The physical properties and biodegradability of cellulose fabrics, such as cotton and rayon, are expected to vary with textile care. In this study cotton and rayon fabrics were washed repeatedly with detergents, bleaches, or softeners. The changes of physical properties were investigated by measurin...
The physical properties and biodegradability of cellulose fabrics, such as cotton and rayon, are expected to vary with textile care. In this study cotton and rayon fabrics were washed repeatedly with detergents, bleaches, or softeners. The changes of physical properties were investigated by measuring retention of breaking strength, shrinkage, handle, and the fiber surface was observed by SEM. The biodegradability of fabrics was also estimated by soil burial test. The results were as follows. Cotton fabrics laundered repeatedly by detergents and bleaches lost virtually no strength. The breaking strength of the rayon fabrics decreased by about 17%∼25% after repeated launderings. Shrinkage in weft direction was much larger than that in warp direction. Bending rigidities of both fabrics decreased remarkably within 10 wash cycles. Shear rigidity in cotton fabrics increased continuously with repeated washing cycles, however, that in rayon fabrics did not show any change as washing went on. Friction coefficient increased in both fabrics after 10 wash cycles, and this is thought to be attributed to the wrinkle, interlocking of hairs, surface damage resulted from repeated washings. In cotton fabrics made of staple yarns, short hairs on the yarn surface entangled together with repeated launderings. This resulted in the continuous increase in % shrinkage, shear rigidity, friction coefficient. Rayon fabrics made of filament yarns, however, did not show this phenomenon. Softener treated fabrics showed the lowest values in bending rigidity, shear rigidity and friction coefficient because the cationic surfactants adsorbed on the fiber surface behaved like lubricants. The biodegradability of fabrics was noticeably affected by the composition of washing solutions. The fabrics washed with detergents and bleaches were decomposed faster than those washed with the others were and the cotton fabrics washed with detergents and softeners hardly degraded. The fabrics soiled with milk were decomposed almost completely and those soiled with Palmitic acid did not degrade greatly.
The physical properties and biodegradability of cellulose fabrics, such as cotton and rayon, are expected to vary with textile care. In this study cotton and rayon fabrics were washed repeatedly with detergents, bleaches, or softeners. The changes of physical properties were investigated by measuring retention of breaking strength, shrinkage, handle, and the fiber surface was observed by SEM. The biodegradability of fabrics was also estimated by soil burial test. The results were as follows. Cotton fabrics laundered repeatedly by detergents and bleaches lost virtually no strength. The breaking strength of the rayon fabrics decreased by about 17%∼25% after repeated launderings. Shrinkage in weft direction was much larger than that in warp direction. Bending rigidities of both fabrics decreased remarkably within 10 wash cycles. Shear rigidity in cotton fabrics increased continuously with repeated washing cycles, however, that in rayon fabrics did not show any change as washing went on. Friction coefficient increased in both fabrics after 10 wash cycles, and this is thought to be attributed to the wrinkle, interlocking of hairs, surface damage resulted from repeated washings. In cotton fabrics made of staple yarns, short hairs on the yarn surface entangled together with repeated launderings. This resulted in the continuous increase in % shrinkage, shear rigidity, friction coefficient. Rayon fabrics made of filament yarns, however, did not show this phenomenon. Softener treated fabrics showed the lowest values in bending rigidity, shear rigidity and friction coefficient because the cationic surfactants adsorbed on the fiber surface behaved like lubricants. The biodegradability of fabrics was noticeably affected by the composition of washing solutions. The fabrics washed with detergents and bleaches were decomposed faster than those washed with the others were and the cotton fabrics washed with detergents and softeners hardly degraded. The fabrics soiled with milk were decomposed almost completely and those soiled with Palmitic acid did not degrade greatly.
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문제 정의
물리적 특성 변화는 인장 강도, 태, 수축률을 통하여 평가하였다. 두 번째로, 직물의 관리방법이 생분해성에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다. 세액의 조성, 세척횟수, 오구의 종류를 변화시켰으며, 오구로는 단백질, 중성지방, 지방산 세 종류를 사용하였다.
위의 단계를 통하여 의복관리 방법의 효율성을 향상시키고 의류 소재의 환경친화성을 평가하여 친환경적 인 의류관리 방법을 제시 하고자 하였다.
본 연구에서는 현재 의류 소재로 많이 사용되고 있는 면과 레이온을 시료로 채택하였는데, 면의 경우는 대부분 물세탁을 하고 있어 본 연구의 시료로 적당하다고 생각되며, 레이온은 면과 화학구조는 같으나 물속에서 현저한 성질의 차이를 보여 면과 비교소재로 택하였다. 이렇게 채택된 시료를 세액의 조성, 세척 횟수, 오구의 종류 등의 관리 과정을 달리하여 처리하고 그에 따른 물리적 특성의 변화를 관찰하고 생분해성을 평가함으로써 직물의 관리 방법과 물리적 특성, 생분해성의 상호 연관성을 고찰하고자 하였다.
첫 번째로, 직물의 관리 방법을 달리함에 따른 물리적 특성의 변화를 고찰하고자 하였다. 관리방법 중 세액의 조성과 세척횟수를 변화시켰는데, 세액은 세제 단독, 세제와 표백제, 세제와 유연제의 세 종류를 사용하였다.
제안 방법
5cm 크기로 만들어 5매씩 배합토에 묻고 항온항습기에서 온도 28±rc, 상대 습도 83±3%로 유지시켜 주었다. 23일 이 지난 후 시료를 꺼내어 증류수로 가볍게 세척한 후 건조하여 인장 강도 유지율을 측정함으로써 생분해 정도를 파악하였다.
40cm X 40cm 크기로 자른 시험포를 가정용 전자동 드럼식 세탁기(삼성전자 주식회사, Model SEW- 751DR)를 사용하여 세제, 세제와 표백제, 세제와 유연제를 넣은 세액에서 표준코스로 각각 10회, 20회, 30회까지 세척과 자연건조를 반복하였다.
관리방법 중 세액의 조성과 세척횟수를 변화시켰는데, 세액은 세제 단독, 세제와 표백제, 세제와 유연제의 세 종류를 사용하였다. 물리적 특성 변화는 인장 강도, 태, 수축률을 통하여 평가하였다. 두 번째로, 직물의 관리방법이 생분해성에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다.
본 연구에서는 현재 의류 소재로 많이 사용되고 있는 면과 레이온을 시료로 채택하였는데, 면의 경우는 대부분 물세탁을 하고 있어 본 연구의 시료로 적당하다고 생각되며, 레이온은 면과 화학구조는 같으나 물속에서 현저한 성질의 차이를 보여 면과 비교소재로 택하였다. 이렇게 채택된 시료를 세액의 조성, 세척 횟수, 오구의 종류 등의 관리 과정을 달리하여 처리하고 그에 따른 물리적 특성의 변화를 관찰하고 생분해성을 평가함으로써 직물의 관리 방법과 물리적 특성, 생분해성의 상호 연관성을 고찰하고자 하였다.
세액의 조성, 세척횟수, 오구의 종류를 변화시켰으며, 오구로는 단백질, 중성지방, 지방산 세 종류를 사용하였다. 생분해성은 토양매립법을 통하여 인장 강도의 저하를 측정함으로써 평가하였고, 매립했을 때 섬유의 표면 변화를 주사 전자 현미경으로 관찰하였다.
세척전 . 후와 생분해 전·후의 직물을 Au로 코팅한 후 섬유의 상태를 주사 전자 현미경(JEOL, JSM—840A)으로 관찰하였다.
대상 데이터
첫 번째로, 직물의 관리 방법을 달리함에 따른 물리적 특성의 변화를 고찰하고자 하였다. 관리방법 중 세액의 조성과 세척횟수를 변화시켰는데, 세액은 세제 단독, 세제와 표백제, 세제와 유연제의 세 종류를 사용하였다. 물리적 특성 변화는 인장 강도, 태, 수축률을 통하여 평가하였다.
단백질, 중성지방, 지방산 세 종류의 오구액을 각각의 시험포에 1ml씩 균일하게 점적하고 건조한 후 사용하였다. 단백질 오구로는 우유를, 중성지방 오구로는 tripalmitin을, 지방산 오구로는 palmitic acid를 사용하였다.
단백질, 중성지방, 지방산 세 종류의 오구액을 각각의 시험포에 1ml씩 균일하게 점적하고 건조한 후 사용하였다. 단백질 오구로는 우유를, 중성지방 오구로는 tripalmitin을, 지방산 오구로는 palmitic acid를 사용하였다.
세액에는 현재 시중에 시판되고 있는 세제, 표백제(과탄산나트륨 함유), 유연제(양이 온계 계면활성제 함유)를 사용하였고, 오구액에는 시판 우유,Tripalmitin, Palmitic add, Tetrachloroethylene 을 사용하였다. 생분해성 평가를 위한 토양은 원예용 시판 배합토를 사용하였다.
세액에는 현재 시중에 시판되고 있는 세제, 표백제(과탄산나트륨 함유), 유연제(양이 온계 계면활성제 함유)를 사용하였고, 오구액에는 시판 우유,Tripalmitin, Palmitic add, Tetrachloroethylene 을 사용하였다. 생분해성 평가를 위한 토양은 원예용 시판 배합토를 사용하였다.
두 번째로, 직물의 관리방법이 생분해성에 미치는 영향을 고찰하고자 하였다. 세액의 조성, 세척횟수, 오구의 종류를 변화시켰으며, 오구로는 단백질, 중성지방, 지방산 세 종류를 사용하였다. 생분해성은 토양매립법을 통하여 인장 강도의 저하를 측정함으로써 평가하였고, 매립했을 때 섬유의 표면 변화를 주사 전자 현미경으로 관찰하였다.
시험포로는 KS K 0905에 규정된 섬유류 제품의 염색 견뢰도 시험용 첨부 백포(한국 의류시험검사 소)인 면과 레이온 직물을 사용하였다. 직물의 특성은 Table 1에 나타나 있다.
이론/모형
수축률은 KS K 0465 직물 및 편성물의 수축률 시험 방법(가정용 자동세탁기법)에 준하여 측정하였다.
시료의 생분해성은 AATCC 30-1993 Soil Burial Test에 준하여 측정하였다. 각각의 시료를 15cm X 3.
인장 강도는 Instrai(Universal Testing Instrument, Table Model 1130)을 사용하여 KS K 0520 ravelled strip method에 따라 측정하였다.
성능/효과
2.수축률은 위사 방향이 경사 방향보다 컸으며, 면은 방적사로 이완 수축을 보이며 세척을 반복함에 따라 수축률이 증가하는 반면, 레이온은 필라멘트사로 1, 2회 세척시만 수축한 후 더 이상 수축하지 않 는다.
3.굽힘강성은 두 직물 모두 10회 세척까지만 현저히 감소하였으며, 세제. 유연제로 세척한 경우가 굽힘 강성이 가장 작았다.
4.면 직물은 세척을 반복할수록 전단 강성이 점점 증가하였으며 세제. 유연제로 세척한 경우가 전단 강성이 가장 작았다.
5.표면마찰계수는 두 직물 모두 10회 세척까지 증가하였다. 이것은 반복되는 세척으로 직물에 구김이 생기고, 섬유잔털이 엉키고, 섬유 표면이 손상되기 때문이다.
6.전 반적으로 면보다 레이온이 생분해성이 더 우수하였다. 세액의 조성에 따른 생분해성은 세제.
7.주사 전자현미경을 통해 표면의 변화를 관찰한 결과, 세척에 의해 섬유 표면의 피브릴이 벗겨져 나와 엉켜 있는 것을 볼 수 있었으며, 표백제 처리를 하면 손상 정도가 더 심해졌다. 생분해된 면은 피브릴에 틈이 커지면서 손상이 심해지며, 레이온은 실의 가로 방향으로 crack이 생기면서 파손되는 것을 볼 수 있었다.
미처 리포는 섬 유 손상이 거의 없어 미생물의 침입이 세제 단독 처리포나 세제 표백제 처리포에 비해 생분해성이 좋지 못했다. 결과적으로 직물은 세액의 조성을 달리하여 세척했을 때 생분해성에 큰 차이를 보이는 것으로 나타났으며, 표백제와 세제는 직물의 생분해를 촉진시키고 유연제는 생분해를 지연키는 것으로 나타났다.
6은 세액의 조성과 세척횟수에 따른 마찰계수(MIU)의 변화를 나타낸 것이다. 두 직물 모두 10회 세척 후 마찰계수를 측정한 결과 세 가지 서) 액 모두 마찰계수가 증가하였다. 이는 세척에 의한 직물 표면 구김, 표면 잔털의 엉킴과 표면 손상에 의한 것으로 생각된다.
면과 레이온이 같은 경향을 나타내고 있는데, 생분해성은 세제표백제 처리포>세제 단독 처리포>원포>>세제 유연제 처리포의 순으로 우수한 것으로 나타났다. 전반적으로 면보다는 레이온의 생분해성이 우수한 것으로 나타났는데, 이는 일반적으로 결정화도와 배향도가 높을수록 미생물이 침투하기 어려워지는데10)기인하는 것으로, 레이온이 화학적 성분은 면과 같지만 비결정 영역이 많아 미생물과 수분이 흡착할 가능성이 더 크기 때문인 것으로 생각된다.
면과 레이온 모두 위사 방향 수축률이 경사 방향 수 축률 보다 훨씬 크다. 세척횟수에 따른 수축률의 변화를 살펴보면, 면, 레이온 경위 사 방향 모두 1회 세척에서 급격한 수축이 일어났다. 이것은 직물의 이완 수축 때문이다8) 또한 면은 점점 수축률이 증가하는 경향을 보이는데 이것은 면이 방적사(staple yarn)로 세척을 반복할수록 섬유 표면의 잔털이 엉켜 interlock 현상이 나타나기 때문인 것으로 생각된다.
후속연구
따라서 물을 흡수하면 크게 팽윤되고 이팽윤 때문에 강도가 저하되어2), 내 세탁성도 좋지 못하다. 이러한 물리적 특성의 변화는 의복의 형태나 착용감에 영향을 미칠 뿐만 아니라 의복을 폐기할 때까지 걸리는 시간이나 재사용 또는 재활용 여부에 영향을 미치고 또한 생분해성에도 영향을 줄 것으로 기대된다.
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