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문제 정의
- 그리고 친수성 PET 냉감소재의 염색성을 소수계와 일반 PET 레귤러 소재와 비교분석함으로서 친수성 PET 냉감소재의 염착특성을 조사해 보고자 하였다.
- 따라서 본 연구에서는 국내 H사에서 친수성폴리머를 사용하여 이형단면 PET 냉감사(75d/36f)를 제조하고 이와 비교하기 위해 시판되고 있는 소수계 PET 냉감사(75d/72f)와 일반 PET 레귤러사(75d/72f) 등의 3종의 원사를 사용하여 3종의 양면조직의 니트시료를 준비하였다. 이들 니트시료의 Qmax와 역학특성을 측정하고 염색처리시간과 온도에 따른 염착특성을 분석함으로써 냉감소재의 의류에서의 쾌적성과 착용특성을 예측하고자 한다.
제안 방법
- FAST system을 사용하여 편물의 신장성을 측정하기 위해 13cm × 5cm의 시료를 준비한 후 5, 20, l00gf/cm 하중으로 인장하여 신도를 측정하였고, 편물의 전단강성은 FAST-3 시험기로 측정하였다.
- KS K 0416 필라멘트사의 강도 및 신도 시험 방법에 의거하여 Testometric Co.(England) Model MICRO 350을 이용하여 시료 길이 100mm, 인장속도 100mm/min의 조건으로 10회 실험하여 절단강도, 절단신도, 초기탄성률을 측정하였다.
- 본 연구에서 파일롯 방사한 냉감소재는 폴리에텔에스테르계 친수성 PET로서 이형단면형상을 가지고 방사 시 무기나노입자를 첨가하여 냉감성을 부여하였다. 그리고 중합시에 친수성을 부여하기 위해 친수성 polyol을 첨가시켜 TPA와 EG분자쇄가 반복되는 분자 chain의 중간 중간에 간헐적으로 polyol 분자가 첨가됨으로서 친수성을 부여하였다.
- 그리고 편물의 압축특성은 2gf/cm2, 100gf/cm2 하중으로 압축하여 편물의 압축성을 측정하였다.
- 사의 단면과 측면형상을 관찰하기 위해서 주사 전자현미경(Scanning Electron Microscope, S-4300, Hitachi Co., Japan) 분석을 가속전압 하에서 사의 단면과 측면을 측정하였다.
- 시료를 경사 또는 위사 방향의 45°로 취하여 13cm × 5cm 크기로 준비하여 5gf/cm 하중으로 인장하여 바이어스 방향의 신도를 측정하였다.
- 이들 시료를 사용하여 국내 K사에서 제조된 환편기에서 위의 3가지 사를 사용하여 같은 루프장을 가지도록 장력조절을 하였으며 동일한 편직조건에서 single pique 조직의 니트 시료를 제조하였다. Table 1과 2에 본 연구에서 사용된 냉감사와 편물 제편 조건을 보이며 Table 3에 니트시료의 조직도를 나타낸다.
- 접촉 냉감성을 평가하기 위해 10cm × 10cm의 시험 편으로 KES-F7을 사용하여 접촉냉감 Qmax를 측정24)하였다.
- Table 4는 냉감 편물의 염색성을 비교 분석하기 위해 사용된 염색조건을 나타낸다. 접촉냉감 편물의 염색성을 비교 분석하기 위해 염색온도 110, 120, 130℃ 그리고 염색시간 30, 40, 60분의 변화에 따른 염색성을 확인하였다.
- 피염물의 겉보기 염착량 측정은 Computer Color Matching을 사용하여 각 염료의 최대흡수파장(600nm)에서의 표면반사율(R)을 측정하여 K/S값과 백포에 대한 색차(ΔE)값을 측정하였고, 염색견뢰도를 평가하기 위해 KS K ISO 105-C06 규격에 따라 세탁 견뢰도를 측정하여 시료의 첨부백포의 오염정도를 평가하였다.
대상 데이터
- 따라서 본 연구에서는 국내 H사에서 친수성폴리머를 사용하여 이형단면 PET 냉감사(75d/36f)를 제조하고 이와 비교하기 위해 시판되고 있는 소수계 PET 냉감사(75d/72f)와 일반 PET 레귤러사(75d/72f) 등의 3종의 원사를 사용하여 3종의 양면조직의 니트시료를 준비하였다.
- 본 연구에 사용한 접촉냉감 시료는 국내 H사 파일 롯트 방사기에서 제조된 폴리에텔에스테르(polyetherester) 친수계 PET(75d/36f) 냉감사이며 이것과 비교용으로 국내 다른 H사의 소수계 PET(75d/72f) 냉감사와 그리고 일반 PET 레귤러사(75d/72f)로서 총 3종류의 원사를 사용하였다. 본 연구에서 파일롯 방사한 냉감소재는 폴리에텔에스테르계 친수성 PET로서 이형단면형상을 가지고 방사 시 무기나노입자를 첨가하여 냉감성을 부여하였다.
- 본 연구에 사용한 접촉냉감 시료는 국내 H사 파일 롯트 방사기에서 제조된 폴리에텔에스테르(polyetherester) 친수계 PET(75d/36f) 냉감사이며 이것과 비교용으로 국내 다른 H사의 소수계 PET(75d/72f) 냉감사와 그리고 일반 PET 레귤러사(75d/72f)로서 총 3종류의 원사를 사용하였다. 본 연구에서 파일롯 방사한 냉감소재는 폴리에텔에스테르계 친수성 PET로서 이형단면형상을 가지고 방사 시 무기나노입자를 첨가하여 냉감성을 부여하였다. 그리고 중합시에 친수성을 부여하기 위해 친수성 polyol을 첨가시켜 TPA와 EG분자쇄가 반복되는 분자 chain의 중간 중간에 간헐적으로 polyol 분자가 첨가됨으로서 친수성을 부여하였다.
이론/모형
- KS K 0215에 따라 습열수축률과 건열수축률을 측정하였다.
- 편물의 굽힘강성은 FAST-2 시험기로 측정하였다. 경사와 위사방향의 굽힘 길이와 편물의 무게로 아래 식(2)에서 굽힘강성을 계산하였다.
성능/효과
- 1. 시험 방사한 접촉냉감사(S시료)의 절단강도는 4.184g/d, 절단신도 3.37%로써 타사 냉감사와 일반 PET사 대비 제편성에 문제가 없으며 이형단면형상을 함으로써 냉감사의 초기탄성률은 일반 PET사 대비 낮은 값을 가진다. 습·건열 수축률은 각각 6.
- 2. 접촉냉감니트 S와 A시료의 냉감특성치(Qmax)는 일반 PET사 니트 대비 높은 값을 보임으로써 접촉냉감성이 우수함을 확인 할 수 있으며 S시료의 경우 염색조건 110℃에서 30분 혹은 40분 처리할 때 높은 Qmax치를 보임으로써 냉감성이 우수함을 확인하였다.
- 3. 접촉냉감사 S니트시료는 A시료와 일반PET시료 대비 다소 딱딱한 촉감특성을 보이나 낮은 압축 특성과 높은 굽힘과 절단특성치를 보임으로써 의류의 형태안정성과 착용내구성이 우수하게 나타났다.
- 4. 접촉냉감니트 S시료의 염착특성(K/S)은 A시료와 일반PET사 니트 시료보다 높은 값을 보이며 120℃와 130℃ 염색온도에서 60분 처리할 때 염착성이 최소치를 보이며 110℃에서 30분 혹은 40분 처리시 가장 높은 염착성을 보였다.
- 5. 접촉냉감니트 S시료의 염색견뢰도는 나일론 오염포에서 110℃에서 처리할 때 3-4급으로 비교적 낮은 견뢰도를 보이나 Cotton, PET, Acrylic, Wool 오염포에서는 모든 염색온도와 시간조건에서 4-5급의 우수한 염색견뢰도를 나타낸다.
- 전체적으로 S시료의 Qmax값이 A시료 보다 다소 낮은 분포를 보인다. A시료의 Qmax값은 R-PET시료 보다 평균 약 6.6% 정도 높은 분포를 나타내며 접촉 냉감성이 좋은 것을 확인 할 수 있다.
- S냉감시료는 A냉감시료 보다 측면 압축특성과 길이방향의 신축성이 낮은 값을 보임으로써 다소 딱딱한 촉감을 보이며, yarn의 길이방향의 굽힘과 전단 특성치는 A냉감시료와 Regular-PET 시료대비 높은 값을 보임으로써 rigid한 촉감을 가지나 의류의 형태안전성과 착용내구성은 오히려 S냉감시료가 우수하다고 예측할 수 있다.
- S시료의 굽힘강성과 전단강성은 A시료와 R-PET시료 보다 높은 값을 나타낸다. 따라서 S시료 편물이 더 stiff한 촉감을 보인다고 볼 수 있으나 압축특성과 비슷하게 실의 축방향 특성인 굽힘과 전단특성도 S시료가 더 rigid하고 stiff한 반면에 의류착용시 형태안정성과 외관유지성은 S시료가 더 우수 할 것으로 사료된다.
- 67%로서 비교적 낮은 값을 보였다. 반면 A시료의 습열 수축률은 17.89%로서 R-PET시료 보다 13.54% 정도 높은 값을 보이는 것을 확인하였다. 이는 S냉감시료가 R-PET 시료 보다는 높은 습·건열 수축률을 보이지만 다른 냉감사 A시료 보다는 낮은 값을 보임으로서 직편물의 염가공 공정에서 공정 설계시 습식건식 열처리에 따른 수축의 정도를 고려함으로써 촉감 및 물성이 우수한 직편물 제조가 가능 할 것으로 보인다.
- 색차(ΔE)를 분석하기 위해 각 편물의 백포에 대한 각각의 색차 값을 측정한 결과 S시료의 색차가 비교적 높게 나타났으며 특히 R-PET의 경우 염색시간이 짧을수록 색차가 작은 값을 나타내나 냉감소재인 S시료와 A시료는 염색처리시간에 따른 색차의 차이를 보이지 않고 있다.
- 그러나 일반 PET시료의 경우는 염색처리시간이 증가함에 따라 Qmax가 증가함으로서 냉감이 다소 우수함을 보이며, 이는 일반 PET 소재의 경우 염색처리시간이 증가함에 따라 심색성(K/S)이 다소 증가하는 것에 상관성이 있는 것으로 보인다. 염색 처리 온도에 따른 Qmax값은 3가지 시료 모두 110℃의 낮은 열처리 온도에서 처리한 편물의 Qmax치가 120℃, 130℃에서 처리한 편물의 Qmax치 보다 약간 높은 값을 보임으로써 냉감이 우수함을 알 수 있다. 그리고 S시료의 경우 염색시간 30분과 40분 조건과 염색온도 110℃에서 높은 Qmax값을 보임으로서 우수한 냉감을 확인할 수 있다.
- 전체적으로 모든 온도와 염색처리 시간에서 S시료 > R-PET시료 > A시료 순으로 높은 K/S값을 보였다.
- 전체적으로 Acetate, Nylon 오염포에서 S시료와 A시료가 R-PET시료 보다 견뢰도가 조금 떨어진 것을 확인할 수 있다.
- 이는 S시료의 친수성으로 인해 분산 염료의 용해 속도가 증대되고 섬유 내부로의 확산속도 또한 증대되어 염착이 활발하게 이루어진 것으로 사료된다. 특히 R-PET, A시료는 염색가공 온도 120℃, 30분에서 K/S값이 눈에 띄게 낮은 값을 보이는 반면, S시료는 120℃와 130℃의 60분에서 염착농도가 가장 낮게 나타났으며 염색온도가 110℃, 30, 40 그리고 60분에서 K/S값이 가장 높은 값을 보인다. 이는 S냉감소재가 110℃에서 초기 흡착이 크고 저온에서 염착효율이 높을 것으로 예측된다.
후속연구
- 이는 S냉감시료가 R-PET 시료 보다는 높은 습·건열 수축률을 보이지만 다른 냉감사 A시료 보다는 낮은 값을 보임으로서 직편물의 염가공 공정에서 공정 설계시 습식건식 열처리에 따른 수축의 정도를 고려함으로써 촉감 및 물성이 우수한 직편물 제조가 가능 할 것으로 보인다.
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