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문제 정의
- MDPPA/HMM을 사용하여 편성구조와 게이지가 다른 4종류의 면편성물을 방염처리 시 이완처리의 영향과 팽윤제를 이용한 전처리 , 방염 가공처리 법 에서 의 습식고착법 (wet-fixation technique)의 도입이 면편성물의 방염성과 물성의 변화에 어떻게 영향을 미치는가를 검토하고자 한다.
- 이러한 선행연구를 도대로 편성물의 가공 시 이완처리와 연관된 연구가 필요하다. 그러므로 본 연구에서는 Starfish방법을 적용하여 방염가공 시 이완처리의 효괴를 검토하고자 한다.
- 본 연구에서는 고부가가치를 갖는 쾌적하고 방어적인 기능을 갖는 방염가공 면 편성물 설계의 기초자료를 마련하고자 한다. MDPPA/HMM을 사용하여 편성구조와 게이지가 다른 4종류의 면편성물을 방염처리 시 이완처리의 영향과 팽윤제를 이용한 전처리 , 방염 가공처리 법 에서 의 습식고착법 (wet-fixation technique)의 도입이 면편성물의 방염성과 물성의 변화에 어떻게 영향을 미치는가를 검토하고자 한다.
- 본 연구에서는 고부가가치를 갖는 쾌적하고 방어적인 기능을 갖는 방염가공 면 편성물 설계의 기초자료를 마련히-고자 한다. 편성구조와 게이지가 다른 4종류의 면편성물을 MDPPA/ HMM을 사용하여 방염처리시 이완처리의 영향과 팽윤제를 이용한 전처리, 습식고착법(wet-fixation technique)을 도입하여 면 편성물의 방염성과 물성의 변화에 미치는 영향을 검토하였고 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 이것은 이완처리시 편물의 물성변화에서 실의 꼬임의 변화 등 복합적인 요인이 관여한 결과라 할 수 있다. 이러한 물-리적 특성이 역학적 특성에 어떠한 영향을 미치는지 다른 물성과의 관계를 통하여 고찰하고자 한다.
제안 방법
- el a/.(1983, 1985)이 제안한 세탁 및 텀블 건조를 통한 기계적 이완 방법을 사용하여 처리하였다.
- 편물에서 게이지를 바꿀 경우 편사도 같이 바꾸어주는 것이 일반적이다. 14 G에서는 2/4(T를 10 G에서는 2/40를 2합사한 2/2/20를 사용히여 제편하였고 이와 같이 게이지와 사용 편사의 번수가 같이 변해야 하는 편물에서의 방염성과 물성의 변화를 살펴보았다.
- 4가지 종류의 편성물에 대하여 이완처리의 도입유무, 면섬유의 미세구조를 열어주기 위한 고착법에서의 팽윤제 사용 및 습식 고착방법을 병영하여 2단계로 시료를 방염 가공처리 하였다. 방염 처리법은 Table 2와 같다.
- MDPPA/HMM에 의한 면직물의 방염가공 방법 : 방염처리는 30x30 cm2 크기의 정련한 면편성물을 1:30의 패딩액에서 5분간 침지하여, wet pick up이 되도록 패딩한 후 시험포를 핀 프레임에서 걸어 100℃에서 5분간 건조하고 150℃에서 4분간 열처리하였다. 열처리가 끝난 가공포는 2% Na2CO, 용액으로 2분간 수세하고 증류수로 충분히 헹군 후 자연 건조하였다.
- 면편성물의 표면구조변화 : 시료를 금과 팔라듐의 합금으로 피복한 다음 주사현미경(International Scientific Instruments DS 130, JapanQ로 시료의 표면 상태를 800배로 관찰하였다.
- 물성분석 : 20x20 cm2크기의 시료틀;- 준비하여 KES-FB로 신장성, 굽힘특성' 전단특성, 압축특성, 표면특성, 두께, 무게의 변화를 측정하였다.
- <2단계>방염처리 전 이완처리 편물 제편 후 이완처리 하고디음의 방염처리를 행하였다.
- 방염처리 전의 이완처리 유, 무와 방염처리법, 편물의 종류에 따라서 방염성과 물성의 변화를 살펴보았다. 본 연구에서의 편성물의 구조와 게이지의 변화는 실제적으로 위편성물의 제 편에서 주로 사용되는 싱글저지와 인터록 그리고 게이지는 10G.
- 본 연구에서는 MDPPA 처리에 패드-건조-큐어 방법을 사용하였으며, 섬유내부로의 방염제 침투 효과를 높이기 위해 팽윤제 및 wet fixation 방법을 병용하여 결과를 비교하였다. Fig.
- 면편성물의 이완처리와 방염처리로 무게와 두께가 증가하였다. 이완처리로 면편성물은 수축하였고 신장성과 굽힘강성 (B), 굽힘이력QHB), 압축에너지(WC)는 증가하였다. 전단강성 (G)은 큰 변화를 보-이지 않다.
- 제편 후 이완처리를 하지 않고 다음의 방염처리를 행하였다.
- 팽윤처리 : 팽윤처리를 하고자 하는 직물에는 패딩액에 10% TGDE를 넣어서 패딩 처리하였으며 동일한 조건으로 건조하고 열처리하였다.
- 편성구조와 게이지가 다른 4종류의 면편성물을 MDPPA/ HMM을 사용하여 방염처리시 이완처리의 영향과 팽윤제를 이용한 전처리, 습식고착법(wet-fixation technique)을 도입하여 면 편성물의 방염성과 물성의 변화에 미치는 영향을 검토하였고 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
- 방염제로는 Pyrovatex CP new(MDPPA)를 사용하였고, 방염 조제는 hexamethylene melanine(HMM)을 사용하였다. 팽윤제로는 면섬유와 방염제와 반응하지 않고 팽윤성이 우수한 tetraethylene glycol dimethylether(TGDE, Sigma Chemical Co.
- 본 연구에 사용뇐 편성물은 100% 면사(2/40's)를 사용하여 실험실용 위편기(자동횡편기 HF-119TC)로 싱글저지 2종류, 인터록 2종류를 편성하였다. 시료의 특성은 Table 1과 같다.
- )을 사용하였으며 침투제로는 Triton X-100 (Duksan chemical Co), 촉매로 인산 1 수소나트륨을 사용하였다. 유연제로는 polyethylene계의 Siligen VN (BASF)을 선택하였다
- 팽윤제로는 면섬유와 방염제와 반응하지 않고 팽윤성이 우수한 tetraethylene glycol dimethylether(TGDE, Sigma Chemical Co. Ltd.)을 사용하였으며 침투제로는 Triton X-100 (Duksan chemical Co), 촉매로 인산 1 수소나트륨을 사용하였다. 유연제로는 polyethylene계의 Siligen VN (BASF)을 선택하였다
이론/모형
- 방염제의 반응성 분석 : 시료와 가공제간의 반응은 KBr 펠렛법으로 Fourier transform infra-red spectrophotometer(Mgna-IR 750, Nicolet)를 이용하여 확인하였다.
- 인분석 : 시료의 인정 량은 phosphomolybdate 법에 의해서 UV-Vis spcctrophotometer(AVS-S2000, Avantes, Germany)를사용하여 정량하였다(D.N. Bemhart and A.R. Wreath, 1955).
- 한계산소지수(LOI) 측정 : 산소지수식 연소성 시험기(日本 Suga Co. Model ON-1)를 사용하여 ASTM D-2863법에 의해 측정 하였다.
성능/효과
- 1. 면편성물의 방염성은 팽윤제첨가와 습식고착법의 도입에 의해 방염제가 섬유내부로 효과적으로 침투되었다. 면편성불의방엽성은 직불조직 및 사섬도에 따라 달라지며, 농일한 인 함량을 가질 경우 인터록 조직이 싱글저지 조직보다 높은 방염 성을 보였다.
- 2. 면편성물의 이완처리와 방염처리로 무게와 두께가 증가하였다. 이완처리로 면편성물은 수축하였고 신장성과 굽힘강성 (B), 굽힘이력QHB), 압축에너지(WC)는 증가하였다.
- 3. 방염처리로 내부 구조의 가교형성으로 신장성은 저하하고 굽힘 강성(B), 굽힘이력(2HB), 선단강성(G) 이 뚜렷이 증가하였고 압축에너지, 압축선형성, 압축회복도는 감소하였다. 팽윤제처리와 wet-fixation법의 노입으로- 방엽제 부착량이 증가하여 편물의 굽힘강성(W과 전단강성(G)이 대체로 증가하였고 팽윤 처리만 한 경우는 실간, 섬유 간 여유가 생기면서 굽힘 강성(B)과 전단 강성 (G)이 다른 처리보다 낮은 것으로 나타났다.
- 이러한 경향은 전 단상 성에서도 살펴볼 수 있다. PDC만의 처리보다는 Wet fixation의 노입이 방염제의 Add-on을 증가시키므로 전단강성도너 큰 것으로 나타났다.
- 방염처리시 방염제의 부착에 의한 가교형성과 패딩의 효과로 실간, 섬유간 마찰력이 증가하였고 방염제의 부착이 더 많은 것으로 보인다. W/T의 변화에서 보이듯이 W-PDC, S-W-PDC의 처리포에서 B 가 크고 팽윤 처리하여 실간 여유를 가질수 있는 S-W-PDC의 처리 포에서 B가 방염포 중 가장 낮은 것으로 나타났다.
- 전단강성은 밀도의 증가에 따라서 웨일 코스 실간의 접촉, 섬유의 접촉 등 심유간, 실 간의 미끄럼에 대한 저항성을 증가시킨다. 구조면에서 control 시료의 전단강성(G: Shear Rigidity)은 D(인터록 14 G)>C(인터록 10G)>A(싱글저지 14G)>B(싱글저지 10G)로 싱글저지의 전단강성보다 인터록의 전단강성이 더 크고 충실도가 큰 14G로 제 편 한 편성물이 10 G로 제편한 편성불보다 큰 것으로 나타났다. 방염포의 구조면에서는 싱글저지인 경우 control 시료와 비슷한 경향이지만 인터록에서는 10 G로 제편한 편성물의 전단 강성이 14 G로 제편한 편성물의 전단강성보다 큰 깃으로 나타났지만 B보다 그 차이가 크지는 않다.
- 변화를 나타낸다. 구조면을 살펴보면 두께와 무게는 C(인터록 10 G)>D(인터록 14 G)>A(싱글저 지 10 G)>B(싱글저 지 14 G) 의순으로 인터록이 싱글저지보-다, 10G로 제편한 편성물이 14G 로 제편한 편성물 보다 더 두껍고 무거운 것으로 나타났다. 두께에 대한 무게의 비인 W/T는 충실도와 곤]계되는 KES 변환 값으로 이완처리에 따라서 무게나 두께만의 경향과는 다른 경향을 보여준다.
- 구조면을 살펴보면 압축선형성 (LC)와 부피감을 나타내는 압축에 필요한 일(WC)은 대체로 10G로 제편한 편성물이 14G 로 제편한 편성물보다 높으며 싱글저지와 인터록간의 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 특이하게 압축회복성(RC)은 싱글 저지가 인터록보다 크고 14 G로 제편한 편성물과 10 G로 제 편 한 편성물 간의 차이도 큰 것으로 나타났다.
- 구조면을 살펴보면 인터록과 싱글저지는 B1(웨일방향의 굽힘 강성)에서 차이가 B2(코스방향의 굽힘강성)에서보다 더 크게 나타났다. 인터록의 B가 싱글저지보다 크고 싱글저지는 게이 지간 차이가 그리 크지 않으나 인터록은 10G로 제편한 편성 물기 4G로 제편한 편성물로 굵은 실로 제편한 편성물의 B가 크고 그 차이는 웨일 방향의 B1에서 큰 것으로 나타났다.
- 전단강성 (G)은 큰 변화를 보-이지 않다. 구조별로 보면 인터록이 싱글 저지보다 더 두껍고 무거우며 충실도도 커서 방염 전후에서 인터록의 굽힘강성(B), 굽힘 이 력(2HB), 전단강성(G) 마찰계수 (MIU)가 싱글저지보다 크다. 게이지가 적은 경우에 신장성(EM) 과 압축에너지 (WC)가 큰 것으-로 나타났다.
- 다. 대체로 방염제의 부착이 좋은 것으로 나타난 W-PDC, S-W-PDC의 처리가 WC가 낮은 것으로 나타나서 방염제 부착이 클수록 편물의 부피감이 감소하면서 WC가 낮아지는 일관된 경향을 보인다. 싱글저지 14G로 제 편 한 편성물의 경우는 다른 시료에 비하여 미처리포, 방염종류에 따른 방염처리포간에 WC에서 그리 큰 차이를 보이지 않는다.
- 이는 방염제의 부착이 가장 많이 됨을 추측할 수 있다. 또한 W/T에서 W-PDC, S-W-PDC의 값이 대체로 높은 것으로 PDC 단독의 경우가 낮은 값을 보이는 것으로 나타났다.
- 이것은 앞서 살펴본 충실도와 연관이 있는 것으로 방염처리로 인터록에서 게이 지간 충실도에서 변화가 생기면서 실간 마찰력이 10 G로 제 편 한 편성물에서 증가한 것으로 보인다. 또한 웨일방향의 전단 강성 (G 1)과 코스방향의 전단강성(G 2) 의 차이는 B1과 B2간의 차이보다 크지 않은 것으로 나타났다.
- 면편성물의 방염성은 팽윤제첨가와 습식고착법의 도입에 의해 방염제가 섬유내부로 효과적으로 침투되었다. 면편성불의방엽성은 직불조직 및 사섬도에 따라 달라지며, 농일한 인 함량을 가질 경우 인터록 조직이 싱글저지 조직보다 높은 방염 성을 보였다.
- 1은 방염처리하지 않은 면섬유와 방염 처리한 면섬유의 FT-IR 스펙트럼을 나타낸 것이다. 미처리편물에는 나타나지 않는 monosubstitued amide(CONH-R) 피크가 1550 cnL부근에 나타나 MDPPA가 방염처리된 직물 내에 잘 고착되었음을 알 수 있다.
- 5는 방염가공한 면편성물과 미처리 면편성물의 열중량 분석 곡선을 나타낸 것이다. 방염가공한 결과 열분해 시작온도가 40-50 정도 낮아졌고 열분해 속도가 빨라졌으며 잔류 char 의 양이 크게 증가하였다. 이는 인계 방염제의 전형적인 응축상 기구에 의한 방염 결과와 일치한다.
- 방염처리 전 이완처리 유무에 따른 변화를 살펴보면, 미 처리 시료와 방염포에서 이완처리로 B, 2HB가 증가하였고 특히 증가정도는 인터록에서 크고 10 G 로 제편한 편성물기 4G 로 제편한 편성물로 나타났다. 이는 이완처리로 편물이 수축되어 실간 섬유간 구속력이 증가한 것으로 생각되며 싱글 저지보다 인터록의 경우가 수축으로 구속력이 더욱 증가된 것으로 생각된다.
- 특이한 것은 싱글저지 14G로 제편한 편성물은 다른 편성물보다 방염처리에 따른 별 차이를 보이지 않으므로 표면 마찰이 그리 크게 변하지 않는 것으로 나타났다. 방염처리 전 이완처리 유무에 따른 변화를 살펴보면, 미처리 시료에서는 이완처리로 밀도 증가로 MIU가 감소하여 표면이 더 매끄러워진 것으로 나타났다. 방염처리 종류에 따라서 살펴보면 미처리포의 MIU보다 방염포의 MIU가 더 적은 것으로 패딩작용으로 표면이 평활해짐을 알 수 있다.
- 방염처리 전 이완처리 유무에 따른 변화를 살펴보면, 미처리 시료와 방염처리의 경우 모두에서 이완처리 유무에 따른 전단 강성의 변화는 크지 않은 것으로 나타났다. 이는 위편성물이 성긴 강태이고 실에서 부피감이 크므로 전단강성이 매우 낮은 저항성을 가지고 있으므로 편포는 이완전후에노 전단강성의 변화를 거의 보이지 않고 있다.
- 방염처리 전 이완처리 유무에 따른 변화를 실펴보면, 미처리 시료와 방염처리의 경우 모두에서 이완처리로 4종류의 편물에서 WC가 증가하였다. 방염처리 종류에 따라서 살펴보면, 미처리 포에 비하여 방염처리포의 방염처리포 WC, LC, RC는 감소하여 면직물의 경우(지주원 .
- 방염처리 전 이완처리 유무에 따른 변화를 살펴보면, 미처리 시료에서는 이완처리로 밀도 증가로 MIU가 감소하여 표면이 더 매끄러워진 것으로 나타났다. 방염처리 종류에 따라서 살펴보면 미처리포의 MIU보다 방염포의 MIU가 더 적은 것으로 패딩작용으로 표면이 평활해짐을 알 수 있다. 이완 처리 후 대체로 W-PDC, S-W-PDC<PDC, S-PDC로 팽윤처리로 요철정노가 :사장 크며 W 처리는 표면을 평활하게 함을 관찰할 수 있다.
- 2HB는 크며 인터록에서 그 차이가 더 크다. 방염처리시 방염제의 부착에 의한 가교형성과 패딩의 효과로 실간, 섬유간 마찰력이 증가하였고 방염제의 부착이 더 많은 것으로 보인다. W/T의 변화에서 보이듯이 W-PDC, S-W-PDC의 처리포에서 B 가 크고 팽윤 처리하여 실간 여유를 가질수 있는 S-W-PDC의 처리 포에서 B가 방염포 중 가장 낮은 것으로 나타났다.
- 3은 방염처리방법, 편물조직, 면사섬도, 이완처리 여부등이 상이한 방염가공 면편성물들의 인함량과 LOI의 관계를 나타낸 결과이다. 본 실험과 같이 한 종류의 인화합물 방염제를 동일한 wet pick-up으로 방염처리할 경우, 인함량과 [, 이가 직선적인 관계를 나타내는 것이 일반적이나, 본 실험 결과는 인 함량과 LCII가 넓은 범위에 걸쳐 분포되어 있으며 전체적으로 특별한 상관관계를 보이지 않고 있다. 이는 인함량 이외의 다른 조건이 IQI에 영향을 줄 수 있음을 보이는 결과이다.
- 싱글저지 14G로 제 편 한 편성물의 경우는 다른 시료에 비하여 미처리포, 방염종류에 따른 방염처리포간에 WC에서 그리 큰 차이를 보이지 않는다. 압축회복성(RC)에서 싱글저지가 인터록보다 더 높은 것으로 나타났다. 인터록은 싱글저지보-다 더 치밀한 구조이므로 압축을 받은 후 회복되는 데 더 시간이 걸림을 알 수 있다.
- 인터록의 B가 싱글저지보다 크고 싱글저지는 게이 지간 차이가 그리 크지 않으나 인터록은 10G로 제편한 편성 물기 4G로 제편한 편성물로 굵은 실로 제편한 편성물의 B가 크고 그 차이는 웨일 방향의 B1에서 큰 것으로 나타났다. 이 결과에서는 게이지에 따른 충실도의 영향보다는 제편실의 구조가 편성물의 B에 더 영향을 비치는 깃으로 나타났다.
- 이 완처리시는 D( 인 터 록 14 G)>C(인 터 록 10 G)>B( 싱 글저 지14(3)>&싱글저지10(3)의 순으로 인터록이 싱글저지보다, 14G 로 제편한 편성물이 10 G로 제편한 편성물 보다 더 충실 노가 큰 것으로 나타났다. 실이 가는 경우에 이완으로 더욱 밀집되어 충실도가 커진 것으로 보인다.
- 방염처리 종류에 따라서 살펴보면 미처리포의 MIU보다 방염포의 MIU가 더 적은 것으로 패딩작용으로 표면이 평활해짐을 알 수 있다. 이완 처리 후 대체로 W-PDC, S-W-PDC<PDC, S-PDC로 팽윤처리로 요철정노가 :사장 크며 W 처리는 표면을 평활하게 함을 관찰할 수 있다. 이것은 Fig.
- 이는 위의 무게와 두께의 변화에서 살펴볼 수 있듯이 이완으로 더 두꺼워지고 무기워진 것으로 이완처리로 편물이 수축되어 신장성이 증가한 것으로 생각된다. 이완처리 후 방염처리한 편성포에서는 미처리 포보다 신장성이 감소하였다. 방염제의 영향으로 내부에서 가교결합이 이루어짐으로 편물이 구속을 받음을 알 수 있다.
- 인터록의 B가 싱글저지보다 크고 싱글저지는 게이 지간 차이가 그리 크지 않으나 인터록은 10G로 제편한 편성 물기 4G로 제편한 편성물로 굵은 실로 제편한 편성물의 B가 크고 그 차이는 웨일 방향의 B1에서 큰 것으로 나타났다. 이 결과에서는 게이지에 따른 충실도의 영향보다는 제편실의 구조가 편성물의 B에 더 영향을 비치는 깃으로 나타났다.
- 즉, 신장성은 이완처리로 증가하였고 10G로 제편한 경우가 높은 깃으로 나타났다. 방염처리로 신장성은 저하하였고 편성물의 종류와 방염치기에 따른 큰 차이는 보이지 않는다.
- 않은 것으로 나타났다. 특이하게 압축회복성(RC)은 싱글 저지가 인터록보다 크고 14 G로 제편한 편성물과 10 G로 제 편 한 편성물 간의 차이도 큰 것으로 나타났다. 싱글저지의 경우는 회복성이 인터록보다 실간의 여유가 있으므로 회복성이 더 좋은 것으로 추측뇐다.
- MIU1 와 MIU2에서 C(인터록 10G)>(인터록 14G)>B(싱글저지 10G)>A(싱글저지 14G)로 인터록의 M1U가 싱글저지의 MIU보다 크며 굵은 실로 제편한 경우의 마찰계수가 더 큼을 알 수 있다. 특이한 것은 싱글저지 14G로 제편한 편성물은 다른 편성물보다 방염처리에 따른 별 차이를 보이지 않으므로 표면 마찰이 그리 크게 변하지 않는 것으로 나타났다. 방염처리 전 이완처리 유무에 따른 변화를 살펴보면, 미처리 시료에서는 이완처리로 밀도 증가로 MIU가 감소하여 표면이 더 매끄러워진 것으로 나타났다.
- 2는 방염 처리된 면 편성물의 표면을 SEM으로 관찰한 결과이다. 패드-건조-큐어 방법 단독 사용시 보다 팽윤제 첨가, wet fixation 방법 병용시 섬유표면이 깨끗하여 가공제가 섬유 내부로 효과적으로 침투되었음을 알 수 있다.
- 방염처리로 내부 구조의 가교형성으로 신장성은 저하하고 굽힘 강성(B), 굽힘이력(2HB), 선단강성(G) 이 뚜렷이 증가하였고 압축에너지, 압축선형성, 압축회복도는 감소하였다. 팽윤제처리와 wet-fixation법의 노입으로- 방엽제 부착량이 증가하여 편물의 굽힘강성(W과 전단강성(G)이 대체로 증가하였고 팽윤 처리만 한 경우는 실간, 섬유 간 여유가 생기면서 굽힘 강성(B)과 전단 강성 (G)이 다른 처리보다 낮은 것으로 나타났다.
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