[논문]PCM 마이크로캡슐을 이용한 열조절 섬유소재 개발 (I) - 코아세르베이션법을 이용한 마이크로캡슐의 제조 및 특성분석 -

신윤숙; 손경희; 조은경

PCM 마이크로캡슐을 이용한 열조절 섬유소재 개발 (I) - 코아세르베이션법을 이용한 마이크로캡슐의 제조 및 특성분석 -
Development of Thermoregulating Textile Materials with Microencapsulated Phase Change Materials (I) -Preparation and Characterization of Microcapsules by Coacervation- 원문보기

신윤숙 (전남대학교 의류학과) , 손경희 (전남대학교 의류학) , 조은경 (전남대학교 의류학과)

상변화물질(phase change material, PCM)은 외부온도변화에 따른 상변화에 따라 흡열과 방열성을 반복적으로 나타내는 물질로서 건축, 우주항공분야 등에서 열전달매체나 열조절시스템에 응용되어 왔다. 이러한 PCM의 응용방법은 PCM을 미세한 입자(직경이 약 100$\mu\textrm{m}$)로 만들어 직접 운반유체 속에 분산시켜 이용하거나, PCM을 심물질로 하는 마이크로캡슐을 제조하여 이용하는 방법을 들 수 있다. (중략)

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 연구에서는 열 조절 섬유 개발을 위한 기초실험으로 복합 코아세르베이션법을 이용하여 PCM 물질을 함유하는 마이크로캡슐을 제조하고 특성을 분석하였다.

제안 방법

마이크로캡슐의 형성을 확인하기 위하여 FT-IR(FT-IR-430, JASCO, Japan) 분광 분석을 행하였으며, 마이크로캡슐의 형태는 광학현미경(AFX-U, Type-104, Nikon, Japan)과 주사전자현미경(SEM: JSM- 5400, JEOL Inc., Japan)으로, 마이크로캡슐의 크기분포는 입도 분석기(Luzex Model 500)로 관찰하였다. 시차열분석기(DSC: DSC 2920, TA Instrument, USA)를 사용하여 마이크로캡슐의 열용량 및 상변화 온도범위 를 측정하고, 다음 식에 따라 마이크로캡슐의 충전율을 계산하였다.
, Japan)으로, 마이크로캡슐의 크기분포는 입도 분석기(Luzex Model 500)로 관찰하였다. 시차열분석기(DSC: DSC 2920, TA Instrument, USA)를 사용하여 마이크로캡슐의 열용량 및 상변화 온도범위 를 측정하고, 다음 식에 따라 마이크로캡슐의 충전율을 계산하였다.

성능/효과

FT-IR 분석을 통하여 심물질을 함유하는 마이크로캡슐이 제조됨을 확인하였으며, 계면활성제는 마이크로캡슐의 평균 입자크기를 매우 감소시킴을 알 수 있었다, 슬러리 상태의 마이크로캡슐들은 둥근 구 형태를 지녔으며, 이를 분말화하는 방법 중에는 스프레이 건조법이 가장 효율적인 건조 방법으로 나타났다. 마이크로캡슐의 충전율은 함몰되지 않은 둥근 구 형태의 마이크로캡슐이 뭉치지 않고 존재할수록 높게 나타났다.
마이크로캡슐의 외형 확인: 제조 및 분말화 조건에 따라 마이크로캡슐의 외형은 다르게 나타났으며, 이 중 스프레이 건조에 의한 SEM 사진을 Figure 2에 제시하였다. 마이크로캡슐의 열용량: 제조 및 분말화 방법에 따라 마이크로캡슐들의 심물질의 충전율이 다르게 나타나고 있으며(刀2如e 3), 일반적으로 SEM 관찰에서 함몰되지 않은 둥근 형태의 마이크로캡슐이 뭉치지 않고 존재할수록 높게 나타났다.
FT-IR 분석을 통하여 심물질을 함유하는 마이크로캡슐이 제조됨을 확인하였으며, 계면활성제는 마이크로캡슐의 평균 입자크기를 매우 감소시킴을 알 수 있었다, 슬러리 상태의 마이크로캡슐들은 둥근 구 형태를 지녔으며, 이를 분말화하는 방법 중에는 스프레이 건조법이 가장 효율적인 건조 방법으로 나타났다. 마이크로캡슐의 충전율은 함몰되지 않은 둥근 구 형태의 마이크로캡슐이 뭉치지 않고 존재할수록 높게 나타났다.
심물질을 함유한 마이크로캡슐의 스펙트럼 (c) 에서, 코아세르베이트의 스펙트럼 (a) 에서 관찰되어진 아라비아고무의 COO 비대칭 신축진동(1654cn")과 젤라틴의 N-H'의 변형에 의한 흡수대(1560cm')를 관찰할 수 있으며, 2950~ 2840cm 1471cm 1370cm'에서 에이코산 스펙트럼 (b) 의 특성 피크를 볼 수 있다. 이로부터 젤라틴과 아라비아고무가 정전기적 인력에 의해 결합하여 polyion complex로 되면서 에이코산을 심물질로 함유하는 마이크로캡슐을 형성함을 확인할 수 있었다.
마이크로캡슐의 크기분포: Table 2에 제조조건에 따른 마이크로캡슐들의 평균입 자크기를 나타내었으며, 다른. 제조 조건들이 마이크로캡슐의 평균 크기에 영향을 줌을 알 수 있었다.

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