극세폴리에스테르 필라멘트사 및 편성물의 변각촬영에 의한 광택특성에 관한 연구

Abstract

최근 천연섬유의 외관을 모방하는 단계에서 진일보하여 천연섬유의 단점을 해결할 뿐만 아니라 천연섬유에서는 얻지 못하는 합성섬유 특유의 감성을 특징으로 한 신합섬이 등장하여 고질감, 다기능성을 추구하는 새로운 제품으로서 개발이 계속되고 있다. 특히 세섬도의 섬유를 응용한 제품은 용도의 전개가 확대되고 있는 추세에 있다. 이러한 극세섬유를 사용한 소재는 일반적인 섬도의 폴리에스테르 섬유에 비해 드레이프성과 벌키성, 광택이 증대되고 굽힘강성이 작아지게 되어 합섬직물에 실크와 같은 부드러운 광택, 촉감, 유연한 태 등의 감각적으로 우수한 특성을 부여할 수 있어서 최근 섬유업계에서 큰 관심을 모으고 있으나, 섬유의 세섬도화로 인해 달라지는 표면의 특성 및 물성에 대한 연구는 아직까지 미흡한 실정이다. 인간과 접하여 사용되고 있는 재료의 성능평가는 인간의 오감에 의해 이루어지는데 특히, 인체를 싸고 있는 의복재료의 성능은 주로 촉각과 시각에 의해 평가된다. 섬유제품의 외관 품위는 직물이 주는 시각적인 자극에 의해서 결정되며 이 외관 품위와 관련된 광학적 특성 중 주요한 것으로 직물 표면의 물리적 속성인 광택을 들 수 있다. 광택에 대한 평가는 직물 전체의 평균적인 광택뿐만 아니라, 직물의 표면에 존재하는 각 섬유에서 반사하는 반사광이나 혹은 빛이 내부에 입사하여 굴절과 재반사를 반복하는 거동, 미세한 표면광택의 분포 등을 포함한 종합적이고 미시적인 분석이 필요한데, 컴퓨터와 응용프로그램의 발달로 인하여 CCD(charge coupled device)를 사용하여 직물의 화상을 획득한 다음 화상분석 시스템을 통해 광택을 분석하려는 연구가 시도되고 있다. 이에 본 논문에서는 직물의 외관품위의 중요한 요인 중의 하나인 광택을 화상 분석 방법에 적용하여, 폴리에스테르 극세사 및 일반사를 섬유, 실, 편성물의 단계별로 여러 가지 각도에서 광택을 측정하여 위치에 따른 광학적 거동을 비교, 분석하고자 변각촬영으로 화상을 얻고 이를 Image analysis 프로그램을 활용하여 화상을 분석하였다. 또한 그 결과를 모델링한 Monofilament model과 관련시켜 검토한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 섬유, 실, 편직물의 단계별로 Image analysis 프로그램을 이용하여 광택을 분석한 결과 모든 경우에서 극세사 65/204가 일반사 50/24보다 광택의 값이 크게 나타났다. 이는 극세사 65/204가 50/24보다 구성 필라멘트의 수가 많기 때문에 구성사 내의 난반사와 굴절, 산간 등의 광학적 거동등에 기인한 결과로 보여진다. 그러나 다양한 측정 조건에 따라 광택의 변화의 폭이 큰 것은 50/24였다. 2. Image analysis 프로그램을 통한 분석에서 단순히 섬유가 가지는 광택의 양 뿐만 아니라 광택들의 모양, 배치방향에 따른 이방성을 나타내는 거동 등을 통계적 수치에 의해 보다 객관적이고 정밀한 비교를 할 수 있었다. 3. 실의 경우 정반사각일 때 광택의 값이 가장 크게 측정되어, 정반사각의 광택이 가장 크다라는 광택에 대한 기존의 일반적인 이론들을 정량적이고 객관적인 실험으로 재확인하였다. 4. 변각촬영으로 획득한 화상과 Image analysis 프로그램을 이용한 광택분석 결과를 통해서 섬유, 실, 편성물의 단계에서 각각 배치방향에 따른 이방성을 확인하였다. 특히 정반사각일 때 각 단계에서 웨일방향에서 광택이 가장 크게 나타났고 나머지 측정조건에서는 코스방향의 광택이 가장 크게 나타났다.;The material appearance of natural fiber textiles, especially that of the silk or wool fabrics, has been the benchmark of the textile engineers for reinventing the look and feel of the long term, friendly companion of the mankind. The appearance or texture of the everyday life materials surrounding us has long been a topic of interest to many people from painters to scholars. Even simple questions require careful thought. Why is the silk fabric so subtle and shiny? Why does wet coat look darker than dry coat? More recently appearance models have become increasingly important in textiles. In textile sector, they are needed to model and simulate different materials. The texture and reflection models can be used to guide the acquisition of images of different fabrics and yarns. In this study, the optical characteristics of filament yarns and knitted fabrics were investigated using images taken at various angles and illumination conditions. Then the images were analyzed using the image analysis techniques, such as thresholding and blobs, image profiles. The anisotropic nature of the filamentous specimens were studied based on the images acquired at different incident lighting and observing angles with several different alignment positions of the specimens. The cylindrical models were generated using a computer software, Rhino 3D, and then on the models, a raytracing algorithm based on a software, POV-Ray, was applied to simulated the appearance or lustrous images of the monofilament models. Wale and course direction also have different effect on the nature of material luster. It was confirmed that the observation conditions affect the luster appearance of the textile materials.