섬유가공에 대해 알아보자~!!

섬유가공

 

목적

1)    정련/표백/염색과정을 통환 섬유의 성질이 손상되었거나 잃어버린 경우, 성질회복

2)    새로운 성질 창조

가공방법으로 구분하면

물리적 가공-직물 표면의 요철, 구김등 희망하는 외관을 얻기 위한 물리적 가공과 열적가공

화학적 가공-섬유의 기능적인 면을 부가하거나 품질을 개선할 목적으로 섬유를 영구적으로 개질하는 가공

일반적인 가공공정은

텐터(Tenter)/방추 및 수지→ 베이킹(Baking)/건열→ 캘린더(Calender)/광택→ 샌포라이징(Sanforizing)/방축

1.섬유의 외관에 변화를 주는 가공

1)캘린더 가공(Calendar)=광택을 주는 가공 섬유제품에 광택을 조절하여 외관에 변화를 주는 방법으로는 주로 캘린더(둥근 원통형의 롤러)를 이용한다. 캘린더에 의한 방법에는 단순한 윤내기와 엠보싱 캘린더와 같은 다양한 캘린더를 응용하여 직물의 외관에 변형을 주거나 광택을 증가 시킬 수 있다.   일반적인 캘린더-두 개의 롤러 사이에 적절한 압력을 가하면서 직물을 통과시켜 광택을 주는 것이다. 롤러를 통해 나온 직물의 표면이 편평해지면서 빛의 반사가 증가되어 광택이 향상된다. 좀 더 많은 광택을 주기 위해서는 여러 개의 롤러를 통과시켜 준다. 롤의 재질에 따라 직물에 나타나는 광택이 달라지기도 하고 롤의 속도를 조절하여 광택의 효과를 달리할 수 있는데, 각 롤의 회전속도의 차이를 크게하면 광택이 커진다.   ▶슈레이너 가공(Schreiner calendar) : 사선의 무늬를 이용해서 광택을 낸다. 1인치당 300개 이상 무늬가 들어가는 경우 고광택의 효과를 볼 수 있다. ▶글레이즈 가공 (DG-Durable Glazing) 1친츠(Chintz) = 주로 면직물에 행해지는 광택가공, 매끈한 글레이즈 캘린더로 작업한다. 2시레(Cire)= 밀랍을 뜻한다. 젖은 느낌의 고광택을 갖는 것으로 나일론이나 폴리에스테르 편성물에 수지나 왁스를 코팅한 후 뜨거운 롤 캘린더로 처리한다. 시레를 하면 코팅을 통하지 않고 저렴한 비용으로 원단면의 광택을 증가 시킬 수 있고 다운백(오리털이 새어나오지 않는 기능)효과도 동시에 부여 할 수 있다.   ▶무아레(moiré)가공 : 파상의 줄무늬를 형성하고 빛의 반사에 의한 물결무늬, 나무결무늬 들의 효과를 내는 가공, 무아레 무늬가 조각된 엠보스 금속 롤을 사용한다. ▶엠보싱 가공 : 롤러를 통과하면서 원하는 문양을 요철형태로 얻게된다. 셀룰로오스 섬유의 경우 캘린더 가공전에 수지처리를 해주면 영구적인 엠보효과를 유지할 수 있다. 제품을 관리할 경우 다리미질을 주의하여야 한다.     *캘린더 가공된 면직물은 머서화 면과 같은 광택을 갖게 되는데 캘린더 가공에 의해 얻은 광택은 일시적인 것으로 머서화 직물의 광택과는 달리 세탁에 의해 광택을 잃게 된다. 따라서 캘린더 가공 전에 수지로 처리를 하면 광택을 영구 고정시킬 수 있다. 이 방법은 머서화 가공에 의해 광택을 얻는 것보다 경제적이다.   2)워싱가공 주로 면 데님직물에 해주는 후가공으로 자연스러운 색상과 함께 수축률 조정 및 부드러운 촉감을 얻을 수 있다. 워싱 공정에 따라 다른 첨가물 없이 반복적인 수세를 이용해 탈색과 유연성을 얻는 일반적 워싱이 있으며 산을 첨가하여 워싱을 해주는 방법이 있다.   ▶바이오 워싱(BIO WASHING) 면직물은 물론 신소재 라이오셀 직물에 필수적으로 해주는 후가공으로 주로 셀룰라아제 효소를 사용하여 직물 표면이 평활해지고 촉감이 부드러워지며 염색된 섬유가 표면에서 제거되어 탈색의 효과가 나타난다. 가공방법은 섬유 종류, 효소 종류에 따라 농도, PH, 처리온도 및 시간의 조건이 다르게 적용될 수 있다. 일반적으로 산성 효소가 마모효과가 좋으나 인디고 염료가 청바지 뒷면에 오염되는 재오염이 발생할 수 있어 중성효소를 쓰기도 한다. 중성효소를 사용할 경우 30~90분 정도로 처리시간이 길어진다.   ※라이오셀 (Lyocell) : 목재 펄프에서 추출한 셀룰로오즈로 만든 신소재 섬유. 실크에 버금가는 부드러운 촉감과 면보다 뛰어난 흡습성, 폴리에스테르와 거의 대등한 강한 내구성이 특징이다.

 

2. 촉감의 변화를 주는 가공

1)유연가공=유연성을 주는 가공 화학적인 방법으로는 유연제 사용이 널리 쓰이고 있다. 이것은 음이온계, 양이온계, 비이온계로 구분되며 유연제의 종류나 화학적 구조 및 처리방법에 따라 유연효과가 다르게 나타난다. 물리적인 방법으로는 다양한 기기들을 이용하여 직물을 굽히거나, 세게 두들기는 과정을 통해서 치밀하게 붙어있는 섬유와 실을 분리시켜 유연성을 향상 시켜 주는 것이다.     2)기모가공(Raising) 기모란 직물 표면 위에 잔 섬유가 일어나 있는 것으로 부드러운 표면 특성을 갖게 된다. ▶내핑(napping) 작은 철사를 이용하여 직물표면을 긁어서 가는 섬유를 일으킨다. 한 방향으로 기모를 일으키는 방법과 서로 다른 방향으로 일으켜서 기모섬유를 좀 더 곧게 세울수 있는 양 방향 내핑이 있다. 꼬임이 적은 실로 성글게 제직된 직물은 기모가 수월하게 일어난다.       ▶스웨이딩(sueding) 사포로 감겨진 롤러 사이에 직물을 통과시켜서 기모시킨다. 처리된 직물의 표면이 마치 스웨이드와 같은 느낌을 갖는다. 피치스킨(peach skin finish)가공은 폴리에스테르에 스웨이딩 처리를 하여 미세한 털을 일으켜 마치 복숭아표면처럼 부드러운 촉감을 갖게 하는 것이다.       ▶쉬어링(shearing) 직물표면에 기모된 섬유의 길이를 일부분 깍아 내어 기모섬유의 길이를 일정하게 해주는 공정이다. 일반적으로 카펫의 경우 쉬어링을 하여 파일의 길이를 적절하게 깍아준다.        3)플로킹(Flocking) 접착제를 바른 바탕 직물에 짧게 자른 섬유인 플로크를 수직으로 붙이는 가공공정으로 플로크 파일직물을 얻을 수 있다. 플로크 재로로 짧게 자른 레이온이나 나일론 필라멘트가 많이 사용되고 있다. 제조과정이 간단하고 광택이 있어 장식용으로도 많이 쓰이나 마모에 약한것이 단점이다.     4)번아웃 가공(Burn out) 약품에 대한 용해성이 다른 두 종류의 섬유로 이루어진 교직물 혹은 혼방직물에 화학처리를 하여 한 종류의 섬유를 용해시킴으로서 얻는 특수 효과이다. 예를 들면 산에 약한 셀룰로오스 섬유인 면, 레이온과 산에 강한 폴리에스테르나 견등을 교직한 후 풀 상태로 만든 산으로 무늬에 따라 프린팅하고 열처리 후 수세하면 면, 레이온 부분이 용해되어 입체적인 무늬와 함께 투명감이 있는 직물을 얻는다.

 

3.기능성 부여를 위한 가공

1)방축가공=수축방지 가공 섬유제품의 치수안정화 가공으로 세탁, 건조 또는 열에 노출되었을 때의 수축을 방지하기 위한 가공이다.   ▶면의 방축가공 직물이 세탁할 때 줄어드는 대부분의 원인은 직물을 제직, 염색, 가공하는 단계에서 경사방향으로 장력을 가한 상태에서 처리되기 때문이다. 따라서 방축 가공을 하지 않고 옷을 만들면 제품이 된 다음에 습기를 흡습하던가 세탁시에 팽윤되고 섬유와 섬유간에 긴장이 풀리게 되면 자연적인 상태로 돌아가려는 이완 수축이란 성질이 있어 옷이 되어 입고 있는 사이에 줄어들게 된다. 위사들을 치밀하게 밀어서 서로 압착시켜 수축을 방지할 수 있는데 이러한 방법을  압축 수축법 Compressive Shrinking이라 한다. 압축수축법에서 가장 중요한 것은 회전물과 직물 사이의 마찰력으로 면이나 마섬유는 마찰력이 큰 섬유로는 가능하나, 레이온같이 표면이 매끈한 섬유는 적용할 수 없다.               ▶▶샌포라이징 가공 (Sanforizing) 강제적으로 사전에 수축시키는 기계적인 가공법으로 대표적인 방축 가공 중 하나이다. 약제등을 사용하지 않아 후에도 색이 변하지 않고 그 효과가 균일하게 지속되는 등 안정도가 높은 방축가공 방식으로서 근래에는 구김방지 가공에도 샌포라이즈 가공을 병행하는 것이 보통이다.     ▶양모의 방축가공 양모섬유의 수축현상인 축융(felting)은 스케일 구조에 의한 한 방향으로의 마찰성과 신장후 원상태로 돌아가려는 회복탄성에 의해 일어난다. 이러한 축융을 방지하기 위한 방축처리 방법에는 양모의 스케일을 제거시키거나 수지를 피복하여 축융이 일어나지 않도록 하는 방법이 있으나 주로 스케일을 제거하는 방법이 이용되고 있다.   [울섬유 수지피복가공의 전과 후]   2)수지가공=구김 방지 가공 셀룰로오스계 섬유로 만든 대부분의 직물은 구김이 많이 생긴다. 이러한 구김방지를 위한 가공의 원리는 셀룰로오스 섬유 안에 분자쇄 사이에 가교제인 수지를 사용하여 가교결합(분자와 분자간에 공유 결합이나 완전한 화학 결합이 형성된 것)을 형성시킴으로써 수소결합이 끊어져 미끄러지는 것을 방지하는 것이다.    ▶건방추가공(anti-crease)=일반 방추가공 면이나 레이온 제품에 적용되고 있는 방추가공은 세탁후에는 다림질이 필요하다. ▶W&W(Wash and Wear)가공 =건방추성과 습방추성 부여 ▶DP(Dorable Press)가공 = 건방추성과 습방추성과 형태 고정성 부여 DP 가공직물의 경우 사용중 구김이 발생되기도 하나 바로 원상태 회복이 되며 인위적으로 준 주름의 경우 형태를 유지하는 기억성이 뛰어나며 세탁후에도 형태보존효과가 유지된다. 또한 봉제품의 심퍼커링을 방지해 주는 효과도 있어 면직물과 면혼방직물에 널리 사용되고 있다.  ▶VP (Vapor Phase) 일반 DP가공법과는 달리 직물상태에서 가공제를 처리해주는 것이 아니라 증기상태에서 이루어지는 수지가공으로, 완성된 의류제품에 직접 가공처리를 하므로 심지는 물론 봉제사도 함께 가공처리된다. VP가공은 방추성, 방축성, 형태안정성이 우수하며 유연성도 좋다.  3)영구고정가공(Siro-set) 양모를 원하는 형태로 고정시킨 후 지속적인 형태안정성을 부여하기 위한 가공인 시로세트는 양모의 우수한 형태안정성과 관련된 섬유내부 분자배열 구조를 응용한 것이다. 모직물에 약물을 뿌려 영구적인 주름을 잡는데 싸이오글리콜산암모니아 HS-CH2-COONH4의 5% 수용액을 피륙 무게의 40% 가량을 분무하여 적시고 100∼120℃까지 가열 압축한다. 4)방염가공 섬유가 불꽃에 노출되었을 경우 불꽃에 쉽게 점화되지 않으며 쉽게 타지 못하도록 억제하여 타는 속도를 늦추고 불꽃에서 꺼내었을때 저절로 꺼지게 하는 가공이다. 그 원리는 섬유소재에 화학처리를 하여 열분해 과정에 변화를 주어 연소의 진행을 막는 것으로 셀룰로오스 섬유와 일부 합성섬유에 적용된다.   5)방수 및 발수가공 섬유제품이 물에 젖지 않도록 해주는 가공으로 방수가공과 발수가공을 들수있다. 방수는 물의 침투를 완전히 차단하는 것이며, 발수란 포의 표면에서 물을 튕겨서 쉽게 젖지 않도록 하는 것이다.  방수가공은 물의 침투를 완벽히 차단하지만 통기성이 전혀없어 체내의 땀을 외부로 발산하지 못하여 불쾌감을 유발한다. 이러한 이유로 최근에는 철저한  방수성이 필요한 경우는 제외하고는 투습성과 통기성을 부여하면서 물에 젖지 않도록 하는 발수 가공이 널리 이용되고 있다. 방수나 발수가공의 원리로는 직물의 표면에너지를 물보다 낮게하여 물이 쉽게 침투하지 못하도록 하는 것이다. 일시 발수가공은 섬유표면에 알루미늄 화합물을 입히는 것으로 가격이 저렴하고 가공공정이 간단하나 세탁에 의해 그 기능이 없어진다. 영구발수가공은 피리디니움 화합물, N-메티롤, 실리콘 혼합물과 불소화합물 등의 영구적 가공제를 섬유와 화학결합시켜 세탁 및 드라이크리닝에도 내구성을 갖도록 하는 것이다. 불소화합물은 표면에너지가 매우 낮아 발수, 발유기능 및 방오가공제로도 사용되고 있는데 대표적인 예로 스카치가드(Scotchguard) 가공이다.   6)방오가공(Soil-Repellent, Soil Release Finish) 방오가공은 지용성 오염이 쉽게 제거되거나 부착되기 어려운 성질을 섬유에 부여하는 것이다. 이 경우 섬유 표면을 친수화하여 섬유와 소수성 오염사이의 흡착성을 낮게 하여 오염이 쉽게 떨어져 나갈 수 있도록 해주는 발오성(soil-release)을 부여한다. 또한 카펫이나 자동차 시트등과 같이 세탁하기 어려운 소재의 경우에는 오염의 흡착을 미연에 방지해 주기 위한 방오성(soil-repellent)을 부여하기 위해 왁스나 실리콘, 피리딘계 화합물을 처리해 주고 있다.   7)정전기 방지가공= 대전 방지가공 실이나 포의 생산과정에서의 정전기 발생은 오염이나 먼지들의 흡착으로 제거에 어려움이 발생한다. 또한 착용중에 발생한 정전기는 의복이 몸에 붙게 되며, 먼지를 흡착하여 의복이 쉽게 더러워지는 원인이 되기도 한다. 대전방지를 위한 소재의 전도성을 높이는 방법으로 섬유표면의 흡습성을 높여 전하를 쉽게 분산시키거나, 표면의 마찰저항력을 낮추어 마찰에 의한 정전기발생을 억제 할수 있다. 후가공으론 섬유표면에 피막을 형성시키거나 친수기 그라프트중합(두 분자가 가지 모양으로 결합해서 중합(重合)되는 것)을 하는 방법이 있다. 일시적 가공으론 계면활성제로 처리하는 것이 가장 손쉬운 방법으로 사용되고 있다. 8)알칼리 감량가공=폴리에스테르 섬유 감량 가공 폴리에스테르 섬유는 이지케어성(Esay-Care)이 있어서 관리가 간편하고, 섬유의 구조변형이 용이하고 혼방섬유로써 매우 다양하게 쓰이는 섬유소재이다. 그러나 천연섬유에 비해 흡습성, 염색성, 드레이프성이 현저히 부족한 것이 단점으로 이를 개선하기 위한 가공이 필요하다. 폴리에스테르의 알칼리 감량가공은 섬유를 알칼리로 처리하면 가수분해가 일어나 표면이 거칠어져 견과 같은 태를 갖게된다. 또한 가수분해로 인한 감량으로 직물 내의 실이 가늘어지면서 직물조직이 느슨해져 드레이프성이 증가된다. 이 때 사용되는 알칼리는 공업적으로 원가가 저렴한 수산화나트륨이 가장 많이 쓰인다. 최근에는 이러한 알칼리 감량가공이 거의 모든 폴리에스테르 직물에 행해주는 전처리 한 단계로 이루어지고 있으며, 염색 및 이어지는 가공의 효과를 높이는 목적이 되고 있다.   9)항균가공(Antibacterial Finish) 항균가공방법은 가공제를 처리하는 시기에 따라 방사원액에 향균제를 혼입하는 원료가공법과 가공단계 혹은 세탁이나 착용중에 처리하는 후가공법으로 나눌수 있다. 보통 원료가공법에서는 항균성이 있다고 알려져 있는 금, 은, 구리 등의 광물질을 혼입하여 직물이나 섬유에 화학적으로 결합되는 반면, 후가공법의 경우는 섬유와 결합할수 있는 화합물을 다양한 방식으로 부가한다. 현재 대부분 후가공법이 이용되고 있으나 내구적이지 못하여 항균제를 고정화 시키는 방법이 연구되고 있다.   10)흡습속건가공 새로운 가공기술의 개발로 합성섬유도 천연섬유와 같은 특성의 개질이 가능해짐으로서 가볍고 내구성 좋은 합성섬유의 고유의 특성을 살리고 더불어 흡습성을 개선할 수 있다. 흔히 흡수성을 물을 빨아들여 확산하는 것을 말하고, 물이 섬유내부로 들어가는 것이 흡습성이라 한다. 각 원사 생산업체에서는 원사의 단면을 변화시켜 흡습속건성을 부여하고 있으며, 그렇지 않은 섬유인 경우, 가공제를 이용하고 있다. 염색 후 소수성의 합성섬유들은 보통 흡습성을 나타내지 않기 때문에 적당한 친수성 제품을 처리하여야만 기능을 발휘한다. 소수성 섬유에 대한 작용유형은 바깥층에 흡수되기 위해서 털의 갈라진 틈들 사이(섬유 모세관)를 통해 표면으로부터 빠르게 수분을 이동시킨다. 이것은 수분이 친수성의 바깥층에 퍼지고, 건조속도를 상당히 빨리 증가시킨다. 그러나 세탁 내구성이 좋지 않고 물방울에 의한 자국이 발생하는 단점이 있어 널리 사용되지는 않는다.   [흡습,속건 섬유의 표면 및 단면]       [흡습가공 미처리 섬유와 처리 섬유 비교]