폴리아마이드 6 혼합비율에 따른 폴리스타이렌 나노웹 소재의 성능

Abstract

본 연구에서는 기계적 강도가 향상된 전기방사 폴리스티렌(Polystyrene

PS)과 폴리아미드 6 (Polyamide 6

PA6) 웹을 다중젯(multi-jet) 전기방사법을 활용하여 제작하였다. PS는 공기에 비해 매우 낮은 열전도도를 갖고 값이 싼 장점에도 불구하고 낮은 기계적 강도에 의해 응용이 제한되었다. PS/PA6의 비율은 전기방사에 사용되는 주사기 수의 비를 조절하여 4:0, 3:1, 2:1, 2:2, 1:2, 1:3 그리고 0:4의 다양한 비를 활용하였다. 방출주사형전자현미경(field emission scanning electron microscopy

FE-SEM)의 결과를 통해 잘 분산 된 마이크로 사이즈의 PS섬유와 나노 사이즈의 PA6 섬유를 확인할 수 있었다. PS 나노웹은 높은 습도에서 전기방사 했을 시 솜과 같은 외관을 지님을 확인하였다. PS/PA6의 기계적 강도는 PA6의 높은 기계적 강도에 의해, 웹에서 PA6의 비율의 증가함에 따라 강화되었다. 이와 동시에, PA6의 비율이 증가함에 따라 PA6 재료 자체의 높은 열전도도와 낮은 기공성으로 인한 함기율 저하로 열전도도의 증가와 열적 저항의 감소를 확인할 수 있었다. 투습도와 공기 투과도는 또한 웹의 의류용 직물로의 적용가능성을 알아보기 위해 평가한 결과, PA6의 비율이 높아짐에 따라 가는 PA6 섬유에 의해 기공이 감소하여 공기투과도가 감소하는 결과를 가져왔으며, 투습도도 감소하였으나 PA6 섬유의 친수성으로 인하여 다시 증가하는 양상을 보였다. PS/PA6의 물에 대한 접촉각(contanct angle)은 웹의 소수성을 평가하기 위해 측정되었으며 그 결과 PS의 높은 소수성과 폴리아마이드의 친수성으로 인해 PA6의 비율이 증가함에 따라 접촉각이 감소하는 것을 확인하였다. 결론적으로, 상대적으로 약한 기계적 강도를 다중젯 전기방사를 통해 보완한 PS의 의류 적용가능성을 평가하였으나, 열적단열은 해결해야 할 과제로 남아있다.

The application of polystyrene (PS) material, with its extremely low thermal conductivity similar to air and the low cost, has been limited due to its poor mechanical strength. In this study, mechanically enhanced electrospun web was fabricated by multi-jet electrospinning technique using PS and polyamide 6 (PA6), in an attempt to overcome this lack of poor mechanical property of PS. The ratio of PS/PA6 was controlled by varying the proportion of the number of the spinning syringes, which were 4:0, 3:1, 2:1, 2:2, 1:2, 1:3 and 0:4. From the results of field emission scanning electron microscopy (FE-SEM), we could verify well-dispersed PS and PA6 of micro and nano scale electrospun web, respectively. The mechanical property of PS/PA6 web was enhanced when the ratio of PA6 increased, thanks to the high strength of PA6. At the same time, increase of thermal conductivity and decrease of thermal resistance were obtained as the proportion of PA6 was increased. Water vapor permeability and air permeability were further evaluated to determine the applicability of the web to the comfortable clothing fabrics characteristics. Water contact angle of PS/PA6 electrospun web was investigated to verify hydrophobicity aspect of web. As for the final outcome, we could ascertain the possibility of using PS for clothing applications by overcoming its relatively weak mechanical strength via multi-jet electrospinning, yet maintaining its thermal insulation.