KR100758605B1 - 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 콜드 패드 배치 수날염 및 염색 장치 및 이를 이용한 연속 공정에 의한 염색및 날염 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 CPB 수 날염 및 염색 장치 및 이를 이용한 연속 공정에 의한 염색 및 날염 방법에 관한 것으로서, 피염물을 이송시키기 위한 피염물 이송부와, 상기 피염물을 반응성 염액에 침지시켜 상기 염색물에 반응성 염액을 부여하는 반응성 염액 부여부와, 상기 반응성 염액이 부여된 피염물을 상기 피염물 이송부에 의해 이송시 상기 피염물 이송부와 맞물려 상기 피염물에 흡습된 반응성 염액을 압축에 의해 제거하여 일정한 픽업률을 갖도록 하는 염액 제거부; 및 상기 염액 제거부를 통과한 상기 피염물이 상기 피염물 이송부에 의해 이송될 때 상기 피염물에 소정의 디자인이 날염되도록 적어도 하나 이상의 날염 형성부를 포함하는 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 CPB 수 날염 및 염색 장치를 이용하여 연속 공정으로 염색과 날염을 동시에 수행할 수 있도록 한 제조방법은 염색과 날염을 단일 연속 공정으로 동시에 수행할 수 있어, 공정이 간단하고 비용이 절감될 뿐만 아니라, 종래 방법을 이용할 때 문제시되던 용수의 과량 사용과 이에 따른 다량의 폐수 방출에 의한 환경문제를 해결할 수 있으며, 고온에서 진행하던 염색 및 날염 공정을 상온에서 수행하므로 에너지가 절감되고, 동시에 무정형 패턴에 대한 재현성을 95% 이상 실현시킬 수 있고, 정형 패턴의 경우에도 은은한 효과의 디자인을 얻을 수 있으며, 원하는 색상을 임의로 표현할 수 있으며, 다양한 색상을 가진 디자인도 실현할 수 있다.

염색*날염*CPB*천연섬유*디자인

Description

반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 콜드 패드 배치 수 날염 및 염색 장치 및 이를 이용한 연속 공정에 의한 염색 및 날염 방법{Cold pad batch water printing and dyeing apparatus of the natural pulp materials by reactive dye and dyeing and printing method using it by continuous process}

도 1은 본 발명의 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 콜드 패드 배치 수 날염 및 염색 장치의 개략도를 나타낸 것이고,

도 2는 본 발명의 반응성 염액 제조부의 상세도를 나타낸 것이고,

도 3은 본 발명의 피염물 이송부와 반응성 염액 부여부 및 염액 제거부의 상세도를 나타낸 것이고,

도 4는 본 발명의 날염 형성부의 상세도를 나타낸 것이고,

도 5는 본 발명의 고정부 및 배치업부의 상세도를 나타낸 것이고,

도 6은 상기 도 1의 장치를 이용한 본 발명의 단일 연속 공정에 의한 염색 및 날염 방법의 전체 공정을 나타낸 것이다.

*도면 부호의 설명*

1 : 염액 탱크 2 : 조제탱크

3 : 이송펌프 4 : 라인 믹서

5 : 메인 롤러 6 : 반응성 용액 부여부

7 : 스퀴즈 망글 8 : 액받이 팬

9 : 피염물 공급부 11,11' : 날염 형성용 그라비아 또는 롤러

12 : 버블 코팅부 13 : 피닝(pinning)부

13' : 고정용 핀 13" : 핀 제거부

14, 16 : 비닐 필름 15 : 피염물과 비닐필름이 배치업된 롤

17, F : 피염물 10 : 염액 제조부

20 : 염액 제거부 30 : 날염 형성부

40 : 고정부 50 : 배치업부

본 발명은 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 콜드 패드 배치 수날염 및 염색 장치 및 이를 이용한 연속 공정에 의한 염색 및 날염 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 염색과 날염을 상온에서 단일 연속 공정으로 동시에 수행할 수 있는 장치 및 이 장치를 이용한 날염 및 염색 방법에 관한 것이다.

천연 섬유소재(면, 레이온, 린넨, 실크 등)의 수 날염(Water Printing)은 그동안 주로 섬유와 친화성이 있는 직접염료(Direct Dyes)에 의해 이루어졌다. 상기 직접염료법은 유기적인 물질이 염료의 미분자가 섬유의 미분자와 화학반응을 일으 켜 기질에 달라붙는 현상을 이용한 것이다.

이는 반응성염료를 사용할 경우 염색공정이 길고 까다로우며, 용수 사용량이 커서 폐수 부하와 에너지 사용량이 클 뿐 아니라 반응성 염료의 약품 안정성(가수분해 안정성)이 작기 때문에 염색 재현성이 나쁘고, 그밖에 환경 및 경제성 측면에서 타 염료에 비해 크게 뒤 떨어지기 때문이다.

즉, 기존의 천연 섬유소재의 수 날염 기술은 주로 염색하고자 하는 직물(이하, '피염물'이라 칭한다)을 자루나 별도 제작한 상자에 넣어 적층을 형성시킨 후, 이 적층에 의한 불균염 특성을 이용한다. 따라서, 디자인의 재현성이 크게 떨어지고 염착시간이 길며, 염착 시 염료의 가수분해에 의해 다량의 폐액이 방출될 뿐만 아니라, 후 수세 소핑(Soaping) 과정에서도 다량의 용수가 사용돼 폐수 부하가 급격히 커지는 단점이 있다.

이로 인해 천연 섬유소재의 경우는 주로 다루기 쉬운 직접염료를 사용해 왔고, 폴리에스터 섬유소재로 대체하려는 경향도 나타났지만, 이들 제품들이 반응성염료에 의한 천연섬유 소재 제품을 대체할 수는 없었다.

또한, 지금까지의 염색과 날염 공정은 따로따로 분리되어 진행되기 때문에 작업이 번거롭고, 효과적인 날염과 염색을 수행할 수 없는 문제가 있다. 예를 들면, 소정의 무늬로 날염한 직물을 고압습열이 유지되는 고압 스티머 내에 연속적으로 공급해서 그 고습열 하에서 염료를 고착시키는 방법이 제안되고 있으나, 이 경우, 고압 스티머 내부는 항상 고습열이 유지되어야 하므로 별도의 장치가 필요하고 공정이 까다로우며, 비용이 상승되는 문제가 있을 뿐만 아니라, 일정한 고습열이 유지되기 힘들기 때문에 양질의 염색이 어려운 문제가 있다.

따라서, 여러 가지 다양한 색상과 무늬를 선호하는 현대인들의 요구를 고려할 때, 단일 색상의 색깔만 염색할 수 있는 현재의 공정은 이러한 요구에 크게 못미치는 실정이다.

또한, 우리나라의 염색업계가 당면하고 있는 인건비의 상승과 인력난, 심각한 폐수처리, 염료 및 조제의 가격 인상에 따른 원가 상승 등의 문제들을 극복하기 위하여 공정의 자동화 및 단순화, 적은 에너지 및 용수의 사용, 생산성 향상에 의한 원가 절감 등을 해결하기 위하여 노력하고 있으나 아직까지는 만족할만한 수준에 이르지 못하고 있다.

이에 본 발명자는 상기와 같은 종래 이용하던 염색 및 날염 공정의 문제점을 해결하기 위하여 연구하던 중, 종래에 부분적으로 진행하던 염색 및 날염 공정을 하나의 연속 공정으로 수행할 수 있도록 자체 제작한 염색 및 날염 장치를 이용하여, 반응성염료를 사용하여 1단계로 피염물을 침지시켜 반응성 염액이 묻은 피염물을 일정한 픽업률을 갖도록 피염물 이송부와 염액제거부를 통과시키고, 소정의 무늬를 얻기 위한 날염 과정을 여러 번 반복 수행한 다음, 상기 반응성 염액으로 도포 및 날염된 피염물이 말리지 않도록 상기 피염물을 고정시키고, 이 피염물의 층간에 비닐 필름과 함께 권취함으로써 소정의 픽업률 내에서만 염액이 번지도록 한 결과, 염색과 날염을 단일 연속 공정으로 동시에 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 별도의 고압 스티머 내에서 염료를 고착시키는 공정이 필요 없어 에너지 사용량을 대폭 줄일 수 있을 뿐 아니라, 염색공정이 매우 짧고 간단하며, 상온에서 원하는 무늬와 색상을 부여할 수 있으며, 수 날염이면서도 염색 재현성이 매우 높은 새로운 날염 및 염색방법에 도달하게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 염색과 날염을 동시에 수행하면서, 별도의 에너지를 필요치 않아 경제적이며, 상온에서 날염이 가능하고, 용수의 낭비가 없으면서 다양한 색상을 부여할 수 있는 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 콜드 패드 배치 수 날염 및 염색 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 장치를 이용한 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 콜드 패드 배치 수 날염 및 염색 방법을 제공하는 데도 있다.

본 발명의 상세한 설명 및 청구항 전반에 걸쳐 사용된 "픽업률(pick up ratio)"는 직물의 염액 통과 전의 무게에 대한 염액 통과 후의 무게 변화비율을 나타내는 것으로, 예를 들면, 100g의 직물이 염액 통과 후의 무게가 160g인 경우, 픽업률은 60%이다.

또한, 본 발명의 상세한 설명 및 청구항 전반에 걸쳐 사용된 "배치업(batch up)"은 염색과 날염 공정을 거친, 피염물을 비닐 필름과 함께 권취시킨 다음 이를 회전하는 대형 롤에 고정시키게 되는 과정을 의미한다.

또한, 본 발명의 상세한 설명 및 청구항 전반에 걸쳐 사용된 "콜드 패드 배치(Cold pad batch)"는 저온에서 패딩 및 배치업시키는 것을 의미한다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 염색과 날염을 동시에 수행하여 공정이 간단하고, 종래 사용하던 방법보다 저폐수, 저용수, 저에너지로 염색과 날염을 수행함으로써 환경친화적이고, 다양한 색상을 창출할 수 있는 할 수 있는 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 CPB 수 날염 및 염색 장치 및 이 장치를 이용한 천연 섬유소재의 염색 및 날염 방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명의 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 CPB(Cold Pad Batch) 수 날염 장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제 1도는 본 발명의 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 CPB 수 날염 및 염색 장치의 개괄도를 나타내고 있다.

염액탱크와 조제탱크에서 염액과 조제액이 각각 제조되어 반응성 염액이 조액되는 염액 제조부(10), 피염물을 이송시키는 피염물 이송부와 상기 제조된 반응성 염액을 피염물에 부여하는 염액부여부(6)와, 이를 일정한 픽업률을 갖도록 압축시켜 상기 피염물에 묻은 염액의 일부를 제거하는 염액 제거부(20), 상기 반응성 염액이 부여된 피염물에 다양한 디자인을 부여하는 날염형성부(30), 상기 날염형성부로부터 소정의 디자인이 형성된 피염물이 말리는 것을 방지하기 위한 고정부(40), 및 상기 고정된 피염물을 비닐 필름과 함께 롤에 권취시켜 배치업(batch up)시키는 배치업부(50)로 이루어진다.

제 1도에서 보는 바와 같이, 먼저 염액탱크(1)와 조제탱크(2)에서 제조된 각 각의 염액과 조제액 용액을 일정량으로 이송되도록 조절하는 이송펌프(3), 상기 이송펌프(3)를 통과한 두 용액이 혼합되는 라인 믹서(4)로 이루어진 염액 제조부(10); 염색하고자 하는 피염물을 이송시키기 위한 피염물 이송부와, 상기 제조된 반응성 염액이 이동되어 상기 피염물 이송부(5)와 염액제거부(7) 사이의 반응성 염액 부여부(6)에 고이게 되고, 상기 피염물 이송부에 의해 이송된 상기 피염물이 상기 염액 부여부에 침지되고, 침지된 상기 피염물을 피염물 이송부인 메인 롤(5)에 의해 이송시 상기 메인 롤(5)과 맞물려 상기 피염물에 흡습된 반응성 염액을 압축에 의해 제거하여 일정한 픽업률을 갖도록 하는 염액 제거부(20); 상기 반응성 염액이 부여된 피염물에 소정의 디자인을 부여할 수 있는 적어도 하나 이상의 날염형성용 그라비아 또는 롤러 인쇄기(11, 11')를 포함하는 날염 형성부(30); 상기 날염이 형성된 피염물이 중량과 장력에 의해 말리는 것을 방지하기 위한 고정부(40); 상기 고정된 피염물(17)을 피염물 간의 염료 이동에 의한 재현성 저하와 수분 증발 및 이동에 따른 염착 저하를 위해 비닐필름(14, 16)과 함께 배치업된 피염물 롤(15)에 권취하는 배치업부(50)로 구성된다.

본 발명의 염액 제조부(10)를 상세하게 나타낸 도 2를 살펴보면, 염액탱크(1)와 조제탱크(2)에서 각각 염액과 조제액이 제조되는 것은 기존 통상 사용하는 구성과 동일한 것이며, 본 발명에서는 특별히 염액과 조제액이 조절된 양으로 방출되도록 상기 염액탱크(1)와 조제탱크(2) 각각에 이송펌프(3)를 포함한다. 상기 이송펌프(3)를 통과한 각각의 용액은 사용되기 직전에 라인믹서(4)에서 혼합되게 된다. 만일, 상기 두 용액이 혼합된 후 5분이 지나게 되면 가수분해 반응이 일어나 염료로서의 기능을 상실하게 되는 바, 본 발명의 라인믹서(4)로부터 1차 염액 부여용 분사기(6)까지의 이동 통로는 짧을수록 바람직하다.

또한, 상기 염액 제조부(10)로부터 이송된 염액과 조제액의 혼합 용액인 반응성 염액은 피염물 이송부인 메인 롤러(5)와 이를 회전하는 피염물(F) 사이의 반응성 용액 부여부(6)에 고이게 되고, 상기 피염물 이송부를 따라 회전하는 상기 피염물(F)이 상기 반응성 용액 부여부(6)에 침지된 다음, 상기 메인 롤러(5)와 스퀴즈 망글(7) 사이를 통과하게 되는데, 상기 스퀴즈 망글(7)은 상기 메인 롤러(5)와 맞물려 상기 피염물에 흡습된 반응성 염액을 압축시켜 일정량의 픽업률을 갖도록 한다. 이때 염액이 아래로 흐르는 것을 방지하기 위한 액받이 팬(8)을 포함할 수 있다. (도 3 참조)

상기 피염물에 침지되는 반응성 염액의 함량도 피염물의 중량과 원하는 픽업률 및 피염물 주행 속도에 따라, 소정의 입력된 함량에 따라 조절된다. 상기 염액의 방사 방식이 스프레이 방식인 경우에는 염액 비산방지 커버(도면에 표시되지 않음)를 더 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 원하는 디자인을 다양하게 구현하기 위한 적어도 하나 이상의 날염 형성부(30)는 도 4에 나타낸 바와 같으며, 이러한 날염 형성부는 다양한 무늬를 가진 적어도 하나 이상의 날염 형성용 인쇄기인 그라비아 또는 롤러(11, 11') 인쇄기이다. 이 날염 형성부에서는 각각 다른 색상을 가진 염료가 상기 그라비아 또는 롤러(11,11')상에 부여되면, 염료가 묻혀있는 상태의 상기 그라비아 또는 롤러가 나이프(도면에 표시되지 않음)를 지나가면서 무늬 부분에만 염료가 남아 있고, 다른 부분은 염료가 제거된 상태로 피염물 이송부(5)를 따라 회전하는 피염물에 접촉하여 원하는 디자인을 형성하게 된다. 따라서, 이 단계에서는 원하는 디자인만큼의 다양한 날염 형성용 그라비아 또는 롤러 인쇄기를 구성할 수 있으며, 상기 날염 형성용 그라비아 또는 롤러 인쇄기의 갯수는 특별히 한정되지 않는다.

또한, 본 발명에서는 상기 날염형성부(30)를 거친 다음, 직물 표면의 더 효과적인 디자인을 표현하기 위한 버블 코팅장치(12)를 포함할 수 있다.

상기와 같이 날염 형성부를 통과하여 다양한 디자인을 형성시킨 피염물은 다음 도 5에서 보는 바와 같이 텐타 핀 방식을 이용한 고정부(pinning, 40)를 통해서 고정시키게 된다. 즉, 상기 날염 형성된 피염물이 고정부(40)를 통과시, 상기 피염물의 상하 양쪽에 자체 회전하는 체인(13)에 상기 피염물 고정용 핀(13')이 구성되어, 상기 피염물이 고정부(40)의 입구를 통과하면서 고정되고, 고정부(40)의 말단에서 핀 제거부(13")에서 상기 고정용 핀이 제거되게 된다. 이러한 고정부를 포함하지 않을 경우, 상기 염색 형성부에서 조절된 픽업률에 변화가 생기게 되어, 원하는 소정의 디자인을 형성할 수 없을 뿐만 아니라, 염액이 불균일해지는 문제가 있다.

특별히, 본 발명에서는 CPB를 통하여 상온에서 반응을 수행하기 위하여, 상기 고정된 피염물(17)과 비닐 필름(14, 16)을 한층씩 겹치도록 하여 비닐 필름-피염물-비닐필름의 구조로 배치업된 피염물 롤(15)에 권취시키는 배치업부(50)를 포함한다.(도 5 참조) 상기 수차의 염액이 가해진 피염물과 비닐 필름을 한층씩 권취함으로써 섬유층(켜)간 염액 이동이 일어나 재현성이 나빠지거나 수분 이동과 증발 에 의한 염착율 저하 등의 부작용이 일어나는 것을 방지할 수 있다. 즉, 비닐 필름이 상기 피염물의 상하에 권취되어 있어 픽업률 이내에서만 염액의 번짐이 일어날 뿐, 원치 않는 염액의 이동으로 인한 문제가 발생되지 않는다.

또한, 본 발명은 상기 권취된 직물을 저장실에서 보관하는 장치, 세척 및 소핑 장치, 및 건조 장치 등을 포함하지만, 이는 기존에 사용하던 장치와 동등 수준이며, 특별히 한정되지 않는다.

이상과 같이 구성되는 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 CPB 수 날염 장치를 사용하여 염색 및 날염을 동시에 수행하는 방법은 다음과 같으며, 본 발명에 따른 전체적인 공정은 다음 도 6에 나타낸 바와 같다.

먼저 제조된 반응성 염료와 조제가 혼합된 반응성 염액을 전처리된 천연 피염물에 침지시키고, 이를 메인 롤러와 스퀴즈 망글을 통과시킴으로써 원하는 픽업률을 가지도록 1차 염액 부여 단계; 상기 1차 염액이 부여된 피염물을 적어도 하나 이상의 날염 형성용 인쇄기를 통과하면서 날염을 수행하는 단계; 상기 날염된 피염물의 중량과 장력에 의해 말리는 것을 방지하기 위하여 고정시키는 단계; 및 상기 고정된 피염물의 층간에 비닐 필름을 장착하여 롤에 권취시켜 배치업시키는 단계를 포함한다. 또한, 추가적으로 상기 배치업된 피염물을 일정시간 동안 고정시켜 수분에 의한 염료의 확산으로 원하는 디자인을 생성하는 단계; 상기 원하는 디자인이 형성된 피염물을 수세 및 소핑하는 단계 및 건조단계를 포함할 수 있다.

다음에서 각 단계를 구체적으로 설명한다.

1. 반응성 염액 제조 단계

먼저 염액과 조제는 기존 방법대로 별도의 용기인 염액탱크(1)와 조제탱크(2)에서 용해시켜야 한다.

1) 염액 제조

염료는 Cold Pad Batch(CPB)에 적합한 염료이면 모두 무관하나, 본 발명에서는 95% 이상의 염착율을 가지는 외산염료(Cibacron C type, Remazol type 등)를 사용한다. 염액 조제시 환원방지제와 금속이온 봉쇄제를 적정량 사용해 염료의 안정화를 꾀한다.

상기 염액은 통상의 반응성염료인 시바 가이기사의 Ciba-cron C 또는 훽스트사의 Rema Zol 중에서 선택된 것으로, 반응성 염료 0.01 내지 10중량%, 환원 반응이 너무 빠르게 진행되는 것을 방지하기 위한 환원방지제 0.1 내지 1중량% 및 물 속의 금속 이물질들을 제거하기 위한 금속이온봉쇄제 0.1 내지 0.2중량%를 물에 용해시킨 수용액이다.

상기와 같은 반응성 염액은 통상의 염색 공정에서 사용하는 농도 수준으로, 특별히 상기와 같은 범위에 한정되는 것은 아니다.

염액과 조제, 특히 알칼리를 반응성 염료와 함께 혼합해 조제하면, 혼합 후 염료에 따라서는 5분이 지나면서 염료의 가수분해가 일어나 염료로서의 기능을 상실하게 되므로, 각각 조제하여 사용하기 직전 혼합하는 것이 바람직하다.

2) 조제액 제조

반응성 염액 고착에 필요한 알칼리제로 36Be°가성소다(NaOH)를, 알칼리 안정제로는 41Be°규산소다(Sodium Silicate : NaO·nSiO₂·mH₂O)를 사용한다. 또 침투제로는 일반 염색공정에 사용하는 제품이면 어떤 것이든 무관하다.

상기 가성소다는 1 내지 4중량%, 규산소다는 3 내지 8중량%, 및 침투제 0.1 내지 0.2중량%의 수용액이다.

상기와 같이 제조된 염액과 조제액은 두 용액의 접촉시간을 최소화하기 위하여, 각 탱크에 부착된 이송펌프(3)에 의해서 액량이 조절되면서 라인 믹서(4)로 이송되게 된다. 그 후, 다음 도 2에서 보는 바와 같이 라인 믹서를 통과하면서 두 용액이 혼합되어 이송통로를 통하여 1차 반응성 염액 부여부로 이동된다.

2. 1차 반응성 염액 부여 단계

두 번째 단계로는 상기 제조된 반응성 염료와 조제가 혼합된 반응성 염액을 전처리된 천연 피염물에 1차로 샤워(Shower) 또는 스프레이 방식으로 가하여, 피염물에 1차 반응성 염액을 부여한다. 이러한 피염물은 피염물 이송부인 메일 롤러 (5)와 염액제거부인 스퀴즈 망글(7)을 통과하면서, 상기 피염물에 분사된 반응성 염액 중의 일정량의 염액이 압출에 의해 빠지게 되어 일정한 픽업률을 가지도록 한다.

상기 1단계에서 제조된 염료액과 조제액은 염액과 조제액 혼합비율에 맞춰 정량펌프에 의해 피염물의 중량과 주행속도 및 패턴에 따른 원하는 픽업률에 따라 임의로 조정하면서 스프레이 또는 샤워 분사기(6)에 의해 분산된다.

이때 분사되는 염액의 함량은 가능한 부여된 염액이 원단으로부터 이탈되는 것을 막기 위해 피염물의 중량과 원하는 픽업률 및 피염물 주행 속도에 따라 그 양을 조정할 수 있도록 해야 하며, 염료 탱크와 조제 탱크로부터 직접 수압에 의해 공급할 경우 수위에 따라 분사각도와 분사량이 달라져 공급량의 차가 발생하기 때문에 반드시 정량펌프에 의한 공급방식을 이용하는 것이 바람직하다.

한편, 샤워 방식의 경우는 보다 많은 픽업량, 즉 2, 3차 날염 형성시 인날시 번짐 효과를 보다 많이 필요로 한 경우에 사용하고, 스프레이 방식의 경우는 보다 적은 픽업량, 즉 보다 적은 번짐 효과를 필요로 한 경우에 사용한다.

본 발명에서 바람직한 픽업률은 60 내지 100%인 바, 원하는 색상을 얻기 위하여 조정될 수 있는 것으로서 특별히 한정되는 것은 아니다.

또한, 피염물에 반응성 용액을 침지 방식이 스프레이 방식인 경우에는 염액 비산방지 커버(도면에 표시되지 않음)를, 샤워 방식의 경우에는 염액 드롭(Drop) 방지용 액받이 팬(8)을 설치하면 된다.

3. 날염 형성 단계

세 번째 단계로는, 적어도 하나 이상의 통상의 날염 형성용 인쇄기인 그라비아 또는 롤러 날염 동판(11, 11')을 사용하여 다음과 같은 조성을 가지는 염액을 수차로 부여하여 날염을 형성시키는 단계이다. 이 때 원하는 디자인에 따라 2, 3차 디자인 동판을 교체해 사용하는 바, 염액 부여 횟수 및 그 디자인에 따른 그라비아 또는 롤러 날염 동판의 교체 횟수는 특별히 한정되지 않는다.

이때 사용되는 염액에서는 날염 적성을 향상시키기 위해 점도 조정제인 알긴산 소다, 또는 이에 준하는 전분 등의 약품을 선정해 사용한다. 구체적으로 살피면, 통상적으로 사용되는 반응성 염료 0.1 내지 10 중량%, 알긴산 소다 2 내지 3중량%를 물에 혼합한 것이며, 필요에 따라, 이소프로필알콜(IPA)을 10 내지 40중량%로 포함하는 것도 가능하다.

여기서 알긴산 소다 투입량은 점도에 따라 조정될 수 있으며, IPA는 번짐 효과를 향상시키기 위해 사용하며, 그 효과에 정도에 따라 사용량을 가감할 수 있다.

본 발명에서는 통상적으로 그라비아 또는 롤러 인쇄기를 사용하여 부분적인 날염을 수행하던 것을, 상기 2단계에서 1차 반응성 염액을 가한 피염물에 추가의 디자인을 창출할 수 있는 다수의 날염 단계를 더 거치는 것으로, 염색과 날염을 동시에 수행할 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명에서는 공간의 효율화적 이용과 설비의 콤팩트 화를 실현하기 위해 별도의 장치를 설계해 1차, 2차, 3차 염색 및 날염 형성부를 하나의 연속된 공정으로 설계해 사용한 데 특징이 있다.

상기와 같은 날염 형성 단계를 마친 피염물은 추가로 버블(Bubble)이나 스프레이 장치를 이용해 추가로 버블 코팅단계를 더 거침으로써 보다 다양한 효과를 얻을 수 있다.

4. 피염물의 중량과 장력에 의해 말리는 것을 방지하기 위한 고정 단계

상기 날염 형성 단계를 거친 피염물의 경우 이미 수차례의 염색 과정을 거쳤 기 때문에, 피염물 내에 포함된 반응성 염액 때문에 니트 등의 편성물의 경우는 자체 중량 또는 편성물의 특성에 따라 변사부분의 말림현상이 심화되어 Batch up성이 나빠지게 되며, 이를 방지하기 위해 별도의 고정(Pinning)부를 통과시키면 Batch up성이 좋아진다. (도 5 참조) 이때 폭은 실제 염액이 부여된 상태에서 약간 팽팽한 정도, 즉 실제 폭보다 +5% 내외에서 맞추는 것이 바람직하다.

5. Batch up 단계

염액이 부여된 피염물의 Batch up은 비닐필름을 피염물과 함께 이중으로 겹쳐 롤에 감게되는 공정으로서, 이는 대체적으로 염액이 다량으로 부여된 상태에서 섬유층(켜)간 염액 이동이 일어나 재현성이 나빠지거나 수분 이동과 증발에 의한 염착율 저하 등의 부작용이 일어나는 것을 방지하기 위함이다. 만일, 비닐 필름을 상기 피염물과 동시에 권취시키지 않을 경우, 염액의 이동으로 원하는 디자인을 가지는 제품을 제조할 수 없다.

Batch up 장치는 기존의 설비를 변형(도 5 참조), 비닐 필름을 피염물과 함께 Batch up 할 수 있도록 설계해, 젖은 상태에서의 피염물 원단 층(켜)간 염료 이동에 의한 재현성 저하와 수분 증발과 이동에 따른 염착율 저하를 막아준다. 상기 비닐 필름은 픽업률에 따라서만 번짐이 일어나도록 하는 것으로, 그 종류에는 특별히 한정되지 않는 바, 수분의 증발을 막을 수 있는 것이면 어떤 것이든 가능하다.

6. 염료의 확산으로 원하는 디자인을 생성시키는 저장단계

Batch up된 피염물 롤은 변사부위의 수분증발에 의한 염착율 저하, 또는 순간염착(Strike) 등에 의해 발생하는 Listing 현상을 최소화하기 위해 비닐필름으로 밀폐시킨 후 저장실로 옮겨 20 내지 30℃의 온도에서 6 내지 24시간 동안 저장시킨다.

즉, 통상적으로 수행되던 염색 공정은 60 내지 80℃의 고온에서 4 내지 5시간 동안 이루어지므로, 물 낭비가 심할 뿐만 아니라 폐수의 방출도 심하여 환경오염이 문제될 뿐만 아니라, 고온 공정을 유지하기 위하여 에너지가 많이 드는 단점이 있었다.

그러나, 본 발명과 같이 연속된 공정의 1단계로 염색과 날염을 수행할 경우, 20 내지 30℃의 상온에서 보관하면서 원하는 디자인을 표현할 수 있으므로, 용수의 사용량이 줄고, 상온에서 번짐 효과에 의해 디자인을 형성하므로 경제적이고, 폐수의 방출이 줄어들어 환경오염 문제까지 해결할 수 있다.

이때, Batch up된 롤을 회전시키면서 보관하게 되는데 회전시키지 않고 고정해 놓으면 중력에 의해 염액이 롤 하단으로 몰려 또 다른 염색불량인 불균염을 초래한다.

그러나 회전이 너무 빠르면 원심력에 의해 회전 롤 원주쪽으로 염액이 몰리게 되어 테일링(Tailing) 현상이 발생할 수 있으나, 비닐로 겹겹이 싸 놓은 상태라 층간 염액 이동은 없어 테일링 현상은 막을 수 있다. 그러나, 후직물의 경우 피염물 표면 염액이 피염물 이면으로 몰리게 되어 표면 색상이 연해지는 현상이 발생할 우려가 있고, 속도가 너무 느리게 되면 피염물 이면 염액이 표면으로 몰리게 되어 이 또한 원하는 색상보다 진해지는 또 다른 부작용을 초래하게 되므로 회전속도에 세심한 주의가 요망된다.

따라서, 본 발명에서는 선속도 5m/min으로 운전하는 것이 바람직하다. 한편 롤의 회전방향은 시계방향과 시계반대방향으로 1∼2분 간격으로 교차시키는 것이 바람직하다.

이 단계에서는 상기 1차 염색단계에서 조절된 픽업율에 따라 원하는 디자인이 형성되는 것인 바, 구체적으로는 상기 1차 염색단계의 픽업률을 통상 60 내지 100%로 조절하게 된다. 따라서, 피염물 내에 포함된 염액이 이 단계의 저장 과정에서 조금씩 번지게 되어 원하는 디자인을 형성하게 된다. 따라서, 이 단계에서 은은하게 염액이 번지는 효과를 이용하여 무정형 패턴을 95% 이상까지 실현시킬 수 있고, 다양한 디자인의 창출이 가능하다.

7. 수세 및 소오핑(Soaping) 단계

수세 단계는 원단에 남아있는 불필요한 미고착된 또는 미염착 성분들을 세척하고, 제거하여 원단 원래의 촉감과 선명한 색상을 얻기 위한 공정이다.

본 발명에서는 상기 번짐에 의해 워하는 디자인이 형성된 직물의 수세와 소핑은 기존의 방법을 그대로 이용해도 무방하지만, 본원 발명에서는 온수에서 2회의 세척과 열수에서 1회 세척 및 냉수에서 1회 세척하는 과정으로 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 제조할 경우 사용한 염료가 타 염료에 비해 염착율이 95% 이 상으로, 보다 미고착 염료의 Washing off 성이 좋은 장점이 있다. 따라서, 기존 염료 사용에 비해 수세 및 소우핑 시간을 기존의 2/3 이하로 단축할 수 있어 폐수 부하가 크게 감소함은 물론 공정시간과 용수사용량을 30% 이상 대폭 절감할 수 있다.

8. 건조 단계

건조는 기존의 방법대로 실린더 건조기나 텐터, 또는 텀블러 건조기 등을 이용한다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본원 발명과 같이 염색과 날염을 동시에 수행할 수 있도록 제작된 장치를 이용한 경우, 염색과 날염을 단일 연속 공정으로 동시에 수행할 수 있어, 공정이 간단하고 비용이 절감될 뿐만 아니라, 종래 방법을 이용할 때 문제시되던 용수의 과량 사용과 이에 따른 다량의 폐수 방출에 의한 환경문제를 해결할 수 있으며, 고온에서 진행하던 염색 및 날염 공정을 상온에서 수행하므로 에너지가 절감되고, 동시에 무정형 패턴에 대한 재현성을 95% 이상 실현시킬 수 있고, 정형 패턴의 경우에도 은은한 효과의 디자인을 얻을 수 있으며, 원하는 색상을 임의로 표현할 수 있으며, 다양한 색상을 가진 디자인도 실현할 수 있다.

Claims (8)

1. 피염물을 이송시키기 위한 피염물 이송부와, 상기 피염물을 반응성 염액에 침지시켜 상기 염색물에 반응성 염액을 부여하는 반응성 염액 부여부와, 상기 반응성 염액이 부여된 피염물을 상기 피염물 이송부에 의해 이송시 상기 피염물 이송부와 맞물려 상기 피염물에 흡습된 반응성 염액을 압축에 의해 제거하여 일정한 픽업률을 갖도록 하는 염액 제거부; 및

   상기 염액 제거부를 통과한 상기 피염물이 상기 피염물 이송부에 의해 이송될 때 상기 피염물에 소정의 디자인이 날염되도록 적어도 하나 이상의 날염 형성부를 포함하는 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 CPB 수 날염 및 염색 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 날염된 피염물이 중량과 장력에 의해 말리는 것을 방지하기 위한 피닝부(pinning)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 CPB 수 날염 및 염색 장치.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고정된 피염물과 상기 피염물이 접촉할 때 피염물 간에 염료 이동에 의한 재현성 저하와 수분 증발 및 이동에 따른 염착 저하를 위하여 상기 고정된 피염물과 비닐필름을 함께 피염물 롤에 권취시키는 배 치업부(batch up)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 CPB 수 날염 및 염색 장치.
4. 염액탱크와 조제탱크에서 제조된 각각의 용액을 일정량 투입 혼합하여 반응성 염액을 제조하여 침지부로 제공하는 염액 제조부;

   피염물을 이송시키기 위한 피염물 이송부와, 상기 피염물을 반응성 염액에 침지시켜 상기 염색물에 반응성 염액을 부여하는 반응성 염액 부여부와, 상기 반응성 염액이 부여된 피염물을 상기 피염물 이송부에 의해 이송시 상기 피염물 이송부와 맞물려 상기 피염물에 흡습된 반응성 염액을 압축에 의해 제거하여 일정한 픽업률을 갖도록 하는 염액 제거부;

   상기 염액 제거부를 통과한 상기 피염물이 상기 피염물 이송부에 의해 이송될 때 상기 피염물 이송부와 맞물려 회전에 의해 상기 피염물에 소정의 디자인을 갖도록 날염시키는 적어도 하나 이상의 날염 형성용 인쇄기;

   상기 날염된 피염물이 중량과 장력에 의해 말리는 것을 방지하기 위한 피닝부(pinning); 및

   상기 피염물과 피염물이 접촉할 때 피염물 간에 염료 이동에 의한 재현성 저하와 수분 증발 및 이동에 따른 염착 저하를 위하여 상기 고정된 피염물과 비닐필름을 함께 피염물 롤에 권취시키는 배치업부(batch up)를 포함하는 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 CPB 수 날염 및 염색 장치.
5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 날염형성부로부터 소정의 디자인으로 날염이 형성된 피염물을 버블코팅에 의해 추가적인 소정의 디자인을 형성시키는 버블코팅부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 CPB 수 날염 및 염색 장치.
6. 피염물을 제조된 반응성 염액에 침지시키고, 상기 침지된 피염물에 흡습된 반응성 염액을 피염물 이송부와 염액제거부를 통과시켜 압축에 의해 제거시켜 일정한 픽업률을 갖도록 하는 1차 반응성 염액을 부여하는 단계;

   상기 1차 반응성 염액이 부여된 피염물을 적어도 하나 이상의 날염 형성부를 통과하면서 날염을 형성시키는 단계;

   상기 날염된 피염물이 중량과 장력에 의해 말리는 것을 방지하기 위하여 고정시키는 단계; 및

   상기 피염물과 피염물이 접촉할 때 피염물 간에 염료 이동에 의한 재현성 저하와 수분 증발 및 이동에 따른 염착 저하를 위하여 상기 고정된 피염물 층간에 비닐 필름을 장착하여 롤에 권취시켜 배치업시키는 단계를 포함하는 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 CPB 수 날염 및 염색 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 배치업된 피염물을 일정시간 동안 저장시켜 수분에 의한 염료의 확산으로 원하는 디자인을 형성시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 CPB 수 날염 및 염색 방법.
8. 제 6항에 있어서, 상기 적어도 하나 이상의 날염 형성부를 통과하면서 날염을 형성시킨 후 버블 코팅장치를 이용하여 추가적인 소정의 디자인을 형성시키는 버블코팅 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반응성 염료에 의한 천연 섬유소재의 CPB 수 날염 및 염색 방법.

Images