[논문]중공 복합사 직물의 기공도 특성이 고감성 의류용 직물의 쾌적특성에 미치는 영향

김현아; 김영수; 김승진

doi:10.5764/tcf.2014.26.3.218

중공 복합사 직물의 기공도 특성이 고감성 의류용 직물의 쾌적특성에 미치는 영향
Effect of Porosity Characteristics of Hollow Composite Yarns to the Comfort Property of the Fabrics for the High Emotional Garment 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.26 no.3, 2014년, pp.218 - 229

김현아 (한국패션산업연구원) , 김영수 (한국섬유개발연구원) , 김승진 (영남대학교 융합섬유공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The wearing comfort of garment is governed by two kinds of characteristics such as moisture and thermal transport properties and mechanical properties of fabrics. The porosity influenced by yarn and fabric structural parameters is known as main factor for wearing comfort of garment related to the moisture and thermal transport properties. This study investigated effect of porosity of composite yarns to the moisture and thermal comfort properties of composite fabrics made of hollow composite DTY and ATY yarns. The theoretical porosity and pore size were inversely proportional to cover factor of fabric, but cover factor was not correlated with experimental pore size. The wicking property of hydrophobic PET filament fabric showed inferior result irrespective of porosity, pore size and cover factor. The drying rate was superior at composite fabrics with high pore size and low cover factor, and pore size was dominant factor for drying property. On the other hand, thermal conductivity of composite fabric was mainly influenced by cover factor and not influenced by porosity. Air permeability was influenced by both porosity and cover factor and was highly increased with increasing porosity and decreasing fabric cover factor.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 PET 중공섬유를 방사하여 이것과 PET hi-multi 필라멘트, 일반 PET 필라멘트와의 마찰가연과 공기가연기에서 DTY(Draw Textured Yarns)와 ATY(Air-jet Textured Yarns) 복합사를 각각 제조하고 이들 복합사를 사용하여 직물의 밀도와 기공도를 달리한 스포츠 의류용 직물을 제조하였다. 그리고 이들의 쾌적 물성을 측정하고 이들이 복합사 구조특성 및 직물의 기공도 특성과 어떠한 상관성을 가지는지에 대한 이론과 실험적 연구를 수행하였다.

제안 방법

20cm x 2.5cm 스트립 시료를 준비하여 시료의 한쪽 끝단을 27±2℃의 증류수가 담겨 있는 수조에 두어 10분 후의 wicking된 길이(mm)를 측정하였다.
27±2℃ 증류수가 담겨있는 수조에 40cm x 40cm 시료를 침지시켜 충분히 흡수시켰다가 꺼내어 물방울이 더 이상 떨어지지 않을 때 측정장치에 시료를 걸고 표준 상태에서 자연건조 될 때까지 시간(min)을 건조율(drying rate)로 측정하였다.
, Japan)을 이용하여 열전도도를 측정하였으며 항온항습실(실내온도 22±1℃, 70±5% RH)에서 측정하였다. 5cm x 5cm 크기의 직물시료를 3개 준비하여 정상 상태에서의 열손실을 측정하여 아래 식(2)에 의해 열전도도(thermal conductivity, K, W/cm℃)를 측정하였다.
KES-F7(Thermolabo Ⅱ, Kato Tech. Co., Ltd., Japan)을 이용하여 열전도도를 측정하였으며 항온항습실(실내온도 22±1℃, 70±5% RH)에서 측정하였다.
KS K 0416 필라멘트사의 강도 및 신도 시험 방법에 의거하여 Testometric Co.(UK) Model MICRO 350을 이용하여 시료 길이 100mm, 인장속도 100mm/min의 조건으로 절단강도, 절단신도, 초기탄성률을 10회 실험하여 평균치를 사용하였다.
PET 중공섬유를 방사하고 이들의 DTY와 ATY 복합사 및 직물의 기공도와 밀도를 달리한 스포츠 의류용 직물의 쾌적물성을 측정하여 이들의 실험결과를 이론과 관련시켜 다음과 같은 결과를 얻었다.
기공도를 다르게 하기 위해 1번에서 3번 시료보다 4번에서 6번 시료의 경사와 위사의 밀도를 높여 직물의 cover factor를 변화시켰다. 그리고 경사와 위사에 사용된 실의 기공도를 다르게 하기 위해 중공섬유 복합사 DTY와 ATY를 위사에 제직하였으며 구성섬유와 실의 구조 그리고 직물 밀도만에 의한 기공도의 효과를 알아보기 위해 조직은 모두 평직으로 제직하였다. Table 2에 직물 시료 스펙을 나타내었다.
직물시료는 PET 50d/36f 꼬임사를 경사로 사용하고 Table 1에 보인 PET 중공사, 복합 DTY, 복합 ATY를 위사로 사용한 직물 세 가지와 PET hi-multi DTY 50d/144f를 경사로 사용하고 위사를 앞의 세 가지 시료와 동일하게 사용하여 전체 시료 여섯 가지 직물을 rapier 직기에서 제직하였다. 기공도를 다르게 하기 위해 1번에서 3번 시료보다 4번에서 6번 시료의 경사와 위사의 밀도를 높여 직물의 cover factor를 변화시켰다. 그리고 경사와 위사에 사용된 실의 기공도를 다르게 하기 위해 중공섬유 복합사 DTY와 ATY를 위사에 제직하였으며 구성섬유와 실의 구조 그리고 직물 밀도만에 의한 기공도의 효과를 알아보기 위해 조직은 모두 평직으로 제직하였다.
특히 최근 고감성 스포츠 의류용으로 많이 사용되는 중공섬유 특성과 이들을 사용한 다양한 복합사 직물의 쾌적특성에 대한 기공도 특성과의 상관성에 대한 연구^12-14)는 찾아보기가 힘들다. 따라서 본 연구에서는 PET 중공섬유를 방사하여 이것과 PET hi-multi 필라멘트, 일반 PET 필라멘트와의 마찰가연과 공기가연기에서 DTY(Draw Textured Yarns)와 ATY(Air-jet Textured Yarns) 복합사를 각각 제조하고 이들 복합사를 사용하여 직물의 밀도와 기공도를 달리한 스포츠 의류용 직물을 제조하였다. 그리고 이들의 쾌적 물성을 측정하고 이들이 복합사 구조특성 및 직물의 기공도 특성과 어떠한 상관성을 가지는지에 대한 이론과 실험적 연구를 수행하였다.
POY 50d/24f PET 중공섬유를 방사하였다. 방사 온도 285℃, Godet roller 속도 3120m/분, 권취속도 3100m/분으로 POY를 국내 연구기관에 설치된 방사기에서 방사하였다.
방사기에서 방사된 중공 PET POY 50d/24f를 Friction type 복합 가연기(Draw Texturing m/c, AIKI, Japan)에서 30d/24f로 가연 후 이 실과 PET hi-multi 65d/192f를 복합시켜 DTY 95d/216f 중공 hi-multi 복합 DTY를 제조하였다. 한편 중공 PET DTY 30d/24f를 core부에, PET 45d/24f를 effect부에 투입시켜 공기 가연기(Air Jet Texturing m/c, AIKI, Japan)에서 중공 복합 ATY 75d/48f를 제조하였다.
여섯 가지 직물 시료의 기공도와 기공의 직경 그리고 cover factor를 계산하기 위해 Table 4에 보인 경사와 위사의 실측 번수에서 직경 d를 계산하였으며, 직물의 경사와 위사의 밀도(D1,2), 실의 선밀도(L), 그리고 직물의 두께(T), 무게(M) 등을 측정하여 식(1)에서 식(7)을 이용하여 직물시료의 기공도(ε, Pʋ), 기공의 크기(Dh), 그리고 cover factor(Cf)를 계산하였다.

대상 데이터

POY 50d/24f PET 중공섬유를 방사하였다. 방사 온도 285℃, Godet roller 속도 3120m/분, 권취속도 3100m/분으로 POY를 국내 연구기관에 설치된 방사기에서 방사하였다.
직물시료는 PET 50d/36f 꼬임사를 경사로 사용하고 Table 1에 보인 PET 중공사, 복합 DTY, 복합 ATY를 위사로 사용한 직물 세 가지와 PET hi-multi DTY 50d/144f를 경사로 사용하고 위사를 앞의 세 가지 시료와 동일하게 사용하여 전체 시료 여섯 가지 직물을 rapier 직기에서 제직하였다. 기공도를 다르게 하기 위해 1번에서 3번 시료보다 4번에서 6번 시료의 경사와 위사의 밀도를 높여 직물의 cover factor를 변화시켰다.
직물의 기공도와 cover factor 등을 계산하기 위해 직물두께(KS K 0506), 직물무게(KS K 0514), 직물 경사와 위사의 밀도(KS K 0511), 경사와 위사의 실의 선밀도(KS K ISO 2060)를 측정하였다. 직물의 단면 형상은 FE-SEM(S-4100, Hitachi Co., Japan)을 사용하여 측정하였다.
방사기에서 방사된 중공 PET POY 50d/24f를 Friction type 복합 가연기(Draw Texturing m/c, AIKI, Japan)에서 30d/24f로 가연 후 이 실과 PET hi-multi 65d/192f를 복합시켜 DTY 95d/216f 중공 hi-multi 복합 DTY를 제조하였다. 한편 중공 PET DTY 30d/24f를 core부에, PET 45d/24f를 effect부에 투입시켜 공기 가연기(Air Jet Texturing m/c, AIKI, Japan)에서 중공 복합 ATY 75d/48f를 제조하였다. 이들 사가공 기계에서 제조한 복합 가연사의 공정조건을 Table 1에 나타내었다.

이론/모형

KS K 0815A 법에 의해 측정하였다. 27±2℃ 증류수가 담겨있는 수조에 40cm x 40cm 시료를 침지시켜 충분히 흡수시켰다가 꺼내어 물방울이 더 이상 떨어지지 않을 때 측정장치에 시료를 걸고 표준 상태에서 자연건조 될 때까지 시간(min)을 건조율(drying rate)로 측정하였다.
Wicking 특성은 Bireck method(KS K 0815)에 의해 실험하였다. 20cm x 2.
공기투과도(air permeability, R, cm³/sec/cm²)는 KS K ISO 9237법에 의해 Fx 3300(TEXTEST, Swiss) 계측기를 사용하여 시료크기 30cm x 30cm를 5개 준비하여 시험하였다. 공기압력 100 pa.
직물의 기공도와 cover factor 등을 계산하기 위해 직물두께(KS K 0506), 직물무게(KS K 0514), 직물 경사와 위사의 밀도(KS K 0511), 경사와 위사의 실의 선밀도(KS K ISO 2060)를 측정하였다. 직물의 단면 형상은 FE-SEM(S-4100, Hitachi Co.

성능/효과

한편 Figure 4에 여섯 가지 복합직물 시료의 건조특성과 cover factor 그리고 기공도 특성과의 관계를 도시하였다. Figure 4(a)에서 볼 수 있듯이 cover factor가 높은 시료일수록(DTY, ATY 복합사직물) 건조율이 큰 값을 가짐으로서 건조시간이 많이 걸리며 건조특성이 나쁜 결과를 보였다. Figure 4(b)에서 볼 수 있듯이 이론적인 porosity가 큰 값일수록 건조율이 짧음을 알 수 있다.
1. 중공사, 중공복합사 DTY와 ATY로 제직된 직물의 계산된 전 기공도는 부피기공도 보다 더 큰 값을 가지며 직물의 cover factor와는 반비례의 관계를 보였다. 그리고 이론적인 기공의 크기와 cover factor도 반비례 관계를 보였으나 측정 기공도(μm)와 이론치 그리고 측정 기공도(μm)와 cover factor는 상관성이 부족하였다.
2. 소수성인 PET 중공복합 필라멘트 직물의 wicking 성은 porosity와 기공의 크기와는 관계없이 낮은 값을 보였다. 반면, 건조특성은 porosity가 클수록 pore size가 클수록 우수함을 보였다.
Table 3에서 볼 수 있듯이 중공 PET 1번 시료의 절단강도와 인장 모듈러스가 이들과의 복합사인 2번과 3번 시료보다 높은 값을 가짐을 알 수 있으며 절단신도는 약간 낮은 값을 보인다. 2번 복합 DTY 시료와 3번 복합 ATY 시료의 절단강도는 비슷한 값을 보이나 절단신도는 크림프 특성이 우수한 DTY 복합사가 큰 값을 보인다. 인장 모듈러스는 반대로 ATY 복합사가 더 큰 값을 나타내어 ATY 복합사가 다소 stiff 함을 알 수 있다.
3. PET 중공, PET 중공 복합사 직물의 열전도도는 실측 porosity, pore size에 크게 영향이 없으며 cover factor 증가와 함께 열전도도가 증가하는 현상을 보임으로서 cover factor가 열전도도에 더 큰 영향을 미쳤다.
4. 공기투과도는 porosity와 pore size와 큰 상관성을 보였으며 pore size, porosity 증가와 함께 크게 증가하였다. 반면 cover factor 증가와 함께 공기투과도는 감소하나 중공 PET, 중공 복합사 직물의 경우 cover factor만으로 공기투과도를 설명하는 것은 오차가 발생 할 수 있음을 확인하였다.
5. 중공복합사 직물의 SEM 사진에 의한 visual한 기공특성은 이론 기공직경(D_h)과 cover factor 값으로 설명될 수 있으며 이론 porosity(ε, Pʋ)와 측정기공도는 경향성이 떨어짐을 확인하였다.
반면, 건조특성은 porosity가 클수록 pore size가 클수록 우수함을 보였다. 그리고 cover factor가 큰 DTY, ATY 중공 복합사 직물보다 cover factor가 낮은 중공섬유 직물이 건조 특성이 우수하였다. 그리고 기공도 및 기공의 크기가 증가할 때 건조시간은 선형적으로 감소하므로써 건조성이 우수하였다.
이는 소수성인 PET 소재를 사용하여 고밀도 직물시료가 됨으로써 수분이 이동할 수 있는 모세관이 없으므로 인해 wicking성이 거의 나타나지 않는 것으로 사료된다. 그리고 porosity가 큰 1, 2, 3번 시료는 건조시간이 짧고 porosity가 낮은 4, 5, 6번 시료는 건조시간이 큰 값을 가졌다. 그리고 기공도와 기공크기가 클수록 건조시간이 짧은 것을 알 수 있다.
그리고 cover factor가 큰 DTY, ATY 중공 복합사 직물보다 cover factor가 낮은 중공섬유 직물이 건조 특성이 우수하였다. 그리고 기공도 및 기공의 크기가 증가할 때 건조시간은 선형적으로 감소하므로써 건조성이 우수하였다. 그러나 건조특성을 설명하는데는 기공도 보다 기공의 직경 크기가 더 우수함을 확인하였다.
그리고 이론적인 기공의 크기와 cover factor도 반비례 관계를 보였으나 측정 기공도(μm)와 이론치 그리고 측정 기공도(μm)와 cover factor는 상관성이 부족하였다.
이는 기공이 클수록 흡수된 수분이 많이 빠져나감으로서 건조시간이 짧은 것으로 사료된다. 그리고 중공 DTY를 위사로 사용한 1번 시료가 중공 복합 DTY와 ATY 복합사를 위사로 사용한 2번과 3번 시료보다 건조시간이 짧으며 또한 중공 DTY 섬유를 위사로 사용한 4번 시료도 중공 복합 DTY와 ATY 복합사를 위사로 사용한 5번과 6번 직물 시료보다 건조시간이 짧음으로서 건조특성이 더 우수함을 알 수 있었다. 이는 흡수된 수분이 증발에 의해 빠져 나갈 때는 cover factor가 낮을수록 (중공사 직물) 증기압에 의한 수분의 이동이 저항을 적게 받아서 건조시간이 짧게 걸리는 것으로 사료된다.
공기투과도는 porosity와 pore size와 큰 상관성을 보였으며 pore size, porosity 증가와 함께 크게 증가하였다. 반면 cover factor 증가와 함께 공기투과도는 감소하나 중공 PET, 중공 복합사 직물의 경우 cover factor만으로 공기투과도를 설명하는 것은 오차가 발생 할 수 있음을 확인하였다.
소수성인 PET 중공복합 필라멘트 직물의 wicking 성은 porosity와 기공의 크기와는 관계없이 낮은 값을 보였다. 반면, 건조특성은 porosity가 클수록 pore size가 클수록 우수함을 보였다. 그리고 cover factor가 큰 DTY, ATY 중공 복합사 직물보다 cover factor가 낮은 중공섬유 직물이 건조 특성이 우수하였다.
이는 cover factor가 증가함에 따라 실과 실, 섬유와 섬유 사이의 접촉점이 증가하게 되며 이는 직물의 열전도도의 증가를 가져오게 됨을 유추할 수 있다. 중공섬유를 위사로 사용한 1번과 4번 시료가 DTY와 ATY 복합사를 위사로 사용한 2번, 3번, 그리고 5번, 6번 시료보다 열전도도가 낮은 값을 보임으로서 중공섬유의 기공이 열의 이동을 차단함으로써 낮은 열전도도를 보임을 확인하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기공도는 무엇에 따라 달라지는가?	그러나 이렇게 정의되는 기공도는 직물의 투과성에 관계되는 파라메타가 고려되지 않았기 때문에 직물의 여러 가지 투과도를 평가하기 위해서는 기공의 개수, 직경 및 그들의 분포가 필요하다. 직물의 두께와 커버팩터(cover factor)는 같다 하더라도 수분, 열, 공기 등이 통과하는 투과도에 영향을 주는 기공도는 기공의 형태, 섬유 및 실의 종류, 실의 내부 구조에 따라서 달라지게 된다. 이들 기공도에 관련된 파라미터들의 측정방법과 이들이 직물의 공기투과도에 미치는 영향에 대한 논문은 발표된바가 있다9-11).
	공기투과도는 무엇에 크게 영향을 받는가?	직물의 기공도(porosity)는 의류의 쾌적특성에 중요한 영향을 미치는 인자이다. 특히 기공도는 공기투과도(air permeability)에는 결정적인 영향을 미치며 공기투과도는 실의 구조 및 직물의 경사와 위사의 밀도, 조직 등에 큰 영향을 받는 것으로 알려져 있다1). 그리고 섬유특성, 실의 구조, 직물의 특성이 수분과 열의 이동특성과 같은 의류의 쾌적특성에 미치는 영향에 대한 연구는 많이 수행되어 왔었다2-8).
	직물의 전 기공도의 종류에는 무엇이 있는가?	직물의 전 기공도(total porosity)는 두 가지 종류의 기공도로 분류 할 수 있다. 즉 실내의 섬유들 사이의 기공 정도에 의해 정의되는 micro porosity와 실과 실 사이의 공간에 의해 정의될 수 있는 macro porosity이다1). 수분의 흡수 및 수분의 모세관(capillary)현상은 micro porosity가 중요한 것으로 알려져 있고 공기투과도, UV 투과성 그리고 스크린 프린팅 등에는 macro porosity가 중요한 것으로 연구 결과가 발표되고 있다9,10).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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