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우은석 한
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기타동향 아시아 성형가공 워크샵 AWPP2012 의 나노파이버 발표보고 2012년 8월 28일부터 31일까지 일본 교토 공예섬유대학에 하면, ζ 전위는 빠르게

이것은 그림3과 같이 서 성형가공 아시아 지부 국제회의인 AWPP 2012 가 개최되 원래 플러스 또는 거의 0인 전위로 대전하고 있는 나노파이버 었다.

이 PAS가 표면에 결합한 나노 파이버에 바인더인 PEs를 분산시켜, 이것이 탈수 수축하는 과 1.

[ 그림1 ] 천연유래 나노파이버의 SEM사진 나노파이버 2 wt% 수용액은 SUGINO MACHINE사의 시판 품을 이용하였고, PAS 5 wt%수용액은 미츠비시

먼저, PEs를 CeNF 슬러리에 넣고, 그 후 PAS용액을 추가한다. PAS는 PEs 중에서 2% 비율이 되도록 고정하였다.

1 기타동향 아시아 성형가공 워크샵 AWPP2012 의 나노파이버 발표보고 2012년 8월 28일부터 31일까지 일본 교토 공예섬유대학에 하면, ζ 전위는 빠르게 마이너스가 된다. 이것은 그림3과 같이 서 성형가공 아시아 지부 국제회의인 AWPP 2012 가 개최되 원래 플러스 또는 거의 0인 전위로 대전하고 있는 나노파이버 었다. 이 회의에서 주목받은 나노파이버에 대한 발표를 소개 의 표면에 수소결합으로 PAS가 결합함으로써 마이너스 전위 하고자 한다. 를 나타내는 것으로 생각된다. 이 PAS가 표면에 결합한 나노 파이버에 바인더인 PEs를 분산시켜, 이것이 탈수 수축하는 과 1. 전기전도성을 가지는 나노파이버 컴퍼지트 정에서 그림4와 같은 나노파이버 네트워크 구조가 완성되므 나고야 대학의 코나가야 등은 셀룰로오스(CeNF), 키틴 로, 컴퍼지트의 전기 전도성이 향상됨을 쉽게 예측할 수 있다. (ChitinNF), 키토산(ChitosanNF) 나노파이버와 폴리아닐린 설폰산(PAS)으로 구성된 컴퍼지트의 도전성을 연구하였다. [ 그림1 ] 천연유래 나노파이버의 SEM사진 나노파이버 2 wt% 수용액은 SUGINO MACHINE사의 시판 품을 이용하였고, PAS 5 wt%수용액은 미츠비시 레이온사로 부터 입수하였다. 또, 바인더는 토요보사의 수용성 폴리에스 테르 슬러리 PEs(34 wt%)를 이용하였다. 나노 컴퍼지트는 다음과 같이 제작하였다. 먼저, PEs를 CeNF 슬러리에 넣고, 그 후 PAS용액을 추가한다. PAS는 PEs 중에서 2% 비율이 되도록 고정하였다. CeNF는 최대로 CeNF 넣어서 PAS의 2배가 되도록 하였다. 이것을 혼합한 슬러리는 초음파 분산 후 PET필름으로 도포하여 120 에서 5분간 건조 하였다. 얻어진 컴퍼지트의 두께는 13~15 이다. 나노파이버의 전자현미경 사진을 그림1에 나타내었다. 직경 은 모두 30 nm이하임을 확인할 수 있다. 전기저항을 그림2에 나타내었는데, 나노파이버 중에서 ChitosanNF의 전도성 향 상효과가 가장 컸다. 이것은 아미노기가 PAS의 SO3H기를 중 ChitinNF 화시키기 때문으로 생각된다. 나노파이버 슬러리에 PAS를 가 기타동향 아시아 성형가공 워크샵 AWPP2012 의 나노파이버 발표보고 53

ChitosanNF [ 그림4 ] 나노파이버 표면의 ζ 전위 모식도 [ 그 림2 ] 나노파이버 컴퍼지트의 전기저항 [

창상 피복재로 사용되는 나노파이버 대만 Chang Gung대학의 S.J.

대상은 PLGA(Polylactide-co-glycolide공중합체)와 콜라겐 및 약제 3종류로서 이들을 샌드위치

내층은 PLGA/약제이고, 외층은 PLGA/콜라겐으로서 모두 전기방사로 만들어진 나노파이버이다. 각 층의 두께는 0.

2 ChitosanNF [ 그림4 ] 나노파이버 표면의 ζ 전위 모식도 [ 그 림2 ] 나노파이버 컴퍼지트의 전기저항 [ 그림5 ] PAS처리 나노파이버와 PEs로 제작한 나노 컴퍼지트의 전도성 발현 메커니즘 모식도 2. 창상 피복재로 사용되는 나노파이버 대만 Chang Gung대학의 S.J.Liu등은 창상 피복재 로 사용되는 나노파이버 연구를 실시하였다. 대상은 PLGA(Polylactide-co-glycolide공중합체)와 콜라겐 및 약제 3종류로서 이들을 샌드위치 구조로 하여 창상 피복재를 제작 하였다. 내층은 PLGA/약제이고, 외층은 PLGA/콜라겐으로서 모두 전기방사로 만들어진 나노파이버이다. 각 층의 두께는 0.1 mm이며, 용매로는 HFIP를 이용하였다. 나노파이버의 섬 유 직경은 약제나 콜라겐의 양이 줄어들수록 감소하였다(그림 6). 또, 인가전압이 높을수록 그리고 노즐과 타겟의 거리가 멀 수록 섬유 직경은 증가하였다. [ 그림3 ] 나노파이버의 PAS처리에 의한 ζ 전위 변화 54 DYETEC VISION

3 그림7은 PEG를 수세 제거한 후의 PAN 나노파이버의 SEM 사진이다. 전기방사 후의 급격한 용매 증발 때문에 PAN과 PEG는 나노파이버 안에서 Spinodal 상분리가 일어나는 것으 로 추측된다. 그림8은 소성 후의 실리카 나노파이버이다. 이 사진은 CTAC를 이용하지 않고 실리카 파이버를 얻었을 경우의 것이 다. PAN의 다공질 특성을 그대로 가지고 있으므로 실리카 나 노파이버도 다공질이다. CTAC를 이용하지 않고 제작한 실리 카 나노파이버의 섬유 직경에 대한 PEG의 의존성을 그림9에 나타내었다. PEG의 비율이 적을수록, 얻어진 섬유 직경은 가 [ 그림6 ] 각 항생물질의 방출 일수와 방출량 생체 외부에서의 약제 방출 실험으로서 반코마이신 (Vancomycin), 겐타미신(Gentamicin), 리도카인(Lidocaine) 늘어졌다. CTAC를 추가하면 다공질화가 커지는 것을 TEM으 로 확인하였다. 질소 가스에 의한 공극 측정에서는 CTAC가 없을 때는 10 nm의 공극이지만, CTAC를 첨가함에 따라 더 작아져서 2 nm가 되어 의존성이 있음을 확인하였다. 을 이용하였다. 1일째에 많은 약이 방출되었는데, 이것은 PLGA 나노파이버의 표면에 존재하고 있던 약제가 빠져나가 기 때문이다. 그 후 2주 후에 약제의 방출이 크게 일어났고, 이후에는 서서히 방출량이 감소하였다. 그리고 22일 후에는 방출된 항생물질 모두가 40 %에서 90 %의 높은 생리활성을 나타내었다. 이것은 앞으로 창상 피복재로서의 이용 가능성을 나타내는 것으로 생각된다. [ 그림7 ] 다공질화된 PAN 나노파이버의 SEM 사진 3. 다공질 나노파이버 교토대학의 나가미네 등은 다공질 나노파이버 제작을 연구 하였다. PAN(Polyacrylonitrile, Mw : 150,000) 6 10 wt% 와 PEG(Polyethylene glycol, Mw : 3,000) 4 12 wt%를 DMF에 용해시키고, 전압 15 kv, 노즐-타겟 간 거리 9 cm, flow rate 3.8 /h로 나노파이버를 제작하였다. 그리고 338 K로 3시간 수중에 침적하여 PEG를 제거하고 다공질 PAN을 얻었다. [ 그림8 ] 소성 후 실리카 나노파이버의 SEM 사진 다음으로 PAN 나노파이버를 TEOS(Tetraethoxysilane)에 5분간 침지하였고, TEOS로 코팅된 PAN나노파이버는 CTAC mol/ℓ와 HCl 0.1 mol/ℓ 수용액에 10분간 침지하였 다. CTAC에 의해 TEOS가 가수분해되므로 SiO2 / CTAC / PAN으로 구성된 컴퍼지트 나노파이버를 얻을 수 있다. 이것 을 873 K로 2시간 소성하여 SiO2 나노파이버를 얻었다. 기타동향 아시아 성형가공 워크샵 AWPP2012 의 나노파이버 발표보고 55

[ 그림9 ] 단공질 PAN 및 소성 후 실리카 나노파이버의 섬유 직경과 PEG첨가량과의 관계 [ 그림11 ] Single과 multi-channel 노즐에 따른 나노파이버의 SEM사진 (권취속도 및 TBAC의 양 변경) [ 그림10

PVDF는 β-phase 구조를 가지고 있으며, 만들기 쉽게 하기 위해 Tetrabutylammonium chloride(tbac)를 이 용하였다. PVDF의 용액 농도는 8 wt%, TBAC는 0.5 phr 또 는 1.

0 /h, 권취속도는 최대로 하여 1,890 m/min으로 하였다. 서로 다른 TBAC양과 각각의 노즐로부터 얻은 나노파이버 의 사진을 그림11에 나타내었다.

4 [ 그림9 ] 단공질 PAN 및 소성 후 실리카 나노파이버의 섬유 직경과 PEG첨가량과의 관계 [ 그림11 ] Single과 multi-channel 노즐에 따른 나노파이버의 SEM사진 (권취속도 및 TBAC의 양 변경) [ 그림10 ] CTAC첨가에 따른 공극 사이즈의 측정 권취속도가 빠를 경우 일부 섬유에 파단이 관찰되었고, 권 4. PVDF 나노파이버 교토공예섬유대학의 Y.Li 등은 PVDF 나노파이버에 대하여 검토하였다. PVDF는 β-phase 구조를 가지고 있으며, 만들기 쉽게 하기 위해 Tetrabutylammonium chloride(tbac)를 이 용하였다. PVDF의 용액 농도는 8 wt%, TBAC는 0.5 phr 또 는 1.0 phr의 비율로 가하였다. 용매는 DMF이다. 전기방사 인 가전압은 23 kv, 노즐은 single과 multi-channel을 이용하였 다. Multi-channel 노즐의 내경은 0.3 mm이고, flow rate는 1.0 /h, 권취속도는 최대로 하여 1,890 m/min으로 하였다. 서로 다른 TBAC양과 각각의 노즐로부터 얻은 나노파이버 의 사진을 그림11에 나타내었다. 56 DYETEC VISION 취속도가 나노파이버의 섬유 직경에는 영향을 거의 주지 않 았으며, single 노즐로 방사시 직경은 약 70 nm, multichannel노즐은 약 90 nm이었다. 그림12는 β-phase의 비율과 권취속도, 노즐의 차이, TBAC 양의 차이를 정리한 것이다. β-phase가 많아지는 원인 은 권취속도 보다는 노즐의 차이가 큰 영향을 주었다.

5 [ 그림13 ] Air assist 전기방사에 따른 에어 유량이 나노파이버 섬유직경에 미치는 효과를 나타낸 SEM사진 [ 그림12 ] 권취속도와 β-phase 형성비율의 관계 (노즐과 TBAAC의 양 변경) 한편, 교토공예섬유대학의 Y.Li 등은 air assist 노즐을 이 [ 그림14 ] Air assist 와 TBAC가 β-phase 형성에 미치는 효과 용한 전기방사에 대하여 보고하였다. 실험에 이용한 폴리 머는 PVDF와 hexafluoropropene(hfp)이다. 용액 농도는 10 wt%, 용매는 DMF와 아세톤 6 : 4 혼합이다. PVDF의 β -phase 형성을 촉진하는 TBAC도 이용하였다. Air assist 전 기방사에서는 내경 0.5 mm인 노즐 측 전압을 50 kv로 하고, 타겟 쪽에 30 kv 전압을 인가하였다. 섬유 직경은 에어의 양 이 많을수록, 또 TBAC가 많을수록 더 가늘어졌다. 얻어진 나 노파이버의 섬유직경은 nm 이었다(그림13). 전기방사 용액의 전기 전도는 TBAC 첨가량이 늘어남에 따 라 증가하고 있는 것으로 보아, 이것이 섬유 직경의 감소와도 관련있을 것으로 생각된다. 또한, TBAC의 양이나 에어의 양 에 따라 β-phase 의 비율도 증가하였다(그림14). 이것은 이 5. 셀룰로오스 나노파이버 이용 열가소성 나노 컴퍼지트 교토시 산업기술연구소의 센바 등은 셀룰로오스 나노파이 버를 이용한 열가소성 나노컴퍼지트를 보고하였다. 매트릭스 는 폴리이미드12(PA12)를 사용하였고, 나노파이버 셀룰로오 스는 DAICEL사의 것을 사용하였다(그림15). 표면처리제로는 SENKA사의 캐티온계의 것을 사용하였다. 셀룰로오스 나노 파이버와 PA12를 2축 혼련기를 이용하여 190, 250 rpm 조 건에서 PA12 / 셀룰로오스 나노파이버 = 95 / 5로 나노컴퍼 지트를 제작하였다. 러한 요인들로 인해 나노파이버의 연신이 잘 이루어져서 β -phase의 형성을 촉진한 것으로 사료된다. [ 그림15 ] 셀룰로오스 나노파이버 피브릴의 SEM사진 기타동향 아시아 성형가공 워크샵 AWPP2012 의 나노파이버 발표보고 57

그림16에굽힘시험결과를나타내었다. 1은 PA12만, 2는캐티온처리하지않은경우, 3은캐티온처리한경우, 4는비교를위한벤토나이트나노컴퍼지트이다. 이중에서캐티온처리한셀룰로오스나노컴퍼지트의탄성율및항복응력이가장우수하다. 한편, 노치 (Notch) Izod 충격강도는벤토나이트나노컴퍼지트가가장우수하였고, 캐티온처리한것은 PA12 와거의비슷한강도를나타내었다.

6 그림16에굽힘시험결과를나타내었다. 1은 PA12만, 2는캐티온처리하지않은경우, 3은캐티온처리한경우, 4는비교를위한벤토나이트나노컴퍼지트이다. 이중에서캐티온처리한셀룰로오스나노컴퍼지트의탄성율및항복응력이가장우수하다. 한편, 노치 (Notch) Izod 충격강도는벤토나이트나노컴퍼지트가가장우수하였고, 캐티온처리한것은 PA12 와거의비슷한강도를나타내었다. 출처 : 가공기술 Vol.47, No.10 (2012) 제공 : 김지연 [ 그림 16 ] 셀룰로오스나노컴퍼지트의굽힘시험 읽어둡시다 새차길들이기 새차를길들이는기간은대체로주행거리 1,500km 까지다. 새차를처음샀을때는조심스런마음에서살살다루는사람이많다. 전문가들은가끔씩빠른속도로달려주어야고속길들이기가이루어진다고지적한다. 엔진의수명과연비, 안전을고려해볼때 2,000 3,000rpm 전후로달리는것이좋다. 수동변속차량은특히기어변속에유의한다. 속도에맞춰제때변속해야늘부드러움을유지할수있다. 자동변속차량은브레이크에유의해길들인다. 정지하는순간까지브레이크를꽉밟는습관은차를울컥거리게할뿐만아니라디스크를상하게한다. 브레이크는꽉눌러밟되정지하는순간에는브레이크페달에서힘을빼부드럽게멈춘다. 새로조립한엔진은회전하면서금속가루나이물질을배출할가능성이있기때문이다. 차를관리하는비결의하나가엔진오일을주기적으로교환하는것이다. 엔진오일을 5,000km에갈아주는것이바람직하다. 그러나비포장길을달렸거나차를험하게다루었다면앞당겨교환해준다. 한편변속기오일도제때에교환해주어야한다. 수동변속기오일은최초 1만km에갈아주고, 이후 4만km마다교환해준다. 자동변속기는유압으로작동하므로수시로점검하고 2만-3만km에교환한다. 최근나오는차량에는부동액과변속기오일의교환주기가상당히길거나교환할필요가없는추세로나가고있다. 58 DYETEC VISION