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전기방사 부직포의 특징과 응용

전문가 제언: ○ 1930년 전기방사법이 미국에서 특허 출원된 이래 이미 80여년이 지났으나 전혀 공업화되지 못하였다. 그 동안 부직포는 단섬유의 재배열에 의한 건식부직포에서 습식법 또는 멜트 블로우법, 방사법으로 제조방법이 변화되면서 의류, 의료, 전기재료, 기계부품 등 기초재료로서 발전해왔다. 그러나 최근 전지나 커패시터 등의 축전소자가 소형, 고용량화 된 소재산업이나 기체나 액체의 여과에서 미세한 입자의 여과의 필요성이 증대되는 등 부직포에 대한 요구특성이 보다 고도화되고 있다.

○ 이에 따라 부직포는 치밀화, 박막화, 구멍의 균일화가 요구되고 있으며 지금까지의 부직포 제조과정을 통하여서는 이러한 요구에 대응하기 어렵게 되었다. 서브 미크론 크기의 구멍, 마이크로미터 크기의 두께를 가진 부직포를 제조하기 위해서는 근본적으로 직경이 적은 섬유를 사용하는 것이 필요한데 이는 나노스케일의 섬유의 개발로 해결될 수 있다. 이를 실현시킬 수 있는 기술로는 전기방사법이며 이것이 80년 동안 소외되어 있던 전기방사법이 다시 각광을 받게 된 이유로 생각된다.

○ 전기방사법의 장치구성은 방사용 고분자용액의 저장부와 압출기를 겸한 주사기의 침으로 대용될수 있는 방사구금(노즐), 용액에 고전압을 인가할 수 있는 고전압 전원, 섬유를 집적하기 위한 대향전극으로 구성되어 있다.

– 노즐로부터 압출된 고분자 용액은 용액 표면의 전하에 의한 분산력이 표면장력을 넘으면 테일러-콘이라 불리는 원추를 노즐 앞쪽에 형성하고 대향전극을 향해서 인신된다.

– 인신된 흐름(섬유)은 용매가 증발됨에 따라 가늘어짐과 동시에 섬유 흐름이 불안정하게 되어 특정한 조건 하에서는 분열을 일으켜 섬유화되는데 원리는 간단하나 연속된 대량 생산체제를 수립하기 위해서는 다양한 대책이 요구된다.

○ 본고는 일본 바일린(주)에서 나노섬유로 구성되는 부직포 구성이 가능한 전기방사법의 실용화를 검토한 결과를 보고하고 있는데 앞으로 발전이 기대되는 나노섬유의 실용화를 위한 기초 자료를 제공하고 있어 우리 부직포 산업에 대해 매우 귀중한 자료를 제공하고 있다.

저자: M. Kawabe
자료유형: 학술정보