KR101344486B1 - 방사선을 이용한 폴리아미드계 나노 섬유 부직포의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 가교된 나노섬유 부직포 - Google Patents

방사선을 이용한 폴리아미드계 나노 섬유 부직포의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 가교된 나노섬유 부직포 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방사선을 이용한 폴리아미드계 나노 섬유 부직포 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 가교된 나노섬유 부직포에 관한 것으로서 상세하게는
고분자를 용매에 용해시켜 방사 용액을 제조하는 단계(단계 1);상기 단계 1에서 제조된 방사용액에 가교제를 혼합하여 최종 방사 용액을 제조하는 단계(단계 2); 상기 단계 2에서 제조된 최종방사용액을 전기방사 공정을 통해 나노 섬유 부직포로 제작하는 단계(단계 3);및 상기 나노 섬유 부직포에 방사선을 조사하여 가교시키는 단계(단계 4)를 포함하는 가교된 나노 섬유 부직포의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 나노 섬유 부직포 제조방법은 전기 방사법에 의해 섬유가 제작되었음에도 불구하고 부직포의 수분 흡수율 감소, 열적 특성의 증가, 결정화도의 증가 및 기계적 물성이 우수하여, 본 발명에 의해 제조된 나노 섬유 부직포가 다양한 분야에 폭넓게 응용되어 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

방사선을 이용한 폴리아미드계 나노 섬유 부직포의 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 가교된 나노섬유 부직포{Fabrication method of polyamide nanofiber non-woven fabric using a radiation technique and crosslinked nanofiber non-woven fabric thereby}
본 발명은 방사선을 이용한 폴리아미드계 나노 섬유 부직포 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 가교된 나노섬유 부직포에 관한 것이다.
나노섬유란 엄밀한 의미에서 보면 1 ~ 100 nm의 직경을 가진 섬유를 말하나, 국내외의 나노섬유에 관한 기술을 보면 서브마이크론 사이즈까지 포함, 즉 섬유 직경이 1 ~ 1,000 nm 정도인 섬유를 일반적으로 지칭한다.
전기방사에 의해 제조된 나노 섬유(이하 "나노섬유"라 한다)로 이루어진 부직포 제품은 생명과학, 조직공학 지지체, 화장용 피부 마스크, 여과 매체, 군사용 방호복, 나노 센서, 전자/광학분야의 산업용 등 여러 분야에 응용되고 있다.
기존의 전기방사로 제조된 나노 섬유 부직포는 낮은 강도를 갖는다는 단점이 있다. 전기방사는 전기력이나 정전기력으로만 나노 섬유를 제조하기 때문에 배향성이 낮기 때문으로, 이는 방사거리(노즐과 컬렉터의 사이)가 짧기 때문에 별도의 연신기를 설치할 수 없기 때문이다.
나노섬유의 기계적 강도를 증가시키기 위한 종래 기술로는 고속방사, 즉 콜렉터의 회전속도를 10m/sec 이상으로 하여 방사하는 방법, 유기·무기물을 혼합하여 방사 하는 방법이 있다.
고속방사를 이용한 전기방사는 콜렉터의 원심력에 의해 섬유가 일축으로 잘 배향되면서 분자 쇄의 방향이 섬유 축 방향으로 형성되어 기계적 강도가 증가 하지만, 고속으로 콜렉터가 회전하면서 바람을 일으키므로 나노 섬유가 콜렉터에 상당량이 모이지 않고 손실된다는 단점이 있다.
유·무기물을 혼합하여 방사하는 방법은 고분자 단독 전기방사 하는 방법에 비교하여 기계적 강도가 증가하지만, 섬유의 굵기가 일정하지 않고, 섬유 굵기가 1000 nm 이하로 형성되기 어렵기 때문에 최종 제품의 촉감 및 외관이 일정 수준이상으로 향상되는데 한계가 있다.
이에 본 발명자는 나일론이 용해된 방사 용액에 가교제를 첨가하여 고전압이 걸려있는 방사 노즐을 통해 고전압이 걸려있는 콜렉터에 전기 방사하여 나노섬유를 제작하고, 이를 통하여 제조된 나노 섬유를 방사선에 노출시킴으로써 기계적, 열적 특성이 우수한 나노섬유을 제조할 수 있는 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 방사선을 이용한 폴리아미드계 나노 섬유 부직포 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 가교된 나노섬유 부직포를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
고분자를 용매에 용해시키고 가교제를 혼합하여 방사용액을 제조하는 단계;
상기 방사용액을 제조하는 단계에서 제조된 상기 방사용액을 전기방사 공정을 통해 나노 섬유 부직포로 제작하는 단계; 및
상기 나노 섬유 부직포에 방사선을 50 내지 1000kGy의 조사량으로 조사하여 가교시키는 단계를 포함하고,
상기 고분자는, 폴리아미드 6, 폴리아미드 6,6, 폴리아미드 610 및 폴리아미드 12를 포함하는 군으로부터 선택되며,
상기 용매는, 개미산과 초산을 포함하는 군으로부터 선택되는 카르복실계의 산, 1,1,1,3,3,3,-헥사플루오르-2-프로판올을 포함하는 알콜계 및 클로로포름을 포함하는 군으로부터 선택되고,
상기 가교제는, 트리아릴시아누레이트, 트리아릴이소시아누레이트, 트리메틸올프로판트리메타아크릴레이트,다이-(2,4-디클로로벤조일)-퍼록사이드, 디벤조일퍼록사이드, 티-부틸 퍼록시벤조네이트, 1,1-다이-(티-부틸퍼록시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 다이쿠밀퍼록사이드, 다이-(2-티-부틸퍼록시이소프로필)벤젠, 티-부틸쿠밀퍼록사이드, 2,5-디메틸-2,5-다이(티-부틸펠옥시)-헥산 및 다이-티-부틸퍼록사이드를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 부직포의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 방사선을 이용한 폴리아미드계 나노 섬유 부직포 제조방법 및 이에 의하여 제조되는 가교된 나노섬유 부직포는 전기 방사법에 의해 섬유가 제작 되었음에도 불구하고 부직포의 수분 흡수율 감소, 열적 특성의 증가, 결정화도의 증가 및 기계적 물성이 우수하여, 본 발명에 의해 제조된 나노 섬유 부직포가 다양한 분야에 폭넓게 응용되어 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제조공정을 나타낸 개략도이고,
도 2는 통상적인 전기방사 공정의 개략도이고,
도 3은 본 발명의 비교예 1을 통하여 제조된 나노 웹의 사진이고,
도 4는 본 발명의 실시예 1을 통하여 제조된 나노 섬유 부직포의 주사 전자 현미경에 의한 표면 사진이고,
도 5는 본 발명의 실시예 2를 통하여 제조된 나노 섬유 부직포의 주사 전자 현미경에 의한 표면 사진이고,
도 6은 본 발명의 비교예 1을 통하여 제조된 나노 섬유 부직포, 비교예 2를 통하여 제조된 나노 섬유 부직포 및 트리아릴시아누레이트(가교제) 의 핵자기공명분광기(NMR) 분석 그래프이고,
도 7은 본 발명의 실시예 1, 2를 통하여 제조된 가교된 나노 섬유 부직포 및 비교예 2을 통하여 제조된 나노 섬유 부직포의 열중량분석기(TGA) 분석 그래프이고,
도 8은 본 발명의 실시예 1, 2를 통하여 제조된 가교된 나노 섬유 부직포와 비교예 1에서 제조된 나노 섬유 부직포의 X-선 회절분석기(XRD) 분석 그래프이고,
도 9는 본 발명의 실시예 1, 2를 통하여 제조된 가교된 나노 섬유 부직포와 비교예 1을 통하여 제조된 나노 섬유 부직포의 기계적 강도 분석 그래프이고,
도 10은 본 발명의 실시예 2 ~ 6 및 비교예 2를 통하여 제조된 나노 섬유 부직포를 감마선 조사량에 대한 수분 흡수율을 측정하여 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명은 고분자를 용매에 용해시켜 방사 용액을 제조하는 단계(단계 1);상기 단계 1에서 제조된 방사용액에 가교제를 혼합하여 최종 방사 용액을 제조하는 단계(단계 2); 상기 단계 2에서 제조된 최종방사용액을 전기방사 공정을 통해 나노 섬유 부직포로 제작하는 단계(단계 3);및 상기 나노 섬유 부직포에 방사선을 조사하여 가교시키는 단계(단계 4)를 포함하는 가교된 나노 섬유 부직포의 제조 방법을 제공한다. 상기 제조방법의 개략도는 도 1에 나타내었다.
이하, 본 발명을 단계별로 구체적으로 설명한다.
상기 가교된 나노 섬유 부직포의 제조 방법에서 단계 1은 고분자를 용매에 용해시켜 방사 용액을 제조하는 단계로서, 부직포 제조에 쓰이는 고분자를 용매에 용해시킴으로서 이어져 수행될 전기방사 공정에 적합한 방사용액을 제조하게 되는 것이다.
상기 단계 1에서 사용되는 고분자는 폴리아미드 6, 폴리아미드 6,6, 폴리아미드 610 및 폴리아미드 12를 포함하는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
이는 상기 고분자들이 전기방사가 가능한 고분자중 가장 높은 강도를 가지고, 이에 응용분야 역시 넓다는 장점을 가지고 있기 때문이다.
또한, 상기 단계 1에서 사용되는 용매는 카르복실계의 산, 알콜계 및 클로로포름을 포함하는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 카르복실계의 산은 바람직하게는 개미산 또는 초산을 포함하며, 상기 알콜계 용매는 바람직하게는 1,1,1,3,3,3,-헥사플루오르-2-프로판올(1,1,1,3,3,3,-hexafluoro-2-propanol)을 포함한다.
상기 용매들은 본 발명에 사용되는 고분자들을 용해시키는 특성을 가지며 이를 통하여 전기방사에 사용하기 위한 방사용액의 제조가 용이한 장점을 가진다.
상기 제조방법의 단계 2는 단계 1에서 제조된 방사 용액에 가교제를 혼합하여 최종방사용액을 제조하는 단계이다. 본 단계를 통하여 기존의 방사용액에 가교제를 더 첨가함으로써 이어서 수행될 방사선 조사에 의해 가교가 일어나는 효과를 기대할 수 있다.
종래의 전기방사를 통하여 얻어진 나노섬유 부직포는 기본 물리적 성질이 취약한 문제점이 있어 자동차 소재로 사용하기에는 다소 어려움이 있다. 이에 본 발명에서는 가교제를 이용하여 물리적 특성을 증가시킴으로서 기존의 문제점을 극복할 수 있는 장점이 있다.
이때, 상기 단계 2에서 방사용액에 혼합되는 가교제의 상기 방사용액에 대한 중량비는 1 내지 30 중량%인 것이 바람직하다.
만약 가교제 함량이 1 중량% 미만인 경우 가교제 함량이 매우 미량이므로 가교 반응이 일어나지 않을 수 있고, 가교제 함량이 30 중량%를 초과하는 경우 방사 용액의 점도나 표면 장력이 변화되어 전기 방사 공정성이 나빠질 수 있는 문제점이 있다.
또한 상기 가교제는 트리아릴시아누레이트(Triallyl cyanurate) 트리아릴이소시아누레이트(Triallyl isocyanurate), 트리메틸올프로판트리메타아크릴레이트(Trimethylolpropane trimethacylate), 다이-(2,4-디클로로벤조일)-퍼록사이드(Di-(2, 4-dichlorobenzoyl)-peroxide), 디벤조일퍼록사이드(Dibenzoyl peroxide), 티-부틸 퍼록시벤조네이트(t-butyl peroxybenzonate), 1,1-다이-(티-부틸퍼록시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산(1,1-Di-(t-butylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane), 다이쿠밀퍼록사이드(Dicumyl peroxide), 다이-(2-티-부틸퍼록시이소프로필)벤젠, Di-(2-t-butylperoxyisopropyl) benzene), 티-부틸쿠밀퍼록사이드(t-butylcumylperoxide), 2,5-디메틸-2,5-다이(티-부틸퍼록시)-헥산(2,5-Dimethyl-2,5-di(t-butylperoxy)-hexane) 및 다이-티-부틸퍼록사이드(Di-t-butylperoxide)을 포함하는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 가교제는 액체 상태 또는 고체상태로 존재하며, 유기섬유와 혼합성이 양호하며, 또한 관능성이 커서 가교밀도가 높으므로 내화학성이 우수하고 열 변형 온도가 높은 특징을 가지기 때문에 전기 방사 공정에 사용하기 적합한 장점을 가진다.
한편, 단계 2에서 제조된 최종 방사용액은, 상기 방사용액에 대하여 5 내지 30 중량%의 고체 가교제 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
만약 상기 고체 가교제 성분이 5 중량% 미만인 경우에는 점도가 매우 낮기 때문에 전기 방사시 섬유가 형성되지 않고 비드(beads)가 형성되는 문제점이 있으며, 30 중량%를 초과하는 경우에는 방사 용액의 점도가 매우 높아져서 흐름성이 없어지게 되며 구경이 작은 노즐을 통과 할 수 없어 방사가 되지 않는 문제점이 생긴다.
상기 제조방법의 단계 3은 단계 2에서 제조된 최종 방사 용액을 전기방사 공정을 통해 나노 섬유 부직포로 제작하는 단계이다.
상기 단계 3을 구체적으로 보면, 도 2의 방사용액 주 탱크(1) 내 최종 방사 용액을 노즐(2) 내로 연속적으로 공급하고, 노즐(2)에 공급된 최종 방사 용액은 노즐을 통해 높은 전압이 걸려있는 콜렉터(3)로 방사되며, 방사된 섬유가 집속되어 나노섬유 웹이 형성되게 된다.
이때, 전기방사 시 섬유형성을 촉진하기 위해 노즐(2)과 콜렉터(3) 사이에 전압전달기구(4)를 설치하며, 전압전달기구의 전압은 10 내지 30 kV가 바람직하다.
만약 전압전달기구의 전압이 10 kV 미만인 경우 전압이 너무 낮아 방사가 되지 않는 문제점이 생기게 되며, 30kV를 초과하는 경우 불필요하게 높은 전압으로 인해 경제적 손실이 생기는 문제점이 생기게 된다.
상기 제조방법의 단계 4는 단계 3에서 제조된 나노 섬유 부직포에 방사선을 조사하여 혼합된 가교제에 의해 가교가 일어나게 하는 단계이다.
단계 4의 방사선 조사에 의해서 가교가 된 나노 섬유 부직포는 기계적 특성이 향상되는 효과가 생기게 된다.
이때, 상기 방사선은 감마선, 전자선, 이온빔, 중성자 빔, 자외선(UV), X선을 포함하는 군으로부터 선택하여 사용할 수 있으며, 상기 방사선이 조사되는 조사량은 5 내지 1000 kGy인 것이 바람직하다.
만약 방사선의 조사량이 5 kGy 미만인 경우에는 나노 섬유 내에서 가교반응이 제대로 이루어지지 않을 수 있으며, 조사량이 1,000 kGy를 초과하는 경우에는 조사선량에 비해 가교 반응의 증가량이 적기 때문에 불필요한 조사로 인하여 경제적인 측면에서 불리하다는 문제점을 갖게 된다.
상기 제조방법의 단계 1 및 단계 2는 용매에 고분자 및 가교제를 함께 용해시키는 방법으로 동시에 수행할 수 있으며, 단계 1과 단계 2를 동시에 수행하여도 본 발명이 제공하는 가교된 나노 섬유 부직포를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 제조방법에 의해 제조되는 가교된 나노 섬유 부직포를 제공한다.
본 발명의 제조방법에 의해 제조되는 가교된 나노 섬유 부직포는 수분흡수율이 감소되고, 기계적 성질, 결정화도 및 열적특성이 향상된 특징을 가진다.
상기 가교된 나노 섬유 부직포는 방사선에 의해 가교되어 수분 흡수율이 감소되므로 기존 폴리이미드 6,6 부직포보다 월등히 낮은 수분 흡수율로 인해 한층 적용분야가 넓어질 뿐만 아니라, 기계적 강도, 결정화도 및 열적특성 또한 증가하므로 향상된 열적 특성을 바탕으로 고온 환경에 제한을 받던 자동차용 소재로의 적용이 가능하다. 또한 향상된 기계적 특성을 바탕으로 잡화용 소재, 유전자 전달체의 의료용 소재, 방탄조끼 등의 국방용 소재, 인조피력, 인조스웨이드, 생리대, 의복, 기저귀, 포장재 등의 다양한 분야에 이용할 수 있을 것으로 기대된다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
전자선을 이용하여 가교된 나노 섬유 부직포 제작
단계 1: 개미산 15 g과 클로로포름 5 g이 혼합된 용매에 폴리이미드 6,6 2.2 g을 용해하였다.
단계 2: 상기 단계 1에서 제조된 혼합물에 트리아릴시아누레이트 0.066 g을 첨가하여 고분자 방사용액을 제조하였다.
단계 3: 상기 고분자 방사용액을 전압 20 kV와 방사 거리 12 cm 조건 하에서 23 게이지 노즐을 통해 콜렉터 상으로 전기방사한 후, 콜렉터 상에 전기 방사된 나노섬유 웹을 콜렉터로부터 분리하여 나노 섬유 부직포를 제조하였다.
상기 제조된 나노 섬유 부직포의 표면 사진은 도 3과 같다.
단계 4: 상기 제조된 나노 섬유 부직포에 전자선을 조사하였고, 이때 전자선 조사선량은 10 kGy/hr이었고, 총 조사량은 50 kGy이었으며 이를 통하여 가교된 나노 섬유 부직포를 제조하였다.
<실시예 2>
감마선을 이용하여 가교된 나노 섬유 부직포 제작 1
첨가된 트리아릴시아누레이트의 양이 0.11 g 인 것과 감마선을 조사하여 가교된 것을 제외하고는 본 발명의 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
<실시예 3>
감마선을 이용하여 가교된 나노 섬유 부직포 제작 2
감마선의 총 조사량이 100 kGy인 것을 제외하고는 본 발명의 실시예 2와 동일하게 수행하였다.
<실시예 4>
감마선을 이용하여 가교된 나노 섬유 부직포 제작 3
감마선의 총 조사량이 150 kGy인 것을 제외하고는 본 발명의 실시예 2와 동일하게 수행하였다.
<실시예 5>
감마선을 이용하여 가교된 나노 섬유 부직포 제작 4
감마선의 총 조사량이 200 kGy인 것을 제외하고는 본 발명의 실시예 2와 동일하게 수행하였다.
<실시예 6>
감마선을 이용하여 가교된 나노 섬유 부직포 제작 5
감마선의 총 조사량이 300 kGy인 것을 제외하고는 본 발명의 실시예 2와 동일하게 수행하였다.
<비교예 1>
나노 섬유 부직포 제작 1
단계 1: 개미산 15 g과 클로로포름 5 g이 혼합된 용매에 폴리이미드 6,6 2.2 g을 용해하여 고분자 방사용액을 제조하였다.
단계 2: 상기 고분자 방사용액을 전압 20 kV와 방사 거리 12 cm 조건 하에서 23 게이지 노즐을 통해 콜렉터 상으로 전기방사 한 후, 콜렉터 상에 전기 방사된 나노섬유 웹을 콜렉터로부터 분리하여 나노 섬유 부직포를 제조하였다.
<비교예 2>
나노 섬유 부직포 제작 2
본 발명의 실시예 1에서 단계 3의 방사선 조사 단계를 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 나노 섬유 부직포를 제조하였다.
<실험예 1>
가교된 나노 섬유 부직포의 주사 전자 현미경을 통한 관찰
본 발명의 실시예 1,2에 의해 제조된 가교된 나노 섬유 부직포를 주사 전자 현미경을 통하여 관찰하였고, 그 결과는 도 4와 도 5에 각각 나타내었다.
도 4와 도 5에 나타낸 바와 같이 본 발명의 가교화된 나노 섬유 부직포는 전자선 또는 감마선에 노출이 되어도 나노웹 형태를 유지하는 것을 확인할 수 있었다.
<실험예 2>
나노 섬유 부직포의 핵자기공명분광기( NMR ) 분석
본 발명의 비교예 1, 2를 통하여 제조된 나노 섬유 부직포 및 가교제를 핵자기공명분광기(NMR)을 통하여 분석하였고 그 결과는 도 6에 나타내었다.
도 6에 나타낸 바와 같이 본 발명의 비교예 1에 의해 제조된 가교제가 포함되지 않은 나노 섬유 부직포의 NMR 피크, 비교예 2의 가교제를 포함하며 방사선 조사가 되지 않은 나노섬유 부직포 및 가교제의 피크를 비교하였을 때, 가장 왼쪽의 가교제 피크들이 전기방사 후에도 남아있는 것을 확인할 수 있다.
<실험예 3>
나노 섬유 부직포의 열중량 분석
본 발명의 실시예 1,2 및 비교예 2에 따라 제조된 나노 섬유 부직포를 열중량 분석을 통하여 분석하였고, 그 결과는 도 7에 나타내었다.
도 7에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 나노 섬유 부직포가 600 ℃ 이상의 고온에서 열에 의한 중량 변화가 가장 적은 것으로 나타났으며, 비교예 2에 의해 제조된 나노 섬유 부직포의 중량 변화가 가장 큰 것으로 나타났다. 이는 본 발명의 방사선 조사를 통하여 가교화된 나노 섬유 부직포의 열적 특성이 향상된 것을 의미하며, 이를 통하여 본 발명의 방사선 조사의 효과를 확인할 수 있었다.
<실험예 4>
나노 섬유 부직포의 X-선 회절 분석
본 발명의 실시예 1,2 및 비교예 1에 따라 제조된 나노섬유 부직포를 X-선 회절 분석(RIGAKU D/MAX-RB(12KW))을 통하여 분석하였고, 그 결과는 도 8에 나타내었다.
도 8에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 나노 섬유 부직포가 가장 결정화도가 높게 나타났으며, 비교예 1을 통하여 제조된 나노 섬유 부직포의 결정화도가 가장 낮은 것을 알 수 있었다. 이를 통하여 본 발명의 방사선 조사를 가하여 주는 방법의 우수성을 확인할 수 있었으며, 각각의 샘플의 결정화도를 퍼센트화한 것을 하기 표 1에 나타내었다.
구분 % 결정화도 (XRD)
비교예 1 14.7
실시예 1 19.2
실시예 2 24.6
<실험예 5>
나노 섬유 부직포의 강도 측정
본 발명의 실시예 1,2 및 비교예 1에 의해 제조된 나노 섬유 부직포를 Instron사의 만능재료 시험기 5569를 통하여 강도를 측정하였고, 그 결과는 도 9 및 하기 표 2에 나타내었다.
도 9에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예 2에 의해 제조된 나노 섬유 부직포의 강도 및 탄성률이 가장 높게 나타났으며, 비교예 1을 통하여 제조된 나노 섬유 부직포의 강도 및 탄성률이 가장 낮은 것을 알 수 있었다.
또한 표 2에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예 1,2에 의해 제조된 가교된 나노 섬유 부직포의 강도는 비교예 1에 의해 제조된 나노 섬유 부직포 보다 1.6배 이상인 것을 알 수 있으며, 탄성률 또한 1.8배 이상의 값을 가지는 것을 알 수 있었다.
구분 가해진 힘(MPa) 탄성률(MPa)
비교예 1 9.7 140
실시예 1 11.9 181
실시예 2 15.5 254
<실험예 6>
가교된 나노 섬유 부직포의 수분 흡수율 측정
본 발명의 실시예 2 ~ 6 및 비교예 2를 통하여 제조된 가교된 나노 섬유 부직포의 수분 흡수율을 측정하기 위하여 각각의 샘플을 4 × 4 cm2 크기로 준비하였고, 25 ℃의 증류수, 진공건조기 및 저울을 이용하여 흡수율을 측정하였으며, 이때 계산식 1과 같은 식에 의하여 수분 흡수율을 계산하였고, 그 결과는 도 10에 나타내었다.
<계산식 1>
W(%) = {(Wt-W0) / W0} × 100
W: 수분흡수율(%)
Wt: 증류수를 포화상태로 흡수한 나노 섬유 부직포의 무게
W0: 건조 후 나노 섬유 부직포의 무게
도 10에 나타낸 바와 같이 방사선의 조사량이 증가함에 따라 나노 섬유 부직포의 수분 흡수율이 감소하는 것을 확인할 수 있었으며, 이에 따라 본 발명의 방사선 조사에 의해 수분흡수율이 감소하는 효과가 있음을 확인할 수 있었고, 이를 통하여 기존의 폴리이미드 6,6 부직포보다 한층 적용분야가 넓어지는 효과를 가지게 된다.
1: 방사용액 주 탱크
2: 노즐
3: 콜렉터
4: 전압 전달 기구

Claims (8)

  1. 나노 섬유 부직포에 200 내지 300 kGy의 조사량으로 감마선을 조사하여 가교시키는 단계를 포함하는 나노 섬유 부직포의 수분 흡수율을 감소시키는 방법으로서,
    상기 나노 섬유 부직포는,
    고분자를 용매에 용해시키고 가교제를 혼합하여 방사용액을 제조하는 단계; 및
    상기 방사용액을 전기방사 공정을 통해 나노 섬유 부직포로 제작하는 단계;를 통해 제조되며,
    상기 고분자는 폴리아미드 6,6이고,
    상기 용매는,
    개미산과 초산을 포함하는 군으로부터 선택되는 카르복실계의 산, 1,1,1,3,3,3,-헥사플루오르-2-프로판올을 포함하는 알콜계 및 클로로포름을 포함하는 군으로부터 선택되고,
    상기 가교제는,
    트리아릴시아누레이트, 트리아릴이소시아누레이트, 트리메틸올프로판트리메타아크릴레이트,다이-(2,4-디클로로벤조일)-퍼록사이드, 디벤조일퍼록사이드, 티-부틸 퍼록시벤조네이트, 1,1-다이-(티-부틸퍼록시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 다이쿠밀퍼록사이드, 다이-(2-티-부틸퍼록시이소프로필)벤젠, 티-부틸쿠밀퍼록사이드, 2,5-디메틸-2,5-다이(티-부틸펠옥시)-헥산 및 다이-티-부틸퍼록사이드를 포함하는 군으로부터 선택되며,
    상기 감마선 조사를 통해 나노 섬유 부직포의 결정구조를 변화시킨 나노섬유 부직포의 수분 흡수율을 감소시키는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 방사용액에 혼합되는 가교제의 중량비는, 상기 방사용액에 대하여 1 내지 30중량%인 것을 특징으로 하는 나노섬유 부직포의 수분 흡수율을 감소시키는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 방사용액은, 상기 방사용액에 대하여 5 내지 30 중량%의 고체 가교제 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 부직포의 수분 흡수율을 감소시키는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 나노 섬유 부직포로 제작하는 단계에서, 전기방사시의 전압은 10 내지 30 kV 인 것을 특징으로 하는 나노섬유 부직포의 수분 흡수율을 감소시키는 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 용매에 상기 고분자 및 상기 가교제를 동시에 함께 용해시키는 것을 특징으로 하는 나노섬유 부직포의 수분 흡수율을 감소시키는 방법.
  7. 제1항의 방법에 의해 수분흡수율이 감소된 나노섬유 부직포.
  8. 제7항에 있어서, 상기 수분흡수율이 감소된 나노섬유 부직포는 자동차용 소재, 의료용 소재, 국방용 소재 및 잡화용 소재에 이용되는 것을 특징으로 하는 나노 섬유 부직포.
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