열처리 폴리에스테르 직물의 Ring Test 및 물리적 특성에 관한 연구

Abstract

고감성 및 고기능을 추구하는 전반적인 경향이 대두되면서 직물의 경우에도 태에 대한 질적인 향상을 요구하게 되었다. 따라서 이 요구에 따른 여러 신합섬 소재들이 개발되고 있는데, 그 중에서 폴리에스테르 섬유의 개발은 가장 활발히 전개되고 있는 분야이다. 이러한 폴리에스테르 섬유에는 요구물성을 만족시키고 형태안정성을 향상시키기 위해서 열처리를 실시하는데, 이러한 열처리에 의해 미세구조가 변화하며 이는 섬유의 물리적 기계적 성질의 변화를 초래하고 그 결과로 태의 변화가 일어나게 된다. 본 연구에서는 평직구조와 능직구조를 가지고 있는 폴리에스테르 직물을 선정하고 열처리를 실시한 후에, 열처리 온도에 따른 태의 변화를 알아보았다. 태의 변화를 알아보기 위한 방법으로, 널리 사용되고 있는 KES-FB(Kawabata Evaluation System for Fabric)을 가지고 직물의 역학적 특성을 측정하였다. 또한 이보다 비교적 간단한 설비를 이용하여 직물의 특성을 측정하기 위하여 Ring Test방법을 도입하여 실험하였다. 즉, 폴리에스테르 직물로서 평직 2종, 능직 1종에 대하여 열처리를 실시한 후, 두 가지 방법에 의해 객관적인 분석을 시행하고 또한 각각의 상관성을 비교하였다. 밀도구배관법을 이용하여 섬유의 밀도와 결정화도를 분석한 결과 열처리에 의해 결정화도가 증가함이 확인되었다. 열처리 온도가 150-165도 사이에서는 완만한 증가를 보이다가 180도 이상이 되면 결정화도가 급격하게 증가하였다. Ring Test에 의한 각각의 열처리 시료간의 차이에 대한 유의성을 통계적으로 분석한 결과, 온도 수준과 직물시료 수준에 따라 모두 유의할 만한 차이를 보이고 있었다. KES 실험결과 여러 특성들이 변화하지만, 특히 굽힘특성과 전단특성이 뚜렷한 경향을 보이면서 변화하였다. 열처리온도의 증가에 따라 B(굽힘강성), 2HB(굽힘히스테리시스)의 값이 확연히 증가하고 있으며, G(전단강성), 2HG5(전단히스테리시스) 등도 현저히 증가하는 경향을 보였다. 그러나 마찰특성은 뚜렷한 경향을 보이지 않았다. Ring Test 결과와 KES 결과간의 상관성을 분석한 결과 Peak Load, Work to Peak의 값과 B, 2HB 사이에 뚜렷한 양의 상관성을 보이고 있으며, 또한 실험직물들을 모두 통합하여 분석하는 경우에도 같은 경향을 보이고 있다. 전단변형인 G, 2HG5등과 Peak Load, Work to Peak 사이에서도 개개의 직물에서 뚜렷한 양의 상관을 보이고 있다. 이와 같이 Ring Test의 인자인 Peak Load, Work to Peak등은 KES의 굽힘특성, 전단특성과는 상관성이 높으며, 열처리에 의해 변화하는 폴리에스테르 직물의 태와 관련된 객관적 특성의 변화를 파악할 수 있는 물리적 측정방법으로 사용될 수 있을 것이다.; Various thermal treatment processes are employed during the manufacture of polyester filament yarn and fabrics. The fine structure and physical properties of polyester yarns and fabrics are drastically modified by the thermal treatment. Due to these changes, the handle of the resulting polyester fabrics could be diversified. In this study, one twill weave and two plain weave fabric samples are annealed at various temperatures ranging from 150° to 210° under the tension. In order to evaluate the effect of heat treatment on the physical properties of polyester fabrics, handle-related evaluation methods have been employed. One is KES-FB(Kawabata Evaluation System for Fabric) which have been widely used and the other is Ring Test Method which is a simpler instrument than KES-FB. Also the correlations between the results of two methods are compared. The density determination using density gradient tube(DGT) reveals the increase of crystallization due to the thermal treatment. Two-way analyses of the experiment were carried to verify the usefulness of the Ring Test. Both factors of temperatures and fabric samples have shown significant differences at the level of alpha 0.05. Statistical analyses of the relationships between the heat treatment of the fabrics and the objective measurement of the fabrics by the Ring Test have shown that there are high level of correlations. Bending properties and shear properties of the fabrics are found to be highly related to the results, factors of Peak Load and Work to Peak, from the Ring Test. The results demonstrate that the Ring Test could be a viable method.