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연사방법에 따른 복합사의 염색성 및 태에 관한 연구

Title
연사방법에 따른 복합사의 염색성 및 태에 관한 연구
Other Titles
Dyeing Characteristics and Mechanical Properties of Composite Yarns Prepared by Different Yarn Twisting Processes
Authors
김소진
Issue Date
2005
Department/Major
대학원 의류직물학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Doctor
Abstract
Yarn twisting process is considered as the most basic process that determines the quality of the final products in garment making process. Currently, various yarn twisting processes have been under development for the consumers’ satisfaction of the final products. The appearances, the handles, the physical properties, the dyeing characteristics, etc., of fabric are determined by different yarn twisting processes. To meet the customers’ needs for high quality and diversified products, more and more composite yarns are being developed focusing aesthetic, healthcare, high sensitivity and high functionality. Composite yarn is made of more than two different kinds of fiber, dominant properties of each fiber can be combined in order to improve the overall quality of fiber. However, due to differences in dyeing properties between fibers of the composite yarn the some quality of the final product could be decreased. The four kinds of acetate and functional polyester (Poly-M) composite yarns (AP) were processed with different twisting processes such as interlacing, false twisting, two for one twisting, combined twisting and single covering. The two kinds of cotton and functional polyester (Poly-A) composite yarns (CP) were also processed in different twisting processes such as covering, two for one twisting and covering were used in this study. One of the purpose of this study was to examine the effect of different yarn twisting processes on dyeing properties for reducing color differences (∆E). Sixteen mechanical properties of all the composite yarns, knitted under the same knitting conditions, were measured by KES-FB system with the outer knit condition. And 3D CAD dressmaking simulations, which were driven by some of the mechanical properties, were presented. The results were as follows: 1. Regardless of twisting methods, the composite yarns that were dyed at 125℃ had higher exhaustion rate(%) than those were dyed at 100℃ with all three types of dyes. 2. After reduction cleaning process, the L*a*b* values were measured. The ∆E was the smallest when AP composite yarns were dyed with disperse dyes for acetate-PET blended fiber at 100℃. 3. After the dyeing of AP composite yarn, K/S values of reduction cleaned and dried samples were different with the different dyeing temperature (100℃ &125℃) in case of disperse dyes for acetate and disperse dyes for PET, however, K/S values of composite yarn were same or similar with the dyeing temperature (100℃ &125℃) in case of disperse dyes for acetate-PET blended fiber. 4. Depending on twisting methods, K/S values were in the following order: AP1 > AP3 > AP4 > AP2. This means that AP1, treated at 220℃, had the highest K/S value because non-crystalline region of PET was reoriented, and K/S value became higher as the yarn was more highly twisted and became lower as less twisted. 5. K/S values were measured depending on the types of dyes, using dyes for acetate increased the K/S value of acetate yarn; using dyes for PET increased the K/S value of Poly-M yarn; and using dyes for acetate-PET blends fiber made the K/S values of acetate and Poly-M almost evenly balanced. 6. K/S values were measured depending on the twisting method, the covering yarn was measured higher K/S value than those of the core yarn of AP composite yarn, because the covering yarn was exposed more to the surface so that dyes were able to access easily. 7. K/S values were measured depending on the dyeing temperature, the K/S values of Poly-M were measured higher when dyed at 100℃ than 125℃ regardless of the types of dyes, because the molecular structure of PET was dense so that dyeability was increased at the high temperature. 8. AP1 which was applied with the false twisting process at the temperature as high as 220℃, EMT, B, 2HB, G and RC values increased, which would result in the increasing dimensional stability. 9. AP1 which had the false twisting process after interlacing process gave bulkiness and un-interlaced part in yarn was increased SMD value. The SMD value of the knitted fabric of the AP composite yarn, which was put through the combined twist process, was higher than those of which simple process such as the two for one twist or the single covering process applied. In order to achieve the silk-like surface feel of knitted fabric, the single covering process is recommended. 10. The simulation images of the knitted fabrics of AP composite yarns, which were generated by the 3D CAD system based on the mechanical properties of the fabric, showed that acetate fabric with high bending and shear properties generated tubular shape image, and AP4 fabric with acetate yarn used as the core yarn generated the most similar to the image generated by the acetate fabric. 11. The K/S values of CP composite yarns were measured depending on the twisting methods, and the result showed that CP1 had higher value than CP2, because inspite of CP2 had 400 more t.p.m. CP1 had high shrinkage rate in dyeing bath. 12. When dyeing CP composite yarns, the K/S values of both CP1 and CP2 were measured high if two bath system was used, and the ∆E of cotton and Poly-A was small. 13. The K/S values of CP composite yarns were measured depending on the dyeing methods, those of cotton decreased because reactive dyes were hydrolyzed at such a high temperature at 130℃ in one bath dyeing system. On the contrary, the K/S values of Poly-A was slightly increased because Poly-A was migrated by the hydrolyzed reactive dyes in one-bath dyeing system, and those of Poly-A decreased because the disperse dyes were hydrolyzed under alkaline condition for reactive dyes in two bath dyeing system. 14. The ways of minimizing color difference(∆E) between cotton and polyester in composite yarn are to apply enough setting in order to minimize shrinkage in dyeing process and to choose two bath dyeing system. 15. CP2 had higher RT, B, 2HB, G, 2HG values than CP1 because twisted covering yarn increased the linear density. CP1 had higher EMT and RC values than CP2 because non-twisted covering yarn increased softness and bulkiness. 16. 3D CAD dressmaking simulations showed that there are puckering effects on CP2 because of the high bending rigidity and the shear rigidity.;연사(Twisting)란 실에 꼬임을 부여하는 공정으로 의복 제작 과정에서 최종 제품의 품질을 좌우하는 가장 기초적인 공정 단계라고 볼 수 있다. 현재 최종제품의 목적을 충족시키기 위한 다양한 연사방법의 개발이 활발히 진행되고 있으며, 각 연사 공정에 따라 직물의 외관, 태, 물리적인 성질, 염색성 등이 좌우된다. 최근 소비성향의 고급화 다양화에 대응하여 심미성, 착용감, 헬스케어 및 고감성, 고기능성 부여를 목적으로 한 고도의 복합화 다양화의 시대로 접어들면서 복합사의 개발연구가 많이 시행되고 있다. 복합사란 성질이 다른 두 가지 종류의 실을 혼합하는 것으로 우성 결합(dominance combination)에 의해 각 섬유 고유의 뛰어난 특성이 조합되고, 고감성 또는 고기능성을 발휘하는 것을 주목적으로 하고 있다. 그러나 이러한 복합사의 경우, 염색에 있어서 섬유간의 염색성 차이 때문에 이색성이 나타나고 있어 제품의 질이 저하되는 실정이다. 따라서 본 논문에서는 아세테이트와 기능성 폴리에스터(Poly-M) 복합사(AP복합사) 및 면과 기능성 폴리에스터(Poly-A) 복합사(CP복합사)의 염색방법에 따른 염색성을 살펴보고, 연사방법에 따른 섬유간 이색성을 살펴보았다. 또한 상기 복합사를 같은 조건으로 편직한 후, 연사방법에 따른 역학적 특성을 측정하고 및 가상봉제이미지를 측정한 후 연사방법이 태에 미치는 영향을 살펴본 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 4종의 연사방법으로 제조된 AP복합사를 아세테이트용 분산염료, PET용 분산염료 및 아세테이트-PET 혼합섬유용 분산염료로 삼원색상별, 온도별 흡진률을 실험한 결과, 세 가지 타입 모두 100℃에서 염색했을 때 보다 125℃의 고온에서 염색한 결과의 흡진률이 연사방법에 관계없이 높게 나타났다. 2. AP 복합사 염색후, 환원세정 및 건조과정을 거친 시료의 Lab 값을 측정한 결과, 아세테이트-PET혼합섬유용 분산염료를 사용하여 100℃에서 염색한 결과가 구성원사간 색차가 가장 작게 나타났다. 3. AP 복합사 염색 후, 환원세정 및 건조과정을 거친 시료의 K/S 값을 측정한 결과, 아세테이트용 분산염료와 PET용 분산염료로 염색한 경우 색상별로 온도에 따른 K/S값의 증감 정도가 다르게 나타났으나, 아세테이트-PET 혼합섬유용 염료로 염색한 경우, yellow, red, blue염료 모두 100℃와 125℃에서 염색했을 때 K/S 값의 차이가 거의 없거나, 앞의 두 염료에 비해 작게 나타났다. 4. AP 복합사를 아세테이트-PET 혼합섬유용 염료로 염색한 경우, 연사방법에 따른 K/S값은 고온에서 열처리되어 폴리에스터의 비결정영역의 재배열에 의해 염착성이 증가한 AP1의 K/S값이 상대적으로 높게 나타났으며, AP3 > AP4 > AP2 순으로 꼬임이 많이 부여되어 선밀도가 높은 복합사 순으로 K/S값이 낮게 나타났다. 선밀도가 높을수록 염료를 흡착할 수 있는 공간이 더 많아지기 때문이다. 5. AP 복합사 염색 후 염료의 종류에 따른 구성원사별 K/S값을 살펴보면, 아세테이트 염료의 염색시 아세테이트 원사의 K/S값이 Poly-M사보다 높았으며, PET 염료의 염색시 Poly-M사의 K/S값이 아세테이트 원사보다 높았고, 아세테이트-PET 복합섬유용 염료의 염색시 두 원사의 K/S값이 거의 비슷하거나 작게 나타났다. 6. AP 복합사 염색 후 연사방법에 따른 구성원사별 K/S값을 살펴보면, 아세테이트로 커버링 되어 복합사 표면에 아세테이트 원사의 노출이 많은 AP3와 Poly-M으로 커버링 되어 복합사 표면에 Poly-M 원사의 노출이 많은 AP4의 경우 염료의 종류나 염색온도에 상관없이 각각 커버링사의 K/S값이 심사의 K/S값 보다 상대적으로 높게 나타났다. 이것은 커버링사가 심사에 비해 외부로 표출되어 있기 때문에 염료와의 접근이 용이하기 때문으로 사료된다. 7. AP 복합사의 염색온도별 K/S값을 살펴보면 Poly-M 원사는 염료의 종류에 상관없이 100℃보다 125℃에서 K/S 값이 높게나오는 경향을 보였는데, 그것은 폴리에스터 섬유의 분자구조가 치밀하여 보다 고온에서 염색성이 증가하기 때문인 것으로 판단된다. 8. AP 복합사를 편직하여 편성물로 제작한 후 KES-FB system을 통해 역학적 특성을 평가한 결과, 220℃의 고온에서 가연공정을 거쳐 벌키성이 부여된 AP1이 인장 레질리언스 및 굽힘강성, 전단강성, 압축 레질리언스가 증가하여 보다 형태안정성을 가짐을 알 수 있었다. 9. AP복합사 편성물의 표면거칠기(SMD)는 AP1>AP3>AP2>AP4 순으로 낮았는데, 인터레이싱후 가연공정은 벌키성 효과를 가져와 가연공정을 거치지 않은 복합사의 편성물에 비해 표면거칠기가 크게 증가하였고, 컴바인드 트위스팅 공정을 통해 연수가 상대적으로 증가하여 입체적인 꼬임이 부여된 AP3도 거칠기가 증가하였다. 가장 매끄러운 표면 감촉의 편성물을 설계하기 위해서는 싱글 커버링 공정을 선택하는 것이 적당하다. 10. 다양한 연사방법으로 제조된 AP복합사로 편직한 편성물의 외관을 봉제가상시스템인 3D CAD System을 통해 살펴본 결과, 굽힘특성과 전단특성이 높은 아세테이트 편물이 봉제 후 가장 퍼짐 현상을 나타내는 이미지를 보여주었으며 아세테이트를 심사로 사용하여 싱글커버링한 AP4 편물이 아세테이트 편물과 가장 흡사한 이미지를 나타내었다. 또한 굽힘특성과 전단특성이 낮은 Poly-M 편물이 인체의 곡선을 드러내는 실루엣의 형성으로 관찰되었고, AP2 편물이 Poly-M과 가장 흡사한 이미지를 나타냈다. 11. 2종의 연사방법으로 제조된 CP복합사는 반응성염료와 분산염료를 사용하여 1욕법과 2욕법으로 염색한 결과 연사방법에 따른 K/S 값을 살펴보면, 염색방법과는 상관없이 CP1이 CP2에 비해 높은 K/S값을 나타냈다. 이는 CP2가 400 t.p.m.의 연수가 더 높음에도 불구하고 2회의 셋팅 공정으로 인해 후공정시 일어날 수축을 미연에 방지한데 반해, CP1은 열수수축률 결과에서도 나타났듯이 고온의 염욕에서 크게 수축하여 선밀도가 증가하여 K/S값이 높게 나타난 것으로 사료된다. 12. 2종의 연사방법으로 제조된 CP복합사는 반응성염료와 분산염료를 사용하여 1욕법과 2욕법으로 염색한 결과 염색방법에 따른 K/S 값을 살펴보면, CP1사와 CP2사 모두 2욕 염색법으로 염색했을 때의 K/S값이 1욕 염색시 보다 높게 나타났으며 색차도 작게 나타났다. 13. CP1사와 CP2사를 구성원사별로 분사하여 면과 Poly-A의 염색욕법에 따른 염색성을 살펴보면, 면은 2욕법에서 K/S값이 높게 나타났으며, Poly-A는 1욕법에서 K/S값이 높게 나타났다. 그 이유는 1욕법에서 반응성 염료가 130℃의 고온에서 가수분해 되어 면의 K/S값을 떨어뜨리고, 가수분해 된 소수성의 반응성염료가 Poly-A를 오염시켰기 때문에 오히려 Poly-A의 K/S값을 증가시킨 것으로 보인다. 14. 연사공정 중 셋팅 공정을 충분히 거쳐 후가공 중에 발생할 수 있는 수축을 사전에 방지하고, 2욕 염색법으로 염색하는 공정이 면의 반응성 염색과 폴리에스터의 분산염색을 서로 덜 방해하기 때문에 색차를 최소화 시킬 수 있는 방법이라 할 수 있다. 15. CP 복합사 편물의 역학적 특성을 살펴보면 CP2 편물이 트위스팅 된 커버링사를 사용했기 때문에 보다 선밀도가 높고 치밀한 구조를 가져 인장 레질리언스 및 굽힘특성, 전단특성이 우수하였으며, 보다 풍유감이 있는 CP1 편물은 EMT값 및 압축 레질리언스 값이 우수하였다. 16. 다양한 연사방법으로 제조된 CP복합사로 편직한 편성물의 외관을 봉제가상시스템인 3D CAD System을 통해 살펴본 결과, 보다 높은 굽힘강성과 전단강성을 지닌 CP2 편물에서 는 큰 주름으로 인한 퍼커링(puckering) 현상이 발견되었다.
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