14장 후가공 유기소재파이버공학과 길 명 섭

14.2 방호/차폐 가공 방염가공 방염가공(flame retardant finish): 직물에 불꽃을 가까이하여 불이 붙으려 할 때 화염에 휩싸여 전부 타버리지 않게 하고 불씨가 남아서 확산되지 않도록 처리하는 가공

섬유의 연소와 방염가공의 원리 가열 열분해 연소 전파 온도가 높아지는 과정 비열 열전도도 상전이 (용융, 승화, 증발) - 고체상 - 액체상 - 기체상: 가연성 비가연성 가연성 연료가 산소와 결합하여 열을 발생시키는 발열반응 소화: 흡열량>발열량 전파: 흡열량<발열량

난연성(flame retardance) 부여방법  가연물을 감소시키는 기술 - 가연성 가스 억제 - 할로겐화 난연제에 의한 열분해 라디칼의 연쇄반응 억제 - 인계 난연제에 의한 섬유의 탈수탄화촉매효과  연소열을 저하시키는 기술  산소차단 기술

방염(fire proof) 가공 방법 원사개질 - 용융 중합물이나 방사원액에 난연제 혹은 난연마스터칩을 블렌딩하는 방법과 난연화 단량체를 공중합함 난연화 고분자의 섬유화 - PVC나 PVDC와 같은 난연화 고분자를 섬유화 함 후가공 - 편직물 난연제 처리 - 셀룰로오스 섬유의 반응형 난연제의 부착 - 폴리에스터 섬유에서 난연제의 섬유내의 확산

유기물질 난연제 - 붕소(B), 질소(N), 인(P), 안티모니(Sb), 염소(Cl), 브로민(Br) 다이옥신, 벤조퓨란(발암성 물질) 할로겐 독성으로 인한 환경오염 방염 가공법 일시적인 방염가공법: 방화성이 있는 가용성 금속 염류를 섬유에 부착 - 천의 유연성 및 촉감을 해치지 않음 - 처리 간단, 비용이 낮음 - 내세탁성이 나쁨 내구적인 방염가공법: 난용성 화합물을 섬유에 부착

난연성 평가 - 탄화장/탄화면적 측정법 - 잔염(after flaming)/잔진(after glow)시간 측정법 - 연소시험법 - 한계산소지수법(limiting oxygen index, LOI법)

LOI 측정법 - 산소와 질소로 구성된 대기 중에서 일정한 크기의 섬유시료가 일정시간 동안 연소하기 위해 필요한 최소 산소 함량 O2 LOI = X 100 O2 + N2

전자파 차폐 가공 전자파 차폐 가공 전자파(electromagnetic wave) - 전계와 자계가 서로 수직의 방향으로 진동하면서 공간이나 물질에 전달 되어 가는 파동 또는 그 진동전자계 - γ선, x선, 자외선, 가시광선, 적외선, 고주파, 극저주파

전자파가 인체에 미치는 영향 면역체계의 이상이 생긴다. 호르몬 분비와 면역 체계 이상을 일으킬 가능성이 있습니다.  피부 트러블이 생긴다. 전기가 피부를 통해 흐르기 때문에 습진 등 트러블이 생길 가능성이 커진다.  숙면을 방해한다. 전자파는 잠에 관여하는 멜라토닌 호르몬 분비를 막기 때문에, 호르몬이 감소되어 숙면을 방해합니다.  임산부나 유아에게 해롭다.

섬유의 전자파 차폐 - 전기전도성을 부여 - 차폐효율(shielding efficiency, SE)로 나타내며 dB(decibel)로 표시함 - 금속이나 페라이트가 차폐재료로 쓰임

전자파 차폐 가공법 - 섬유에 금속(은, 동, 니켈 등)을 도금하거나 표면에 접합시킴

항균가공 항균가공 항균(anti-microbial activity): 살균, 멸균, 소독, 제균, 방부, 녹방지, 균진압 등 폭넓은 의미 제균(microbial control): 특정한 세균증식을 제어함

은나노가공기술 - 양이온성을 가지는 은이온이 음이온성을 가지는 미생물 또는 세균을 정전기적인 힘으로 끌어당겨 흡착해서 세포증식을 억제하거나 사멸시키는 항균/제균 능력 부여 - 항균성과 나노기술의 발달로 입자의 크기를 감소시킴 황색 포도상 구균- 화농성 질환, 땀냄새 대장균 - 유아의 짓무름 녹농균 - 기관지, 점막, 눈코 염증 폐렴간균 - 폐렴

 이산화티타늄 광촉매 가공 - 광촉매(photocatalyst): 자체는 변하지 않으면서 빛에 의해서 화학반응을 촉진시키는 물질

Bio-TEM Representative transmission electron microscope images of unexposed bacteria (a) E. coli (c) S. aureus, exposed to nanorods (b, d) attachment of nanorods with cells (green arrow and circle).

Bio-TEM Representative transmission electron microscope images of unexposed bacteria (a) S. typhi (c) K. Pneumoniae exposed to nanorods (b, d).

Proposed Anti-bacterial Mechanism λ, 365 nm Gram Positive Bacteria Gram Negative Bacteria

이산화타이타늄(TiO2) - 상온, 상압에서 유해물질과 반응하여 완전히 분해시킴 - 소량의 빛으로도 분해작용이 가능 - 열적∙화학적으로 안정한 세라믹으로 반영구적 - 내산성∙내알칼리성이 우수하고 인체에 무해한 친환경 소재임

자외선 차단 가공 자외선 차단 가공 UV-A: 선탠효과를 부여하나 오랜 기간 노출되면 급격한 홍반, 피부노화 면역기능저하가 일어남 UV-B: 진피 내선유의 변성, 피부노화, 기미 유발 UV-C: 인체에 가장 치명적인 짧은 파장

E= hυ = hc λ

자외선의 차단 가공 - 자외선을 흡수 또는 반사하는 소재를 부여하여 자외선 투과 억제 - 유기합성품과 무기분체를 혼입방사, 함침, 코팅함 유기계 자외선 흡수제: 살리실계, 벤조페논계, 벤조트리아졸 계 무기계 자외선 흡수제: 산화아연, 이산화타이타늄, 탄산칼슘, 운모 등

유기계 자외선 흡수제 - 섬유의 내부 또는 표면에 접착수지를 사용하여 침지, 흡수 또는 접착하여 처리함 무기계 자외선 산란제 - 고분자 중합시에 배합하여 사용하며 미세입자일수록 고속방사 및 세섬도 섬유제조에 유리 - 산란제의 양이 많을수록 차폐효과는 크나 섬유의 생산성이 저하되고 설비의 마모가 일어남 고농도 산란제 혼입

자외선 차단 성능 평가 자외선 차단 지수: 시료 없이 투과된 평균 자외선에 대한 시료 투과 후 평균 자외선의 비율 UPF(ultraviolet protection factor) SPF(sun protection factor) 예) SPF/UPF 1단위: 15분 자외선 차단 효과 SPF/UPF 20 : 300분 (15분 X 20단위)

적외선 위장 가공 적외선 위장 가공 시각에 의한 관측 적외선에 의한 관측: 주변환경과 목표물의 적외선 반사율 차이 이용

적외선 영역 - 사람의 눈으로 볼 수 있는 가시광선 영역과는 달리 사람의 눈으로 볼 수 없는 영역 - 물체는 가시광선 영역은 물론 적외선 영역에서도 고유의 반사율을 가짐 적외선 위장 - 주변 환경의 적외선 반사율과 유사하도록 만들어 윤곽의 대조를 피함

출처: http://blog.daum.net/dapapr/7673958

14.3 온도조절 소재 가공 축열/보온 흡습발열 상전이 물질을 이용한 양방향 온도 조절 소재 보온성 소재

축열 보온 섬유 - 태양광을 흡수하여 다시 원적외선을 방출하거나 열에너지로 전환 축적함으로써 보온성을 향상시킴 - Thermocatch-W(Mitsubishi Rayon) • 평편 단면 중공형 아크릴 방적사 • 중공부에 기능성 세라믹 미립자 혼입(안티모니-주석 산화물) • 10% 혼섬으로 열선 광조사하에서 2-8℃정도의 보온 효과 가짐

가공법 원사내부 혼입법 후가공법 가공제 산화물계 세라믹: Al2O3, ZrO2, MgO, MnO, SiO2, TiO2 탄화물계 세라믹: ZrC, SiC 유기화합물계

ZrC - 0.6 eV (2 ㎛ 파장) 이하 흡수 – 열에너지로 흡수 - 0.6 eV (2 ㎛ 파장) 이상 반사 태양광(파장이 0.3~2 ㎛가 95%) - ZrC에 의해 흡수→열로 변환 인체의 열(10 ㎛ 이상인 원적외선) - 반사→보온 효과

 흡습 발열 섬유 - 체내에서 발생하는 땀 수증기가 의류의 고분자 친수기에 흡착하면서 발생하는 흡착열을 이용하여 따뜻하게 하는 섬유 - 양모 등의 섬유 중에 분자결합의 일부를 환원시키고 친수성 반응 화합물을 결합시켜 흡습 발열성을 높임 예) Breath Thermo(日, 미즈노)

 양방향 온도 조절 섬유 - 상전이 물질(phase change material, PCM)의 상변화를 통해 흡열과 발열성을 가짐 - 축열 마이크로캡슐을 이용

마이크로캡슐(microcapsule) - 기능성 물질의 오염 방지 및 보호 - 내부 물질의 방출 속도 제어(서방성) - 분체 형태로 취급 용이 - 독성∙ 자극성이 강한 물질의 취급 안정성 향상 - 다양한 분산매에 분산 가능 - 다양한 기능성 부여

마이크로캡슐 제조방법

14.4 와이퍼/클리너 소재 가공 와이퍼 오염 제거 원리 - 극세사 접촉효과 마이크로포켓효과 - 극세사 접촉효과 마이크로포켓효과 - 주용도: 반도체 공정, 전자제품, 광학용 먼지나 유막 제거 등

와이퍼용 극세섬유의 제조 직접방사 복합방사 분할형: NP분할사, 용출형: 해도사

극세섬유의 가공 - 가공 과정에서 받는 물리적, 화학적인 스트레스에 의해 분할 가연 가호/정경 제직 정련/약감량 공정 버핑(buffing)공정 염색 * PET감량: NaOH에 의해 PET가 감량이 발생하면 나일론과 PET접촉면이 벌어지면서 단면 분할율 증가 버핑: 샌드페이퍼로 미는 공정- 피치스킨(peach skin)감을 줌

14.5 인조피혁/스웨이드 가공 천연피혁 인조피혁: 외관, 촉감이 천연피혁과 유사 물세탁과 통기성, 염색, 방부성 개선 가볍고 표면강도 우수 내마모성 우수 투습, 방수성이 좋음 색상 다양

제조공정 극세사 제조 감량 가공 후가공 건식가공 인쇄 및 표면처리 습식가공 버핑 엠보싱 극세사 제조과정 (분할 및 용출을 위한 알칼리 감량 가공)

건식가공 닥터 나이프 사용 코팅헤드 사용 직접코팅(direct coating) 트랜스퍼 코팅(transfer coating) 습식 라미네이팅(wet laminating) 건식 라미네이팅(dry laminating) 즉박리

습식가공 전처리 도포 함침 응고 수세 염색