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문제 정의
- 이 연구에서는 폴리에스테르 직물의 표면을 적당한 조건에서 silica 입자와 인 화합물로 처리하여 가공한 직물이 잉크의 흡수속도가 크고 투명한 홉수중을 형성하여 DTP 시스템의 매 체로 사용할 수 있는 동시에 방염성을 가지게 하여 고품질의 실사 광고물의 안전성을 높이고자 하였다.
제안 방법
- 이때 silica 입자와 인 화합물을 혼합하여 폴리에스테르 직물 을 처리하는 방법과 직물을 인 화합물로 먼저 처리한 다음에 silica 입자를 coating하여 섬유 표면을 가공하는 방법을 서로 비교 검토하였다.
- 그래서 광고용 현수막을 제작하는데 많이 사용하는 폴리에 스테르 직물이 cyan, magenta, yellow, black의 4가지 잉크에 대한 번짐 현상이 없으면서 발색성은 우수하고, 섬유의 방염성 기준인 Limiting oxygen index(LOI) 값이 27 이상인 매체를 만드는데 미치는 인자들의 영향을 검토하였다.
- 폴리에스테르 직물의 처리는 bowl이 2개인 padder(Rapid LABORTEX Co., LTD : MODEL P-A1, Taipei:를 사용하여 3 kg/cm2 압력에서 2dip - 2nip 방식으로 패딩하였으며, 예비건 조는 건조기 (EYELA : MODEL WFO-600SD, Japan)로 100oC에서 5분 동안 하였다. 열처리는 건열을 사용하여 Mini Dryer(Rapid LABORTEX Co.
- Encad사의 Novajet 500 플로터로 기본 색상인 CMYK의 4가지 잉크를 단독으로 사용하거나 조합하여, 처리한 직물에 출 력하여 잉크가 번지는 정도로부터 인쇄성을 검토하였다.
- 처리조건에 따른 시료 직물의 표면 형상은 주사전자현미경 (Scanning electron microscope, JSM-5800LV, JEOL, Japan)으 로 처리한 후의 직물 표면을 관찰하였다.
- 성섬유의 방염성을 시험하는 방법은 여러 가지가 있으나 여기 에서는 가장 널리 쓰이는 한계산소지수를 측정하였다.
대상 데이터
- 직물 : 실험에 사용한 직물은 발색성은 낮지만 가볍고 가공 성이 우수하며 가격이 싸고 시공이 간편한 폴리에스테르 표준 백포를 한국의류시험연구원으로부터 구입하여 25 cmX 25 cm 크기로 잘라 사용하였다. 시료의 특성은 아래 Table 1과 같다.
- , LTD의 SUNSIL 20을 썼다. 또 silica를 폴리에스테르 직물에 부착시키기 위하여 중합도 1500인 poly- vinylalcohol(PVA을 소정의 농도로 희석하여 바인더로 사용하였다.
- 방염제와 가공조제 : 방염제로는 인산 에스테르 화합물을 유화(乳化)시킨 차량 시트용 NICCA KOREA CO., LTD의 NICCA FI-NONE P-205를 소정의 농도로 희석하여 사용하였으며, 방 염가공을 할 때 섬유내부에서 방염제의 이행을 억제하고 char 생성을 촉진하는 것으로 알려져 있는 xanthan gume Sigma사 의 시약을 썼다.
- 잉크 : FOCA사로부터 구입한 cyan, magenta, yellow 및 black(CMYK) 등의 4가지 색상의 잉크를 사용하였다.
데이터처리
- 강연도는 Gurley식 강연도시험기 (TOYOSEIKI LTD, Japan)를 써서 5회 측정하여 평균값으로 나타내었다.
- 방염성은 한계산소지수(Limiting Oxygen Index, L이)법으로 평가하였다. L이는 아래의 식으로 얻어지는데 산소지수시험기 (TOYOSEIKI : D Type Candle식 연소시험기, Japan)를 써서 ASTM D-2863의 B-2법으로 3회 측정하여 그 평균값을 구하였다.
이론/모형
- 방염성은 한계산소지수(Limiting Oxygen Index, L이)법으로 평가하였다. L이는 아래의 식으로 얻어지는데 산소지수시험기 (TOYOSEIKI : D Type Candle식 연소시험기, Japan)를 써서 ASTM D-2863의 B-2법으로 3회 측정하여 그 평균값을 구하였다.
- 처리 직물의 침투성은 JIS L 1907 규격을 응용하여 적하법 떨어뜨렸다.
성능/효과
- 한편 silica 입자와 인 화합물을 균일하게 혼합하여 1 욕으로 직물을 처리한 시료들보다는 1 욕에서 인 화합물 수용액으로 패딩한 다음에 coating한 F6의 시료가 번짐을 가장 효과적으로 억제하여 고품질의 인쇄를 할 수 있었다. 이것은 silica와 인 화합물을 조합한 직물보다 silica 입자 단독으로 coating한 직물 의 비표면적이 더 크기 때문에 F6의 시료에 잉크가 흡수되는 속도가 커져서 나타난 결과로 보인다.
- 폴리에스테르 직물에 가공제의 부착량이 많아 질수록 강연도가 커졌다. 1 욕으로 처리한 시료 F2~F5 가운데 silica 입자와 바인더가 가장 많이 들어간 F5의 시료가 부착량 과 강연도가 가장 높은 값을 나타내었다.
- 그리고 바인더로는 내유성과 내용제성이 좋아 합성섬유에 효과적으로 처리할 수 있으며 부패하거나 곰팡이가 생기지 않는 장점을 가진 PVA를 사용하였는데, 1 욕으로 처리한 F5의 시료 나 1 욕에서 인 화합물 수용액으로 패딩한 후에 silica 입자와 바인더로 top coating 한 F6의 시료는 부착량도 많고 강연도도 235.9 mg으로 매우 높은 값을 나타내었다.
- 무기물질인 silica 입자와 방염제로 사용한 인 화합물, 바인 더, 조제 등을 균일하게 섞어 1 욕에서 처리한 매체보다, 인 화합물 수용액으로 1 욕에서 패딩한 후에 예비건조하여 열처 리한 매체는 CMYK의 잉크로 단독 혹은 조합하여 출력했을 때 번짐을 억제하는 효과가 높아 인쇄성이 더 우수하였을 뿐만 아니라 물질의 방염성을 판단하는 기준인 한계산소지수가 30.8 이란 높은 값을 나타내어 화재에 대한 안전성도 매우 높았다.
- 특히 처리 약제를 혼합하여 1 욕에서 처리한 매체에 함유된 silica 입자는 균일한 분포를 갖지 못하여 출력한 인쇄물에서 잉크가 번졌지만 1 욕에서 인 화합물로 처리하고 PVk를 써서 silica 입자를 coating 한 매체는 출력물의 번짐이 억제되어 고품 질의 인쇄가 가능하였다.
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