질로 포름알데하이드를 들 수 있기 때문에, 포르말린을 이용하였다.
시험방법으로서는, 0.02vol%의 포르말린액에 각각 촉매담지 섬유와 미담지 섬유 0.03g을 1시간 및 6시간 침적시킨 후 파장 410nm의 흡광도를 측정함으로써 포르말린 농도를 산출하였다. 흡광도 측정에는 자외선 분광광도계(日立 U-2000)을 이용하였다.
2.5.2 기상에 있어서의 톨루엔 제거성능 평가
기상에서는 톨루엔을 타깃으로 제거성능을 평가하였다. 시험방법 개략도는 그림1과 같다. Tedlar bag에 촉매담지 섬유와 미담지 섬유를 각기 넣어, 1ppm으로 조정한 톨루엔 가스 5L을 봉입하였다. 그대로 20℃에서 30시간 정치한 후 포집관에 가스를 모아 톨루엔 농도를 측정하였다. 측정에는 크로마토그라피(島津제작소 GC-17A), mess spectrometer(島津제작소 MS-QP5050A)를 이용하였다.
원본파일 첨부
출처 : 한국섬유소재연구소 손성군 위원
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