합성섬유나 아세테이트 섬유의 특성은 타섬유에 비해 열가소성이 현저히 크다는 점이다. 이 성질은 합성섬유 또는 아세테이트 섬유로 된 직물을 가공하는데 이용될 수 있는 좋은 성질이 되기도 하나, 장애가 되는 경우도 많으므로 가공공정에서 결함이 발생하지 않도록 주의하여 처리해야 한다. 또한 합성섬유나 아세테이트는 천연섬유의 가공에 비해서 단순한 것도 특징이다.
2. 합성 및 반합성 섬유의 가공종류와 특성 2-1. 직물의 종류와 그 특성합성섬유나 아세테이트 섬유의 특징 및 용도에 대해서 열거하면 표 2-1과 같다.
[표2-1 아세테이트·합성섬유 직물]| 직물 | 사(yarn) | 섬유의 특징 | 용도 |
|---|---|---|---|
| 아세테이트 직물 |
필라멘트 | 셀룰로오스섬유에 비해 소수성으로 열가역성이다. 열, 알칼리액으로 경화되어 주름·강도가 감소한다. |
coat, 안감지 |
| staple | 부인복 | ||
| 나일론 직물 | 필라멘트 | 소수성으로 열가역성이 크다. 마모에 견디며, 유연하여 주름이 생기기 어렵다. 착용 중에 황변하다. |
양산·안감지 |
| 가공사 | sports 의류 | ||
| 폴리에스터 직물 |
필라멘트 | 조직이 조밀하고, 흡수성이 극히 낮고,열가역성이 크다. 강성회복이 우수하고, 물에 닿아도 성질이 바뀌지 않는다. |
coat·안감지·shirts |
| staple | 혼방직물 (shirts·작업복) |
||
| 가공사 | 복지·coat | ||
| 아크릴 직물 | staple | 흡수성이 적고, 열가역성이 있다.v가볍고, 벌키성, 내열성이 우수하다. | curtain |
| 가공사 | sports 의류 |
아세테이트와 합성섬유에 공통되는 성질은 소수성과 열가소성을 갖는 것이다.
섬유가공의 요점은 다음과 같다.
합성섬유나 아세테이트 섬유의 주된 직물 섬유가공 공정의 예를 다음에 나타낸다.
1) 아세테이트 필라멘트 직물의 예준비→연단→정련→예비열고정→염색→건조→가공→열고정→검사→포장
2) 나일론 필라멘트 직물의 예보통직물은 아세테이트 필라멘트 직물에 준해 행한다.
강연사 직물
준비→연단→정련→염색→건조→중간검사→가공→열고정→검사→포장
준비→연단→정련→예비열고정→염색→건조→가공→열고정→검사→포장
4) 폴리에스터 가공사 직물폴리에스터 필라멘트 직물(강연사 직물)의 가공공정 중에 리렉스(Relax) 처리 및 감량공정을 넣어 그 이후부터 동일하게 가공을 한다.
2-4. 열고정(Heat set)열가소성 섬유제품을 열처리해서 제품의 형태를 안정시키는 것을 열고정(heat set)이라 하고, 아세테이트 직물이나 합성섬유 직물의 섬유가공에 공통으로 처리된다.
1) 열고정의 의의일반적으로 합성섬유는 열을 가하면 섬유를 구성하는 고분자 배열이 느슨해져 섬유내부의 변형이 제거된다. 이때 일정한 형태를 부여하면 그대로 안전한 상태로 고정이 된다. 따라서 높은 온도에서 고정한 후 냉각시키면 내부변형이 적은 상태로 새로운 결합이 생겨서 형태나 치수가 세정이나 열탕처리를 해도 변하지 않게 된다.
2) 열고정 방법열고정에는 준비후 곧바로 행하는 예비열고정과 섬유가공 공정에서 최종적으로 행하는 마무리 열고정(final set)이 있다. 경우에 따라서는 공정 도중에 중간 열고정도 한다. 직물의 가열방식에는 열수·증기에 의한 습열과 건열의 2가지 방법이 있는데, 처리온도·시간은 섬유에 따라 다르다. 일반적으로 고온으로 갈수록 처리시간은 짧아진다. 열고정에는 열풍 분출식의 열고정기(텐터)가 보통 이용된다.
2-5. 각종 직물의 섬유가공 1) 아세테이트 직물의 섬유가공아세테이트는 견과 비슷한 광택과 우아한 촉감을 갖고 있다. 이 특성을 손상시키지 않도록 해야 한다. 아세테이트는 고온에서 처리가공하면 광택을 잃고 딱딱한 촉감이 되기 때문에, 습열에서는 85℃이하로 하고 섬유가공 고정에서는 140℃를 넘지 않도록 해야 한다. 음이온계, 양이온계의 유연제 혹은 실리콘계 유연제 등을 이용해 마무리 열고정하고 동시에 유연처리해서 견에 가까운 촉감을 만든다.
2) 나일론 직물의 섬유가공나일론 직물은 흡습성이 적고 땀을 흡수하지 않는다. 또 정전기를 발생하기도 하고 유성(油性)에 오염되기 쉽다는 결점이 있다. 나일론 직물의 섬유가공은 이런 결점을 개선시키고 더욱 직물의 형태를 안정화시키기 위한 열고정에 주안을 두어야 한다.
(1) 나일론 필라멘트 직물의 섬유가공
나일론 6의 예비열고정은 170∼190℃에서 30초 전후, 마무리 열고정은 160℃에서 30초간 행하는 것이
보통이다. 나일론 66은 나일론 6보다도 어느 정도 고온에서 열고정된다. 나일론 필라멘트 직물, 특히 얇은 직물은 강경도(koshi)가 없기 때문에 마무리 열고정할 때 합성수지를 사용해 촉감을 개량한다.
여기서 나일론의 평활함에 의한 슬립(slip)이 방지되고, 방추·방축성도 향상된다.
실리콘 수지나 계면활성제는 직물에 유연성을 부여한다. 양이온 계면활성제 중에서는 유연성 외에
발수성을 부여하는 것도 있고, 또 음이온이나 비이온 계면활성제에는 흡습성이나 대전방지를 부여하는 것도 있기 때문에 섬유가공에 많이 이용된다.
직물을 90∼100℃의 열탕에서 폴리비닐알코올(polyvinylalcohol) 등의 호제를 제거하고 축소하기 위해 로타리 워서(rotary washer)를 거친다. 이때 발생한 주름을 열고정하기 위해 중간 열고정을 하고 다음 공정에 들어간다. 주름이 이미 발생한 직물의 열고정은 주름을 엉망으로 만들지 않도록 장력을 가감해 처리한다.
3) 폴리에스터 직물의 섬유가공폴리에스터직물은 열가소성으로 뛰어난 탄성·방추성·내열성을 갖고 있다. 소수성으로 대전하기도 하고 착용중의 마찰로 필링(pilling)이 생기기 쉬우며 촉감이 약간 뻣뻣하다.
(1) 폴리에스터 필라멘트 직물의 섬유가공예비열고정은 170∼210℃에서 단시간 처리한다. 예비열고정에 의해 뒤에 행해지는 공정의 열수중에 있어서의 수축이나 변형을 방지할 수 있다. 마무리 열고정은 140∼170℃에서 처리된다. 이에 따라 폴리에스터 직물은 W&W성이나 방추성이 일단 향상된다. 마무리 열고정에서 폴리아크릴산 에스터 공중합수지나 초산비닐계 수지를 사용해 강경도(koshi)를 갖게 하기도 한다. 이외 유연제를 단독 또는 병용해서 촉감의 개선과 대전방지를 한다.
(2) 폴리에스터 가공사 직물의 섬유가공직물은 열고정으로 형태가 고정되고, 촉감이 좋아진다. 우선 리렉스(relax) 처리를 해서 다음 공정으로 들어간다. 리렉스 처리는 직물에 걸리는 장력을 피해 90∼100℃에서 20∼30분간, 굴곡과 비비는 작용을 한다. 리렉스 처리는 정련·염색 중의 주름과 염색얼룩의 방지에 도움이 된다. 가공사 직물의 마무리 열고정은 150∼160℃에서 30∼50초간 정도 한다. 이것과 동시에 대전방지가공, 발수가공, 방오가공, 항필링(antipilling)가공 등이 행해진다.
4) 아크릴 직물의 섬유가공아크릴 직물을 유연하게 가공할 때는 양이온계 유연제를 직물 중량의 1∼5% 함유하는 온액을 침지하여, 탈수해 열풍건조기내에서 70∼80℃에서 건조시킨 후 열고정을 하여 섬유가공을 한다. 딱딱하게 가공할 때는 열가소성 합성수지 에멀젼(emulsion)액에 패딩하여, 130℃에서 5분간 또는 160℃에서 1∼2분간 마무리 열고정시키지만 고정효과는 낮다. 패딩액에 대전방지제나 유연제를 병용하기도 한다.
3. 편성물의 섬유가공직물은 경사나 위사가 상하로 교차해 제조되어지나 편성물은 루프로 되어 있다. 여러 가지 각종 섬유로 제조된 편성물이 생산되어 널리 이용되고 있다.
3-1. 편성물의 종류와 특징편성물의 가공을 요약하면 표 2-2와 같이 된다.
[표2-2 편성물의 종류·특징·용도]| 종 류 | 편성 형태 | 특 징 | 용 도 | |
|---|---|---|---|---|
| 경편성물 | tricot | 평포상 | * 상당히 큰 장력을 가하여 편성하고, 치밀하여 유연한 편성지가 된다. |
shirts·안감지·외의 |
| rassel | 평포상 | * 침의 밀도는 비교적 성글고, 편성물은 조금 딱딱한 느낌을 준다. | 외의·lace curtain | |
| milanise | 원통상 또는 평포상 |
* 두꺼운 직물로 신축성도 있고, 형태가 안정되어 고급 실용생지를 만든다. | 외의 | |
| 위편성물 | 환 편 | 원통상 | * 신축성이 크고, 유연성·통기성이 우수하다. * 결점으로서는 루프가 풀리는 경우가 있다. * 위편성물에는 편폭을 바꿀 수 있기 때문에 성형편성이 가능하다. |
양말·외의 |
| 위 편 | 편포상 | |||
편성물을 염색, 가공할 때는 다음의 각 점에 유의한다. 편성물의 특징인 탄력성과 신축성을 살리면서 형태가 안정되도록 가공한다.
경편성물은 정경된 경사의 엉킴에 의해 세로방향으로 조직을 편성시킨 것이다. 세로방향의 장력하에서 짜여지기 때문에 편성물 것은 세로방향으로 줄어든다. 이 생지를 소정의 길이와 폭으로 오버피드 주는 것이 보통의 가공이다. 사용되는 섬유는 아세테이트, 나일론, 폴리에스터, 아크릴 등이 많다.
* 나일론 트리코트(tricot)의 섬유가공가공공정의 한 예를 나타낸다.
준비→예비열고정→정련→형광증백·염색→건조
→가공→열고정→검사→포장
루프가 굴곡이 일어나든지 변폭 부분이 겹겹이 둘러싸고 있기 때문에 그것을 수정해서 연단을 한다. 변폭 말림이 심한 편성물은 양변을 꿰매어 자루모양으로 하기도 한다. 이것을 tacking이라 한다. 이것은 편성물의 비뚤어짐을 방지하기도 하고 변폭 말림을 예방하여 염료·약제의 침투를 균일하게 한다.
2) 예비 열처리나일론의 열가소성을 이용해 편물을 예비 열처리시킨다.
3) 건조염색 가공된 편성물은 진공탈수, 가압 공기 분출 로울러식 탈수기 등으로 탈수된다. 경편성물의 건조는 핀 텐터를 주체로 해서 행해진다. 얇은 직물은 건조와 동시에 열고정된다. 두꺼운 직물의 건조에는 루프 건조기나 진공 드럼(suction drum) 건조기가 사용된다.
4) 마무리 열고정(Final set)염색 가공된 편성물은 치수·형태를 안정시키기 위해 열고정을 한다. 나일론은 유연하고 강경도(koshi)가 없기 때문에 합성 수지액을 패딩하여 탈수 건조시킨 후 열고정과 동시에 수지가공한다. 열고정기(텐터)의 입구에는 말려든 변을 회전원반으로 밖으로 넓게 하는 트리코트 가이더(tricot guider) 또는 selvage anchorer(폭내기 로울러, 그림 2-16)와 변형을 고치는 포목교정장치(그림 2-17)가 반드시 부착되어 있어야 한다.
5) 처리가공일반적으로 유연가공 등은 염색후 같은 기계에서 행한다. 이후에 원통형인 tuck 형태인 것은 이것을 분리하여 마무리 가공을 한다.
3-4. 위편성물의 섬유가공위 편성물은 염색가공 중에 세로방향으로 인장되어 있기 때문에 이것을 바로 잡아 제품으로 제조된 후 세로방향으로 수축되지 않도록 하는 것이 위편성물 가공의 목적이다. 다음에 주된 위편성물의 가공공정의 예를 들었다.
[(그림2-16) Selvage anchorer roller]
[(그림2-17) 자동 포목 교정 장치]
준비→운반→정련·표백→형광증백·염색→처리가공
→건조→기모→마무리가공→검사→포장
준비→정련·표백→처리가공→(기모)→검사→포장
1) 준비검사는 원통상 생지일 때는 안·밖에 걸쳐 행한다. 다음에 생지의 표면을 보호하기 위해 뒤집는다. 이것을 cloth turning이라 한다.
2) 중간 고정합성섬유 가공사 편성물에만 행한다.
3) 수세·건조원통상 생지는 거의 로우프 상으로 염색가공되기 때문에 수세는 윈치(winch), 액류 염색기 등 동일기계로 행한다. 탈수는 원심탈수기에 이용 또는 로우프 탈수기로 행한다. 위편성물의 건조는 건조실에서 자연건조하든가 루프 건조기 등으로 행한다. 유연함과 숭고성이 요구되는 제품에는 텀블러 건조기를 사용한다.
4) 가공 고정원통상 생지의 열고정 효과는 불충분하지만, 환편 열고정(그림 2-18)에서 행한다. 충분히 고정시키기 위해서는 개반(開反)해서 평포상으로 해 열처리로 고정한다. 양모 및 그 혼방 편성물의 고정은 증융과 자융에 의해 처리된다.
[(그림2-18) 환편 열고정]
Frame(①)으로 편성물을 고정하고, felt roller(②), 송출(③)로 over felt를 건다. ④로 가벼운 증기로 증열한다. 형틀의 마찰저항에 의한 신장방지를 위해 형틀의 길이가 한정되기 때문에 본체는 짧다.
5) 그 외의 가공면편성물에서는 염색가공후 유연제에 의한 처리나 최종공정에서의 캘린더링에 의한 포질의 고정과 기계적인 무수축가공이 행해진다.
3-5. 성형품의 섬유가공셔츠, 양말 등은 편성후에 염색가공하는 부분이 많다. 나일론 가공사 양말은 예비열고정, 마무리 열고정은 형틀에 넣어 행한다. 부인용 나일론 stocking은 형틀에 넣어져 염색실로 인도되어 분사 염색된다. 동일기계에서 수세되고 건조되어 열고정이 된다.
