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한국섬유공학회지, Vol. 56, No. 1, 41-50 https://doi.org/10.12772/tse.2019.56.041 ISSN 1225-1089 (Print) ISSN 2288-6419 (Online) 다기능의류소재용 Polypropylene 방적사교직물의성능평가 김정화 이정순 충남대학교생활과학대학의류학과 Performances Evaluation of Mixture Fabric Using Polypropylene Spun Yarn for Multi-functional Clothing Jeong-Hwa Kim and Jung-soon Lee Department of Clothing and Textiles, Chungnam National University, Daejeon 34134, Korea Corresponding Author: Jung-soon Lee E-mail: jungsoon@cnu.ac.kr Received January 11, 2019 Revised February 15, 2019 Accepted February 22, 2019 c 2019 The Korean Fiber Society Abstract: This study investigated the characteristics of mixture fabrics made of polypropylene (PP) spun yarn (P1, P2); polyethylene terephthalate (PET) filament yarn (P1, P2); and the composite yarn of rayon (P4), cotton (P3), and polyester fiber (TC). The results of the study are as follows. For the moisture control properties, P1 (PET/PP) and P3 (cotton/pp) were superior to other fabrics with a very good accumulative one-way transport index (AOTI) grade. The overall moisture management capacity (OMMC) of P1, P3, and TC (PET/cotton) was also "very good" and showed excellent moisture control performance. As a result of investigating the antifouling properties of five test fabrics, P1 and P2 (PET/PP40) showed low soil release characteristics, while the oil repellency properties exhibited higher rates. The mixture fabrics of PP yarn (P1 P4) showed excellent pilling resistance compared with TC. P1 and P2, consisting of PP spun yarn and PET filament yarn, showed significantly lower triboelectric charge than the other materials. Investigating the thermal properties result, P1 and P2 showed higher thermal insulation than TC. In the evaluation of antimicrobial activity, PP spun yarn mixture fabrics P1 and P2 showed excellent antibacterial properties, with 99.9% bacteriostatic reduction rate against Staphylococcus aureus and Klebsiella pneumoniae. Keywords: polypropylene spun yarn mixture fabric, moisture control property, antistatic property, thermal insulation, antibacterial property 1. 서론 폴리프로필렌 (polypropylene) 섬유는석유를정제할때대량으로얻어지는부산물인프로필렌을원료로하는합성섬유로저렴한가격으로의원료조달이가능하여한때, 꿈의섬유로불리웠다 [1]. 이러한폴리프로필렌섬유는비중이 0.91로섬유중에서가장경량의소재이며, 열전도율이낮고표준수분율이 0.05% 로거의 0에가까운극히높은소수성을나타내기때문에경량, 보온, 속건성이우수한기능성섬유소재로활용도가기대되는섬유이다. 또한폴리프로필렌섬유를구성하는분자구조가 C와 H 만으로이루어져있기때문에리싸이클링시, 폴리머의성능저하가없고소각시에도유해독성가스를발생하지않는다는점등 다양한친환경적인요소를갖추고있어선진국시장에서는이미친환경섬유소재로그용도를확대하고있다 [2 5]. 그러나폴리프로필렌섬유는일반적인방법으로염색할수없기때문에주로원착에의한염색이이루어지면서의류용소재보다는실내장식용이나카펫, 자동차내장재, 병원의료용위생소재, 토목용콘크리트보강재, 산업용여과제등산업용이나생활자재위주의용도로많이활용되어왔다 [6 11]. 또한폴리프로필렌섬유는열에약하고세데니어방사및염색가공에문제가있고직물로제조되는과정에서가호가어려운문제로인하여니트분야에서만일부분적용되었을뿐직물분야에는적용된바가드물다 [12 15]. 2000년대가되면서스포츠액티브의류가일반의류의트렌드로부상하면서기능성섬유의요구가증가하고이러 41

42 김정화 이정순 Textile Science and Engineering, 2019, 56,41-50 한분위기에맞춰폴리프로필렌섬유의장점들이다시한번주목받게되어폴리프로필렌섬유의염색성개선을위해많은노력을기울여왔다 [16 19]. 최근에는국내 S사가후염가능한폴리프로필렌복합방적사개발에성공함으로써기능성에패션성을더한하이브리드소재로시장가치가상승하고있다 [1,3,4]. 지금까지폴리프로필렌섬유를포함하는의류소재에관한연구는흡한속건소재로서편성물에관한연구는다수진행되어왔다. 이와관련된연구로 Zhang 등 [20] 은섬유의섬도, 조성섬유의특성, 직물구조에따른 polypropylene 필라멘트사편성물의습윤감에관한연구를하였고, Piller[21] 는 polypropylene사를내측에, cotton과 viscose rayon사를외측에위치시킨이중편성물을개발하여수분전달특성을연구하였다. 열수분전달특성을고려한쾌적성소재의연구들중, 내측에모세관활성이우수한소수성의합성필라멘트사로 polypropylene을사용하고, 외측에는흡습성이뛰어난 cotton과같은친수성사를사용하여개발한이중구조의편성물에관한연구들도발표되었다 [22 25]. Sakthi 등 [26] 은 polypropylene 필라멘트사 (inner layer) 와 tencel 방적사 (out layer) 를이용하여 interlock 구조의이중편성물을제조하고이들의특성을살펴본결과, 쾌적성능이우수하여 active sports wear에적합한소재라고보고하였다. Mallikarjunan 등 [27] 은의료소재용다층직물의쾌적특성과열생리학적특성에관한연구에서 cotton/polypropylene 편직물은낮은수분율과높은모세관심지흡수력으로욕창을방지하는침대매트리스커버소재로적합하다고하였다. 또한, Kim 등 [28] 은 polypropylene 필라멘트사와 coolmax, tencel, bamboo 등의스테이플사를사용한하이브리드복합사의쾌적특성을연구한결과, 경사가 polypropylene/tencel sheath-core 복합사인직물소재가우수한 wicking 특성, 건조특성을보였다고보고하였다. Nylon/polypropylene의해도형복합사로니트를제편하고온냉감, 보온성, 쾌적성등온감소재의물성에대한 Kim 등 [29] 의연구도수행되었다. 이와같이 polypropylene 섬유를이용한의류소재에관한 연구는대부분필라멘트사를사용한이중편성물에관한연구가주를이루고있다. 이러한가운데 polypropylene 섬유를혼합한방적사를이용한직물에관한연구를살펴보면, jute와 polypropylene 혼방직물의물성분석을통해 semiapparel용직물을제안한 Chatterjee 등 [15] 의연구와 polypropylene과 cotton이혼방된방적사직물의 total appearance value에관한 Behera 등 [14] 의연구가있을뿐, 최근소비자의개성화, 고급화추구경향에따른고감성, 다기능의류소재제안을위한 polypropylene 방적사직물에관한연구는매우부족한실정이다. 따라서본연구에서는 polypropylene(pp) 방적사와 PET 필라멘트사그리고 rayon, cotton, polyester 등의복합사를사용한교직물을제직하여이들직물의수분제어특성과필링성, 방오성, 마찰대전성, 열전도도, 보온성, 접촉온냉감, 항균성등을측정분석하여다기능의류소재로의활용가능성을제안하고자하였다. 2. 실험 2.1. 시료본연구에서사용된시료는총 5종으로각시료의특성은 Table 1과같다. PET 필라멘트사와 PP 방적사교직물 2종은유성텍스타일로부터, cotton 방적사와 PP 방적사교직물과 rayon/pet 방적사와 PP 방적사교직물 2종은금보섬유로부터직접주문제직하였고, PP 방적사의기능성비교분석을위해 PP 방적사가포함되지않은 cotton/pet 혼방직물 1종은시판원단을구매하였다. 2.2. 수분제어특성수분제어특성은 AATCC 195법의 MMT(moisture management tester) 를이용하였다. MMT는수분 ( 땀 ) 을빠르게흡수하여외부로배출후건조되는특성을평가하는방법으로시험편이면에서표면으로의배출성능, 시험편표면에서의퍼짐속도에의해결정된다. 8 cm 8 cm의시험편 Table 1. Characteristics of the fabrics Sample code P1 P2 P3 P4 TC Fabric density (ends picks/in) 123 78 123 65 66 48 66 48 120 80 Thickness (mm) 0.518 0.508 0.459 0.498 0.513 Weight (mg/cm 2 ) 9.67 10.51 9.65 9.83 10.52 Fineness Warp PET DTY 75d/36f PET DTY 75d/36f Cotton 30' s (228) Rayon/PET 30' s (345) PET/cotton 40' s (368) (Twist: t.p.m) Weft PP 30' s (236) PP 40/2' s (394) PP 30' s (236) PP 30' s (236) PET/cotton 40' s (368) Weave Plain Fiber contents (%) PET 50, PP 50 PET 50, PP 50 Cotton 50, PP50 Rayon/PET60:PP40 PET60:Cotton40 Tensile strength (Kgf/cm 2 ) 0.465 0.469 0.477 0.612 0.492 Elongation (%) 16.439 18.701 17.304 23.093 18.474

다기능의류소재용 Polypropylene 방적사교직물의성능평가 43 을표준상태에서 24시간이상컨디셔닝하였다. 위, 아래원형의센서사이에이면이위로향하게하여시험편을삽입하고테스트용액 (0.9% NaCl 0.2 cc의양 ) 을 20초동안시료위에공급되게한다. 측정시간은 2분 (120초) 로하여시험을진행하였다. 다음은 MMT에서출력되는세부항목에대한정의이다. Wetting time(sec): 시료의표면과이면이수분에의해젖기시작하는시간으로정중앙 sensor로부터다음 sensor (5 mm) 까지걸리는시간 Absorption rate(%/sec): 원단의표면과이면의시간당초기수분흡수율로최초수분율이측정되는순간의기울기 Max wetted radius(mm): 원단표면과이면의최대수분확산반경 Spreading speed(mm/sec): 측정시간내원단표면과이면의수분확산반경이최대가될때까지의속도 Accumulative one way transport index(aoti): 측정시간내원단표면과이면의누적된수분함량 (%) 의차이를시간당평균으로측정 Overall moisture management capability(ommc): 이면의수분흡수율, 원단표면과이면의누적수분함량의차이, 이면의최대수분확산속도의세가지특성치를조합하여계산된원단전체수분이동능력지수 2.3. 방오성방오성측정은 KS K 0610:2017( 천의오염제거성능시험방법 : 기름오염제거법-Test method for soil release) 법과 KS K ISO 14419:2010( 텍스타일 -발유도 -탄화수소저항성시험 ) 에따라시험하였다. 2.4. 필링성필링성측정은 KS K 0501:2015( 직물의필링시험방법 : 브러시스펀지법 ) 으로시험하였다. 2.5. 마찰대전성마찰대전성은 KS K 0555:2015, 직물및편성물의대전성시험방법 (B법: 마찰대전압측정법 ) 에따라크기 4cm 8cm 의시험편을경사방향, 위사방향으로각각 6매씩준비하여마찰대전압 (V) 을측정하였다. 2.6. 열전도도및보온율열전도도측정은 KES-F7(Thermolabo II, Kato Tech. Co. Ltd., Japan) 을이용하여항온항습실 ( 실내온도 22±1 o C, 70±5% RH) 에서측정하였다. 직물시료를준비하여정상상태에서의열손실을측정한후, 식 (1) 에의해열전도도 (thermal conductivity, K, W/cm o C) 를구하였다. W D Thermal conductivity (K) = ------------ (1) ΔT 여기서, W: heat flow loss(w/cm 2 ) D: thickness of fabric(cm) T: temperature difference of sample( o C) 보온율의측정은 TIV(thermal insulation value) 방법으로시료가있을때와없을때의보온성을유지하는데필요한열량으로보온율 (%) 은다음의식 (2) 에의해계산하였다. W 0 W Heat keeping rate(a) = ----------------- 100(%) (2) 여기서, W 0 : Heat loss of plate without specimen W: Heat loss of plate covered with specimen 2.7. 접촉냉온감 KES-F7(Thermolabo II, Kato Tech. Co., Ltd., Japan) 을이용하여순간열유속최대치 (Q max ) 를측정하였다. 접촉냉온감은항온항습실 (22±1 o C, 70±5% RH) 에서측정하였다. 2.8. 항균성항균특성을조사하기위하여시험균주로황색포도상구균 (Staphylococcus aureus ATCC 6538) 과폐렴간균 (Klebsiella pneumoniae ATCC 4352) 을공시균으로하여 KS K 0693:2011 시험법에의거하여시험편과대조편에공시균을배양하여 18hr 후생균수를측정하고균감소율을산출하였다. 실험에의한균감소율 (%) 은정균율로서다음의식 (3) 과같이계산하였다. Mb Mc Antibacterial rate (%) = -------------------- 100 (3) Mb 여기서, Mb: the number of bacteria recovered from the inoculated control specimen incubated for 18 hours Mc: the number of bacteria recovered from the inoculated treated test specimen incubated for 18 hours 3. 결과및고찰 W 0 3.1. PP 방적사교직물의수분제어특성수분제어특성은수분을빠르게흡수하여외부로배출후건조되는특성을평가하는방법으로시험편이면에서표면으로의배출성능, 시험편표면에서의퍼짐속도에의해결정된다. 특히이방법은피부표면에서땀의흡수와제거를시뮬레이션하기때문에흡수와건조성을동시에측정하며

44 김정화 이정순 Textile Science and Engineering, 2019, 56,41-50 Table 2. Moisture management properties of mixture fabrics using PP, PET, cotton, and rayon yarns P1 P2 P3 P4 TC A G A G A G A G A G Wetting time WTt 4.33 4 5.14 3.5 5.55 3.5 6.17 3.5 2.79 5 (sec) WTb 4.41 4 5.74 3.5 6.12 3.5 6.94 3.5 2.78 5 Absorption rate ARt 9.52 1 25.49 2.5 6.07 1 42.67 3.5 30.35 2.5 (%/sec) ARb 47.98 3.5 31.85 3 45.65 3 25.97 2.5 55.32 4 Max wetted radius MWRt 14 3 20 4 5 1 9 2 26 5 (mm) MWRb 15 3 20 4 5 1 8 2 28 5 Spreading speed SSt 1.49 2 1.80 2 0.98 1 1.37 1.5 5.81 5 (mm/sec) SSb 1.43 2 1.70 2 0.83 1 1.19 1.5 5.95 5 Accumulative one way transport Index (AOTI) 479.27 5 235.83 3.5 555.35 5 292.15 4 162.88 3 Overall moisture management capability (OMMC) 0.64 3.5 0.44 2.5 0.60 3.5 0.44 3 0.61 3.5 Total grade 4 3 4 3 4 A: average and G: grade. 의류의쾌적성평가에중요한방법으로평가되고있다 [30]. MMT 지표항목 [31] 은 top surface wetting time(wtt), bottom surface wetting time(wtb), top absorption rate (ARt), bottom absorption rate(arb), top max wetted radius (MWRt), bottom max wetted radius(mwrb), top spreading speed(sst), bottom spread speed(ssb), accumulative one-way transport index (AOTI), and overall moistue management capacity(ommc) 등이있다. AATCC 시험방법 195-2009 에따르면, 지표는 5단계척도 (1 5) 를기준으로 5등급 (1: poor, 2: fair, 3: good, 4: very good, 5: excellent) 으로변환된다 [31]. PP 방적사와 PET 필라멘트사, cotton 방적사, rayon/ PET 방적사로제직한교직물의흡수시간, 흡수율, 최대흡수반지름, 확산속도, 한방향이동성능, 전체수분제어성능을 Table 2에나타내었다. 흡수시간은분사된물방울이초기에흡수되어시료가 wetting되는시간으로서시료의수평방향의흡수성을나타낸다. Table 2에서보는바와같이 TC가 top과 bottom 에서가장빠른 wetting time을나타내었으며다음으로는 P1이빠른흡수시간을보였다. 나머지 P2, P3, P4는동등한 medium grade를나타내었다. wetting time이낮은값 을가지면시료의수분흡수도가뛰어난것임을의미한다고한선행연구 [33] 를비추어볼때, TC는친수성섬유인 cotton이 40% 함유된방적사직물이므로, 다른시료에비해 wetting time이짧게나타난것으로보인다. 또한 cotton 비율이 50% 인 P3보다도흡수시간이빠르게나타난것은 PET/cotton 방적사의높은꼬임수의사구조로인한높은팩킹성으로수분이동이더빠르게일어났다는것을알수있다. 반면에소수성섬유들로구성된 P1의경우, 섬유의특성보다는액체상태수분전달에영향을미치는 PET섬유 의모세관력이더큰작용을한것으로보인다. 흡수율은수분작용시간내의시료의평균수분흡습능력을말한다. 이는흡수시간에비례하며직물의 yarn count에따라달라진다 [25]. Table 2에서보는바와같이, ARt를살펴보면 P1과 P3는매우느린, P2와 TC는느린, P4는중간의흡수율을나타내었다. ARb는 P4를제외하고모든직물에서중간의흡수율을나타내었다. 5가지직물중, top(next to skin) 에서가장빠른흡수율을보인직물은 P4인것으로나타났다. 이결과는 wool/polyester와 wool/bamboo 혼방편직물의수분거동특성에관한연구 [33] 에서 wool 43%/ polyester 57% 의편직물이 ARt은 24.97로, ARb는 54.40의결과를보인것과 wool 35%/bamboo 65% 의편직물이 ARt 은 36.92로, ARb는 47.57의결과로본연구의 P2와 TC와비슷한양상을나타내었다. 또한 wool 100% 시료보다는 polyester와 bamboo와의혼방된시료가 top absorption rate 가향상되어피부와의접촉면에서땀이발생하였을때보다빠르게땀을흡수하여 bottom(outer) 로전달할것으로보인다고보고하였다. 최대흡수반지름은일정시간경과시최대 wetting 반경을측정하였으며이값이큰값을가질때건조특성이우수한것으로평가된다. Table 2에서보면최대흡수반지름은 TC>P2>P1>P4>P3의순서로 TC와 P2가건조특성이우수한직물로나타났다. PP 방적사를포함하지않은직물인 TC를제외하고 4가지직물의 MWRt, MWRb를살펴보면경사가 PET 필라멘트인 P2, P1이 large, medium 등급을나타내었고, 경사가 rayon/pet 방적사인 P4와 cotton 방적사인 P3가 small, no wetting 등급을보였다. 이는경사가방적사일때수분이방적사내부로스며들어물분자가섬유로부터빠져나오는시간이필라멘트사일때보다어렵게

다기능의류소재용 Polypropylene 방적사교직물의성능평가 45 됨으로써건조시간이더길어질것 [28] 으로추정되는결과이다. 확산속도는중심에서최대흡수반지름까지의누적확산속도를의미한다 [32]. SSt와 SSb에서모두 TC가가장빠른값을보였으며 P1, P2, P4는느리게나타났으며, P3는매우느리게로나타났다. 이같은결과로 TC가 top surface에서수분을흡수하여 bottom surface로전달하고빠르게확산시키며건조하는능력이우수한직물로나타났다. 확산속도에서도최대흡수반지름의결과와마찬가지로 PP 방적사직물들을비교해보면, P1, P2보다 P3, P4가더느리게나타난것을확인할수있다. 이는 PP/tencel/ 흡한속건 PET/ 하이브리드복합사직물의수분이동특성에관해보고한연구 [28] 에서경위사가모두방적사일경우방적사내의엉켜진섬유들이수분의이동을방해하는정도가경위사중한가지가방적사인직물보다더크게됨으로써수분전달특성이더나쁘게나타났다고보고한것과일치하는결과이다. Figure 1. One-way transport index of the fabrics. Figure 2. Overall moisture management properties of the fabrics. AOTI는직물의두표면사이의누적수분함량의차이를나타낸다. AOTI는직물의상부 ( 내부 ) 표면에서하부 ( 외부 ) 표면으로의한방향액체전달능력을의미한다. Figure 1에서보는바와같이 P3와 P1이 excellent 등급 (Table 3) 을나타냈으며, P4와 P2는 very good 등급을, TC는 good 등급을나타내었다. TC는흡수시간, 최대흡수반경, 확산속도에서는최고의성능을보였으나한방향이동성능 (AOTI) 에서는 5가지직물중가장낮은값을나타내었다. 이는 40 번수의 TC 방적사제조시높은꼬임이주어지면서실의 packing 증가에의해기공의크기가줄어들어수분이동거리가낮아지고또한높은꼬임으로인해실내부의공극들이뒤틀려수분의이동을방해하여 [34], 한방향액체전달성능이다른직물에비해떨어진것으로보여진다. 두번째로낮은값을보인 P2의경우도위사에 40번수 2합사가사용되어 TC와같은이유로 AOTI 값이낮게나타난것으로보인다. OMMC는 bottom surface에서의평균흡습률, 한방향액체수분전달능력, 바닥면에서의최대수분확산속도등의세가지측면을포함하는직물의액체수분전달을관리하기위한전체수용력을나타내는지표이다 [32]. Figure 2 와 Table 3에서보는바와같이 P1, P3, TC는 very good 등급으로나타났으며 P2, P4는 good 등급으로나타났다. MMT 시험법은직물의수평상태에서의액상수분의거동에초점을맞추어피부표면에발생한땀에노출된상황에서의복의직물평가에적합한방법이라할수있다. 따라서직물의전체적인수분전달성능을평가하기위해서는수증기상태의수분전달특성등도함께살펴볼필요가있다 [33]. 3.2. PP 방적사교직물의방오성직물의오염과정은섬유표면으로의오염의이전과섬유상의흡착이라는단계를포함하고있으며오염물질은섬유에기계적결합력, 화학적결합력, 전기적결합력에의해부착되어있다. 방오성을평가하는방법으로는부착된오염물질이세탁후에얼마나잘떨어지는가를보는방오성시험과오염물질이직물에얼마나잘부착, 흡수하는가를평가하는발유도시험으로구분한다. 방오성평가는기름오염제거성능평가로기름때를인위적으로섬유소재표면에스며들게한후세탁을하고건조후에남아있는오염자국의정도를판정표준판 (replica) 과비교하여판정한다. Figure 3에서보는바와같이 PP/PET로제직된소수성 Table 3. Grading scale for the AOTI and OMMC values Index/grade 1 2 3 4 5 AOTI <-50 very poor -50 99 poor 100 199 good 200 400 very good >400 excellent OMMC 0 0.19 very poor 0.2 0.39 poor 0.4 0.59 good 0.6 0.8 very good >0.8 excellent

46 김정화 이정순 Textile Science and Engineering, 2019, 56,41-50 Figure 3. Soil release of the fabrics. Figure 5. Pilling properties of the fabrics. Figure 4. Oil repellency of the fabrics. 교직물인 P1, P2가가장낮은 soil release 특성을보였으며, PP/rayon/PET 직물, PP/cotton 직물이그다음으로낮은값을나타내었으며, TC 직물이가장오염이잘제거되는직물로나타났다. 발유도평가는표면장력이서로다른 7개의탄화수소계액체를떨어뜨려그중스며들지않는가장높은번호의탄화수소계액체등급을부여한다. 1 8등급으로분류되며등급이높을수록기름오염에대한저항이큰것으로평가된다. Figure 4에서보는바와같이 P2가 5등급으로가장높게나타났고그다음이 P1, P3가 4등급으로, P4는 3등급, TC는 1등급으로가장낮은값을보였다. 소수성특성의 PP/ PET 교직물중위사에 40 s/2의 PP 방적사가들어간직물이가장기름오염에대한저항이큰것으로나타났으며, polyester/cotton 혼방직물이기름오염에대한저항이가장낮은것으로나타났다. 3.3. PP 방적사교직물의필링성 PP 방적사, cotton 방적사, rayon/pet 방적사, PET 필라멘트사를이용하여제직한직물들의필링성을살펴본결과를 Figure 5에나타내었다. KS K 0504:2014 필링판정표준사진과비교하여판정한 KS K 0501의표준등급도표에서 는필링성의등급을 1등급은 very poor resistance(very severe pilling), 2등급은 poor resistance(severe pilling), 3등급은 medium resistance(moderate pilling), 4등급은 good resistance (slight pilling) 그리고 5등급은 excellent resistance(no pilling) 으로표기하고있다. 경사에 PET 필라멘트, 위사에 PP 방적사교직물인 P1, P2가 4등급으로우수한필링저항성을나타내었고, 경사에 cotton 방적사, rayon/pet 혼방사를사용한 P3, P4가 3.5등급을나타내었다. 또한 cotton/pet 혼방사로제직된 TC는 3등급으로가장낮은필링저항성을보였다. 필링특성은섬유의종류와실의잔털, 포의조밀도에의해영향을받는다 [35]. P3, P4, TC는경위사에모두방적사를사용하고직물의밀도가낮아 P1, P2에비해 pill 의발생수가증가했을것으로예측되며, 가장낮은등급을보인 TC는마찰에의해생성된 pill이높은강도의 PET 섬유에의해 pill의탈락이저해되었기때문인것으로보인다. 이는일반적으로직물보다편성물에서필링이생기기쉬운것은포의구조가엉성하여조밀도가낮기때문이며합성섬유의포에서필링이문제되는것은합성섬유의강도가크기때문에 pill의탈락이어렵기때문이라고보고한연구결과와일치하는결과이다 [36]. 3.4. PP 방적사교직물의마찰대전성정전기는 2개의서로다른물체가접촉, 마찰하였을때전하의이동이일어나 (+) 와 (-) 의전하가상대를향하여병행하는전기이중층이형성되고그후물체가분리하게되면전기이중층의전하분리가일어나 2개의물체에서는극성이다른전하가발생하므로마찰전기 (triboelectricity) 라부르기도한다 [37]. Figure 6은시험직물의경사방향, 위사방향 6매를마찰포 ( 면포, 모포 ) 와일정한하중을주어마찰시켜측정한시험편의마찰대전량의평균값을나타낸것이다. 합성섬유를함유한섬유제품은사용중에마찰과박리작용을받아정전기가발생하여대전하는성질이있다. 정전기가잘발생하는지여부는방전량과의균형으로결정된

다기능의류소재용 Polypropylene 방적사교직물의성능평가 47 Figure 6. Electrostatic propensity of the fabrics. 다. 일반섬유는전기불량도체로서방전량이적은것이많다. 이방전량은섬유수분율과도관련이있으며, 합성섬유는일반적으로흡습성이낮아서대전성이문제가되기쉽다. 실험직물에사용된각섬유의표준수분율을살펴보면 PP는 0.05%, 폴리에스터는 0.4 0.5%, 면은 7%, 레이온은 12 14% 로, PP는수분율이거의 0에가까운극단적인소수성을나타내는섬유이며폴리에스터도매우소수성이강한소재의특성을가지고있어습도가낮은환경에서의정전기발생이문제가될수있다. 그러나 Figure 6에서보는바와같이 PP와 PET의교직물인 P1과 P2는다른직물에비해마찰대전량이매우낮은것으로나타났다. 이는 PP 섬유의정전기특성이다른섬유와다르기때문인데, 즉대전서열에서매우음극에치우쳐있기때문인것으로보인다. 소재가접촉이나마찰이일어날때 (+) 로대전되기쉬운물질과 (-) 로대전되기쉬운물질을순서대로열을지은것을대전서열이라한다 [38]. PP 섬유와같은올레핀계섬유들을제외한다른섬유들은대전서열이거의양극에치우쳐있기때문에이두그룹의섬유들을교직할경우정전기의중화작용을활용할수있어정전기발생이극히억제될수있다 [1] 고보고한것과일치되는결과이다. 즉, 실험에서마찰포로쓰인 wool과 cotton은대전서열의양극쪽에치우쳐있고, PP와 PET는음극쪽에치우쳐있어정전기발생이상쇄되어마찰대전량이낮게나타난것으로보인다. 반면 cotton이함유된 P3와 rayon이함유된 P4는마찰포와의접촉에의한 (+) 대전특성이더크므로대전량이크게나타난것을알수있다. PET 소수성섬유의단점을보완하기위해 cotton과혼방된 T/C 직물보다 P1, P2 직물이마찰대전량이훨씬낮게나타난것은매우흥미있는결과이다. 3.5. PP 방적사교직물의열전도도및보온율 Figure 7은시험직물의열적특성을나타낸것이다. 섬유 Figure 7. Thermal properties of the fabrics; (a) thermal conductivity and (b) heat-keeping rate. 자체의열전도도를살펴보면정지된공기의열전도도를 1로보았을때, PP는 6.0, PET는 7.0, wool은 7.3, rayon은 11.0, cotton은 17.5로 PP는면의약 3배, 양모의약 1.2배의보온력을갖는다고할수있다 [1]. 그러나의류소재의보온력은섬유자체의열전도도뿐아니라직물을구성하는실 의특성, 직조의종류, 두께등이고려된함기량에영향을받으므로이러한요인들을유기적으로살펴볼필요가있다. Figure 7(a) 에나타난바와같이 TC가가장작은열전도도값을나타내었고다음으로는 P2가작은값을보였다. TC는경위사에사용된방적사의벌키성으로섬유들사이의공극내에존재하는공기층이열이동을방해함으로써낮은열전도도를보인것으로사료되며, P2는 PP 섬유의낮은열전도도값과위사에사용된 PP 방적사 (40 s/2) 의실의구조가공기함유가큰구조이기때문에나타난결과로추측된다. 결과적으로 Figure 7(b) 에서보는바와같이다섯가지시료의보온율을살펴보면, PP 방적사가포함된 P2가 22.7% 로가장높은보온성을보였으며그다음으로는 P3(19.3%), TC(19.0%) 의순으로보온성이높은직물로나타났다. 따라서 PP 방적사로구성된직물의경우, 열전도율과 Q max 값이낮아적절한벌키성을부여한다면보온내의나담요로의적용이가능할것으로보인다.

48 김정화 이정순 Textile Science and Engineering, 2019, 56,41-50 cotton 방적사, rayon/pet 방적사가사용되어 P1, P2보다더낮은 Q max 값을보인것으로사료된다. 이는 nylon/pp 온감소재와 PET 온감소재의물성에관한연구에서 nylon/ PP 온감소재가 PET 온감소재보다 Q max 값이낮다고보고한것 [29] 과일치하는결과이다. Figure 8. Q max of the fabrics. 3.6. PP 방적사교직물의접촉냉온감과도기의최대열흐름량을나타내는 Q max 는 Figure 8에나타내었다. TC가가장큰값을보여초기에직물이피부에닿는순간피부에서직물로이동되는열흐름이큼으로써온감이좋지않다는것을의미하는것이다. 반면에 P1, P2는경사에필라멘트가사용되었음에도불구하고경위사가 PET/cotton 방적사로구성된 TC보다순간최대열유동량이작게나타난것은 PP 방적사의온감특성이우수하다는것을짐작할수있는결과이다. P3, P4는경사에각각 3.7. PP 방적사교직물의항균성 PP 방적사교직물의항균성을평가하기위하여 PET/ cotton 혼방직물인 TC를대조군으로하고 P1, P2를실험군으로하여항균특성을실험한결과를 Table 4에나타내었다. 대조군인 TC 직물은표에서보는바와같이정균감소율이 0로나타났다. 반면에 P1, P2에서는황색포도상구균에대한항균성은 99.9%, 폐렴간균에대한항균성도 99.9% 로매우우수한결과를나타내었다. 황색포도상구균과폐렴간균에대한항균특성실험후, 37 o C에서 24시간동안배양한후 agar plate에형성된콜로니사진을함께나타내었다. 사진으로부터황색포도상구균을이용한항균특성시험과폐렴간균을이용한항균특성시험모두에서대조군의 TC 직물에서는많은수의콜로니가형성되어있음이관찰되었다. 그러나 P1, P2 직물에서는황색포도상구균과폐렴간균모두에대해서매우우수한항균특성을확인할수있었다. 이는 PP의표준수분율이 0.05% 로흡습성이매우낮 Table 4. Antimicrobial properties of the fabrics against Staphylococcus aureus and Klebsiella pneumoniae Bacteria Sample Blank P1 P2 TC 0 (hr) 1.8 10 4 1.8 10 4 1.8 10 4 1.8 10 4 18 (hr) 5.6 10 6 <10 <10 1.0 10 7 Reduction of bacteria (%) 99.9 99.9 0 Staphylococcus aureus Test dish photo 0 (hr) 1.9 10 4 1.9 10 4 1.9 10 4 1.9 10 4 18 (hr) 3.7 10 7 <10 <10 4.9 10 7 Reduction of bacteria (%) 99.9 99.9 0 Klebsiella pneumoniae Test dish photo

다기능의류소재용 Polypropylene 방적사교직물의성능평가 49 아섬유표면과내부에존재하는수분을쉽게건조시키므로미생물이나박테리아의번식을억제할수있으므로나타난결과라고볼수있다. 4. 결론 Polypropylene(PP) 방적사와 PET 필라멘트사그리고 rayon, cotton, polyester 등의복합사를사용한교직물의특성을살펴본결과다음과같은결론을얻었다. 1. 수분제어특성에서는 PP 방적사교직물 P1(PET/PP), P3(cotton/PP) 가다른직물에비해 AOTI 등급이 very good으로우수하게나타났으며, OMMC는 P1, P3, TC가 very good 등급으로수분제어성능이우수한것으로나타났다. 이로써 PP 방적사교직물의우수한수분전달성능을확인할수있었다. 2. 5가지실험직물의방오성특성을살펴본결과 PP 방적사교직물 P1, P2는 soil release 특성은낮은값을보인반면 oil repellency 특성에서는높은등급을나타내었다. 이는 PP 방적사교직물이인위적인기름오염에대한제거성능은떨어지나, 기름오염에대한저항성능은큰것임을알수있었다. 3. 필링성에서는 PP 방적사직물 (P1 P4) 이 TC에비해필링저항성이우수한것으로나타났다. 4. PP 방적사와 PET 필라멘트사로이루어진교직물 P1, P2 는다른소재들에비해마찰대전량이현저히작은것으로나타났다. 이는 PP 섬유가대전서열에서매우음극에치우쳐있기때문에양극에치우쳐있는다른섬유와의마찰시, 정전기의중화작용이일어나마찰대전량이훨씬낮게나타난것으로사료된다. 5. Q max, 열전도도, 보온율을포함한열적특성을살펴본결과, PP 방적사교직물인 P1, P2가 PET/cotton 방적사로구성된 TC보다보온율이높게나타났다. 이로써 PP 방적사를이용한소재는적절한벌키성을부여한다면보온내의나담요로의적용이가능할것으로기대된다. 6. 항균성평가에서 PP 방적사교직물 P1, P2는황색포도상구균, 폐렴간균에대하여 99.9% 의정균감소율을나타내어항균성이매우우수한소재임을확인할수있었다. 감사의글 : 본연구는 2017년도정부 ( 미래창조과학부 ) 의재원으로한국연구재단의지원을받아수행된기초연구사업의연구결과임 (NRF-2017R1A2B4009315). References 1. H. S. Kwon, J. H. Park, J. H. Choi, and J. H. Kim, Development Trend of Dyeable Polypropylene Fiber, Fiber Technol. Ind., 2005, 9, 301 311. 2. N. Ozdil and S. Anand, Recent Developments in Textile Materials and Products Used for Activewear and Sportwear, Electr. J. Texti. Technol., 2014, 8, 68 83. 3. S. C. Higgins and M. E. Anand, Textiles Materials and Products for Activewear and Sportswear, Technical Textile Market, 2003, 52, 9 40. 4. Korea Federation of Textile Industries, Information Material, Development Trend and Future Prospect of Polypropylene Fiber, Latest Textile Technology Trends, pp.11 26, 2005. 5. B. Farnworth and P. A. Dolhan, Heat and Water Transport Through Cotton and Polypropylene Underwear, Text. Res. J., 1985, 55, 627 630. 6. X. Huang, H. Yu, M. Zhu, and Y. Chen, Blends of Polypropylene and Modified Polystyrene for Dyeable Fibers, J. Appl. Polym. Sci., 2005, 96, 2360 2366. 7. S. C. Harlock, Fabric Objective Measurement: 2. Principles of Measurement, Text. Asia, 1989, 20, 66 71. 8. R. Postle, Fabric Objective Measurement: 3. Assessment of Fabric Quality Attributes, Textile Asia, 1989, 20, 72 88. 9. N. Sekar, Dyeable Polypropylene Fibers: On the Research front Review of Development, Colourage, 2000, 47, 33 34. 10. E. M. Kim, O. K. Kwon, H. Y. Lee, and J. H. Choi, Dyeing Characteristics and Fastness of Dyeable Polypropylene Fiber by Disperse Dyes, Text. Sci. Eng., 2007, 44, 257 262. 11. H. J. Kim, H. A. Lee, Y. Chang, J. H. Park, and S. D. Kim, Dyeing Properties of Blanket Fabric of Dyeable Polypropylene, J. Korean Soc. Dyers & Finishers, 2007, 19, 106 113. 12. H. C. Kim and Y. D. Kong, Manufacturing of Polypropylene, Polym. Sci. Technol., 1996, 7, 59 67. 13. M. Ahmed, Polypropylene Fibers-Science and Technology, Elsevier Scientific Pub. Co., NewYork, USA, 1982, pp.462 499. 14. B. K. Behera, A. Sardana, and B. C. Verma, Studies on Polypropylene- Cotton Spun Yarns and their Fabrics, Indian J. Fibre & Text. Res., 2001, 26, 280 286. 15. K. N. Chatterjee, A. Mukhopadhyay, B. Mitra, and A. K. Samanta, Some Studies on Jute/Polypropylene Blended Fabric Characteristics, Indian J. Fibre & Text. Res., 1997, 22, 112 118. 16. C. Yu, M. Zhu, X. Shong, and Y. Chen, Study on Dyeable Polypropylene Fiber and Its Properties, Appl. Polym., 2001, 82, 3172 3176. 17. L. Toshniwal, Q. Fan, and S. C. Ugbolue, Dyeable Polypropylene Fibers via Nanotechnology", Appl. Polym., 2007, 106, 706 711. 18. http://www.duradry.com (accessed December 17, 2018) 19. http://www.everwarmheating.co.nz/ (accessed December 17, 2018) 20. W. Zhang, J. Li, W. Chen, and S. Long, Wetness Comfort of Fine-polypropylene-fibre Fabrics, J. Text. Inst., 1999, 90, 252 263. 21. B. Piller, Integrated Multi-layered Knitted Fabrics-a New Generation of Textiles Polypropylene Fibers, Melliand

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