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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 100% 가염 폴리프로필렌 방적사와 폴리프로필렌과 wool, acrylic, rayon섬유 등과 혼용율, 섬도를 달리한 복합방적사를 제조하고 이들의 물성 특성을 살펴보고자 하였다.
제안 방법
- 복합 방적사의 균제도는 Uster tester 3(Uster Co., Switzerland)를 사용하여 측정하였으며 300m/min의 사속에서 5분간 통과시켜 U%, 결점수(imperfection, thin, thick, nep)의 개수를 측정하였다. 이 때 thin은 −50%, thick은 ＋50% 그리고 nep은 ＋200%를 판정 기준으로 평가하였다.
- 실의 표면 관찰을 위해 실체현미경(Mi-9000Zoom, World Sindo Co. Korea)을 사용하였으며, 복합방적사의 측면 모우형상을 살펴보았다.
- 본 연구에서는 폴리프로필렌, acrylic, rayon, wool을 사용하여 복합방적사를 제조하고, 섬도와 혼용율에 따른 인장특성, 균제도 특성, 굽힘특성, 잔털지수, 표면형상 등을 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
- 시료로 사용된 실 중, 폴리프로필렌 방적사(pp30, pp40)는 Yusung Tex.로부터, 폴리프로필렌/모 복합방적사(ppw)는 묘산 섬유(Co.)로부터, 폴리프로필렌/레이온 복합방적사(ppr)와 폴리프로필렌/아크릴 복합방적사(ppa)는 금보섬유(Co.)로부터 제공 받아 실험에 사용하였다. 실의 제조에 사용된 폴리프로필렌 섬유는 섬도 1.
- )로부터 제공 받아 실험에 사용하였다. 실의 제조에 사용된 폴리프로필렌 섬유는 섬도 1.6d, 섬유장 41mm가 사용되었다. Acrylic 섬유는 1.
- 6d, 섬유장 41mm가 사용되었다. Acrylic 섬유는 1.5d, 41mm, rayon 섬유는 1.7d, 41mm가 사용되었으며, wool 섬유는 평균섬도 4.5d, 51mm 섬유장의 스테이플 섬유가 사용되었다. 혼합비는 폴리프로필렌 100%, 폴리프로필렌과 acrylic(50:50), 폴리프로필렌과 rayon(60:40), 폴리프로필렌과 wool(40:60)이었으며 이 들 원료를 링 정방기(Zinser, MAT 670)에서 30Ne, 40Ne로 방적하여 실이 제조되었다.
- 5d, 51mm 섬유장의 스테이플 섬유가 사용되었다. 혼합비는 폴리프로필렌 100%, 폴리프로필렌과 acrylic(50:50), 폴리프로필렌과 rayon(60:40), 폴리프로필렌과 wool(40:60)이었으며 이 들 원료를 링 정방기(Zinser, MAT 670)에서 30Ne, 40Ne로 방적하여 실이 제조되었다. 혼용율과 섬도가 다른 복합 방적사의 특성은 Table 1과 같다.
이론/모형
- 복합 방적사의 인장특성은 KS K ISO 2062: 2012, C.R.E, B법에 의거하여 Instron 3345(Illinois Tool Works Inc. USA)를 사용하여 시료길이 100mm, 인장속도 100mm/min의 조건으로 절단강도, 절단신도를 20회 실험하여 평균치로 측정하였다.
- 복합 방적사의 굽힘특성은 선행연구(Koo, 2001)를 참고하여 시료를 제작한 후, KES-FB2를 사용하여 측정하였으며, 다음식(1)을 이용하여 굽힘강도를 산출하였다.
- 꼬임수를 측정하기 위해 KS K ISO 17202: 2008의 해연가연법을 이용하였고 1m당 꼬임수인 T.P.M(Twist per meter)으로나타내었으며, 실의 굵기에 관계없이 꼬임의 정도를 나타내는 꼬임계수도 나타내었다.
성능/효과
- 절단신도는 ppw>ppr>ppa의 순서로 나타났다. 절단강도가 가장 작게 나타난 ppw를 제외하고 100% pp 방적사와 혼섬사들 간의 절단강도를 비교해보면 혼섬 사의 강도가 100% pp 방적사의 강도보다 높게 나타났다. 이는 폴리프로필렌섬유의 특성 상, 표준수분율이 0.
- ppw는 혼섬사 중 가장 많은 잔털량을 보였는데 이는 사 구성섬유의 비율이 pp:wool (4:6)으로 크림프 특성이 있는 wool 섬유가 들어있기 때문에 섬유들의 배향이 균일하지 못하며, 바깥 섬유들은 랜덤하게 헝클어지는 사의 구조를 가짐으로써(Kim, 2015b) 잔털지수가 가장 높게 나타난 것으로 사료된다. pp 100%방적사와 pp혼섬사의 잔털량을 비교해 보면, 구성섬유의 크림프 특성이 있는 ppw를 제외하고, pp30과 pp40이 ppr, ppa보다 잔털지수가 높은 것을 알 수 있었다. 이는 폴리프로필렌 섬유의 특성 중 표준수 분율이 거의 0에 가까운 소수성에 기인하는 것으로, 방적 시 pp섬유의 마찰계수가 작아 섬유들끼리 포합도가 저하되어 사표면의 모우가 실 내부로 응집되는 비율이 줄어듦으로써 나타난 결과로 판단된다.
- 1. 폴리프로필렌 방적사의 섬도에 따른 인장특성을 살펴 본결과, 섬도가 높을수록 절단강도와 신도가 감소하는 것으로 나타났다. 혼섬사의 인장특성은 ppr>ppa>ppw의 순으로 rayon과 폴리프로필렌이 혼섬된 방적사가 절단강도가 가장 크게 나타났고 wool과 폴리프로필렌 복합방적사가 가장 작게 나타났다.
- 폴리프로필렌 방적사의 섬도에 따른 인장특성을 살펴 본결과, 섬도가 높을수록 절단강도와 신도가 감소하는 것으로 나타났다. 혼섬사의 인장특성은 ppr>ppa>ppw의 순으로 rayon과 폴리프로필렌이 혼섬된 방적사가 절단강도가 가장 크게 나타났고 wool과 폴리프로필렌 복합방적사가 가장 작게 나타났다. 절단신도는 ppw>ppr>ppa의 순으로 wool과 폴리프로필렌 복합방적사가 가장 큰 값을 보였다.
- 절단신도는 ppw>ppr>ppa의 순으로 wool과 폴리프로필렌 복합방적사가 가장 큰 값을 보였다. 또한 100% 폴리프로필렌 방적사의 절단강도는 복합방적사의 강도에 비해 낮게 나타났는데 이는 폴리프로필렌 섬유의 특성 상, 표준수분율이 0.05%로 거의 0에 가까운 소수성 때문에 마찰계수가 작아 인장 시 방적사를 구성하는 섬유 간 슬립(slip)현상이 발생하여 사 강도가 혼섬사에 비해 낮게 나타난 것으로 사료된다.
- 2. 폴리프로필렌 방적사의 균제도 물성을 살펴본 결과, pp30 보다 pp40의 불균제도가 높은 것으로 나타났다. 또한, 혼섬사인 ppa, ppr, ppw의 불균제도가 100% pp방적사에 비해 높게 나타났다.
- 4. 폴리프로필렌 복합방적사의 잔털지수를 살펴 본 결과, 100% pp방적사가 혼섬사에 비해 잔털지수가 높은 값을 보였다. 실의 굵기가 가는 pp40이 pp30보다 더 낮은 잔털지수를 나타내었다.
- ppw는 혼섬사 중 가장 큰 잔털 지수값을 보였다. 혼방된 구성섬유의 크림프 특성이 있는 ppw를 제외하고, pp30과 pp40이 ppr, ppa보다 더 큰 잔털지수 값을 가지는 것을 확인하였다.
- 5. 폴리프로필렌 복합방적사의 표면형상을 살펴본 결과, 잔털 지수가 가장 높았던 pp30은 실의 굵기가 굵고 따라서 실의 단면적이 커서 실의 바깥쪽 가장자리 모우의 수가 많음을 확인할 수 있었다. ppw의 표면상태를 보면 3mm 이상의 모우가 길게 바깥쪽으로 돌출한 것을 볼 수 있었다.
- 원착섬유에 의존할 수밖에 없었다. 따라서 폴리프로필렌 섬유는 섬유의 주 용도인 의류용에서 외면을 받아 폴리에스터나 나일론과 같이 다양한 형태로 개발되지는 못하고, 산업자재, 생활자재용 분야에서 성장을 보였다. 이러한 가운데 최근 분산염료를 고농도로 분산시켜 pellet으로 입자분산력을 극대화한 color master batch 공정을 도입하여 가염 폴리프로필렌이 개발되면서 패션성이 요구되는 의류분야에서의 다색전개성이 가능하게 되었고(Kuo et al.
후속연구
- 이상의 연구 결과를 통해, 폴리프로필렌 방적사와 다른 섬유와의 혼방을 통한 복합방적사의 개발은 폴리프로필렌 섬유의 경량성, 흡한속건성, 발수성, 배수성, 보온성, 항정전기성 등의 장점에 촉감과 착용쾌적성, 패션성이 더욱 부각되어 의류용 섬유시장에서의 가치가 확대될 것으로 기대된다.
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