KR100419524B1 - 천연 테르펜을 캐리어로 사용하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 섬유의 염색방법 - Google Patents

천연 테르펜을 캐리어로 사용하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 섬유의 염색방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연 테르펜을 포함하고 있는 캐리어를 사용하여 PTT섬유를 염색하는 방법에 관한 것으로서, 인체에 무해하며 악취발생이 적으며 환경친화적인 염색방법임.
본 발명은 견뢰도와 농염효과가 우수한 PTT섬유의 염색방법임.

Description

천연 테르펜을 캐리어로 사용하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 섬유의 염색방법{Carrier dyeing method of polytrimethylene terephtarate fiber using the natural terpene}
본 발명은 테르펜류의 캐리어(carrier)를 이용한 PTT(폴리트리메틸렌 테레프탈레이트)섬유의 저온염색 방법 및 그 PTT 섬유에 관한 것이다.
캐리어는 과거에도 폴리에스테르섬유나 나일론 섬유의 저온염색, 얼룩방지, 정련 등의 가공에 사용되어져 왔다.
특히 폴리에스테르 섬유와 타섬유와의 혼방품을 염색할 때 폴리에스테르의 염색온도인 130℃부근까지 온도를 올리게 되면 울, 실크 등의 타 섬유 성분을 취화시키기 때문에 이를 막기 위해 캐리어가 사용되어 왔다.
다시 말하면 고온에서 쉽게 취화되는 단백질섬유나 셀룰로우스 섬유 성분의 취화를 막기 위해 100 ∼ 105℃에서 염색을 하게되면, 폴리에스테르 섬유의 농염을 얻기가 힘들기 때문에 캐리어를 사용하여 농염을 얻는 방법이 사용되어 왔다.
최근에 PET섬유보다 우수한 방오성, 신도, 염색성 등의 성질을 가진 PTT섬유가 개발되었으나, 이러한 PTT섬유는 100℃이하의 온도에서는 농색을 얻기에 충분하지 못한 염착량을 나타내기 때문에 충분한 색농도를 나타내기 위해서는 캐리어의 사용이 불가피하다.
그러나 종래의 캐리어는 페닐페놀, 디페닐, 메틸나프탈렌, 디클롤벤젠, 트리클롤벤젠 등을 주성분으로 하고 있고 이러한 화합물은 인체에 유해한 물질이고 작업시 악취를 발생시키며 환경오염 등의 문제점을 가지고 있어 실제로 사용이 기피되고 있는 실정이다.
본 발명은 환경에 대한 오염이 적고, 악취발생이 없으며, 저온에서의 농염염색이 가능한 종래의 캐리어를 대신하는 천연 테르펜 성분의 캐리어 를 이용한 PTT섬유의 염법 및 그 PTT섬유 염색물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 환경오염이 적고 악취가 없으며 인체에 악영향이 없을 것으로 생각되는 여러 가지의 천연유래의 물질을 검토한 결과, 저분자의 천연식물유가 캐리어로서 유효하다는 것을 발견하고, 이러한 저분자 식물 정유(精油)의 주성분인 테르펜(terpene)이 캐리어로써 유효한 성분이라는 것을 밝혀내어 본 발명을 완성하게 되었다.
천연물질에서 유래한 테르펜은 탄소 10개, 수소 16개(C10H16)의 조성을 갖는 화합물로서, 주로 소나무과 식물(소나무, 정향, 편백 등)의 정유에 많이 함유되어 있는 성분이다. 항균, 항염 효과가 뛰어나 많은 전문가들에 의해 연구되어 현재는 400여 이상의 종류가 규명되었으며, 많이 알려진 항암제 탁솔도 테르펜의 알칼라이드 유도체이다.
그밖에 핀넨, 캄펜, 시네올, 펜콘, 보르네올, 아네톨, 다이멘(thymen), 카마주렌(chamazulene)등이 약품으로 상용화되어 있다.
또한 테르펜은 비극성 악취분자와 화학적으로 반응하여 가스상태의 악취를 이온화시킴으로써 냄새를 제거하는 효과도 가지고 있으므로 테르펜으로 캐리어 염색하면 악취의 우려가 없다.
상기의 천연물질에서 유래한 테르펜 성분의 캐리어로서 모노싸이클릭(monocyclic) 구조를 갖는 멘탄계(menthane type)의 모노테르펜(monoterpene)류는 아래 화학식 1 ∼ 3과 같은 멘탄(menthane), 멘텐(menthene), 멘타디엔(menthadiene) 유도체의 형태를 가진다.
(화학식 1) (화학식 2) (화학식 3)
(m-멘탄) (1-p-멘텐) (1,4(8)-p-멘타디엔)
상기의 모노싸이클릭(monocyclic) 구조를 갖는 멘탄(menthane)은 또 다른 형태로써 테트라메틸-싸이클로헥산 타이프(Tetramethyl-cyclohexane type)으로 분류되는 화학식 4 ∼ 6과 같은 형태의 싸이클로헥산(cyclohexane), 싸이클로헥센(cyclohexene) 그리고 싸이클로헥사디엔(cyclohexadiene) 유도체들로 구분된다.
(화학식 4) (화학식 5) (화학식 6)
(1,1,2,3-테트라메틸 (1,2,3,3-테트라메틸- (1,5,5,6-테트라메틸
싸이클로헥산) -싸이클로헥센) -13-싸이클로헥사디엔)
모노테르펜(monoterpene)이며 디싸이클릭(dicyclic) 구조의 테르펜은 다음 화학식 7 ∼ 11 과 같은 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 화합물들이다.
(화학식 7) (화학식 8) (화학식 9)
(2-카렌) (5-이소프로필 바이싸이클로 (7,7-디메틸-2,4-
(3,1,0)헥스-2-엔) 놀카라디엔)
(화학식 10) (화학식 11)
(4(10)-두젠) (캄펜)
상기의 테르펜 중에서 디테르펜(diterpene) 및 싸이클릭디테르펜(cyclic diterpene)류는 2-메틸-1, 3-부타디엔(2-methyl-1, 3-butadiene)의 분자 4개가 결합된 형태이며 대표적인 물질로는 비타민A가 여기에 속한다.
상기의 모노테르펜과 디테르펜은 천연물의 추출물로써 발견된다.
천연물의 추출물의 예로는 페퍼민트유, 시나몬유, 스페어민트유, 레몬유, 유자오일, 라임오일, 그레이프프르츠오일, 샌들우드기름, 월계수기름, 송유, 생강유, 로즈마리오일 등이 있으며 여기서 테르펜을 추출할 수 있다.
또 이러한 천연오일로부터 단일 성분으로 정제된 테르펜 성분으로는 S-, T-, D-리모넨(Limonene), α-파르네센(α-farnesene), β-셀리넨(β-selinene), 캄펜(camphene), 제라니올(geraniol), 멘톨(menthol), α-,β-핀넨(pinene), 테르핀올(Terpineol) 등이 알려져 있다.
또한 본 발명에서 사용하는 테르펜 성분은, 화학합성에 의해 합성된 구조적으로 동일한 화합물을 포함하는 것으로 한다.
상기의 테르펜은 친유성 물질이기 때문에, 친유성인 테르펜을 수용성으로 만들어주는 유도체로는 금속염의 형태로 변형한 것 또는 알코올 등의 형태로 개질한 유도체를 포함하며, 이는 물에서 염색할 때 캐리어의 용해성을 높이는 효과를 부여하는데 유용하다.
테르펜을 수중에서 유화, 분산, 용해하기 위해 분산제, 유화제 등의 계면활성제를 혼합한 캐리어를 사용하며, 일반적인 계면 활성제로써 음이온성, 비이온성, 양쪽성 등 계면활성제의 종류에 관계없이 HLB의 범위가 9 ∼ 17 범위 내의 유화력을 가진 것을 사용하며, 10 ∼ 14의 범위의 것이 좋다.
상기의 캐리어를 사용하는 염색방법은 원료염, 사염, 포염 등을 모두 포함하는 형태의 염법에서 적용이 가능하며, 배치식 염색이나 연속염색, 나염, 젯트 프린팅 등의 방법에 관계없이 PTT를 분산염료로 염색하는 모든 방법을 포함한다.
특히 피염물과 열매체와의 접촉시간이 배치염색에 비해 적은 연속염색 및 나염 등의 방법에서 더욱 효과적이다.
본 발명의 캐리어를 이용하여 염색할 수 있는 PTT섬유로서는 PTT 100% 뿐만 아니라, PTT/나이론, PTT/면, PTT/모, PTT/PET등 PTT섬유와 타 섬유와의 복합섬유도 포함되며, 또한 실, 직물, 편물, 카페트, 부직포 등의 다양한 조직의 소재에 사용할 수 있다.
또한 PTT원사의 불투명성을 높이기 위해 사용한 이산화티탄(TiO2)를 포함한 PTT섬유도 여기에 포함된다.
이산화티탄을 사용하는 목적은 제품의 광택을 줄이기 위하여 사용하는데 통상 0.1 ∼ 2.0 중량% 범위의 이산화티탄을 함유한 것을 사용한다.
본 발명의 캐리어를 사용하는 염색방법을 설명하면, 피염색 섬유에 대하여 1 ∼ 20중량%, 바람직한 것은 2 ∼ 8중량% 가 되도록 염욕에 첨가하여 사용된다.
미리 캐리어욕 중에서 피염물을 처리한 후에 염색을 할 수 도 있다.
PTT섬유를 염색하기 위하여 사용하는 염료는 분산염료이며 본 발명에서 추구하는 저온염색의 경우 저에너지 타입의 분산염료를 사용하는 것이 좋다.
복합섬유인 경우에는 각각의 섬유에 적합한 염료를 사용하는 것이(예를 들면 나일론은 산성염료, 면은 직접 또는 반응염료 등) 가능하다.
PTT섬유를 염색할 때 분산성 및 균염성을 향상시키기 위해서 사용하는 분산제 또는 균염제를 사용하는 것도 가능하다.
이때 사용량은 0.5 ∼ 3.0 g/l의 양을 염색욕에 첨가하며, 염색의 욕비는 일반적으로 1:5 ∼ 1:50의 사이에서 행해지며, 연속 염색의 경우에는 염색욕에 피염물의 염액 보유량을 늘리기 위해 폴리아크릴산, 셀룰로우스 유도체, 알긴산 유도체, 변성 스타치 등을 사용한다.
이때 염액의 피염물에 대한 픽업(pick-up)율은 일반적으로 100 ∼800% 이며, 일반적인 카페트의 연속 염색시에 이 비율은 300 ∼ 500% 가 된다.
염색온도는 80 ∼ 120℃에서 가능하며 바람직한 것은 98 ∼ 103℃이고 염색시간은 담색의 경우에는 20 ∼ 40분, 중색의 경우에는 40 ∼ 60분, 농색의 경우에는 60 ∼ 80분으로 하여 충분한 레벨링과 견뢰도를 얻도록 한다.
PTT는 종래의 폴리에스테르섬유보다 유리전이온도가 낮기 때문에 위와 같은조건에서 충분한 농염이 가능하며 본 발명의 캐리어를 사용한 경우 80 ∼ 95℃에서도 충분한 농색의 발현이 가능하다.
실시예 1
모노테르펜인 디-리모넨(D-limonene)을 캐리어로 사용하기 위하여 다음의 조성에 의하여 캐리어를 제조하였다.
디-리모넨 90 중량 %에 소디움 도데실 설포네이트(sodium dodecyl sulfonate)를 3중량%, 디스퍼소겐 피엔(Dispersogen PN) (Clariant 사.) 3중량%, 일가솔 피엘(irgasol PL) (ciba 사 제품)4중량% 혼합하여 캐리어를 제조하였다.
실시예 2
실시예 1의 디-리모넨을 캄펜(camphene)으로 대신한 이외에는 실시예 1과 똑같이 하여 캐리어를 제조하였다.
실시예 3
실시예 1의 디-리모넨을 제라니올(geraniol)으로 대신한 이외에는 실시예 1과 똑같이 하여 캐리어를 제조하였다.
실시예 4
실시예 1의 디-리모넨을 피넨(pinene)으로 대신한 이외에는 실시예 1과 똑같이 하여 캐리어를 제조하였다.
비교예 1
실시예 1의 디-리모넨을 파라-클로로벤젠으로 대신한 이외에는 실시예 1과 똑같이 하여 캐리어를 제조하였다.
비교예 2
실시예 1의 디-리모넨을 오르토-페닐페놀로 대신한 이외에는 실시예 1과 똑같이 하여 캐리어를 제조하였다.
비교예 3
실시예 1의 디-리모넨을 메틸나프탈렌으로 대신한 이외에는 실시예 1과 똑같이 하여 캐리어를 제조하였다.
비교예 4
아래의 실시예 5의 방법으로 캐리어를 넣지 않고 염색하였다.
실시예 5
실시예 1 ∼ 4 및 비교예 1 ∼ 3의 캐리어를 이용하여, 폴리프로필렌 기포지에 PTT BCF를 기모하여 만든 카페트 백단을 사용하여 표 1과 같은 조건에서 염색하였다.
< 표 1 > 염색조건
조건 사용조제 또는 방법 사용농도
분산염료 포론 블랙(Foron Black) RD-SE 300 5% owf
캐리어 실시예 1-4, 비교예 1-3의 캐리어 5% owf
균염제 Avosperse D (Avocet Chemicals 사) 1g/l
욕비 1:20
pH 6.0 (초산으로 조정)
승온시간 1℃ /분
염색온도 100℃ × 30분
< 농염효과의 평가 >
실시예 5의 결과로 얻어진 염색물을 맥베쓰(macbeth)사의 coloreye-7000 스펙트로포토메터를 사용하여 K/S를 측정하였다.
비교예 4의 K/S값을 100으로 하고 이것에 대한 K/S값의 상대 비교치를 표 2 에 나타내었다.
또한 KS K0430방법에 의해 습윤 견뢰도를 비교하였다.
< 표 2 >
캐리어의 종류 K/S 값 견뢰도
실시예 1 디-리모넨 124 4-5급
실시예 2 캄펜 112 4급
실시예 3 제라니올 105 4급
실시예 4 피넨 121 4급
비교예 1 파라-클로로벤젠 130 4급
비교예 2 오르토-페닐페놀 127 4급
비교예 3 메틸나프탈렌 139 4-5급
비교예 4 없음 100 4-5급
위 표 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 천연유래의 캐리어를 사용하여 PTT카페트를 상압 하에서 저온(100℃)에서 염색하는 경우에 환경오염이 적고 건강에 악영향을 미치는 증기 및 악취를 발생시키지 않으며 고온고압 또는 일반캐리어의 존재 하에서 상온에서 염색했을 경우에 얻을 수 있는 수준의 농색염색이 가능하며, 특히 디-리모넨을 케리어로 사용했을 경우 일반 캐리어를 사용한 경우와 거의 같은 수준의 농색을 얻을 수 있으며 견뢰도에도 아무런 영향을 끼치지 않음을 알 수 있다.
본 발명은 환경오염이 적고 인체에 무해하며 악취발생이 적은 캐리어염색을 가능하게 할 뿐만 아니라 종래의 합성캐리어와 비교하여도 견뢰도 및 농염효과에손색이 없는 염색을 가능하게 한다.

Claims (6)

  1. 수용성으로 만든 천연 테르펜과 계면활성제를 혼합시켜서 캐리어(carrier)를 조제한 후, 상기 캐리어를 분산염료의 염욕에 첨가시킨 다음에 80∼120℃에서 20∼80분간 염색하는 것을 특징으로 하는 천연테르펜을 캐리어로 사용하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 섬유의 염색방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항 있어서, 천연 테르펜은 모노테르펜(monoterpene)이나 디테르펜(diterpene) 구조를 갖는 것 중에서 선택한 것임을 특징으로 하는 천연 테르펜을 캐리어로 사용하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 섬유의 염색방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 모노테르펜은 모노싸이클릭(monocyclic)이나 디싸이클릭(dicyclic)구조를 갖는 것 중에서 선택한 것임을 특징으로 하는 천연 테르펜을 캐리어로 사용하는 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 섬유의 염색방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
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