KR20110023683A - 화학작용제 흡착제거를 위한 기능성 재료가 도입된 화학작용제 보호포 및 그 제조방법과 이를 사용하는 화학작용제 보호의 - Google Patents

화학작용제 흡착제거를 위한 기능성 재료가 도입된 화학작용제 보호포 및 그 제조방법과 이를 사용하는 화학작용제 보호의 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학작용제 보호의 소재에 관한 것으로, 화학작용제를 흡착하여 인체를 보호하는 화학작용제 보호포에 있어서, 상기 보호포는 전기방사로 형성된 제1 나노섬유로 이루어진 제1 웹; 상기 제1 웹의 일면에 적층되어 있으며, 전기방사로 형성된 제2 나노섬유로 이루어진 제2 웹; 및 상기 제1 웹 및 제2 웹 사이에 개재된 화학작용제에 대한 흡착제를 포함한다.
본 발명의 화학작용제 보호포는 화학작용제의 제거효과가 우수하고, 통기성과 동시에 발유성, 발수성을 확보하고, 경량성을 달성하였다. 둘째로는, 웹 사이에 흡착제를 개재하여 유출을 방지하고, 보호포의 재사용이 가능하며, 열피로도 축적의 문제가 발생하지 않는다. 또한, 본 발명의 화학작용제 보호포의 제조방법은 화학작용제 흡착제거 기능성 재료를 최외곽 표면에 드러나 있는 나노섬유 웹 표면에만 도입하는 것이 아니라 여러 겹의 나노섬유 웹 층 사이에 도입할 수 있으므로 복잡한 공정 단계를 거치지 않고 효과적으로 원하는 함량의 기능성 재료를 나노섬유 웹에 도입이 가능하다.
보호포, 화학작용제, 나노섬유, 웹, 흡착제

Description

화학작용제 흡착제거를 위한 기능성 재료가 도입된 화학작용제 보호포 및 그 제조방법과 이를 사용하는 화학작용제 보호의{Functional materials-introduced Protective fabric for adsorption-removal of chemical warfare agents and Method of preparing the same and Protective clothes for adsorption-removal of chemical warfare agents using the same}
본 발명은 화학작용제 보호의 소재에 관한 것이다.
화학작용제 보호의는 화생방전 하에서 신경작용제, 질식작용제, 수포작용제, 혈액작용제, 구토작용제 등과 같은 화학작용제로부터 인체를 보호하기 위해 화학작용제가 인체피부에 접촉하지 못하도록 하는 특수용 의류를 말한다.
일반적으로 화학작용제 보호의는 불침투성 보호의와 침투성 보호의로 구분할 수 있다. 불침투성 보호의의 경우 외부의 기체가 출입할 수 없도록 차단하는 보호의로 화학작용제에 대한 방호는 뛰어나지만, 체내에서 방출하는 수증기와 열기를 외부로 방출하기 어렵다는 치명적인 단점을 지니고 있다. 반면에, 침투성 보호의는 불침투성 보호의와는 달리 어느 정도의 기체 출입이 진행되며, 기체 형태로 투과되는 화학작용제로부터 인체를 보호하기 위해 활성탄과 같이 화학작용제를 흡착 제거할 수 있는 탄소 계열의 기능성 재료를 사용하는 것이 특징이다.
침투성 보호의는 일반적으로 내피와 외피로 구성된다. 내피는 화학작용제 흡착제를 포함하게 되는데, 기존에 사용되는 내피의 재질로는 활성탄을 처리한 폴리우레탄 폼이나 부직포, 보강천 등을 많이 사용하고 있다. 외피는 내피를 보호하고 액체 및 고체 상태의 화학작용제를 일차적으로 차단하는 역할을 하고, 폴리에스터 계열의 섬유소재 등에 라텍스 고무 등이 얇게 도포된 상태의 직물 등을 많이 사용하고 있다.
침투성 보호의는 기체상태의 화학작용제를 흡착제거하기 위해 바인더를 사용하여 활성탄으로 표면 처리한 내피를 구비하는데, 이러한 활성탄의 사용으로 인하여 착용 후의 활동에 따른 활성탄과 내피와의 마찰로 인한 내피의 손상이 발생하며, 활성탄이 내피에서 이탈하여 검게 묻어나거나 세탁을 통해 보호의를 재사용할 수 없다는 단점을 지니고 있다. 바인더의 사용으로 인하여 내피의 기공성이 저하되어 공기투과도가 낮아지므로, 활동 시 체열이 쌓이고 땀 배출이 어려워 업무 수행 시 보호의 내부 온도 상승으로 인한 열피로도의 증가가 유발되어 장시간 착용이 어렵다. 또한, 바인더 사용에 의한 활성탄의 활성의 저하가 발생하므로, 일정한 흡착성능을 확보하기 위하여 다량의 활성탄이 필요하므로 보호의가 무거워지는 등의 상기 문제점들로 인해 화학작용제 오염지역에서의 방호능력이 급격하게 저하되는 등의 단점을 지니고 있다.
따라서 침투성 보호의의 경우 다양한 화학작용제로부터 인체를 보호함은 물론, 착용자의 열 스트레스를 줄여 열적 쾌적감을 증진시키고, 경량화 및 유연성을 보강하여 활동성의 향상을 통한 업무 수행 효율을 극대화할 수 있는 화학작용제 보호의용 소재 개발이 요구되고 있다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기존의 침투성 보호의의 단점으로 지적되어 온 무거운 중량, 내장된 활성탄의 외부 유출, 세탁을 통한 재활용 불가, 낮은 공기투과도로 인한 열피로도 축적 등의 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 화학작용제 보호의용 소재를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 화학작용제 보호포의 제조방법은, (S1) 고분자 용액 또는 고분자 용융액을 전기방사하여 제1 나노섬유로 이루어진 제1 웹을 형성하는 단계;
(S2) 화학작용제에 대한 흡착제가 분산된 용액을 상기 제1 웹의 일면에 분무하는 단계;
(S3) 고분자 용액 또는 고분자 용융액을 (S2)의 결과물 위에 전기방사하여 제2 나노섬유로 이루어진 제2 웹을 형성하는 단계를 포함한다.
흡착제는 실리카(SiO2), 페라이트(Fe2O3), 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO2), 산화니켈(NiO), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO), 제올라이트, 무기-유기 골격체(Metal-organic framework), 활성탄, 탄소섬유, 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 등을 사용할 수 있다.
또한, 화학작용제 보호포의 제조방법에서의 고분자는 면, 울, 실크, 폴리아 마이드, 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리에스터 및 아크릴 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 화학작용제를 흡착하여 인체를 보호하는 화학작용제 보호포에 있어서, 상기 보호포는,
전기방사로 형성된 제1 나노섬유로 이루어진 제1 웹;
상기 제1 웹의 일면에 적층되어 있으며, 전기방사로 형성된 제2 나노섬유로 이루어진 제2 웹; 및
상기 제1 웹 및 제2 웹 사이에 개재된 화학작용제에 대한 흡착제를 포함한다.
흡착제는 실리카(SiO2), 페라이트(Fe2O3), 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO2), 산화니켈(NiO), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO), 제올라이트, 무기-유기 골격체(Metal-organic framework), 활성탄, 탄소섬유, 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 등을 사용할 수 있다.
또한, 제1 나노섬유 및 제2 나노섬유는 면, 울, 실크, 폴리아마이드, 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리에스터 및 아크릴 등으로 이루어진 것이 바람직하다.
본 발명의 화학작용제 보호포는, 화학작용제의 제거효과가 우수하고, 통기성과 동시에 발유성, 발수성을 확보하고, 경량성을 달성하였다. 웹 사이에 흡착제를 도입하여 내장 소재의 외부 유출을 방지하고, 보호포의 재사용이 가능하며, 열피로도 축적의 문제가 발생하지 않는다.
또한, 본 발명의 화학작용제 보호포의 제조방법은 화학작용제 흡착제를 최외곽 표면에 드러나 있는 나노섬유 웹 표면에만 도입하는 것이 아니라 여러 겹의 나노섬유 웹 층 사이에 도입할 수 있으므로 복잡한 공정 단계를 거치지 않고 효과적으로 필요 함량의 흡착제의 도입이 가능하다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 기재된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 화학작용제 보호포의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 고분자 용액 또는 고분자 용융액을 전기방사하여 제1 나노섬유로 이루어진 제1 웹을 형성한다(S1 단계).
본 발명에서, 나노섬유로 이루어진 웹의 제조에는 전기방사를 이용한다. 전기방사란 고분자 용액 및 용융된 고분자에 고전압을 걸어주어 섬유 및 입자를 받아주는 컬렉터(collector)와 방사되는 팁(tip)사이에 전자기장을 형성시켜 나노섬유 및 입자를 제조하는 방법이다.
나노섬유 형성에 사용되는 고분자는 면, 울, 실크, 폴리아마이드, 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리에스터 등을 사용할 수 있다. 이와 같이 다양한 섬유 소재들 중 화학작용제 보호포로 사용하기 위한 목적에 부합하는 물성을 발현할 수 있는 소재를 선정한다.
일 실시예로, 우수한 기계적 성질과 발수성을 지니고 있으며, 가공성이 우수한 수만에서 수백만의 분자량을 지닌 폴리우레탄(polyurethane) 고분자를 다양한 온도의 범위(0 ~ 150 ℃)에서 디메틸포르마이드(dimethylformaide)와 같은 적절한 용매에 원하는 농도(0 ~ 60 중량%)만큼 넣어 폴리우레탄 고분자 용액을 제조한다. 경우에 따라 점도(viscosity) 조절을 통한 전기방사 수월성 증대 방안으로 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran)과 같은 유기용매를 이차적으로 넣을 수 있다(0.01 ~ 15 중량%). 다음으로 폴리우레탄 고분자 용액의 전기전도도 향상을 위해 염화벤질트리메틸암모니엄(Benzyltrimethylammonium chloride)와 같은 염(salt)을 소량(0.01 ~ 5.00 중량%) 첨가할 수 있다.
이어서, 화학작용제에 대한 흡착제가 분산된 용액을 상기 제1 웹의 일면에 분무한다(S2 단계).
흡착제 용액의 분무는 전기분무를 이용하는 것이 바람직하다. 전기분무란 전기적인 힘에 의해 액체를 분무화하는 방법으로, 전기분무에 의해 형성되는 액체방울(droplet)은 높은 대전성을 가지므로 자체적인 분산에 의해 응집을 방지할 수 있는 이점이 있기 때문에 최근 매우 유용한 나노기술로 주목되고 있다. 특히, 전기분무 기술은 대기환경에서 저렴한 장비와 간편한 작업으로 미세하고 복잡한 구조 의 퇴적이 가능하므로, 본 발명의 기능성 재료를 나노섬유로 이루어진 웹의 표면에 고르게 도입하는 것이 가능하다.
상기 흡착제 용액은 실리카(SiO2), 페라이트(Fe2O3), 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO2), 산화니켈(NiO), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO), 제올라이트, 무기-유기 골격체(Metal-organic framework), 활성탄, 탄소섬유, 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 또는 2 종 이상인 것을 분산시킨 용액인 것을 특징으로 한다.
화학작용제 흡착제를 적정한 용매에 분산시킨 용액을 준비한다. 화학작용제 흡착제거(adsorption-removal) 성능이 알려졌거나, 가능성이 있는 것으로 보고된 다양한 재료를 당분야에 알려져 있는 통상적인 방법을 통해 얻을 수 있으며, 당업자라면 적절한 방법을 채택할 수 있다. 아울러 상용화된 제품을 통해 얻을 수 있다. 이들 중 화학작용제 흡착제거 목적에 부합하는 물성을 발현할 수 있는 소재를 선정한다. 본 발명에서 사용되는 화학작용제 흡착제는 표면 및 기공에서의 흡착을 통해 화학작용제를 흡착제거할 수 있으며, 넓은 비표면적 및 다양한 표면 구조, 기공구조를 지닌 기능성 재료라면 더 우수한 효과를 기대할 수 있다.
상기 흡착제 용액은 흡착제를 물, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 톨루엔(toluene), 디메틸포르마이드(dimethylformaide), 클로로포름(chloroform), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 벤젠(benzene) 과 같은 적합한 용매에 분산시켜 사용하는 것이 바람직하다.
일 실시예로, 탄소나노튜브(carbon nanotube)를 화학작용제 흡착제를 선정한 후 불순물 제거 등의 목적을 위해 산처리 과정 등 전처리를 진행하였다. 메탄올과 같은 분무공정에 적절한 용매에 분산시켜 원하는 농도(0.01 ~ 10 중량%)의 전기분무용 용액을 제조한다. 경우에 따라 이차적으로 다른 종류의 용매를 첨가할 수 있다.
그런 다음, 고분자 용액 또는 고분자 용융액을 상기 (S2)의 결과물 위에 전기방사하여 제2 나노섬유로 이루어진 제2 웹을 형성한다(S3 단계).
제1 나노섬유로 이루어진 제 1 웹의 표면에 흡착제인 기능성 재료층을 적층시킨 후에 상기 기능성 재료층 위에 제2 나노섬유로 이루어진 제2 웹을 생성하여, 제1 웹 및 제2 웹 사이에 흡착제가 개재된 화학작용제 보호포를 제조한다. 추가로 상기 제2 웹 위에 흡착제를 다시 개재시키거나, 나노섬유로 이루어진 웹을 생성시켜는 상기 제조단계를 반복하여, 다층구조의 화학작용제 보호포를 제조할 수도 있다.
이와 같은 과정을 교대로 진행하여 수 마이크로미터 ~ 수 센티미터 두께의 화학작용제 보호포를 제조한다. 교대로 쌓아 올리는 나노섬유로 이루어진 웹의 고분자 재료는 단일종의 소재를 사용하는 것뿐만 아니라 다종의 소재를 목적에 따라 사용할 수 있다. 전기방사 간 시행되는 전기분무를 진행함에 따라 도입되는 화학작용제 흡착제거(adsorption-removal) 기능성 재료의 경우도 단일의 소재뿐만 아니라 다종의 소재를 목적에 따라 다양하게 사용할 수 있다. 최종적으로 제조되는 화학작용제 흡착제가 도입된 보호포는 여러 겹의 단위-웹들이 적층된 형태로 최종 완 성된다. 이와 같이 전기방사와 전기분무 방식을 교대로 시행하여 최종형태의 나노섬유로 이루어진 웹을 제조한 후 통상적인 세척 및 건조단계를 거친 후 본 발명의 화학작용제 보호포를 얻을 수 있다.
또한, 흡착제는 화학작용제 보호포 전체 중량 대비 1 중량% 내지 70 중량%의 함량으로 도입하는 것이 바람직하다. 함량이 1 중량% 미만의 경우 외부에서 도입되는 화학작용제를 효과적으로 흡착제거(adsorption-removal)하기 어려우며, 70 중량%를 초과하면 전체적인 화학작용제 보호포의 기계적 물성이 급격하게 변화하여 사용에 제약이 따른다. 전술한 본 화학작용제 흡착제가 도입된 보호포는 기타 직물들을 외피로 사용하여 함께 이용하거나, 혹은 단일로 화학작용제 보호의용 보호포로 사용할 수 있다.
예시된 전술한 방법에 따라 제조한, 화학작용제를 흡착하여 인체를 보호하는 화학작용제 보호포에 있어서, 상기 보호포는,
전기방사로 형성된 제1 나노섬유로 이루어진 제1 웹;
상기 제1 웹의 일면에 적층되어 있으며, 전기방사로 형성된 제2 나노섬유로 이루어진 제2 웹; 및
상기 제1 웹 및 제2 웹 사이에 개재된 화학작용제에 대한 흡착제를 포함한다.
나노섬유로 이루어진 웹은 50~1,000 나노미터 굵기의 섬유를 얇은 시트상태의 거미줄층으로 엮어 만든 신소재를 말하는 것으로, 발유성, 발수성 및 통기성이 우수하다. 본 발명은 이러한 제1 나노섬유로 이루어진 제1 웹의 표면에 화학작용 제를 효과적으로 흡착제거할 수 있는 흡착제인 기능성 재료를 도입하고 다시 제2 나노섬유로 이루어진 제2 웹을 형성한 것으로, 즉 나노섬유로 이루어진 웹의 사이에 흡착제가 개재된 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 나노섬유의 적용을 통해 경량의 보호포를 제조할 수 있고, 나노섬유로 이루어진 웹의 층간에 흡착제인 기능성 재료를 도입함에 따라서 기능성 재료의 탈착을 최소화할 수 있다. 전기분사에 의해서 흡착제의 두께가 얇고 균일하게 형성가능하고 바인더를 사용할 필요가 없으므로 내피의 기공성 저하가 발생하지 않으므로 공기 투과성이 우수하고, 흡착제의 활성 저하가 일어나지 않는다. 따라서, 화학작용제의 제거 효율 향상과 활동성 증대 및 환경친화적으로 장시간 사용이 가능하다. 또한, 흡착제는 웹 사이에 개재되므로, 필요에 따라 도입할 수 있는 흡착제인 기능성 재료 함량을 크게 늘릴 수도 있다. 나노섬유로 이루어진 웹과 흡착제인 기능성 재료 층을 다층 구조로 형성하여 수 마이크로미터 ~ 수 센티미터 두께의 화학작용제 보호포의 제공도 가능하다.
상기 화학작용제를 효과적으로 흡착제거할 수 있는 흡착제인 기능성 재료는 실리카(SiO2), 페라이트(Fe2O3), 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO2), 산화니켈(NiO), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO), 제올라이트, 무기-유기 골격체(Metal-organic framework), 활성탄, 탄소섬유 및 탄소나노튜브를 단독 또는 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
흡착제인 기능성 재료는 용매에 분산시켜 나노섬유로 이루어진 웹의 표면에 분사하는 데, 이때의 용매는 특별히 한정하지는 않지만, 물, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 프로판올(propanol), 톨루엔(toluene), 디메틸포르마이드(dimethylformaide), 클로로포름(chloroform), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran) 및 벤젠(benzene) 인 용매는 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
제1 나노섬유 및 제2 나노섬유의 재료로는 면(cotton), 울(wool), 실크(silk), 폴리올레핀(polyolefin), 폴리에스터(polyester), 폴리아마이드(polyamide), 폴리우레탄(polyurethane), 아크릴 섬유(acrylic fiber) 등을 사용할 수 있다.
상기 나노섬유 재료를 용융상태 또는 적합한 용매에 용해된 용액 상태로 처리한 후 전기방사(electrospinning) 과정을 이용하여 나노섬유로 이루어진 웹을 제조한다. 이때 제조되는 최종 형태는 수 나노미터(nm) ~ 수 마이크로미터(mm) 직경을 가지는 나노섬유들이 집진판(collector)에 방사되어 있는 나노섬유로 이루어진 웹의 형태를 띠게 되며, 제조된 나노섬유로 이루어진 웹는 수십 나노미터(nm) ~ 수백 마이크로미터(mm)의 두께를 가진다.
본 발명의 화학작용제 보호의는 웹 사이에 흡착제가 개재된 화학작용제 보호포를 내피로서 구비한다. 이러한 화학작용제 보호의는 화학작용제의 제거효과가 우수하고, 통기성과 동시에 발유성, 발수성을 확보하고, 가벼우며, 웹 사이에 흡착제를 도입하여 내장 소재의 외부 유출을 방지하고, 보호의의 재사용이 가능하며, 열피로도 축적의 문제가 발생하지 않는다. 또한, 본 발명의 화학작용제 보호의는 추가로 내피 및 외피로 구성될 수도 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
실시예
제조예 1. 나노섬유 제조를 위한 전기방사용 폴리우레탄( polyurethane ) 용액 제조
섬유용 폴리우레탄 5.664 g을 디메틸포르마이드(dimethylformamide) 30 mL에 충분히 녹여 중량 대비 20 (w/w)% 폴리우레탄 용액을 제조하였다. 용액의 전기전도도를 향상시키기 위해 염화벤질트리메틸암모니엄(Benzyltrimethylammonium chloride)을 중량 대비 0.25%를 첨가한 후, 90 ℃ 환경에서 24 시간 동안 교반하여 균일한 전기방사용 고분자 용액을 얻었다.
제조예 2. 화학작용제 흡착제거 기능성 재료의 도입을 위한 전기분무용 탄소나노튜브 용액 제조
250 mL 크기의 둥근 플라스크에 황산 100mL, 질산 33.3 mL (3:1 v/v)와 탄소 나노튜브 3 g을 넣고 135 ℃에서 2시간 동안 산처리를 진행하였다. 다음으로 충분한 양의 증류수로 수차례 세척(washing)과 거름(filtering) 과정을 거쳐 산처리된 탄소나노튜브를 얻었다. 산처리된 탄소나노튜브를 일정량의 메탄올에 0.1 중량% 함량으로 도입한 후 초음파 처리(ultrasonication)를 통해 충분히 고르게 분산시켜 검은색의 전기분무용 탄소나노튜브 용액을 얻었다.
실시예 1. 화학작용제 흡착제거를 위한 기능성 재료가 도입된 나노섬유 웹 보호포의 제조
상기 제조예 1의 전기방사용 폴리우레탄 고분자 용액을 내경이 0.51 mm인 노즐을 이용하여 상온 (25 ℃), 습도 50%, 노즐과 집진판 간의 10 ~ 20 cm 거리, 10 ~ 20 kV 직류 전압 인가, 5 ~ 100 mL/min 속도의 용액 주입하는 조건에서 1 시간 동안 전기방사를 진행하였다. 다음으로 상기 제조예 2의 전기분무용 탄소나노튜브 용액을 상온 (25 ℃), 습도 50%, 노즐과 집진판 간의 10 cm 거리, 10 kV 직류 전압 인가, 1 mL/h 속도의 용액 주입의 조건에서 전기분무를 15 분 동안 진행하였다. 이와 같은 방식으로 전기방사 3회, 전기분무 2회를 교대로 진행하여 나노섬유로 이루어진 웹 사이에 화학작용제 흡착제가 개재된 나노섬유 웹 보호포를 제조하였다.
시험예 1. 조직( morphology ) 관찰
상기 실시예 1의 나노섬유 웹 보호포에 대해 전계방출주사전자현미경(FE- SEM) 관찰을 진행하였다. 이를 통해 나노섬유 웹 보호포를 구성하고 있는 나노섬유의 모폴로지를 확인하였고 그 결과는 도 1에 나타내었다.
또한, 도 2(左)를 통하여 전기분무를 통한 탄소나노튜브의 도입 여부를 확인하였다.
아울러 최종형태의 나노섬유 웹 보호포의 직경은 약 200 mm임을 확인하였으며, 전체적인 모식도는 도 2(中)에 나타내었다.
시험예 2. 열중량분석 ( TGA ) 측정
상기 실시예 1의 나노섬유 웹 보호포에 도입된 탄소나노튜브의 함량을 확인하기 위해 열중량분석을 수행하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타난 바와 같이 2.35 중량%로 탄소나노튜브가 나노섬유 웹 보호포에 포함되어 있는 것을 확인할 수 있었다.
시험예 3. 나노섬유 웹 보호포의 기공크기 측정
모세관 유동 공극측정기(Capillary flow porometer)를 이용하여 나노섬유 웹 보호포의 기공크기를 측정하였다. 나노섬유 사이에 존재하는 기공의 크기는 약 0.444 mm ~ 2.895 mm였으며, 평균 1.747 mm의 기공이 존재함을 확인하였다. 기공의 크기 및 분포는 전기방사 조건 및 나노섬유 소재를 변경하여 효과적으로 조절 가능하며, 사용 목적에 따라 다양하게 적용할 수 있다. 또한, 무질서한 나노섬유로 인한 기공 굴곡도(Tortuosity)는 0.715임을 확인하였다. 자세한 기공 분포는 도 4에 나타내었다.
시험예 4. 화학작용제 흡착제거( adsorption - removal ) 성능 평가
화학작용제 흡착제거 성능 평가를 보다 안전하게 진행하기 위해 화학작용제 유사체(simulant)를 사용하였다. 화학작용제 중 대표적 수포작용제인 증류겨자가스(1,5-Dichloro-3-thiapentane, Distilled mustard)를 직접 사용하는 대신 그 유사체(simulant)인 2-클로로에틸 에틸 설파이드(2-Chloroethyl ethyl sulfide, 2-CEES)를 이용하였다. 상기 실시예 1 나노섬유 웹 보호포 0.1 g을 1.0 중량% 농도의 2-CEES 수용액에 1 시간 동안 담근 후 가스크로마토그래피(GC) 방법을 통해 1 시간 후의 수용액 농도를 재측정하여 화학작용제 흡착제거 성능을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 1
흡착제거 성능(중량%) 31.70
1시간 동안 실시예 1의 나노섬유웹은 무게대비 31.70 중량%만큼의 화학작용제를 흡착제거(adsorption-removal)하였음을 확인할 수 있었다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 나노섬유 웹 보호포의 나노섬유 표면을 나타내는 FE-SEM 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1의 나노섬유 웹 보호포의 전체 모식도(中)와 흡착제인 탄소나노튜브가 나노섬유 웹 층 간 도입되어 있는 모습을 FE-SEM으로 관찰한 결과(左), 그리고 나노섬유 웹 보호포의 제조 과정 중 전기방사 종료 직후, 전기분무 종료 직후, 최종 산물의 표면을 디지털카메라로 관찰한 결과(右)이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1의 나노섬유 웹 보호포의 열중량분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1의 나노섬유 웹 보호포의 기공크기 및 기공크기 분포에 대한 분석결과를 나타낸 그래프이다.

Claims (7)

  1. (S1) 고분자 용액 또는 고분자 용융액을 전기방사하여 제1 나노섬유로 이루어진 제1 웹을 형성하는 단계;
    (S2) 화학작용제에 대한 흡착제가 분산된 용액을 상기 제1 웹의 일면에 분무하는 단계;
    (S3) 고분자 용액 또는 고분자 용융액을 (S2)의 결과물 위에 전기방사하여 제2 나노섬유로 이루어진 제2 웹을 형성하는 단계를 포함하는 화학작용제 보호포의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 흡착제는 실리카(SiO2), 페라이트(Fe2O3), 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO2), 산화니켈(NiO), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO), 제올라이트, 무기-유기 골격체(Metal-organic framework), 활성탄, 탄소섬유, 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 화학작용제 보호포의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 (S1)의 고분자 및 (S3)의 고분자는 서로 각각 독립적으로 면, 울, 실 크, 폴리아마이드, 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리에스터 및 아크릴 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 화학작용제 보호포의 제조방법.
  4. 화학작용제를 흡착하여 인체를 보호하는 화학작용제 보호포에 있어서,
    상기 보호포는,
    전기방사로 형성된 제1 나노섬유로 이루어진 제1 웹;
    상기 제1 웹의 일면에 적층되어 있으며, 전기방사로 형성된 제2 나노섬유로 이루어진 제2 웹; 및
    상기 제1 웹 및 제2 웹 사이에 개재된 화학작용제에 대한 흡착제를 포함하는 화학작용제 보호포.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 흡착제는 실리카(SiO2), 페라이트(Fe2O3), 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO2), 산화니켈(NiO), 산화마그네슘(MgO), 산화지르코늄(ZrO), 제올라이트, 무기-유기 골격체(Metal-organic framework), 활성탄, 탄소섬유, 탄소나노섬유 및 탄소나노튜브 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상인 것을 특징으로 하는 화학작용제 보호포.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제1 나노섬유 및 제2 나노섬유는 서로 각각 독립적으로 면, 울, 실크, 폴리아마이드, 폴리우레탄, 폴리올레핀, 폴리에스터 및 아크릴 중에서 선택된 1종 또는 2 종 이상인 고분자로 이루어진 것을 특징으로 하는 화학작용제 보호포.
  7. 상기 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 화학작용제 보호포를 내피로서 구비한 화학작용제 보호의.
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