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섬 유 가 공

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(1)

섬 유 가 공

www.textopia.or.kr

대구경북지방 중소기업청, 전상민 연구원 jbmba@smba.go.kr

한국섬유개발연구원

섬 유 정 보 팀

(2)

목 차

1. 마무리가공의 목적 ··· 1

2. 마무리가공의 종합적 분류 ··· 1

3. 셀룰로오스 섬유의 수지가공 ··· 4

3.1 수지가공제 ··· 4

3.2 셀룰로오스와 그 혼방직물의 수지가공법 ··· 5

4. 합섬직물의 마무리가공 ··· 6

4.1 대전방지가공 ··· 7

4.2 기계적 만짐새가공 ··· 8

5. 발수가공 ··· 10

6. 특수가공 ··· 13

6.1 방오가공, SR 가공 ··· 13

6.2 방염가공과 난연가공 ··· 15

6.3 항균방취가공(위생가공) ··· 17

6.4 소취가공 ··· 18

6.5 방향가공 ··· 19

6.6 코팅가공 ··· 19

6.7 투습방수가공 ··· 21

6.8 접착심가공 ··· 22

6.9 라미네이트가공 ··· 24

6.10 Flocking ··· 25

6.11 주름가공 ··· 26

6.12 항필링가공 ··· 27

6.13 심색가공 ··· 27

6.14 자외선 차폐가공과 UV 차단가공 ··· 29

(3)

1. 마무리가공의 목적

마무리가공은 염색 또는 날염된 직물 또는 편물의 그 소재로서의 가치를 높이기 위 해서, 마지막에 행하여지는 가공이다. 그리고 그 목적은 크게 2가지로 분류할 수 있다.

① 기능적 성능부여

면으로 대표되는 천연섬유, 각종 화학섬유도 소재본래의 특징을 지니는 한편, 결점 도 더불어 지니고 있다. 그 독자적인 결점을 보완하고, 그 기능성 효과를 향상시키는 것으로 용도에 맞게 부여되는 방수가공이나 항균가공 등 그 종류는 매우 많다.

② 감성 부여

각종 만짐새가공이 이에 해당한다. 천연섬유나 합성섬유, 스판, 장섬유의 만짐새를 더욱 특화시키거나, 생지표면에 독특한 광택, 매끈함, 주름 등을 부여해서, 시간, 감촉 등의 관능적 성능을 향상시키는 것이다.

2. 마무리가공의 종합적 분류

마무리가공은 체계적으로 설명을 하는 것이 곤란한 분야로 3가지 분류법이 일반적 으로 행하여지고 있다.

① 섬유소재에 따른 분류

섬유소재의 장점을 살리고 결점을 보완하는 것이 기본으로, 마무리가공기도 소재특 성을 살리는 관점에서 목적, 방법이 다르다.

목면 (흡수성, 흡습성 우수, 수축, 주름불량) → 방축, 방추가공 폴리에스테르 (수축, 방추성 우수, 방수성 불량) → 흡수가공 등

② 가공효과에 따른 분류

일반적으로 생각하는 분류법으로 각종 소재의 직편물에 부여하고자 하는 기능성, 감성으로 불리어진다.

방축가공, 방추가공, 발수가공, 난연가공 등

③ 가공수단에 따른 분류

(4)

크게 나누어 화학적 가공과 물리적 가공 및 양자를 조합한 것과 다양한 수단이 있 다.

플라즈마처리나 바이오기술의 응용 등 신기술이 개발되어지고 있다.

표 1은 마무리가공의 종합적 분류표를 나타낸 것이다.

표 1 마무리가공의 종합분류표

화학적 가공 (I) 섬유를 대상으로 한 가공

섬유 변화

내 부 구 조 변화

팽윤작용 완화효과 수축효과 Mercer화 파치멘트화 비결정화

방축 크레핑

실켓,액체암모니아 오간디가공 염색성향상 결합 절단과

재생

Set 효과 중합도저하

양모의 화학적 Set

폴리에스테르의 항필링가공 방사선가교 가교생성, 내열화효과 폴리에틸렌의 가교

표 면 구 조 변화

손상작용 가수분해

표면마찰성 변화 표면의 화학적 성질변화

양모의 탈스케일처리 아세테이트의 표면개질 폴리에스테르의 저온플라즈마처리 성분 변화 분해용출 정제효과 정련, 표백

처리제의 결합, 부착에

의한 변화

섬 유 내 부 의 결합부

측쇄에 의한 개질

결합기에 따른 성질 변화

셀룰로스의 반응염색, 반응형 방염제, 그라프트중합에 의한 흡습가공

가교에 의한 개질

Set 효과 방추효과 내열화 효과 불용화 효과

퍼머넌트프레스가공 수지가공, W&W가공 나일론의 염화시아눌가공 PVA의 디알데히드가공 흡착, 부착 흡착효과 염색

방충가공 실크의 주석증량 부착, 석출 양모의 방염가공(자프로)

아크릴의 도전가공(CuSx생성) 섬 유 표 면

에서의 결 합, 부착

측쇄에 의한 개질

개면적 성질변화 반응형 발수가공 시란화합물에 의한 항균방취가공 2차결합의 부

계면적 성질변화 발수가공 발유가공 대전방지가공 친수가공

외관변화 소광가공(TiO2 미립자) 안료염색

피막효과 양모방축가공(수지피복) 방융가공(멜라민피복) 금속도금

금속증착

1차결합 계면적 성질변화 폴리에스테르의 아크릴산 플라 즈마 grafting

(5)

화학적 가공(II) 사, 직물을 대상으로 한 가공

섬유(사) 간의 운동성

변화

사, 직물의 섬 유 배 열 의 변화

부분수축 형태의 난잡화

숭고화

치리맨 크레이프 Bulky사 섬유(사)간의

접합, 접착

고정작용 강도증가 호부

부직포(수지 기타) 카페트의 packing 고정효과

경화효과

slip방지 호제마무리가공 경화마무리가공 섬유(사)간의

마찰성 변화 마찰 증가작용

강도증가 경화효과

방적사의 콜로이드실리카처리 호부

마찰 감소작용

유연작용

인열강도향상

유연가공

폴리에스테르 감량 수지가공의 유연제 겸용

복합물의 성능부영

표면피막 간격 충전 불통기성화 불통기성 방수가공 방풍가공

신표층 형성 외관, 물성변화 복합성능 부여

투습성 피막가공 합성피혁 블럭가공

충전 복합일체화 보강효과 직물투여 컨베어벨트, 타이어, FRP

적층 라미네이트

본딩

복합성능 부여 양면성능 부여

라미네이트 본딩된 직물

물리적가공 (I) 섬유를 대상으로한 가공

섬유변화

섬유 형태변화 루프, 굴곡부여 숭고화, 신축화 가공사 내부구조변화 열운동작용 완화, 재결정화,

Set효과

벌키사 Heat-set

물리적 가공(II) 사, 직물을 대상으로한 가공

기본구조 변화

치밀화 자기포복작용

얼킴작용

felt화 보강효과

양모felt

Need punching (부직포)

Loose 화 주물림작용 유연화효과 컴피트가공, 파포, 유포 부형화 밀어넣기 작용

변형고정

방축효과 외관변화

썬포라이즈 모아레가공 엔보싱가공 주름가공

표면구조변화

기모 모우섬

섬유개방

외관 변화

보온성 증가

침포기모 에메리기모 모포의 기모

평활화 전모

압축작용

외관변화 외관변화

샤링, 모소 광택내기 프레스 카렌더

(6)

3. 셀룰로오스 섬유의 수지가공

셀룰로오스 섬유는 흡습성과 쾌적한 촉감을 지니고 있지만, 세탁하면 수축하기 쉽 고, 주름지기 쉽다. 이 결점을 극복해서 셀룰로오스에 이지케어성을 부여하는 기술이 수지가공이다.

3.1 수지가공제

수지가공액의 일반적 구성을 표 2에 나타내었다.

표 2 수지가공액의 구성약제

base수지 (내부수지)

요소 포름알테히드 초기축합물 섬유소 반응형 환상요소수지

선상화합물

컨트롤 수지 축합계

중합계

멜라민 수진 고축합요소수지 아크릴계 기타

촉매 금속염계

유기아민염계

실리콘계 왁스계 기타

발수유연제 슬리방지제 침투제 기타 유연제

조제

주된역활 방추성, 방축성 W&W성 부여

경도부여 만짐새조절

수리경화조제

유연성부여 강도개선

(7)

3.2 셀룰로오스와 그 혼방직물의 수지가공법

섬유가공의 기본이라 할 수 있는 이 방법은 Pad-Dry-Cure법이 가장 일반적으로 행 하여지고 있는 방법으로 가공목적에 따라 가공공정을 바꿀 수 있으며 표 3과 같이 다 양한 가공에 응용되고 있다.

표 3 Pad-Dry-Cure법에 의한 각종 수지가공공정

․ 일반수지가공

Padding-건조-열처리-세정-건조 Pad Dry Cure

․ 광택 또는 형태부여가공

Padding-건조 - 켈런더링-열처리-세정-건조 Pad Dry 엠보싱 Cure

․ DP(Post Cure법) 가공

Padding-건조-재단-봉제-Press-열처리 Pad Dry Cure

이 밖의 가공방법으로서, Wet-Cure법, Steam-Cure법, 기상법 등이 있지만 그다지 많이 행하여지지 않는다.

(a) 수지욕 배합

가공목적에 따라 수지, 촉매, 유연제 등이 조합되는 가공욕은 ① 수지욕이 안정하면 서 장시간의 작업 중에 변화되지 않을 것. ② Gum Up 하지 않을 것. 또는 처리욕이 산성이기 때문에 ③ pH영향을 받기 쉬운 물질 (형광염료, 에멀젼의 이온성)은 주의할 필요가 있다.

(b) 침지패딩 (Pad, Padding)

수지욕에 직물을 침지해서, 맹글로 짜는 공정이 padding이다. 이 공정은 가공효과 를 충분히 발휘시키기 위해서, 직물전체에 균일하게 부착 침지시켜, 재현성이 좋은 가 공이 되게 한다.

(c) 예비건조 (Dry, Pre-drying)

Padding공정을 거친 직물은 다량의 수분을 함유하고 있으므로, 수분을 제거할 필요

(8)

가 있다. 그러나 갑자기 고온에 접촉하면 급격히 수분이 증발해서 직물내부에 침투한 수지 등이 직물표면에 migration하여, 그 부분에서 축합한다. 그렇기 때문에 표면은 딱 딱해지고 직조직 성질을 크게 저하시킨다.

이것을 방지하기 위해서 저온에서 예비건조 (80∼120℃)할 필요가 있다.

(d) 기계적 처리

예비건조 단계에서는 수지는 반응하지 않고 직물의 성능은 미가공한 것에 가깝다.

따라서 기계적인 힘을 가하면 희망하는 형태를 직물에 부여할 수 있다. 이 원리를 이 용해서 엠보싱가공, 광택내기 가공, PP가공 등의 항구적인 형태부여가공을 행 할 수 있 다.

(e) 열처리 (Cure, Curing, baking)

예비건조로 수지, 촉매의 농도가 높아져 섬유와 반응하기 용이해지지만, 단시간으로 열처리함으로써 반응이 진행된다. 직물 상에서는 수지의 고분자화, 섬유와의 반응, 불 용화가 진행됨과 더불어 직물의 형태가 고정된다. 직물에 방추, 방축성 등의 성능을 지 니는 중요한 공정으로 가공온도 관리도 충분히 행할 필요가 있다.

그리고 필요이상의 강한 조건하에서는 급격한 강도저하가 일어나므로 적정조건에서 의 가공이 필수이다.

(f) 세정 (Soaping)

열처리한 직물 상에는 일반적으로 미 반응한 수지, 촉매, 조제 등이 잔유하는 경우 가 많다. 이러한 잔유물은 경시적으로 가공 포에 악영향을 미치는 경우가 있으므로 세 정을 할 필요가 있다. 그리고 세정은 포름알데히드 양의 저감, 냄세제거, 만짐새 조정 에도 효과적이다. 세정은 그 목적에 따라 강알카리세정, 중성세정, 탕세정, 수세정 또는 이들을 조합하여 행한다.

4. 합섬 직물의 마무리가공

합섬직물의 만짐새는 소재, 설계, 준비공정에서 대부분 결정된다. 기능성에 대해서 도 가공제에 의한 마무리가공은 섬유표면이나 실, 또는 조직에의 부착, 혹은 피막형성 이기 때문에 현저한 기능향상은 기대할 수 없다. 가공제에 따라서는 가공에 의한 특징 과는 상반해서 열화현상이 나타난다.

(9)

4.1 대전방지가공

폴리에스테르나 나일론은 대전방지제나 유제가 염색공정에서는 제거되어 마찰 대전 되기 쉽다. 제단, 봉제 및 착용 시의 대전현상을 최소한도로 하기 위해서 마무리공정에 서는 대전방지제를 겸용하는 것이 불가결하며, 수지가공, 발수가공, 방오가공 등, 모든 가공에 대전방지제가 필요하게 된다.

대전방지제의 작용은 마찰에 의해 발생되는 정전기를 대전방지제의 친수기에 흡착 하는 수분에 의해 도통분산시킴과 더불어 이온성 대전방지제가 지니는 도전성에 의해 정전기 발생을 방지하기 위함이다.

아무튼 대전현상은 접촉하는 소재, 접촉되는 정도 및 관계온도에 의해 결정되고, 특 히 저습도에서는 효과에 한계가 있다.

(a) 대전방지제의 가공예

폴리에스테르 100% 가공사 직물에 준내구세탁성의 대전방지제를 적정온도에서 처 리한 결과를 표 4에 나타내었다.

표 4 대전방지제의 종류와 가공포 특성예 대전방지제

농도 Sol(%)

마찰대전압(V)

물얼룩

견뢰도

이온계 가공포 세탁3회후 물 마찰

미가공포 - - 3000이상 3000이상 ○ 5 5

카치온형 카치온 2 200 680 ○ 4-5 4

제4급 암모니윰염 카치온 6 70 2400 ○ 4 3

P.E.T와 P.E.G의

블록폴리머 비이온 14 20 80 △ 2 2

알킬P.E.G =

인산에스테르 비이온 2 30 3000이상 × 3 3-4

베타인형 비이온 0.5 20 3000이상 ○ 4-5 3-4

(주) 염료 : C.I.Disperse Blue 81 2% o.w.f

세탁 : 합성세제 1g/ℓ 1:50 40℃× 10분 세탁후 수세 견뢰도: 물 25℃ + 1616시 마찰학진형 (습)

물얼룩 : 물 1방울 적하 120-130℃ 다림질건조 마찰대전압: 로터리스타틱메터 20℃ 65% 400rpm 가압 500g 면포

표 5에 폴리에스테르 직물을 사용해서 현재 사용하는 대전방지제에 멜라민수지, 불

(10)

소수지에 겸용한 특성을 나타내었다.

표 5 대전방지제를 겸용한 가공효과

이온성

AS제 단독 멜라민가공 불소가공

제전 물얼룩 제전 물얼 구리

룩 경도가공 제전 발수 TF-53

파렉트 A55 파렉트 MH 실스탁 1173 나이스폴FL 파렉트 AGS 파렉트 OP-@

카치온 카치온 카치온 약카치온 카치온 비이온 카치온

○-△

○-△

×

○-△

○-△

○-△

○-△

○-△

○-△

○-△

○-△

○-△

×

× 가공효과, 내구성, 견뢰도영향, 발수와의 겸용효과를 포함한 모든 특성을 만족하는 가공제는 구하기 어려우며 각각의 목적에 맞게 조합한 것을 선택할 필요가 있다.

(b) 대전방지효과 판정

측정방법은 마찰대전압(적정한도 200-300V 65% RH)이외에 누예저항 (109-1010Ω)반 감기(3-5초) 또는 클린칭법이 있다. 또한 간이법으로 펼쳐서 마찰한 직물을 담뱃재에 대어 재가 흡착하는 상태를 관찰함으로써 제전성을 비교할 수 있다.

저습도환경이나 방진성이 요구되는 용도에 적용하기 위해서, 40%RH (2000V 정도) 또는 30%RH (3000V 이하)측정이 일반적이지만 데이터에는 이러한 측정조건을 기입해 두지 않으면 안된다.

세탁성이 좋고 저습도에서도 효과가 감퇴되지 않는 제품은 후가공에서는 어렵고, 원사에서 개질된 제전성 또는 도전성소재, 혹은 도통성성분을 혼입한 직물에 의해 얻 어진다.

4.2 기계적 만짐새가공

만짐새를 조정하기 위해 가공기를 사용하는 방법으로 그 효과는 소재의 형태에 따 라 약간 차이가 있다.

(a) 컴피트가공

수축가공의 선포라이즈와 동일한 원리로 고무벨트의 신장수축을 이용한 가공으로 그림 1에 수축기구를 나타내었다. 독특한 만짐새가 얻어지므로 많이 이용되고 있다.

(11)

그림 1 컴피트 수축기구

(b) 카렌더가공

카렌더는 금속성 경질롤러과 비금속성 연질롤러로 만들어진 접촉점 사이를 직물을 연속적으로 통과시켜, 경질롤의 매끈함과 부드러운 만짐새를 부여하는 단섬유용 기계 로 사용된다. 그림 2에 카렌더 기구를 나타내었다.

그림 2 카렌더 기구

이밖에 롤면에 가는선을 치밀하게 새겨넣어 실크와 같은 광택을 요구하는 슈라이너 카렌더나 팰트의 탄력성을 이용하는 팰트카렌더 등이 있다.

(c) 턴블러가공

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건조 및 스팀부여의 준건조상태에서의 만짐새내기가 행하여진다. 턴블러의 회전에 따라 직물은 굴곡, 주물럭, 마찰 등의 작용을 무장력하에서 받아, 만짐새, 방축효과를 받는다.

(d) 기모가공

모표면이나 루프를 가볍게 침포로 긁어 일으키는 것, 또는 표면을 가볍게 기모하는 것은 만짐새를 소프트하게 하는 효과가 크다. 침포기모로 영국식은 온화한 기모가 되 고, 프랑스식은 거친 기모로 면, 단섬유직물에 사용된다. 독일식은 양자의 중간정도이 다. (p113쪽 참고)마무리가공공정에서의 기모는 소위 마무리기모로 외간을 가지런하게 하는 정도의 기모이다.

5. 발수가공

직물이 통기성을 유지한채 물에 잘 젖지 않는 성질을 부여하는 것이 발수가공이다.

이에 비해서 방수가공은 물을 통과하지 못하도록 섬유, 사, 봉제땀을 방수제를 연속층 으로 채워넣어 기류도 통하지 않도록 하는 가공이다. 방수, 발수모델을 그림 3에 나타 내었다.

그림 3 방수와 발수 모델

발수원리는 섬유표면상의 물의 접촉각을 증가시키는 것이다. 그림 4에 나타낸 바와 같이, 고체/액체/기체의 3상접촉점에서 액면에 그은 절선과 고체/액체계면을 이루는 각도 (θ)를 접촉각이라 하며, θ가 작을수록 젖기쉽다. θ>90에서는 발수성을 지니고, θ

<90에서는 습윤성을 나타낸다.

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그림 4 고체(섬유면)의 물방울과 접촉각

의류용 발수가공제품에 요구되는 성능으로서는 발수성 이외에 세탁성, 내드라이크 리닝성이 우수할 것 등이다. 나아가 가공하기까지의 수지와의 상용성, 염색포의 변색, 견뢰도에의 영향이 적고, 쵸크마크가 없고, 만짐새가 양호하며 독성이 없어야 한다.

표 6에 주된 발수가공제를 나타내었다.

표 6 발수가공제 종류와 구조

종류 구조 비고

파라핀 CnH2n+1 페트록스 P200

발수 ○ 발유× 내구×

만짐새◎

지방산아라미드 CnH2n+1CONHCH2OH 유니베란WA PA 알킬에틸렌요소 CnH2n+1NHCON - CH2

\l CH2

파라지트 RS RSN

실리콘계 수지 Polon MR

발수 ○ 발유× 내구 ○ 만짐새 ○-△

불소계 수지 아사히가드

발수○ 발유 ◎ 내구 ◎ 만짐새 ○

많이 사용되고 있는 것은 실리콘수지와 발유효과를 지니는 불소계 가공제이다. 이 러한 수지는 피막성능이 높고, 발수성, 만짐새도 좋으며, 천연섬유는 물론 합성섬유에 도 사용되고 있다. 표 7은 발수가공 예를 나타내었다.

(14)

표 7 폴리에스테르직물의 발수가공예 아사히가드 AG 710

스미텍스레진 M3 케터리스트 O 썬스탁 KT 305C

불소수지 멜라민가교제

촉매 대전방지제

4∼6%

0.1∼0.3%

0.03%

1%

건조 120℃, 열처리 150× 3분

아사히가드(아사히글래스)에는 약 20가지 타입이 있으며, 소재별로 성능중시형과 만짐 새중시형으로 분류하고 있다. 계통도를 그림 5에 나타내었으며 현재사용하는 타사제품 도 부가하였다.

그림 5 불소수지계통도 (아사히가드,기타)

(15)

6. 특수가공

화학약품이나 특수조작으로 어떤 특수한 기능을 부여하는 것을 목적으로하는 가공 이나 시장수요의 다양화에 따라 제품에 새로운 부가가치를 추구하기 위해기존의 방법 과는 다른 방법으로 가공하는 것을 특수가공이라 한다.

일반마무리가공과 특수마무리가공의 경계선에는 명확한 구분이 없지만, 상식적으로 표 8을 특수가공으로 구분하였다.

표 8 특수마무리가공의 종류

대상섬유 가공종류

모든섬유 코팅가공, 본딩가공, 방염가공, 방오가공, 항균가공, 오팔가공, 금속도금가공(플라즈마가공), 방추가공

합성섬유 내구대전방지가공, 친수가공, 항필링가공

양모 방충가공, 방축가공

6.1 방오가공, SR가공 (Soil resistant finish)

섬유소재가 면에서 합섬으로 가공이 보통가공에서 수지가공으로 전체가 소수화방향 으로 추진되어 오염 되기 쉽고, 부착한 오염이 떨어지기 어렵게 된다. 오염은 그 종류가 대단히 많고, 착용시의 부유하는 먼지에 의한 오염, 땀등의 오염, 세탁시의 재오염, 얼룩오염 등이 있으며, 이러한 오염에 대해 전부를 만족하는 방오가공은 없다.

오염의 원인을 몇가지 그룹으로 나누어 각각에 대한 가공법을 취하는 것이 현실정 이다.

(a) 오염방지 인자

① 먼지오염방지 (Anti Static)

먼지가 부착하는 것은 주로 섬유의 정전기가 원인이므로 합섬부분에 대전방지제를 처리해서 먼지오염을 방지한다.

② 세탁재오염방지 (Anti Soil Redeposition)

세탁중에 일단 액중에 나온 기름 등의 오염이 다시 직물에 부착해서 오염되어 세탁

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을 반복할 때에 직물이 거무스름해지는 것이 세탁재오염이다.

이들을 방지하는 가공법은 섬유를 친수화하는 방법이 있다. 이것에는 섬유자체를 개질, 표면 그라프트하는 방법과 후가공하는 방법이 있고, 후가공은 친수기가 있는 화 합물을 섬유와 결합시켜 표면을 친수화한다.

③ 얼룩오염방지, 오염 부착 난이 (Soil Repellency)

불소계 수지에 의한 발유가공, 발수가공이 얼룩오염방지 가공법이다.

④ 오염 탈착용이 (Soil Release)

일단 부착한 오염을 세탁함으로써 떨어지기 용이하게 하는 가공으로 아크릴산 에스 테르계 수지로 처리하는 방법이 있다.

소비과학적으로 어느상품에 어떠한 SR기능이 필요한지를 분류하면 표 9와 같다.

표 9 용도별 SR가공의 필요성

용도 색 오염

제거성

재오염 방지성

정전기

방지성 얼룩오염방지성

내의 속옷류 흰색,담색 ◎ ◎ ○ ×

중간옷 와이셔츠 흰색,담색 ◎ ◎ ○-◎ △

스포츠셔츠류 다양한 색 ◎ △ ○ △

바깥옷

작업복 다양한 색 ◎ △ ○ ○

케주얼웨어 다양한 색 ◎ △ ○ ◎

흰옷 흰색,담색 ◎ ◎ ○ ○

◎: 특히 필요, ○:필요함, △:있으면 좋음, × :필요없음

(b) 방오가공상품

① 슈퍼코모레틱․에버렛II (토레이 브랜드)

폴리에스테르 및 면혼방 교직물에 대해 내구성있는 제전, 흡수, 방오성을 부여하는 가공이다. 이것은 염색시에 친수성가공제를 염욕중에 첨가해서, 섬유표면에 흡착시킨다.

이어서 마무리가공시에 특수제전제를 부여해서 친수가공제와 결합시킨 것이다.

PET 100% 직물의 가공공정

relax․정련 - 건조 - Heat Set - 염색․친수가공제 처리 - 환원세정 - 건조 - 특수제전 제․마무리가공제 Pad - 건조 - Set

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② 코모보니트․Repel-SR (토레이 브랜드)

오염되기 어렵고, 오염이 발생해도 제거가 용이한 효과를 추구한 가공으로 PET/PET혼방직물에 내구성이 있는 발수, 발유 및 SR효과를 추구한 가공이다. 가공 제는 수지가공과 동일한 방법으로 부여한다.

③ 코메레틱

수계우레탄수지에 의한 내구성 제전가공으로 수지가공과 동일한 방법으로 가공제를 부여한다.

6.2 방염가공과 난연가공 (Flame proof finish)

방염가공이란 원래 이연성, 가연성인 섬유에 작은 불꽃을 가까이 했을때 타들어가 는 것을 방지하기 위해서 타기 어렵게 하는 가공이다. 각 섬유의 연소성을 표 10에 나 타내었다.

LOI(한계산소지수)는 비교적 정량적으로 연소성을 나타내는 수치로 나타낸다.

표 10 각종섬유의 연소성

섬유명 LOI 연소성 분류

Cotton Rayon Acetate

Acryl

18 19 17 18

이연성

(쉽게 불이 붙어 금방 타들어감) Polyester

나일론 실크 양모

23 22 23 24

가연성

(쉽게 불이 붙지만 천천히 타들어감) 아크릴계

노멕스 염화비닐

26 28 37∼40

난연성, 자기소염성

(불꽃에 접할때만 타고, 불꽃을 멀리하면 꺼짐)

섬유는 타기 쉬운 셀룰오로스부터 대부분을 차지하는 합섬은 비교적 불이 붙기 어 려운 위치에 있지만, 타기 어려운 난연섬유는 특수한 것이다.

(a) 방염가공방법

섬유를 방염가공하는데에는 방사원액에 방염제를 혼입하는 방법도 있지만, 일반적 으로 후가공으로 행한다. 폴리에스테르의 경우, 분산염료와 마찬가지로 침염법 또는 써 모졸법에 의해 방염가공된다. 그밖에, 카시트, 텐트 등은 이면 코팅법이 이용된다. 레이

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욘, 면은 pad-dry-cure법으로 행한다.

방염제에는 많은 종류가 있으며, 약제의 종류 및 가공방법에 따라 그 효과가 일반 적인 것과 비교적 내구성을 지니는 것이 있다. 표 11에 주요방염 가공제를 나타내었다.

표 11 주요방염가공제

대상섬유 내구성 화합물 특징

셀룰로스 일시적 붕소계 저가, 잔진있음

암모니윰염계 저가, 효과우수 설파민산계 저가, 잔진있음

금속화합물 물에 불용, 가공하기 어려움 내구성 인, 질소계 화합물 (THP-염)

효과큼, 가종가공법있음 (THPOH)

암모니아가스 고착법 (유기인 화합물)

Pyrovatex CP가 대표적임, 효과우수 (인, 비닐기)

Fyrol 76이 대표적임, 효과큼 합성섬유 내구성 인, 할로겐계 화합물 (트리스호스패트)

PET․아크릴․트리아세테이트에 효과 할로겐계 화합물 (요소화비스패놀A유도체)

PET에 효과큼

양모 내구성 Ti․Zr 화합물 외관, 촉감에 변화없음

(b) 방염가공 상품

․ 논바나이즈․안프라II (토레이 브랜드)

테트론직물을 염색가공공정에서 난연성을 부여하는 가공으로 분산염료와 유사한 거 동으로 방염제가 섬유내부에 흡진된다. 내세탁성, 트라이크리닝성이 있다.

다음과 같은 가공공정으로 처리한다.

리렉스 정련 - 건조 - 염색, 난연동시처리 - 환원세정 - 건조 - 마무리 pad - 건조 - 열처리

(c) 난연성 섬유

섬유자체를 타기 어려운 성질로 폴리머 단계에서 가공한 것으로는,

에스테르에서는「하이무」, 리노직에서는「타프반」,아크릴에서는「엑슬란NX」. (전부 Toyobo)이 있다. 세탁내구성이 우수하다.

그리고 현재로는 한가지 가공제로 어느섬유에나 적합한 방염제는 없고, 분류해서

(19)

사용하고 있다. 더욱이 혼방품에 대한 내구성 방염가공은 어렵다.

(d) 연소성 시험방법

시험방법에는 수직법, 수평법, 45°법 등 많은 종류가 있으며, 용도에 맞는 평가항목 과 시험방법을 선정할 필요가 있다. 평가항목은 다음과 같은 의미를 지닌다.

잔염시간 : 가열종료로부터 시험편이 불꽃을 내며 계속 타는 시간 잔진시간 : 가열종료로부터 시험편이 무염연소를 정지할 때까지의 시간 여진시간 : 시험편의 불꽃이 꺼지고부터 연소를 정지할때까지의 시간 탄화면적 : 시험편이 연소, 용융, 탄화한 부분의 면적

6.3 항균방취가공 (위생가공)

인체 주위에는 많은 균이 있고, 세균이나 곰팡이에 둘러싸여 생활하고 있다고 해도 과언이 아니다. 미생물의 형상, 크기를 표 12에 나타내었다.

표 12 미생물의 형상과 크기

미생물 형상 크기(㎛)

세균 폭 0.5∼1

길이 0.5∼5

곰팡이 균사폭 5∼30

포자직경 3∼10

효모 입경 3∼4

직경 3∼10

바이러스 직경 150∼180nm

bacteriophage 두부폭 15∼80nm

인간의 피부에는, 상시균이 많은 종류가 있고, 그 중에서도 가장 많이 존재하는 것 이 “황색포도상구균”이다. 운동이나 일을 할 때 땀을 흘리면 이 균의 활동으로 땀에 함유되어있는 요소가 암모니아로 바뀌고, 독특하면서 혐오스러운 냄새를 낸다. 그리고 무좀이 있는 사람이 장시간 신발을 신고 있으면 백선균의 증식이 활발해져서 악취나 가려움을 느낀다.

여기서, 균의 증식을 억제할 목적으로 가공하는 것이 항균소취섬유이다. 섬유제품 위생가공협의회가 항균성능과 안전에 있어 일정한 수준을 초과한 것에 대해 [SEK

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Mark]를 표시하고 있다.

항균제에는 표 13과 같이 2종류로 나뉘며, 가공제는 약제가 물에 용해되어 나오는 타입과 용해되어 나오지 않는 타입이 있으며, 약제의 타입에 따라 성능평가법도 다르 다. 전자에는 균수측정법, 후자에는 쉐이크 플라스크법이 적용된다.

표 13 주요 항균소취가공

계통구분 제 4급 암모늄계 실리콘 제4급 암모늄염계

주약제

제조회사 각사 Dow-Corning사

항균 메카니즘

세포막․세포벽에서 활동하 여 대사작용을 방해하거나, 효 소 등에 작용하여 재생기능을 파괴한다.

미생물이 가공포에 접촉되면, 세포벽 이 물리적으로 파괴되어 내용물이 노출 되어 사망.

․ 페이시․세베레스 (토레이 브랜드)

이 항균방취가공은 염색후, pad-dry-cure 로 대응해서 내구성이 있는 항균효과가 얻 어진다.

키토산 (게껍질 등의 갑각류에서 얻어지는 다종류)을 폴리노직에 이겨넣은 상품(토 요보)은 황색포도상구균에 대해, 강한 항균성이 있으며 아기용품으로 시장성이 있다.

6.4 소취가공

항균소취가공은 항균작용을 이용하고 있는데에 비해서, 소취제와 악취와의 화학적 물리적 작용을 응용해서, 수취기능을 발현시키는 가공이다.

COSMEL-H는 나일론에 비닐모노마를 graft중합함으로써, 암모니아 냄새, 아민냄새 를 소취하는 섬유이다.

이것을 염색가공할 때에 100℃이하의 염색온도, 알카리 사용후에 산중화가 필요하 며, 마무리 가공에서 아민류를 피하는 것이 조건이다.

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6.5 방향가공

향기를 부여한 섬유제품이 개발되고 있다.

그 방법은 ① 방향제를 폴리마에 혼합해서 방사, ② 방향제를 바인더로 섬유표면에 고착, ③ 방향제함유 마이크로캡슐을 섬유표면에 고착시키는 방법이 있다. 현재, 제품 화되어 있는 것은 ①과 ③으로, 브랜드명 「숲속의 향기」는 ③의 방법으로 제조되었 다.

6.6 코팅가공 (Coating Finish)

일반적으로 직물에 무언가의 피막을 형성시키는 가공을 코팅가공이라 하며, 직편물 의 표면에 사용목적에 적합한 피막형성물질을 도포해서, 기포본래의 외관, 만짐새 및 기능성(내수성, 투습발수성, 방풍성, 보온성, 내마모성 등)요구에 접합시키는 가공을 말 한다.

(a) 코팅수지

일정한 점도가 필요하기 때문에 고분자 화합물을 사용한다. 수지선정은, 코팅가공성, 제품에 요구되는 품질, 가격 등을 고려하여 선정한다. 일반의류용에는 아크릴수지가 많 이 사용되고, 우레탄 수지는 투습방수분야에 유리하다. 수지의 용매형체는 용제형으로 대기오염, 안전위생, 가격인상으로 문제시된다. 한편 수분산형 에멀젼은 건조성, 점성, 내수성, 접착성 등의 문제점이 내재되어 있다. 범용성 수지의 특징을 표 14에 용제형 수지와 수성형 수지에 대한 비교를 표 15에 나타내었다.

표 14 코팅수지의 특징

평가 (양호) ◎ > ○ > △ > × (불량) 표 15 용제형 수지와 수성형 수지의 비교 평가

수지

만짐새 내구성

가격 비 고 유연성 탄성 열변색 내광 내수 내용제

아크릴수지 접착력이 강함

염화비닐수지 × 난연성 있음

우레탄수지 × × 연속미다공막 생성

초산비닐수지 × × × 용융접착성 큼

합성고무 × × -

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용제형 수성형 용제형 수성형 가격면

공해안전성 건조성 점도 농도 안전성

×

×

○ 높다 낮다

× 낮다 높다

×

필름강도 내수성 내용제성 내광성 접착성 내열성

×

△-○

×

×

△-○

(b) 코팅가공

코팅가공방법은 나이프코팅법과 롤코팅법으로 크게 나눌수있다. 그림 6에 나타내었 다.

그림 6 주된 코팅방식

나이프코팅법은 가장 많이 사용되고 있는 방법으로, 플롯팅나이프법은 수지를 얇게 코팅가능하지만 도포얼룩이 생기기 쉽다. 나이프오버롤 방식은 전자에 비해서 균일하 게 도포가능하다. 그러나, 도포량은 중간정도가 된다. 가공기계약도를 그림 10에 나타

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내었다. 롤 코팅법은 롤에 일정한 도막을 형성해서 이것을 전사하는 방법으로 수지를 저점도로 균일하게 가공할수있다. 합성피혁의 톱코트, 필름코팅에 사용된다. 그라비아 롤 코팅법은 롤표면에 조각된 요철모양을 지닌 그라비아롤이 수지를 함유하여 인쇄형 태로 수지를 접착시키는 것으로 표면에 변화를 주는 가공용이다.

(c) 코팅가공상품

․ 코모시그마

발수가공포를 기포(基布)로 하여 코팅액의 이면누출을 방지하면서 아크릴수지를 얇 게 코팅하여 투습성, 발수성과 소프트한 만짐새를 지니는 상품.

․ 소프세무

초발수가공포를 기포로 하여, 폴리우레탄수지를 코팅하여 고내수압성, 고투습성능을 부여한 투습방수 가공품.

그림 7 코팅가공기 HO공장

6.7 투습방수가공

투습방수가공은 물(구경 100-3,000㎛)은 튕기지만, 수증기(구경 0.0004㎛)는 통과하는 기능을 지닌 것이다. 가공방법으로는 다음과 같은 방법이 있다.

․ 다공질 물질을 코팅한다. 우레탄수지, 폴리아미노산 수지 등.

․ 다공질 필름을 일반직물에 라미네이트한다. 불소수지막, 우레탄수지막.

․ 고밀도직물의 발수가공

이들 가공포는 그림 8와 같이 빗물은 통과하지 않지만, 땀을 증발시키는 효과가 있 으며, 스포츠의류로서의 가공이 많다.

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그림 8 투습방수포의 원리

더욱이, 투습성 막을 코팅으로 제조하는 방법에는 코팅수지에 발포제 등을 첨가해 서 건조로 분해시켜 만드는 건식법과 물에 가용인 용제와 수지로부터 수지액을 기포에 코팅해서, 그 다음 다량의 물에 침지시킴으로써 물과 용제를 치환시켜 미다공막을 형 성시키는 습식법이 있다. 그리고, 필름을 라미네이트하는 방법으로서는 사불화에틸렌의 미다공성 필름이 사용되고 있다.

6.8 접착심 가공

봉제는 2차원의 직물을 3차원의 의복으로 전환하는 작업으로 심지는 그 전환 때문 에 표지의 단독성능으로는 부족한 특성을 보조하는 것이다.

접착심지는 가열하면 연화되고, 접착성을 발휘하는 열가속성 수지를 심지면에 부착 시킨 것이다. 따라서 대상소재, 의복용도, 취급방법에 따라 접착용 수지는 다르다. 접착 수지의 용도특성을 표 16에 나타내었다.

표 16 접착수지의 용도와 특징

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화학조성 주요 용도 성능특징

폴리아미드계 바지, 코트, 쟈켓, 블라우스 등 광범하게 사용되고 있다.

대부분의 섬유에 접착이 우수하 고, 내클리닝성이 뛰어나다. 열 탕수세에는 적합하지 않다.

폴리에스테르계

폴리에스테르섬유를 사용하고 있는 washable성이 필요한 의 복에 사용되고 있다.

폴리에스테르섬유에 뛰어난 접 착성과 내구성을 나타내며, 접 합만짐새가 부드럽고 수세가 가 능하다.

폴리에틸렌계 (고밀도)

고온세탁 횟수가 많은 신사용의 셔츠깃에 톱휴즈가공으로 사용 되고 있다.

내세탁성이 뛰어나지만, 접착에 는 고온고압을 필요로 하며, 전 용접착기기에 사용된다.

EVA계 (에틸렌․초산비

닐의 공중합물)

테이프등의 봉제부자재 및 업리 케, 모자의 밑창 등에 사용되고 있다.

가열하면 쉽게 연화되고, 다림 질로 접착가능하지만, 접착력과 내구성이 모두 열등하며, 주로 가접착용임

PVA계 (폴리비닐알코올)

제품염색, 브리츠, 리넨서플라이 등, 봉제후에 심한 처리를 받는 것에 사용되고 있다.

열접착하지만, 봉제후의 수세에 의해 용해되어 완전박리하는 봉 제시에만 사용하는 일시접착용

심지 표면에 도포된 접착제의 형상은 미소한 입자상이다. 코팅이나 필름 라미네이 트 등의 방법으로 접착제를 면상으로 부여한 것은 강한 접착력이 얻어지지만, 접착만 짐새의 경화가 크고, 용도는 한정된다. 그렇기 때문에, 심지에 접착제를 도포하는데에 는 접착제 분체를 직접심지에 산포해서 고착하는 실린더방식, 조각롤을 사용해서 일장 량을 점상으로 열전사하는 파우더도트방식, 물에 분산시킨 페이스트를 스크린날염하는 디스퍼젼도트방식이 있으며 접착제의 형상, 부착량은 용도에 따라 선정된다. 더블도트 방식은 습식도트 가공후 실린더 산포로 만들어지며, 도트접착심지상의 접착제형상을 그림 9에 나타내었다.

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그림 9 심지상의 접착제 형태

6.9 라미네이트 가공 (Laminating)

라미네이트라는 것은 박판을 덮는다는 의미로, 폴리우레탄, 폼과 직물의 접합으로 진전해서, 직물, 직물의 본딩가공으로 발전하고 있다. 라미네이트종류는 그 형태로부터 3가지로 분류된다.

① 직물/폼의 라미네이트가공

직물에 일반 우레탄을 접합 시킨것으로, 우레탄폼의 두께감, 보온성, 쿠션성 등을 부여 할 수 있으며, 의류 이외에 자동차 내장재에 사용되고 있다.

② 직물/직물의 라미네이트가공 (본딩가공)

다른 2종류의 직물을 얇은 접착제로 접합시켜, 전혀 새로운 특성의 만짐새를 지닌 1 장의 직물을 만드는 것을 말한다.

이 경우 만짐새의 경화와 드레프성 결여가 최대의 결점이 되므로, 접착제의 사용방 법에 주의해야 한다. 그림 13에 직물본딩장치를 나타내었다.

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③ 직물/합성수지막의 라미네이트가공

직물과 필름등의 비섬유소재를 접합시켜, 용도로는 텐트, 트란보린 등의 산업자재용 이 주이다.

그림 10 직물본딩장치

이러한 가공법은 2장의 직물사이에 폼을 열로 용해시키는 융착법과 접착제를 뿌려 붙이거나 롤러에 도포하여 직물에 접착시키는 방법이 있지만 접착법이 주류이다.

6.10 Flocking

Flock이라는 것은 마무리의 전모나 기모로부터 나오는 모설(毛屑)을 일컫는 것으로 플록가공은 기포에 접착제를 도포해서 그위에 단섬유의 모우를 입모형태로 심는 것을 말한다.

단섬유를 기포에 심는 방법으로는 직류의 고압정전기를 이용하는 방법이 일반적이 며, 그림 11과 같이 식모(植毛)장치로 가공한다. 별명, 전착가공, 전기식모라 불리우고 있다. 식모는 직물전체에 하는 비로드상의 것이나 명주나 물방울 등의 모양을 내는 부 분 가공 등 다양한 종류가 있다.

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그림 11 UP방식 식모장치

6.11 주름가공

주름가공은 편평한 소재에 요철감을 부여한 표면형태가 불규칙한 상품이다. 1983년, 면, 면/PET의 셔츠, 블라우스의 워셔가공에서 시작하였다고 한다.

(a) 주름가공법

주름가공은 주름부여와 주름고정 작용으로 이루어지며, 2공정처리와 동시에 처리하 는 경우가 있다. 주름을 부여하는 방법은 ① 기계적으로 압력, 열을 직물표면에 가하여 요철을 부여하는 방법이 주이며, 주름 전용기가 사용된다. ② 주물림효과에 의해 직물 표면에 물리적으로 요철을 가하는 방법은 액류염색기나 워셔가 이용된다. ③ 양자의 복합작용이 되는 축융기, 로프세융기가 있다.

소재면에서 보면, 열가소성의 합성섬유는 열고정에 의해 안정된 주름이 얻어지지만, 천연섬유에는 수지의 도움이 필요하며, 수지액을 함침한 후, 주름내기, 건조, 열처리가 표준공정이 된다.

SMC, PA14 등, 주름전용기를 사용해서, 로프상으로 처리하는 방법은 경사주름으로 요철감이 있고, 꼬임이 가해져, 비교적 샤프한 주름이 얻어진다.

액류염색기로 처리하는 방법은 합섬소재로 경사방향 중심의 주름이 조금 강한 것에 서 약한 네츄럴한 것이 얻어진다. 주름가공의 특성인자를 표 17에 나타내었다.

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표 17 주름가공의 특성인자

원사 종류 천연섬유, 합성섬유 (열가소성) 사형태 생지조직 박지, 후지, 싱글, 더블, 밀도

가공조건 열, 온도, 시간, 가공속도, 특수설비 가공공정 선택 직기, 리렉스, 세트, 염색, 마무리

가공설비 주름전용기, 액류염색기, 축융기, 로프세융기

(b) 주름가공 상품브랜드

․ 코모루미

액류염색기를 사용한 각종 마일드한 파상(波狀)의 주름가공품

․ 코모텍

주름전용기, 축융기, 로프세융기를 사용하여 가공한 각종 경사주름 가공품

6.12 항필링가공

필링은 천연섬유에서 나타나지만, 단섬유로 된 합성섬유 의복에서도 많이 나타나는 현상이다. 효과적인 항필링 수단은 섬유의 강신도를 저하시키는 것이지만, 이것은 방적 성이나 편직성을 악화시키고 의복의 강력을 저하시키는 문제가 된다.

필링방지법은 3가지로 대별된다.

① 모우발생을 적게한다. ② 모우의 뭉침이나 얽힘을 적게한다. ③ 발생한 모우나 생성된 보풀이 빨리 탈락되게한다. ③의 방법이 많이 연구되어, 알카리감량이나, 기계 적으로 섬유를 취화시키는 방법(조면체를 직물에 압착해서 표면모우를 상처내는 방법 등)이 있다. 그 외 ①의 방법으로 방적사의 설계나 마무리가공공정에서 표면모우를 제 거하거나, 수지가공으로 어느정도 효과가 얻어진다.

6.13 심색가공

심색가공은 염색성 향상을 목적으로 하는 가공이다. 섬유표면에 빛을 받았을 경우, 그림 12와 같이 정반사하는 빛이 많으면 발색성이 낮다.

(30)

그림 12 섬유표면의 광반사

이것은 섬유기질의 굴절율이 크면 표면반사는 커지게 된다. 그림 13과 같이 폴리에 스테르는 굴절율이 크므로 발색성이 나쁘다. 그렇기 때문에 섬유표면에서의 반사율을 감소시켜 섬유내부에로의 흡수량을 크게 할 필요가 있다.

그림 13 블랙포말용 직물의 발색성

그렇기 때문에 그림 14에 나타낸 바와같이 섬유표면의 미세한 요철화, 섬유집합체 로서의 숭고가공, 강연가공, 저굴절수지의 피복가공 등과 같은 반사율 억제, 그리고 이 염화, 케티온가염화, 수퍼브라이트화에 의한 흡수광의 증대가 심색화 방향이다.

(31)

그림 14 섬유표면의 조면화 모델과 입사광

현재로는 원사개질 또는 후가공에 의한 섬유의 요철화, 저굴절율 수지피복가공, 플 라즈마가공이 행하여지고 있다. 가장 효과를 내는 것이 블랙염색으로, 소재, 조직으로 효과차이가 있다. 상품브랜드「코모쿠론」은, 저굴절율수지 피복가공으로 Pad-Dry-Cure로 가공하고 있다.

6.14 자외선 차폐가공과 UV차단가공

자외선은 모든 생물의 생명활동 에너지원이라 불리우며, 살균, 소독작용, 비타민 D 의 생합성 등 그효과는 크다.

자외선은 파장영역에 따라, 그림 15와 같이 장파장 자외선, 중파장 자외선, 단파장 자외선으로 분류된다.

그림 15 자외선과 종류

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가장 유해한 UV-C (단파장 자외선)은 성층권의 오존층에서 흡수되어 지표에 이르지 못한다. 그러나, 화제가 되고 있는 프론가스는 오존층을 파괴하여 전파장의 자외선 투 과량이 증가하여 인체를 비롯해 생식물에 영향을 미치고 있다.

자외선 차단가공은 방사시에 세라믹 등을 폴리머에 첨가하는 방법도 있지만, 자외 선 흡수제를 이용한 후가공이 대부분이다. 사용하는 자외선흡수제는 안전성, 자외선 흡 수효과, 열, 빛, 화학 안전성, 소재의 백도, 만짐새, 물성의 영향으로부터, 폴리에스테르 에 대해, 벤조트리아졸계 화합물이 흡진법이나 코팅법으로 사용된다.

참조

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