[논문]멜트블로운 부직포의 흡유도와 흡유거동에 관한 연구

신현세; 유주환; 김로

doi:10.5764/tcf.2010.22.3.257

멜트블로운 부직포의 흡유도와 흡유거동에 관한 연구
A Study on Oil Absorption Rate and Oil Absorbency of Melt-blown Nonwoven 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.22 no.3, 2010년, pp.257 - 263

신현세 (단국대학교 파이버시스템공학과) , 유주환 (단국대학교 파이버시스템공학과) , 김로 (단국대학교 파이버시스템공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Oil-absorbable nonwovens were produced by meltblown processing of polypropylene chips. In this study, experimental array and variance analysis of the design of experiment were used to increase the field repeatability and universality. Oil absorbency was decreased, as oil absorbable nonwovens of packing density and gearpump speed were increased. Oil absorption rate was increased, as packing density was increased. Also the oil absorption rate increased with increasing gear-pump speed.

주제어

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 유흡착포의 흡유도와 흡유거동에 미치는 영향을 구명하기 위해 gear pump speed, 충진밀도와 oil 종류를 채택하였으며 흡유도는 gearpump speed, 충진밀도의 oil과의 관계를 분산분석법으로 재현성, 보편성을 고려하였고, 흡유거동은 상기와 같은 유흡착포 인자인 물성과 oil간의 흡유조건 거동을 현실적인 실험방법을 고안하여 구명하고자 노력하였다.
본 연구에서는 유흡착포의 흡유도와 흡유거동에 미치는 영향을 구명하기 위해 gearpump speed, 충진밀도와 오일 종류를 채택하였으며 흡유도는 gearpump speed, 충진밀도의 oil과의 관계를 분산분석법으로 재현성, 보편성을 고려하였고, 흡유거동은 상기와 같은 유흡착포 인자인 물성과 오일 간의 흡유조건 거동을 현실적인 실험 방법을 고안하여 구명하고자 노력하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

제안 방법

기어펌프 속도 변화가 흡유거동에 미치는 영향을 알아보기 위해 기어펌프 속도를 3수준(4rpm, 8rpm, 12rpm)과 oil 3수준(bunker b, engine oil, diesel oil)으로 변화시켜 흡유거동을 측정하였으며 충진밀도는 0.052ｇ/㎤ 로 하였다. Figs.
. 따라서 기어펌프 속도의 변화가 흡유도에 미치는 영향을 규명하기 위해 충진밀도에서와 같이 이원배치의 실험계획법을 활용하였으며, 기어펌프 속도 3수준(4, 8, 12rpm)과 oil종류 3수준(diesel, engine, bunker b)으로 변화를 준 유흡착포의 흡유도를 측정하였다.
이 장치는 아크릴 판넬을 이용하였으며, 시료의 적층을 보다 효과적으로 하기위해 투명하게 제작되었다. 또한 screw spike를 이용하여 적층하는 부직포의 두께에 따른 높이 조절과 실험의 재현성에 노력하면서 Fig. 2 screw mesh 장치를 이용하여 두께 1㎝를 유지하면서 시료는 1매, 2매, 3매 총 3종으로 중첩, 충진밀도에 변화를 주며 흡 유도와 흡유거동을 측정하였다. 그림 (a)는 충진밀도 변화에 따른 흡유도 측정을 위한 측정장치이며, (b)는 흡유거동을 측정하기 위해 제작한 장치이다.
시료는 5cm×15cm 크기로 하였으며, 이 시험법은 시료를 전자저울에 고정하여 시료가 흡유하는 기름의 양을 읽어내는 방법으로 시간에 따른 흡유거동을 쉽게 측정하였다.
충진밀도 변화와 흡유거동에 미치는 영향을 알아보기 위해 앞 절 실험 2.6에 의하여 시료의 충진밀도를 3수준(0.052ｇ/㎤, 0.104ｇ/㎤, 0.152ｇ/㎤)과 oil 3수준(bunker b, engine oil, diesel oil)으로 변화시켜 흡유거동을 측정하였으며, 시료의 제조는 기어펌프 속도 4rpm, 에어압력 6psi, DCD 40cm의 충진밀도 0.052ｇ/㎤로 하였으며 이것을 2매, 3매 중첩하였다. Figs.
흡유거동은 Precisa사의 XB220A모델 전자저울(정밀도 0.001)과 초시계를 사용하여 Fig. 1과 같이 수직 Hanger형으로 측정하였다. 시료는 5cm×15cm 크기로 하였으며, 이 시험법은 시료를 전자저울에 고정하여 시료가 흡유하는 기름의 양을 읽어내는 방법으로 시간에 따른 흡유거동을 쉽게 측정하였다.
흡유도를 재현성 있게 규명하기 위해 P.P 멜트블로운 부직포의 충진밀도와 오일종류를 인자로 하고 총 3수준으로 하여 실험계획법⁸⁾을 활용하였으며 기본 시료의 제작조건은 기어펌프 속도 4rpm, 에어압력 6psi, DCD 40cm로 시료를 제작하였으며 시료 하나의 충진밀도는 0.052ｇ/㎤가 되도록 하였다.

대상 데이터

방사노즐은 Hills사 모델명 35HPIS/C 사용하였고 노즐 직경은 0.2mm이고 노즐 밀도는 35개/inch 총길이는 12inch이다. 방사온도는 250℃로 하였고 공급장치는 기어펌프 두개로 구성 되고 매개의 기어 펌프는 두개의 통로로 연료를 공급한다.
본 실험에 사용한 폴리프로필렌 칩은 ㈜폴리 미래사의 멜트블로운용으로 사용되는 100% PP 칩을 사용하였으며 상온밀도는 0.9ｇ/㎤(25℃)이고 방사과정에서의 용융밀도는 0.75ｇ/㎤(250℃)였으며, 흡유 실험에서 실제 유출상황을 고려하여 중유(방카 b유), 경유, 엔진oil 등을 사용하였다.
시험포의 제조는 멜트블로운 시제품 제조기(MTS 2, Hills, USA)를 사용하여 ㈜웰크론의 협조로 Table 1과 같이 제조하였다. 단위면적당 중량은 200g/m²수준으로 정하였다.

이론/모형

흡유도 측정은 한국산업규격 유흡착재표준규격(K1600:2005)에 의하여 실험하였다. 크기가 10cm×10cm인 시료를 20℃의 각각의 oil 유면에 띄워 5분간 정지한 후 이것을 철망위에 5분간 방치하여 다시 시료의 무게를 측정하였다⁷⁾.

성능/효과

1. 흡유도는 유흡착포의 충진밀도가 증가할수록, 기어펌프 속도가 증가할수록 오일의 종류에 관계없이 감소하였다.
2. 충진밀도 변화에 따른 흡유거동은 충진밀도가 증가할수록 오일의 종류에 관계없이 증가하였고 포화상태일때 디젤 오일이 제일 많은 흡유량을 보였다.
3. 기어펌프 속도에 따른 흡유거동은 기어펌프 속도가 증가할수록 oil의 종류에 관계없이 증가하는 경향이나 큰 차이가 없다.
4. 충진밀도는 흡유도에 1%의 위험률로 유의하였으나 오일은 5% 위험률에서도 유의성이 나타나지 않았으며, 기어펌프 속도와 흡유도, 오일종류와 흡유도는 공히 1%의 위험률로 유의하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기름유출사고 시 유흡착포를 이용해 기름을 회수하기 위해서 어떤 조건을 만족하는 유흡착포를 사용해야 하는가?	셋째는 유흡착재인 유흡착포를 이용한 기름 회수방법이다. 유흡착포는 물을 배척하고 기름을 흡수 및 흡착하는 성질을 가지며 부양성이 있는 물질로 만들어져야 하며 짧은 시간 내에 기름을 흡수할 수 있어야 하고 회수와 취급이용이하여야 하며 충분한 강도를 지니고 있어야 한다.
	현재 사용하는 기름유출사고 시 오염처리 방법은 어떤 종류로 대별되는가?	이에 따라 기름유출사고 시 신속하고 효과적인 처리 방법이 필요하다. 현재 기름유출사고 시 오염처리 방법은 생물법, 화학법 및 물리법의 3종으로 크게 분류되며 필요시 복합적으로 사용도 실시되고 있는 실정이다.
	기름유출사고 시 오염처리 방법 중 생물법의 장단점은 무엇인가?	기름을 분해할 수 있는 미생물을 활성화 시켜 오염지역의 유류를 분해한다. 화학적 유처리 방법에 비해 자연환경에 미치는 영향이 적고 최종적으로 물과 이산화탄소로 분해시켜 유출유의 독성이 감소되는 장점이 있으나 기름의 신속한 제거가 어려운 단점이 있다14).

참고문헌 (14)

J. Whitfield, "How to Clean a Beach", Nature 422, pp.464-466, 2003.

상세보기
Hiroshi Moriwaki, Shiori Kitajima, Masahiro Kurashima, Ayaka Hagiwara, Kazuma Haraguchi, Koji Shirai, Rensuke Kanekatsu, and Kenji Kiguchi, Utilization of Silkworm Cocoon Waste as a Sorbent for the Removal of Oil from Water, Journal of Hazardous Materials, 165, 266-270(2009).

상세보기
Teik-Thye Lim and Xiaofeng Huang, "Evaluation of Kapok as a Natural Hollow Hydrophobicoleophilic Fibrous Sorbent for Oil Spill Cleanup", Chemosphere 66, pp.955-963, 2007.

상세보기
B. Wu and M.H. Zhou, "Recycling of Waste Tyre Rubber into Oil Absorbent", Wast Management, pp.1-5, 2008.

상세보기
Lin Hailan and Liao Jianhe, Preparation and Properties of NR Oil Absorption Composite, Rubber Industry(China), 7, 403-407(2007).
T. Shimizu and S. Koshiro, Effect of Cell Structure on Oil Absorption of Highly Oil Absorptive Polyurethane Foam for On-Site Use, Journal of Applied Polymer Science, 65, 179-186(1997).

상세보기
Korean Industrial Standard, K1600:2005, 2005.
J. H. Song, "Quality Control", Young Sul Publisher, Seoul, pp.317-354, 1998.
Ishikawa, Kaoru, Fujimori, and Toshimi Kume, "Method of Experimental Design", Japan, pp. 153-155, 1972.
B. Majumdar and R. L. Shambaugh, Air Drag in Filaments in the Melt Blowing Process, J. Rheol., 34, 591(1990).

상세보기
Y. M. Kim and H. G. Jeong, Effect of Meltblown Processing Conditions on the Physical Properties of Polypropylene Fiber Web Fabrics, J. Korean Fiber Society, 33(2), 107-115(1996).
H. Shim and S. C. Kim, Effect of Processing Factors on the Physical Properties of Meltblown Polypropylene Fiber Web Fabrics ( II ), J. Korean Fiber Society, 33(6), 492-498(1996).
H. Shin, J. Yoo, and L. Jin, Effect of Manufacturing Condition on the Properties of Oil-avsorbable Melt Blown Nonwoven, Textile Coloration and Finishing(J. Korean Soc. Dyers & Finishers), 21(6), 22-28(2009).
Miller, R.V. and J.S. Poindexter, "Strategies and Mechanisms for Field Research in Environmental Bioremediation", The American Academy of Microbiology, pp.1-20, 1996.

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