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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 PET섬유직물의 친수화 및 소수화에 따른 고형오구의 세척성을 표면특성에 영향력이 많은 세척조건을 택하여 고찰하였다. 폴리에스테르 섬유의 친수화 가공은 폴리에스테르와 기본구조가 같아 폴리에스테르 섬유에 친화력이 있는 폴리에스테르폴리에테르 수지를 섬유에 후처리하였고, 소수화 가공은 임계표면장력이 낮은 유기플루오르화합물인 디히드로퍼플루오로옥탄올을 아크릴산과 반응시켜 얻어진 Scotchgard가공제를 후처리하였다.
제안 방법
- 6N HCl용액으로 α-Fe2O3를 용해하여, hydroxylamine hydrochloride로 환원, o-phenanthroline으로 발색시켜, UV-Vis spectrometer(Hewlett-Packard 8452 Diode Array Spectrophotometer)로 510nm에서 흡광도를 측정하여 미리 작성한 검량선에 의하여 α-Fe2O3 양을 산출하였다.
- 고형오구의 모델로 사용된 입자오구는 산화철인 hematite로 균일하고 구형에 가까운 형태로 제조하여 사용하였다. PET섬유직물의 친수화 및 소수화에 따른 고형오구의 세척성을 고찰한 세척 조건은 가공제의 농도, 계면활성제 농도, 이온강도, 부착 및 제거시간 그리고 pH의 변화이고, 고형오구의 세척성은 섬유에로의 입자오구 부착과 섬유기질에서의 입자 오구 탈락을 각각 독립적으로 검토하였다.
- 계면활성제가 함유된 용액 50ml에 오염포 1매를 넣고 250rpm에서 20분 동안 직물에서 α-Fe2O3 입자를 제거하여 건조한 후 직물에 잔류한 α-Fe2O3 입자와 입자를 제거한 용액 내의 α-Fe2O3 입자를 동시에 정량하여 다음 식에 의해 제거율을 산출하였다.
- 제거조건은 계면활성제 농도 0.1%, NaCl의 이온강도 1×10−3, 제거시간은 20분으로 하였다.
- 증류수에 2회 헹구어 자연 건조하였고 α-Fe2O3의 부착량은 직물 1g에 부착된 양으로 계산하였다.
- 따라서 본 연구에서는 PET섬유직물의 친수화 및 소수화에 따른 고형오구의 세척성을 표면특성에 영향력이 많은 세척조건을 택하여 고찰하였다. 폴리에스테르 섬유의 친수화 가공은 폴리에스테르와 기본구조가 같아 폴리에스테르 섬유에 친화력이 있는 폴리에스테르폴리에테르 수지를 섬유에 후처리하였고, 소수화 가공은 임계표면장력이 낮은 유기플루오르화합물인 디히드로퍼플루오로옥탄올을 아크릴산과 반응시켜 얻어진 Scotchgard가공제를 후처리하였다. 고형오구의 모델로 사용된 입자오구는 산화철인 hematite로 균일하고 구형에 가까운 형태로 제조하여 사용하였다.
- 한국의류시험검사소에서 제작한 섬유류제품의 염색견뢰도시험용 폴리에스테르 첨부백포(오염포 KS K O905)를 아염소산 나트륨 0.2%, 포름산 0.2%, 질산 0.1% 용액에 액비 30:1로 60에서 60분간 처리하고, 암모니아수로 중화한 후 증류수로 충분히 씻어 자연 건조하고, 이를 benzene:ethanol(2:1)의 공비 혼합물로 8시간 속슬레 추출기로 추출한 후 자연 건조시켜 사용하였으며 그 특성은 [Table 1]과 같다.
대상 데이터
- 폴리에스테르 섬유의 친수화 가공은 폴리에스테르와 기본구조가 같아 폴리에스테르 섬유에 친화력이 있는 폴리에스테르폴리에테르 수지를 섬유에 후처리하였고, 소수화 가공은 임계표면장력이 낮은 유기플루오르화합물인 디히드로퍼플루오로옥탄올을 아크릴산과 반응시켜 얻어진 Scotchgard가공제를 후처리하였다. 고형오구의 모델로 사용된 입자오구는 산화철인 hematite로 균일하고 구형에 가까운 형태로 제조하여 사용하였다. PET섬유직물의 친수화 및 소수화에 따른 고형오구의 세척성을 고찰한 세척 조건은 가공제의 농도, 계면활성제 농도, 이온강도, 부착 및 제거시간 그리고 pH의 변화이고, 고형오구의 세척성은 섬유에로의 입자오구 부착과 섬유기질에서의 입자 오구 탈락을 각각 독립적으로 검토하였다.
성능/효과
- 그러나 이온강도와 제거시간에 따른 변동폭은 친수화 직물에 비하여 소수화 직물에서 컸고 제거시간이 증가하면 세액 속에 분산된 입자가 다시 직물로 재부착되어 제거율은 감소하였다. pH에 따른 입자 제거율은 친수 및 소수가공포에 관계없이 중성영역에서 비교적 낮고 산성 및 알칼리영역에서 높았다. 검토된 여러 세척조건에서 친수화 직물에 비하여 소수화 섬유직물에서 입자 부착량이 다소 많지만, 직물에서의 입자 제거율이 월등히 높아 PET직물의 소수화는 세척효율의 측면에서 긍정적인 효과를 주었다.
- pH에 따른 입자 제거율은 친수 및 소수가공포에 관계없이 중성영역에서 비교적 낮고 산성 및 알칼리영역에서 높았다. 검토된 여러 세척조건에서 친수화 직물에 비하여 소수화 섬유직물에서 입자 부착량이 다소 많지만, 직물에서의 입자 제거율이 월등히 높아 PET직물의 소수화는 세척효율의 측면에서 긍정적인 효과를 주었다.
- 1%에서 제거율이 가장 낮았다. 계면활성제 농도 1%에서 직물의 가공여부 및 가공제의 종류에 관계없이 섬유기질에서의 고형오구의 제거율이 가장 높았다. 이를 섬유기질에서의 고형오구의 입자 부착율을 계면활성제의 농도에 따라 검토한 [Fig.
- 계면활성제의 농도에 따른 고형오구입자의 제거량은 원포 및 가공포의 종류에 따라 경향에 차이가 있는데 원포 및 소수화된 직물에서는 계면활성제의 농도가 증가하면 섬유기질에서 제거되는 α-Fe2O3 입자량은 대체적으로 증가하지만, 친수화된 가공포에서는 계면활성제 농도 0.1%에서 제거율이 가장 낮았다.
- 친수성이 큰 섬유는 표면장력이 커서 공기 중에서 오구와의 결착력이 크기 때문에 오구를 잘 흡착하고 소수성 섬유는 표면활성이 낮아 오구와의 친화성이 작아서 공기 중에서 오구가 잘 부착하지 않는다. 그러나 물속에서 오구가 제거되고 부착되는 요인은 표면장력 외에 표면구조, 대전성, 오구의 특성 등이 종합적으로 영향을 준다. 특히 표면의 화학적 개질에 따른 가공은 섬유의 표면에너지를 감소시켜 공기 중에서 오구의 부착일이 작아지므로 오염이 잘 안 되나 수중에서는 부착일, 즉 세척일이 커지므로 세탁성이 나빠지는 것이 보통이다.
- 직물에서의 입자 제거는 가공제의 농도효과는 적지만, 계면활성제 농도에 따른 효과가 컸다. 그러나 이온강도와 제거시간에 따른 변동폭은 친수화 직물에 비하여 소수화 직물에서 컸고 제거시간이 증가하면 세액 속에 분산된 입자가 다시 직물로 재부착되어 제거율은 감소하였다. pH에 따른 입자 제거율은 친수 및 소수가공포에 관계없이 중성영역에서 비교적 낮고 산성 및 알칼리영역에서 높았다.
- 소수화 가공포는 처리농도 1% 이하에서 제거율의 변동폭이 크지만 그 이상 농도에선 가공제의 농도 증가에 따른 효과가 크지 않았다. 그리고 dipropyleneglycol monoethylenether를 함유한 불소계 방오가공제로 처리한 소수B에 비하여 불소계 발수 발유제로 가공된 소수 A 가공포가 낮은 가공제 농도에서 제거율이 좋지만 가공제 농도가 증가하면 소수B보다 다소 제거율이 낮았다. 한편 자기유화성 Polyester계 SR가공제로 친수화된 친수A 처리포와 silicone계 유연제로 처리된 친수B 간에 기질에서의 입자 제거량에 차이가 거의 없고 두 종류의 친수화 가공포 간의 가공제의 농도에 따른 경향도 매우 유사하여 가공제의 농도에 관계없이 친수화되면 기질에서의 입자 제거율은 감소하였고 소수화된 포와 마찬가지로 가공제 농도에 따른 직물에서의 입자 제거율에는 변동이 없었다.
- 검토된 여러 세척조건에서 대체적으로 친수화 직물에 비하여 소수화 직물이 PET원포와 유사한 거동을 보이고 있는 것으로 파악된다. 그리고 세척조건에 관계없이 친수화 직물에 비하여 소수화 섬유직물에서 입자 부착량이 다소 많지만, 직물에서의 입자 제거율은 월등히 많아서 PET직물의 소수화는 세척효율의 측면에서 긍정적인 효과를 주었다. 선행연구(Kang, 2006)에서 입체적 안정화 효과에 영향을 주는 가공포의 계면활성제 흡착량은 대체적으로 용액의 조건에 관계없이 친수화 직물에 비하여 소수화 직물에서 많았고, 계면전기적 반발력에 영향을 주는 친수 및 소수화 직물의 ζ potential은 (−)와 (+)를 각각 나타내어 고형입자와 섬유기질 간의 상호작용에너지는 소수화 직물이 낮다.
- 알칼리영역에서 pH가 증가하면 제거율이 증가되는 것은 우선 pH 증가에 따라 입자와 기질의 ζ potential이 증가하여 상호간 반발력이 증대되고, 계면활성제의 흡착량도 증가하여 계면전기적 측면과 입체적안정화측면에서유리한환경이만들어지기때문으로생각된다. 세척효율의 측면에서 pH의 영향을 파악하기 위하여섬유기질에서의고형오구의입자부착량을 pH에따라 검토한 [Fig. 5]와 비교할 때 친수화 직물에 있어 pH의 세척효율에 대한 영향은 중성영역에서 섬유기질에 부착되는 고형오구의 입자는 많고 섬유기질에서 제거되는 고형오구의 양은 적어 세척효율의 측면에서 부정적인 영역이지만 소수화 직물은 중성영역에서 오히려 섬유기질에 부착하는 고형오구의 입자는 적고 섬유기질에서제거되는고형오구의양도적어세척효율의측면에서 다른 결과를 보였다.
- 제거시간 20분까지 친수 및 소수화 직물에 관계없이 제거시간이 증가하면 PET직물에서 제거되는 α-Fe2O3 입자량은 증가하지만 제거시간이 20분이상경과하면친수및소수화직물의 α-Fe2O3 입자 제거추이는 달랐다. 소수화 가공포는 제거시간 60분까지 시간이 경과하면 섬유기질에서 제거되는 입자오구의 량은 증가하지만 제거시간 60분 이상에서 제거량은 감소 하였다. 제거시간의 경과에 따른 제거율의 감소는 이미 세액으로 제거되어 분산된 입자가 다시 섬유기질에로의 재부착에 따른 결과로 해석되는데, 제거시간 240분의경우 제거시간 초기 제거율과 비슷한데 이는 세액 속에 분산된 입자 대부분이 다시 직물로 부착한 결과이다.
- 이를 섬유기질에서의 고형오구의 입자 부착율을 계면활성제의 농도에 따라 검토한 [Fig. 2]와 비교하면 계면활성제의 농도가 1% 이상이면 α-Fe2O3 입자의 섬유기질에로의 부착량은 감소하고 가공포에서의 α-Fe2O3 입자의 제거량이 증가하여 가공유무 및 가공제의 종류에 관계없이 세척효율의 측면에서 계면활성제 농도를 높이는 것이 효과가 있는 것으로 생각된다.
- 5% 친수 및 소수성 가공제로 처리한 PET직물에서 α-Fe2O3 입자를 제거시킨 결과이다. 이온강도가 낮으면 친수 및 소수화에 관계없이 직물에서 제거된 입자량이 비슷하지만 이온강도가 증가하면 친수 및 소수화에 따라 직물에서의 입자 제거율에 차이보였다. 이온강도에 따른 변동폭이 친수화 직물에 비하여 소수화 직물에서 컸고 경향에도 차이가 있어 이온강도 1×10−4이상에서는소수화가공포에서의 α-Fe2O3 입자제거율이 친수성 가공포의 비하여 높았고, 이온강도 1×10−4 이상에 있어서 소수화 가공포는 이온강도 1×10−3 에서최대 제거율을 보이다가 다시 이온강도가 증가하면 PET 직물에서의 α-Fe2O3 입자의 제거율은 감소하는데, 이는 PET원포의이온강도에입자제거율을검토한연구(Kang& Kim, 1995)와 같은 경향이다.
- 제거시간 20분까지 친수 및 소수화 직물에 관계없이 제거시간이 증가하면 PET직물에서 제거되는 α-Fe2O3 입자량은 증가하지만 제거시간이 20분이상경과하면친수및소수화직물의 α-Fe2O3 입자 제거추이는 달랐다.
- 입자의 PET 직물에의 부착량은 친수화 직물에 비하여 소수화 직물에서 대체적으로 많았지만 친수 및 소수화에 따른 변화폭이 크지 않았다. 친수 및 소수화 직물에의 입자부착은 계면활성제 농도와 이온강도에 따른 효과는 유사하지만 입자 부착시간과 pH에 따른 효과는 달랐다.
- 친수 및 소수화에 따라 부착시간이 직물에의 α-Fe2O3 입자 부착량에 미치는 효과에 차이가 있어, 소수화 직물에서는 부착시간이 증가하면 직물에의 입자 부착량은 증가하다가 부착 시간 20분 이상에서 부착시간의 증가에 따른 입자 부착량에 변화가 거의 없지만 친수화 직물은 부착시간의 증가에 따라 섬유기질에 부착되는 α-Fe2O3 입자량은 증가하여 부착시간 120분이면 소수화 직물에 비하여 직물에의 입자 부착량이 더 많았다.
- 그리고 dipropyleneglycol monoethylenether를 함유한 불소계 방오가공제로 처리한 소수B에 비하여 불소계 발수 발유제로 가공된 소수 A 가공포가 낮은 가공제 농도에서 제거율이 좋지만 가공제 농도가 증가하면 소수B보다 다소 제거율이 낮았다. 한편 자기유화성 Polyester계 SR가공제로 친수화된 친수A 처리포와 silicone계 유연제로 처리된 친수B 간에 기질에서의 입자 제거량에 차이가 거의 없고 두 종류의 친수화 가공포 간의 가공제의 농도에 따른 경향도 매우 유사하여 가공제의 농도에 관계없이 친수화되면 기질에서의 입자 제거율은 감소하였고 소수화된 포와 마찬가지로 가공제 농도에 따른 직물에서의 입자 제거율에는 변동이 없었다.
- 한편친수성가공제로처리한 포에 있어 산성용액 영역에서는 pH의 영향이 거의 없어 소수화 직물과 비슷한 경향이지만 중성 및 약알칼리성영역에서는소수화직물과는다르게 pH가증가하면 섬유기질에 부착되는 고형오구 입자의 양은 감소하여 pH 5.5 정도에서 최소의 부착량을 나타내고 그 이후에는 pH가 증가하면 가공포에의 α-Fe2O3 입자의 부착량은 증가하여 소수화한 직물의 pH에 따른 추이와 서로 상반된 경향을 보였다.
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