14장 후가공 유기소재파이버공학과 길 명 섭
복합적이고 우수한 물성 발현 후가공 기술의 개요 후가공 기술 산업용 섬유의 요구 물성 - 태, 형태안정성, 제전성, 친수성, 흡습성, 발수 및 방수성, 항균방취성 축열보온성, 미세다공성, 방염성 요구물성을 물리적 또는 화학적 가공을 통하여 개선시키는 기술 후가공 기술 복합적이고 우수한 물성 발현
연꽃 잎(Lotus)
14.1 발수관련 가공 (발수/발유 가공, 방수가공, 투습방수 가공) 1) 발수(water repellency) 가공 - 원단에 수지를 부착시켜 물에 젖지 않고 튕겨내도록 하는 가공 - 접촉각(contact angle)을 크게 함 친수성 섬유 소수성 섬유
실리콘 수지, 불소수지 등 소수성이 강한 발수제로 섬유표면을 피복해 주면 접촉각이 커지고 강력한 발수성을 띰 고체의 임계 표면장력 Γc(mN/m) 각 고체표면에 대한 접촉각(θ) 물(72.9 mN/m) n-hexane(29 mN/m) 불소수지 19 108 53 실리콘수지 26 100 25 PE수지 37 94 폴리에스터 수지 43 81 나일론 수지 46 70
임계표면장력 차이가 크게 함 고체의 임계 표면장력 Γc(mN/m) 각 고체표면에 대한 접촉각(θ) 물(72.9 mN/m) n-hexane(29 mN/m) 불소수지 19 108 53 실리콘수지 26 100 25 PE수지 37 94 폴리에스터 수지 43 81 나일론 수지 46 70
발수제의 종류 일시적 효과: 파라핀, 왁스, 금속염을 소량의 계면활성제로 유화하여 가공 반영구적 효과: 유기화합물을 소량의 계면활성제 또는 합성수지와 유화하여 함침, 건조 후 가열하여 내구성의 피막 형성 발수제의 요구사항 - 직물의 통기성 유지 - 내세탁성, 내드라이클리닝성 - 취화, 강도저하, 황변이 없을 것 - 온도변화에 영향이 없을 것
2) 방수가공: 섬유 사이에 고무나 합성수지를 메워서 물의 침투를 막는 가공 라미네이팅(lamination): 불통기성의 필름상 재질을 접착 가공제: 아크릴고무, 합성고무, 우레탄 수지
3) 투습방수가공: 빗방울과 같은 물방울의 침투를 막고 인체에서 발산되는 땀 등 습기를 외부로 방출하는 기능을 가지도록 하는 가공 투습방수 기능의 원리 기체상태(0.0004 ㎛) < 미세다공막(0.5~3 ㎛) < 액체상태(100~3,000 ㎛) 직물 미세다공막
기공 통과 조건 90 < θ < 180 단, S는 물의 밀도, g는 중력가속도 T는 물의 표면장력 2T cos θ h = - Sg r 내수압(耐水壓): 단위는 mmH2O 단위면적당 일정한 속도로 수압을 가했을때 시료에서 3방울의 물방울이 생길 때 방수성 원단: 2,000 mmH2O로 정함 폭우: 2,000 mmH2O, 모터사이클 폭우 속 질주: 10,000 mmH2O
내수압 측정 예
투습도(g/m2/day): 1일 동안 1 m2 면적의 원단을 통과하는 수증기의 양으로 평가
가공방법(코팅과 라미네이팅) 코팅(coating) 습식코팅: 수지를 용제로 적절히 희석하여 섬유제품에 코팅한 후 물에 침지 하여 용제를 추출시켜 미세다공성 피막 형성 건식코팅: 용제 또는 물에 분산시킨 수지를 섬유에 도포하여 열에너지로 용제 또는 물을 기화시켜 연속피막 형성
라미네이팅 - 이형지 위에 수지를 코팅하여 친수무공형 또는 다공성 필름을 제조한 후 이를 접착제로 원단과 접합시켜 제조 전면접합 도트접합
투습방수 소재 가공 다공질 필름 라미네이팅법 - PTFE나 polyester film을 강하게 연신하여 얻은 미세한 다공질의 필름을 원단표면에 접착시키는 가공법 - W. L. Gore & Associate 에 의해 개발됨(1969) - 방풍성, 보온성, 방수성, 투습성이 특징
고어텍스(Gore-Tex) 두께 25 ㎛ 공극율 82% 기공수 90억개/in2 기공의 크기 0.2 ㎛
무공친수형 PU 라미네이팅법 - 무공친수형 우레탄 필름을 경사/위사 약 200% 이상의 신축성을 살려 접착 가공하는 방법 다공질 코팅법 - 발포제를 첨가한 우레탄 수지나 아크릴수지의 용액을 원단에 코팅하여 발포제로 기포를 발생시켜 수지막에 미세한 다공을 만드는 가공