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나노․마이크로 입자를 활용한 기능성 섬유 개발
-부분 해중합 폴리에스터 미립자를 활용한 천연섬유의 승화전사 프린트 기술 개발-
면 등의 천연섬유에 승화전사 프린트 성을 부여하기 위해 부분적으로 해중합 폴리에스터(PET)를 block isocyanate 가교제로 화학결합 시킨 천연섬유의 개질방법을 검토하였다. 부분 해중합 한 PET를 습식 분쇄한 후 가교제를 첨가한 수계 가교제를 조정하였다. 협력염색정리가공공장의 pad mangle-dry-curing 가공에 의해 면직물을 개질가공과 승화전사를 행해 프린트 직물에 의한 스카프 시제품을 제조하였다.
1. 머리말
岐阜県(기후현)의 섬유산업은 easy care 성, 염색견뢰도, 내구성이 우수한 폴리에스터 섬유를 이용한 섬유제품을 다량으로 생산하고 있다. 그러나 최근 지구 온난화 방지와 환경 및 안전, 안심의 관점으로부터 천연섬유 이용에 대한 새로운 해석이 나오고 있다.
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본 연구에서는 폴리에스터 구조를 화학적으로 도입함으로써 폴리에스터의 장점인 승화프린트 성을 면 등의 천연섬유에 부여하는 것을 목적으로 하고 있다. 승화프린트는 건열프레스에 의한 염색 프로세스이기 때문에 염색폐수에 의한 환경부하가 없고, 또 승화염료를 그라비어 인쇄한 전사지를 이용하기 때문에 미세한 농담표현성도 우수하다.
2008년도는 면의 수산기를 기점으로 하는 lactide 개환 그래프트 중합을 행하였다. 면에 폴리유산(PLA) 구조를 도입함으로써 건식승화염색성이 향상되었으나, 분산염료와의 친화성이 부족해 드라이클리닝에 대한 염색 견뢰도가 불충분하다는 사실이 확인되었다(1). 2010~2011년도에는, 분산염료의 친화성을 높이기 위해 폴리에스터 테레프탈레이트(PET) 구조를 면에 도입하고, 글리세린에 의해 해중합 한 부분해중합 PET를 block isocyanate 가교제로 셀룰로오스 수산기에 반응시킨 면의 개질방법을 검토하였다. 그림1에 부분해중합 PET에 의한 면 개질 이미지를 나타내었다. 부분 해중합 PET를 물에 분산시킨 수계 가교제를 조제하고, pad-dry-curing 법에 의해 개질가공한 면직물의 물성과 승화프린트 후의 염색농도(K/S) 및 염색 견뢰도를 평가하였다. 그 결과 염색농도(K/S)는 폴리에스터 섬유의 약 절반정도, 세탁견뢰도, 석유계 드라이클리닝은 모두 4급 전후로 실용 수준이었으나, 내광견뢰도는 1~2급으로 과제로 남았다(2), (3), (4).
금년도(2013년)에는, 본 기술의 실용화를 위해 가공제의 개질을 행함은 물론 가공제의 조정을 scale up 하고, 岐阜県 내의 협력 염색가공업의 생산 라인에서의 면직물 개질가공과 승화전사 프린트를 행해 프린트 직물을 이용한 스카프 시제품을 제작하였다.
2. 실험
완벽히 건조된 폴리에스터 펠릿에 해중합제, 촉매 등을 투입하고 부분 해중합을 행하였다. 얻어진 부분 해중합 PET를 연속식 mill에 의해 건식으로 조 분쇄 한 후 물을 가해 습식분쇄하고 레이저 회절식 입도분포 측정장치에 의해 입도분포를 측정하였다.
물에 분산시킨 부분 해중합 PET에 block isocyanate 가교제(第一공업제약, 에라스트론 BN-04)와 가교촉매(同, 에라스트론 CAT21)을 첨가해 가공제를 50을 조정하였다.
조정한 가공제를 이용해 협력 염색정리가공공장의 pad-dry-curing 가공 라인에서 면직물의 개질가공과 승화전사 프린트를 행한 후 스카프를 제조하였다.
3. 결과 및 고찰
그림 2는 부분 해중합 PET와 가공제의 외관을, 그림 3은 습식분쇄 후의 입도분포를, 그림 4는 시제품 스카프 외관을 나타낸 것이다.
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그림 2 부분 해중합 PET의 외관
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그림 3 습식분쇄한 부분해중합 PET의 입도분포
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그림 4 시제품 스카프의 외관
습식분쇄에 의해 부분해중합 PET를 물에 분산시킬 수 있었다. 또 입도분포 측정으로 습식분쇄에 의해 부분해중합 PET가 약 10㎛의 입자로 분쇄되어 있음을 확인할 수 있었다. 시제품 스카프 제품의 색채는 실용 수준이고, 촉감도 양호하였다.
협력 염색정리가공공장의 생산라인에서 가공한 후, 승화전사 프린트한 시제품을 제작한 결과 그 색채는 실용 수준이 되고 촉감 또한 양호하였다.
참고문헌
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출처 : 奥村和之、林浩司/岐阜県産業技術センター研究報告 No.7(2013)
- 손성군 통섭섬유연구소
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