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https://www.krm.or.kr/krmts/link.html?dbGubun=SD&m201_id=10007859&local_id=10011728
머서화가공을 활용한 3D 섬유신소재디자인 개발에 관한 연구
Reports NRF is supported by Research Projects( 머서화가공을 활용한 3D 섬유신소재디자인 개발에 관한 연구 | 2004 Year | 양진숙(한양대학교(ERICA캠퍼스)) ) data is submitted to the NRF Project Results
Researcher who has been awarded a research grant by Humanities and Social Studies Support Program of NRF has to submit an end product within 6 months(* depend on the form of business)
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  • Researchers have entered the information directly to the NRF of Korea research support system
Project Number G00049
Year(selected) 2004 Year
the present condition of Project 종료
State of proposition 재단승인
Completion Date 2006년 05월 27일
Year type 결과보고
Year(final report) 2006년
Research Summary
  • Korean
  • 21세기 들어 소비자의 개성과 욕구가 다변화되면서 섬유디자인분야에서도 예술성과 실용성을 겸비하면서도 새로움이 돋보이는 고부가가치 제품을 만들기 위하여 많이 연구하고 있다. 그러나 색이나 문양에 국한되어 있으므로 새로운 소재개발이 절실한 시점이다. 따라서 본 연구에서는 충분히 연구의 가치가 높은 섬유가공법 중 하나인 머서화가공 이론을 소재디자인에 활용하여 고부가가치의 3D 섬유신소재를 개발하여 국내 섬유소재디자인의 경쟁력을 제고시키고자 하였다. 본 연구결과는 아래와 같다. 실험용 면직물은 20번수, 40번수, 60번수, 80번수의 총 4가지로 사용하였고, 염색을 위한 직접염료는 Yellow86, Yellow11, Blue15, Black19의 세 가지를 사용하였고, 반응성염료는 고온타입 1종과 저온타입 2종(BF 및 VS)을 사용하였다.
    NaOH 농도, 온도, 시간을 변인으로 하여 머서화가공 최적조건을 수축률로서 알았다. 스티밍전후의 효과는 전반적으로 스티밍 하기 전이 스티밍한 후보다 수축률이 크게 나타났는데 이는 스티밍 후 수세에 의하여 직물이 펼쳐졌기 때문으로 생각된다. 머서화처리 시의 머서화 용액의 최적 농도는 20-30g/100cc, 최적온도는 실온상태(20℃), 최적의 처리시간은 2분 내외, 자연건조는 최소화 하는 것이 좋은 것으로 나타났다. 인장 강신도의 변화는, 위사와 경사 간에 약간의 차이는 있지만 12-25%가 향상되었다. 한편, 머서화처리에 따른 면직물의 강연도 변화는 유연도가 약간 줄어들었다. 흡수성변화는 머서화처리에 의하여 최저 17%로부터 최대 35%까지 증가하는 것으로 나타났다.
    머서화가공에 의한 리플효과는 20g/100cc 이상의 농도에서 수축률이 거의 비슷하게 나타났으며, 직물두께별로 살펴 본 결과 80번수가 가장 효과적이었으며 그 다음으로 60번수, 40번수, 20번수의 순서로 나타났는데, 시각적 평가에 의해서는 60번수의 샘플이 80번수다 좀더 자연스러운 리플을 나타내었다.
    머서화 처리 전후의 염색성은 염료의 종류에 상관없이 모두 머서화처리 전보다 머서화처리후에 염색성이 20-30%이상 크게 증가하였다. 그러나 색채에 큰 변화가 없어 안정적이었다. 머서화처리가 염색견뢰도에 대한 영향은 세탁, 유기용제, 일광에 대한 견뢰도가 등급이 1등급 정도 향상되었다.
    머서화처리에 의하여 면직물의 내부구조 즉, 결정부분의 변화는 Intensity(CPS)로 분석하였는데 머서화처리에 의하여 면직물의 결정화도가 현저히 감소됨을 알 수 있다. 머서화 처리에 의하여 변화하는 면직물의 표면상태는 도가 클수록 섬유의 표면에 균열이 많이 일어났다.
    머서화프린팅을 위하여 가장 적합한 호료를 알아보았는데 알긴산소다는 gel화를 보였고 메이프로검과 CMC는 안정함을 보였는데 메이프로검이 가장 우수한 것으로 나타났다. 이들 호료의 프린팅시의 적정 농도는 4-5%가 최적이었다
    Art Fabric은 3티밍에 의하여 농색 및 탈색효과를 패턴에 넣을 경우 더 효과적임을 알 수 있었다. 이때의 스티밍 조건은 농색의 경우 100℃에서 3분, 탈색의 경우 100℃에서 12분이 최적임을 알 수 있었다.
    이상과 같은 결과로부터 섬유가공의 하나인 머서화가공을 Art Fabric 제작에 활용할 경우 효과적으로 고부가가치의 신소재를 개발할 수 있을 것으로 사료된다.
  • English
  • In this research, 4 types cotton fabrics(20's, 40's, 60's, 80's), NaOH, Yellow86, Yellow11, Blue15, Black19 of 4 direct dyes, high temperature type of 1 reactive dye and lower temperature type(BF, VS) of 2 reactive dye. were used. Also, NaOH as reagent for mercerization, Na2CO3 and Na2SO4O for dyeing were used. The results of this research are as follows.
    The optimum temperature was 20℃, optimum concentration was 20-30g/100cc, and optimum treatment time was 2-3 min.
    The contractility of 40's cotton fabric that is mecerized had large scale rather than non-mecerized fabric.
    The tensile strength of mercerized fabric was improved about 12-25%. and the absorbency of mercerized fabric was improved 17%-35%.
    The ripples of fabric was most effective on 80's and then the order was 60's, 40's and 20's. But the easy and beautiful ripple was created on 60's.
    The dyeability of mercerized fabric was improved over about 20-30% rather than non-mercerized fabric. In dyed fabric of before and after mercerization, change of the color was not produced. After mecerization color fastness of dyed fabric to washing, solvent and day light was improved about 1 grade.
    The part of crystallization of mercerized fabric was decreased about 30% as compared with non-mercerized fabric and the more the treatment concentration was high, the more the cracks were produced on surface of fabric.
    The maypro-gum was most effective as binder for mercer-printing, the optimum concentration was 4-5%.


Research result report
  • Abstract
  • 공학과 디자인을 접목한 과학적이고 체계적인 연구가 섬유디자인분야에서 이루어져야 하는데 디자인분야의 한계 때문에 연구 및 자료가 너무나 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 충분히 연구의 가치가 높은 섬유가공법 중 하나인 머서화가공 이론을 소재디자인에 활용하여 고부가가치의 3D 섬유신소재를 개발하여 국내 섬유소재디자인의 경쟁력을 제고시키고자 하였다.
    본 연구의 실험을 위하여 실험용 면직물은 20번수, 40번수, 60번수, 80번수의 총 4가지로 사용하였고, 염색을 위한 직접염료는 Yellow86, Yellow11, Blue15, Black19의 세 가지를 사용하였고, 반응성염료는 고온타입 1종과 저온타입 2종(BF 및 VS)을 사용하였다. NaOH 농도, 온도, 시간을 변인으로 하여 머서화가공 최적조건을 수축률로서 알았다. 본 연구결과는 아래와 같다.
    1. 최적농도는 0, 20, 30, 40g/100cc의 4종류 농도로 실험한 결과 농도가 커질수록 수축률도 커졌고 20-30g/100cc의 농도에서 적절하게 가감하여 사용하는 것이 좋을 것으로 생각된다.
    2. 스티밍 전후의 효과는 스티밍 하기 전이 스티밍한 후보다 수축률이 크게 나타났다
    3. 최적온도는 20, 40, 60, 80℃의 4종류로 실험하였는데 온도에 의한 수축률차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 경제적인 면으로 볼 때 실온상태에 처리를 행하는 것이 효과적임을 알 수 있었다.
    4. 머서화 처리시간의 영향은 40수 면직물에 대하여 2, 4, 6, 8, 10분간 실온에서 처리시 경과 시간에 따라 큰 차이가 없었다.
    5. 자연건조 시간의 영향은 수축률이 자연건조시간에는 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. 이는 머서화처리를 행하는 3분간의 시간에 이미 면직물에 반응이 일어났기 때문에 자연건조의 시간은 별로 의미가 없는 것으로 생각된다.
    6. 인장 강신도의 변화를 알아본 결과, 위사와 경사 간에 약간의 차이는 있지만 12-25%가 향상되었음을 알 수 있었다.
    7. 흡수성변화는 머서화 처리농도에 따라 알아본 결과 머서화처리에 의하여 최저 1.7배로부터 최대 3.5배까지 증가하는 것으로 나타났다.
    8. 머서화가공에 의한 리플효과는 20g/100cc 이상의 농도에서는 수축률이 거의 비슷하게 나타났으며, 직물두께별로 살펴 본 결과 80번수가 가장 효과적이었으며 그 다음으로 60번수, 40번수, 20번수의 순서로 나타나 직물이 얇을수록 리플효과가 좋았다. 그러나 시각적 평가에 의해서는 60번수의 샘플이 80번수다 좀더 자연스러운 리플을 나타내어 머서화가공을 활용한 3D Fabric 제작을 위해서는 60번수의 직물을 선택, 사용하는 것이 좋을 것으로 사료된다
    9. 머서화 처리 전후에 직접염료 및 반응성염료로 염색한 결과 모두 염색성이 20-30%이상 향상되었다.
    10. 머서화처리 전․후 직접염료 염색이나 반응성염료 염색시 색채에 큰 변화가 없는 것으로 나타났다.
    11. 세탁에 대한 염색견뢰도, 유기용제에 대한 염색견뢰도, 일광에 대한 염색견뢰도는 전반적으로 머서화처리 전보다 머서화처리 후의 염색물이 견뢰도 등급이 1등급 정도 향상되는 것으로 나타났다.
    12. 머서화처리에 의하여 면직물의 내부구조 즉, 결정부분의 변화는 Intensity(CPS)로 분석하였다. 머서화처리에 의하여 면직물의 결정화도가 현저히 감소되었다.
    13. 머서화 처리에 의하여 변화하는 면직물의 표면상태는 SEM으로 측정하였으며 농도가 클수록 섬유의 표면에 균열이 많이 일어났다.
    14. 머서화는 모두 침지에 의하여 행하는데 본 연구에서는 패턴에 활용하기 위하여 호료를 넣어 프린팅하는 기법을 연구하였다. 여러 가지 중에서 메이프로검과 CMC가 안정함을 보였고 메이프로검이 가장 우수하였다. 이들 호료의 프린팅시의 적정 농도는 4-5%가 최적이었다
    15. Art Fabric은 스티밍에 의하여 농색 및 탈색효과를 패턴에 넣을 경우 더 효과적임이었다. 이때의 스티밍 조건은 농색의 경우 100℃에서 3분, 탈색의 경우 100℃에서 12분이 최적이었다.
    이상과 같은 결과로부터 섬유가공의 하나인 머서화가공을 Art Fabric 제작에 활용할 경우 효과적으로 고부가가치의 신소재를 개발할 수 있을 것으로 사료된다.
  • Research result and Utilization method
  • 본 연구결과 면직물에 대하여 머서화가공을 통하여 2D 직물을 고부가가치의 3D 직물로 개발하는 것이 가능하다는 것을 알 수 있었고 시작품을 통해 본 이들 기법은 시각적으로 상당히 우수한 것으로 평가되었다. 본 연구결과로부터 국내 섬유디자인분야에 소외되어 있는 과학적인 연구 활성화에 기여하고, 학계에서의 실제교육에 본 자료를 기초자료로 활용케 하여 창의적인 소재디자인 개발에 도움을 주며, 무엇보다도 비슷한 많은 후속연구가 나오게 하기 위한 초석이 될 수 있을 것으로 본다.
    또한 신소재를 개발하고 싶지만 자본이나 역량이 영세하여 어려움을 겪고 있는 업체에서 이러한 3D 신소재를 생산하고자 할 경우 본 연구결과를 활용하여 고부가가치 제품을 생산할 수 있을 것으로 보며 특히 머서화 프린팅기법은 처음 제시되는 기법으로 비슷한 관련 연구에 도움이 되리라 본다.
  • Index terms
  • 머서화(mercerization), 3D Fabric, Art Fabric, 섬유소재디자인
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