[섬유 가공] 단백질 섬유의 가공 (Wool, Silk)

단백질 섬유의 가공

1. Polypeptide fiber (단백질 섬유)

- Polypeptide: 다수의 아미노산이 peptide 결합에 의해 이루어진 중합체

- Peptide 결합: 두 개의 아미노산이 물 제거 반응을 통해 결합 (탈수축합반응)

Peptide 결합

 

2. Wool

1) 형태와 성질

- 원형단면

- 표피층에 스케일 (양모의 바깥층을 구성하는 비늘 모양의 외관 발달) => 마찰계수의 이방성 가짐

방향에 따라 마찰계수가 달라짐

 

- 권축 방적성과 축융성(양모의 특성으로 수분, 열, 알칼리, 마찰의 작용으로 섬유가 서로 얽히는 성질) 우수

- 낮은 열전도성 (보온력 우수)

양모섬유의 측면과 단면

 

2) 내부 구조와 성질

- 나선형 구조

- 강도 불량, 신도 우수

α helical structure of wool keratin

 

3) 화학적 구조와 성질

- Keratin ( α-amino 산의 카르복실 기와 아미노기 사이에서 탈수 축합하여 얻어진 polypeptide 사슬)

- 탄성력과 방추성 우수

- 흡습성 (14~16%), 염색성 우수

- 알칼리 5% NaOH 용해 (5-10분 내 완전 용해)

 

4) 용도와 관리

- 여름옷에서 겨울 외투까지

- 편성물: 스웨터, 저지, 모포, 카펫 등

- 드라이클리닝 필요

- 물 세탁시 중성세제, 약한 손세탁 그늘건조, 다림질 온도(150도 미만)

- 염소계 표백제에 의해 황변

 

 

3. Silk

1) 형태와 성질

- 천연섬유 중 유일한 filament 섬유(1.5km)

- 생사 굵기: 20~40㎛

- 정련견: 5~18㎛

견의 단면 (외부: 세리신, 내부: 피브로인)

 

2) 내부 구조와 성질

- 병풍구조: 단백질 분자가 거의 직선상으로 뻗어있고, 결정과 배향이 잘 발달

silk의 병풍구조

 

3) 화학적 구조와 성질

- Fibroin(글리신이 약 40%, 알라딘이 약 25% 등 저분자량의 아미노산이 탈수 축합한 polypeptide)+Sericin

- 양모에 비해 amino기와 carboxyl 기는 적으나 적용 염료의 종류와 염착기구 등은 기본적으로 동일

- 흡습성: 생사 11%, 정련견 9% -> 카르복실기와 아민기의 수가 적기 때문(극성으로 물분자가 결합하는 부분)

 

4) 용도와 관리

- 한복감, 여성 드레스, 스카프, 넥타이

- 물세탁시 중성세제, 세탁온도 35도

- 그늘 건조, 낮은 다림질 온도 150도 이하

- 염소계 표백제에 의해 황변

 

 

4. Wool 가공

1) Heat setting

- 양모의 탄성은 함수율이 증가하면 증가함( 온수 중 30~60% 신장시켰다가 냉수에 방치하면 원상복구)

- 양모의 탄성은 온도가 증가하면 감소함 (신장성은 증가, steam 중에는 100% 신장 가능)

- 증기 열탕 중 일정시간 신장 상태로 유지하면 복원 불가능 => permanent set 성

 

2) Carbonizing 

- 식물질 (Cellulose, lignin 등)의 제거

- 주로 H2SO4를 사용하여 fabric 처리

- 공정과정: 산용액 침지 -> 건조 (산 휘발, 식물질 가수분해) -> baking -> crushing(탄화된 물질 제거) -> 중화

공정과정

 

3) Permanent set

- 신장 시 cystine 결합 (S-S)이 절단

- 새로운 가교결합이 형성되며 setting

 

4) 물리적 setting

▷ crabbing (자융)

- 모직 섬유를 펼친 상태에서 일정한 시간 동안 끓는 물로 처리한 다음 빨리 식혀서 모직 섬유의 길이와 형태를 고정

- 정련 전에 이루어짐

- 차후의 습식공정에서의 응력에 의해 생길 수 있는 직물 면의 요철, 폭의 불균일, 잔주름 방지 -> 평활하게 고정

- 이로 인해 광택, brightness, 유연성 부여

- 물 사용

- 주요 변수는 tension과 pressure

crabbing 기계

 

▷ blowing or dry decatising (증융)

- 모직을 펼친 상태로 롤러에 감고 잡아당기면서 일정한 시간 동안 증기로 찐 다음 빨리 식혀 모섬유의 길이와 형태 고정

- cotton 또는 wrapper로 roller를 감은 후 tension을 주면서 직물을 감고 다시 roller 폭보다 넓은 wrapper로 감은 후 양 끝을 묶음 -> steam blown through roll of fabric 8~15분 -> 건조 -> 냉각

- roller의 형태에 따라 embossing이 가능

blowing 기계

 

5) 화학적 setting

- flat setting

▷CSIRO 

- pleat setting

▷ Siroset Finish

▷ CSIRO Dry 

▷ potting

▷ London shrink process

 

*Setting 효과

- hand, luster 향상

- 형태 안정성 향상

- formability

- 강도 저하, 황변 가능성

 

6) Milling & Fulling

- 축융가공: 약품, 기계적 작용에 의해 모직물을 수축시키고 밀도를 증가시키는 가공 -> 두께 증가, 강도 증가, 탄성 증가, body 및 외관 향상

- 사용약제에 따라 grease milling, soap milling, acid milling으로 구분할 수 있음

- 40~50도까지 밀링 속도가 증가하지만 이 이상에서는 양모의 상해 가능성이 있음 (특히 alkaline milling시)

 

7) 방축 가공

- 세탁 등에 의한 천의 수축을 방지하는 가공

- Woolen(방모): fabric, garment

- Worsted (소모): combed top, woven piece goods, knitted garments

- Top 가공: 경제적이며 설치비가 적게 듦

- fabric/garment 가공: 가공 여부를 수요에 따라 늦게 결정할 수 있음

 

5. Silk 가공

1) Weighting Finish

- 정련 시 약 25%의 sericin 감량

- 염색

- 주석염 처리 후 Na2CO3나 Na3PO4로 고착 가능

- Antinony trichloride, Zn-acetate, 합성수지 사용가능

 

반응 예시

 

- 광택 증가

- 색상선명도 증가

- 흡습에 의한 수축 감소

- 염색 시 사용 염료에 따라 일광, 마찰 견뢰도 감소 가능

- 가공시간이 오래 걸리고 SnCl4가 고가라는 단점

 

2) Salt shrinking finish

- 염처리시 특정 온도 및 농도에서 수축 (주로 tyrosine 잔기의 작용) -> 견직물 또는 견 교직물에 크레이프 또는 패턴 효과 부여 가능