[논문]면 생지의 액체암모니아, 저온플라즈마 처리

이명선; 이문철; 천태일

문제 정의

본 연구에서는 면 생지의 호발, 정련 공정을 생략하여 환경 부하가 적은 염색가공 기술에 대하여 검토하기 위해 면 생지를 액체암모니아 및 공기 저온플라즈마 처리한 경우의 호발, 정련에 미치는 효과에 대하여 고찰하였다. 여러 가지 전처리한 면 생지의 물 침투성, 흡습성, 홉수도 및 KES 측정에 의한 전단특성과 굽힘특성, 직접염료 (CI Direct Blue 1)로 염색하였을 때의 염색성에 대하여 검토하였다.

제안 방법

2.2 액체암모니아 처리 : 액체암모니아(NH₃) 실용화 처리기 (Nisshinbo Industry) 를 사용하여 미처리 면 생지를 -33.4°C에서 2초간 처리하였다. 그 후 hot drum에서 130°C에서 10초간 건조하고 마지막으로 1분간 steaming하였다[3].
2.3 저온플라즈마 처리 : 연속식 저온플라즈마 장치[4]를 사용하여 미처리 및 액체암모니아 전처리한 면 생지를 공기 플라즈마로 1 Torr에서 40초간 처리하였다.
2.7 염색 : 직접 염료 CI Direct Blue 1 (Tokyo kasei)을 사용하여 초기농도 1x10⁴ mol/L, 전해질 NaCl 5x10² mol/L, 욕비 500:1, 염색온도 60°C의 조건하에서 염색한 시료의 염색속도 (염색속도곡선, 반염시간) 및 평형염착량을 측정하였다. 염착량의 측정은 25% 피리딘 수용액에 의한 반복 추출법을 사용하였다.
2.8 물 침투성, 수분율 및 흡수도 : 각종 처리한 면 생지에 6µl의 증류수를 떨어뜨려 침투하기 시작하는 시간을 측정하여 젖음성을 평가하였다. 또한 수분율 및 흡수도는 전보[5]에 준해 실시하였다.
2.9 전단 및 굽힘 특성 : 미처리 및 전처리 면 생지를 KES FB I 인장 전단시험기를 사용하여 전단 탄성률(G) 및 전단 히스테리시스 폭(2HG, 2HG5)을 측정하였다. 또한 KES FB 2 굽힘시험기를 사용하여 굽힘 탄성률(B) 및 굽힘 히스테리시스 폭(2HB)을 측정하였다.
9 전단 및 굽힘 특성 : 미처리 및 전처리 면 생지를 KES FB I 인장 전단시험기를 사용하여 전단 탄성률(G) 및 전단 히스테리시스 폭(2HG, 2HG5)을 측정하였다. 또한 KES FB 2 굽힘시험기를 사용하여 굽힘 탄성률(B) 및 굽힘 히스테리시스 폭(2HB)을 측정하였다.
본 연구에서는 면 생지의 호발, 정련 공정을 생략하여 환경 부하가 적은 염색가공 기술에 대하여 검토하기 위해 면 생지를 액체암모니아 및 공기 저온플라즈마 처리한 경우의 호발, 정련에 미치는 효과에 대하여 고찰하였다. 여러 가지 전처리한 면 생지의 물 침투성, 흡습성, 홉수도 및 KES 측정에 의한 전단특성과 굽힘특성, 직접염료 (CI Direct Blue 1)로 염색하였을 때의 염색성에 대하여 검토하였다.
7 염색 : 직접 염료 CI Direct Blue 1 (Tokyo kasei)을 사용하여 초기농도 1x10⁴ mol/L, 전해질 NaCl 5x10² mol/L, 욕비 500:1, 염색온도 60°C의 조건하에서 염색한 시료의 염색속도 (염색속도곡선, 반염시간) 및 평형염착량을 측정하였다. 염착량의 측정은 25% 피리딘 수용액에 의한 반복 추출법을 사용하였다.
4 호발 . 정련 : 미처리, NH₃, 공기 플라즈마 및 NH₃/공기 플라즈마 처리한 면 생지를 호발제 Ractogen KS(과산화물계, Racto kasei, Japan) 15g/L 및 수산화나트륨 30g/L을 각각 사용하여 90°C에서 10분간 처리하였다.
환경 친화적 염색가공 기술에 대하여 검토하기 위해 면 생지를 액체암모니아 (NH₃)처리, 공기 플라즈마 처리한 경우의 호발, 정련에 미치는 효과, 염색성 및 역학적 특성을 검토하였다. NH₃ 및 NH₃/공기 플라즈마 처리에 친수성이 향상되어 물 침투성이 향상되었다.

대상 데이터

2.1 시료 : 면 브로드 (131.8 g/m²) 생지를 사용하였다.

이론/모형

8 물 침투성, 수분율 및 흡수도 : 각종 처리한 면 생지에 6µl의 증류수를 떨어뜨려 침투하기 시작하는 시간을 측정하여 젖음성을 평가하였다. 또한 수분율 및 흡수도는 전보[5]에 준해 실시하였다.

성능/효과

)처리, 공기 플라즈마 처리한 경우의 호발, 정련에 미치는 효과, 염색성 및 역학적 특성을 검토하였다. NH₃ 및 NH₃/공기 플라즈마 처리에 친수성이 향상되어 물 침투성이 향상되었다. NH₃, 공기 플라즈마, NH₃/공기 플라즈마 전처리한 경우는 호발 후 수분율, 흡수도가 증대하였다.
혹은 NH#공기 플라즈마 처리한 경우는 근소한 염색속도가 높아지는 경향을 나타내고 있다. 또한 P2 공정 처리의 경우는 P3, P4 공정에 비해 염색속도가 느린 것으로 보아 생지의 표백 후도 머서화가 염색속도에 크게 유효함을 알 수 있다.
/공기 플라즈마 처리한 면 생지의 물 침투성을 Table 1에 나타내었다. 미처리 면 생지 및 NHa 처리한 생지는 15분이 경과하여도 물이 침투되지 않았으나, 공기 플라즈마 특히 NH₃/공기 플라즈마 처리에 의해 물 침투성이 향상되었다. 이것은 공기 플라즈마 처리에 의해 생지 표면에 산소가 -OH 및 -COOH기를 형성하여 친수성이 향상되기 때문이라고 생각된다.
NH₃, 공기 플라즈마, NH₃/공기 플라즈마 전처리한 경우는 호발 후 수분율, 흡수도가 증대하였다. 역학적 특성으로부터 공기 플라즈마에 의해 태가 거칠어지는 경향이지만 NHm 처리에서는 유연해지는 경향을 보이며, 특히 NH₃ 공기 플라즈마 전처리의 두 가지를 병용 처리하는 것이 효과적이었다. 표백 처리에 의해 염색속도가 낮아졌으나, 머서화에 의해 염색속도가 증대하였다 표백 후 머서화 처리한 경우 (P3, P4).
호발 . 정련 처리 공정을 생략하여도 염색속도 곡선의 차이는 나타나지 않아 호발 · 정련 처리, 공정을 생략하여 환경 친화적인 효과를 얻을 수 있었다.

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