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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 알칼리 처리제로 KOH를 사용하여, 면직물의 물성 및 염색성을 향상시키고자 하였다. 이에 면직물의 인장강도, 인열강도, 수축률, 강연성, 수분율 등 물성을 검토하여 최적조건을 설정한 후, 일칼리 처리 전·후 면직물의 표면형태 변화를 관찰하였다.
- 이에 면직물의 인장강도, 인열강도, 수축률, 강연성, 수분율 등 물성을 검토하여 최적조건을 설정한 후, 일칼리 처리 전·후 면직물의 표면형태 변화를 관찰하였다. 또한 최적 조건에서 KOH 처리된 면직물이 천연염료와 합성염료로 염색 시, 염색성에 미치는 영향을 검토하였다.
제안 방법
- SEM에 의한 표면형태관찰 : 미처리 면직물과 KOH 처리면직물의 표면형태 변화는 주사전자현미경 (Scanning Electro Microscope JSM-820, JOEL, JAPAN)을 사용하여 비교·관찰하였다.
- 강연성 - 알칼리 농도, 처리온도 및 시간 변화에 따른 강연 성은 강연성 시험기(HS048A, HANWON TESTING MACHINE)를 사용하여 KS K 0539에 준한 캔틸레버법으로 경사 방향에 대해 5회 측정하여 평균값을 취하였다.
- 물성 : 인장강도 - 알칼리 농도, 처리온도 및 시간 변화에 따른 인장강도는 인장강도 시험기 (SS-121A, SUNGSIN)를 사용하여 KS K 0520에 준하여 경사방향에 대해 5회 측정하여 평균값을 취하였다. 측정조건은 다음과 같다.
- 본 연구에서는 KOH를 사용하여 알칼리 처리한 면직물의 물성을 비교·검토하여 최적 조건을 설정한 후, 표면 형태변화를 관찰하였다. 또한 KOH 처리가 면직물의 염색성에 미치는 영향을 검토한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 알칼리 처리 : 알칼리 처리는 면직물에 KOH의 농도(15%, 20%, 25%, 30%. w/v)와 온도(저온 25℃, 고온 90℃)및 시간 (30, 60, 180, 300sec)을 변화시켜 처리하였다.
- 염색 : 천연염료 염색 - 치자로부터 색소 추출은 선행연구(조승식, 송화순, 김병희, 1998)에 따라 치자 20g을 분쇄하여, 증류수 1ι를 3회 나누어 90℃에서 1시간씩 반복하여 색소를 추출한 후, 사용하였다.
- 염색은 추출된 염액을 액비 1:20으로 하여 자동염색기(ASA-417, ASIA TESTING MACHINE)를 사용하여 Fig. 1과 같은 방법으로 염색하였다.
- 물성 및 염색성을 향상시키고자 하였다. 이에 면직물의 인장강도, 인열강도, 수축률, 강연성, 수분율 등 물성을 검토하여 최적조건을 설정한 후, 일칼리 처리 전·후 면직물의 표면형태 변화를 관찰하였다. 또한 최적 조건에서 KOH 처리된 면직물이 천연염료와 합성염료로 염색 시, 염색성에 미치는 영향을 검토하였다.
- 처리한 면직물은 수세하여 1% 황산수용액으로 10분간 중화시킨 후, 온수세·냉수세를 반복하여 자연건조 하였다.
대상 데이터
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1. 시료 및 시약
시료 : 염색견뢰도 시험용 첨부 백면포(KS K 0905)를 정련후 사용하였다
. 시료의 특성은 다음과 같다. - I Direct Blue 15)를 사용하였다. 완염제는 Na2CO3(Duksan Pure Chemical Co., Ltd)와 촉염제는 Na2SO4(Duksan Pure Chemical Co., Ltd)을 사용하였으며, 소핑은 KS M 2704에 준한 세탁가루비누를 사용하였다. 이상의 시약은 모두 시판 1급품을 사용하였다.
- 천연염색은 염재로 치자(한국산)를 사용하였고, 화학염색은 Direct Sky Blue 5B(C.I Direct Blue 15)를 사용하였다. 완염제는 Na2CO3(Duksan Pure Chemical Co.
이론/모형
- 수분율 - 알칼리 농도, 처리온도 및 시간 변화에 따른 수분율은 KS K 0220에 준하여 다음식에 의해서 구하였다.
- 염착농도 (K/S) 측정 - 미처리 및 KOH 처리 면직물의 K/S 값은 C.C.M (Computer Color Matching System, JX777, JAPAN)을 사용하여, 각 시료의 표면 반사율을 Y filter로 측정한 후, Kubelka-Munk식에 의하여 산출하였다.
- 인열강도 - 알칼리 농도, 처리온도 및 시간 변화에 따른 인열강도는 인열강도 시험기(ASA-217, ASIA TESTING MACHINE)를 사용하여 KS K 0535에 준하여 경사방향으로 대해 5회 측정하여 평균값을 취하였다.
성능/효과
- KOH 처리 시, 수분율은 저온과 고온에서 모두 미처리보다 우수하게 나타났다. 특히, 저온처리 시 고온 보다 수분율이 높게 나타났으며, KOH 농도와 처리시간이 증가함에 따라 수분율은 증가하는 경향을 나타내었다.
- 수축율은 KOH처리의 농도와 시간이 증가할수록 커졌으며, 저온처리의 경우가 고온보다 수축율이 크게 나타났다. 강연성은 KOH 처리에 의해 저온처리 시 고온보다 높게 나타났으며 저온에서는 20%, 고온에서는 25%의 농도에서 가장 높은 강연성을 보여 의마효과를 부여할 수 있었다. 수분율은 저온 및 고온에서 KOH 처리 면직물이 미처리 면직물 보다 향상되었으며 저온처리가 고온처리보다 높게 나타났다.
- 20% 이상 농도가 증가하게 되면 다시 유연해지는 것을 알 수 있다. 고온처리 시에는 25%일 때 가장 높은 강연성을 보이고, 30%로 농도를 증가시키면 오히려 미처리포 보다 더 유연해졌다. 이는 KOH 농도 및 처리시간이 증가함에 따라 저온처리 시 KOH 농도 15%와 고온처리 시 KOH 농도 20%까지는 알칼리 수화물이 섬유 내부까지 침투되지 못하여 결정화도에 미치는 영향이 적으나, 저온처리 시 KOH 농도 25% 이상과 고온처리 시 KOH 농도 30%에서는 섬유의 내부까지 알칼리 수화물의 침투가 쉽게 이루어져 섬유의 결정영역이 비결정 영역으로 변화하여 섬유의 구조가 유연하게 변하기 때문에 강연도가 감소되는 것이라 생각된다.
- 이는 KOH 농도 및 시간이 증가할수록 알칼리에 의해 섬유의 팽윤이 증가되었기 때문이다. 또한 KOH 처리 온도에 따른 수축률은 저온처리 시 고온 보다 수축률이 증가하였다. 이는 홍현필 외(1986)의 보고에서 NaOH 처리 시 처리온도가 낮을수록 수축이 커지지 것과 같은 경향으로, 처리온도가 낮을수록 섬유의 결정구조 속으로 침투하는 수화물의 양이 증가되어 팽윤의 정도가 증가되기 때문이라 생각된다.
- 면직물의 인장강도와 인열강도는 미처리에 비해 KOH처리에 의해 향상되었으며, 저온처리의 경우가 고온처리 보다 높은 강도를 나타냈다. 수축율은 KOH처리의 농도와 시간이 증가할수록 커졌으며, 저온처리의 경우가 고온보다 수축율이 크게 나타났다.
- 강연성은 KOH 처리에 의해 저온처리 시 고온보다 높게 나타났으며 저온에서는 20%, 고온에서는 25%의 농도에서 가장 높은 강연성을 보여 의마효과를 부여할 수 있었다. 수분율은 저온 및 고온에서 KOH 처리 면직물이 미처리 면직물 보다 향상되었으며 저온처리가 고온처리보다 높게 나타났다. 표면형태는 KOH 처리에 의해 팽윤과 수축에 의해 천연꼬임이 많이 풀어져 매끈하게 변하였다.
- 나타냈다. 수축율은 KOH처리의 농도와 시간이 증가할수록 커졌으며, 저온처리의 경우가 고온보다 수축율이 크게 나타났다. 강연성은 KOH 처리에 의해 저온처리 시 고온보다 높게 나타났으며 저온에서는 20%, 고온에서는 25%의 농도에서 가장 높은 강연성을 보여 의마효과를 부여할 수 있었다.
- 표면형태는 KOH 처리에 의해 팽윤과 수축에 의해 천연꼬임이 많이 풀어져 매끈하게 변하였다. 염착농도(K/S)는 직접염료로 염색한 경우는 1.8~2배, 치자로 염색한 경우는 3.7배 이상으로 KOH처리한 면직물의 K/S값이 미처리 면직물에 비해 크게 향상된 것으로 나타났다.
- 9에 나타난 바와 같이 직접염료와 천연염료로 염색한 경우 모두 KOH 처리 면직물의 염착농도는 크게 증가한 것으로 나타났다. 직접염료 염색 시 염착농도는 약 1.8~2배, 치자염 색의 경우는 3.7배 이상 크게 나타나, 면직물은 KOH 처리에 의해 농색으로 염색된 것을 확인할 수 있었다. 또한 직접염료로 염색한 경우는 KOH 처리 시 저온에서 염착농도가 높게 나타났다.
- 나타났다. 특히, 저온처리 시 고온 보다 수분율이 높게 나타났으며, KOH 농도와 처리시간이 증가함에 따라 수분율은 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 KOH 처리에 의해 친수성인 -OH 그룹이 더 많아지고, 섬유내 결정영역이 비결정 영역으로 변하여 수분 흡착 능력이 향상되었기 때문이다.
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