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한국섬유소재연구원, 저온 플라즈마 기반 염색가공기술 개발
연구원 2023-09-11 4417

‘친수성 향상’ 친환경 전처리
소재연, 저온 플라즈마 기반 염색가공기술 개발
원단표면에 플라즈마 처리 시 물성 변화 없이 소수성…친수성으로 변환
DTP 전처리에 접목해 탈부착 가능한 보급형 설비 개발 및 현장 테스트 예정

▲ 저온 플라즈마 전처리 시연 장면  © TIN뉴스

 

한국섬유소재연구원(원장 문철환)은 중소벤처기업 지원 하에 ‘지역중소기업 공동수요기술개발사업’ 중 세부과제인 ‘저온 플라즈마 기반 친환경 염색가공기술 보급 확산’ 과제 주관기관으로 참여해 연말 기술 개발이 완료된다.

 

‘플라즈마(Plasma)’는 고체, 액체, 기체에 해당하지 않는 ‘제4 물질 상태’로 불린다. 초고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체 상태다. 일상생활에서 접할 수 있는 인공 플라즈마 상태로는 형광등, 수은등, 네온사인, PDP 등이 있다. 

 

플라즈마는 전자온도에 따라 ‘고온 플라즈마’와 ‘저온 플라즈마’로 구분한다.

수천~수만℃의 고온 상태에서는 절단, 용접, 용사, 초미립자제조, 소결, 핵융합 발전 등에 활용하고, 수십~수백℃ 이하 저온 상태에서는 활성화된 라디칼, 전자 등에 의한 에칭, 화학적 표면개질, 기상합성(CVD), 중합, 스퍼터링(Sputtering) 공정에 이용할 수 있다. 저온 대기압 플라즈마는 현재 반도체, 디스플레이 세정, 의료 기술에 활발히 적용되어지고 있다 

 

‘저온 플라즈마 기반 친환경 염색가공 기공 기술’은 플라즈마를 이용한 염색가공 전 단계인 전처리에 적용해 친환경적이면서 화약 약품, 물, 유해물질 배출, 처리비용 절감 등의 목적으로 개발됐다. 특히 소수성(疏水性) 원단 표면에 저온(30~40℃)플라즈마 처리 시 OH기 및 radical 활성종의해 소수성 표면성질이 친수성으로 변화하면서 흡수성이 향상된다. 단 소수성에서 친수성으로 변할 뿐 섬유의 물성에는 변화가 없다. 

 

이외에도 ▲화학섬유의 흡습력 강화 ▲라이네이팅 공정의 접착성 강화 ▲울 섬유 및 조직의 수축(Anti-Shrinkage) 방지 ▲홈 텍스타일 및 의류 견뢰도 향상 ▲카본 및 유리섬유의 접착성 강화 등의 효과를 기대할 수 있다.

 

 

개발 담당자인 한국섬유소재연구원 저탄소공정기술연구팀 이정호 팀장에 따르면 CPB, DTP 등의 친환경 IN-Line 염색 생산 공정 및 텐터를 이용한 기능성 후가공 공정 모두에 적용 가능하다. 또한 저온 대기압 플라즈마 장치를 기존 장비와 연동할 수 있는 시스템 적용이 가능해 기존 공정 동선을 유지하면서 장비 부피를 최소화 할 수 있다.

 

이정호 팀장은 “DTP 업체들이 전처리(정련) 된 원단을 사용하여 프린트할 경우 염료의 침투가 불안정하여 컬러의 균일성 및 첨예성이 떨어지는 현상이 빈번히 발생하여 재처리 및 건조 등의 공정으로 생산시간 지연과 화공 약품, 용수, 에너지 사용량 증가를 줄이고 균일한 생산성을 갖는 DTP 적용 공정을 연구 중”이라고 말했다.

 

현재 경기도 S기업과 국내 DTP공정에 플라즈마 적용을 위한 기초 연구개발을 협업 중이며, 탄소배출을 줄이기 위한 프로세스 개발을 지속적으로 진행하고 있다. 국내 직물 생산기업 S사의 경우 견뢰도와 기능성 성능 향상 목적으로 4대의 플라즈마 장비를 생산 공정에 도입해 제품개발 및 생산을 하고 있는 것으로 알려져 있다. 

 

 

출처 : tinnews 

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