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문제 정의
- 또한 연사공정 중과다장력 방지를 위한 최종 steam setting 과정에서 원사가 열처리 되기 때문에 섬유내부 구조의 변화가 야기되어(김경렬 외, 1998; Lee et al, 2000; Gupta & Kumar, 1981) 고유물성 및 수축률과 염색성에 영향을 미쳤으리라 추측된다. 따라서 면/폴리에스 터 염색에 있어서 연사방법과 염색방법에 따른 염색성 및 이색성의 차이에 대해 연구해 보고자 한다.
제안 방법
- 3>과 같이 실을 촘촘히 감아서 만들었다. 1은 면과 Poly-A를 합연한 복합사 상태 그대로이며, 2는 면을 분사하여 감은 상태이고, 3은 Poly-A를 분사하여 감은 상태로 각 삼원색 염료로 염색한 복합사 및 각 복합사의 구성 섬유별 색상을 5회씩 측색하여 평균을 구하였다.
- KS K 0215 합성섬유 필라멘트사 시험방법 중 열수 수축률(필라멘트 수축률)과 건열 수축률(필라멘트 수축률) 시험방법으로 다음 식에 따라 열수수축률 (%)과 건열 수축률(%)을 산출하였으며, 시험횟수는 시료당 5회로 하여 소수점 이하 둘째 자리까지 평균 값을 구하였다.
- 로 염색한 이유는 다른 두 염료의 K/S 값과 유사한 수치로 맞추기 위해서이다. 그 염색 결과물을 목표로 하여 세가지 색상의 분산염료를 혼합하여 Poly-A 100% 원사를 염색하였다. 이 때 분산염료의 농도는 Spectrophotometer(COLOR-EYE® 3100, GretagMac- beth사, USA)에 연결된 CCM(Colorist Top, UPSON CO.
- , LTD, Korea)를 사용하여 염색하였다. 먼저 면과 폴리에스터의 색차를 최소로 하는 염색조건을 구하기 위해, 복합사의 구성섬유인 100% 면사를 반응성 염료 yellow 0.5% o.w.f., red 0.5% o.w.f. 및 blue 1% o.w.f.로 염색하였다. Blue 염료를 1% o.
- 면과 Poly-A를 52 : 48의 비율로 합연한 복합사는 상기 각각의 원사 100%에서 확립된 최소의 △E를 갖는 염색조건을 면을 염색하는 반응성염료 52%와 Poly-A 를 염색하는 반응성염료 48%의 비율로 다시 계산하여 염색하였다. 모든 염색은 1욕법과 2욕법으로 실행하였으며, 1욕법과 2욕법 모두 분산염법을 130℃에서 먼저 실행한 후, 80℃에서 반응염법을 실행하였다.
- )로 염색하여 △E를 측정하였다. 면의 반응성염료 yellow(0.5% o.w.f.), red (0.5% o.w.f.), blue(l% o.w.f)로 염색한 결과물을 목표로 하여 Poly-A를 삼원색의 분산염료로 삼색혼합하여 Colorist Top 프로그램의 색상수정을 통해 △E가 가장 작은 염료배합 조건을 5차례에 걸쳐 구하였다. 반응성 염료와 분산염료 3색으로 각각 염색했을 때의 색상별 △E값과 5차례의 색상수정시의 △E값의 결과와 각 염료의 배합조건을 <Table 4>에 나타내었다.
- 복합사를 염색하기 전, 복합사를 구성하는 면과 Poly-A의 색차(△E)를 최소화 하는 염료배합 조건을 확립하기 위해 면 100% 원사와 Poly-A 100% 원사를 긱각 반응성염료 yellow(0.5% o.w.f.), red(0.5% o.w.f.), blue(l% o.w.f.)와 분산염료 yellow(0.5% o.w.f.), red (0.5% o.w.f.), blue(0.5% o.w.f.)로 염색하여 △E를 측정하였다. 면의 반응성염료 yellow(0.
- 복합사의 꼬임은 주사전자현미경(SEM: JSM-55I0, JEOL사, Japan)을 사용하여 가속전압 15kV하에서 35배 확대하여 관찰하였다.
- 본 연구에서는 2가지 다른 연사공정을 거친 면(60 번수)과 기능성 폴리에스터 (75d/36f)(이하 Poly-A)를 52대 48의 비율로 혼합한 복합사를 사용하여 이색성을 최소화 하기 위해 CCM(Computer Color Matching)을 통해 반응성염료와 분산염료의 섬유간 색차가 가장 작은 염료농도를 설정한 후, 1욕 염색과 2욕 염색 방법으로 염색하여 염색성과 두 섬유간의 색차를 비교해 보았다.
- 본 연구에서는 면과 폴리에스터에 은을 혼합하여 용융 방사한 흡한/속건, 항균방취, 원적외선 방출 및 전자파 차단 등의 기능성 폴리에스터 Poly-A를 52대 48의 비율로 혼합하여 면의 장점인 자연적인 촉감, 부품성, 흡습성 등과 폴리에스터의 장점인 강력, 내구성, 이지케어성, 탄력성 등이 조합되고, 면의 단점이라고 할 수 있는 구김성과 고수축성 및 폴리에스터의 소수성, 대전성, 필링성, 오염되기 쉬운 성질을 서로 보완하면서 상기 기능들을 발현시키는 고감성, 고기 능성 복합사를 각각 다른 2가지 연사공정을 거쳐 제조하여 그 복합사의 외관을 관찰하고, 1욕 염법과 2욕 염법으로 염색하여 면과 폴리에스터의 이색성을 최소화시킬 수 있는 조건들을 실험하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 염색 후 복합사는 Spectrophotometer(COLOR-EYE® 3100, GretagMacbeth사, USA)로 D-65-10의 광원에서 측색하여 L*a*b* 값을 구하였으며, 색차인 △E값은 아래의 식에 비교하고자 하는 샘플의 측색치를 대입하여 구하였다.
- 그 염색 결과물을 목표로 하여 세가지 색상의 분산염료를 혼합하여 Poly-A 100% 원사를 염색하였다. 이 때 분산염료의 농도는 Spectrophotometer(COLOR-EYE® 3100, GretagMac- beth사, USA)에 연결된 CCM(Colorist Top, UPSON CO., LTD, Korea)으로 5차례의 색상수정을 통해, 상기 명시한 반응성염색물과 가장 유사한 색상을 구하였다. 위의 염색조건으로 면/폴리에스터 복합사를 반응성/분산염료의 1욕법과 2욕법을 사용하여 염색하였으며 각각의 염색조건을 <Fig.
- 염색에 앞서 모든 시료는 정련제(Inkanol OL-1, 풍영화공) lg/l와 가성소다(NaOH, (주)대정화금) lg/l의 정련욕에서 98℃, 30분간 정련공정을 거쳤다. 정련을 마친 시료는 각각 5g으로 하여 자체 제작된 중간에 5개의 구멍이 뚫린 테프론 감개에 감아 액비 1: 20에서 0.5%~1%(o.w.f.) 염료의 농도로 IR 염색기(DL6000, DaeLim Starlet CO., LTD, Korea)를 사용하여 염색하였다. 먼저 면과 폴리에스터의 색차를 최소로 하는 염색조건을 구하기 위해, 복합사의 구성섬유인 100% 면사를 반응성 염료 yellow 0.
대상 데이터
- Characteristics of dyes 대정화금) 1급 시약을 사용하여 조절하였다. 반응성 염색의 조제인 망초(NazSCM, Duksan Pure Chemical Co.)와 소다회(NazCCh, (주)대정화금)는 급 시약을 사용하였다.
- 실험에 사용된 시료는 면(인도산)과 기능성 폴리에스터 (Aerosilver, 효성)를 52대 48의 비율로 혼합한 복합사 2종이며, 각각 2가지 다른 가연(加撚)공정을 거쳤다. 첫 번째 복합사는 bobbin winding(CSWl-B&P, CST사, Korea) - single covering(CSTl-C, CST사, Korea) - vacuum stearn setting(YH-VSSl, (주)영흥기계(Korea)의 공정을 거친 복합사(이하 CP1)이며, 두 번째 복합사는 pirn winding(CSW1 -B&P, CST사, Korea) - two for one twisting(CSTl-T, CST사, Korea) - vacuum stearn setting - bobbin winding(CSW1 -B&P, CST사, Korea) - single covering - vacuum steam setting의 공정을 거친 복합사(이 하 CP2) 이다.
이론/모형
- Spectrophotometer(COLOR-EYE® 3100, GretagMacbeth사, USA)를 사용하여, 위와 동일한 샘플로 분광반사율을 측정 한 후 Kubelka-Munk 식에 의해 K/S 값을 구하였다.
- 면과 Poly-A를 52 : 48의 비율로 합연한 복합사는 상기 각각의 원사 100%에서 확립된 최소의 △E를 갖는 염색조건을 면을 염색하는 반응성염료 52%와 Poly-A 를 염색하는 반응성염료 48%의 비율로 다시 계산하여 염색하였다. 모든 염색은 1욕법과 2욕법으로 실행하였으며, 1욕법과 2욕법 모두 분산염법을 130℃에서 먼저 실행한 후, 80℃에서 반응염법을 실행하였다. 연사방법에 따른 염색성과 염색법에 따른 염색성을 K/S에 의해 평가하였다.
- 모든 염색은 1욕법과 2욕법으로 실행하였으며, 1욕법과 2욕법 모두 분산염법을 130℃에서 먼저 실행한 후, 80℃에서 반응염법을 실행하였다. 연사방법에 따른 염색성과 염색법에 따른 염색성을 K/S에 의해 평가하였다.
성능/효과
- 1) 면은 1욕법에서 반응성염료가 130℃의 고온에서 가수분해되어 K/S 값이 크게 떨어졌다.
- 1. 1회의 setting 공정을 거친 CP1 사가 2회의 setting 공정을 거친 CP2사에 비해 400t.p.m.의 연수가 더 적음에도 불구하고 고온의 염색공정 중 2% 이상의 수축이 일어나 단위길이당 꼬임의 수가 증가하면서 섬유의 밀도가 높아져 염료를 흡착할 수 있는 공간이 많아져 K/S 값이 높게 나타났지만 염색공정 중의 수축으로 인해 면과 폴리에스터의 색차는 더 크게 나타 났다.
- 15> 와 2욕 염색 하였을 때 <Fig. 12, Fig. 14, Fig. 16>의 염색성을 비교해 보면 2욕 염색시 K/S 값이 더 높게 나타남을 알 수 있었다. 섬유별 염색성을 자세히 알아보기 위해 면과 Poly-A를 각각 분사하여 K/S 값을 측정하여 그 결과를 <Fig.
- 2) Poly-A는 1욕법에서 가수분해된 반응성염료가 소수성이 되어 Poly-A를 오염시켜 1욕법에서 K/S 값이 오히려 증가했으며, 2욕법 시 반응성염색에서 첨가한 알칼리에 의해 분산염료가 가수분해되어 K/S 값이 감소되었다.
- 2. CP1 사와 CP2사 모두 2욕 염색법으로 염색했을 때의 K/S 값이 1욕 염색 시 보다 높게 나타났으며 색차도 작게 나타났다.
- 4. 연사방법과 염색방법에 따른 섬유별색차를 살펴보면, CP2사가 CP1 사에 비해 색차가 작게 나타났고 2욕 염색법으로 염색한 경우가 색차가 작게 나타 났다.
- 싱글 커버링하여 90℃에서 15분 동안 2차 setting 처리를 한 CP2이다. CP1 이 Poly-A 원사를 커버 링사로 사용한 것에 반해 , 400 t.p.m.의 꼬임을 주고 셋팅시킨 Poly-A사를 커버링사로 사용한 CP2가 CP1 보다 꼬임이 입체적으로 선명하게 관찰되었으며, 심사인 면사의 잔털도 덜 관찰되 었다.
- 의 꼬임이 더 있어 실의 밀도가 CP1 보다 높음에도 불구하고 130℃ 고온에서의 염색 공정 중 2% 이상의 수축이 일어남에 따라 실의 밀도가 높아져 염료를 흡착할 수 있는 공간이 더 많아졌기 때문으로 사료된다. 또한 모든 색상에서 2욕 염색시의 K/S값이 1욕 염색 시 보다 높음을 알 수 있었다.
- 16>의 염색성을 염료색상별로 나타내었다. 세가지 색상 모두 1욕과 2욕 염색에서 CP1 의 K/S 값이 CP2의 K/S 값보다 높았다. 그 이유는 수축률 실험에서 나타났듯이 CP2가 400 t.
- 면과 Poly-A의 복합사인 CP1 과 CP2 모두 면과 Poly-A의 수축률 사이의 값을 가졌다. 연사 공정에서 1회의 setting 공정을 거친 CP1 사는 열수에서 3.00%, 건열에서 3.88%의 수축이 일어났으며, 2 회의 setting 공정을 거친 CP2사는 열수에서 0.76%, 건열에서 1.92%의 수축이 일어났다. 이것은 연사공 정 중 형태를 안정시키고, 과다장력 발생을 방지하기 위해 고온의 setting 공정으로 복합사를 미리 수축시켜 연사공정 후 외부 열에 대한 수축안정성을 증가시켰다고 볼 수 있겠다.
- 먼저 연사방법에 따른 색차를 살펴보면 CP2사가 CP1 사에 비해 색차가 작게 나타났다. 염색방법에 따른 색차는 모든 색상에서 CP1 과 CP2 모두 2욕에서 염색한 경우가 1욕에서 염색했을 때보다 면과 Poly-A의 색차가 작게 나타났다. 따라서 2욕 염법으로 염색하고, 셋팅 공정을 충분히 거쳐 염색 시 수축이 덜 일어나게 하는 것이 면과 폴리에스터 복합사의 색차를 줄일 수 있는 방법이라고 할 수 있겠다.
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