1. 머리말
소비자 니즈가 다양화 되어 섬유제품에 대해서도 새로운 형상과 기능을 갖는 제품 개발이 요망되고 있다. 합성섬유에 있어서는 섬유를 방사하는 단계에서 구금의 형상을 변화시킴으로써 이형단면사를 쉽게 만들 수 있으나, 천연섬유에서는 형상을 변화시키는 것을 매우 어려운 일이다. 여기서 천연섬유인 면 소재에 대해 물리화학적 방법을 이용함으로써 이형단면 천연섬유를 만드는 방법을 연구하였다. 연구 개념도는 그림 1과 같다.
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<그림 1. 연구 개념도>
2.
2.1 시료 제작
2.1.1 원사처리 시료
사용한 시료는 면사(30/2)의 미정련사와 정련사를 사용해 시료를 제조하였다. 처리 방법은, 원사를 아크릴 판에 감아 10, 20% 2종류의 수산화 나트륨 용액에 침적하고, 침적 중에 20kgf의 하중을 가하였다. 가압처리 방법은 다음과 같다. 그 후 편직해 시료로 하였다.
정련방법
수산화나트륨 15g/L
비이온 계면활성제 1.0g/L
욕비 1 : 30
100℃×1h
가업처리방법
Ⅰ 60초 침적가압
Ⅱ 180초 침적가압
Ⅲ 60초 침적→90초 침적가압
Ⅳ 60초 침적→120초 침적가압
2.1.2 편물처리 시료
미정련사와 정련사를 각각 편직해 아크릴 판에 펴서 20% 수산화나트륨 농도에 침적해 60초동안 20kgf의 힘으로 가압하였다.
2.1.2 초임계처리 시료
가압방법의 비교에서 면포(면사 40/1 사용) 생지, 정련생지, 정련 머서화 가공 생지를 사용, 초임계 시험장치(日阪제작소)에서 온도 150℃, 가압 22MPa, 처리 시간 20분으로, 초임계 유체로는 이산화탄소를 사용해 처리하였다.
2.2 염색처리
염색방법은 다음과 같이 행하였다.
○염색
Kayacion Marine E-CM 1.0% o.w.f.
탄산나트륨 20g/L
황산나트륨 60g/L
균염제(다이몰 EC-8N) 2g/L
처리온도 및 시간 80℃×60min
욕비 1 : 25
○Soaping
계면활성제 2g/L
처리온도 및 시간 100℃×15min
2.3 색차 측정
측색기(코니카미놀타)를 사용해 색차(ΔΕ)를 구해 비교하였다.
2.4 광택도 측정
광택계(스가 시험기)를 이용해 측정하였다.
2.5 강신도 측정
촉감시험기(카토테크)를 이용해 강도를 측정하였다.
2.6 유연성 측정
촉감시험기(카토테크)를 이용해 유연성을 측정하였다.
3. 실험결과 및 고찰
3.1 염색성 향상
3.1.1 원사 처리 시료
미정련사, 정련사 및 4종류의 처리 원사를 편직해 염색하고, 염색 후 그 색차를 평가하였다. 그 결과 미정련사, 정련사 모두 가압처리를 행하면 염착량의 증가를 보여주었다. 처리시간에 관해서는 4단계로 검토를 행하였다. 그 결가 액의 침적이 늦은 생지는 처리시간이 길수록 염착량이 증가하였으나, 정련사에 있어서는 액의 침투 속도가 빠르기 때문에 시간을 더 주어도 큰 차리는 나타나지 않는 것을 알 수 있었다(그림 2). 수산화나트륨 용액 농도에 관해 각기 10, 20% 용액으로 처리를 행하였으나, 10% 농도에서 처리를 행한 것이 20% 농도에 비해 약 20% 정도의 염착량 만 나타내 수산화나트륨 농도에 크게 의존한다는 것을 알 수 있었다(그림 3, 4).
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<그림 2. NaOH 20% 용액으로 처리한 경우의 색차>
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<그림 3. NaOH 10% 용액으로 처리한 경우의 색차>
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<그림 4. NaOH 농도에 따른 염색성>
① 미정련사
② 미정련사 180초 NaOH 침적처리
③ 미정련사 180초 NaOH 침적가압처리
④ 정련사
⑤ 정련사 180초 NaOH 침적처리
⑥ 정련사 180초 NaOH 침적가압처리
3.1.2 편물 처리 시료
미정련사, 정련사 편직물을 20% 수산화나트륨용액에 침적가압 처리한 것을 염색하고 색차를 평가하였다. 그 결과 가업처리를 행한 것과 침적처리만 한 것에서는 색차변화는 거의 나타나지 않았다(그림, 5, 6).
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<그림 5. 편물처리 색차>
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<그림 6. 편물로 처리한 경우의 염색성>
① 미정련사 180초 NaOH 침적처리
② 정련사 180초 NaOH 침적
③ 미정련사 180초 NaOH 침적 가압처리
④ 정련사 180초 NaOH 침적 가압처리
3.1.3 초임계 처리
알칼리 처리와 비교하기 위해 초임계 장치를 이용해 3종류의 생지를 처리하고, 그것을 염색해 색차를 측정하였다. 단 초임계 처리를 행한 생지는 연하게 착색되어 있기 때문에 표백을 한 후 동욕에서 염색을 행하였다. 그 결과 생지로 처리한 것에서 약간 염색성 향상을 나타냈다(표1, 표2, 표3)
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3.2 광택도 향상
3.2.1 원사처리 시료
원사처리 편물을 염색한 시료를 이용해 광택을 측정하였다. 그 결과 수산화나트륨 20% 용액으로 처리한 것은 광택도가 감소하였으나 수산화나트륨 10% 용액으로 처리한 것은 광택도가 증가하였다(그림 7).
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<그림 7. 원사처리의 경우 광택도 비교>
Ⅱ : 20% NaOH
Ⅱ-1 : 10% NaOH
머서화 시간 180초
3.2.2 편물 처리 시료
염색한 편물시료를 측정하였다. 측정결과를 보면, 처리한 쪽이 광택이 감소된다고 생각한 결과와 반대의 결과가 되었다. 머서화의 광택은 장력에 크게 의존하기 때문에 장력을 거는 방법에 따라 균일하게 걸리지 않으면 이와 같은 결과가 나오는 것으로 생각된다.
3.2.3 초임계 처리 시료
염색한 초임계 처리 시료를 측정하였다. 측정결과를 보면 거의 차이가 없어 이번의 경우에 초임계 처리로는 광택은 부여할 수 없다는 것을 알았다.
3.3 강신도의 향상
3.3.1 원사처리 시료
신도에 관계하는 압축 resilience를 측정하였다. 20% 용액 처리의 경우 압축 resilience는 미정련사의 경우 수산화나트륨 용액에 침적시키거나 압축하면 유연성이 증가한다는 것을 알았다. 10% 용액처리의 경우는 수치가 일정하지 않은 경향을 나타냈다(그림 8).
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<그림 8. 원사처리한 편물의 강신도 비교>
3.3.2 편물처리 시료
편물의 경우는 미 정련사, 정련사 모두 가압처리 한 경우 쪽이 미가압보다 회복성이 낮았으나, 이것은 원사처리에 비해 loose한 상태로 처리된다는 점이 하나의 원인으로 생각된다.
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<그림 9. 편물의 강신도 비교>
3.4 촉감의 향상
3.4.1 원사처리 시료
유연성과 강신도를 촉감 시험기로 측정하였다. 20% 용액처리의 경우 회복성을 보면 처리 시간이 60초 때에 미정련사, 정련사 모두 가압하면 회복성이 감소한다(그림 10). 또 각 가압방법을 비교해 보면 처리시간이 길수록 미정련사의 회복성은 증가하고, 정련사는 감소하는 경향을 나타냈다.
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<그림 10. 처리할 경우의 회복성 비교>
3.4.2 편물 처리 시료
편물의 경우는 미정련사, 정련사 모두 가압처리 한 경우 쪽이 회복성이 감소하는 경향을 나타냈다(그림 11).
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<그림 11. 편물의 회복성 비교>
4. 결론
○염색성 향상
실험 결과로부터 염색성을 향상시키기에는, 처리 방법은 원사 상태에서 20% 수산화나트륨 용액에 60초 침적하고 그대로 90초 가압하는 방법이 유효하였다. 이 때 농도는 생사에 비해 정련사가 20% 정도 증가하였다.
○광택도 향상
실험결과에 의한 광택도는, 20% 수산화나트륨 용액처리에서는 약 36% 감소하는 것에 반해 10% 수산화나트륨 용액 처리에서는 15% 증가하였다.
○강신도 향상
압축 회복성으로 비교하면 생사의 경우 14.3% 향상을 보였으나, 정련사에서는 반대로 14.4% 감소하였다. 즉 신도가 감소하는 결과가 나왔다.
○촉감 향상
시험에 필요한 큰 크기의 시료를 얻을 수 없었기 때문에 측정할 수 있는 압축에 의한 방법으로 촉감을 측정하였다. 유연성은 정련사를 20% 수산화나트륨 용액으로 처리한 경우 정련사에서 약 14% 향상하였으나 회복성이 약 16% 감소하였다. 이는 유연성이 너무 증가해 탄성이 없어져 회복성이 감소한 것으로 생각된다.
출처 : http://www.technicaltextile.net (May 28, 2013 (United States Of America)
