레이아웃 1

한국염색가공학회지 pissn 1229-0033, eissn 2234-036X 연구논문 ( 학술 ) https://doi.org/10.5764/tcf.2017.29.3.139 재귀반사섬유의개발 (Ⅰ) - Slit Yarn 의제조와경사에 Slit Yarn 사용에의한직물제조 - Development of Retro-reflective Fiber(Ⅰ) - Making of Slit Yarn and Manufacturing of Fabric using in the Warp Threads - *Corresponding author Tae-Il Chun (tichun@deu.ac.kr) 정동석, 박상운 1, 권일 2, 천태일 * 동의대학교패션디자인학과, 1 비앤더비 ( 주 ), 2 강동직물 Dong-Seok Jeong, Sang-Woon Park 1, Il Kweon 2 and Tae-Il Chun* Department of Fashion Design, Dong-eui University, Busan, Korea 1 B&B Co., Ltd., Busan, Korea 2 Kang Dong Textile, Busan, Korea Received_June 01, 2017 Revised_June 26, 2017 Accepted_September 07, 2017 Textile Coloration and Finishing TCF 29-3/2017-9/139-147 c2017 The Korean Society of Dyers and Finishers Abstract In this study, interesting area of development is retro-reflective thin film and then slitting to form retro-reflective material to be conbined with other fibers to form having retro-reflective characteristics, which slitting yarn can then be to provide fabrics. Glass beads are microscopic spherical size with diameters ranging from several microns to several millimeters. Applying the effects of optical property, glass beads are consumed for road safety used to make traffic signs, safety clothing and others. Glass beads retro-reflective films can be turned into slit yarns through slitting yarn process. The slit yarns can be combined into textiles using diverse methods such as weaving to provide a fabric having retro-reflective characteristics. Lightness and Luminance was increased with decreasing of interval of slit yarn in the fabric. Also, the hue is shifted greenish and bluish with interval of slit yarn. Keywords slit yarn, slitting process, retro-reflective materials, glass beads, high visibility clothing 1. 서론 우리나라자동차 1만대당사망자수는 2.9명으로 OECD 회원국평균 1.3명에비해 123% 가넘는수치, 이들중아동의교통사고가 77% 에이르고있다. 또한최근들어환경보호, 에너지절감, 레저산업발달에따른자전거타기가급증하는추세이지만자전거사고는 2004 년에비하여 2009 년에는 480% 증가하는것으로나타났다 1). 재귀반사소재는빛을반사하는소재로표면에극소형유리구슬을코팅하여바깥으로부터입사되는빛을들어오는각도로다시반사하는기능을가지고주간에 빛을모아서야간에어둠에서빛을내는축광 ( 야광 ) 사의제품과는다른기능을가진다. 이러한재귀반사소재는야간에작업하는교통경찰관이나환경미화원들, 야간에자동차나기타주행물에노출될경우에위험성이증가하는노인들이나어린이들에대해서는야간주행시차량등의운전자들이식별하지못하여각종다양한인명사고는물론대형사고의원인으로인식되고있으므로야간표시소재로교통표지판, 각종운동복, 신변잡화품목및군사용표지등의용도에많이사용되고있다 2-5). 3M에서재귀반사필름을개발한이래오랫동안사용되어왔으나, 재귀반사필름을의류에부착하는경우는 139

140 정동석 박상운 권일 천태일 환경미화원유니폼, 야간도로공사작업자유니폼등으로사용용도가극히제한되고있는실정이다. 최근건강에대한관심증가와여가활동종류가늘어나면서레저스포츠관련제품산업의지속적인증가, 특히익스트림스포츠, 아웃도어등다양한기능성레저스포츠제품및용품개발에대한요구가확대되고있으며, 이로인한각종안전사고로부터보호기능을할수있도록하여야한다 6-9). 그러나현재재귀반사소재는필름형태로주로개발되어상품화가진행되고있고, 프린팅공법을이용한제품을개발하여이용하기도하나마찰등의다양한문제점등으로인해활성화되지못하고있고, 모노필라멘트의제조방식으로유리구슬을삽입하는압출형으로제조하고있으나휘도가떨어지는단점이있다 10,11). 이들의단점들을개선하기위해재귀반사소재를섬유화하여편직물조직으로제조하는기술과후가공의형태안정화가공기술및신뢰성평가및시스템을구축할필요성이있다 12-14). 따라서본연구에서는유리구슬형재귀반사지를제조하여, 이들을 slitting 하여 slit yarn을만들었다. 그리고경사에 slit yarn 을사용하고위사에서적정섬유를사용하여제직하였다 14,15). Slit yarn 을중심으로조직을변경하여제조된직물의표면특성과휘도의특성치를나타내는반사성능등을비교 분석하였다. 2. 실험 2.1 실험재료재귀반사지제조실험에사용한유리구슬은 glass bead, 45-63μm(Union, Japan) 을사용하였고, 전처리제 (Primer, Dongsung Chemical, Korea) 에서생산되는피착제용전처리제 (Primer) 를사용하였다. 도포폴리우레탄수지및접착제는 3000 series(dongsung Chemical, Korea) 를, PET Film 은 75μm(SK, Korea) 를사용하였다. 2.2 재귀반사지제조방법유리구슬형방식의재귀반사지의제조공정은 Figure 1에나타낸바와같이제조하였다. 열가소성폴리에틸렌 (PE) 가도포된폴리에스터 ( 이하 PET) 필름층에유리구슬을균일하게도포한다 (Step 1). 유리구슬의접착성을향상시키기위하여전처리제를처리하고진공하에서알루미늄을골고루분사시켜유리구슬에증착시킨다 (Step 2). 여기에폴리우레탄수지를바르고다시접착용폴리우레탄접착제를도포하여 75μm PET sheet 지에붙이고 PET 필름층을제거하면단면에유리구슬이부착된재귀반사지가완성된다. 반대방향에유리구슬을부착하기위하여 Step 1과 Step 2의공정으로만들어진것을 75μm PET sheet 지반대편에동일한방법으로붙여서 PET 필름층을제거하면양면에유리구슬이부착된재귀반사지가제조된다. 2.3 Slit yarn 제조방법제조된재귀반사지를 slit yarn 을제조하는공정을 Figure 2에나타내었다. 일정하게절단된재귀반사지를롤러에걸고, 일정한장력으로운행하면서 slitter 기에서용도에적합한최적크기의폭 (0.37mm) 을설정하 Figure 1. Synthetic procedure of reflective sheet. 한국염색가공학회지제 29 권제 3 호

염색학회지_29-3_내지_레이아웃 1 17. 10. 16. 오후 12:50 페이지 141 141 재귀반사 섬유의 개발(Ⅰ) -Slit Yarn의 제조와 경사에 Slit Yarn 사용에 의한 직물제조- Table 1. Specification of fabrics used in this study Fiber composition Yarn Fabric Density count structure /inch Polyester 100% 450D 57 Retro-reflective slit yarn 0.37mm 5 Harness end/inch (4+1) 48 Weft Polyester 100% 450D pick/inch Warp ISO 20471:2013에 준하여 시험하였다. 재귀반사지 의 표면과 slit yarn의 단면 및 측면을 분석하기 위하 여 현미경(DIMIS-PRO, Korea)으로 측정하였다. Figure 2. Slit yarn cutting machine used in this study. 3. 결과 및 고찰 3.1 유리구슬 적용에 따른 재귀반사지 특성 여 절단, 권취공정에서 slit yarn을 제조하였다. 유리구슬이 도포된 폴리에스터 재귀반사지의 광학현 미경 분석결과를 Figure 3에 나타내었다. Figure 3는 100배 확대사진이면 는 400배 확 2.4 제직조건 및 분석방법 제조된 slit yarn으로 경사빔을 만들고 PET 450d를 대사진으로서 유리규슬의 크기가 균일하지 않음도 관 위사로 사용하여 Rapier 직기(VAMATEX P1001E, 찰되었으며, 또한 아주 균질하게 유리구슬이 코팅된 것 Italy)로 제직하였다. 도 아님을 알 수 있으며, 유리구슬이 대체적으로 촘촘 Table 1에서는 이들 직물의 설계에 대한 경사와 위 하게 부착되어 있는 현상을 관찰할 수 있다. 사의 기본 설계조건을 나타내었다. 조건에 따라 다르게 유리구슬의 크기에 따른 모양을 비교하기 위한 광학 제직된 시료의 표면색을 분석하기 위하여 분광측색계 현미경 분석결과를 Figure 4에 나타내었다. 재귀반사 (Grata Macbeth Color Eye i5, USA)를 사용하여 지는 일반적으로 사용되는 구슬의 크기(직경)는 40- D65, 10 시야의 조건에서 측색하여 Munshell 색상 70μm이며, 고휘도가 요구되는 경우에는 60-90μm 및 380-720nm의 파장영역에서 분광반사율을 분석하 직경을 사용하는 경우도 있다. 이는 유리구슬의 직경이 였다. 클수록 휘도가 증가하지만, 표면의 매끄러움과 내마모 휘도의 성능을 측정하는(cd/lx.m2) 반사성능 시험은 성문제 및 slit yarn의 균제도 문제, 유리구슬의 불균 Figure 3. Surface image of polyester film 100, 400. Textile Coloration and Finishing, Vol. 29, No. 3

염색학회지_29-3_내지_레이아웃 1 17. 10. 16. 오후 12:50 페이지 142 142 정동석 박상운 권일 천태일 Figure 4. Surface image of polyester film( 400) 40-70 glass beads(446 cd/lx.m2), 60-90 glass beads (492 cd/lx.m2). 일 부착 등의 문제점이 있어, 용도 제품에 맞는 적정휘 있으며, 측면의 크기가 220μm범위에서 형성됨을 알 도를 위하여 유리구슬의 직경을 달리 검토해 볼 필요성 수 있었다. 이것은 PET 필름의 측면크기인 75μm와 이 있다. 양끝의 각각 평균 55μm의 유리구슬 크기와 균일하게 10) 본 연구에서 사용된 slit원사는 표면이 매끄럽고 내 도포된 폴리우레탄 접착제로 형성되어진 것으로 보인다. 마모성과 slitting 폭 등을 고려하여 40-70μm 직경 의 유리구슬을 사용하였다. 또한 유리구슬 직경에 따른 3.2 제직특성 휘도의 측정결과에서(Figure 4) 유리구슬의 직경이 반사소재로 적용되는 재귀반사 원사는 주로 위사로 40-70μm에서 60-90μm로 증가하며, 휘도는 45 사용되고 경사로서는 다양한 용도의 섬유로 제직하는 (cd/lx.m )정도 높게 나타났다. 것이 일반적이나, 재귀반사 성능을 갖는 slit yarn을 2 11) Figure 5는 재귀반사지의 slit yarn 광학현미경 사 위사로만 적용하면 원단상의 노출면에 도트(Dot)형상 진을 나타낸 것이다. Figure 5는 400배 확대한 slit 으로 밖에 표현되지 않아 다양한 무늬 또는 디자인을 구 yarn 표면사진, 는 400배 확대한 slit yarn의 측면 현하는 데 한계가 있고, 기술적인 제한으로 인한 품질 사진, (c)는 1,200배 확대한 slit yarn 측면사진을 나타 개선 및 다양한 영역의 가방, 모자, 의류로의 확대하기 낸 것이다. 가 쉽지 않을 것으로 생각된다. 이러한 기술적인 제한 유리구슬이 촘촘히 박혀져 있으며, 의도한 설계대로 적인 요소에는 slit yarn을 위사로 사용하면 위사공급 0.37mm에서 단면크기가 만들어졌다. 또한 측면의 사 크릴과 위사공급장치에서 자연적으로 꼬임이 발생하여 진에서 보이듯이 유리구슬이 측면으로 촘촘히 박혀져 원단상에 자국이 발생하는 등 결점이 발생한다. (c) Figure 5. Surface and cross section image of slit yarn surface( 400), cross section( 400), (c) cross section( 1,200). 한국염색가공학회지 제 29권 제 3호

염색학회지_29-3_내지_레이아웃 1 17. 10. 16. 오후 12:50 페이지 143 143 재귀반사 섬유의 개발(Ⅰ) -Slit Yarn의 제조와 경사에 Slit Yarn 사용에 의한 직물제조- Drawing-In Warping Looming Photo figure on the warp arrangement of slit yarn Warp interval Warp interval photo light off photo light on Figure 6. Manufacture procedure of reflective fabric. Textile Coloration and Finishing, Vol. 29, No. 3

염색학회지_29-3_내지_레이아웃 1 17. 10. 16. 오후 12:50 페이지 144 144 정동석 박상운 권일 천태일 A Type weaving design Down Up Retroreflective fiber B Type weaving design C Type weaving design Figure 7. Fabric structure and fabric surface estimation in this study. 한국염색가공학회지 제 29권 제 3호

염색학회지_29-3_내지_레이아웃 1 17. 10. 16. 오후 12:50 페이지 145 145 재귀반사 섬유의 개발(Ⅰ) -Slit Yarn의 제조와 경사에 Slit Yarn 사용에 의한 직물제조- Table 2. Colorimetric data for 3 types of retro-reflective fabric L* a* b* C* h 16.8 0.21 0.14 0.25 33 3mm 21.4 0.07-0.24 0.26 286 6mm 19.9 0.12-0.29 0.26 298 9mm 19.0 0.12-0.49 0.54 283 12mm 18.4 0.29-0.45 0.54 303 3mm 23.0 0.03-0.28 0.28 276 6mm 20.8 0.26-0.61 0.66 293 Blank A Type B Type C Type 9mm 20.0 0.26-0.34 0.43 307 12mm 19.4 0.13-0.48 0.50 284 3mm 24.2 0.16-0.25 0.29 304 6mm 21.2 0.14-0.04 0.15 343 9mm 20.5 0.02-0.11 0.11 281 12mm 19.8 0.14-0.43 0.45 288 본 연구에서는 slit yarn을 경사에 적용하므로서 위 조직설계에 맞게 통경(Drawing in)과 틀걸이(Loom- 와 같은 결점을 방지하면서 재귀반사 성능을 갖는 고부 ing)를 하여 제직을 행하였다. 이들의 공정은 Figure 가가치의 원단을 제직할 수 있다. 6에 나타내었다. 3개 조직도에 대한 기본적인 직물의 따라서 slit yarn을 개발하여 정경빔을 만들고, 직물 구조와 표면에 드러나는 예측상태를 Figure 7에 나타 Figure 8. Relationship between lightness and luminance. Textile Coloration and Finishing, Vol. 29, No. 3

146 정동석 박상운 권일 천태일 내었으며, 각제품별슬릿팅원사의간격을 4개간격 (3mm, 6mm, 9mm, 12mm) 으로 12종의직물을제조하였다. Type A의경우도비디자인으로구성한것이고, Type B는스트라이프디자인이며, Type C는 twill 디자인으로 slit yarn 을한칸씩늘이는형태로만든것으로서이러한 slit yarn 의구성부분의조직및노출면을조정은완제품의휘도에미치는영향을확인하기위한것이다. 또한 Figure 6에서는이들 12종의직물에대하여빛의유무에따른사진을나타낸것으로 slit yarn 의배열간격이빛의반사유무에따라뚜렷하게드러남을볼수있다. 3.3 분광학적분석특성 3종류의기본조직도와각제품별슬릿팅원사의간격을 4개간격으로다르게배열하여재직한 12종의직물에대한표면반사성능의분석결과를 Table 2에나타내었다. Table 2에서알수있듯이 3종의서로다른직물에서 slit yarn 의간격이줄어들수록명도인 L* 값은증가함을알수있다. 또한 slit yarn 을배열함으로서색상은 a* 축인 Red-Green 축에서는 Blank 시료보다 Greenish 색상으로미세하게 shift 됨을알수있으며, b* 축인 Yellow-Blue 축에서는 Bluish 하게발현되었다. 따라서 slit yarn 을직물조직배열에활용하게되면 Greenish 와 Bluish 색상으로 shift하고, 또한 Greenish 보다 Bluish 색상으로 shift 강도가크다는것을알수있었다. Figure 8에서는 3종의시료에대한색차에서보여주는명도와휘도의관계를나타내었다. Type A의경우 slit yarn 의경사간격이좁아질수록 (12mm 3mm) 휘도 (Luminance) 값은 3.2에서 9.8로증가하였으며, 명도 (Lightness) 경우에도 18.4에서 21.4로일정하게증가하는것을확인할수있었다. 직물의조직설계를달리하여 slit yarn 의노출면을달리한 Type B와 Type C의경우에도 Type A와같은경향성을보여주고있다. Figure 9는 3종의시료에대한가시광선파장영역에서반사율을나타낸것이다. Type A의시료의경우, slit yarn 의경사배열이증가할수록자외선파장영역근처에서 Blank 시료에비하여색상의특성치를나타 Figure 9. Relationship between wavelength and reflectance. 내는피크들이사라지고, 완만하게변화하고있다. Type B와 Type C의시료에서도비슷한특성을보여주고있다. 4. 결론 직경 40-70μm인유리구슬을 PET 기재에도포하여재귀반사지를제조하고, 이를 0.37mm 폭으로 slitting 하여 slit yarn을만들어, 경사배열시 4가지간격으로 3가지직물조직설계도로제직한직물에대하여유리구슬이도포된소재특성과반사성능등을비 한국염색가공학회지제 29 권제 3 호

재귀반사섬유의개발 (Ⅰ) -Slit Yarn 의제조와경사에 Slit Yarn 사용에의한직물제조 - 147 교 분석한결과다음과같은결론을얻었다. 1. Slit yarn 의간격이줄어들수록명도인 L* 값이증가하였고, slit yarn 을배열함으로서색상은 a* 축 (Red-Green 축 ) 에서 Blank 시료보다 Greenish 색상으로미세하게 shift 되고, b* 축 (Yellow-Blue 축 ) 에서 Bluish 하게되었다. 2. 직물의가시광선파장영역에서반사율은 slit yarn 의간격이좁아질수록명도값은증가하였고, 휘도또한증가하였다. 반사율과의관계에서도동일하게명도의증가와휘도의증가가일정하게증가하였다. Slit yarn 을경사에사용하므로서다양한직물조직을변경할수있으며, 재귀반사원사의꼬임이나사절방지등의다양한장점을발휘할수있다. 또한단면의크기를 0.37mm 에서 50% 가까이줄여줌으로서보다부드럽고섬세한섬유로서용도전개를위하여추가연구를진행하고있다. 재귀반사원사로다양하게조직된직물은안전에관련된분야에서의복성과패션성을가미하여다양한제품에적용이가능하리라생각된다. 감사의글 본연구는산업통상자원부와한국산업기술진흥원이지원하는경제협력권산업육성사업으로수행된연구결과 (R0004654) 이며, 동의대학교연구년결과물입니다. References 1. D.J.Ahn,Optical Charactristic and Thermal Properties of Retro-reflective Fashion Fabrics,M.S.Thesis,Yonsei University,2015. 2. http://en.wikipedia.org/wiki/high-visibility _Clothing/2017.5.24. 3. H.Y.Lee,W.T.Kwon,H.K.Jung,and Y.T.Oh,A Study on the Mechanism and Design of Reflective Sheet, Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers,17,65(2008). 4. J.A.Jung and J.S.Cho,Safety Reflectors in Children's Wear -The Proper Position for Improving Visibility-, Family and Environment Research,44,93(2006). 5. B.S.So,Y.H.Jung,and D.H.Lee,A Study on the Shape of Efficient Retroreflective Articles,J. of the Korean Society of Precision Engineering,19,10(2002). 6. D.K.Kim and J.D.Lee,Relation to Use of Reflective Sheets and EL-sheets for the Traffic Signs,J. of the Institute of Industrial Technology,32,21(2004). 7. K.J.Choi and B.Y.Choi,A Study on the Visibility Distance of Road Traffic Signs,J. of Korean Society of Transportation,19,123(2001). 8. T.H.Kim,Measurement and Forecast of the Visibility Range According to Illuminance and the Character Sizes,J. of the Korea Academia-Industrial Cooperation Society,15,425(2014). 9. F.Sametoglu and O.Celikel,Establishment of a Computer-controlled Retroreflection Measurement Facility to Characterize Photometric Properties of Retroreflectors,Measurement,42,757(2009). 10. S.H.Lim,M.H.Lee,J.H.Ahn,J.W.Park,J.H.Yu,J. S.Kim,H.S.Ryu,H.J.Ahn,and I.H.Kim,Structural and Physical Properties of Reflective Sheets Prepared by Using Glass Beads,Elastomers and Composites,46, 277(2011). 11. M.H.Lee,D.H.Lim,M.Y.Heo,J.H.Ahn,J.O.Park, J.H.Yu,J.S.Kim,H.S.Ryu,H.J.Ahn,and I.H.Kim, Preparation and Physical Properties of Diamond Grade Reflection Sheet Using Microprism, Elastomers and Composites,46,284(2011). 12. J.W.Cho,S.J.Kwon,J.D.Choe,S.T.Kim,B.C.Ji, S.B.Yang,and J.H.Yeum,Effect of Density Variation of High Tenacity PET Interlace Yarn on the Physical Properties of Pack Style Shock Energy Absorber,Textile Coloration and Finishing,27,132(2015). 13. S.Y.Bin,D.K.Kim,Y.J.Baek,S.W.Jin,and J.S. Bae,A Study on High Contraction Conditions by the CPB Process of the Nylon Fabric,Textile Coloration and Finishing,27,309(2015). 14. S.W.Park,J.G.Kim,and D.H.Noh,Korea Pat.10-2016-0128912(2016). 15. I.Kweon,T.K.Kweon,Korea Pat.10-2015-0115102 (2016). Textile Coloration and Finishing, Vol. 29, No. 3