14장 후가공 유기소재파이버공학과 길 명 섭.

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1 14장 후가공 유기소재파이버공학과 길 명 섭

2 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

3 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

4 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

5 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

6 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

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

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

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10 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

11 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.

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

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

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

15 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

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

17 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).

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

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

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

21 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

22 E= hυ = hc λ

23 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

24 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

25 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)

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

28 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

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

30 14.3 온도조절 소재 가공 축열/보온 흡습발열 상전이 물질을 이용한 양방향 온도 조절 소재 보온성 소재

31 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

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

33 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

34  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)

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

36 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

37 마이크로캡슐 제조방법

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40 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

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

42 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

43 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

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

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

46 습식가공 전처리 도포 함침 응고 수세 염색