KR101903145B1 - 유분 흡착포 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유분 흡착포 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 흡착포의 구성요소인 흡착부 또는 커버부에 발수처리를 수행함으로써 유분을 흡수하되 수분은 흡수하지 아니하여 바다, 강 등 수상에서 유분 흡착포가 유분을 충분히 흡수하더라도 수분과의 비중차이로 수중으로 가라앉지 않도록 하며, 특히 발수제에 첨가된 결합제의 양을 조절하여 물접촉각을 높게 유지함으로써 초발수성이 유지될 수 있도록 하는 유분 흡착포 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 커버 또는 흡착부에 코팅되는 발수제가 커버 또는 흡착부에 공고히 결합되도록 하기 위하여 첨가되는 결합제의 양을 발수제가 코팅된 커버 또는 흡착부에 대한 물의 접촉각을 고려하여 최적의 양으로 조절함으로써 흡착포의 초발수성이 최대한 유지되도록 하는 효과가 기대된다.

Description

유분 흡착포 및 그 제조방법{Oil absorbing sheet and the manufacturing method of the same}

본 발명은 유분 흡착포 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 흡착포의 구성요소인 흡착부 또는 커버부에 발수처리를 수행함으로써 유분을 흡수하되 수분은 흡수하지 아니하여 바다, 강 등 수상에서 유분 흡착포가 유분을 충분히 흡수하더라도 수분과의 비중차이로 수중으로 가라앉지 않도록 하며, 특히 발수제에 첨가된 결합제의 양을 조절하여 물접촉각을 높게 유지함으로써 초발수성이 유지될 수 있도록 하는 유분 흡착포 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 유분 흡착부는 유분 유출과 관련된 재해복구용으로 사용되거나, 산업 위생의 개념이 확산되면서 화학약품을 다루는 실험실, 연구실, 창고 및 생산라인, 화학 폐기물 처리업체 등과 같은 산업 분야는 물론, 주유소와 차량 및 기계정비 내지는 가정 등에서도 유분 제거 용도로 사용되고 있다.

이러한 매트는 대한민국 등록실용신안 20-0251579호 "유출 유분 흡착부"(이하, '선행기술' 이라 함)를 통해 등록된 바 있다.

선행기술은 유출 유분 흡착부에 있어서, 메쉬망(2)내에 조류의 깃털(6)이 채워지며, 상기 채워진 깃털(6)이 한쪽으로 뭉치게 쏠리지 않도록 가로 및 세로로 구획되도록 형성된 재봉박음질부(4)로 이루어진 것을 발명의 핵심 요소로 하고 있으며, 이를 통하여 물의 흡수는 거의 없고, 바다 위에 떠있는 유출 유분만을 흡착시킬 수 있도록 하는 것을 발명의 목적 및 효과로 하고 있다.

그러나 선행기술의 조류의 깃털은 공급에 한계가 존재하므로, 대량생산과 더불어 물량공급이 용이하지 않으며, 따라서 사고 수습용으로는 적합하지 못한 문제점이 있다. 또한, 깃털의 유분 흡수량에 한계가 존재하며, 흡수 정도도 계량화되지 않았고, 수요가 많아지면 단가가 폭등할 수 있는 문제점도 있다.

따라서 천연의 깃털을 대체할 수 있는 인공의 흡착부(이하, '흡착포'라 함)가 요구되며, 흡착포는 수분의 완전한 배척 및 유분의 선택적 흡수와 부유체로서 침강을 예방하면서 대량생산이 가능한 것이어야 한다.

이러한 흡착포로는 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 또는 폴리에스터(polyester, PET) 섬유인 것이 바람직하며, 매우 바람직하게는 섬유(PP 또는 PET)를 멜트 블로운(melt blown) 방식으로 성형하거나 부직포 형태의 섬유를 적어도 하나 이상 적층 하는 방식에 의한 흡착포인 것이 바람직하다.

여기서 멜트 블로운은 섬유를 다층밀도의 구조체로 성형하는 방식이며, 따라서 유분에 대한 흡착력이 배가되도록 할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 흡착포는 해수면을 부유하면서 유분만을 흡착하되, 수분 유입을 방지하여 침강을 예방할 수 있도록 발수 코팅되어야 하며, 발수 코팅은 딥 코팅(dip coating) 또는 증착(deposition)에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.

특히, 증착 방법이 코팅액의 사용을 최소화하면서도 효과를 최대화할 수 있는 방안이라는 점에서 딥 코팅 방식에 비하여 바람직한 방법이라고 할 것이다.

한편, 딥 코팅 방법은 피코팅체를 코팅액 안에 담그었다가 빼서 건조시키는 도장법으로, 코팅액으로서 발수제가 수용된 용매에 흡착포를 침지시켜 흡착포에 발수제가 함침되도록 한 후, 건조 과정을 통하여 흡착포의 발수 코팅이 이루어지도록 하는 것이다.

그러나 흡착포는 다층밀도의 구조체로서, 딥 코팅시 필요 이상의 발수제가 흡착포에 함침되므로, 발수제의 소비가 크고, 건조에 오랜 시간이 부여될 뿐만 아니라, 발수제를 머금고 있는 흡착포는 견인 시 자중에 의해 뜯겨져 취급이 용이하지 않은 문제점이 있다. 그러므로, 증착 방법을 고려할 수 있다.

증착방법은 진공상태에서 금속이나 화합물을 가열 내지는 증발시켜 그 증기를 물체 표면에 얇은 막을 형성하는 방법인데, 흡착포 표면에만 발수제가 코팅되므로, 발수제의 사용량을 최소화할 수 있음은 물론, 신속한 건조가 가능하므로, 생산성 향상과 더불어 원가절감을 통하여 제품의 경쟁력 향상을 기대할 수 있다.

그러나 흡착포에 발수제를 증착하기 위해서는 증착을 위한 고가의 장치가 요구되며, 특히, 진공상태에서 증착이 이루어져야 하므로, 진공도의 관리와 유지를 위해서도 막대한 비용이 발생하므로, 개인기업은 물론, 중소기업의 경우에는 초기 자본금의 한계로 인하여 이를 이용하기 용이하지 않다.

아울러, 발수제를 적용하는 경우에도 발수성만을 만족시킨다면 발수제의 양 또는 발수제에 첨가되는 첨가제의 양과 발수성과의 상관관계에 대한 고려 없이 해당 발수제를 그대로 사용하므로, 때로는 발수특성이 최적화되지 못하는 문제점도 있다.

아울러, 기름 유출 사고와 같은 긴급한 상황에서 유분은 신속히 제거되어야 하는데, 이러한 유분의 제거를 위한 시간적 고려가 없이 무조건 흡착포를 현장에 투입하는 문제점도 있다.

또한, 공장 또는 연구실과 같은 장소는 강산 또는 강염기의 환경인 경우가 많은데, 이러한 조건에서 유분을 효과적으로 제거하려면 흡착포의 내화학성이 필요한데, 내화학성을 부여하려면 흡착포에 별도의 추가적인 처리를 하여야 하며, 이로인하여 일반 흡착포에 비하여 높은 가격을 형성할 부 밖에 없는 문제점도 있다.

KR 20-0368031

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 흡착포의 커버 또는 흡착부에 코팅되는 발수제가 커버 또는 흡착부에 공고히 결합되도록 하기 위하여 첨가되는 결합제의 양을 발수제가 코팅된 커버 또는 흡착부에 대한 물의 접촉각을 고려하여 최적의 양으로 조절함으로써 흡착포의 초발수성이 최대한 유지되도록 하는 유분 흡착포 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 발수제에 결합제를 첨가함으로써 흡착포에 외부 충격이 가해지더라도 발수제가 이탈되지 않도록 하는 유분 흡착포 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 커버 또는 흡착부에 흡유점을 형성함으로써 흡유량의 감소를 최소화하면서 동시에 흡유속도를 보다 제고할 수 있는 유분 흡착포 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 복수의 흡착포가 형성된 단일 시트에 절취선을 형성함으로써 이로부터 단위 흡착포를 절취하여 사용할 수 있도록 하는 유분 흡착포 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 발수제 자체적으로 내화학성이 존재하므로 별도의 처리를 수행하지 않아도 강산 또는 강염기의 환경에서 흡착포가 내구성을 보유하도록 하는 유분 흡착포 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 유분을 흡수하여 보유하기 위한 흡착부; 및 상기 흡착부의 적어도 일면에 상기 흡착부 전면을 커버하도록 부착되며, 표면 및 이면 중 적어도 한 부분에 발수제가 코팅되는 커버부;를 포함하며, 상기 커버부가 상기 흡착부의 일면에만 형성되는 경우에는 커버부가 형성되지 않은 흡착부의 다른 일면에도 발수제가 코팅되고, 상기 발수제에는 상기 흡착부 또는 커버부에 발수제가 고정되도록 결합제가 혼합되되, 상기 결합제의 양은 발수제 100부피%를 기준으로 0 초과 3 부피% 이하인 것을 특징으로 하는 유분 흡착포를 제공한다.

상기 유분 흡착포에는 커버와 흡착부가 물리적으로 결합되도록 흡유점이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 흡유점은 융착방식에 의하여 흡착포에 국부적으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 흡유점은, 흡착포의 기준면적을 1제곱미터로 하였을 때, 상기 흡착포에 12제곱센티미터 내지 51제곱센티미터의 면적을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

흡유점이 원형인 경우, 단위 흡유점의 면적은 4π 내지 16π의 범위인 것이 바람직하다.

특정 흡유점과 이에 인접하는 흡유점이 복수개인 경우, 상기 특정 흡유점과 여기에 인접하는 하나의 흡유점의 거리와, 상기 특정 흡유점과 여기에 인접하는 다른 하나의 흡유점의 거리간의 편차는 35%를 초과하지 않는 것이 바람직하다.

특정 흡유점과 이에 인접하는 어느 하나의 흡유점의 거리와, 상기 특정 흡유점과 이에 인접하는 흡착포 모서리의 거리 중 최소 거리간의 편차는 35% 이내인 것이 바람직하다.

상기 발수제는 산화물 분말에 실리콘 오일, 폴리디메틸실록산, 폴리비닐실록산, 폴리페닐메틸실록산 중에서 선택되는 적어도 하나가 코팅된 형태인 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 커버 또는 흡착부에 코팅되는 발수제가 커버 또는 흡착부에 공고히 결합되도록 하기 위하여 첨가되는 결합제의 양을 발수제가 코팅된 커버 또는 흡착부에 대한 물의 접촉각을 고려하여 최적의 양으로 조절함으로써 흡착포의 초발수성이 최대한 유지되도록 하는 효과가 기대된다.

또한, 발수제에 결합제를 첨가함으로써 흡착포에 외부 충격이 가해지더라도 발수제가 이탈되지 않도록 하는 효과가 기대된다.

또한, 커버 또는 흡착부에 흡유점을 형성함으로써 흡유량의 감소를 최소화하면서 동시에 흡유속도를 보다 제고할 수 있는 효과가 기대된다.

또한, 복수의 흡착포가 형성된 단일 시트에 절취선을 형성함으로써 이로부터 단위 흡착포를 절취하여 사용할 수 있도록 하는 효과가 기대된다.

또한, 발수제 자체적으로 내화학성이 존재하므로 별도의 처리를 수행하지 않아도 강산 또는 강염기의 환경에서 흡착포가 내구성을 보유하도록 하는 효과가 기대된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 흡착포를 설명하기 위해 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 흡착포를 설명하기 위해 나타낸 상세 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 커버부의 발수과정을 설명하기 위해 나타낸 모식도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 매트의 제조과정을 설명하기 위해 나타낸 모식도,
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 발수제의 결합제 농도에 따른 물접촉각을 나타낸 그래프,
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 발수제의 결합제 농도 및 첨가량에 따른 물접촉각을 나타낸 그래프,
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 발수제의 결합제 사용 유무 및 외부충격에 따른 흡착포의 물접촉각 변화를 나타낸 그래프,
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 발수제를 코팅한 후 테이프를 이용하여 발수제의 탈락 시험을 수행하는 모식도,
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 흡착포에 흡유점을 형성한 후 흡유되는 과정을 나타내는 실험 사진,
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 흡착포에 형성된 흡유점의 면적과 흡유속도 및 흡유량의 관계를 나타내는 그래프,
도 11은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 흡착포의 사용형태를 나타내는 모식도이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명하도록 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 흡착포를 설명하기 위해 나타낸 사시도이고, 도 2는 흡착포의 상세 단면도이다.

도시된 바와 같이 흡착포(100)는 유분을 흡수하기 위한 것으로, 주로 해상, 강, 저수지 내지는 호수 등에서 유분 유출 등의 사고가 발생되는 경우에 이를 수습하기 위한 용도로 사용되거나, 기계 내지는 차량에서 누유가 발생할 경우에도 유분 제거를 목적으로 사용될 수 있다.

본 발명에 의한 흡착포(100)는 유분 흡착을 위한 흡착부(130), 흡착부(130)를 감싸는 커버부(110)를 포함하여 구성된다. 도 2(a)와 같이 커버부(110)는 흡착부(130)의 양면을 모두 커버하는 것이 바람직하나, 도 2(b)와 같이 일면만 커버하는 것도 가능하다. 여기서는 도 2(a)와 같은 형태로써 설명하기로 한다.

흡착부(130)는 예를 들어 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 및 폴리에스터(polyester, PET) 중 선택되는 적어도 하나를 재질로 하는 섬유체로서 다층밀도의 구조체로 성형된 것이 바람직하나, 그 중 흡수력이 양호하면서 가격이 저렴한 폴리에스터인 것이 바람직하다.

이러한 흡착부(130)는 멜트 블로운(Melt-blown) 방식으로 성형된 것이거나, 부직포 형태의 섬유를 적어도 하나 이상 적층한 것이 바람직하다.

커버부(110)는 흡착부(130)의 일면을 감싸는 제1커버부(111)와 타면을 감싸는 제2커버부(113)를 포함하며, 제1커버부(111)와 제2커버부(113)는 적어도 일면이 발수코팅되어, 흡착부(130)로 물이 유입되는 것을 배척하면서, 유분만이 흡착되도록 한다. 그러면, 흡착포(100)는 물에 비하여 비중이 낮은 유분만으로 흡착되어 있기 때문에 수중으로 가라앉지 않는다. 두개의 커버부(111, 113)의 합지의 방법은 특별히 제한되지 않는다.

발수코팅은 발수제를 예를 들어 커버부(110)에 코팅하는 공정인데, 발수제는 금속 산화물 등 산화물 분말에 실리콘 오일(silicon oil), 폴리디메틸실록산, 폴리비닐실록산, 폴리페닐메틸실록산 중에서 선택되는 적어도 하나가 코팅된 형태이다. 결합제는 위 발수제와 동일한 성분으로서, 경화제가 더 첨가된 것이다. 결합제와 발수제의 성분을 동일하게 함으로써, 발수제와 결합제의 정합성을 우수하게 할 수 있다.

본 발명에서는 발수제를 용매에 섞고, 상기 용매에 커버부(110)를 침지시키는 딥 코팅을 통하여 커버부를 발수코팅 하며, 이후 건조과정을 통하여 용매는 비산된다.

상기 용매에는 발수제의 커버부에 대한 결합력을 향상하기 위하여 결합제가 소량 더 첨가될 수 있으며, 결합제는 굳으면서 커버부와 발수제간 결합력을 높인다.

결합제는 발수제 100 부피%를 기준으로 하여 0 초과 3부피% 이하로 첨가되며, 그 이상으로 첨가되는 경우에는 물의 접촉각이 낮아져서 물이 흡착포에 흡수는 안되나 부착되어 있을 가능성이 있으며, 따라서 유분의 흡수력이 저하되는 문제점이 있으므로 결합제의 위 범위는 그 임계적 의의가 있다. 그리고, 결합제는 아크릴계는 사용하지 않으며, 아크릴 결합제를 사용할 경우 발수성이 떨어지기 때문에 발수제를 고정 및 접착하기 위해 사용될 경우 발수제의 표면 특성 (발수성)의 저하가 야기된다. 또한, 아크릴 결합제를 커버소재 상 발수제를 접착하기 위해 사용한 소재를 물에 장시간 노출 시켰을 경우 발수제 및 결합제 박리 현상이 발생되는 것이 확인되었다. 이와 같은 결과는 아크릴 결합제계 결합제가 물과 기름이 혼재되어 있는 환경에서 사용되는 유흡착재 소재로는 부적합함을 의미한다. 결합제는 발수제와의 정합성을 위하여 발수제와 동일 또는 유사한 성분의 것을 쓰는 것이 바람직하나, 반드시 그렇지는 않으므로, 아크릴계와 같이 배제되어야 하는 조성을 제외하고는 사실상 결합제의 제한은 없다고 보아야 한다.

산화물의 일 예로서, 실리카(SiO₂)를 들 수 있으며, 이를 분말형태로 사용한다. 다만, 실리카 이외에도 다양한 산화물 분말을 적용할 수 있다.

제1커버부(111)와 제2커버부(113)는 흡착부(130)가 물과 접촉하는 것이 차단되도록 기밀하게 합지되는 것이 바람직하며, 매우 바람직하게는 테두리가 열, 고주파 또는 초음파 융착에 의해 합지되어 도시된 바와 같이 테두리에 융착부(140)가 형성된다.

한편, 커버부(110)는 폴리프로필렌 및 폴리에스터 중 선택되는 어느 하나의 소재로 이루어진 것이 바람직하나, 그 중 폴리에스터인 것이 더 바람직하다. 폴리프로필렌에 비해 폴리에스터가 결합제와의 결합력이 높기 때문에 발수코팅된 분말들의 접착이 잘 이루어짐에 따라 발수성능이 보다 뛰어난 것으로 보인다.

도 3은 커버부의 발수코팅과정을 설명하기 위해 나타낸 모식도이고, 도 4는 흡착포의 제조과정을 설명하기 위해 나타낸 모식도이다.

흡착포의 제조과정은 다음과 같다.

먼저, 커버부(110)를 예를 들어 실리카 분말이 함침된 용매(151)에 딥 코팅하는 제1단계, 커버부(110)에 용매를 고착시키는 제2단계, 흡착부(130)를 사이에 두고 한 쌍의 커버부(110)를 합지시켜 흡착포(100)를 생성하는 제3단계를 통해 제작된다.

제1단계는 커버부(110)의 딥 코팅 단계로서, 용매에 커버부(110)를 함침시켜 커버부(110) 표면에 발수제가 코팅될 수 있도록 하는 단계이다.

이러한 제1단계는 도 3에 도시된 바와 같이, 코팅부(150)에서 이루어진다.

커버부(110)는 권선된 형태로 공급되며, 제1가이드(153)를 통해 용매에 침지되어, 커버부(110) 표면에 발수제가 코팅되는 것이다.

한편, 제1단계는 커버부(110)에 발수제가 함유된 용매가 균일하게 코팅되도록 하는 압착단계를 더 포함하며, 이러한 압착단계는 한 쌍의 롤러로 구성된 제2가이드(155)에 의해 이루어진다. 즉, 한 쌍의 롤러 사이를 지나는 커버부(110)에 일정한 압력을 가하여, 필요 이상의 발수제가 묻어날 경우, 수조(157)로 회수될 수 있도록 하는 것이다.

이후, 제2단계는 커버부(110)에 발수제를 고착시키는 단계로서, 도시된 바와 같이 고착부(160)에서 이루어진다. 고착부(160)는 코팅부(150)를 통해 공급되는 커버부(110)를 공급받아 커버부(110)에 코팅된 용매(151)를 건조 및 가압함으로써, 커버부(110)에 용매가 고착되도록 하기 위한 영역인 것이며, 이때, 고착부(160)는 빠른 건조유도를 위하여 가열수단이 더 존재할 수 있으며, 가열수단은 가압롤러(161) 또는 커버부(110) 동선에 따라 형성될 수도 있다.

고착부(160)를 통해 생성된 커버부(110)는 제3단계를 통해 흡착포(100)로 제작된다.

이러한 제3단계는 도 4(a)에 도시된 바와 같이 흡착부(130)를 사이에 두고, 제1커버부(111)와 제2커버부(113)가 기밀하게 합지되어 흡착포(100)로서의 제작이 완료된다. 한편, 흡착부(130)의 일면에만 커버부(110)가 형성되는 경우에는 도 4(b)와 같이 장치구성을 할 수도 있다.

이때, 흡착포(100)는 융착기(170)에 의해 기밀하게 합지되며, 융착기(170)는 초음파를 이용한 융착기인 것이 바람직하다.

다수의 흡착포(100)가 도 11에 도시된 바와 같이 하나의 시트형태로 형성되고, 각 흡착포(100)간에는 절취선이 마련되어 필요에 따라서 절취선을 절취함으로써 각 흡착포(100)를 필요한 갯수만큼 사용할 수 있다. 물론, 유분 유출 영역이 큰 경우에는 절취할 필요없이 사용할 수도 있다. 도 11에는 흡유점(145)이 표시되어 있으며, 흡유점에 대해서는 후술하기로 한다.

<평가예>

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 발수제의 결합제 농도에 따른 물접촉각을 나타낸 그래프, 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 발수제의 결합제 첨가량에 따른 물접촉각을 나타낸 그래프, 도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 발수제의 결합제 사용 유무 및 외부충격에 따른 흡착포의 물접촉각 변화를 나타낸 그래프, 도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 발수제를 코팅한 후 테이프를 이용하여 발수제의 탈락 시험을 수행하는 모식도, 도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 흡착포에 흡유점을 형성한 후 흡유되는 과정을 나타내는 실험 사진, 도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 흡착포에 형성된 흡유점의 면적과 흡유속도 및 흡유량의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 발수제에 결합제의 첨가량이 발수제 100부피%를 기준으로 1, 2, 3 부피%인 경우에는 모두 150°이상의 물접촉각을 나타내었으므로 발수성이 유지되어 원활한 흡유에 방해받지 않는다. 그러나, 4.5 부피%와 6 부피%인 경우에는 물접촉각이 작아지므로, 즉 물이 흡착포(100)의 표면에 머무를 가능성이 높으므로 발수성이 떨어지며 흡유에 방해가 될 수 있다. 그러므로, 결합제의 첨가량은 발수제 100부피%를 기준으로 0 초과 3 부피% 이하인 것이 바람직하며, 임계적 의의가 있다. 만일, 접착결합제 양이 적은 경우 발수 코팅된 분말이 커버 소재 상에 잘 부착되지 않고 박리 현상에 의해 커버소재 표면이 과다 노출됨에 따라 발수성이 떨어지며, 초발수성을 유지하기 위해서는 표면의 발수 특성뿐만 아니라 표면 거칠기 또한 중요하다. 딥 코팅에 의해 발수 분말들 상에 결합제가 균일하게 코팅되며, 자연적으로 형성된 분말들의 이중 거칠기에 의해 초발수 성능을 가지게 된다. 만일 결합제 양이 많은 경우 과량의 결합제가 이중 거칠기를 가지는 분말들을 완전히 덮어버림에 따라 발수성능의 저하를 초래한다. 하한은 바람직하게는 0.5 부피%인 것이 좋다.

도 6을 설명하면 다음과 같다. 여기서, 가로축은 물방울의 부피를 의미한다. 또한, %는 결합제의 첨가된 부피%를 의미한다. 요컨대, 결합제를 3% 초과할 경우 물접촉각의 감소율이 증가됨을 알 수 있었다.

실험 과정을 설명하면, 시료(흡착포) 표면에 물방울의 부피를 증가시키며 물접촉각을 측정하여 변화되는 정도를 평가하는데, 물방울의 부피가 증가할수록 중력에 의해 물방울이 아래쪽으로 더 큰 힘을 받게 된다. 이에 따라 물방울의 부피가 증가함에 따라 중력의 힘이 증가하기 때문에 발수성이 떨어지는 표면의 경우 물접촉각이 떨어지는 현상을 보인다.

그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 결합제 첨가량이 3부피% 미만인 경우에는 물방울의 부피가 증가하는 경우에도 물접촉각의 감소가 관찰되지 않는 반면, 3 부피%를 초과하는 경우에는 물방울의 부피가 증가하는 경우에 물접촉각의 감소가 가속화된다.

도 7에 따르면, 1번과 3번과 같이 결합제의 첨가 유무에 따른 발수 성능은 큰 차이를 보이지 않았다. 그러나, 2번, 4번과 같이 도 8의 테이프를 이용한 발수제 탈락 테스트 실시한 이후에는 결합제를 첨가하지 않은 1번의 경우 2번으로 물접촉각이 급격히 감소하여 발수성이 현저히 떨어지는 것을 확인하였으며, 반면 3번의 경우 발수제 탈락이 거의 일어나지 아니하여 물접촉각 변화가 거의 없었고, 따라서 발수성은 거의 그대로 유지되었다. 즉, 3번의 경우 발수제의 높은 접착안정성을 보였다.

도 8에 따르면, 발수제에 결합제를 투입하지 않은 경우에는 접촉각은 문제가 없으나, 외부 충격(여기서는 테이프에 의한 탈락 테스트)에 의하여 발수제의 코팅층에 손상이 일어나면 발수성이 급격히 저하될 우려가 있는 반면, 발수제에 결합제를 투입한 경우에는 외부 충격에 의해서도 손상이 일어나지 않음을 알 수 있다.

도 9에 따르면, 유분에 본 발명의 흡착포(100)를 침잠하였을 때, 흡유점(최초 흡유가 시작되는 5개의 점)에서부터 흡유가 시작되어 이로부터 흡유가 가속됨을 알 수 있다. 그러므로, 흡착포에 흡유점을 형성하면는 흡유의 속도를 증가시킨다는 점에서 바람직하다고 할 수 있다.

상기 흡유점은 흡착포의 기준면적을 1제곱미터로 하였을 때, 12제곱센티미터 내지 51제곱센티미터의 면적을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 만일 위 하한을 벗어나는 경우라면 흡유속도가 너무 늦은 문제점이 있고, 위 상한을 벗어나는 경우에는 흡유속도의 증가가 더 일어나지 않는 반면 흡유량은 현저하게 낮아지므로 바람직하지 않다. 따라서, 흡유점의 면적에 관한 위 수치범위는 각 한계수치에서 그 임계적 의의를 갖는다.

흡유점이 원형인 경우, 단위 흡유점의 면적은 4π제곱밀리미터 내지 16π제곱밀리미터의 범위인 것이 바람직하다. 이는 흡유점의 지름이 4mm ~ 8mm임을 의미하는데, 만일 흡유점의 지름이 4mm 미만인 경우라면, 즉 흡유점의 면적이 4π제곱밀리미터 미만인 경우라면, 생산시 작업성 및 제품의 불량에 의한 손실이 발생될 수 있으며, 8mm를 초과하는 경우에는, 즉 흡유점의 면적이 16π제곱밀리미터를 초과하는 경우에는 흡유속도의 제고보다 흡유량의 저하에 의한 폐해가 더 크다. 따라서, 흡유점 지름의 위 수치범위는 각 한계수치에서 그 임계적 의의를 갖는다. 한편, 이와 같은 면적의 임계적 의의를 만족하는 한, 형상은 원형으로 제한되는 것이 아니며, 위 면적범위에 대응되는 다각형, 타원형이 될 수도 있다.

특정 흡유점과 이에 인접하는 흡유점이 복수인 경우, 상기 특정 흡유점과 이에 인접하는 어느 하나의 흡유점의 거리와, 상기 특정 흡유점과 이에 인접하는 또 다른 하나의 흡유점의 거리간의 편차는 35% 이내인 것이 바람직하며, 흡유점간의 거리는 특정 흡유점과 이에 인접하는 각 흡유점의 중심간 거리를 측정한다. 이는 흡유점이 흡착포의 특정 위치에 국부적으로 쏠려서 생성되는 것을 방지하기 위함이다. 즉, 흡유점은 흡착포상에서 고르게 분산되는 것이 바람직하며, 상기와 같이 각 흠유점간 거리의 편차가 작은 경우라야 흡유속도 향상을 극대화할 수 있다. 만일, 흡유점이 국부적으로 쏠리는 경우, 쏠린 지점에는 흡유가 바르게 되겠지만, 그렇지 않은 지점에는 여전히 흡유속도가 느리게 되어 흡유점을 생성에 따른 실효성이 없다.

또한, 특정 흡유점과 이에 인접하는 어느 하나의 흡유점의 거리와, 상기 특정 흡유점과 이에 인접하는 흡착포의 모서리와의 거리 중 최소 거리의 편차는 35% 이내인 것이 바람직한데, 이 또한 특정 흡유점간의 거리를 고려할 때, 모서리와의 거리도 고려함으로써, 흡유점의 고른 분산을 구현할 수 있다.

도 10에 따르면, 흡착포(100)의 기준면적을 1 제곱미터로 하였을 때, 형성된 흡유점(145)의 면적이 51제곱센티미터가 될 때까지는 흡유점(145) 면적이 증가할수록 유분의 흡유량은 다소 저하되는 반면 흡유속도는 빠르게 증가함을 알 수 있다. 그러나, 흡유점(145)의 면적이 51제곱센티미터를 초과하는 경우에는 흡유속도의 증가는 미미하며, 대신 흡유량은 계속하여 감소하였다. 따라서, 본 발명에서 설정되는 흡유점(145)의 면적은 51제곱센티미터 이하인 것이 바람직하다고 할 수 있다.

한편, 흡착포는 유분 종류에 따라서도 비교대상과 흡수량에 차이가 있는데 이하, 표를 참조하여 설명하도록 한다.

상기 실험 조건은 아래와 같다.

시편 크기 : 10 × 10cm²

실험 방법

1. 유면에 띄워 5분간 정치

2. 10 내지는 17mm 눈금 간격으로 짠 철망 위에 5분간 정치

3. 중량을 측정하여 시편의 무게 1g당 흡유량을 산출

흡착포에 대하여 다양한 유분을 상대로 실험을 한 결과, 유분 흡수량이 적게는 유압류의 경우 25.6g이고, 많게는 절삭유의 경우 30.7g까지 흡수하였다.

반면, 비교대상의 흡착부는 상대적으로 적은량을 흡유하였으며, 유분 흡수량이 적은 것은 벙커유로서 12.6g이고, 가장 많은 흡유 대상인 실리콘 오일도 흡유량이 22.6g에 불과하였다. 이로부터, 다양한 유분에 대해서 많게는 115% 적게는 31% 이상의 기름 제거율의 증가를 보이는 결과를 확인하였으며, 본 발명의 흡착포가 비교대상에 비해 월등한 성능을 보임을 알 수 있다.

그리고 본 발명은 유분의 흡수량과 더불어, 내구성이 양호하여 다양한 조건에서도, 발수력이 지속되는데, 이하 표를 참조하여 설명하도록 한다.

pH 2	시간(min)	0	30	60
	실시예(o)	162.9	163.9	160.8
	비교대상(o)	151.6	144.7	142.5

pH 12	시간(min)	0	30	60
	실시예(o)	162.9	161.1	161.7
	비교대상(o)	151.6	144.8	141.8

상기 표 2와 3은 본 발명의 흡착포와 비교대상을 각각 pH 2(강산성)와 pH 12(강염기성)물에 띄워 시간별 물접촉각을 실험한 측정값이다.

먼저, pH 2의 물에 띄우는 실험에서, 흡착포를 최초 물에 띄울 때의 물접촉각은 162.9°, 30분 이후에는 163.9°그리고 한 시간이 지난 뒤에는 160.8°를 유지하는 것으로 측정되었다.

반면, 비교대상은 최초 물에 띄울 때의 물접촉각이 151.6°로서 흡착포 대비 11.3°낮은 각도로 띄워지며, 시간이 갈수록 30분 위에는 144.7°, 한 시간 뒤에는 142.5로서 최소 물에 띄워질 때보다 약 9.1° 낮아지는 것으로 측정되었다.

pH 12의 물에 띄우는 실험에서는,

흡착포는 최초 물에 띄울 때의 물접촉각은 162.9°, 30분 이후에는 161.1° 그리고 한 시간 지난 뒤에는 161.7°를 유지하는 것으로 측정되었다.

반면, 비교대상은 최초 물에 띄울 때의 물접촉각이 151.6°로서 흡착포대비 11.3°낮은 각도로 띄워지며, 시간이 갈수록 144.8°, 한 시간 뒤에는 141.8°로서 물에 최초 띄워질 때보다 약 9.8°낮아지는 것으로 측정되었다.

이상과 같이 본 발명의 흡착포는 산성은 물론, 염기성 물에서도 양호한 발수력을 지속시키는 것이 가능하였으나, 비교대상은 최초 물에 띄워질 때부터 물접촉각이 낮을 뿐만 아니라, 시간이 갈수록 물 접촉각이 점차 낮아지는 것으로 보아 발수력이 시간에 따라 저하됨을 알 수 있는 것이다. 즉, 비교대상은 흡착포 대비 발수력이 낮을 뿐만 아니라, 특히, 비교대상은 시간이 갈수록 발수력이 크게 낮아지는 것으로 측정된 바, 일정시간이 지난 후에는 발수력 저하로 인하여 수중으로 침강될 수 있음을 예측할 수 있다.

이상 실험을 통해 살펴본 결과, 본 발명의 흡착포는 물의 침투를 방지하면서 유분에 대한 흡유량이 비교대상보다 월등할 뿐만 아니라, 발수코팅을 통하여 수상에서 양호한 물접촉각을 유지하고, 따라서 수상에서 양호한 부유상태를 유지하여 침강을 예방하고, 궁극적으로 수중오염을 예방하는 것이 가능하다.

이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 안정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 흡착포 110 : 커버부
111 : 제1커버부 113 : 제2커버부
130 : 흡착부 140 : 융착부
145 : 흡유점 150 : 코팅부
151 : 용매 153 : 제1가이드
155 : 제2가이드 157 : 수조
160 : 고착부 161 : 가압롤러
170 : 융착기 180 : 절취선

Claims (7)

1. 유분을 흡수하여 보유하기 위한 흡착부; 및
   상기 흡착부의 적어도 일면에 상기 흡착부 전면을 커버하도록 부착되며, 표면 및 이면 중 적어도 한 부분에 발수제가 코팅되는 커버부;를 포함하며,
   상기 커버부가 상기 흡착부의 일면에만 형성되는 경우에는 커버부가 형성되지 않은 흡착부의 다른 일면에도 발수제가 코팅되고,
   상기 발수제에는 상기 흡착부 또는 커버부에 발수제가 고정되도록 하는, 아크릴계 결합제를 제외한 결합제가 첨가되되, 상기 결합제는 흡착포 표면에서의 물접촉각이 150°이상이 되도록 하기 위하여 발수제 100부피%를 기준으로 0 초과 3 부피% 이하 첨가되는 것을 특징으로 하는 유분 흡착포.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유분 흡착포에는 커버와 흡착부가 물리적으로 결합되도록 흡유점이 형성되는 것을 특징으로 하는 유분 흡착포.
3. 제2항에 있어서,
   상기 흡유점은 융착방식에 의하여 흡착포에 국부적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 유분 흡착포.
4. 제2항에 있어서,
   상기 흡유점은, 흡착포의 기준면적을 1제곱미터로 하였을 때, 상기 흡착포에 12제곱센티미터 내지 51제곱센티미터의 면적을 갖도록 형성되며, 상기 흡유점이 원형인 경우, 단위 흡유점의 면적은 4π 내지 16π의 범위인 것을 특징으로 하는 유분 흡착포.
5. 제2항에 있어서,
   특정 흡유점과 이에 인접하는 흡유점이 복수개인 경우, 상기 특정 흡유점과 여기에 인접하는 하나의 흡유점의 거리와, 상기 특정 흡유점과 여기에 인접하는 다른 하나의 흡유점의 거리간의 편차는 35%를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 유분 흡착포.
6. 제2항에 있어서,
   특정 흡유점과 이에 인접하는 어느 하나의 흡유점의 거리와, 상기 특정 흡유점과 이에 인접하는 흡착포 모서리의 거리 중 최소 거리간의 편차는 35% 이내인 것을 특징으로 하는 유분 흡착포.
7. 제1항에 있어서,
   상기 발수제는 산화물 분말에 실리콘 오일, 폴리디메틸실록산, 폴리비닐실록산, 폴리페닐메틸실록산 중에서 선택되는 적어도 하나가 코팅된 형태인 것을 특징으로 하는 유분 흡착을 위한 유분 흡착포.

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