KR101762513B1 - 천연 세제를 이용한 염색방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 천연 세제를 이용한 염색방법에 관한 것으로서, 원단을 전처리하는 전처리단계; 및 상기 원단을 염색하는 염색단계;를 포함하며, 상기 전처리단계는 상기 원단을 준비하는 준비단계; 물, 정련제(Scouring Agent) 및 과탄산소다(Sodium Percarbonate)를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계; 상기 혼합물에 상기 원단을 투입하는 투입단계; 상기 혼합물을 가열하여 반응시키는 반응단계; 및 상기 혼합물에 시트릭산(Citric Acid) 및 과수중화제를 첨가하여 중화시키는 중화단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래와 달리, 천연 세제인 과탄산소다, 시트릭산 그리고 중탄산나트륨 등을 사용하면서도, 최적의 공정 및 물질간 함량비율을 구성함으로써, 공정수를 약 10% 가량, 공정시간을 약 40분 이상 획기적으로 단축시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

천연 세제를 이용한 염색방법 {METHOD OF DYEING USING NATURAL DETERGENT}
본 발명은 천연 세제를 이용한 염색방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 종래와 달리, 천연 세제인 과탄산소다, 시트릭산 그리고 중탄산나트륨 등을 사용하면서도, 최적의 공정 및 물질간 함량비율을 구성함으로써, 공정수 및 공정시간을 획기적으로 단축시키면서도, 섬유표면의 손상이 적고 파열강도가 개선되며, 화석연료와 화학약품의 사용량을 현저히 감소시켜 친환경적인 천연 세제를 이용한 염색방법에 관한 것이다.
종래의 산업용 표백법 중에서 저온처리에 의한 표백방법으로 염소계 표백제인 아염소산나트륨이나 차아염소산나트륨을 사용하는 방법은 낮은 온도에서 단시간에 강한 표백효과를 나타내지만, 기계부식 및 염소계 표백제의 사용으로 인해 발생하는 염소가 결합한 해로운 유기할로겐의 독성으로 인한 환경적 폐해가 가장 큰 문제였으며, 표백 후에 수세가 불충분할 경우 소재에 잔존한 염소계 표백제가 차기공정인 염색 과정에서 염료 분자를 분해하여 색상의 변퇴나 불균염을 유발할 수 있고, 잔류하는 활성염소로 인해 섬유류에 대한 황변의 발생등 문제점이 크기 때문에 최근에는 대부분의 산업분야에서 염소계 표백제의 사용이 감소 내지는 금지되는 추세다.
상기와 같은 염소계 표백제의 이산화염소 등으로 인한 폐해를 극복하기 위해 과산화수소를 이용한 표백법으로 산소계 표백법이 전환되고는 있지만, 염소계 표백법에 비해 현저히 낮은 백도 때문에 섬유 염색분야 등 산업계에서는 소비자의 요구에 따른 고백도의 품질을 실현하고자 부득이하게 수차례에 걸친 100℃ 이상의 고온 처리 공정을 반복할 수밖에 없었고 이로 인한 에너지의 과소비와 긴 작업공정은 채산성의 저하로 이어질 수밖에 없으며, 장시간에 걸친 고온의 표백 과정에서 섬유류의 셀룰로오스가 산화섬유소화로 변화되어 야기되는 강도의 저하는 표백물의 내구성을 훼손하는 가장 심각한 문제점으로 대두 되고 있다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 산업계에서는 과산화수소의 저온 처리법이 근래에 사용되고 있지만 100℃전후의 고온처리에 비해 현저히 낮은 백색도와 긴 공정시간 및 가성소다 등의 강알칼리제의 과다한 사용 등으로 인한 또 다른 문제점이 나타나고 있다.
특히, 종래의 염색공정에 따르면, 과산화수소, 아세트산, 가성소다 등의 사용으로 섬유표면의 손상도가 높으며, 공정시간이 길고 과도한 화학약품 사용으로 환경적인 문제가 발생하였다. 또한, 재생섬유에의 표백에 적합하지 않은 문제가 있었다.
따라서, 염색을 위한 섬유의 전처리 공정을 포함한 염색공정에서 이러한 문제점을 해결하기 위한 새로운 공정개발이 요구되고 있다.
한국등록특허 제10-0952440호
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래와 달리, 천연 세제인 과탄산소다, 시트릭산 그리고 중탄산나트륨 등을 사용하면서도, 최적의 공정 및 물질간 함량비율을 구성함으로써, 공정수를 약 10% 가량, 공정시간을 약 40분 이상 획기적으로 단축시킬 수 있는 천연 세제를 이용한 염색방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
최적의 천연세제 및 각 성분간의 비율을 최적화함으로써, 공정최대온도를 15℃ 이상 현저히 낮출 수 있어서, 가열비용이 절감될 뿐만 아니라, 화학약품의 사용을 줄일 수 있어 친환경적이면서도 경제적인 천연 세제를 이용한 염색방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 사용물질 및 공정조건을 최적화함으로써, 섬유표면의 손상을 최소화하면서도 파열강도를 현저히 개선할 수 있는 천연 세제를 이용한 염색방법에 관한 것이다.
뿐만 아니라, 섬유표면의 손상을 최소화할 수 있으므로, 재생섬유에도 동일한 전처리 및 염색공정 적용할 수 있어 효과적인 천연 세제를 이용한 염색방법에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 천연세제를 이용한 염색방법은, 원단을 전처리하는 전처리단계; 및 상기 원단을 염색하는 염색단계;를 포함할 수 있다.
상기 전처리단계는, 상기 원단을 준비하는 준비단계; 물, 정련제(Scouring Agent) 및 과탄산소다(Sodium Percarbonate)를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계; 상기 혼합물에 상기 원단을 투입하는 투입단계; 상기 혼합물을 가열하여 반응시키는 반응단계; 및 상기 혼합물에 시트릭산(Citric Acid) 및 과수중화제를 첨가하여 중화시키는 중화단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 염색단계는, 상기 전처리단계를 거친 원단을 중성염에 투입하는 중성염 투입단계; 상기 중성염에 염료를 투입하여 염색용액을 제조하는 염색용액 제조단계; 상기 염색용액에 중탄산나트륨(Sodium Bicarbonate)을 첨가하는 첨가단계; 상기 전처리단계를 거친 원단에 상기 염색용액을 반응시키는 염색반응단계; 및 상기 전처리단계를 거친 원단을 물로 세척한 후, 시트릭산(Citric Acid)으로 산중화시키는 산중화단계;를 포함할 수 있다.
상기 혼합단계에서, 상기 원단 100중량부에 대하여, 상기 과탄산소다를 1 내지 15중량부로 포함할 수 있으며, 상기 혼합단계에서, 상기 정련제는 계면활성제(surfactant)를 포함하며, 상기 정련제와 상기 과탄산소다의 함량비율은 1:7 내지 1:12일 수 있다.
상기 혼합단계에서, 상기 원단 100중량부에 대하여, 상기 물은 350 내지 700중량부로 포함할 수 있으며, 상기 반응단계에서, 반응온도는 40 내지 85℃이며, 반응시간은 30 내지 90분이고, 상기 반응단계에서, 상기 가열시간은 10 내지 20분이며, 상기 가열시의 승온속도는 2.4 내지 2.9℃/분일 수 있다.
또한, 상기 준비단계에서, 상기 원단은 천연섬유(natural fiber), 화학섬유(chemical fiber) 또는 재생섬유(regenerated fiber) 중 적어도 하나를 포함하며, 교직물(union cloth) 또는 편직물(knitted fabric) 적어도 하나의 형태로 이루어질 수 있다.
상기 투입단계에서, 상기 혼합물의 온도는 30 내지 50℃이며, 상기 혼합물에 상기 원단을 5 내지 15분간 유지할 수 있으며, 상기 중화단계는, 상기 시트릭산으로 10 내지 20분간 산중화한 후, 상기 과수중화제로 10 내지 20분간 과수중화하며, 중화온도는 30 내지 50℃일 수 있다.
상기 과탄산소다는 유효산소를 9 내지 11중량%로 포함하며, 상기 시트릭산은 비중이 1.45 내지 1.58이고 녹는점이 135 내지 152℃인 결정형태일 수 있으며, 상기 과수중화제는 이산화망간 또는 카탈리아제(catalase) 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 상기 염색용액 제조단계는, 30 내지 50℃에서 5 내지 15분간 이루어질 수 있다.
또한, 상기 첨가단계는, 50 내지 70℃에서 10 내지 20분간 상기 중탄산나트륨의 첨가가 이루어지며, 상기 염색반응단계는, 50 내지 70℃에서 40 내지 80분간 반응이 이루어질 수 있다.
상기 산중화단계에서, 상기 세척은 적어도 2회 이상 이루어지며, 35 내지 45℃에서 1회당 8 내지 12분간 이루어질 수 있으며, 상기 산중화단계는, 상기 세척 후 30 내지 50℃에서 10 내지 20분간 산중화반응이 이루어질 수 있다.
또한, 상기 염색단계 이후에, 상기 원단을 후처리하는 후처리단계;를 더 포함하며, 상기 후처리단계는, 상기 염색단계를 거친 원단을 가열하여 비누액으로 소핑(Soaping)하는 소핑단계; 및 상기 염색단계를 거친 원단을 물로 세척하는 세척단계;를 포함할 수 있다.
상기 소핑단계에서, 상기 가열시간은 15 내지 25분이며, 상기 가열시의 승온속도는 1.8 내지 2.2℃/분일 수 있으며, 상기 소핑단계에서, 소핑온도는 75 내지 95℃이며, 소핑시간은 10 내지 20분일 수 있다.
또한, 상기 세척단계에서, 상기 세척은 적어도 3회 이상 이루어지며, 첫 번째 세척의 경우, 35 내지 45℃에서 13 내지 18분간 세척이 이루어지며, 두 번째 세척부터는 35 내지 45℃에서 1회당 8 내지 12분간 세척이 이루어질 수 있다.
본 발명의 천연 세제를 이용한 염색방법에 따르면, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래와 달리, 천연 세제인 과탄산소다, 시트릭산 및 중탄산나트륨 등을 사용하면서도, 최적의 공정 및 물질간 함량비율을 구성함으로써, 공정수를 약 40% 가량, 공정시간을 약 30분 이상 획기적으로 단축시킬 수 있는 장점이 있다.
최적의 천연세제 및 각 성분간의 비율을 최적화함으로써, 공정최대온도를 15℃ 이상 현저히 낮출 수 있어서, 가열비용이 절감될 뿐만 아니라, 화학약품의 사용을 줄일 수 있어 친환경적이면서도 경제적인 장점이 있다.
또한, 사용물질 및 공정조건을 최적화함으로써, 섬유표면의 손상을 최소화하면서도 파열강도를 현저히 개선할 수 있는 장점이 있다.
뿐만 아니라, 섬유표면의 손상을 최소화할 수 있으므로, 재생섬유에도 동일한 전처리 및 염색공정 적용할 수 있어 효과적인 장점이 있다.
도 1은 종래의 염색방법(Traditional Process)과 본 발명의 천연 세제를 이용한 염색방법(Natural Detergent Process)에 의한 섬유의 표면을 촬영한 주사전자현미경(SEM) 사진
도 2는 종래의 염색방법(Traditional Process)과 본 발명의 천연 세제를 이용한 염색방법(Natural Detergent Process)에 의한 섬유의 표면을 촬영한 주사전자현미경(SEM) 사진
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 발명은 천연 세제를 이용한 염색방법에 관한 것으로, 크게 전처리단계(S10); 염색단계(S20); 및 후처리단계(S30);를 포함할 수 있다.
먼저, 전처리단계(S10)는 원단을 전처리하는 단계로, 준비단계(S11); 혼합단계(S12); 투입단계(S13); 반응단계(S14); 및 중화단계(S15);를 포함할 수 있다.
상기 준비단계(S11)는 상기 원단을 준비하는 단계이다. 여기서 원단은 천연섬유(natural fiber), 화학섬유(chemical fiber) 또는 재생섬유(regenerated fiber) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 재생섬유를 포함할 수 있다. 이는 저온공정이면서도 공정시간이 단축되고 화학약품의 사용을 최소화함으로써, 섬유표면의 손상을 최소화할 수 있는 바, 재생섬유에 그대로 적용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 원단은 교직물(union cloth) 또는 편직물(knitted fabric) 적어도 하나의 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 혼합단계(S12)는 물, 정련제(Scouring Agent) 및 과탄산소다(Sodium Percarbonate)를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계이다. 이는 원단의 표백 등의 전처리를 위한 혼합물을 준비하기 위한 공정이다.
상기 혼합단계(S12)에서, 상기 원단 100중량부에 대하여, 상기 과탄산소다를 1 내지 15중량부로 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 2 내지 5중량부, 더 바람직하게는, 3 내지 4중량부, 가장 바람직하게는, 3중량부로 포함할 수 있다. 1중량부 미만인 경우에는, 원단의 백도가 현저히 저하되는 문제가 있으며, 15중량부를 초과하는 경우에는, 섬유가 손상되고 강도가 저하되는 문제가 있다.
상기 정련제는 계면활성제(surfactant)를 포함할 수 있다. 이는 계면에 흡착하여 그 표면장력을 감소시킴으로써, 세척 및 표백의 효율을 증대시키는 역할을 한다.
상기 정련제와 상기 과탄산소다의 함량비율은 1:7 내지 1:12일 수 있다. 바람직하게는, 1:9 내지 1:11, 더 바람직하게는, 1:10일 수 있다. 1:7미만인 경우에는 정련제가 과탄산소다의 표백효능을 오히려 저하시키는 문제가 있으며, 1:12를 초과하는 경우에는 섬유의 손상이 문제된다.
또한, 상기 혼합단계(S12)에서, 상기 원단 100중량부에 대하여, 상기 물은 350 내지 700중량부로 포함할 수 있다. 바람직하게는, 400 내지 600중량부로 포함할 수 있으며, 더 바람직하게는, 450 내지 550중량부로 포함할 수 있다. 350중량부 미만인 경우에는, 원단 곳곳에 효율적으로 혼합물이 분산되기 어려우며, 700중량부를 초과하는 경우에는 과탄산소다 및 정련제가 과도하게 희석되어 표백성능이 저하되는 문제가 있다.
상기 과탄산소다는 유효산소를 9 내지 11중량%로 포함하는 것이 표백성능의 극대화를 위해 바람직하다.
또한, 투입단계(S13)는 상기 혼합물에 상기 원단을 투입하는 단계이다. 상기 투입단계(S13)에서, 상기 혼합물의 온도는 30 내지 50℃이며, 상기 혼합물에 상기 원단을 5 내지 15분간 유지하는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 상기 혼합물의 온도는 35 내지 45℃이며, 상기 혼합물에 상기 원단을 8 내지 12분간 유지할 수 있다. 이 범위에서 상기 혼합물이 상기 원단 곳곳에 효율적으로 침투할 수 있다.
또한, 반응단계(S14)는 상기 혼합물을 가열하여 반응시키는 단계이다. 이는 원단과 혼합물간의 반응으로 표백 등의 원단을 전처리하는 공정이다.
상기 반응단계(S14)에서, 반응온도는 40 내지 85℃이며, 반응시간은 30 내지 90분일 수 있다. 바람직하게는, 반응온도는 70 내지 85℃이며, 반응시간은 30 내지 45분일 수 있으며, 더 바람직하게는, 반응온도는 80℃이며, 반응시간은 30분일 수 있다. 이 범위 내에서, 종래의 전처리공정에서와 동일한 정도의 백도를 구현할 수 있다.
상기 반응단계(S14)에서, 상기 가열시간은 10 내지 20분이며, 상기 가열시의 승온속도는 2.4 내지 2.9℃/분일 수 있으며, 바람직하게는, 상기 가열시간은 14 내지 16분이며, 상기 가열시의 승온속도는 2.5 내지 2.7℃/분일 수 있다. 이 범위 내에서 반응효율을 극대화할 수 있다.
또한, 중화단계(S15)는 상기 혼합물에 시트릭산(Citric Acid) 및 과수중화제를 첨가하여 중화시키는 단계이다. 이는 산중화 및 과수중화를 위한 공정이다.
상기 중화단계(S15)는, 상기 시트릭산으로 10 내지 20분간 산중화한 후, 상기 과수중화제로 10 내지 20분간 과수중화하며, 중화온도는 30 내지 50℃일 수 있다. 바람직하게는, 상기 시트릭산으로 13 내지 17분간 산중화한 후, 상기 과수중화제로 13 내지 17분간 과수중화하며, 중화온도는 35 내지 45℃일 수 있다. 수차례의 실험결과, 이 범위 내에서 산중화 및 과수중화의 효율을 극대화할 수 있음을 확인하였다.
상기 시트릭산은 비중이 1.45 내지 1.58이고 녹는점이 135 내지 152℃인 결정형태인 것이 바람직하다. 다양한 형태의 시트릭산 중에서 상기 비중 및 녹는점을 갖는 결정형태의 시트릭산이 본 발명의 공정에서의 가장 적합하며 중화효율도 우수하다.
상기 과수중화제는 이산화망간 또는 카탈리아제(catalase) 중 적어도 하나를 포함하며, 바람직하게는, 카탈리아제를 포함할 수 있다. 이는 친환경적이면서도 잔류하는 과산화수소를 효과적으로 제거하는 역할을 한다.
다음으로, 염색단계(S20)는 상기 원단을 염색하는 단계로, 중성염 투입단계(S21); 염색용액 제조단계(S22); 첨가단계(S23); 염색반응단계(S24); 및 산중화단계(S25);를 포함할 수 있다.
상기 중성염 투입단계(S21)는 상기 전처리단계를 거친 원단을 중성염에 투입하는 단계이다. 이는 염색의 원단에의 고착성을 높이기 위한 공정이다.
상기 중성염은 액상소금 또는 황산나트륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 중성염이 황산나트륨인 경우에는, 이 중성염 투입단계(S21)는 상기 염색반응단계(S24) 이후로 이동할 수 있다.
또한, 상기 염색용액 제조단계(S22)는 상기 중성염에 염료를 투입하여 염색용액을 제조하는 단계이다. 이는 본격적인 원단에의 염색을 위해 염료를 투입하는 공정이다.
상기 염색용액 제조단계(S22)는, 30 내지 50℃에서 5 내지 15분간 이루어지는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는, 37 내지 43℃에서 8 내지 12분간 이루어지는 것이 효과적이다. 이 범위내에서, 중성염과 염료가 효율적으로 분산되어 원단에 고르게 적용될 수 있다.
또한, 상기 첨가단계(S23)는 상기 염색용액에 중탄산나트륨(Sodium Bicarbonate)을 첨가하는 단계이다. 이는 염료가 원단에 용이하게 염색되도록 하기 위하여 원단의 단백질을 변화시키는 알칼리 성분을 첨가하는 공정이다.
상기 첨가단계(S23)는, 50 내지 80℃에서 10 내지 20분간 상기 중탄산나트륨의 첨가가 이루어지는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는, 55 내지 65℃에서 12 내지 17분간 상기 중탄산나트륨의 첨가가 이루어지는 것이 효과적이다. 이 범위 내에서 염색용액에 중탄산나트륨이 잘 용해되고 분산된다.
또한, 상기 염색반응단계(S24)는 상기 전처리단계(S10)를 거친 원단에 상기 염색용액을 반응시키는 단계이다. 이는 염색반응으로 원단에 염료를 흡착시키는 공정이다.
상기 염색반응단계(S24)는, 50 내지 80℃에서 40 내지 80분간 반응이 이루어지는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는, 55 내지 85℃에서 55 내지 65분간 반응이 이루어지는 것이 효과적이다. 이 범위 내에서 원단에의 염색효율이 극대화된다.
또한, 산중화단계(S25)는 상기 전처리단계(S10)를 거친 원단을 물로 세척한 후, 시트릭산(Citric Acid)으로 산중화시키는 단계이다. 이는 원단에 남은 알칼리성분을 중화시키는 것으로, 알칼리기가 남아 변색을 유발하는 것을 방지하고, 염색된 원단의 안정성을 향상시키기 위한 공정이다.
상기 산중화단계(S25)에서, 상기 세척은 적어도 2회 이상 이루어지며, 35 내지 45℃에서 1회당 8 내지 12분간 이루어지는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, 상기 세척은 2회 이루어지며, 39 내지 41℃에서 1회당 9 내지 11분간 이루어지는 것이 효과적이다. 이 범위 내에서, 충분한 알칼리 세척 후에 최적화된 산중화공정이 진행됨으로써, 염색된 원단의 안정성이 극대화될 수 있다.
상기 산중화단계(S25)는, 상기 세척 후 30 내지 50℃에서 10 내지 20분간 산중화반응이 이루어지는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는, 상기 세척 후 37 내지 43℃에서 14 내지 16분간 산중화반응이 이루어지는 것이 효과적이다. 이 반응조건 하에서 비로소 효율적인 산중화반응이 구현된다.
다음으로, 후처리단계(S30)는 상기 원단을 후처리하는 단계로, 소핑단계(S31); 및 세척단계(S32);를 포함할 수 있다. 이는 염색된 원단의 퀄리티를 높이기 위한 세척공정이다.
상기 소핑단계(S31)는 상기 염색단계를 거친 원단을 가열하여 비누액으로 소핑(Soaping)하는 단계이다. 이는 불용성 염료에 의한 염색과 수지 가공에서 섬유 표면에 부착되어 있는 염료와 미반응 수지 등을 제거하기 위한 공정이다.
상기 소핑단계(S31)에서, 상기 가열시간은 15 내지 25분이며, 상기 가열시의 승온속도는 1.8 내지 2.2℃/분인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는, 상기 가열시간은 18 내지 22분이며, 상기 가열시의 승온속도는 2.0℃/분인 것이 효과적이다. 이 범위 내에서 에너지 효율을 높이면서도 원단의 표면에 부착된 염료 등을 효과적으로 제거할 수 있다.
상기 소핑단계(S31)에서, 소핑온도는 60 내지 95℃이며, 소핑시간은 10 내지 30분인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는, 소핑온도는 65 내지 85℃이며, 소핑시간은 15 내지 25분인 것이 효과적이다. 이 소핑조건 하에서 원단의 표면에 부착된 염료 등을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 상기 세척단계(S32)는 상기 염색단계를 거친 원단을 물로 세척하는 단계이다. 이는 최종적으로 원단을 세척하는 공정이다.
상기 세척단계(S32)에서, 상기 세척은 적어도 3회 이상 이루어지며, 첫 번째 세척의 경우, 35 내지 45℃에서 13 내지 18분간 세척이 이루어지며, 두 번째 세척부터는 35 내지 45℃에서 1회당 8 내지 12분간 세척이 이루어지는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는, 상기 세척은 3회 이루어지며, 첫 번째 세척의 경우, 38 내지 42℃에서 14 내지 16분간 세척이 이루어지며, 두 번째 세척부터는 38 내지 42℃에서 1회당 9 내지 11분간 세척이 이루어지는 것이 효과적이다. 이 범위 내에서 최종 원단의 세척도가 우수하다.
이하는 본 발명의 천연 세제를 이용한 염색방법의 우수성을 입증하기 위하여 실시한 실험결과이다.
본 실험에서 비교예로 사용된 종래의 염색방법(Traditional Process)은 과수안정제, 가성소다, 과산화수소, 아세트산 및 과수중화제를 사용한 전처리단계와 탄산나트륨 및 아세트산을 사용한 염색단계를 포함하는 공정이다.
먼저, 2가지 원단에 대하여 비교예와 본 발명의 실시예에 따른 원단의 파열강도에 대하여 실험하였다. 실험환경은, 21℃ 온도, 65% 습도 조건에, 실험방법은 ASTM D3786에 의하였다.
실험결과는 하기 표 1에 나타난 바와 같다.
원단 비교예 실시예 개선효과
CM30s/1 Single
Jersey (150g/㎡)		 77.36psi 553.56kpa 84.18psi 580.68kpa 8.83% 개선
Rayon30s/1+SP20D
Single Span Jersey
(200g/㎡)		 24.90psi 171.60kpa 27.00psi 186.30kpa 8.57% 개선
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 비교예보다 실시예의 원단 파열강도가 약 9% 가량 현저히 개선된 것을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 및 실시예의 염색방법에 따라 염색된 섬유의 표면을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영하였다.
그 결과는, 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 비교예에 비하여 실시예에 의한 섬유의 표면이 훨씬 매끄럽고 깨끗하며, 손상률이 월등히 낮음을 확인할 수 있었다.
따라서, 상기 실험에 의하여, 본 발명인 실시예에 따른 염색방법에 의할 경우에 종래의 염색방법에 비하여 우수한 섬유의 표면을 구현할 수 있을 뿐만 아니라, 원단의 파열강도가 현저히 높고 손상률을 월등히 낮음이 입증되었다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

Claims (20)

  1. 원단을 전처리하는 전처리단계; 및
    상기 원단을 염색하는 염색단계;를 포함하며,
    상기 전처리단계는,
    상기 원단을 준비하는 준비단계;
    물, 정련제(Scouring Agent) 및 과탄산소다(Sodium Percarbonate)를 혼합하여 혼합물을 제조하는 혼합단계;
    상기 혼합물에 상기 원단을 투입하는 투입단계;
    상기 혼합물을 가열하여 반응시키는 반응단계; 및
    상기 혼합물에 시트릭산(Citric Acid) 및 과수중화제를 첨가하여 중화시키는 중화단계;를 포함하며,
    상기 염색단계는,
    상기 전처리단계를 거친 원단을 중성염에 투입하는 중성염 투입단계;
    상기 중성염에 염료를 투입하여 염색용액을 제조하는 염색용액 제조단계;
    상기 염색용액에 중탄산나트륨(Sodium Bicarbonate)을 첨가하는 첨가단계;
    상기 전처리단계를 거친 원단에 상기 염색용액을 반응시키는 염색반응단계; 및
    상기 전처리단계를 거친 원단을 물로 세척한 후, 시트릭산(Citric Acid)으로 산중화시키는 산중화단계;를 포함하는 천연 세제를 이용한 염색방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합단계에서, 상기 원단 100중량부에 대하여, 상기 과탄산소다를 1 내지 15중량부로 포함하는 천연 세제를 이용한 염색방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합단계에서, 상기 정련제는 계면활성제(surfactant)를 포함하며, 상기 정련제와 상기 과탄산소다의 중량비율은 1:7 내지 1:12인 천연 세제를 이용한 염색방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 혼합단계에서, 상기 원단 100중량부에 대하여, 상기 물은 350 내지 700중량부로 포함하는 천연 세제를 이용한 염색방법.

  6. 제 1항에 있어서,
    상기 반응단계에서, 반응온도는 40 내지 85℃이며, 반응시간은 30 내지 90분인 천연 세제를 이용한 염색방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 반응단계에서, 상기 가열시간은 10 내지 20분이며, 상기 가열시의 승온속도는 2.4 내지 2.9℃/분인 천연 세제를 이용한 염색방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 준비단계에서, 상기 원단은 천연섬유(natural fiber), 화학섬유(chemical fiber) 또는 재생섬유(regenerated fiber) 중 적어도 하나를 포함하며, 교직물(union cloth) 또는 편직물(knitted fabric) 적어도 하나의 형태로 이루어진 천연 세제를 이용한 염색방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 투입단계에서, 상기 혼합물의 온도는 30 내지 50℃이며, 상기 혼합물에 상기 원단을 5 내지 15분간 유지하는 천연 세제를 이용한 염색방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 중화단계는, 상기 시트릭산으로 10 내지 20분간 산중화한 후, 상기 과수중화제로 10 내지 20분간 과수중화하며, 중화온도는 30 내지 50℃인 천연 세제를 이용한 염색방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 과탄산소다는 유효산소를 9 내지 11중량%로 포함하며, 상기 시트릭산은 비중이 1.45 내지 1.58이고 녹는점이 135 내지 152℃인 결정형태인 천연 세제를 이용한 염색방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 과수중화제는 이산화망간 또는 카탈리아제(catalase) 중 적어도 하나를 포함하는 천연 세제를 이용한 염색방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 염색용액 제조단계는, 30 내지 50℃에서 5 내지 15분간 이루어지는 천연 세제를 이용한 염색방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 첨가단계는, 50 내지 80℃에서 10 내지 20분간 상기 중탄산나트륨의 첨가가 이루어지며,
    상기 염색반응단계는, 50 내지 85℃에서 40 내지 80분간 반응이 이루어지는 천연 세제를 이용한 염색방법.
  15. 제 1항에 있어서,
    상기 산중화단계에서, 상기 세척은 적어도 2회 이상 이루어지며, 35 내지 45℃에서 1회당 8 내지 12분간 이루어지는 천연 세제를 이용한 염색방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 산중화단계는, 상기 세척 후 30 내지 50℃에서 10 내지 20분간 산중화반응이 이루어지는 천연 세제를 이용한 염색방법.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 염색단계 이후에, 상기 원단을 후처리하는 후처리단계;를 더 포함하며,
    상기 후처리단계는,
    상기 염색단계를 거친 원단을 가열하여 비누액으로 소핑(Soaping)하는 소핑단계; 및
    상기 염색단계를 거친 원단을 물로 세척하는 세척단계;를 포함하는 천연 세제를 이용한 염색방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 소핑단계에서, 상기 가열시간은 15 내지 25분이며, 상기 가열시의 승온속도는 1.8 내지 2.2℃/분인 천연 세제를 이용한 염색방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 소핑단계에서, 소핑온도는 60 내지 95℃이며, 소핑시간은 10 내지 30분인 천연 세제를 이용한 염색방법.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 세척단계에서, 상기 세척은 적어도 3회 이상 이루어지며, 첫 번째 세척의 경우, 35 내지 45℃에서 13 내지 18분간 세척이 이루어지며, 두 번째 세척부터는 35 내지 45℃에서 1회당 8 내지 12분간 세척이 이루어지는 천연 세제를 이용한 염색방법.
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