Physical Properties According to the Covering Process and Heat Treatment Condition of the Thermoplastic Polyetherester Elastomeric Fibers

에스터계 열가소성 탄성 섬유의 커버링 공정 및 열처리 조건에 따른 물성 변화

Abstract

The condition of covering process using thermoplastic polyetherester elastomeric fibers(TPEE) was established. Two types of core yarn(TPEE, Spandex) and one type of effect yarn(PET) were used as materials to confirm the change in physical properties of covering yarn under various covering conditions. In addition, the effects of the treatment temperature on the elongation at break of covering yarn after heat treatment was analyzed. Through this analysis, it was confirmed that the elastic recovery of TPEE which is used as the core yarn was increased with the draw ratio, but decreases when it exceeds 1:2.5. And the elongation at break of the covering yarn could be increased by increasing the twist per meter of it. Additionally, it was confirmed that the elastic recovery of TPEE which is used as a core yarn, could be increased by applying heat treatment.

1. 서론

고무의 탄성과 열가소성 플라스틱의 성형 가공성을 겸비한 고기능 소재인 열가소성 탄성체(Thermoplastic elastomer, TPE)는 고무 소재의 대체 신소재로 호평을 받으며 시장이 확대되고 있다. 이러한 열가소성 탄성 소재는 내마모성, 압축 및 영구 뒤틀림 성능이 가황고무보다 뛰어나고 기술이 발전함에 따라 고무에 가까운 제품이 개발되고 있어 수요가 한층 증가하는 추세이다. 또한 리사이클이 가능하여 최근 세계적으로 이슈가 되고 있는 그린 트렌드(Green trend)에 대응할 수 있는 소재로써 가황고무와 PVC를 대체하여 자동차를 비롯한 의류, 일상용품, 가전, 건자재, 의료 등 광범위한 분야에서 활용되고 있다.

열가소성 탄성 소재에 대한 관심은 타 산업 분야뿐만 아니라 섬유 분야에서도 지속적으로 증가하고 있는데, 고감성, 고기능성 섬유 제품에 대한 소비 패턴의 변화는 섬유산업을 종래의 ‘생산 지향적인 소재’에서 ‘소비자의 라이프 스타일별 소재’로의 변화를 요구하고 있다. 대표적인 예로, 일반인들의 여가시간이 늘어나면서 스포츠 및 레저를 즐기는 인구가 점차 늘어나고 있고 이에 따라 인체 보호 및 활동이 용이하고 땀의 배출, 체온 유지 등 여러 가지 환경 대응 기능을 갖춘 스포츠 및 레저용 의류 제품의 소비가 늘어나고 있는 실정이다.

현재까지 고탄성 섬유 시장은 약 60여년 전에 개발되어 상품화된 Spandex가 주종을 차지하고 있으나 Spandex는 대부분 유기용매 중에서 중합되고 건식 또는 습식 방사로 제조되기 때문에 제조원가가 높고 환경오염을 방지하기 위한 설비투자가 필요하다. 또한 고온, 고압의 후가공 공정을 진행할 경우 물성의 저하가 크고, 내습열성, 염색성 및 열고정성이 좋지 않은 문제점이 있다. 이러한 Spandex의 단점을 보완하고 제조가 용이한 열가소성 탄성 섬유 중, Figure 1에 나타낸 에스터계 열가소성 탄성 섬유(Thermoplastic polyetherester elastomeric fibers, TPEE)는 그 제조 방법이 간단하여 Polyurethane을 사용하는 Spandex처럼 건식이나 습식 방사가 아닌 Poly(ethylene terephthalate)(PET)와 Nylon 섬유를 제조하는 용융방사로 제조가 가능하고 수지의 제조 공법, Hard segment/Soft segment 비율, 방사 온도, 방사 속도 및 연신 비율 등 여러 가지 방사 조건에 따라 원하는 물성을 다양하게 디자인 할 수 있는 장점이 있다. 또한 열고정성, 염색성이 우수하여 Spandex를 대체하여 Covering 공정을 통한 신축성 원단을 제조할 경우, 우수한 가공성을 확보할 수 있다.

Figure 1. A generic structure of the thermoplastic polyetherester elastomeric fibers(TPEE).

TPEE의 제조 방법은 일반적인 PET의 중합과 유사하나 중합 시 어떠한 고분자를 Hard segment와 Soft segment로 사용하는가에 대해서는 세심한 주의가 필요하다. 현재 Hard segme- nt로 주로 이용하는 것은 Poly(butylene terephthalate) (PBT) 로 일반적인 PET보다 PBT가 주로 이용되며 그 주된 이유는 PBT가 PET에 비해 결정화가 빨라 상분리를 증가시킬 수 있기 때문이다. Soft segment는 주로 Polyether계의 Polyol이 이용되며 Polyester계 Polyol을 사용하는 경우, 중합 시 에스터 교환(Transesterification)반응에 의한 중합물의 랜덤화 문제가 생기기 때문에 몇 가지 특수한 경우를 제외하고는 이용되지 않는다. Polyether계 Polyol 중에는 Poly(tetramethylene ether glycol)(PTMEG)가 주로 사용되며, 일부 엔지니어링 플라스틱 용도에서 제한된 탄성 특성을 위해서 Poly(propylene glycol) (PPG)을 사용하기도 한다^{1, 2)}.

본 연구에서는 TPEE를 활용한 Covering 공정 조건을 확립하고 열처리에 따른 Covering yarn의 신축 특성 변화를 확인하기 위하여, Core yarn 2종(TPEE, Spandex)과 Effect yarn 1종(PET)을 활용하여 Covering 공정을 진행하고 공정 조건별 물성 변화를 분석하였다. 또한 TPEE를 Core yarn으로 사용한 Covering yarn의 건열 처리 후, 처리 온도에 따른 Covering yarn의 신축 특성 변화를 분석하였다.

2. 실험

2.1 Covering yarn 제조

2.1.1 시료

TPEE를 활용한 Covering 공정을 진행하기 위하여 Core yarn 2종(TPEE, Spandex)은 ㈜티케이케미칼에서 제조하여 제공받았다.

TPEE는 ㈜휴비스에서 PTMEG 2000을 사용하여 Hard Segment 함량 33 %, IV 2.0 수준으로 중합한 수지^{3, 4)}를 활용하여 ㈜티케이케미칼에서 섬도 40 d, 십자단면(+), Monofilament로 방사⁵⁾하였으며, 인장강도 1.3 g/d, 파단신도 420 %, 탄성 회복률 91 % 수준의 물성을 확인하였다. Spandex는 ㈜티케이케미칼에서 시판중인 섬도 40 d, 원형단면(O), 3 Filament 원사로, 인장강도 1.3 g/d, 파단신도 640 %, 탄성회복률 99 % 수준의 물성을 확인하였으며 각각의 데이터를 Table 1에 나타내었다.

Table 1. Physical properties of yarns used as core yarn

Effect yarn은 최종 제직된 원단이 일반적인 의류용으로 적용될 것을 고려하여 Draw textured yarn(DTY)을 사용하였으며, PET DTY 75d/36f 원사를 선정하여 Covering 공정을 진행하였다⁶⁾.

2.1.2 Covering 공정 설비

Figure 2에 나타낸 한국섬유개발연구원의 Covering 공정 설비를 활용하여 Covering 공정을 진행하였다. 활용한 Covering 공정 설비의 제조사는 일신기계, Twisting range 300~3400 TPM, RPM Max. 16, 000, Spindle 48 추(Single, Double 겸용), 직경(Ø) 21 mm, Bobbin 권량 1 kg, 연신율 제어 범위 Max. 600 %의 Pilot Scale 설비이다.

Figure 2. Covering process machine.

2.1.3 Covering 공정 조건

Covering 공정 조건에 따라 TPEE와 Spandex를 Core yarn으로 사용한 Covering yarn의 물성 변화를 분석하기 위하여 Table 2와 같이 공정 조건을 설정하였다. 1차 공정은 Twist per meter(TM)를 600으로 고정하고 Core/Effect의 Draw ratio(DR)를 1:1.5, 1:2.0, 1:2.5, 1:3.0, 1:3.5, 5단계로 변경하여 진행하였다. 2차 공정은 DR을 1:2.5로 고정하고 TM 을 400, 600, 800, 1000, 1200 5단계로 변경하여 진행하였다. 각 공정 조건별로 PET DTY 75/36을 Effect yarn으로 활용하였으며, 사속을 포함한 그 외 조건은 동일하게 유지하였다⁷⁾.

Table 2. Covering process condition

2.2 Covering yarn 열처리

Covering yarn의 DR, TM 단계별 공정 조건에서 높은 신도확보를 위하여 가장 적절하다고 판단되어 각각 고정 조건으로 설정하였던 DR 1:2.5, TM 600 조건의 Covering yarn과 Spandex를 활용한 Covering 공정에서 주로 사용되는 DR 1:3.0, TM 600 조건의 Covering yarn을 활용하여 열처리를 진행하였다. 두 시료 모두 Core yarn은 TPEE, Effect yarn은 PET DTY 75/36을 사용한 Covering yarn으로 선정하였으며, 열처리 조건은 Table 3에 나타냈듯이, 염색 및 후처리 가공에서 적용되는 온도 범위인 80~160 ℃의 조건으로 열풍건조기에서 2분간 건열 열처리하였다. 이때 장력에 의한 영향을 최소화하여 열처리로 인한 Core yarn의 신축 특성 회복력을 분석하기 위하여, 꼬임이 풀리지 않도록 고정만 하고 무장력으로 열처리를 진행하였다^8-11).

Table 3. Heat treatment condition

2.3 Covering yarn의 물성 분석

Covering yarn의 섬도 분석은 KS K 0215 7.3을 준용하여 둘레가 1.125 m인 검척기에 120 r/min의 속도로 450 m 길이의 타래를 만들고, 그 질량을 측정하여 겉보기 섬도를 구하였다. 총 5회 측정하여 평균값을 산출하였으며, 수분율을 포함한 정량 섬도를 계산하는 것이 정확한 방법이나, 2종의 소재가 혼합된 Covering yarn이므로 정확한 공정 수분율 계산이 어렵고 DR 또는 TM 외에 다른 공정 조건을 고정한 Covering yarn의 물성 상대 비교 분석이므로 수분율을 무시하고 진행하였다.

Covering yarn의 인장강도 분석은 자동사인장강신도시험기 (TENSORAPID 4, Zellweger Uster, Switzerland)를 활용하여 진행하였다. 시험 방법은 KS K 0412를 준용하여 섬도 0.11 tex 당 49/150 mN의 초하중을 주고 파지간격 250 mm, 인장속도 250 mm/min의 정속 인장식 시험을 진행하였다. 측정된 결과값을 식(1)에 따라 겉보기 섬도에 대한 비강도로 계산하였다.

\(\text { Breaking stress }(g / d)=\frac{S_{D}}{D}\)       (1)

where,

S_D : Tensile strength(gf)

D : Yarn number(denier)

Covering yarn의 파단신도 분석은 만능인장시험기(UTM, 3345R7809, INSTRON, USA)를 활용하여 진행하였다. 시험 방법은 Covering yarn의 특성상 KS K 0412에 준용하는 초하 중을 주게 되면, Core yarn이 완전히 신장되어 Effect yarn의 파단신도 결과만 확인하게 되므로, Core yarn의 영향을 분석할 수 없다.

따라서 생산 현장에서 Spandex의 인장강신도 측정 시 적용하는 초하중(1 denier당 1 mg)을 주고 파지간격 100 mm, 인장 속도 100 mm/min의 정속 인장식 시험을 진행하였다. 파단신도는 절단 시 신장값을 식(2)에 따라 파지 간격에 대한 백분율로 표시하였다.

\(\text { Elongation at break }(\%)=\frac{E_{2}-E_{1}}{E+E_{1}} \times 100\)       (2)

where,

E : Grip distance(mm)

E₁ : Distance increased by preliminary tension(mm)

E₂ : Length of breaking(mm)

모든 분석은 KS K ISO 139에서 요구하는 표준상태{온도 (20±2) ℃, 상대습도 (65±4) %}에서 24시간 방치 후, 동일한 조건의 실험실에서 진행하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1 Covering 공정 조건에 따른 Covering yarn의 물성 분석

3.1.1 DR 조건에 따른 Covering yarn의 물성 분석

Table 4과 Figure 3에서 확인할 수 있듯이, TM을 고정하고 DR 조건에 따른 Covering yarn의 물성 분석 결과, Core yarn으로 TPEE와 Spandex를 사용한 두 Covering yarn 모두 DR이 증가할수록 섬도는 감소하고, 이로 인해 인장강도는 증가하였다. 그 이유는 DR이 증가함에 따라 Core yarn이 연신하고, 이로 인해 단면적이 감소하기 때문이다. 단면적 감소로 인해서 섬도가 감소하게 되면, 인장 하중에서 섬도를 나누어 계산하는 인장강도는 증가하게 된다.

Table 4. Physical properties of the covering yarns with different draw ratio

Figure 3. Physical properties of the covering yarns with different draw ratio (a) Yarn number, (b) Breaking stress, (c) Elongation at break.

파단신도의 경우 DR 1:1.5 ~ 1:2.5 조건까지는 TPEE와 Spandex를 사용한 두 Covering yarn 모두 DR이 증가할수록 증가하다가, 이후에는 Core yarn의 종류에 따라 큰 차이를 보 였다. Spandex는 DR 1:1.5 ~ 1:2.5 조건에서 보여주는 거동과 유사한 경향성을 보이며 비교적 일정하게 증가하였고, 특히 1:3.5에서는 파단신도 400 % 이상을 확인할 수 있었다. 하지만 TPEE의 경우 DR 1:1.5~1:2.5 조건에서도 Spandex보다 낮은 파단신도를 보이며 일정하게 증가하다가, 1:2.5에서 229.35 % 를 달성하고 1:3.0에서는 109.00 %, 1:3.5에서는 49.70 %로급격하게 감소하는 경향을 보였다. TPEE의 경우에도 200 % 신장에서 탄성회복률이 91 %로 99 %인 Spandex에는 미치지 못하지만 높은 탄성회복률을 가지고 있어, 탄성회복률 결과만으로 Covering yarn의 파단신도를 예상한다면 DR 1:3.0까지는 91 %의 회복률을 보여주어야 하고, 이는 DR 1:3.0까지 비교적 일정한 파단신도의 증가를 의미한다.

하지만 TPEE를 사용한 Covering yarn의 파단신도는 1:2.5 에서 최대값을 보이고 1:3.0에서 급격하게 감소하는데, 이는 Effect yarn의 영향으로 생각해 볼 수 있다. Covering yarn 이 인장 후, 원래의 길이로 회복하기 위해서는 Core yarn의 탄성 회복률 뿐만 아니라, Effect yarn이 loop를 형성하면서 Covering yarn이 코일링(Coiling) 할 수 있는 회복력이 필요하다. Core yarn은 DR 조건에 따라 일정 비율 연신된 상태로 Covering 공정이 이루어지는데, 공정 후 Core yarn이 원래의 길이로 회복하려는 탄성회복률로 인해서 수축하게 되고, Covering 되어있는 Effect yarn은 수축하지 않으므로 loop를 형성하면서 Covering yarn이 코일링하게 된다. 즉, TPEE는 방해 요소가 없을 때, 200 % 신장에서 91 %의 탄성회복률을 보이지만, Covering yarn에서는 Effect yarn의 loop를 형성하면서 회복할 회복력이 Spandex에 비해서 부족하며, DR 1:2.5 이후에는 회복력이 급격하게 감소하여 DR 1:3.0부터는 Covering yarn의 파단신도가 감소한 것으로 판단된다. 또한 Mono filament로 방사된 TPEE의 경우, 같은 섬도의 3 filament로 방사된 Spandex에 비해서 높은 굽힘강성을 가지고 있다.

Core yarn의 높은 굽힘강성은 Effect yarn의 loop 형성을 방해하고, 이로 인해 TPEE를 Core yarn으로 사용한 Covering yarn의 파단신도는 Spandex를 Core yarn으로 사용한 Covering yarn보다 낮은 것으로 판단된다.

3.1.2 DR 조건에 따른 Covering yarn의 표면 분석

Figure 4에서 확인할 수 있듯이, DR 조건에 따른 Covering yarn의 표면을 보면 TPEE를 Core yarn으로 사용한 Covering yarn의 경우, Spandex를 사용한 경우보다 loop가 적다. Spandex의 경우, DR 1:1.5 조건에서도 상당히 많은 loop가 관찰되며 1:3.5까지 loop의 수가 증가한다. 하지만 TPEE의 경우, DR 1:1.5~1:2.5 구간에서 loop가 증가하기는 하지만 Spandex 에 비해서 그 수가 매우 적은 것을 확인할 수 있다. 또한 DR 1:3.0 이후에는 loop 형성을 확인할 수 없다.

Figure 4. Photographs of the covering yarns with different draw ratio (a) TPEE 1:1.5, (b) TPEE 1:2.0, (c) TPEE 1:2.5, (d) TPEE 1:3.0, (e) TPEE 1:3.5, (f) Spandex 1:1.5, (g) Spandex 1:2.0, (h) Spandex 1:2.5, (i) Spandex 1:3.0, (j) Spandex 1:3.5.

이를 통해서 TPEE를 Core yarn으로 사용한 Covering yarn의 파단신도는 loop를 가장 많이 형성하고 있는 DR 1:2.5 조건에서 가장 높게 나타난다는 것을 확인하였으며, DR 1:3.0 부터는 Core yarn의 회복력이 급격하게 감소하면서 Effect yarn의 loop가 감소하고 이로 인해 Covering yarn의 파단신도 감소로 이어지는 것을 확인하였다.

3.1.3 TM 조건에 따른 Covering yarn의 물성 분석

Table 5와 Figure 5에서 확인할 수 있듯이, DR을 고정하고 TM 조건에 따른 Covering yarn의 물성 분석 결과, Core yarn으로 TPEE와 Spandex를 사용한 두 Covering yarn 모두 TM이 증가할수록 섬도는 증가하고, 이로 인해 인장강도는 감소하였다. 그 이유는 TM이 증가할수록 단위 길이당 Effect yarn의 꼬임수가 증가하고 이로 인해 단위 길이당 Covering yarn의 중량이 증가하기 때문이다. Covering yarn의 중량 증가로 인해 섬도가 증가하게 되면 인장 하중에서 섬도를 나누어 계산하는 인장강도는 감소하게 된다.

Table 5. Physical properties of the covering yarns with different twist per meter

Figure 5. Physical properties of the covering yarns with different twist per meter (a) Yarn number, (b) Breaking stress, Elongation at break.

하지만 파단신도의 경우, TM 400~1000 조건까지는 TPEE 와 Spandex를 사용한 두 Covering yarn 모두 TM이 증가할수록 증가하다가 이후에는 감소하는 경향을 보였다. TM 400~ 1000 조건에서 TM이 증가할수록 파단신도가 증가하는 것은 Covering yarn의 단위 길이당 증가한 Effect yarn의 꼬임수 때문이다. 단위 길이당 Effect yarn의 꼬임수가 증가한다는 것은 일정한 길이 안에 더 많은 Effect yarn이 들어간다는 의미이고 이는 Core yarn의 회복력이 더 많은 Effect yarn의 loop를 형성하며 회복할 수 있다면 Covering yarn의 코일링이 증가하게 되고 파단신도 역시 증가하게 되는 것이다. TM 1200 조건에서는 일정한 길이 안에 과도하게 많은 Effect yarn의 꼬임으로 인해서 Effect yarn이 loop를 형성할 공간이 부족하게 되고 이는 파단신도의 감소로 이어진다. TPEE의 경우 Spandex 와 유사한 거동을 보이지만 그 변동 폭이 매우 작다. 이는 DR 조건에 따른 Covering yarn의 물성 분석에서 확인한 것과 같이 Core yarn으로 사용된 TPEE의 회복력이 Spandex보다 부족하여 Effect yarn이 증가하였지만 많은 loop를 형성하지 못하고 파단신도가 상대적으로 적게 증가한 것으로 판단된다.

3.1.4 TM 조건에 따른 Covering yarn의 표면 분석

Figure 6에서 확인할 수 있듯이, TM 조건에 따른 Covering yarn의 표면을 보면 DR 조건에 따른 표면 분석과 유사하게 TPEE를 Core yarn으로 사용한 Covering yarn이 Spandex를 사용한 경우보다 loop가 적다. Spandex의 경우, TM 400 조건에서부터 loop가 많고 TM이 증가할수록 증가하는데, 점점 loop의 크기가 작아지면서 TM 1000 조건부터는 이중으로 꼬이는 현상이 발생하는 것을 확인하였다. TPEE의 경우도 loop가 점점 증가하다가 TM 1000 조건부터는 이중으로 꼬이는 현상이 발생하였지만, Spandex에 비해서 그 수가 매우 적은 것을 확인할 수 있다.

Figure 6. Photographs of the covering yarns with different twist per meter (a) TPEE 400, (b) TPEE 600, (c) TPEE 800, (d) TPEE 1000, (e) TPEE 1200, (f) Spandex 400, (g) Spandex 600, (h) Spandex 800, (i) Spandex 1000, (j) Spandex 1200.

표면 분석을 통해 loop가 많이 형성되면서, 이중으로 꼬이는 현상이 발생하지 않는 TM 600~800 수준의 조건이 가장 적절하다고 판단되며, TM 1000 조건에서 파단신도가 가장 높게 나타난 이유는 이중으로 꼬이는 현상이 초하중만으로 풀리지 않고 파단 거리를 증가시켰기 때문인 것으로 판단된다.

3.2 Covering yarn의 열처리 조건에 따른 신축 특성 분석

3.2.1 열처리 조건에 따른 Covering yarn의 파단 신도 분석

Table 6과 Figure 7에서 확인할 수 있듯이, TPEE를 Core yarn으로 사용한 Covering yarn의 열처리 조건에 따른 Core yarn의 회복력 향상 정도를 확인하기 위하여 열처리 후 파단 신도를 분석한 결과, 열처리 전 각각 229.35 %, 109.00 %를 나타내던 파단신도가 80 ℃에서 열처리 후, 각각 342.03 %, 409.56 %를 나타내며 Spandex를 Core yarn으로 사용한 Covering yarn의 파단신도(DR 1:2.5:304.51 %, 1:3.0: 341.08 %)를 상회하는 결과를 보였다. 또한 160 ℃까지 열처리 온도가 상승함에 따라 파단신도 역시 상대적으로 일정하게 상승하였으며, 열처리 전에 더 높은 신도를 보였던 DR 1:2.5 조건보다 1:3.0 조건에서 더 높은 파단신도를 보였다.

Table 6. Elongation at break of the covering yarns with different temperature of heat treatment Spandex(Core) / PET(Effect)

Figure 7. Elongation at break of the covering yarns with different temperature of heat treatment.

이는 열처리를 통해서 Core yarn으로 사용한 TPEE의 회복력이 Effect yarn의 loop를 형성할 수 있을 정도로 증가했다는 의미이며, DR 조건에 따른 Covering yarn의 물성 분석에서 예상했던 것처럼 회복력이 있다면 탄성회복률 분석 결과에 따라 DR 1:3.0 조건까지 파단신도가 증가할 것이라는 예상에 대한 근거가 된다. 또한 열처리 온도가 올라갈수록 파단신도는 계속해서 상승하는데, 이는 온도가 상승할수록 Core yarn으로 사용한 TPEE의 열수축이 발생하고, 이로 인한 Effect yarn의 loop 증가 영향으로 예상된다.

3.2.2 열처리 조건에 따른 Covering yarn의 표면 분석

Figure 8에서 나타냈듯이, 열처리 조건에 따른 Covering yarn의 표면 분석 결과 TPEE를 Core yarn으로 사용한 Covering yarn이 열처리를 통해서 Spandex를 Core yarn으로 사용한 Covering yarn보다 더 많은 loop를 만들고 있으며, Core yarn으로 사용한 TPEE의 회복력이 증가한 것을 확인할 수 있다.

Figure 8. Photographs of the covering yarns with different temperature of heat treatment (a) No treatment(1:2.5), (b) 80℃(1:2.5), (c) 100℃(1:2.5), (d) 120℃(1:2.5), (e) 140℃(1:2.5), (f) 160℃(1:2.5), (g) Spandex(1:2.5), (h) No treatment(1:3.0), (i) 80℃(1:3.0), (j) 10 0℃(1:3.0), (k) 120℃(1:3.0), (l) 140℃(1:3.0), (m) 160℃(1:3.0), (n) Spandex(1:3.0).

4. 결론

본 연구에서는 에스터계 열가소성 탄성 섬유(TPEE)의 Covering 공정 조건에 따른 물성 변화를 확인하고 열처리 조건에 따른 Core yarn의 회복력 향상 정도를 확인하기 위하여 Covering yarn의 열처리 후 신축 특성 분석을 진행하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

1. DR 조건에 따른 Covering yarn의 물성 분석에서는 TPEE 를 Core yarn으로 사용한 Covering yarn의 경우, Effect yarn의 loop를 형성할 수 있는 회복력이 부족하여 DR 1:2.5 조건에서 최대 파단신도를 보이고 이후 급격하게 감소하였으며, 표면 분석을 통하여 DR 1:3.0 조건부터 Effect yarn의 loop가 감소하는 것을 확인하였다.

2. TM 조건에 따른 Covering yarn의 물성 분석에서는 Core yarn의 회복력이 더 많은 Effect yarn의 loop를 형성하며 회복할 수 있다면 Covering yarn의 코일링이 증가하게 되고 파단신도 역시 증가하게 되는 것을 확인하였다. 하지만 TM 1200 이상에서는 과도하게 증가한 Effect yarn의 꼬임으로 인해서 loop를 형성할 공간이 부족하게 되고 파단신도는 감소하였다.

3. 열처리를 통해서 Core yarn으로 사용한 TPEE의 회복력이 Effect yarn의 loop를 형성할 수 있을 정도로 증가한다는 것을 확인하였으며, 회복력이 있다면 탄성회복률 분석 결과에 따라 DR 1:3.0 조건까지 파단신도가 증가할 것이라는 예상에 대한 근거를 확인하였다.

이상의 결과를 통해서 TPEE를 Core yarn으로 사용한 Covering yarn을 직물에 적용하기 위한 Covering 공정 조건을 확립하고 열처리 조건에 따른 Covering yarn의 신축 특성 변화를 확인하였다. 또한 열처리를 통해 TPEE의 회복력 향상이 가능하다는 것을 확인하였다.

감사의 글

이 연구는 2016년도 산업통상자원부 및 산업기술평가관리원 (KEIT) 연구비 지원에 의한 연구임(과제번호 : 10070234).