KR101199851B1 - 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유의 고내광견뢰염색방법 - Google Patents

천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유의 고내광견뢰염색방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기존의 반응성염료 위주의 염색을 진행해오던 천연 셀룰로오스계의 섬유의 염색방법을 탈피하여 반응성염료의 단점인 내광(일광)견뢰도를 배트(VAT)염료를 사용하여 내광(일광)견뢰도를 증진시킴으로써 인테리어용뿐만 아니라 자동차 내장재, 비행기 내장재, 열차 내장재등의 산업용섬유소재로의 사용이 가능한 염색방법에 관한 것으로서, 섬유의 강도 저하현상이 없고 일광견뢰도가 우수한 새로운 염색방법을 제공할 수 있다.

Description

천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유의 고내광견뢰염색방법{Process Of Dyeing Having High Light Fastness For Natural Cellulose/Polyester Blended Textiles}
본 발명은 배트(VAT) 염료를 이용한 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유를 염색하는 방법에 관한 것으로서 기존의 반응성 염료 또는 직접염료에 의한 염색 위주에서 탈피하여 높은 수준의 내광(일광)견뢰도를 발현할 수 있도록 한 것이다.
본 발명에서 사용되는 한지섬유 또는 대나무섬유는 천연 셀룰로오스 섬유로서 친환경적임과 동시에 인체에 무해하여 최근의 웰빙트렌드에 가장 적합한 섬유재료로서 각광을 받고 있다.
이러한 한지섬유 또는 대나무섬유의 염색방법은 원초(닥섬유)를 염색하거나 완성된 섬유를 염색하는 방법이 있으며, 주로 천연염료를 이용한 염색이 주로 활용되고 있다. 대한민국공개특허제2003-0018033호와 제2007-0008771호에서는 쪽, 치자, 오배자, 홍화 및 황토 등과 같은 천연염료를 이용한 닥섬유 염색에 언급하고 있으나 일광견뢰도 및 세탁견뢰도가 취약한 문제점이 있다.
한편, 면섬유에 적용되는 직접염료를 사용하는 경우에도 세탁견뢰도 및 일광견뢰도가 취약하였으며, 반응성염료를 사용하는 경우에도 일광견뢰도가 취약하여 자동차 내장재 규격물성과 같은 산업용규격에는 미치지 못하는 문제점이 있었다.
한편, PET 섬유의 염색은 주로 분산염료를 사용하여 고온고압의 상태로 염색하는 것이 일반적이고, PET를 분산염료로 염색할때, 먼저 수중에 현탁해 있는 염료 미립자로부터 염료분자상태로 용해되고, 다음으로 염료분자가 섬유표면에 흡착되고, 마지막으로 섬유내부의 빈 공간으로 들어가서 확산되는 3단계 과정을 거쳐서 염색이 이루어진다.
그러나, 분산염료를 사용하면 일광견뢰도가 좋지 못한 단점이 있고, 자동차 시트커버와 같은 고부가가치 제품은 우수한 일광견뢰도를 요구하기 때문에 일광견뢰도를 증진시키기 위한 염색공정 개발이 절실히 필요하다.
그러므로 본 발명에 의하면, 종래의 직접염료, 반응성염료의 염색시의 문제점들을 극복하여 천연셀룰로오스계 섬유 및 폴리에스테르 섬유의 강도 저하현상이 없으면서도 세탁견뢰도 및 일광견뢰도가 우수하고 추가적인 생산설비의 필요없이도 대량생산을 할 수 있는 새로운 염색방법을 제공하는 것을 그 기술적과제로 한다.
본 발명자는 상기 기술적과제를 해결하기 위하여 VAT염료의 염법과 환원제 그리고 벤조페논이나 벤조트리아진계의 내광 견뢰도 증진제를 사용하면 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유를 물성 저하없이 염색할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 된 것이다.
그러므로 본 발명에 의하면, 환원제로서 하이드로설파이트(Na2S2O4) 1~20 g/ℓ 또는 티오우레아디옥사이드 5~20 g/ℓ, 균염제 0.1~2.0 g/ℓ, 분산제 0.1~2.0 g/ℓ, VAT 염료 1~200 g/ℓ, 소다회(Na2CO3) 또는 가성소다(NaOH) 1~15 g/ℓ 및 잔부로써 물이 혼합된 환원염색액을 1~1.5℃/분의 속도로 승온시켜 90~135℃에서 45~60분동안 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유를 침지한 후, -1.5~2.0℃/분의 속도로 60~70℃로 냉각한 후 수세하여 제1차염색을 종료한 후,
과산화수소(H202) 0.05~0.1중량% , 빙초산(CH3COOH) 0.05~0.1중량%, 벤조페논계 일광견뢰도 증진제 또는 벤조트리아진계 일광견뢰도 증진제 3~10 중량%, 안트라퀴논계 분산염료 0.1~30 중량% 및 잔부로써 물이 혼합된 90~135℃의 제2차염색액에 침지한 후, 서냉시켜 수세하는 것을 특징으로 하는 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유의 고내광견뢰염색방법이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 배트(VAT) 염료를 이용하여 기존의 직접염료 또는 반응성염료에 의한 염색 위주의 색상재현에서 탈피하여 높은 수준의 내광(일광)견뢰도를 발현할 수 있도록 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유를 염색하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유의 염색방법은 환원제로서 하이드로설파이트(Na2S2O4) 1~20 g/ℓ 또는 티오우레아디옥사이드 5~20 g/ℓ, 균염제 0.1~2.0 g/ℓ, 분산제 0.1~2.0 g/ℓ, VAT 염료 1~200 g/ℓ, 소다회(Na2CO3) 또는 가성소다(NaOH) 1~15 g/ℓ 및 잔부로써 물이 혼합된 환원염색액에서 침지한 후, 서냉시켜 냉각한 후 수세한 후 2욕으로 산화 및 분산염료로 염색하는 제2차염색을 하는 것이다.
본 발명의 상기 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유에서 천연셀룰로오스계 섬유는 한지섬유 또는 대나무섬유인 것이 바람직하다. 또한, 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유는 혼합방적사, 커버링사, 가연가공사, 합연사 중 어느 하나인 것이 바람직하며, 종류에 따라 호발처리를 하지 않고 염색을 하는 경우도 있다. 특히 커버링사의 경우 테이프 상태의 한지사에 꼬임을 가한 후, 폴리에스터 원사를 부사로 커버링하는 것을 사용하는 것이 좋다.
우선, 본 발명의 염액은 하이드로설파이트(Na2S2O4) 또는 티오우레아디옥사이드의 환원제를 함유시킴으로써 불용성인 VAT염료를 수용성염료로 환원시켜 천연셀룰로오스계 섬유로의 염착이 용이하게 되도록 한다.
상기 염액내에 침지된 섬유와 VAT염료의 화학결합을 위한 환원조건은 알카리 조건하에서 원활하게 일어나므로 소다회 및 가성소다등의 알카리를 함유시킴으로써 VAT염료의 환원성을 높게 한다. pH는 8.0~11.0으로 조절하는 것이 바람직하다. pH 8.0미만이나 pH 11.0초과시에는 혼방섬유의 강도저하 및 환원성 저하로 인해 VAT염료가 섬유로의 염착율이 떨어지거나 또는 너무 강한 알카리 조건에서는 염료의 급착으로 인한 얼룩이 발생할 수 있다. 분산제 및 균염제는 염액내에 침지된 섬유에 VAT염료가 염착할 때 알카리 조건하에서 일어날 수 있는 얼룩 및 불균염이 일어나지 않게 한다.
본 발명에서는 상기 염액을 1 ~ 1.5℃/분의 속도로 승온시켜 90~135℃에서 45~60분동안 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유를 침지하여 염색하는데, 고압직거(hi-temperature jigger dyeing)에서는 1℃/분정도의 속도로, RAPID(jet dyeing)에서는 1~1.5℃/분으로 승온시키는 것이 바람직하다. 염액내에서 섬유를 장시간 처리하는 경우에는 섬유속의 중합촉매, 공정 불순물등이 환원하여 소색현상이 유발되므로 45분~60분동안 침지하는 것이 좋다.
염액에 침지한 후 -2.0~ -1.5℃/분의 속도로 60~70℃로 냉각, 수세하여 제1차염색(환원염색)을 종료한다. 상기 수세공정은 50~80℃에서 5~30분동안 기계안에서 온수를 사용하여 수세를 한다. 상기 수세공정에 의하여 섬유 표면에 붙어 있는 미 고착 염료 또는 조제들을 제거할 수 있는데, 잔여 조제들을 확실히 제거해야 후처리공정인 산화염색조건에서 산화가 잘 일어나 균일한 색상구현이 가능하며, 견뢰도 저하를 방지 할 수 있다.
본 발명의 배트(VAT)염료는 환원 염료이므로 다시 산화염색공정을 거쳐야 본연의 염색된 컬러를 확인 할 수 있다. 따라서 상기 염색공정이 끝난 천연셀룰로오스계 섬유의 후처리인 산화염색공정은 과산화수소(H202) 0.05~0.1중량% , 빙초산(CH3COOH) 0.05~0.1중량%, 벤조페논계 일광견뢰도 증진제 또는 벤조트리아진계 일광견뢰도 증진제 3~10 중량%, 안트라퀴논계 분산염료 0.1~30 중량% 및 잔부로써 물이 혼합된 90~135℃의 제2차염색액에 침지한 후, 서냉시켜 수세하여 완료하게 된다.
상기 산화염색액의 과산화수소(H202)는 환원염색시 포함된 환원제 및 염료를 산화시킴으로써 본연의 고유한 컬러를 구현한다. 상기 빙초산(CH3COOH)은 산성조제로서 염액내에 침지된 섬유와 VAT염료의 화학결합을 위한 환원조건을 위해 첨가된 알카리가 상기 과산화수소(H202)의 산화제 첨가시 발생될 수 있는 pH보정을 위한 것으로서 산화를 용이하게 한다.
상기 벤조페논계 또는 벤조트라아진계 일광견뢰도 증진제는 산성욕에서 활발하게 섬유와 결합하며 염료의 결합처럼 섬유내에 결합하여 빛의 난반사등을 통해 염료에 UV(자외선)가 직접적으로 닿지 않도록 함으로써 내광(일광)견뢰도를 높여주는 역할을 한다. 상기 안트라퀴논계 분산염료는 고일광분산염료로서 VAT염색으로 인해 이염이 되어있는 PET 섬유와의 결합을 통해 이염으로 인한 견뢰도 저하를 막아주는 역할을 한다.
상기 환원염색을 통해 천연셀룰로오스계 섬유에 염착을 하였지만 PET부분에도 이염이 된다. 따라서 이부분을 제거 또는 염착을 시키지 않으면 견뢰도 저하가 오기 때문에 내광성을 지니는 분산염료를 사용하여 염색을 하여야 견뢰도 저하를 막아준다.
한편, 상기 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유를 염액에 침지하기 전에 원사가 방적사인 경우를 제외하고는 호발처리는 하지 않고 전처리를 하는 것이 좋다. 방적사의 경우에는 호발처리를 하는데, 효소호발제 10~20.0 g/ℓ, 계면활성제 0.1~1.0 g/ℓ 및 잔부로써 물을 함유한 호발처리액에 천연셀룰로오스계 섬유를 침지하여 40~60℃의 염기성욕 CPB(COLD PAD BATCH)에서 처리한 후 40~60℃의 숙성실에서 숙성후 수세를 한다.
이후 소다회(Na2CO3) 1~10.0 g/ℓ, 과산화수소(H2O2) 2~10.0 g/ℓ, 과산화수소안정제 0.5~5.0 g/ℓ, 정련제 5~10.0 g/ℓ 및 잔부로서 물을 함유한 정련액에 침지하여 40~60℃의 염기성욕 CPB(COLD PAD BATCH)에서 처리 후 40~60℃의 숙성실에서 숙성후 70~85℃의 물에 수세하여 전처리공정을 하게 된다. 상기 전처리공정에 의해 염색공정에 들어가기 전에 섬유내의 기름성분, 호제, 왁스와 기타 불순물을 제거할 수 있다.
본 발명에 의하면 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유에서 한지 섬유 또는 대나무섬유와 같은 천연셀룰로오스섬유의 기존의 반응성염료로의 염색시의 문제점들을 극복하여 섬유의 강도 저하현상이 없고 추가적인 생산설비의 필요없이도 대량생산을 할 수 있는 새로운 염색방법을 제공할 수 있으며, 내광(일광)견뢰도를 향상시켜 쇼파용 또는 커텐지등의 인테리어용도뿐만 아니라 자동차 내장재에 이르는 산업용분야에도 널리 활용할 수 있는 새로운 염색방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 배트(VAT)염료를 이용하여 한지섬유를 GREY COLOR염색한 자동차 내장재(1번 및 3번)의 HEADLINER 규격 시험성적서 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 배트(VAT)염료를 이용하여 한지섬유를 GREY COLOR염색한 자동차 내장재(1번 및 3번)의 SEAT 규격 시험성적서 사진이다.
이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유의 고내광견뢰염색방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
1. 전처리 공정
효소호발제를 20.0 g/ℓ, 계면활성제 0.5 g/ℓ 및 잔부로서 물을 함유한 호발처리액에 한지사(세올社산, 폭2.0㎜)와 폴리에스테르사(PET DTY 75/36)의 38:62 커버링사로 제직된 직물을 40℃의 염기성욕 CPB(COLD PAD BATCH)에서 처리한 후 40℃의 숙성실(AGEING ROOM)에서 16시간 숙성후 수세를 한다. 그후 소다회(Na2CO3) 5.0 g/ℓ, 과산화수소(H2O2) 10.0 g/ℓ, 과산화수소안정제 3.0 g/ℓ, 정련제 10.0 g/ℓ 및 잔부로서 물을 함유한 정련액에 침지하여 40℃의 염기성욕 CPB(COLD PAD BATCH)에서 처리 후 40℃의 숙성실(AGEING ROOM)에서 16시간 숙성후 85℃의 물에 수세하여 전처리를 완료하였다.
2. 염색공정
균염제인 SL-DS 0.5 g/ℓ, 분산제인 DISPER MD 1.0 g/ℓ, VAT염료인 Kedanthrene GREY M 3.0중량%(섬유중량대비 %), 하이드로설파이트(Na2S2O4) 5.0 g/ℓ, 소다회(Na2CO3) 5.0 g/ℓ 및 잔부로써 물이 혼합된 염액을 RAPID 염색기에서 1℃/분의 속도로 승온시켜 90℃에서 1시간동안 상기 직물을 침지한 후, -1.5℃/분의 속도로 냉각시켜 70℃로 냉각한 후 70℃의 온수에 수세하여 염색을 한 후, 2욕으로 산화제인 H202 0.05 중량%, 빙초산(CH3COOH) 0.1 중량%, 일광견뢰도 증진제인 벤조트리아진계 일광견뢰도 증진제(DYSTAR사의 SERA FAST P-PAS NEW) 10.0 중량%, 고일광견뢰도염료인 CLARIANT FORON YELLOW AS3L 0.3 중량%(섬유중량대비 %), CLARIANT FORON RED AS3L 0.18 중량%, CLARIANT FORON BLUE AS3L 0.48 중량%, CLARIANT FORON BROWN AS3LR 0.3 중량% 및 잔부로써 물이 혼합된 후처리액을 RAPID 염색기에서 1℃/분의 속도로 승온시켜 130℃에서 1시간동안 상기 직물을 침지한 후, -1.5℃/분의 속도로 냉각시켜 70℃로 냉각한 후 70℃의 온수에 수세하여 그레이색으로 염색을 완료하였다.
실시예 1의 직물을 사용하여 자동차 내장재의 HEADLINER 및 SEAT에 적용한 규격 시험성적서를 도 1 및 도 2에 나타내었다.(1번 및 3번) 그 결과 내광(일광)견뢰도가 우수하게 발현되어 자동차 헤드라이너 및 시트 물성규격에 대해서도 우수하게 염색이 된 것을 알 수 있었다.

Claims (4)

  1. 환원제로서 하이드로설파이트(Na2S2O4) 1~20 g/ℓ 또는 티오우레아디옥사이드 5~20 g/ℓ, 균염제 0.1~2.0 g/ℓ, 분산제 0.1~2.0 g/ℓ, VAT 염료 1~200 g/ℓ, 소다회(Na2CO3) 또는 가성소다(NaOH) 1~15 g/ℓ 및 잔부로써 물이 혼합된 환원염색액을 1~1.5℃/분의 속도로 승온시켜 90~135℃에서 45~60분동안 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유를 침지한 후, -1.5~2.0℃/분의 속도로 60~70℃로 냉각한 후 수세하여 제1차염색을 종료한 후,
    과산화수소(H202) 0.05~0.1중량% , 빙초산(CH3COOH) 0.05~0.1중량%, 벤조페논계 일광견뢰도 증진제 또는 벤조트리아진계 일광견뢰도 증진제 3~10 중량%, 안트라퀴논계 분산염료 0.1~30 중량% 및 잔부로써 물이 혼합된 90~135℃의 제2차염색액에 침지한 후, 서냉시켜 수세하는 것을 특징으로 하는 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유의 고내광견뢰염색방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 천연셀룰로오스계 섬유는 한지섬유 또는 대나무섬유인 것을 특징으로 하는 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유의 고내광견뢰염색방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유는 혼합방적사, 커버링사, 가연가공사, 합연사 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유의 고내광견뢰염색방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유의 염색전에 효소호발제 10~20.0 g/ℓ, 계면활성제 0.1~1.0 g/ℓ 및 잔부로써 물을 함유한 호발처리액에 천연셀룰로오스계 섬유를 침지하여 40~60℃의 염기성욕 CPB(COLD PAD BATCH)에서 처리한 후 40~60℃의 숙성실에서 숙성후 수세를 한 후,
    소다회(Na2CO3) 1~10.0 g/ℓ, 과산화수소(H2O2) 2~10.0 g/ℓ, 과산화수소안정제 0.5~5.0 g/ℓ, 정련제 5~10.0 g/ℓ 및 잔부로서 물을 함유한 정련액에 침지하여 40~60℃의 염기성욕 CPB(COLD PAD BATCH)에서 처리 후 40~60℃의 숙성실에서 숙성후 70~85℃의 물에 수세하는 전처리공정을 행하는 것을 특징으로 하는 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유의 고내광견뢰염색방법.
KR1020110059965A 2011-06-21 2011-06-21 천연셀룰로오스계 섬유/폴리에스테르 혼방섬유의 고내광견뢰염색방법 KR101199851B1 (ko)

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