KR100400179B1 - 주문자 디자인이 가능한 청바지 탈색 방법 - Google Patents

Abstract

주문자의 원하는 디자인을 탈색 과정에서 정확한 형태로 쉽게 구현할 수 있는 청바지 탈색 방법이 개시된다. 본 발명에 따르면, 전기분해 액조에 염산 및 염화나트륨 수용액을 공급하고 전기분해하여 차아염소산(HOCl) 수용액과 수산화나트륨의 수용액을 분리 형성한다. 한편, 전기분해 단계와 별도로 탈색 가공될 청바지에는 일정한 형태를 가지도록 테이프를 붙인다. 그리고, 전기분해를 통해 얻어진 차아염소산 수용액에 일정 형태로 테이프를 붙인 청바지를 담가 청바지를 탈색처리한다. 이 과정에서 차아염소산의 산화력에 의해 시간이 경과함에 따라 청바지의 청색 염료는 산화되고, 탈색이 이루어지며, 반응의 결과물로 차아염소산에서 산소가 탈락되어 생긴 염산과 염료 산화물이 얻어진다. 반응단계의 수소, 염소, 수산화 나트륨 용액은 염화 나트륨 용액 및 묽은 염산 용액으로 회수가 가능하다.

Description

주문자 디자인이 가능한 청바지 탈색 방법{METHOD OF DECOLORATION OF BLUE JEAN ADAPTABLE TO CLIENT'S DESIGN}

본 발명은 청바지 탈색 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탈색 과정에서 주문자가 원하는 디자인을 구현할 수 있는 청바지 탈색 방법에 관한 것이다.

청바지는 대개 매우 조밀하게 제직된 능직 등에 인디고 블루 같은 청색 염료를 적용하여 얻어지 원단으로 만들어지는 바지의 통칭이다. 따라서, 청바지는 매우 질기고 튼튼하다는 실용성에 의해 애용되고 있다. 한편, 청바지도 다른 패션 의류와 같이 소비자의 기호와 취향에 맞추어 형태와 색상을 변화시키면서 다양한 형태로 제작되고 있다.

특히, 청바지는 매우 질기고 강한 대신 착용 초기에는 너무 뻗뻗한 질감을 가지고 있으므로 소비자 개인이 혹은 제조자나 상인이 샌드 블러스팅(sand blasting)이나 스톤 워싱(stone washing) 처리를 통해 처음 제작된 청바지를 일부러 마모시키켜 입거나, 판매하는 경우가 많다. 또한, 처음 염색된 청바지의 경우 그 색상이 매우 강한 경우가 많아 차아염소산 나트륨 용액 등의 탈색제를 드럼 처리 과정에 함께 작용시켜 일부 탈색을 시키는 경우가 많다. 그리고, 탈색 과정에서 청바지 일부에 테입을 붙이는 등의 방법으로 그 부분에는 탈색이 이루어지지 않도록 할 경우, 테입을 붙이는 방법에 따라 원하는 문양이나 형태를 구현하는 것이 가능하다.

그런데, 종래에 탈색 과정을 통해 청바지에 무늬를 만드는 방법은 원하는 형태와 선명한 색상을 구현하기에는 문제점이 많다. 즉, 탈색을 위한 종래의 통상적 처리는 60 내지 80℃의 다량의 물에 차아염소산 나트륨이나 차아염소산 칼슘 등의 화학 물질액을 넣고, 필요한 경우 연마수단을 더 넣은 다음, 청바지와 함께 드럼(drum)에 넣고 30분 이상 회전시키는 처리를 하였다. 이때 원하는 형태를 내기 위해 청바지에 테이프를 붙일 경우, 테이프가 물이나 다른 화학물질에 영향을 받을 수 있고, 동시에 처리 온도가 높아 테이프의 점착성분이 연화되면서 테이프가 회전 중에 물속에서의 와류에 영향을 받아 원래의 위치에서 밀리거나 이탈되는 경우가 많다. 따라서 원하는 형태를 얻기 어렵고, 처리 중간에 테이프가 청바지에서 떨어질 경우, 이후부터는 테이프가 붙어 있던 위치도 탈색이 되어 선명한 색상, 형태를 얻기 어렵다.

그리고, 종래의 탈색 방법에서는 처리 용액의 온도를 높이기 위한 비용, 청바지 처리 원료인 차아염소산 나트륨과 다량의 물을 계속 공급하는 비용이 소모된다는 문제가 있다. 또한, 탈색에 사용되고 남은 폐수를 폐기하였는데 폐수를 하수로 다량 방류할 경우 환경오염의 문제가 생길 수 있고, 이를 처리하여 방류할 경우 별도의 처리비용이 발생한다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 청바지 탈색 방법의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 선명한 색상으로 원하는 디자인을 얻을 수 있는 청바지 탈색 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

동시에 본 발명은 청바지 탈색 과정에서 폐기물이 발생하고, 그 처리에 비용이 발생하거나 공해가 발생하는 것을 방지할 수 있는 환경 친화적 청바지 탈색 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 청바지 탈색 과정에서 발생하는 폐기물에서 처리 원료로 사용될 화학물질을 환수하여 탈색 공정의 비용을 절감할 수 있는 청바지 탈색 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 발명을 구현하기에 적합한 청바지 탈색 장치의 일 예에 대한 전체적 구성을 개념적으로 나타내는 도면이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 방법에서는 전기분해 액조에 염산 및 염화나트륨 수용액을 공급하고 전기분해하여 차아염소산(HOCl) 수용액과 수산화나트륨의 수용액을 분리 형성한다. 염화나트륨 수용액 전기분해 방법은 이미 잘 알려져 있는 것으로 분리된 차아염소산 수용액과 수산화나트륨 수용액을 얻기 위해서는 나트륨과 수소 이온이 통과 가능한 반투과성 격막(membrane)을 이용하는 방법을 많이 사용한다. 한편, 전기분해 단계와 별도로 탈색 가공될 청바지에는 일정한 형태를 가지도록 테이프를 붙인다. 그리고, 전기분해를 통해 얻어진 차아염소산 수용액에일정 형태로 테이프를 붙인 청바지를 담가 청바지를 탈색처리한다. 이 과정에서 차아염소산의 산화력에 의해 시간이 경과함에 따라 청바지의 청색 염료는 산화되고, 탈색이 이루어지며, 반응의 결과물로 차아염소산에서 산소가 탈락되어 생긴 염산과 염료 산화물이 얻어진다. 테이프를 떼어내면 두 가지 톤(tone)을 가지면서 톤의 차이에 의해 일정한 형태를 나타내는 청바지가 얻어진다.

한편, 테이프를 일정 형태로 청바지에 부착시키는 것과 함께 혹은 별도로 청바지에 일정 형태로 유성 염료를 부가 착색시키는 것도 가능하다. 유성 염료는 염소산에 산화될 수 있는 것을 사용하며, 인디고 블루 같은 청바지의 원래의 착색 염료와 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 부가 착색은 단일 톤으로 이루어질 수 있으나, 청바지 부분에 따라 염료의 양을 조절하여 부분별로 복수의 톤을 얻어낼 수 있다. 즉, 부분마다 칠하는 혹은 표면에 인쇄하는 염료의 농도나 횟수를 조절하여 청바지의 부분마다 단위 면적당 염료의 존재량을 차별화한다. 그리고, 청바지를 차아염소산 용액에 넣는다. 염료의 착색량이 많은 부분은 상대적으로 탈색 과정에서 잔류하는 비 산화 염료의 양이 많고, 진한 톤을 나타낸다.

따라서, 청바지에는 테이핑과 같이 사용할 경우 적어도 3 단계 이상의 톤을 가지고 형태를 표현하거나 모양을 나타낼 수 있다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도1은 본 발명을 구현하기에 적합한 청바지 탈색 장치의 일 예에 대한 전체적 구성을 개념적으로 나타내는 도면이다.

도1을 참조하면, 중앙에 반투과성 격막(membrane:7)을 가진 액조가 전기분해 액조(10)이다. 전기분해 액조(10)에는 초기에 소량의 염산(HCl)과 염화 나트륨(NaCl) 용액이 공급된다. 염화 나트륨 용액은 그 용질의 성분 함량이 0.1 내지 7중량%로 하는 것이 바람직하다.

전기분해 액조(10)는 음극(5)과 양극(3)을 가지고 있으며, 대개 양극(3)은 백금 혹은 백금이 도금된 도전체, 기타 전기전도율이 높으면서 수산화 나트륨 등에 부식되지 않는 물질를 사용하고 음극(5)은 부식에 강한 스테인레스 스틸을 사용할 수 있다. 양 전극에 전원이 연결되어 전압이 인가되면, 음극(5)에는 염화 나트륨에서 해리된 나트륨 이온이 유도되어 전자를 얻고 나트륨 금속이 형성된다.

나트륨 금속은 즉시로 물과 반응하여 수산화 나트륨을 만들고 수산화 나트륨은 곧 물에 녹아 수산화나트륨 용액을 형성한다. 이때 수소 가스가 발생, 방출된다. 양극(3)에는 염소 이온이 유도되어 전자를 잃고 염소 분자가 된다. 염소 분자의 일부는 가스로 공기중에 방출되고, 일부는 물과 반응하여 염화 수소와 차아염소산을 형성하는데 이들은 곧 물에 녹아 염산과 차아염소산 용액을 만들게 된다. 차아염소산(HOCl)은 흔히 상업용 살균 표백제로 사용하는 락스의 성분이 되는 염소산 나트륨(NaOCl)의 40 내지 80배에 해당하는 강력한 산화력을 가지는 산화제이다. 비록 음극 공간(8)과 양극 공간(9)은 격막(7)에 의해 분리되지만, 나트륨 이온, 염소 이온 이나 수소 이온은 잘 이동할 수 있다.

따라서, 전기분해 액조(10)는 시간이 지남에 따라 염화 나트륨 함량이 줄어들고, 양극 공간(9)과 음극 공간(8)에 농집된 차아염소산 용액과 수산화 나트륨 용액을 가지게 된다. 이때 염산은 각 전극으로 이끌려 염소와 수소의 일부를 발생시키므로 농집되지 않는다. 각 전극의 발생물질을 이루는 화학식은 다음과 같다.

Cl₂+ H₂O = HCl + HOCl

2Na + 2H₂O = 2NaOH + H₂

한편, 전기분해 액조(10)는 공정 배관을 통해 청바지 탈색 공정이 이루어지는 공정 액조(30)와 연결된다. 공정 배관은 공정 액조(30)에서 전기분해 액조(10)로 물질이 흐르도록 형성된 출력 배관과 전기분해 액조에서 공정 액조로 물질이 흐르도록 형성된 입력 배관(18)을 구비하며, 입력 배관(18)과 출력 배관에는 용액의 이동을 위한 펌프 및 밸브들이 설치된다. 이때 입력 배관(18)이 출력 배관을 겸하도록 단일 배관으로 설치되는 것도 가능하며, 펌프는 양 방향 흐름이 가능한 것을 설치한다.

전기분해 액조(10)의 양극 공간(9)에서 차아염소산 농도가 일정 수준에 달하면 차아염소산 용액이 중심이 되는 양극 공간(9)의 용액은 공정 액조(30)로 공정 배관의 입력 배관(18)을 통해 이송된다.

전기분해 액조(10)에는 또한, 양극 공간(9)의 위쪽과 음극 공간(8)의 위쪽 각각에 발생한 염소 가스와 수소 가스를 포집하기 위한 염소 포집 덕트(14) 및 수소 포집 덕트(12)가 설치된다. 이들 덕트(12,14)는 가스의 처리를 위한스크러버(20)로 가스 이송용 덕트 배관(16)을 통해 연결된다. 덕트 배관(16)에는 가스 이송을 돕고, 가스 포집이 용이하도록 도시된 송풍기가 설치될 수 있다. 덕트 배관(16)은 중간에 도시된 바와 같이 합류점이 형성되어 각각 포집된 가스들이 함께 섞이도록 이루어질 수 있다.

또한, 합류점은 스크러버 직전 단계에서 하나의 반응 챔버를 이루도록 형성될 수 있다. 합류점에서 수소와 염소는 반응하여 염화수소 가스를 형성한다. 염화수소 가스는 스크러버(20)의 대부분 공간을 차지하는 처리 챔버로 공급된다.

처리 챔버의 위쪽에는 전면적으로 샤워시설(22)이 설치된다. 샤워시설(22)에는 전기분해 액조(10)의 음극 공간(8)과 연결된 샤워 배관(26)이 연결된다. 샤워 배관(26)에는 펌프 및 밸브가 설치된다. 따라서, 샤워 배관(26)은 음극 공간(8)을 채우는 수산화 나트륨 용액을 주로 하는 화학물질 용액을 스크러버(20)의 처리 챔버로 이송할 수 있다. 샤워 시설(22)을 통해 처리 챔버에는 수산화 나트륨 용액이 분무된다. 분무된 수산화 나트륨 용액은 처리 챔버로 공급되는 염화 수소 가스와 대부분 반응하여 염화 나트륨 용액을 이루게 된다. 이때, 염화나트륨 용액의 대부분은 바로 처리 챔버와 일체로 형성된 회수 액조로 바로 떨어지고, 일부 비산된 미세 용액 방울은 스크러버의 상부에 설치된 더미스터(demester)에 의해 응축, 포집되어 회수 액조로 흘러내리도록 이루어진다.

따라서, 대기상으로 오염물질이 배출되는 것이 방지되고, 무해성 가스만이 스크러버(20)를 통해 배기될 수 있다. 배기 덕트(16)의 합류점과 스크러버(20)에서 이루어지는 화학 반응을 정리하면 다음 화학식들과 같다.

H₂+ Cl₂= 2HCl

HCl + NaOH = NaCl + H₂O

스크러버(20)의 처리 챔버 하부는 처리과정에서 얻어진 염화 나트륨 수용액을 담는 회수 액조(24)가 있고, 회수 액조(24)는 회수 배관(32)을 통해 다시 전기분해 액조(10)와 연결된다. 회수 배관(32)에도 밸드 및 펌프가 구비된다. 따라서 회수 배관(32)을 통해 스크러버(20)에서 얻어진 염화나트륨 용액은 전기분해 액조(10)로 이송된다. 염화나트륨 용액을 이루는 성분은 모두 전기분해 액조(10)에서 기원된 것이므로 공정 원료의 회수가 이루어진다고 할 수 있다.

한편, 양극 공간에서 이송된 차아염소산 (일부 염산 기타 물질이 포함된) 용액이 채워진 공정 액조(30)에는 탈색이 필요한 청바지(31)들이 일정 시간 담궈진다. 청바지(31)의 일부 표면은 테이프로 보호되므로 이 부분에는 화학반응이 억제되며, 테이프로 보호되지 않은 부분에서는 청바지(31)의 색을 표출하는 염료 성분들이 강력한 산화력을 가진 차아염소산과 반응하여 상당 부분 산화되고, 일부 염소화 반응도 이루어질 수 있다. 차아염소산의 산화력이 매우 강하므로 반응이 이루어지는 온도는 10 내지 30℃로 하는 것이 충분히 가능하며, 바람직하게는 18 내지 26℃ 상온에서 공정이 이루어지도록 한다. 또한, 청바지(31)를 차아염소산에 담그는 시간도 공정 조건에 따라 다를 수 있으나 통상 2분 내지 10분 정도면 충분하다. 이때, 테이프는 가공후 제거할 때 천을 손상시키지 않는 동시에 가공시에 물이나 다른 탈색용 화학물질과 반응하여 점착력이 약화되지 않는 점착제로 처리된 제품을 사용하는 것이 바람직하다.

염료 성분들이 변화하면서 청바지는 점차 탈색된다. 탈색의 정도는 청바지를 차아염소산에 담그는 시간과 차아염소산의 농도 및 온도 등에 따라 조절될 수 있다. 청바지(31)를 탈색시킨 차아염소산은 염화수소로 바뀌므로 많은 청바지(31)에 대한 탈색 공정이 공정 액조(30)에서 이루어지면 공정 액조(30)의 차아염소산 용액은 점차 묽은 염산을 주로하는 용액으로 바뀐다.

이렇게 얻어진 묽은 염산 용액은 공정 배관의 출력 배관을 통해 전기분해 액조(10)로 공급된다. 이때의 묽은 염산 용액도 전기분해 액조(10)에서 공급된 물질들로 이루어진 것이므로 묽은 염산 용액의 공급은 일종의 회수 공정이라 할 수 있다. 공정 액조(30)에서 이루어지는 화학 반응을 예시하면 다음과 같다. 이때 R기(R-)는 임의의 구조를 가진 원자단이며 통상 염료 성분은 유기기로 이루어져 있다.

R-H + HOCl = R-OH + HCl

R-H + HOCl = R-Cl + H₂O

염료의 종류에 따라 다를 수 있으나, 산화 혹은 염소화된 염료 성분들은 대개 청바지(31)에 부착된 상태를 유지하므로 공정 액조(30)에 확산되지 않고 묽은 염산 용액의 회수가 이루어질 수 있다. 만약, 변화된 염료 성분들이 청바치에서 분리되어 공정 액조(30)를 오염시킨다면 별도의 처리 공정을 통해 변화된 염료 성분을 제거하고 전기분해 액조(10)에 공급하거나, 폐기처분을 하여야 할 것이다.

위 실시예에서는 모든 단계들이 분리되어 이루어지는 것으로 설명되고 있으나, 공급되는 물질들의 함량과 장비를 통한 순환속도이 조절 및 각 공정 반응을 위한 온도, 압력 등의 환경 조건 조절을 통해 각 배관들이 연속적으로 물질을 흘려보내는 연속 공정으로 이루어질 수도 있다.

이런 연속 공정에서는 각 공정 단계마다 각 배관의 밸브나 펌프의 작동을 위해 인력을 투입할 필요가 없기 때문에 공정 전반의 자동 기계화가 용이하다는 장점이 있다.

이상에서 실시예를 통해 살펴본 공정에서는 강력한 산화제인 차아염소산을 사용하므로 처리 온도를 높일 필요가 없다. 따라서, 청바지의 탈색 과정에서 테이프의 분리로 인하여 소비자가 원하는 형태 및 선명도를 갖는 디자인 형태를 얻지 못하는 문제를 해결할 수 있다.

또한, 염료와 함께 일부씩 감소된 산소 혹은 염소만을 제외하면 모든 물질이 순환되는 형태를 가지고 있다. 따라서 산소와 가스로 방출된 일부 수소를 보충하기 위한 물, 혹은 염소 가스를 보충하면 전기의 공급만으로 계속적인 청바지 탈색 공정을 수행할 수 있다.

따라서, 본 발명의 청바지 탈색 방법에 따르면, 1회적 처리를 위해 새롭게 모든 탈색 처리용 원료가 공급되고 그 폐기물이 발생되는 종래의 방법과 비교할 때, 전기의 공급과 일부 제거된 성분의 보충만으로 공정의 순환적 진행이 계속될 수 있으므로 처리 원료의 투입 비용과 폐기물 처리 비용을 절약할 수 있다는 측면에서 경제적이고, 무엇보다 친환경적인 공정이 가능하다는 이점이 있다.

Claims (10)

1. 전기분해 액조에 염산 및 염화나트륨 수용액을 공급하고 전기분해하여 염소 및 수소 가스를 발생시키고, 차아염소산(HOCl)과 수용액과 수산화나트륨의 수용액을 분리 형성하는 단계,

   청바지에 일정한 형태를 가지도록 테이프를 붙이는 단계,

   상기 차아염소산 수용액에 일정 형태로 테이프를 붙인 상기 청바지를 담가 상기 청바지의 염료를 변성시키는 단계를 구비하여 이루어지는 청바지 탈색 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전기분해 단계에서 발생한 염소가스 및 수소가스를 포집, 반응시켜 형성된 염화수소 가스를 상기 전기분해 단계에서 생성된 수산화나트륨 용액과 반응시켜 염화나트륨 수용액을 얻는 단계가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 청바지 탈색 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 염료를 변성시키는 단계에서는 상기 염료의 산화가 이루어지고, 차아염소산이 염산으로 변화되는 반응이 이루어지는 것을 특징으로 하는 청바지 탈색 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 염료를 변성시키는 단계는 상기 전기분해 액조와 별도의 공정 액조에서 이루어지고,

   상기 염화나트륨 수용액을 얻는 단계는 상기 전기분해 액조와 별도의 스크러버에서 이루어지며,

   상기 공정 액조에서 얻어진 염산과 상기 스크러버에서 얻어진 염화나트륨 수용액이 상기 전기분해 액조로 재투입되는 단계가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 청바지 탈색 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 단계들은 동시적으로 이루어지며, 각 단계는 연속적으로 진행되는 것을 특징으로 하는 청바지 탈색 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 염료를 변성시키는 단계는 10 내지 30℃에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 청바지 탈색 방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 전기분해 액조에 공급되는 염화 나트륨 수용액은 염화 나트륨이 0.1 내지 7 중량% 포함된 것임을 특징으로 하는 청바지 탈색 방법.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 청바지를 차아염소산 수용액에 담그기 전에 청바지에 차아염소산에 산화되는 유성 염료로 일정한 형태로 부가 착색을 실시하는 단계가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 청바지 탈색 방법.
9. 전기분해 액조에 염산 및 염화나트륨 수용액을 공급하고 전기분해하여 염소 및 수소 가스를 발생시키고, 차아염소산(HOCl)과 수용액과 수산화나트륨의 수용액을 분리 형성하는 단계,

   청바지에 차아염소산에 산화되는 유성 염료로 일정한 형태로 부가 착색을 실시하는 단계,

   상기 차아염소산 수용액에 일정 형태로 테이프를 붙인 상기 청바지를 담가 상기 청바지의 염료를 변성시키는 단계를 구비하여 이루어지는 청바지 탈색 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 유성 염료로는 청바지에 착색된 염료와 동일한 염료를 사용하며,

    상기 부가 착색에서 청바지의 부분별로 착색량을 복수의 단계로 조절하는 것을 특징으로 하는 청바지 탈색 방법.