KR101339336B1 - 순수 폴리프로필렌과 폴리에스테르 혼합 소재 포지의 일욕 포염방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리프로필렌과 폴리에스테르에 모두 친화성이 있는 분산 염료를 사용하여, 일욕법에 의해 난염성의 폴리프로필렌과 폴리에스테르 혼합 소재의 포지를 일욕 포염하는 방법에 관한 것으로서,
염색할 포지를 전처리하는 단계와; 폴리프로필렌과 폴리에스테르에 모두 친화성을 나타내는 아미노기의 수소 대신 긴 알킬기를 가지는 분산염료를 사용하여, 상기 전처리 단계를 거친 포지를 115 내지 120℃에서 20분 이상 염색하는 단계와; 상기 염색이 이루어진 포지를 후처리하여 미염착 염료를 제거하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

순수 폴리프로필렌과 폴리에스테르 혼합 소재 포지의 일욕 포염방법{One bath one step dyeing method for mixed fabric of pure polypropylene and polyester}

본 발명은 포염방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 순수한 폴리프로필렌과 폴리에스테르에 모두 친화성이 있는 분산 염료를 사용하여, 일욕법에 의해 난염성의 폴리프로필렌과 폴리에스테르 혼합 소재의 포지를 일욕 포염하는 방법에 관한 것이다.

최근 섬유 소재에 있어서 전통적인 나일론이나 폴리에스테르 소재 이외에 새로운 소재에 대한 개발과 상업화 붐이 일어나고 또한 동시에 흡한 속건성을 가지면서도 가벼운 소재에 대한 수요가 증가하면서 폴리프로필렌 섬유가 새롭게 인식되고 있다.

폴리프로필렌 섬유는 비중이 0.90~0.93 정도로서, 일반적인 섬유소재의 비중이 최소한 1.1~1.2 이상인 점을 감안하면 모든 섬유 중에서 가장 비중이 낮아 동일한 조건의 직물을 가정할 때 최소 20% 이상의 경량화를 구현할 수 있다. 이러한 특성때문에, 경량소재를 요구하는 최근의 스포츠나 레져용 의류의 급격히 성장과 함께 그 활용도가 크게 높아지고 있으며, 관련 업체에서도 이 소재를 이용한 제품을 개발하려는 시도들을 하고 있다.

그러나, 잘 알려진 바와 같이 폴리프로필렌 섬유는 그 특유의 극단적인 소수성으로 말미암아 물을 매체로 하는 염색시스템에서 어떠한 염료를 사용하더라도 염색이 거의 불가능한 섬유로 알려져 왔다.

종래, 순수 폴리프로필렌을 착색하기 위해서는 섬유의 방사단계에 안료를 투입하여 색상을 발현하는 원착사가 대부분이나, 원착사는 수요자의 요구에 신속하게 부응하여 다양한 색상을 발현하는 다품종 소량 생산과 신속 대응이 불가능하므로, 색상에 대한 수요가 다양하고 빠르게, 그리고 지속적으로 변화하는 패션 의류소재로서는 사용이 극히 제한적이다.

이러한 폴리프로필렌 섬유의 난염성 때문에 단독소재로서나 주소재로서는 사용되지 못하고, 2중직 형태 또는 블렌드 형태에서 폴리에스테르 소재나 나일론 소재에 대한 보조적인 소재로서만 사용이 가능하며 보조적인 소재로서의 사용도 색상발현에 어려움이 있어 제품전개가 가속화되지 못하고 있는 실정이다.

최근 아웃 도어용에 적합한 폴리프로필렌 편직기술 개발을 통해 폴리프로필렌 원사의 장점을 유지할 수 있는 조직 구조를 개발한 대표적인 예가 흡한 속건사를 순수 폴리프로필렌과 이중직으로 편직하여 순수 폴리프로필렌의 드레이프성 부족을 보완하고, 기능적인 면에서 우수한 흡한 속건성 제품이다.

그러나, 이러한 제품도 폴리프로필렌의 염색이 원활하지 않아 상품성에 제한을 받고 있는 실정이므로, 개질하지 않은 순수 폴리프로필렌 섬유의 후염법에 의한 염색이 가능하다면 폴리프로필렌 섬유의 패션 및 의류용 섬유소재로서 특히 아웃 도어용 기존 제품보다 경량성 및 보온성이 향상된 아웃 도어용 제품 개발을 통해 폴리프로필렌 섬유의 다양한 용도 전개로 말미암아 성장이 기하급수적으로 증가할 것으로 예상된다.

최근 순수 폴리프로필렌 섬유에 대한 친화성을 가진 염료에 대한 개발이 이루어져, 특허 제910170호 공보에 개시되어 있으나, 폴리프로필렌과 타 소재와의 혼합소재의 포염에 적용할 수 있는 염법에 대해서는 아직 개발되어 있지 않다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 현재 폴리프로필렌섬유의 의류 패션 용도로 가장 인기가 높은 소재인 폴리프로필렌과 폴리에스테르와의 혼합 포지를 일욕에서 후염하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 포염방법의 구성은,

폴리프로필렌과 폴리에스테르의 혼합 소재의 포지를 포염하는 방법으로서, 하기 단계를 포함하여 일욕에서 염색이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

염색할 포지를 전처리하는 단계와;

분자구조에 하기 화학식 1로 표시되는 구조의 모노아조계 분산염료 또는 화학식 2로 표시되는 구조의 안트라퀴논계 분산염료를 사용하여, 상기 전처리 단계를 거친 포지를 115 내지 120℃에서 20분 이상 염색하는 단계와;

상기 염색이 이루어진 포지를 후처리하여 미염착 염료를 제거하는 단계:

(여기서, A, B, C, D 및 E는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 니트로, 시아노, 할로겐, 메톡시, 에톡시, 아미노, 시아노에틸, 아세톡시에틸, 아릴, 벤조일옥시에틸 또는 아세트아미드기이며, R1, R2는 각각 독립적으로 탄소수 3~10의 알킬기이다.)

(여기서, R3, R4는 각각 독립적으로 탄소수 3~10의 알킬기이다.)

상기 염료들은 모노아조계 염료의 색소모체 또는 안트라퀴논계 염료의 색소모체에 치환된 아미노기의 수소 원자 1개 또는 2개를 탄소수가 3~10인 긴 알킬기로 치환한 형태로서, 긴 알킬기에 의해 극도의 소수성을 띠게 되어 폴리에스테르뿐만 아니라, 극도의 소수성을 가진 섬유인 순수한 폴리프로필렌 섬유에 대해서도 높은 친화력을 가지고 있어, 고농도와 높은 견뢰도의 염색이 가능하다.

한편, 상기 전처리 단계에서는 알칼리, 정련제와 함께 프로필렌글리콜(PG)를 0.5~1g/ℓ첨가하여, 80~100℃에서 15~30분간 처리한 후, 열탕 수세하는 것이 바람직하다. 알칼리로는 수산화나트륨 2~4g/ℓ을 사용하고, 정련제는 1~2g/ℓ 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.

전처리 단계에서 상기 프로필렌글리콜을 함께 사용하면, 사용하지 않을 경우보다 염색단계에서의 불균염이 현저히 저하되어, 균염성 있는 염색물을 얻을 수 있다.

또한 상기 염색단계에서는 상온에서 1~2℃/min의 속도로 90~100℃까지 승온시키고, 100℃ 온도에서 10~20분간 유지시킨 후, 다시 1~2℃/min의 승온 속도로 115~120℃로 승온하여 30~60분간 가열하는 것이 바람직하다.

스텝 다잉(step dyeing) 실험 결과, 순수 폴리프로필렌은 90℃에서 염착이 이루어지기 시작하여, 110℃이상에서는 거의 변화가 없는 것으로 확인되었다. 즉, 순수 폴리프로필렌은 90~100℃의 온도 범위에서 대부분의 염착이 이루어지므로, 100℃에서 온도를 유지시켜 폴리프로필렌의 염색이 잘 이루어지도록 하며, 폴리에스테르 섬유는 110℃ 이상의 온도에서 염색이 주로 이루어지므로, 그 이상의 온도에서 염색하는 것이 바람직하다.

폴리프로필렌 섬유는 폴리에스테르 섬유보다 연화점이 낮아, 폴리에스테르 섬유의 일반적인 염색온도인 130℃에서 염색할 경우, 촉감이 딱딱해지는 문제가 있다. 따라서, 폴리프로필렌/폴리에스테르 혼합 소재의 포염에 있어서의 최고 온도는 115~120℃의 범위인 것이 바람직하다.

상기 후처리는 통상의 폴리에스테르의 포염후의 후처리 과정과 마찬가지 방법으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면 종래 후염에 의한 염색이 불가능한 것으로 인식된 순수 폴로프로필렌 섬유와 폴리에스테르 섬유의 혼합 소재로 이루어진 포지를 후염단계인 포염염색이 가능하게 되어, 이를 이용한 다양한 패션 아이템으로의 전개가 가능하게 되는 효과가 있다.

특히, 폴리프로필렌과 폴리에스테르 혼합 소재의 포지를 일욕에서 일단계로 염색하므로, 각각 따로 염색하는 것보다 염색시간이 대폭 단축되고, 에너지와 경비가 절약되는 효과를 가지고 있다.

특히, 상기 폴리에스테르 섬유로서 흡한 속건성의 기능성 폴리에스테르 섬유를 사용하여 이중직으로 편직한 폴리프로필렌/흡한 속건성 폴리에스테르의 교편직물을 포염하여, 스포츠 및 아웃도어용으로 적합한 의류 소재를 다양한 색상으로 빠른 시간 내에 시장에 공급할 수 있어, 경량성과 흡한 속건성을 갖춘 의류소재의 전개에 크게 기여할 수 있는 효과가 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 상세하게 설명한다.

실시예 1

1) 시료의 준비

순수 폴리프로필렌 75D/32 사와 흡한 속건성 폴리에스테르(쿨론) 75D/36 사를 이중직으로 편직한 포지(중량비 50:50)를 염색시료로 사용하였다.

2) 전처리 공정

상기 이중직 편직물 시료를 래피드 염색기에 투입하고, 수산화나트륨 3g/ℓ, 정련제 2g/ℓ, 프로필렌글리콜(PG) 0.5g/ℓ를 넣고, 85℃에서 20분간 처리한 후, 85℃의 온도에서 열탕 수세를 실시하였다.

열탕 수세후, 40~50℃의 온도에서 5~10분 정도 빙초산 0.2~0.5g/ℓ을 사용하여 중화시킨 후, 온수세하여 정련을 완료하였다.

3) 염색

전처리가 완료된 시료를 래피드 염색기를 사용하여, 아래 화학식 3(청색 염료), 화학식 4(황색 염료) 및 화학식 5(적색 염료)로 표시되는 구조의 분산염료를 사용하여, 청, 황, 적색으로 각각 염색하였다.

염색 조건은 40℃에서 청, 황, 적색의 각 염료 10%owf 및 염색 조제인 분산균염제 800M 1g/ℓ, 버퍼제인 PHB 2g/ℓ를 투입하고, 10~20분간 유지하면서 충분히 교반시킨 후, 1℃/min의 속도로 100℃까지 승온시키고, 이 온도에서 20분간 유지시킨 후, 다시 1℃/min의 승온 속도로 120℃로 승온하여 30분간 유지하여 충분한 염착이 이루어지도록 하였다.

염착이 완료된 후, 70~80℃까지 서서히 냉각시킨 후, 후처리로 환원세정을 실시하였다.

4) 후처리

후처리는 소듐하이드로설파이트 2g/ℓ, 가성소다 2g/ℓ를 넣고, 85℃의 온도에서 20분간 가열하는 환원세정을 실시하였다. 그후, 85℃의 온도에서 열탕 수세하고, 잔욕이 맑아질 때까지 수차례 온수세를 실시하였다.

5) 후가공

염색과 후처리가 완료된 직물은 NET-DRYER를 사용하여 120℃의 온도에서 건조하고, 텐터를 이용하여 130℃의 온도에서 22m/min의 속도로 가공하였다.

6) 결과

상기 염색과 후가공이 완료된 포지에 대해 검사한 결과, 포지 내의 색차 △E가 1.0 미만으로 균염성이 양호한 것으로 나타났으며, 폴리프로필렌과 폴리에스테르간의 색상차도 양호한 것으로 나타났다.

또한, 염색된 각 색상의 시료를 가지고 견뢰도를 시험한 결과, 하기 표 1에서와 같이 의류용으로서 양호한 견뢰도 결과를 나타내었다.

견뢰도			염료			시험방법
			청	적	황	KS K ISO 105 C06:2002 (40℃)
세탁	변색		4~5	4~5	4~5
	오염	아세테이트	2~3	2~3	4~5
		코튼	4	4	4~5
		나일론	2~3	2~3	4~5
		PET	3	2	4~5
		아크릴	4~5	4~5	4~5
		양모	2~3	2~3	4~5
일광	변색		2~3	2	3~4	ISO 105 B20
마찰	오염	건	3~4	3~4	4	KS K 0650
		습	3~4	3~4	3~4

Claims (3)

1. 하기 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌과 폴리에스테르의 혼합 소재 포지의 일욕 포염방법:
   염색할 포지를 알칼리, 정련제와 함께 프로필렌글리콜(PG)를 0.1~1g/ℓ첨가하여, 80~100℃에서 15~30분간 처리한 후, 열탕 수세하여 전처리하는 단계와;
   분자구조에 하기 화학식 1로 표시되는 구조의 모노아조계 분산염료 또는 화학식 2로 표시되는 구조의 안트라퀴논계 분산염료를 사용하여, 상기 전처리 단계를 거친 포지를 115 내지 120℃에서 20분 이상 염색하는 단계와;
   상기 염색이 이루어진 포지를 후처리하여 미염착 염료를 제거하는 단계:
   [화학식 1]
   

   

   
   (여기서, A, B, C, D 및 E는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 니트로, 시아노, 할로겐, 메톡시, 에톡시, 아미노, 시아노에틸, 아세톡시에틸, 아릴, 벤조일옥시에틸 또는 아세트아미드기이며, R1, R2는 각각 독립적으로 탄소수 3~10의 알킬기이다)
   [화학식 2]
   

   

   
   (여기서, R3, R4는 각각 독립적으로 탄소수 3~10의 알킬기이다)
2. 삭제
3. 하기 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리프로필렌과 폴리에스테르의 혼합 소재 포지의 일욕 포염방법:
   염색할 포지를 전처리하는 단계와;
   분자구조에 하기 화학식 1로 표시되는 구조의 모노아조계 분산염료 또는 화학식 2로 표시되는 구조의 안트라퀴논계 분산염료를 사용하여, 상기 전처리 단계를 거친 포지를, 상온에서 1~2℃/min의 속도로 90~100℃까지 승온시키고, 100℃ 온도에서 10~20분간 유지시킨 후, 다시 1~2℃/min의 승온 속도로 115~120℃로 승온하여 30~60분간 가열하여 염색하는 단계와;
   상기 염색이 이루어진 포지를 후처리하여 미염착 염료를 제거하는 단계:
   [화학식 1]
   

   

   
   (여기서, A, B, C, D 및 E는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 에틸, 니트로, 시아노, 할로겐, 메톡시, 에톡시, 아미노, 시아노에틸, 아세톡시에틸, 아릴, 벤조일옥시에틸 또는 아세트아미드기이며, R1, R2는 각각 독립적으로 탄소수 3~10의 알킬기이다)
   [화학식 2]
   

   

   
   (여기서, R3, R4는 각각 독립적으로 탄소수 3~10의 알킬기이다)