아미노 실리콘 에멀젼
아미노 실리콘 에멀젼은 섬유 산업에서 널리 사용되어 왔습니다. 섬유 산업에서 사용되는 실리콘 마감제는 주로 아미노 실리콘 에멀젼이며, 디메틸 실리콘 에멀젼, 수소 실리콘 에멀젼, 히드록실 실리콘 에멀젼 등이 있습니다.
그렇다면 일반적으로 다양한 직물에 적합한 아미노 실리콘은 무엇일까요? 또는 다양한 섬유와 직물을 분류할 때 좋은 결과를 얻으려면 어떤 종류의 아미노 실리콘을 사용해야 할까요?
● 순면 및 혼방제품은 주로 부드러운 촉감을 가지고 있으며, 암모니아가 0.6의 아미노실리콘을 선택할 수 있습니다.
● 순수 폴리에스터 원단, 매끄러운 촉감을 주요 특징으로 하며, 암모니아 값이 0.3인 아미노 실리콘을 선택할 수 있습니다.
● 실크 원단은 주로 촉감이 매끄럽고 높은 광택이 요구됩니다. 광택을 높이기 위해 암모니아가 0.3인 아미노 실리콘을 복합 평활제로 주로 사용합니다.
● 울 및 울 혼방 소재는 부드럽고 매끄럽고 탄력 있으며, 색상 변화가 거의 없는 촉감이 요구됩니다. 0.6 및 0.3 암모니아 값을 갖는 아미노 실리콘을 배합 및 평활화제로 선택하여 탄력과 광택을 높일 수 있습니다.
● 캐시미어 스웨터와 캐시미어 원단은 울 원단에 비해 전체적인 촉감이 좋고, 고농도 복합 제품을 선택할 수 있습니다.
● 나일론 양말은 부드러운 촉감을 주요 특징으로 하며, 높은 탄성 아미노 실리콘을 선택했습니다.
● 아크릴 담요, 아크릴 섬유 및 그 혼방 직물은 주로 부드러우며 높은 탄성이 요구됩니다. 탄성 요구 사항에 따라 암모니아가 0.6인 아미노 실리콘 오일을 선택할 수 있습니다.
● 대마직물은 주로 매끄럽고 주로 암모니아 값이 0.3인 아미노실리콘을 선택합니다.
● 인조실크와 면은 주로 촉감이 부드럽고, 암모니아 값이 0.6인 아미노실리콘을 선택해야 합니다.
● 폴리에스터 환원직물은 주로 친수성을 개선하기 위해 폴리에테르 변성 실리콘과 친수성 아미노 실리콘 등을 선택할 수 있습니다.
1.아미노실리콘의 특성
아미노 실리콘은 암모니아가, 점도, 반응성, 입자 크기라는 네 가지 중요한 변수를 가지고 있습니다. 이 네 가지 변수는 기본적으로 아미노 실리콘의 품질을 반영하며, 가공된 원단의 스타일에 큰 영향을 미칩니다. 예를 들어, 촉감, 백색도, 색상, 그리고 실리콘의 유화 용이성 등이 있습니다.
① 암모니아 값
아미노 실리콘은 주로 폴리머에 존재하는 아미노기 때문에 직물에 부드러움, 매끄러움, 풍성함 등 다양한 특성을 부여합니다. 아미노기 함량은 암모니아가로 나타낼 수 있는데, 이는 아미노 실리콘 1g을 중화하는 데 필요한 염산의 밀리리터당 농도를 나타냅니다. 따라서 암모니아가는 실리콘 오일의 아미노기 함량의 몰 백분율에 정비례합니다. 아미노기 함량이 높을수록 암모니아가가 높아지고, 완성된 직물의 질감이 더 부드럽고 매끄러워집니다. 이는 아미노 작용기의 증가가 직물과의 친화력을 크게 증가시켜 분자 배열이 더 규칙적으로 형성되고 직물에 부드럽고 매끄러운 질감을 부여하기 때문입니다.
그러나 아미노기의 활성 수소는 산화되어 발색단을 형성하여 직물의 황변 또는 미황변을 유발합니다. 동일한 아미노기의 경우, 아미노 함량(또는 암모니아가)이 증가할수록 산화 가능성이 높아지고 황변이 심해지는 것이 분명합니다. 암모니아가가 증가함에 따라 아미노 실리콘 분자의 극성이 증가하여 아미노 실리콘 오일의 유화에 유리한 조건을 제공하며, 마이크로 에멀젼으로 제조될 수 있습니다. 유화제의 선택, 에멀젼 내 입자 크기 및 분포 또한 암모니아가와 관련이 있습니다.
① 점도
점도는 고분자의 분자량 및 분자량 분포와 관련이 있습니다. 일반적으로 점도가 높을수록 아미노 실리콘의 분자량이 커져 원단 표면의 필름 형성성이 좋아지고, 촉감이 부드러워지며, 매끄러움은 증가하지만, 투과성은 떨어집니다. 특히 촘촘하게 꼬인 원단이나 미세 데니어 원단의 경우, 아미노 실리콘이 섬유 내부로 침투하기 어려워 원단 성능에 영향을 미칩니다. 점도가 너무 높으면 에멀젼의 안정성이 떨어지거나 미세 에멀젼을 만들기 어려워집니다. 일반적으로 제품 성능은 점도만으로는 조절할 수 없으며, 암모니아값과 점도에 의해 균형을 이루는 경우가 많습니다. 일반적으로 암모니아값이 낮으면 원단의 부드러움과 균형을 맞추기 위해 높은 점도가 필요합니다.
따라서 매끄러운 촉감을 위해서는 고점도 아미노 변성 실리콘이 필요합니다. 그러나 소프트 가공 및 베이킹 과정에서 일부 아미노 실리콘이 가교되어 필름을 형성하여 분자량이 증가합니다. 따라서 아미노 실리콘의 초기 분자량은 최종적으로 직물에 필름을 형성하는 아미노 실리콘의 분자량과 다릅니다. 결과적으로 동일한 아미노 실리콘이라도 다른 공정 조건에서 가공하면 최종 제품의 매끄러움이 크게 달라질 수 있습니다. 반면, 저점도 아미노 실리콘은 가교제를 첨가하거나 베이킹 온도를 조절하여 직물의 질감을 개선할 수도 있습니다. 저점도 아미노 실리콘은 투과성을 높이고 가교제와 공정 최적화를 통해 고점도 및 저점도 아미노 실리콘의 장점을 결합할 수 있습니다. 일반적인 아미노 실리콘의 점도 범위는 150~5000센티푸아즈입니다.
그러나 아미노 실리콘의 분자량 분포가 제품 성능에 더 큰 영향을 미칠 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 저분자량은 섬유 내부로 침투하고, 고분자량은 섬유 외부 표면에 분포하여 섬유의 내외부를 아미노 실리콘으로 감싸 부드럽고 매끄러운 감촉을 제공합니다. 하지만 분자량 차이가 너무 크면 마이크로 에멀전의 안정성이 저하될 수 있다는 문제가 있습니다.
① 반응성
반응성 아미노 실리콘은 마감 과정에서 자가 가교를 생성할 수 있으며, 가교율을 높이면 원단의 매끄러움, 부드러움, 그리고 풍성함이 향상되고, 특히 탄성 향상 측면에서 더욱 두드러집니다. 물론, 가교제를 사용하거나 베이킹 조건을 높이면 일반 아미노 실리콘도 가교율을 높여 반발력을 향상시킬 수 있습니다. 히드록실 말단 또는 메틸아미노 말단을 갖는 아미노 실리콘은 암모니아가가 높을수록 가교율이 좋아지고 탄성이 향상됩니다.
② 마이크로에멀젼의 입자크기와 에멀젼의 전하
아미노 실리콘 에멀젼의 입자 크기는 일반적으로 0.15μm 미만으로 매우 작아 열역학적으로 안정된 분산 상태를 유지합니다. 저장 안정성, 열 안정성, 전단 안정성이 우수하며, 일반적으로 에멀젼이 깨지지 않습니다. 또한, 작은 입자 크기는 입자의 표면적을 증가시켜 아미노 실리콘과 직물의 접촉 확률을 크게 향상시킵니다. 표면 흡착 용량이 증가하고 균일성이 향상되며, 투과성도 향상됩니다. 따라서 연속적인 필름 형성이 용이하여 직물의 부드러움, 평활성, 그리고 촉감이 향상되며, 특히 미세 데니어 직물의 경우 더욱 그렇습니다. 그러나 아미노 실리콘의 입자 크기 분포가 불균일하면 에멀젼의 안정성에 큰 영향을 미칩니다.
아미노 실리콘 마이크로 에멀젼의 전하는 유화제에 따라 달라집니다. 일반적으로 음이온성 섬유는 양이온성 아미노 실리콘을 흡착하기 쉬워 처리 효과가 향상됩니다. 음이온성 에멀젼의 흡착은 쉽지 않지만, 비이온성 에멀젼의 흡착력과 균일성은 음이온성 에멀젼보다 우수합니다. 섬유의 음전하가 작으면 마이크로 에멀젼의 다양한 전하 특성에 미치는 영향이 크게 줄어듭니다. 따라서 폴리에스터와 같은 화학 섬유는 다양한 전하를 가진 다양한 마이크로 에멀젼을 흡수하며, 그 균일성은 면 섬유보다 우수합니다.
1. 아미노실리콘과 다양한 특성이 직물의 촉감에 미치는 영향
① 부드러움
아미노 실리콘의 특성은 아미노 작용기가 직물에 결합하고 실리콘이 규칙적으로 배열되어 직물에 부드럽고 매끄러운 감촉을 부여함으로써 크게 향상됩니다. 그러나 실제 마감 효과는 아미노 실리콘에 함유된 아미노 작용기의 특성, 양, 그리고 분포에 크게 좌우됩니다. 동시에, 에멀젼의 조성과 에멀젼의 평균 입자 크기 또한 부드러운 감촉에 영향을 미칩니다. 이러한 요소들이 이상적인 균형을 이룰 수 있다면, 직물 마감의 부드러운 스타일은 "슈퍼 소프트"라고 불리는 최적의 상태에 도달하게 됩니다. 일반 아미노 실리콘 유연제의 암모니아가는 대부분 0.3에서 0.6 사이입니다. 암모니아가가 높을수록 실리콘에 아미노 작용기가 더 고르게 분포되어 직물의 감촉이 더 부드러워집니다. 그러나 암모니아가가 0.6보다 높으면 직물의 부드러운 감촉이 크게 향상되지 않습니다. 또한, 에멀젼의 입자 크기가 작을수록 에멀젼의 접착력과 부드러운 감촉이 향상됩니다.
② 부드러운 촉감
실리콘 화합물의 표면 장력이 매우 작기 때문에 아미노 실리콘 마이크로 에멀젼은 섬유 표면에 매우 쉽게 도포되어 부드러운 촉감을 형성합니다. 일반적으로 암모니아 값이 낮고 아미노 실리콘의 분자량이 클수록 부드러움이 더 좋습니다. 또한, 아미노 말단 실리콘은 사슬 연결 고리의 모든 규소 원자가 메틸기에 연결되어 있어 매우 깔끔한 방향 배열을 형성할 수 있어 부드러운 촉감이 뛰어납니다.
