선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 3 wt%의 고형분을 갖는 수분산 PU 용액으로 탄성가공제로 이용하기 위해서 증류수를 첨가하여 중합된 농도 대비 10%의 비율로 희석하였다. 본 연구에서는 ETFA-1의 가공제로서의 특성을 비교하기 위하여 현재 상업적으로 시판되고 있는 ETFA-2(Y사)와 ETFA-3(D사)를 이용하여 동일한 면 편직물을 처리한 후에 그 특성을 비교 평가하였다. 이들 탄성가공제는 분산안정성에 문제가 있어 현장에서 직접 조제하여 바로 사용하는 형태로 ETFA-2는 이액형 탄성가공제로 변성 아미노실리콘와 지방산 유연제를 섞어서 조제하였으며, ETFA-3 삼액형 탄성가공제로 변성 아미노실리콘, 수용성 우레탄, 그리고 우레탄 촉매를 섞어서 조제하였다.
- 본 연구에서는 면 편직물의 부드러운 촉감과 형태안정성을 확보하기 위한 분산 안정성이 뛰어난 일액형 탄성가공제의 개발을 위하여 poly(dimethyl siloxane) (PDMS)로 개질된 수분산 폴리우레탄(PU) 탄성가공제(ETFA-1)를 제조하였다. 이 탄성가공제는 매우 뛰어나 저장 안정성을 가지고 있으며 편직물에 매우 우수한 촉감과 형태안정성을 부여하는 것으로 나타났다.
제안 방법
- 10%로 희석된 ETFA-1 용액에 30×30 cm의 면 편직물을 충분히 침지시킨 후, 패딩맹글(Daelim Starlet Co., Ltd., DL2005H)을 사용하여 1 bar의 패딩 압력으로 픽업률이 약 115% 정도되게 패딩하고, 건조기를 이용하여 120±2 oC의 온도에서 2분간 건조시키고, 170±2 oC에서 2분간 건조하였다.
- ETFA1의 합성은 FT-IR 분석을 통하여 확인하였으며, DLS로 측정한 수분산 PU 입자의 평균 크기는 179 nm였다. ETFA1은 매우 우수한 분산 안정성을 보였으며 면 편직물의 탄성 가공은 ETFA-1을 10%로 희석하여 실시하였다. ETFA1을 처리한 면 편직물의 신장회복률은 94.
- 구조 분석: ETFA-1의 합성 여부를 확인하기 위하여 FTIR 분석을 실시하였다. KBr 디스크에 수분산 PU를 얇게 도포한 후 60 oC 오븐에서 수분과 용매를 완전히 제거하고 FT-IR spectrometer(NEXUS, Thermo Nicolet)을 이용하여 관능기의 변화를 분석하였다.
- 객관적 태 평가: ETFA-1으로 처리된 직물은 KES-FB system(Kato Tech Co. Ltd., Japan)을 사용하여 인장, 굽힘, 전단, 압축, 표면특성 및 두께와 중량의 6개 역학적 특성항목에 EM을 포함한 17개의 역학적 특성치를 산출식 KN-201-WINTER 식에 적용시켜 기본태 값(primary hand values, HV), Koshi(강연도, stiffness), Fukurami(풍유도, fullness & softness), Numeri(유연도, smoothness)을 산출하였다.
- 구조 분석: ETFA-1의 합성 여부를 확인하기 위하여 FTIR 분석을 실시하였다. KBr 디스크에 수분산 PU를 얇게 도포한 후 60 oC 오븐에서 수분과 용매를 완전히 제거하고 FT-IR spectrometer(NEXUS, Thermo Nicolet)을 이용하여 관능기의 변화를 분석하였다.
- PDMS로 변성되지 않은 수분산 PU는 아래와 같은 방법으로 합성하였다. 먼저 교반기가 장착된 4구 플라스크에 질소 가스를 투입하면서 온도를 75 oC까지 올린 후, PTMG(24 g, 0.024 mol), MDEA(2.72 g, 0.022 mol)를 넣고 30분간 200 rp m의 속도로 교반시켰다. 혼합물이 충분히 섞인 후, IPDI(13.
- PDMS로 변성된 수분산 PU인 ETFA-1은 Scheme 1의 합성 방법에 따라서 합성하였다. 먼저 교반기가 장착된 4구 플라스크에 질소 가스를 투입하면서 온도를 75 oC까지 올린 후, PTMG(24 g, 0.024 mol), PDMS(6 g, 0.008 mol), MDEA(4.77 g, 0.04 mol)를 넣고 30분간 200 rp m의 속도로 교반시켰다. 혼합물이 충분히 섞인 후, 이소시아네이트로 IPDI(19.
- 본 연구에서는 면 편직물에 형태안정성과 부드러운 촉감을 부여하기 위하여 일액형 탄성가공제로 ETFA-1을 제조하였다. ETFA-1은 PDMS로 개질한 PU 나노입자의 수분산액으로 PU의 분산성을 부여하기 위해서 양이온성기를 PU 주쇄에 도입하였다.
- 신장회복률 측정: 면 편직물의 신장회복률은 자체적으로 제작한 장비를 이용하여 측정하였다. 면 편직물(5×15 cm)을 코스 방향으로 10 cm 길이로 고정한 후, 그 길이를 17 cm로 늘렸다.
- 본 연구에서는 ETFA-1의 가공제로서의 특성을 비교하기 위하여 현재 상업적으로 시판되고 있는 ETFA-2(Y사)와 ETFA-3(D사)를 이용하여 동일한 면 편직물을 처리한 후에 그 특성을 비교 평가하였다. 이들 탄성가공제는 분산안정성에 문제가 있어 현장에서 직접 조제하여 바로 사용하는 형태로 ETFA-2는 이액형 탄성가공제로 변성 아미노실리콘와 지방산 유연제를 섞어서 조제하였으며, ETFA-3 삼액형 탄성가공제로 변성 아미노실리콘, 수용성 우레탄, 그리고 우레탄 촉매를 섞어서 조제하였다. Figure 4는 면 편직물 원단, 그리고 ETFA-1, ETFA2, 및 ETFA-3로 가공한 면 편직물들의 신장회복률을 보여주고 있다.
- 면 편직물(5×15 cm)을 코스 방향으로 10 cm 길이로 고정한 후, 그 길이를 17 cm로 늘렸다. 이후 이러한 신장 상태를 10분간 유지하다 1시간의 회복 시간을 준 후 그 길이를 측정하고 아래의 식을 이용하여 신장회복률을 계산하였다.
- 점도가 낮아지면 반응기의 온도를 40 oC로 낮추고 3시간 동안 더 반응시킨 후 HCl을 첨가하고 3시간 동안 중화반응을 실시하였다. 이후 중합된 PU 용액을 400 rp m의 속도로 교반시키면서 증류수 200 ml를 약 3시간 동안 서서히 적하하여 PU를 수분산 시켰으며, 잔존하는 아세톤은 온도를 70 oC로 올려서 기화시켜 제거하여 최종적으로 ETFA-1을 제조하였다.
- 제조된 ETFA-1은 반응물의 투입 질량으로 계산했을 때 21.3 wt%의 고형분을 갖는 수분산 PU 용액으로 탄성가공제로 이용하기 위해서 증류수를 첨가하여 중합된 농도 대비 10%의 비율로 희석하였다. 본 연구에서는 ETFA-1의 가공제로서의 특성을 비교하기 위하여 현재 상업적으로 시판되고 있는 ETFA-2(Y사)와 ETFA-3(D사)를 이용하여 동일한 면 편직물을 처리한 후에 그 특성을 비교 평가하였다.
대상 데이터
- Isophorone diisocyanate(IPDI, TCI, ≥99%), Nmethyldiethanolamine(MDEA, Aldrich ≥99%), dibutyltin dilaurate(DBTDL, Aldrich, 95%), HCl(TCI, 35%)은 별도의 정제과정 없이 그대로 사용하였다. ETFA-1과 비교 실험을 위한 상용 가공제로 변성 아미노실리콘과 지방산 유연제로 구성되는 이액형 탄성가공제(ETFA-2, Y사)와 변성 아미노실리콘, 수용성 우레탄, 그리고 우레탄 촉매로 구성되는 삼액형 탄성가공제(ETFA-3, D사)를 이용하였다. 탄성가공제를 처리할 면 편직물로 웨일(wale) Ne 40's, 코스(course) Ne 40's, 웨일 밀도 42 wale/inch, 코스 밀도 48 course/inch, 중량 110.
- Isophorone diisocyanate(IPDI, TCI, ≥99%), Nmethyldiethanolamine(MDEA, Aldrich ≥99%), dibutyltin dilaurate(DBTDL, Aldrich, 95%), HCl(TCI, 35%)은 별도의 정제과정 없이 그대로 사용하였다.
- 본 연구에 사용된 폴리올로서 poly(tetramethylene glycol)(PTMG, Aldrich, Mn=1,000 g/mol)와 PDMS(Aldrich, Mn=550 g/mol)을 사용하였는데, PTMG의 경우 120 oC에서 24시간 동안 진공 건조하여 수분을 제거한 후 사용하였다. Isophorone diisocyanate(IPDI, TCI, ≥99%), Nmethyldiethanolamine(MDEA, Aldrich ≥99%), dibutyltin dilaurate(DBTDL, Aldrich, 95%), HCl(TCI, 35%)은 별도의 정제과정 없이 그대로 사용하였다.
- 탄성가공제를 처리할 면 편직물로 웨일(wale) Ne 40's, 코스(course) Ne 40's, 웨일 밀도 42 wale/inch, 코스 밀도 48 course/inch, 중량 110.6 g/m2의 환편물을 정련, 표백하여 사용하였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 면 편직물에 우수한 형태안정성을 부여하기 위한 일액형 탄성가공제로 ETFA-1을 제조하였다. ETFA1의 합성은 FT-IR 분석을 통하여 확인하였으며, DLS로 측정한 수분산 PU 입자의 평균 크기는 179 nm였다.
- 세탁 후 수축률 측정: 면 편직물의 세탁 후 수축률은 10×10 cm의 면 편직물을 KS K 0430법에 따라 세탁처리하고 24시간 동안 건조한 후, 그 길이를 측정하고 아래의 식을 이용하여 계산하였다.
- 입도 분석: 합성된 ETFA-1에서 PU 입자의 평균크기와 분포는 dynamic light scattering spectrometer(DLS, Mastersizer 2000 particle size analyzer, Malvern Instruments)를 이용하여 측정하였다.
- 표면색 변화 분석: 탄성가공제로 처리된 면 편직물의 표면색 변화를 측정하기 위하여 적분구가 달린 자외-가시부 분광광도계인 GretagMacbeth Color-Eye 3100 spectrophotometer를 사용하여 D65 광원, 10 o 시야에서 표면반사율을 측정한 후 ASTM E 313법에 따라서 L*, a*, b* 값과 whiteness, yellowness를 결정하였다.
성능/효과
- Shari는 직물의 표면과 요철에 대한 측정값을 보여주는 것으로 직물의 표면이 파삭파삭하고 거칠 때 오는 느낌을 나타낸다. ETFA-1 처리 면 편직물은 미처리 면 편직물보다 높은 Shari 값을 보여 티셔츠, 원피스, 나시 등 여름용 원단으로도 이용 가능한 것으로 판정되었다.
- Fukurami 값은 손으로 쥐었을 때 느끼는 중후한 촉감 및 부피감, 벌키성, 탄력성이 있는 감각을 주는 압축 특성에 영향을 받는다. ETFA-1 처리 후에 직물의 Fukurami 값이 크게 증가하였는데, 이는 두께 및 부피감이 증가한 것을 알 수 되었다. Shari는 직물의 표면과 요철에 대한 측정값을 보여주는 것으로 직물의 표면이 파삭파삭하고 거칠 때 오는 느낌을 나타낸다.
- ETFA1은 매우 우수한 분산 안정성을 보였으며 면 편직물의 탄성 가공은 ETFA-1을 10%로 희석하여 실시하였다. ETFA1을 처리한 면 편직물의 신장회복률은 94.3%였으며 세탁 후 수축률도 매우 양호하여 ETFA-1은 면 편직물에 매우 우수한 형태안정성을 부여하는 것으로 평가되었다. ETFA1은 현재 상업화된 이액형 또는 삼액형 탄성가공제보다 우수한 탄성가공제로 판정되었으나 기존 탄성가공제의 문제점인 황변현상은 개선되지 못하였다.
- 본 연구에서는 면 편직물에 우수한 형태안정성을 부여하기 위한 일액형 탄성가공제로 ETFA-1을 제조하였다. ETFA1의 합성은 FT-IR 분석을 통하여 확인하였으며, DLS로 측정한 수분산 PU 입자의 평균 크기는 179 nm였다. ETFA1은 매우 우수한 분산 안정성을 보였으며 면 편직물의 탄성 가공은 ETFA-1을 10%로 희석하여 실시하였다.
- 9% 신장회복률을 보였다. PDMS 변성된 PU 분산물을 탄성가공제로 이용한 경우가 미소하지만 보다 높은 신장회복률을 보였다.
- 폴리올과 이소시아네이트의 반응이 진행되는 동안 우레탄 결합(-NHCOO-)이 생성되면서 2265 cm-1에서 나타나는 N=C=O의 흡수 피크가 감소하다 반응 종결 후에는 N=C=O 흡수 피크가 거의 사라졌다. 또한 1698 cm-1에서 우레탄 결합에 의해 생성된 C=O의 흡수 피크와 3365 cm-1에서 N-H 흡수 피크를 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 PDMS 폴리올을 일정량 첨가하였기 때문에 1017~1091 cm-1에서 Si-O-Si의 흡수 피크가, 1258 cm-1에서 Si-CH3의 흡수 피크가 나타났다[7-17].
- Figure 4는 면 편직물 원단, 그리고 ETFA-1, ETFA2, 및 ETFA-3로 가공한 면 편직물들의 신장회복률을 보여주고 있다. 면 편직물 원단의 신장회복률이 57.2%로 가장 낮은 회복률을 보였으며 탄성가공제중에서는 본 연구에서 합성한 ETFA-1이 가장 좋은 94.3%의 신장회복률을 보였다. PDMS 변성 PU는 PDMS를 포함하지 않는 PU와 물리적 성질에서 차이를 보인다.
- Figure 3은 합성된 ETFA-1의 분산안정성을 보여주는 그림으로 합성 후 3개월 동안 실온에서 보관한 후에 찍은 사진이다. 보는 바와 같이 3개월 후에도 수분산 PU 입자는 매우 안정적으로 잘 분산되어 있음을 확인할 수 있다.
- 이는 PDMS의 함량이 증가하면 우레탄간의 수소결합을 방해하여 인장강도는 감소하고 신장률은 증가하는 것으로 설명되고 있다. 본 연구에서는 PDMS를 첨가하지 않은 PU 수분산 가공제도 유사한 방법으로 합성하였는데, 이 가공제도 매우 우수한 분산 안정성을 보였으며, 분산된 PU 나노입자의 평균 입자 크기는 43 nm였다. 이를 이용하여 동일한 조건으로 면 편직물에 탄성가공처리를 했을 때 ETFA-1을 이용한 처리 때와 거의 유사한 92.
- 일반적으로 가공 처리된 원단은 황변현상이 발생하는 것으로 알려져 있는데, 탄성가공제의 경우도 가공 후 원단의 황변현상이 큰 문제점으로 지적되고 있다. 삼액형 탄성가공제인 ETFA-3의 경우가 가장 황변현상이 적었으며, 본 연구에서 합성한 ETFA1이 좀 더 심한 황변현상을 나타냈으나 그 차이는 미미한 것으로 판정되었다.
- Figure 2는 DLS를 이용하여 분석한 ETFA-1의 수분산 PU의 입자 크기의 분포를 보여주고 있다. 수분산 PU 입자는 112~317 nm의 크기 분포를 보였으며, 그 평균 크기는 179 nm로 확인되어 ETFA-1가 나노 크기로 잘 합성되었음을 확인하였다. Figure 3은 합성된 ETFA-1의 분산안정성을 보여주는 그림으로 합성 후 3개월 동안 실온에서 보관한 후에 찍은 사진이다.
- 본 연구에서는 면 편직물의 부드러운 촉감과 형태안정성을 확보하기 위한 분산 안정성이 뛰어난 일액형 탄성가공제의 개발을 위하여 poly(dimethyl siloxane) (PDMS)로 개질된 수분산 폴리우레탄(PU) 탄성가공제(ETFA-1)를 제조하였다. 이 탄성가공제는 매우 뛰어나 저장 안정성을 가지고 있으며 편직물에 매우 우수한 촉감과 형태안정성을 부여하는 것으로 나타났다.
- 국내에서는 변성 아미노실리콘 가공제의 단점을 극복하기 위하여 변성 아미노실리콘에 지방산 유연제를 혼합한 이액형 탄성가공제를 이용하기도 하는데, 이 경우는 처리 후 직물의 부드러운 촉감과 터치는 우수하지만, 낮은 탄성회복력과 변성 아미노실리콘의 높은 아민가에 의한 황변현상의 단점이 있다. 이를 개선하고자 개발된 변성 아미노실리콘, 수용성 우레탄, 우레탄 촉매를 혼합한 삼액형 탄성가공제는 이액형 탄성가공제에 비하여 처리 후 직물의 탄성회복력이 높고 황변현상이 적게 발생하는 것으로 나타났다. 이들 혼합형 탄성가공제는 현재 혼합 안정성이 좋지 않은 문제점도 가지고 있어 이를 개선하기 위한 일액형 탄성가공제의 연구 개발이 필요한 실정이다.
- 본 연구에서는 PDMS를 첨가하지 않은 PU 수분산 가공제도 유사한 방법으로 합성하였는데, 이 가공제도 매우 우수한 분산 안정성을 보였으며, 분산된 PU 나노입자의 평균 입자 크기는 43 nm였다. 이를 이용하여 동일한 조건으로 면 편직물에 탄성가공처리를 했을 때 ETFA-1을 이용한 처리 때와 거의 유사한 92.9% 신장회복률을 보였다. PDMS 변성된 PU 분산물을 탄성가공제로 이용한 경우가 미소하지만 보다 높은 신장회복률을 보였다.
- 본 연구에서는 PDMS 폴리올을 일정량 첨가하였기 때문에 1017~1091 cm-1에서 Si-O-Si의 흡수 피크가, 1258 cm-1에서 Si-CH3의 흡수 피크가 나타났다[7-17]. 이와 같은 흡수 피크들로 부터 PDMS 변성 PU가 성공적으로 합성되었음을 확인하였다. Figure 2는 DLS를 이용하여 분석한 ETFA-1의 수분산 PU의 입자 크기의 분포를 보여주고 있다.
- Table 1은 면 편직물 원단, 그리고 ETFA-1, ETFA-2, 및 ETFA-3로 가공한 면 편직물의 세탁 후 수축률을 평가한 결과를 보여주고 있다. 탄성제 처리 후 면 편직물의 웨일과 코스 방향 모두 수축률이 감소하였으며, 특히 가장 좋은 신장회복률을 보인 ETFA-1이 가장 적은 수축률을 보였다. 따라서 ETFA-1의 경우가 세탁 후에도 가장 좋은 면 편직물의 형태안정성을 부여하는 것으로 판정되었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.