조지아 대학교 연구진은 마스크나 붕대와 같은 의료 기기에 이상적인 특성을 지닌 새로운 소재를 개발했습니다. 이 소재는 기존 소재보다 환경 친화적이기도 합니다.
가자난 바트(Gajanan Bhat)가 이끄는 팀은 직조나 뜨개질 없이 섬유를 연결하여 만든 직물인 부직포를 사용하여 의료 기기에 이상적인 유연하고 통기성이 좋으며 흡수성이 뛰어난 복합 소재를 개발했습니다. 면을 첨가하면 피부에 닿는 느낌이 편안하고(의료용 소재로서 중요한 요소) 퇴비화가 용이해져 현재 시중에 판매되는 유사 제품보다 환경 친화적입니다.
노던 리버벤드 연구소의 가자난 바트 교수는 탄성 부직포를 감싸 의료용 드레싱으로 사용하는 방법을 시연하고 있습니다. (사진: 앤드류 데이비스 터커/조지아 대학교)
미국 농무부(USDA)의 자금 지원을 받아 연구진은 면과 부직포의 다양한 조합, 그리고 기존 부직포를 사용하여 통기성, 수분 흡수력, 신축성 등의 특성을 시험했습니다. 복합 소재는 우수한 통기성, 높은 수분 흡수력, 그리고 우수한 인장 회복력을 제공하여 반복 사용에도 견딜 수 있는 우수한 성능을 보였습니다.
아큐멘 리서치 앤 컨설팅(Acumen Research and Consulting) 보고서에 따르면, 최근 몇 년간 부직포 수요가 증가해 왔으며, 2027년에는 시장 규모가 770억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 부직포는 기저귀, 여성 위생용품, 공기 및 정수 필터 등 가정용 제품에 널리 사용됩니다. 방수, 유연성, 통기성이 뛰어나며, 공기 여과 기능도 뛰어나 의료용으로 적합합니다.
"패치나 붕대처럼 생체의학적 목적으로 사용되는 이러한 제품 중 일부는 스트레칭 후 약간의 스트레칭과 회복이 필요합니다. 하지만 이러한 제품들은 신체와 접촉하기 때문에 면을 사용하는 것이 실제로 유익할 수 있다고 가정 및 소비자 대학은 말합니다."라고 현재 대학원생과 함께 논문을 공동 집필한 섬유, 상품 및 인테리어 디자인학과 학과장인 바르트는 말했습니다. D. 파르타 식다르(제1 저자)와 샤피쿨 이슬람(Shafiqul Islam)이 참여했습니다.
면은 부직포만큼 신축성이 뛰어나지는 않지만, 흡수성이 더 좋고 부드러워 착용감이 더 좋습니다. 면은 조지아의 주요 작물이자 주 경제의 중요한 부분을 차지합니다. USDA는 면의 새로운 용도를 끊임없이 모색하고 있으며, 바스는 "신축성 부직포와 면을 결합하여 면 함량이 높고 신축성이 있는 소재를 만드는 것"을 제안했습니다.
가자난 바트 교수가 리버벤드 노스 연구소에서 투과율 시험기를 사용하여 신축성 부직포를 시험하고 있다. (사진: 앤드류 데이비스 터커/조지아 대학교)
부직포 전문가인 바스는 부직포의 원하는 특성을 유지하면서도 처리하기 쉽고 퇴비화 가능한 결과물을 얻을 수 있다고 생각합니다.
복합재의 특성을 시험하기 위해 바트, 시크다르, 이슬람은 면을 스펀본드와 멜트블로운 두 가지 유형의 부직포와 결합했습니다. 스펀본드 부직포는 섬유가 굵고 일반적으로 탄력성이 더 높은 반면, 용융 압출 부직포는 섬유가 가늘고 여과 성능이 더 좋습니다.
"'어떤 조합으로 좋은 결과를 얻을 수 있을까?'라는 생각이었죠." 버트는 말했다. "신축성이 있으면서도 회복력이 좋고 통기성과 흡습성이 있어야 합니다."
연구팀은 다양한 두께의 부직포를 준비하여 면직물 한두 장과 결합하여 총 13가지 종류를 만들어 테스트했습니다.
테스트 결과, 복합 소재는 기존 부직포 소재보다 수분 흡수력이 향상되었으며, 통기성도 우수한 것으로 나타났습니다. 복합 소재는 면이 아닌 직물보다 3~10배 더 많은 수분을 흡수합니다. 또한, 이 복합 소재는 부직포가 늘어났을 때 회복하는 능력을 유지하여 변형 없이 자연스러운 움직임을 가능하게 합니다.
조지아 체육 협회 섬유 및 직물학과 교수인 바스는 복합 부직포 제조 과정에서 품질이 낮은 면을 사용할 수 있으며, 때로는 티셔츠나 침대 시트와 같은 제품 생산 과정에서 발생하는 폐기물이나 재활용 면을 사용할 수도 있다고 말합니다. 따라서 최종 제품은 환경 친화적이고 생산 비용도 저렴합니다.
이 연구는 Industrial Textiles 저널에 게재되었습니다. 공동 저자는 USDA 남부 지역 연구 센터의 Doug Hinchliffe와 Brian Condon입니다.
게시 시간: 2024년 1월 23일