초록 ▼

1. 최종(당해) 목표 폴리에스테르합성섬유와 신합섬, 나일론, 폴리에스테르 복합소재 직/편물에 함유되어 있는 유제/호제의 최적 제거를 위한 정련공정기술을 개발, 확립하여 이를 업계에 확산보급하고자 함. 2. 사업의 목적 및 중요성 신합섬 폴리에스테르섬유와 나일론, 폴리에스테르 복합소재 직/편물에는 고온 및 고속에 대응할 수 있도록 유제 및 호제를 다량사용한다. 이들 유제 및 호제의 제거를 위해 기존의 정련방법이나 설비를 사용하면 충분한 정련효과를 볼 수 없다. 또한 유제 및 호제의 제거에 따른 폐수방출을 억제하고 용수 및 각종 조

1. 최종(당해) 목표 폴리에스테르합성섬유와 신합섬, 나일론, 폴리에스테르 복합소재 직/편물에 함유되어 있는 유제/호제의 최적 제거를 위한 정련공정기술을 개발, 확립하여 이를 업계에 확산보급하고자 함. 2. 사업의 목적 및 중요성 신합섬 폴리에스테르섬유와 나일론, 폴리에스테르 복합소재 직/편물에는 고온 및 고속에 대응할 수 있도록 유제 및 호제를 다량사용한다. 이들 유제 및 호제의 제거를 위해 기존의 정련방법이나 설비를 사용하면 충분한 정련효과를 볼 수 없다. 또한 유제 및 호제의 제거에 따른 폐수방출을 억제하고 용수 및 각종 조제를 절감하여 에너지를 절약하고 오염을 저감하는 염색제품을 개발하기 위해 보다 향상된 염색가공기술이 필요하다. 이러한 염색가공기술에서 가장 먼저 시행되는 공정이 각종 유제 및 호제를 제거하는 전처리 공정이다. 전처리공정은 실제 염색가공공정에서 전체 불량률의 50%이상을 차지할 만큼 중요한 공정이다. 또한 전처리 공정의 양부가 염색공정에 치명적인 영향을 미치는 중요한 핵심공정이라 볼 수 있다. 특히 이 전처리공정은 염색가공공정 중에서 용수와 에너지를 가장 많이 사용하는 공정중의 하나이다. 따라서 에너지와 용수의 절감 그리고 이후의 폐수에 미치는 영향이 매우 크기 때문에 그 연구의 중요성은 더욱 크다고 할 수 있다. 섬유제품의 제조는 사로부터 직물이 되기까지의 Upstream공정과 염색가공 후 봉제공정의 Downstream공정간의 상호 긴밀한 정보공유가 무엇보다 중요하다. 이러한 제조공정간의 정보가 공유되지 않으면 후공정에서 작업 Trouble이 발생하게 되어 불량품으로 연결된다. 이러한 예로 방사공정에서 사용한 유제와 제직, 제편공정에서 사용된 호제 및 제직유, 편성유에 따라 가공공정중에 호발제 및 정련제가 정해진다. 그러나 국내에서는 영세한 Sizing업체 및 제직업체에서 단순히 작업능률을 올리기 위하여 후공정을 고려하지 않고 저가의 고융점 Wax나 호제, 유제를 사용하는 경우가 많다. 이러한 저가의 Wax나 호제, 유제는 불충분한 정련으로 직물중에 잔류하여 염색가공의 후공정에서 치명적인 불량발생의 원인이 된다. 더구나 Sizing업체나 제직업체에서 사용한 저가의 호제나 유제에 대한 정보는 후공정업체와 공유하는 경우가 극히 드물기 때문에 불량률의 발생이 증가되고 개선점을 찾는데 어려움을 겪는다. 따라서 직물 염색가공의 전처리 공정의 최적기술을 연구하여 그 결과를 종합적으로 분석정립하여 국내 염색가공업계에 확산 보급하는 것은 사고발생방지 및 고품질을 얻을 수 있는 첩경이며 국내 염색가공기술을 전반적으로 한단계 높일 수 있고 선진화시키는 가장 중요한 단계이며 국제 경쟁력제고를 위해 무엇보다도 우선하여야 할 기술분야라고 할 것이다. 그러나 지금까지 이러한 전처리 기술 즉 정련기술은 업체별로 산발적으로 연구되어 왔으나 각종 유제나 호제의 특성조사 및 분석, 직물, 편물에 따른 최적 유제, 호제의 제거를 위한 정련기술, 전·후공정의 상호 연관관계 그리고 전처리후의 폐수의 악성화를 최소화시켜 환경을 보전하는 기술 등의 전반적인 전처리기술에 대해 체계적으로 연구하여 국내 염색가공업계에 확산 보급한 실적은 전무한 실정이다. 따라서 그 결과, 실제 업체에서 가장 이 전처리기술의 보급을 기대하고 있는 실정이다. 따라서 이러한 기술을 체계적으로 개발 확립하여 이를 업계에 보급시켜 품질향상을 도모하고 환경을 개선하는 본 연구야말로 현 시점에서 가장 중요한 과제라고 할 수 있다 . 3. 사업의 내용 및 범위 1차년도 주요사업내용 - 유제의 요구특성연구 : 평활성, 대전방지성, 집속성, 내열성, 유화안정성, 정련성 - 호제의 요구특성연구 : 접착성, 안전성, 침투성, 흡습성, 호발성 - 유제와 호제의 상용성시험 : 전상점도, 흡수성(내수성), 흡습성, Tg 2차년도 주요사업내용 - 정련제 특성실험 : 기포성, 소포성, 침투성, 처리전후의 강신도, Hand Value 태평가, Presetting시의연기발생정도, Oil spot 제거성, 침윤성:(섬유와 전처리제와 상호 친화력분석) 재흡수력(재습윤성)Test: (오염유지와 전처리제와의 상호친화력분석) 정련 전 · 후 중량차이 - 정련 및 호발의 Mechanism 연구 - 정련 및 호발의 최적조건연구 - 정련효과실험 : 잔류유제량, 잔존호제량 - 정련후 폐수의 오염도 : BOD, COD, 생분해도, 탁도 - 정련제 특성실험 - 정련 및 호발의 Mechanism 연구 - 정련 및 호발의 최적조건연구 3차년도 주요사업내용(예정) - 세미나 실시 - 연구결과 Videotape 제작 보급 - 작업 Manual 제작 - 작업수첩(휴대용)제작 - 섬유개발시험공장을 통한 전처리교육 - 개발결과의 설문조사 4. 사업 결과 가. 생지유제의 함유량은 0.5～1.0%정도이나 호제에서는 3～10%정도까지 다양하게 분포되어 있다. 이는 대기업위주의 방적업체의 품질관리수준은 양호하게 관리되고 있으나 중소기업 혹은 영세기업 위주인 Sizing 업체의 기술수준, Sizing 설비의 정밀도, 제직업체의 과잉요구등으로 인한 결과로 사료됨. 나. 대부분의 방사유제는 상온 및 온수에서 완전용해되나 일부 용해되지 않는 방사유제도 있음. 방사유제검수항목에 용해성 항목을 추가할 필요성이 있으며 Coning oil 및 Wax류에서는 용해되지 않고 층분리현상이 나타나며 일부 온수에서 용해되는 것도 온도가 내려오면 다시 응고 또는 층이 발생함. 다. 용해성이 불량한 호제 또는 유제가 정련시 완전 탈락되지 않고 남아있으면 염착농도 차이 또는 불균염 현상이 발생하며 색상이 탁하고 얼룩현상이 발생할수도 있음 라. 정련제의 고형분시험에서 고형분함유량이 19～99%로 나타났으며 이는 정련조제 용해시 용해를 철저히 하고 계속 사용시에는 교반기를 사용하여 침전이 발생하지 않도록 관리할 필요성이 있음. 마. 직물에 대한 정련성 시험결과 포지종류별(혼용률) 정련성 차이가 심함으로 소재에 따른 정련조제의 선정, 정련기계별 작업조건 설정이 필요함. 이에 대한 대책으로서는 생지입고시 Lot별 관리가 필요하다고 사료됨. 바. CPB 처리조건에서는 강도저하가 10%미만으로 크지 않으며 정련기계별 차이도 거의 없음으로 공장별 조제의 사용량, 온도, 장력등이 표준작업이 이루어지는 것으로 사료됨. 사. 정련후 폐수의 오염도 측정결과 유제별, 정련제별로 COD, BOD, TOC 발생량에서 최저값과 최대값의 차이가 많은 것은 5배이상으로 심함으로 환경측면을 고려하면 upsteam에서 사용하는 방사유제, 호제, Coning oil, After oil, Wax 등의 성분, 작업조건, 사용량의 자료가 뒷공정인 염색가공공정에 연결될 필요성이 있음. 아. 생지 및 정련완료후의 잔지율의 측정에서 Morapex 시험기계를 사용하면 시험방법도 간단하고, data의 오차도 크지않으므로 이를 업체에서 이용한다면 공정 Line의 선정, 기계별, 포종별 작업조건 또는 계면활성제의 선정등의 활용에 좋을것으로 사료됨. 자. 현장 정련 시험에서 일반 연속정련기계와 Injecta 부착정련기에서 N/P직물과 N/C직물을 동일조건으로 정련결과 Injecta 부착정련기 효과가 미부착정련기보다 2배정도 우수함. Micro fiber 사용원단 또는 용해성이 불량한 유제/호제를 사용한 직물에서는 필히 Injecta 부착정련기에서 Over flow시키면서 정련할 경우 효과가 우수한 것으로 판단됨. (Injecta : 독일 Benninger사에서 개발한 정련기에 부착된 기계로서 고압 Steam을 이용하여 Roller에 비벼서 포지를 정련전에 팽윤시키는 역할을 하는 최신기계임. 특히 난용성 고융점 유제처리된 복합소재 직물에 주로 사용되고 있음.) 5. 결론 -국내 염색가공공장에서의 전처리 문제의 발생원인은 주로 방사, Sizing, 제직등의 공정에서 고융점, 난용성 Wax나 호제, 유제의 사용으로 인한 불충분한 정련으로 직물중에 잔류하여 염색가공의 후공정에서 불량발생의 원인이 되고 있음. 따라서 방적, 제직등 Upstream 과 염색가공의 Downstream 간의 정보를 공유할 수 있는 제도적인 System 구성이 필요하다고 사료됨. -방사유제의 대부분은 수용성으로서 냉수에서 쉽게 용해되므로 후공정인 정련공정에서 제거시 문제점이 없으나 일부제품에서 난용성 제품이 있으므로 방사공정에서 유제검수항목에 용해성 검사항목을 추가하여 검사할 필요성이 있으며 난용성 유제 판정시에는 후공정의 조절이 필요함. -일반적으로 Paraffin의 융점은 55～75■인데 현재 업체에서 사용중인 일부 복합소재용 Paraffin wax 및 일부 Coning oil은 70■에서도 용해되지 않으므로 고융점 Wax를 사용한 것으로 추정됨. 따라서 이러한 난용성 Coning oil, 고융점 Wax의 사용여부를 판정하는 것이 매우 중요함. 따라서 단기적으로는 방사, 제직 공정에서 난용성 Coning oil과 고융점 Wax 사용의 이력을 사전에 염색가공업체에 알려주든지 혹은 염색가공업체에서 자체시험시설로 판정하여야 하며 장기적으로는 조제업체에서 보다나은 수용성 Coning oil 및 저융점 Wax를 개발하여야 할 것임. -일반적으로 난용성 고융점유제는 기존의 정련 방법으로는 해결하기 어려운 사실을 발견하였음. 따라서 난용성 고융점유제 여부를 우선 확인 후, 현재 독일제 Benninger사의 Injecta를 고효율정련기를 이용하면 용해성이 불량한 유제/호제가 제거 가능하였음. 따라서 향후 난용성 고융점유제의 제거에는 고압steam을 이용한 고효율 정련기의 사용이 필수적임. -정련후 폐수의 오염도 측정결과 그 차이가 심함으로 환경측면을 고려한 유제, 호제등의 사용이 고려되어야 할 것이라고 사료됨. -최적정련효과 여부를 판단하는데 가장 중요한 기준의 하나인 잔지율의 측정은 시험결과 Morapex 시험장치(독일제)의 정밀도가 우수하였음. 향후 본 기계의 국산화가 이루어져 저렴한 가격으로 각 업체에 보급되어 정련효과를 바로 판정할 수 있는 척도가 되어야 할 것임. 6. 기대효과 - 기술정립효과 ‧지금까지 산발적인 정련공정의 연구를 체계적으로 분석하여 염색가공업체의 정련기술을 제고하였음. 즉 방사유제, Coning oil, Wax류 등의 효과적인 정련을 위한 불순물의 제거조건을 정량적으로 시험하여, 불량발생의 원인을 규명하여 효과적인 최적정련조건을 정립하여 방향을 제시하였음. - 환경개선 효과 ‧염색가공공정의 환경오염의 주요 원인인 재염, 재가공을 현격하게 줄임으로서 염료, 조제, 물, 에너지의 사용량이 감소됨으로 폐수 발생량이 감소되어 환경개선효과가 큼. ‧합성섬유, 신합섬, 복합소재의 전처리 조건 확립으로 인한 염색가공공정의 청정화로 작업환경의 개선. ‧사생산공정, Sizing, 제직공정과 염색가공공정 및 조제생산업체간의 정보공유로 인한 조제의 개발방향, 사용량 감소, 제품의 균질화로 생산성 향상으로 인한 원가 경쟁력 향상. - 경제적 기대 효과 ‧현장의 불량발생 및 재염 등의 감소로 원가 절감, 작업인원의 감소, 생산성 향상, 원가절감 및 생산성 향상효과

목차 Contents

• 제1장 서 론 ... 10
• 제2장 유제/호제 ... 13
• 제1절 유제정의와 기본적 이론 ... 13
• 제2절 유제의 구성과 분류 ... 14
• 제3절 방사유제와 호제의 상용성 ... 30
• 제4절 호제 ... 33
• 제3장 유제호제의 제거조건에 대한 고찰 ... 77
• 제1절 정 련 ... 77
• 제2절 계면활성제 ... 87
• 제3절 염색가공공정과 조제에 대한 고찰 ... 100
• 제4절 용 수 ... 127
• 제4장 실 험 ... 135
• 제1절 실 험 ... 135
• 제2절 결과 및 고찰 ... 151
• 제5장 결 언 ... 195
• 제1절 결과요약 ... 195
• 제2절 결론 ... 198
• 참 고 문 헌 ... 200
• 부 록 ... 202