미용 제품용 그래핀 복합 섬유의 기계적 물성, 접착강도, 자외선 차단, 항곰팡이 효과 향상
Enhancement of Mechanical Properties, Adhesion Strength, Ultraviolet Shielding, and Antifungal Effect in Graphene Composite Fibers for Beauty Products
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초록
목적: 본 연구는 PBT 섬유에 환원된 산화 그래핀을 복합화하고, 섬유의 단면 형상을 조절하여 경량화, 접착 강도, 기계적 물성, 자외선 차단성, 항곰팡이 특성을 향상시킴으로써 미용 제품용 소재로의 활용 가능성을 평가하는 것에 목적이 있다. 방법: 그래핀을 PBT 고분자에 복합화하고 섬유 단면을 원형 및 십자형으로 제작한 후, 섬유의 경량성, 접착강도, 인장강도, 신도를 분석하였다. 또한, 건열 및 열수 환경에서의 치수안정성, 자외선 차단성과 항곰팡이 효과를 평가하였다. 결과: 섬유 단면 형상이 원형에서 십자형으로 변할수록 섬유의 중량이 감소하여 경량화되었으며, 접착 시 섬유 계면의 상호작용 증가로 인해 접착강도가 향상되었다. 또한, PBT 섬유에 소량의 그래핀을 첨가함으로써 인장강도 및 신도가 개선되었으며, 건열 및 열수 환경에서 치수가 안정적으로 유지되고, 자외선 차단성과 항곰팡이 효과가 확인되었다. 결론: 그래핀 복합화 및 십자형 이형 단면 설계는 섬유의 경량화, 접착강도, 기계적 물성을 효과적으로 향상시켰으며, 치수 안정성, 자외선 차단성, 항곰팡이 효과 또한 확보하였다. 이를 통해 미용 제품용 인조 속눈썹, 메이크업 브러시 섬유로의 실용적 활용 가능성이 기대된다.
Abstract
Purpose: This study evaluates the feasibility of utilizing polybutylene terephthalate (PBT) fibers in cosmetic products such as artificial eyelashes and makeup brushes by incorporating reduced graphene oxide and modifying fiber cross-sectional geometry to improve lightness, adhesion strength, mechanical properties, ultraviolet (UV) shielding, and dimensional stability.Methods: Graphene was integrated into the PBT polymer, and fibers with circular and cross-shaped cross sections were fabricated. These fibers were assessed for lightness, adhesion strength, tensile strength, and elongation at break. Additionally, dimensional stability under dry heat and hot water, UV shielding efficiency, and antifungal performance were evaluated.Results: The transition from circular to cross-shaped fiber geometry reduced fiber mass, enhancing lightness. Improved interfacial contact during bonding resulted in increased adhesion strength. The incorporation of graphene, even in small quantities, significantly enhanced tensile strength and elongation, maintained dimensional stability under thermal and hydrothermal conditions, and imparted effective UV shielding and antifungal properties.Conclusion: The synergistic effect of graphene incorporation and cross-shaped fiber design significantly improved the lightness, adhesion strength, mechanical performance, dimensional stability, UV shielding, and antifungal activity of PBT fibers, indicating their practical applicability for cosmetic applications.