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■ 강신도-인장강도.파열강도.마모강도.마찰강도.결절강도▲신도(율)▲잔류 변형률 [섬유의 역학적 성질]
■ 섬유의 강신도(strength & elongation): ◀섬유의 역학적 성질 ♣섬유의 내구력은 그 구조와 상태,신장도 및 강도에 따라 다르다.강도에는 인장강도,마찰강도,굴곡강도,풍화에 견디는 힘 등이 있으나,섬유는 보통 인장강도(tensile strength:항장력)로써 표시(표시법:g/d 또는 kg/mm²로 표시)한다. ■ 강도(强度,strength) :(내구성,관리성,안전성에 영향)◀섬유의 역학적 성질 ♣어떤 물질의 성질이나 현상이 나타내는 강한 정도를 말한다. 일반적으로 인장강도(引張强度)를 말하며 절단시의 하중의 크기로나타낸다. 섬유는 g/d(굵기 1데니어당의 하중)의 단위로 나타낸다. 양모 섬유의 강도는 작고(건조시강력1.4g/d), 마(건조시아마6.29g/d), 나일론(건조시4.2~6.0g/d), 폴리에스테르(테릴렌:건조시4.5~5.5g/d) 섬유등은 강도가 크다. 실의 강도는 꼬임수가 많으면 강하지만 일정 수를 넘으면 섬유는 항상 잡아당겨져 있는 상태가 되므로 피로가 커져 오히려 약해진다. 피륙의 강도는 인장강도 뿐만 아니라 마모강도(磨耗强度), 인열강도(引裂强度), 파열강도(破裂强度), 인장충격강도(引張衝擊强度) 등이 있으며 강도는 이것들의 총합으로 나타낸다. ♣일정한 굵기의 섬유를 끊는데 드는 힘,즉 일정한 길이의 섬유의 한 끝을 고정시키고 다른 끝에 하중을 가하면 섬유는 늘어나다가 어느 한계에 달하면 섬유는 그 이상의 하중에 견디지 못하고 끊어지게 된다. 이때 섬유를 절단하는 데 필요한 힘을 절단하중(g)이라고 하며, 이 절단하중을 시험에 사용된 섬유의 직도로 나누어 준 값, 즉 단위섬도에 대한 절단하중을 강도라고 하고 강도의 단위는 gram/denier(g/d) 또는 gram/tex(g/tex)로 나타낸다. 그리고 섬유 시험은 온도 20 ± 2 ℃, 습도 65 ± 2% RH(상대습도)에서 행한다. *섬유의 인장 강도 =>섬유의 단위 굵기에 대한 절단 하중 [절단 하중/섬도 = 인장 강도=g/d ,kg/mm², g/tex, N/tex.. *강도:일정한 굵기의 섬유를 끊는데 드는 힘(g/d=gram/denier) ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
★ 인장강도(引張强度,tensile strength):섬유 길이로 잡아 당겼을 때 견디는 능력 ;천이나 실을 잡아 당겨 끊어질 때의 강도 즉 인장부하(引張負荷)를 받고 있는 물체가 파괴되지 않고 견딜 수 있는 최대응력. 유의어 장력 강도 (張力强度) , 항장력 (抗張力) *항장력(抗張力)이란재료가 절단되도록 끌어당겼을 때에 견디어 내는 최대 하중(荷重)을 재료의 단면적(斷面積)으로 나눈값(잡아 당겼을 때의 강도)이다.장력이라고도 하며 여기에 부수(附隨)해 연신(延伸,길이를 늘임)이라는 변형을 동반한다. 이것을 합쳐서 강신도(强伸度, strength and elongation)라고도 한다. 섬유의 경우는 g/d(1데니어당의 굵기에 대한 그램)로 표시하고 연신은 %로 나타낸다.
★ 파열강도(破裂强度, bursting strength) : 천에 수직으로 작용하는 압력을 가할 때 그 최대의 저항하는 강도. ★ 인열강도(引裂强度, tear strength) : 천을 찢을 때의 강도. ■마찰성: ◀섬유의 역학적 성질 원사 제조 공정 중의 연신 공정(실의 굵기 결정), tension, 축융 가공, 직기 상의 원사 통과 기관(종광)과의 마찰 및 수축, 경사간 마찰 등의 요인 ★ 마찰강도:섬유가 절단 될 때까지의 마찰의 횟수;제품의 내구력 즉 질긴 정도를 결정하는데 가장 크게 영향을 미친다. ; 마모강도(磨耗强度, abrasion strength) : 고정된 천 등의 시료에 마찰을 가하여 마모정도를 측정하는 것.
● 마찰강도의 대,소관계 를 비교하면 =>나일론> 폴리에스테르>면>인견> 견> 양모> 의 순서가 된다. ♣마찰 계수=마찰력 /수직력=수평력/중량 ♣섬유의 마찰은 두가지 상반되는 면이 있다.①강력을 요구하거나 섬유를 실로 만드는 공정인 방적을 할때에(방적성)에서는 어느정도의 단단함을 가지고 있어야 (마찰에 견디는 마찰계수가 커야) 방적하는데 용이하다.②방적공정중 실이 사도를 통과하는 공정이 있는데 이때에는 마찰계수가 작아야 한다. ♣섬유의 성능과 직물의 형태에 의하여 마찰계수가 결정된다. ♣마찰에 대한 저항은 피복의 내구력과 관계가 있다. ★마찰성의 타 물성과의 관계~>태에 관한 성질 중 촉감, 마모 강도 ★마찰성의 표준 상태 ~>수평력 구성 요인(하중, 속도, 접촉 면적, 섬유 표면 상태, 습도, 접촉 물질, 마찰 방향) ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ■내구성:◀섬유의 역학적 성질 섬유의 마찰, 작은 신장과 굴곡의 무제한 반복이 이뤄지는 의복 생활의 현실;마모 강도, 굴곡 강도, 내 피로성 측정 횟수로 측정
반복되어 섬유가 마모되거나 끊어지는데 이에 대한 저항성.
● 마모강도의 대,소관계 를 비교하면
=>나일론>올레핀> 폴리에스테르> 스판덱스> 아마> 아크릴>면> 견> 양모> 레이온> 아세테이트 의 순서가 된다.
★굴곡 강도:접었다가 직선으로 펴는 실험의 반복 후 절단될 때까지의 굴곡의 횟수; 제품의 내구력 즉 질긴 정도를 결정하는데 가장 크게 영향을 미친다. ★내 피로성:신장의 반복에 견디는 힘. ★ 마모강도:마찰에 견디는 힘;의류 제품은 사용중에 섬유끼리, 신체,주변 물체와 마찰이 빌생. ★내구성의 타 물성과의 관계~> 마찰 계수, 초기 탄성률, 굽힘 및 비틀림
★내구성의 표준 상태 ~>마모 강도, 굴곡 강도, 내 피로성의 3가지 기준으로 세분화 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ★결절강도(結節?度,knot strength): 같은 섬유 또는 실을 결합한 상태에서 측정한 인장(引張) 절단강도(切斷?度)를 말한다. 일반적으로는 매듭에서의 강도(?度)는 매듭이 없는 상태의 강도(?度)보다 약하다. 이것은 곧은 상태보다도 굴절된 상태가 약한 것을 나타낸다. ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ■신장도/신도(율)[伸度(率),elongation (percentage)]:◀섬유의 역학적 성질 끊어지기 직전까지 잡아 당겼을 때 늘어나는 비율을말한다.즉 본래의 섬유 길이(처음 길이,Lo)을 잡아 늘여서 끊어지기 직전(절단될 때)까지 늘어난 길이(신장후의 길이,L)를 섬유의 본래길이(처음 길이)에 대한 백분율( %)로 나타낸다. 즉 신도(율)=[(L-Lo) /Lo]x100 %[참고:신도=신도율=신장도=신장률=연신율->섬유?실?피륙을 신장시킬 때 늘어남의 비율;일반적으로는 절단시의 신도를 나타낼 때가 많다. ]▶양모는 신장도가 30%정도로 가장 크며,면은 7~9%정도이다.일반적으로 젖었을 때의 신장도(습윤 신장도)는 말랐을 때의 신장도(건조 신장도)보다 크다.
♣실용적인 섬유는 강도가 최소한 1g/d이상이어야 하고 신도는 10~30%를 가져야 의복 제작 과정과 착용할 때 요구되는내구성과 신축성을 만족시킬수 있다.
♣섬유의 강신도는 대기의 온습도,섬유의 흡습도에 의해서 변화하므로 일반적으로 대기의 표준상태(온도 20℃,습도 65%R.H)에 있어서 측정하는 것을 원칙으로 한다.[K.S 규정 실험실내의 표준상태는 20℃±2℃,60% ± 2% R.H] ★강도,신도의 타 물성과의 관계~> 탄성 회복률, 권축률, 초기 탄성률,강인성 ★강도,신도의 표준 상태 ~>*대기 중에서는 온도와 습도에 따라 변화 *세탁,염색,가공 상황에서는 습윤 강도와 습윤 신도로 측정 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
■ 강인성: ◀섬유의 역학적 성질 (내구성)◀섬유의 역학적 성질 한 섬유를 절단하는 데 필요한 에너지;인장력에 의해 끊어질 때까지 소비되는 힘;급격한 힘에 의한 섬유의 저항성;일반적으로 강도와 함께 신도가 큰 섬유가 강인성이 크고 내구성이 좋다. ★강인성의 타 물성과의 관계~>강도 및 신도
★강인성의 표준 상태 ~> 강인성이 큰 섬유는 인장강도가 크다. ~~~~~~~~~~~~~~~~~ ■ 굽힘과 꼬임(비틀림): ◀섬유의 역학적 성질 섬유가 보여주는 물성 중 큰 비중을 보유; 굽힘 강성->섬유를 굽히는데 드는 힘, 비틀림 강성 ?> 꼬임에 대한 저항 ★굽힘과 비틀림의 타 물성과의 관계~> 굽힘 강성 -> 태 관계 성질 중 감각적 성능 - drapery, 촉감, 구김, 주름 비틀림 강력 -> 내구성 중 마모 강도
★굽힘과 비틀림의 표준 상태 ~> 굽힘 강성 - 탄성 계수, 섬도, 밀도, 단면형태와 관계하여 발생 ~~~~~~~~~~~~~~~~~ ♣결정화도(結晶化度,crystallinity , degree of crystallinity):대부분의 고분자 고체는 결정 부분과 비결정 부분으로 되어 있는데, 이 결정 부분 전체에 대한 비율을 말한다. 결정화도는 고분자의 종류와 구조에 따라 변화할 뿐만 아니라 결정화 온도, 냉각 속도, 외력 등에 따라서도 달라진다. 고분자 고체는 결정과 비결정의 구별이 명확하지 않고 중간 영역을 가지기 때문에 측정법에 따라 결정화도가 달라진다. ♣ 강연도( 剛軟度 , firmness): 가죽의 연도와 강도를 굽힘에 대한 저항으로 표시한 양. KS에 시험법과 유연도가 규정되어 있다. Ex. 다음중 포의 내구적(耐久的) 특성시험은? -> (3) (1)무게 (2)흡수성 (3)인장강도 (4)수축률 Ex. 다음중 특히 인장강도가 좋아야 하는 것은? -> (3) (1)군복 (2)학생복 (3)체육복 (4)작업복 [운동시에는 신체의 굴곡이 크므로 신축성이 큰 천(포)을 사용해야 한다.] Ex. 절단강도면에서 아세테이트(필라멘트)가1.2~1.4g/d인데 비하면 테트론(필라멘트)이 4.3~5.5g/d로 확실히 강하다.
Ex.보통 인장강력이라 함은 어느때의 건조강력을 말하는가? ☞ 20℃±1℃,60% ± 2% R.H Ex. K.S(한국공업규격)에 규정된 섬유시험에 있어서의 표준상태는? ☞ 20℃±2℃,65% ± 2% R.H Ex. 직물의 인장강도를 그래브법(grab method)으로 시험할 때 틀린 것은?-> (4) (1)시험편의 크기는 10 ×15 cm인 직사각형으로 한다. (2)시험편을 물린 양 클램프 사이의 거리는 7.6cm 로 한다. (3)제품단위의 인장강도는 경,위 각 방향으로 각각 표시하고 측정한 결과의 평균치로 하며 kg단위로 소숫점 이하 1자리까지 표시한다. (4)시험편을 물고 있는 양 클램프 중 하나는 시험편을 매분 50±1.5cm 의 속도로 당겨 주어야 한다. [KS관련 조항 참고 요함] Ex. 풀을 많이 먹인 직물의 인장강도 시험을 컷 스트립법(cut strip method)으로 할 때 시험편의 크기는? ->2.5 ×15cm 또는 5 ×15cm [KS 관련 조항 참고 요함] Ex. 다음중 마모강도 시험 을 꼭 필요로 하는 것은? -> (2) (1)신사복 (2)군복 (3)실내복 (4)학생복 Ex. KS규격에 의해 직물의 마모강도를 인플렛티드(Inflated).다아어프램(diaphragma) 법으로 시험할 때 다음중 틀린 것은? -> (3) (1)시험편의 크기는 지름 11.3cm의 원형이다. (2)고무막 위에 시험편을 놓고 구김살이 없는 상태로 파지한다. (3)시험편이 완전 파괴될 때까지의 마모강도는 규정된 회전수만큼 시험편을 마찰시킨다. (4)별도로 규정이 없는한,압축 공기 압력은 0.28kg/cm²,마모자의 윗면에는 0.454kg의 추를 놓는다. Ex. 다음 중 파열강도를 시험하여야 하는 것은? -> (4) (1)운동화 포(布:천포,cloth) (2)양산 포 (3)우의 포 (4)여과 포(filter cloth) [여과용 포는 파괴 신도가 아주 커야 하므로 파열강도를 시험해야 한다.] Ex. 다음 중 파열강도가 가장 요구되는 제품은? -> (2) (1)카피트 (2)타이어코드 (3)작업복 (4)모포
Ex. 직물의 파열강도를 볼 버어스팅(ball bursting)법 으로 시험할 때 다음 중 틀린 것은? -> (1) (1)링 클램프의 하강 속도는 매분 50 ±1.5cm 이어야 한다. (2)제품단위의 파열강도는 측정결과의 평균치로 하며 0.1 kg[1N]까지 표시한다. (3)시험편은 링 클램프에 장력없이 놓고 고정시킨다. (4)강구가 시험편을 통과할 때의 최대저항을 기록한다. Ex. 직물의 파열강도를 다이아프램(diaphragma bursting)법 으로 시험할 때 다음 중 틀린 것은? -> (2) (1)시험편을 두 클램프에 인장되거나 구겨지지 않도록 물리고 압력을 가한다. (2)제품단위의 파열강도는 측정결과의 평균치로 하며 0.1 kg까지 표시한다. (3)제품단위의 파열강도는 시험결과의 평균으로서 kg/cm²으로 표시한다. (4)시험편이 파열되는 순간 압력의 눈금을 읽으며 이것을 총 파열강도라 한다. Ex. 다음 중 직물을 찢을 때의 세기를 측정하는 시험은? -> (3) (1)파열강도 시험 (2)인장강도 시험 (3)인열강도 시험 (4)마모강도 시험 Ex. KS 규격에 의해 직물의 인열강도시험을 텅(tongue)법 으로 실시할 때 시험편의 크기는 얼마인가? ->7.6 × 20.3cm [KS 관련 조항 참고 요함] Ex. 다음 섬유 중 결절강도가 가장 큰 섬유는? -> (3) (1)폴리에스터 (2)비닐론 (3)나일론 (4)레이온 Ex. 다음 중 어망사의 강도 시험에서 중요한 것은?-> (3) (1)루우프강도 (2)리이강도 (3)결절강도 (4)충격강도 Ex. 다음 중 실의 결절강력비를 바르게 나타낸 것은?-> (1) (1)결절강력에 대한 인장강력의 비 (2)결절강력에 대한 굴곡강력의 비 (3)결절강력에 대한 마찰강력의 비 (4)결절강력에 대한 섬유길이의 비 Ex. 다음 중 섬유속(纖維束) 강도 시험기가 아닌 것은? -> (4) (1)프레슬리 시험기(pressley tester) (2)스텔로미터(stelometer) (3)클렘슨 시험기(clemson tester) (4)오네일(o'neil) 시험기 Ex. 다음 중 프레슬리(pressley)섬유속(纖維束) 강도 시험기의 특징은? -> 특수한 클램프(clamp)간에 삽입하여 시험하는 것이다. Ex. 다음 중 프레슬리(pressley)섬유속(纖維束) 강도 시험기의 측정결과가 잘못된 것? -> (1) (1)프레슬리 지수(PI) = 절단 섬유의 무게(mg)/ 절단 하중(lb) (2)프레슬리 비 (PR) = 절단 하중(lb) / 절단 섬유의 무게(mg) (3)비강도(g/tex) =5.36 × PI (4)비강도(g/den) =(5.36/9) × PR
Ex. 온도가 실의 강신도에 미치는 영향 중 틀린 것은? -> (4) (1)온도의 상승에 따라 강력은 저하한다. (2)신도는 반대로 증가한다. (3)합성 섬유는 융점 부근에서 강도,신도 모두 저하한다. (4)천연 및 재생 섬유에서는 분해점 부근에서 강도,연화점에서 신도가 각각 저하한다. Ex. 다음중 강연도( 剛軟度, firmness)시험을 해야할 것은? -> (4) (1)천막용 포(2)옷감용 포(3)시트용 포 (4)운동화용 포 Ex.섬유를 연신(延伸)함에 의해서 또는 결정화도의 증가함에 따라 실의 강신도는 어떻게 변하는가? ->강도는 증가하고,신도는 감소한다.
Ex.10cm 섬유의 길이를 잡아 늘여서 12cm가 되었다면 신도는? ☞ 20% ▶ 신도(율)(%)=(늘어난 길이/처음 길이)×100 =(L-Lo) /Lo]x100 =(12-10)/10 x 100=20 % [extension(신장,伸長)=늘어난 길이(절대값)=전(全)신장=L-Lo=12-10=2cm elongation[신도(율),伸度(率)]=본래 길이의 (상대값)=(L-Lo)/Lo=(12-10)/10] [伸:펼신,度:법도,率:비율율,長:긴장] =0.2(단위無)] Ex. 7.6cm 인 나일론 스트레치 직물을 인장하였더니 14.4cm 까지 늘어났다. 이 직물의 신도는? ->89% ▶ 신도(율)(%)[伸度(率),elongation]=(늘어난 길이/처음 길이)×100 =(L-Lo) /Lo]x100 =(144-76)/76 x 100=89 % [extension(신장,伸長)=늘어난 길이(절대값)=전(全)신장=L-Lo=144-76=68mm] [KS규격에 의해 처음 길이 즉 시험편을 파지한 두 클램프(clamp)사이의 거리는 7.6cm 이다.] Ex. 20cm 의 직물에 외력을 가하여 22cm로 늘어났다.외력 제거시 그 길이가 21cm로 되었다면 이 직물의 신도는? ->10 % ▶ 신도(율)(%)[伸度(率),elongation]=(늘어난 길이/처음 길이)×100 =(L-Lo) /Lo]x100 =(22-20)/20x 100=10%
Ex. KS 규격에 의해 스트레치직물의 신도를 정하중법으로 측정할 때 틀린 것은?-> (2) (1)천이 일정한 하중에 의해 신장된 길이를 원 길이에 대하여 백분율로 표시한다. ▶신도(율)(%)=[신장된 길이(늘어난 길이)/원 길이(처음 길이)]×100 =(L1-Lo) /Lo]x100 L1=(시험편상의 표시거리가) 신장된 길이(늘어난 길이) , Lo=시험편상의 표시거리=원 길이(처음 길이)=20cm=200 mm
(2)천을 일정한 길이까지 신장시키는데 필요한 힘을 측정한다. (3)시험편의 양 끝을 파지(把持)한 양 클램프 사이의 거리는 20cm 로 한다. ▶시험편의 양 끝을 파지(把持)한 양 클램프 사이의 거리 =시험편상의 표시거리=처음 길이=20cm=200 mm=Lo (4)시험편의 한쪽에 가하는 하중은 1.5kg 이다. *파지(把持):물건을 꽉 움켜쥠 [KS 관련 조항 참고 요함]
Ex. KS 규격에 의해 스트레치직물을 정하중법으로 신장시켰더니 시험편상의 표시거리가 26cm 로 신장되었다.이 직물의 신도는 얼마인가? -> 30%
▶KS 규격에 의하여 신도(율)(%)[伸度(率),elongation]=(늘어난 길이/처음 길이)×100 =(L-Lo) /Lo]x100 =(26-20)/20x 100=30% [Lo= 20cm(파지(把持)한 양 클램프 사이의 거리는 20cm), L=시험편상의 표시거리가 신장한 길이=26cm]
Ex. 25cm의 소모사를 정속 인장기로 인장하였더니 30cm로 늘어난 후 절단되었다. 이 실의 절단 신도는? ->20 % ▶ 신도(율)(%)=(늘어난 길이/처음 길이)×100 =(L-Lo) /Lo]x100 =(30-25)/25 x 100=20 % Ex. KS 규격에 의해 스트레치직물을 정하중법으로 신장시켰더니 시험편상의 표시거리는 30cm,하중을 제거하였을 때 시험편상의 표시거리는 22cm였다, 이 직물의 잔류 변형률은 얼마인가? -> 10%
▶KS 규격에 의하여 잔류 변형률(%)=[(L'-Lo) /Lo]x100 =(220-200)/200x 100=10% [Lo= 20cm(파지(把持)한 양 클램프 사이의 거리는 20cm=200mm), L'=1.5kg의 하중을 제거하였을 때의 표시간격의 길이=22cm=220mm ->시험편의 한쪽에 가하는 하중은 1.5kg 이다.]
*스트레치직물(stretch fabric): -신축성이나 회복성이 큰 직물. 신축성이 있는 실로 짜거나 특수 가공 처리를 한 직물로 스키복, 속옷, 양말 따위의 재료로 사용한다. -경사 방향 또는 위사 방향으로 아니면 경·위 두 방향으로 모두 신축성이 있는 직물을 스트레치(stretch) 직물이라고 한다. 보통은 경사 방향이나 위사 방향 한쪽으로만 신축이 일어나도록 되어있고 두 방향으로 모두 신축이 생기는 경우는 아주 적다.
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출처: 삼광사[강남고속터미널4층199호,원단/침구] 원문보기 글쓴이: 마이크
