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문제 정의
- 최근 스포츠 의류가 다양화되고 또한 고신축성 의류에 대한 소비자의 욕구가 높아지면서 고기능성 의류용 합섬 고신축 직물의 개발이 시장에서 요구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 스판덱스 커버링 직물의 사 신축특성에 따른 원-웨이(one-way) 그리고 투-웨이(two-way) 직물을 제조하여 스트레치 직물구조 변화와 습열 열처리 특성에 따른 이들의 역학특성과 착용특성을 비교 분석하여 소비자 및 마켓에서의 요구에 필요한 기초연구를 수행하고자 하였다.
제안 방법
- FAST system의 인장 시험기에서 측정된 E20, E5 그리고 캔틸레버(cantilever) 굽힘시험기에서 측정된 굽힘강성(B)치를 [Eq. 2]에서 계산하여 [Eq. 3]에 의해 의류형성성능 FFAST를 계산(Ly& De Beos, 1990; Postle & Dhingra, 1989)하였다.
- KES-FB system에서 측정된 Fmax와 Fmax에서의 변형률(EMT) 그리고 굽힘강성(B) 값을 이용하여 직물의 의복형성성능, FKES를 [Eq. 1]에서 계산하였다(Shishoo, 1989; Shishoo & Choroszy, 1990).
- PET/스판덱스 커버링사를 사용한 일축과 이축 스트레치 직물의 역학특성치를 측정하여 이들의 의류형성특성을 분석하였으며 습열 열처리 가공기계 특성에 따른 이들 스트레치 직물의 역학물성과 의류형성성능을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구에서 사용된 소모직물의 역학물성은 KES-FB system(Kawabata's Evaluation system)과 FAST system(Fabric Assurance by Simple Testing system)을 이용하여 측정하였으며 각 측정방법에 따른 스트레치 직물의 역학물성을 비교 분석하였다.
- 앞에서 보인 직물의 인장, 압축, 굽힘 그리고 전단 등의 역학특성치가 일반직물, 일축 그리고 이축 스트레치 직물 간에 차이가 있으며 이것이 의복착용 시 미치는 영향을 예측하였으나 이들 역학특성치에서 의류형성성능을 [Eq. 1]과 [Eq. 3]을 이용하여 객관화된 값으로 계산하여 비교하였다. [Fig.
- 이들 생지는 정련(scouring), 건조(dryer), 열처리(tenter), 염색(dyeing) 그리고 건조공정 등을 거쳐서 염색 · 가공을 실시하였으며 이들 공정 중 정련공정에서 4가지 종류의 기계에서 습열처리할 때 스트레치 직물의 역학물성과 의류형성성능이 어떻게 변화하는지를 조사하였다.
- 일축, 이축 스트레치 방향특성에 따른 스트레치 직물의 신축특성의 차이를 일반직물과 비교하였다. [Fig.
대상 데이터
- 본 연구를 위한 직물은 150d 폴리에스터사, 스판덱스/폴리에스터 150d 커버링사 등 2가지 사를 사용하여 경사와 위사에 150d 폴리에스터사로 제직한 일반직물, 경사에 150d 폴리에스터사, 위사에 스판덱스 40d/폴리에스터 150d 커버링사로 제직된 일축 스트레치 직물, 그리고 경사, 위사 모두 스판덱스 40d와 폴리에스터 150d 커버링사로 제직한 이축 스트레치 직물 등 3가지 직물군으로 나누어 래피어(rapier) 직기(Picanol, 벨기에)에서 제직하였다. 이들 생지는 정련(scouring), 건조(dryer), 열처리(tenter), 염색(dyeing) 그리고 건조공정 등을 거쳐서 염색 · 가공을 실시하였으며 이들 공정 중 정련공정에서 4가지 종류의 기계에서 습열처리할 때 스트레치 직물의 역학물성과 의류형성성능이 어떻게 변화하는지를 조사하였다.
성능/효과
- 1. 일축보다 이축 스트레치 직물의 위사방향 신축성이 10% 이상 높은 값을 보였으며 이축 스트레치 직물의 경사방향 신축성은 일축 스트레치 직물과 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 열처리 시장력이 적게 걸리는 CPB와 로프식에서 처리한 이축 스트레치 직물이 다른 2가지 기계에서 처리한 직물보다 10% 이상의 높은 스트레치율을 보였다.
- 2. 일축과 이축 스트레치 직물의 압축성이 일반직물보다 1.5배 더 높은 값을 보였으며 두 직물 간의 차이는 보이지 않았다. 인장특성과 유사하게 습열처리 시 장력이 적게 걸리는 CPB와 연속 정련기에서 작업한 일축과 이축 스트레치 직물이 다른 두 가지 기계에서 작업한 스트레치 직물보다 더 높은값을 보여 착용 시 압축쾌적성이 더 우수함이 예측되었다.
- 3. 이축 스트레치 직물의 굽힘강성은 경사와 위사방향 모두 일반직물과 일축 스트레치 직물보다 낮은 값을 보여 의류착용 시 더 안락한 착용성을 보였다. 그러나 습열처리 정련기에 따른 굽힘강성의 차이는 인장과 압축특성만큼 큰 차이는 보이지 않았다.
- 4. 일축과 이축 스트레치 직물의 의류착용 내구성은 일반직물보다 높은 전단강성을 보여 더 우수함을 보였으나 일축과 이축 스트레치 직물 사이에는 큰 차이를 보이지 않았다. 습열처리 정련기에 따른 의류형태 내구성의 차이는 이축 스트레치 직물에서는 크게 보이지 않았다.
- 1]에서 볼 수 있듯이 20cm 직물폭에 500gf/cm의 하중이 주어질 때 일반 PET 직물은 5% 내외의 신축 특성을 보였으나 일축, 이축 스트레치 직물에서는 위사방향에서 20%에서 30%의 신축특성을 보였다. 4가지 습열처리 정련기 조건 중 낮은 장력이 걸리는 로프(rope)식 연속 정련기에서 처리된 일축, 이축 스트레치 직물시료인 6번과 10번 시료의 위사방향 신축성이 30%가 넘는 높은 신축특성을 보였다. 이는 Lava print type 로프식 연속 정련기에서 습열처리 중 낮은 장력이 걸려 외부 하중에 대한 탄성 회복성이 우수하여 직물의 신축성이 우수한 것으로 사료된다.
- 의류착용 시 굽힘변형에 대한 안락한 감을 느끼기 위해서는 이축 스트레치 직물이 스트레치의류용 소재로서 요구된다고 보여진다. 4가지 습열처리 정련기에 따른 직물의 굽힘강성은 신축성과 압축성과는 달리 큰 변화가 없으나 일반직물의 경우 CPB에서 작업한 1번 시료의 경사방향과 연속식 로프기에서 작업한 6번 일축과 CPB에서 작업한 9번 이축 스트레치 직물시료의 위사방향 굽힘강성이 상대적으로 낮은 값을 보이는 것을 알 수 있다. 즉, 직물가공 중 기계로부터 받는 장력은 직물의 굽힘강성에는 인장과 압축변형만큼 큰 영향을 미치지 못함을 확인하였다.
- 5. 의류형성성능은 일반직물보다 일축, 이축 스트레치 직물이 더 우수한 결과를 보였으며 이는 스트레치 직물의 역학량 중 신축특성과 압축특성이 더 높은 값을 가지며 낮은 굽힘강성치와 더 높은 전단강성치에 의한 착용 안락성이 더 높은 특성을 보였다. FAST system 역학량결과, 이축 스트레치 직물이 가장 우수한 의류형성성능을 보였으며 장력이 적게 걸리는 습열 열처리 조건에서 더 높은 의류형성성능을 보였다.
- 의류형성성능은 일반직물보다 일축, 이축 스트레치 직물이 더 우수한 결과를 보였으며 이는 스트레치 직물의 역학량 중 신축특성과 압축특성이 더 높은 값을 가지며 낮은 굽힘강성치와 더 높은 전단강성치에 의한 착용 안락성이 더 높은 특성을 보였다. FAST system 역학량결과, 이축 스트레치 직물이 가장 우수한 의류형성성능을 보였으며 장력이 적게 걸리는 습열 열처리 조건에서 더 높은 의류형성성능을 보였다.
- KES-FB system에 의한 의류형성성능과 직물의 역학 특성 중 신축특성과의 상관성은 [Fig. 6(b)]에서 0.825 그리고 FAST system에서의 회귀식의 결정계수는 0.650의 비교적 높은 값을 보이고 있으며 높은 상관성을 보였다. [Fig.
- 이는 이축 스트레치 직물이 일축보다 위사방향의 신축특성이 10% 이상 높은 값을 가짐과 굽힘강성이 더 낮은 값을 가짐에 기인되는 것으로 사료된다. [Fig. 5]에서 볼 수 있듯이 일반직물은 습열처리 정련기에 따른 의류형성성능은 충분히 이완시키는 CPB 기계에서 처리된 1번 시료가 가장 높은 값을 보였으며 일축과 이축 스트레치 직물의 의류 형성성능은 장력이 적게 걸리는 CPB와 로프식 연속 정련기에서 처리한 직물의 의류형성성능이 고장력이 걸리는 연속 정련기와 배치식 지거 정련기에서 처리한 직물보다 더 높은 의류형성성능을 보였다.
- 3]에서 볼 수 있듯이 위사방향의 굽힘강성을 보면 일반직물보다 일축과 이축 스트레치 직물의 굽힘강성이 낮은 값을 보이고 있으며 이는 스트레치 직물이 착용 시 굽힘변형에 대한 신체가 받는 압박이 적어 착용 시 더 안락한 감을 느낄 것으로 보인다. 경사방향의 굽힘강성은 일반직물과 일축 스트레치 직물 사이에는 큰 차이가 없으나 이축 스트레치 직물은 일반직물과 일축 스트레치 직물보다 더 낮은 굽힘강성치를 보였으며 이는 스판덱스가 심사로 실 내부에 들어가 있어서 신축성과 탄력특성이 증대되어 낮은 굽힘강성을 경사와 위사방향에 모두 보인다는 사실을 말해준다. 의류착용 시 굽힘변형에 대한 안락한 감을 느끼기 위해서는 이축 스트레치 직물이 스트레치의류용 소재로서 요구된다고 보여진다.
- 스트레치율이 일반의류에는 10~20% 정도, 액티브 웨어(active wear) 혹은 일반 스포츠 웨어에는 20~40% 그리고 파워 스트레치(power stretch) 웨어에는 40% 이상의 스트레치 소재가 많이 이용되고 있다(Komatsu, 1981; Tanaka, 1984). 따라서 본 연구에서 일축, 이축 스트레치의류의 위사방향 스트레치율은 액티브 웨어 혹은 일반스포츠 웨어의 스트레치율에 맞는 스트레치율을 보이고 있음을 알 수 있다. 그러나 일축보다 이축 스트레치 직물이 액티브 웨어 혹은 스포츠 웨어용으로 더 적합함을 알 수 있다.
- 본 연구를 통하여 스트레치성과 압축탄성이 우수한 직물을 얻기 위해서는 가공공정의 습열처리 시 장력이 적게 걸리는 공정을 선택할 필요성이 있으며, CPB와 연속정련기에서 열처리를 함에 따라 착용 쾌적성이 우수한 스트레치 직물을 얻을 수 있음을 확인하였다. 또한 스트레치성의 내구성과 우수한 의류형성성능을 얻기 위해서는 습열처리공정에서의 장력을 최소화하는 것이 요구됨을 확인할 수 있었다.
- 일축보다 이축 스트레치 직물의 위사방향 신축성이 10% 이상 높은 값을 보였으며 이축 스트레치 직물의 경사방향 신축성은 일축 스트레치 직물과 큰 차이를 보이지 않았다. 또한 열처리 시장력이 적게 걸리는 CPB와 로프식에서 처리한 이축 스트레치 직물이 다른 2가지 기계에서 처리한 직물보다 10% 이상의 높은 스트레치율을 보였다. 본 연구에서의 일축과 이축 스트레치 직물의 스트레치성은 액티브웨어 혹은 스포츠웨어용에 적합하나 일축보다 이축 스트레치 직물이 더 적합함을 확인하였다.
- 본 연구를 통하여 스트레치성과 압축탄성이 우수한 직물을 얻기 위해서는 가공공정의 습열처리 시 장력이 적게 걸리는 공정을 선택할 필요성이 있으며, CPB와 연속정련기에서 열처리를 함에 따라 착용 쾌적성이 우수한 스트레치 직물을 얻을 수 있음을 확인하였다. 또한 스트레치성의 내구성과 우수한 의류형성성능을 얻기 위해서는 습열처리공정에서의 장력을 최소화하는 것이 요구됨을 확인할 수 있었다.
- 또한 열처리 시장력이 적게 걸리는 CPB와 로프식에서 처리한 이축 스트레치 직물이 다른 2가지 기계에서 처리한 직물보다 10% 이상의 높은 스트레치율을 보였다. 본 연구에서의 일축과 이축 스트레치 직물의 스트레치성은 액티브웨어 혹은 스포츠웨어용에 적합하나 일축보다 이축 스트레치 직물이 더 적합함을 확인하였다.
- 심사에 스판덱스가 들어가 있는 일축, 이축 스트레치 직물의 압축성이 일반직물의 1.5배 정도 높은 값을 보이며 이는 착용 시에 외부 압박에 대한 압축탄성이 더 높아서 더 안락한 감을 느낄 수 있을 것으로 사료된다. 그러나 일축과 이축 스트레치 직물 간에는 큰 차이를 보이지 않음을 알 수 있다.
- 특이한 것은 이축 스트레치 직물이지만 경사방향의 신축성은 일축 스트레치 직물과 이축 스트레치 직물 사이의 차이가 크게 없으며 단지 이축 스트레치 직물에서 CPB와 로프식 연속 정련기에서 처리한 직물의 경사방향 신축성이 10% 이상의 높은 스트레치성을 보여 다른 직물의 경사방향 신축성이 5% 이하의 값보다 높은 신축성을 보였다. 이는 이축 신축직물이지만 경사방향의 신축성은 일축과 비슷한 값을 보이며 단지 정련기 특성에 따라 경사방향 스트레치성을 10% 내지는 17% 정도까지 높은 값을 가지게 할 수 있다는 것을 보여주는 결과이다.
- 일축보다 이축 스트레치 직물의 위사방향 신축성은 정련기에 상관없이 30% 정도의 신축성을 보였다. 이는 일축 스트레치 직물의 위사방향 신축성이 20~30% 값을 보인 결과를 볼 때 같은 원사와 같은 조건의 정련기에서 수세를 하더라도 일축보다 이축 스트레치 직물의 위사방향 신축성이 최대 약 10% 이상의 높은 신축성을 얻을 수 있다는 것을 확인하였으며 이는 경사가 스트레치사일 때 위사방향으로 장력이 주어질 때 경사가 일반직물사일 때보다 더 많이 신장이 일어난다는 것을 보여주는 것이다. 특이한 것은 이축 스트레치 직물이지만 경사방향의 신축성은 일축 스트레치 직물과 이축 스트레치 직물 사이의 차이가 크게 없으며 단지 이축 스트레치 직물에서 CPB와 로프식 연속 정련기에서 처리한 직물의 경사방향 신축성이 10% 이상의 높은 스트레치성을 보여 다른 직물의 경사방향 신축성이 5% 이하의 값보다 높은 신축성을 보였다.
- 5배 더 높은 값을 보였으며 두 직물 간의 차이는 보이지 않았다. 인장특성과 유사하게 습열처리 시 장력이 적게 걸리는 CPB와 연속 정련기에서 작업한 일축과 이축 스트레치 직물이 다른 두 가지 기계에서 작업한 스트레치 직물보다 더 높은값을 보여 착용 시 압축쾌적성이 더 우수함이 예측되었다.
- 이는 Lava print type 로프식 연속 정련기에서 습열처리 중 낮은 장력이 걸려 외부 하중에 대한 탄성 회복성이 우수하여 직물의 신축성이 우수한 것으로 사료된다. 일축보다 이축 스트레치 직물의 위사방향 신축성은 정련기에 상관없이 30% 정도의 신축성을 보였다. 이는 일축 스트레치 직물의 위사방향 신축성이 20~30% 값을 보인 결과를 볼 때 같은 원사와 같은 조건의 정련기에서 수세를 하더라도 일축보다 이축 스트레치 직물의 위사방향 신축성이 최대 약 10% 이상의 높은 신축성을 얻을 수 있다는 것을 확인하였으며 이는 경사가 스트레치사일 때 위사방향으로 장력이 주어질 때 경사가 일반직물사일 때보다 더 많이 신장이 일어난다는 것을 보여주는 것이다.
- 4가지 습열처리 정련기에 따른 직물의 굽힘강성은 신축성과 압축성과는 달리 큰 변화가 없으나 일반직물의 경우 CPB에서 작업한 1번 시료의 경사방향과 연속식 로프기에서 작업한 6번 일축과 CPB에서 작업한 9번 이축 스트레치 직물시료의 위사방향 굽힘강성이 상대적으로 낮은 값을 보이는 것을 알 수 있다. 즉, 직물가공 중 기계로부터 받는 장력은 직물의 굽힘강성에는 인장과 압축변형만큼 큰 영향을 미치지 못함을 확인하였다.
- 이는 일축 스트레치 직물의 위사방향 신축성이 20~30% 값을 보인 결과를 볼 때 같은 원사와 같은 조건의 정련기에서 수세를 하더라도 일축보다 이축 스트레치 직물의 위사방향 신축성이 최대 약 10% 이상의 높은 신축성을 얻을 수 있다는 것을 확인하였으며 이는 경사가 스트레치사일 때 위사방향으로 장력이 주어질 때 경사가 일반직물사일 때보다 더 많이 신장이 일어난다는 것을 보여주는 것이다. 특이한 것은 이축 스트레치 직물이지만 경사방향의 신축성은 일축 스트레치 직물과 이축 스트레치 직물 사이의 차이가 크게 없으며 단지 이축 스트레치 직물에서 CPB와 로프식 연속 정련기에서 처리한 직물의 경사방향 신축성이 10% 이상의 높은 스트레치성을 보여 다른 직물의 경사방향 신축성이 5% 이하의 값보다 높은 신축성을 보였다. 이는 이축 신축직물이지만 경사방향의 신축성은 일축과 비슷한 값을 보이며 단지 정련기 특성에 따라 경사방향 스트레치성을 10% 내지는 17% 정도까지 높은 값을 가지게 할 수 있다는 것을 보여주는 결과이다.
- 그러나 일축과 이축 스트레치 직물 간에는 큰 차이를 보이지 않음을 알 수 있다. 한편 정련기 4가지 습열처리조건에 따른 압축성은 작업 시 장력이 적게 걸리는 CPB(5번, 9번)와 로프식 연속 정련기(6번, 10번)에서 작업한 일축과 이축 스트레치 직물의 압축성이 다른 두 가지 기계보다 높은 값을 보였으며 이는 신축성에서 이들 두 가지 직물이 가장 높은 신축성을 보인 결과와도 일치성을 보이고 있다. 즉 공정작업 중 저장력을 받을 때 직물의 길이방향 인장력이나 두께방향의 압축력에 따른 변형이 많이 발생함으로써 착용 시의 안락한 감을 준다는 것을 예측할 수 있다.
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