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문제 정의
- 본 연구에서는 일반 발수·발유가공제와 나노 사이즈의 발수·발유제를 이용하여 가공 처리 조건(가공제 농도, 큐어링 온도 및 시간)에 따른 wool 섬유 표면의 화학조성 변화, 발수·발유성 평가, 방추도 및 세탁 내구성을 검토하였다.
제안 방법
- 1 dip－1 nip법으로 1분간 증류수에 담근 후 60%의 pick-up율로 고정하였으며, 그 후 발수·발유 가공제에 30초간 함침하고 60%의 pick-up으로 조절하여 110℃의 mini tenter에서 3분간 예비건조한후 150℃에서 3분 혹은 170℃에서 40초 동안 큐어링하였다.
- 80 g/L 농도의 발수·발유제 처리 및 처리 후 20회 세탁한 wool 직물의 섬유 표면의 화학 조성 변화를 조사하기 위해 ESCA(electron spectroscopy for chemical analysis) 측정을 행하였다.
- 80 g/L 농도의 발수·발유제 처리 및 처리 후 20회 세탁한 wool 직물의 섬유 표면의 화학 조성 변화를 조사하기 위해 ESCA(electron spectroscopy for chemical analysis) 측정을 행하였다. ESCA 분석은 VG Scientific ESCALAB 250 Spectrometer (West Sussex, UK)를 사용하여 wide scanning ESCA spectra로부터 C1s, O1s, N1s, S2p, Si2p 및 F1s의 상대적인 강도를 측정하였으며, 또한 상세한 화학 조성을 알아보기 위해 C1s의 스펙트럼의 피크를 분리하여 -CH, -COH, -COO, -C-CF, -CHF, CF2 및 CF3의 상대적인 양을 계산하였다.
- Wool 직물에 처리한 발수·발유가공제의 세탁내구성을 평가하기 위해서 세탁견뢰도 시험기(Launder-O-Meter, Daelim Co., Korea)를 사용하여 50℃에서 30분간 10회및 20회 반복세탁한 후 발수도를 측정하였다.
- 높은 흡습성으로 인하여 물이나 기름 등을 흡수하여 오염이 쉽게 발생하는 wool 섬유의 단점을 보완 하기 위해 분자구조 중에 퍼플루오르알킬기(perfluoroalkyl group : CF 3(CF2)n-)를 함유하고 있는 3종의 불소계 발수·발유가공제를 처리하였다.
- 발수 가공한 wool의 표면 습윤 저항성을 평가하기 위해서 접촉각 측정기(Contact angle meter, ERMA INC. G-1, USA)를 이용하여 측정하였다. 시료에 10 μL의 증류수를 syringe를 사용하여 발수가공 처리한 wool 직물에 떨어뜨린 다음 1분 후 접촉각 측정기를 이용하여 측정하였다.
- 시료에 10 μL의 증류수를 syringe를 사용하여 발수가공 처리한 wool 직물에 떨어뜨린 다음 1분 후 접촉각 측정기를 이용하여 측정하였다.
- 일반 및 나노 사이즈 발수 발유 가공제 모두 30, 50 및 80 g/L의 발수·발유 가공제를 처리하였으며, 아세트산으로 가공처리 욕의 pH 5로 조정하 였다.
- 일반적인 발수·발유가공제 (SNOGUARD 170)와 나노타입의 발수·발유가공제 (Nuva HPU와 NT-X490)를 pad-drycure 방법으로 처리한 후, 가공제 처리농도, 큐어링 온도 및 시간 변화에 따라 wool 섬유표면의 화학조성 변화, 발수성, 발유성, 방추도 및 세탁내구성을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 적외선 분광광도계 Nicolet Impact 400D(USA) FTIR spectrometer를 사용하여 3종의 발수·발유 가공제에 대한 적외선 분광분석을 하였다.
- 한편 세탁 후 발수·발유제제 처리직물의 구김회복율을 비교 평가 하였다(Fig. 8).
대상 데이터
- , Korea)과 나노 사이즈의 불소계 발수·발유 가공제 Nuva HPU Liq.(Clariant Co., Swiss) 및 NT-X490(Nanotex Co., USA)을 사용하였다.
- 시험용 wool 백포를 사용하였으며, 일반 불소계 발수·발유 가공제 SNOGUARD 170(DAE YOUNG CHEMICAL Co., Korea)과 나노 사이즈의 불소계 발수·발유 가공제 Nuva HPU Liq.
이론/모형
- 발수·발유제 처리 시료(1.5 cm × 4 cm)를 KS K0550(개각도법)에 준하여 건방추도를 몬산토법으로 측정하였다.
- 탄화수소법 ISO 14419법에 준하여 발유가공 처리한 시험용 wool 백포의 발유도를 측정하였다. 시료에 발유도 번호를 부여한 표준시험 용액을 발유도가 가장 낮은 용액부터 사용한다.
성능/효과
- 1. 불소계 발수·발유가공제 처리에 의해 wool 직물 표면의 F1s 성분의 상대적 양이 증가하였으며, 세탁에 의해 F1s 성분의 상대적 양이 현저히 감소하였다.
- 2. 일반 불소계 발수·발유제 처리직물은 처리농도와 큐어링 조건에 따른 발수도 변화가 거의 없으며, 반복세탁에 의해 발수도가 현저히 감소하였다.
- 3. 나노타입 발수·발유제 처리한 wool 직물은 우수한 발유성을 나타내었다.
- 3종의 발수·발유 가공제 처리에 의해 wool 직물 표면의 F1s 성분의 상대적 양이 증가하였으며, 20회 세탁에 의해 F1s 성분의 상대적 양이 현저히 감소하는 것으로 나타났다.
- 4. 나노타입 발수·발유제 처리직물은 일반 발수·발유제 처리직물보다 높은 구김회복율을 보였으며, 입자크기가 큰 일반 발수·발유제 처리직물은 처리전 시료보다 구김회복율이 오히려 감소하였다.
- Fig. 5에서 알 수 있듯이 일반 불소계 발수·발유제 처리한 경우 가공제의 농도 증가에 따른 접촉각의 변화가 거의 없지만, 나노타입 불소계 발수·발유제를 처리한 경우 처리농도가 증가할수록 접촉각이 증가하여 발수도가 향상하였다.
- 모든 조건에서 나노타입 발수·발유제를 처리한 경우 일반 발수·발유제 보다 높은 구김회복율을 보였으며, 입자크기가 큰 일반 발수·발유제를 처리하면 처리전 시료보다 구김회복율이 오히려 감소함을 알 수 있었다. 또한 170℃에서 40초간 curing처리 한 경우 150℃에서 3분간 curing처리한 경우보다 구김회복율이 다소 향상됨을 보이고 있다.
- 또한 C1s curve-fitting을 통해 일반 발수·발유제 처리직물은 반복세탁에 의해 가공제가 탈착하지만, 나노타입 발수·발유제는 세탁에 의해 fluorocarbone 성분이 섬유표면에서 섬유내부로 그 위치 전이가 일어나고 물 분자가 섬유표면에 결합되거나 침전됨을 알 수 있었다.
- 5에서 알 수 있듯이 일반 불소계 발수·발유제 처리한 경우 가공제의 농도 증가에 따른 접촉각의 변화가 거의 없지만, 나노타입 불소계 발수·발유제를 처리한 경우 처리농도가 증가할수록 접촉각이 증가하여 발수도가 향상하였다. 또한 나노타입의 경우 150℃ 3분 처리한 경우에 비하여 170℃ 40초 처리한 경우 접촉각이 증가하였으며, 170℃에서는 적은 농도에서도 충분한 발수효과를 나타낼 수 있는 것으로 판단된다. 한편 발수·발유제 처리 후 반복세탁에 대한 발수도 평가(Fig.
- 모든 조건에서 나노타입 발수·발유제를 처리한 경우 일반 발수·발유제 보다 높은 구김회복율을 보였으며, 입자크기가 큰 일반 발수·발유제를 처리하면 처리전 시료보다 구김회복율이 오히려 감소함을 알 수 있었다.
- 반면 나노타입 불소계 발수·발유제를 처리직물은 처리농도와 큐어링 온도가 증가할수록 접촉각이 증가하여 발수도가 향상되었으며, 20회 세탁에서도 우수한 발수성을 유지하였다.
- 반복 세탁에 의해 일반 발수·발유제 처리직물은 가공제가 탈착되어 구김회복율이 증가하였으나, 나노타입 발수·발유제 처리직물은 반복세탁 후에도 거의 유사한 구김회복율을 유지하고 있었다.
- 또한 carboxylic acid의 C=O stretching vibration band가 1725cm-1 부근에서 볼 수 있다. 본 실험에 사용된 가공제는 일반적인 불소계 발수제의 구조를 가지고 있음을 확인하였다.
- 불소계 발수·발유가공제 처리에 의해서 wool 표면에 fluorocarbone 성분이 도입되어 섬유표 면이 친수성에서 소수성으로 변화하여 발유성이 생기며, 또한 가공제 처리농도, 큐어링 온도 및 시간변화에 관계없이 우수한 발유성을 나타냈다.
- 일반 발수·발유제 처리직물은 앞에서 살펴본 결과와 같이 비교적 내구성이 떨어지고 반복세탁에 의해 가공제의 탈착현상을 보이며 이로써 구김회복율이 증가함을 알 수 있었다.
- 한편 발수·발유제 처리 후 반복세탁에 대한 발수도 평가(Fig. 6)에서 나노타입을 적용한 경우 처리온도에 관계없이 20회 세탁에서도 우수한 발수성을 유지하였다.
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