KR100500523B1 - 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물의 염색 방법 및 장치 - Google Patents

폴리에틸렌테레프탈레이트 직물의 염색 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물의 염색방법 및 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 염색장치내로 초음파의 공급하에 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물을 분산염료로 염색하는 것을 특징으로 하며, 이에 의하면 초음파의 캐비테이션 현상으로 인해 염욕중의 분산염료들의 입경이 작아질 뿐만 아니라 염료의 교반효과가 증진되고 균염성이 향상되어 에너지 및 염색시간을 절약할 수 있고, 잔욕의 탁도감소와 관체오염을 저하시켜 환경친화적인 염색을 할 수 있는 등의 효과를 얻을 수 있다.

Description

폴리에틸렌테레프탈레이트 직물의 염색 방법 및 장치 {Dyeing method for polyethyleneterephthalate fabrics and apparatus therefor}
본 발명은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 직물의 염색방법 및 장치에 관한 발명으로서, 보다 구체적으로는 PET 직물의 분산염료에 의한 염색공정에 있어서 초음파를 발생시키는 자기왜곡변환기를 용접 등의 방법으로 메인베셀과 튜브에 부착하여 초음파를 방사시킴으로써 균염성 향상과 환경친화적인 염색방법 및 장치에 관한 발명이다.
일반적인 PET 염색방법에서는 PET의 결정구조특성으로 인하여 다양한 염색방법이 이루어지지 못하고 분산염료에 의한 염색만이 가능한 실정이었다. 그러나 이러한 분산염료에 의한 염색에 있어서도 분산염료끼리의 회합도가 높아 염료입경이 커서 불균염이 발생하고 있으나, 분산염료의 분산성을 높여 균염성 증진을 위한 방법이 연구되어 왔다.
PET의 가수분해가공에서 초음파를 방사하여 가공효율을 높이는 방법이 연구되어 있으며 이러한 초음파를 방사시키는 방법에는 압전진동자(피에조 타입)를 이용하는 기존의 방법이 있었다. 그러나 이러한 압전진동자는 80℃정도의 고온에서는 내구성과 진동특성의 저하로 PET 염색과 같은 고온고압 염색작업시 캐비테이션 효과가 떨어져, 고온고압 염색장치에 응용하는데 많은 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 선행기술의 제반 문제점을 해소할 수 있는 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물의 염색 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명자는 기존의 압전진동자를 사용하면 균일한 염색을 할 수 있고 에너지 및 염색시간을 절약할 수 있으며 잔욕의 탁도를 감소시키며 관체오염을 저하시키는 환경친화적인 염색을 할 수 있는 등의 효과를 얻을 수 있으나, 압전진동자는 상기한 문제점으로 인하여 고온고압하의 PET 직물의 염색에는 부적합한 바 이를 극복하기 위해 고온고압의 상태에서도 효과적인 초음파 처리를 할 수 있고, 압력의 변화가 많은 곳에서도 사용할 수 있으며, 내구성과 고온에 대한 캐비테이션의 특성변화가 거의 없는 자기왜곡변환기를 응용하여 본 발명을 완성하게 된 것이다.
그러므로 본 발명에 의하면 분산염료로 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물을 염색하는 방법에 있어서, 메인베셀 또는 메인베셀과 롱튜브를 구비하는 액류염색기로서 상기 메인베셀과 롱튜브중 어느 하나 또는 양자에 적어도 하나의 자기왜곡 변환기가 부설된 염색장치 내로 초음파의 공급하에 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물을 분산염료로 염색하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물의 염색 방법이 제공된다.
또한 본 발명에 의하면 상기 염색방법을 실시하기 위한 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물의 염색 장치에 있어서, 메인베셀 또는 메인베셀과 롱튜브를 구비하는 액류염색기로서 상기 메인베셀과 롱튜브중 어느 하나 또는 양자에 적어도 하나의 자기왜곡 변환기가 부설된 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물의 염색장치가 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 의하면 분산염료로 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물을 염색하는 방법에 있어서 염색장치에 장착된 자기왜곡변환기에 의해 염욕에 초음파가 방사됨으로써 염욕내 분산염료의 분산성이 향상되면서 균일한 염색이 이루어지게 된다.
일반적인 PET 직물의 염색에서는 PET 섬유가 소수성이고 분자구조가 치밀하기 때문에 분산염료에 의한 염색방법이 주로 이용된다. 이러한 분산염료는 물에 난용성의 염료로서 PET 섬유의 염색에서 염료의 염욕내 분산성은 균염성과 염색속도에 미치는 영향이 크다는 것은 주지된 사실이다. 이러한 염료의 분산성이 우수할수록 염료입경이 작아서, 균질한 염욕의 분위기를 만들어, PET 직물의 염색시 얼룩 또는 반점 등의 불균염을 방지하고, PET에 대한 염료의 흡착과 확산을 증진시켜 균일염착을 조장하는 역할을 한다. 이러한 염료의 분산성을 안정시키고 염료용해도를 증진시키기 위해 PET 염색시에는 분산제를 사용하는데, 이로 인해 염욕의 온도와 염욕내에서의 분산시간이 증가할수록 회합된 염료의 분리현상(segregation)이 증가하게 되어 단분자상태의 염료분자가 많아서 균질한 염욕분위기를 만들어내다. 그러나 상기의 분산제는 분산염료를 단분자상태로 만드는데 한계가 있을 뿐만 아니라, 환경호르몬 유발과 수질오염을 일으키는 등의 문제점이 있다.
본 발명에서는 염욕내 분산염료의 분산성을 향상시키기 위해 상기 분산염료액 및 피염물이 공존하는 염색장치에 자기왜곡변환기를 부설시켜 염욕에 초음파를 방사시키면서 염색을 하게 되는데 자기왜곡변환기를 부설하는 바람직한 방법으로는 용접의 방법으로 견고하게 부설할 수 있다. 상기와 같이 염색장치에 부설된 자기왜곡변환기는 PET직물의 일반적인 염색조건인 110∼135℃의 고온에서도 초음파를 안정되게 방사할 수 있으며, 본 변환기의 온도에 대한 동특성변화가 없으므로 PET 직물의 염색에서 유용하게 적용할 수 있다.
염액내에 초음파를 방사하면 초음파진동에 의해 수중에서 격렬한 진동이 부가되고 이에 의해 기포가 발생되는 공동화현상(cavitation)이 일어나게 되는데 이러한 기포가 부딪혀 합쳐지고 다시 파괴될 때 고압의 충격파가 생기고 이 충격파를 이용하여 분산염료끼리의 응집이나 집합상태를 분리시킴으로써 염료의 분산성을 증가시키게 된다. 상기 자기왜곡변환기에서 방사되는 초음파는 10∼40㎑범위의 음파가 바람직한데 자기왜곡변환기에서 방사되는 음파가 10㎑보다 낮은 경우에는 공동화현상이 충분하게 발현되지 못하며, 40㎑보다 높은 음파에서는 효율이 저하된다.
상기와 같이 염료액과 피염물이 공존하는 염색장치에 자기왜곡변환기로 초음파 처리를 하게 되면 염액내의 염료의 응집(agglomeration)이나 집합(aggregation)이 파괴되어 염료의 분산성이 증가하게되는데, 이러한 효과는 분산제를 첨가한 일반염욕내에서의 염료 분산성보다 초음파 처리한 경우가 더욱 높다는 것을 하기한 실시예와 비교예를 통해 알게된다. 또한 분산제를 첨가하지 않은 염욕에서보다 분산제를 첨가한 염욕에서의 염료의 입경이 작았으며, 분산제를 첨가한 상태에서 초음파를 응용하였을 때, 캐비테이션에 의한 분산성의 증진되어 염료의 입경이 휠신 작아짐을 알 수 있으므로, 분산제를 넣지 않고 초음파만 응용하더라고 분산제를 첨가한 상태의 효과를 도모할 수 있다.
이상 설명한 바와 같은 본 방법은 염색장치로 액류염색기를 이용할 때 특히 효과적이다. 일반적으로 액류염색기는 도 1에 도시되는 바와 같이 메인베셀(MAIN VESSEL: 1)과 메인베셀의 입구부 및 말단부에 연결되어 메인베셀과 폐회로를 구성하는 롱 튜브(LONG TUBE: 2), 염료공급수단(3), 물공급수단(4), 염료액 온도조절수단(5)을 구비한다. 이러한 액류염색기에 본 방법을 효과적으로 적용하기 위해서는 메인베셀, 롱튜브 또는 이들 양자에 적어도 하나의 자기왜곡 변환기(6)를 부설하여 염료액(8)내부로 초음파가 방사되도록 하는 것이 바람직하다. 또한 액류염색기는 도 2에 도시되는 바와 같이 메인베셀(MAIN VESSEL: 1)과 염료공급수단(3), 물공급수단(4), 염료액 온도조절수단(5)을 구비하는 형태로서 도 1에서의 롱튜브(2)가 생략된 액류염색기를 사용할 수도 있다. 이러한 액류염색기에 본 방법을 효과적으로 적용하기 위해서는 메인베셀, 롱튜브 또는 이들 양자에 적어도 하나의 자기왜곡 변환기(6)를 부설하여 염료액(8)내부로 초음파가 방사되도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 액류염색기(도 1)에서 피염색물(7)은 메인베셀 및 메인베셀과 롱튜브로 이루어진 폐회로 내에서 염료액(8)과 함께 순환하면서 염색이 이루어지게 되는데 염색작용은 주로 메인베셀(1)내부에서 이루어지며 메인베셀에 부설된 자기왜곡변환기(6)의 초음파방사에 의해 염료의 분산성이 증가되며 염료의 피염색물에 대한 침투가 용이하게 된다. 이경우에 메인베셀과 폐회로를 구성하는 롱튜브(2)에도 염료액(8)과 피염색물(7)이 순환하게 되는데 본 튜브에도 자기왜곡변환기(6)를 부설시키게 되면 염료의 분산성이 증가하게 된다. 본 액류염색기에서는 염료공급수단(3)과 물공급수단(4)에 의해 염료액의 농도를 조절하게 되며 염료액온도조절수단(5)으로 액류염색기내에 순환하는 염료액의 온도를 조절한다.
다음의 실시예에서는 PET직물을 균일하게 염색하기 위한 분산염료의 분산도를 평가하기 위하여 PET직물의 염색장치에 자기왜곡변환기를 다수쌍을 부설시켜 염료액에 초음파를 방사시켜 분산염료의 입경을 측정하는 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
디아조형(Diazo type)의 분산염료 파랑 14(Disperse Blue 14)를 0.1g/ℓ농도의 분산제(RP-2500)와 함께 온도 60℃의 물에 용해시켜 염료액을 준비하고, 액류염색기(도1)의 메인베셀에 4쌍을, 롱 튜브에 2쌍의 자기왜곡변환기를 부설시킨 후 22㎑의 초음파를 1시간동안 방사시켰다.
상기 실시예와 같이 초음파처리를 한 후 PET직물의 균일염색의 중요한 요소가 되는 분산염료의 분산도를 평가할 수 있는 염욕중의 분산염료의 입경을 Gracell입도 분포측정기(Sympatec. Co. Germany)로 측정하였다.
*분산염료의 입경 : 다수개의 분산염료의 단위입자가 서로 응집하여 하나의 덩어리 형태로 존재하는 상태의 전체지름을 말하며 이 입경이 작을수록 염료의 분산도가 높아 피염색물에 염료가 잘 침투하여 균일한 염색이 이루어진다.
[실시예 2 ∼ 16 및 비교예 1 ∼ 16]
염료액의 온도, 분산제 첨가여부, 초음파처리여부, 초음파처리시간 및 분산염료의 종류를 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.
염료종류 분산제첨가 염욕온도 시간(Hr) 초음파처리여부
실시예 1 BLUE14 o 60℃ 1 o
실시예 2 BLUE14 o 60℃ 2 o
실시예 3 BLUE14 o 80℃ 1 o
실시예 4 BLUE14 o 80℃ 2 o
실시예 5 BLUE14 × 60℃ 1 o
실시예 6 BLUE14 × 60℃ 2 o
실시예 7 BLUE14 × 80℃ 1 o
실시예 8 BLUE14 × 80℃ 2 o
실시예 9 YELLOW 7 o 60℃ 1 o
실시예 10 YELLOW 7 o 60℃ 2 o
실시예 11 YELLOW 7 o 80℃ 1 o
실시예 12 YELLOW 7 o 80℃ 2 o
실시예 13 YELLOW 7 × 60℃ 1 o
실시예 14 YELLOW 7 × 60℃ 2 o
실시예 15 YELLOW 7 × 80℃ 1 o
실시예 16 YELLOW 7 × 80℃ 2 o
비교예 1 BLUE14 o 60℃ 1 ×
비교예 2 BLUE14 o 60℃ 2 ×
비교예 3 BLUE14 o 80℃ 1 ×
비교예 4 BLUE14 o 80℃ 2 ×
비교예 5 BLUE14 × 60℃ 1 ×
비교예 6 BLUE14 × 60℃ 2 ×
비교예 7 BLUE14 × 80℃ 1 ×
비교예 8 BLUE14 × 80℃ 2 ×
비교예 9 YELLOW 7 o 60℃ 1 ×
비교예 10 YELLOW 7 o 60℃ 2 ×
비교예 11 YELLOW 7 o 80℃ 1 ×
비교예 12 YELLOW 7 o 80℃ 2 ×
비교예 13 YELLOW 7 × 60℃ 1 ×
비교예 14 YELLOW 7 × 60℃ 2 ×
비교예 15 YELLOW 7 × 80℃ 1 ×
비교예 16 YELLOW 7 × 80℃ 2 ×
상기 실시예 및 비교예에서 형성된 분산염료의 입경(㎛)은 표 2에 제시된다. 표2에서와 같이 실시예 1,2,3,4,9,10,11 및 12에서는 분산염료의 입경이 다른 실시예와 비교예에 비해 현저히 작아지는 것을 알 수 있다.
단위(㎛)
실시예 1 9 실시예 9 3 비교예 1 28 비교예 9 11
실시예 2 8 실시예 10 2 비교예 2 21 비교예 10 11
실시예 3 8 실시예 11 3 비교예 3 20 비교예 11 10
실시예 4 6 실시예 12 2 비교예 4 18 비교예 12 9
실시예 5 28 실시예 13 8 비교예 5 66 비교예 13 23
실시예 6 23 실시예 14 7 비교예 6 38 비교예 14 21
실시예 7 15 실시예 15 8 비교예 7 41 비교예 15 18
실시예 8 13 실시예 16 5 비교예 8 32 비교예 16 17
그러므로 본 발명에 의하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물을 염색하게 되면
고온고압의 염색조건에서도 초음파를 염욕에 방사시킬 수 있어 분산염료의 미립화와 염욕의 안정화를 증대시킴으로써 균일한 직물염색이 되지 않는 중이현상(listing)의 발생을 방지할 수 있어 균염성을 향상시킬 뿐만 아니라 염색작업의 편리성을 증진시킬 수 있고, PET직물의 염색시 승온속도 증가에 따른 29.5∼38.7%의 염색시간을 단축시킬 수 있으며, 분산제를 사용하지 않고서도 분산제를 사용하는 일반적인 PET염색시의 효과를 얻을 수 있어 품질 향상, 에너지절감 및 환경친화적인 염색을 행할 수 있는 장점이 있다. 또한 직물의 염색후 잔욕의 탁도가 절반정도로 감소되며 염색기내의 관체오염 저감과 염색기내의 수세효율을 증대시키는 효과도 나타낸다.
도 1은 본 발명의 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물의 염색방법을 구현하기에 적합한 바람직한 염색장치의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물의 염색방법을 구현하기에 적합한 바람직한 염색장치의 다른 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
1 : 메인베셀 2 : 롱튜브
3 : 염료공급수단 4 : 물공급수단
5 : 염료액온도조절수단 6 : 자기왜곡변환기
7 : 피염색물 8 : 염료액

Claims (5)

  1. 분산염료로 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물을 염색하는 방법에 있어서, 메인베셀 또는 메인베셀과 롱튜브를 구비하는 액류염색기로서 상기 메인베셀과 롱튜브중 어느 하나 또는 양자에 적어도 하나의 자기왜곡 변환기가 부설된 염색장치 내로 초음파의 공급하에 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물을 분산염료로 염색하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물의 염색 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물의 염색 장치에 있어서, 메인베셀 또는 메인베셀과 롱튜브를 구비하는 액류염색기로서 상기 메인베셀과 롱튜브중 어느 하나 또는 양자에 적어도 하나의 자기왜곡 변환기가 부설된 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌테레프탈레이트 직물의 염색장치.
  5. 삭제
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