KR101926624B1

KR101926624B1 - 염색 견뢰도가 우수한 개질된 폴리프로필렌 섬유용 청색 염료 조성물

Info

Publication number: KR101926624B1
Application number: KR1020170147398A
Authority: KR
Inventors: 박상률
Original assignee: 태흥디앤씨주식회사
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2018-12-07

Abstract

본 발명은 염색 견뢰도가 우수한 개질된 폴리프로필렌 섬유용 청색염료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 메틴계 염료 화합물; 안트라퀴논계 염료 화합물 중에서 선택된 3종 이상의 염료 화합물들이 특정 조합 및 함량으로 혼합함으로써, 개질된 폴리프로필렌 섬유에 염색시 세탁 견뢰도가 우수하여 청색 색상을 온전히 발현할 수 있고, 우수한 빌드업(Build-up)과 더불어 마찰 및 일광 견뢰도를 향상시킬 수 있는 염색 견뢰도가 우수한 개질된 폴리프로필렌 섬유용 청색혼합 염료 조성물에 관한 것이다.

Description

염색 견뢰도가 우수한 개질된 폴리프로필렌 섬유용 청색 염료 조성물{BLUE DYE COMPOSITION HAVING HIGH COLOR FASTNESS FOR MODIFICATED POLYPROPYLENE FABRICS}

폴리프로필렌(Polypropylene; PP)은 하기 구조식과 같이 탄화수소로 이루어진 고분자 물질로 형성되어 있다. 이러한 폴리프로필렌은 비중이 낮아 가볍고 수분 흡수 및 정전기 발생이 없으며 균이 생성될 수 없어 자동차 내장제, 위생 소재 등으로 각광을 받고 있다. 또한 폴리프로필렌은 열전도도가 낮아 보온성이 우수하고 내약품성, 내마모성 및 탄성이 뛰어나 최근 다양한 섬유 소재로의 개발이 진행되고 있다. 현재 폴리프로필렌 섬유는 일반적으로 짧은 섬유(Staple fiber)나 필라멘트(Filament)사로 제조되고 있다.

[PP 구조식]

그러나, 폴리프로필렌 섬유는 실제 소수성이면서 고결정성으로 이루어져 있기 때문에 물이나 염료의 침투가 어려워 염색이 잘 되지 않는다는 단점을 지닌다. 구체적으로, 폴리프로필렌 섬유는 비극성 구조와 2/3 이상의 높은 결정영역을 갖는 분자 구조의 치밀함 때문에 후염색이 잘 되지 않으며, 그 결과 원착사가 폴리프로필렌 섬유의 대부분을 차지하고 있는바 색상이 제한되어 일반 의류용 섬유로의 이용에는 한계가 있다.

이에, 소수성인 폴리프로필렌 섬유를 착색, 염착하기 위해 고분자 화합 물질에 안료 계열의 염료를 혼합 후 방사하여 색상을 부여하는 방법으로 수지 칩(Chip)을 제조하는 형태가 일반적으로 사용되고 있으나, 다양한 색상을 부여하지 못하는 폴리프로필렌 섬유의 근본적 문제를 해소하지는 못하고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 폴리프로필렌을 염착이 가능하도록 화학적으로 개질한 폴리프로필렌(Modificated Polypropylene; MPP) 섬유가 제안되었다. 예를 들어, 폴리프로필렌에 기능성 고분자 물질과 비결정 기능성 고분자 물질을 첨가하여 수용성기 또는 반응기를 부여함으로써 염착이 가능하도록 제조하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 국내에서도 일부 업체가 현재 폴리프로필렌 섬유의 개질화에 성공하여 시판하고 있는 상황이다.

그러나, 이러한 개질 폴리프로필렌 역시 실제 의류용 소재로 적용하기에는 아직 어려움이 많다. 개질화한 섬유 또한 섬유 상에 결합기를 적용하지 못하고 있는 관계로, 흡착은 이루어지지만 수세나 세탁에 의해 지속적으로 염료가 빠져나오는 현상을 제어할 수 없는 실정이며, 섬유용으로 요구되는 침염 및 날염공정 후 세탁 견뢰도(4급 이상), 마찰 견뢰도(4급 이상) 및 일광 견뢰도(3-4급 이상)를 만족시키지 못하고 있는 것이다.

이에, 개질된 폴리프로필렌 섬유에 적용하기 위한 것으로, 우수한 염착률(Adsorption ratio), 빌드업(Build-up) 특성과 더불어 섬유용으로 적합한 세탁, 마찰 및 일광 견뢰도 등급을 만족시킬 수 있는 새로운 형태의 염료 개발이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2005-0069542호 (2005.07.05.)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 염색 또는 날염을 위해 개질 폴리프로필렌 섬유에 적용 시 청색의 색상을 온전히 발현할 수 있고 우수한 빌드업(Build-up)과 더불어 염색 견뢰도를 향상시킬 수 있는 새로운 형태의 청색혼합 염료 조성물을 제공한다. 이를 통해, 본 발명은 폴리프로필렌 섬유의 가치를 한층 더 제고시킬 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하고자, 본 발명은 메틴계 염료 화합물; 안트라퀴논계 염료 화합물 중에서 선택된 3종 이상의 염료 화합물들이 특정 조합 및 함량으로 혼합된 것을 특징으로 하는, 염색 견뢰도가 우수한 개질된 폴리프로필렌 섬유용 청색염료 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 혼합 염료 조성물로 개질 폴리프로필렌 섬유를 염색 또는 날염 시 청색 색상을 완벽하게 구현할 수 있고, 우수한 빌드업(Build-up)과 더불어 섬유용으로 요구되는 마찰 및 일광 견뢰도를 기준등급 이상으로 만족시킬 수 있으며, 또한, 본 발명에 따른 혼합 염료 조성물은 유해성분을 포함하지 않아 친환경적이다.

도 1은 본 발명에 따른 청색(Blue) 염료 조성물로 염색된 개질 폴리프로필렌의 염착 특성 및 염색 견뢰도를 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명에서 사용된 각각의 염료 화합물로 염색된 개질 폴리프로필렌의 염착 특성 및 염색 견뢰도를 나타내는 사진이다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 염료 조성물은 염착이 가능하도록 개질된 폴리프로필렌 섬유에 적용하기 위한 우수한 염색 견뢰도를 갖는 염료 조성물로서, 하기 화학식 M1으로 표시되는 메틴계 염료 화합물; 하기 화학식 AN1 내지 AN3로 표시되는 안트라퀴논계 염료 화합물; 중에서 선택된 3종 이상의 염료 화합물이 혼합된 것을 특징으로 한다.

[화학식 M1]

[화학식 AN1]

[화학식 AN2]

[화학식 AN3]

본 발명에 있어서, 상기 화학적으로 염착이 가능하도록 개질된 폴리프로필렌 섬유는 폴리프로필렌 섬유에 비결정 고분자 물질 및 결정성이 낮은 고분자 물질을 첨가하여 수용성기 또는 반응기를 부여함으로써 염색 및 날염이 가능하도록 개질한 것이다.

구체적으로, 상기 개질된 폴리프로필렌(Modificated Polypropylene; MPP) 섬유는 하기 구조식 1 및 2와 같이 소수성인 폴리프로필렌 칩(Chip)에 친수성기를 갖는 EVA(Ethylene-co-Vinylacetate)가 첨가되어 컴파운딩(Compounding)된 것, 또는 폴리프로필렌에 하이드록시기 또는 에테르기를 갖는 방향족 화합물이 공중합된 것일 수 있다.

[MPP 구조식 1]

[MPP 구조식 2]

본 발명의 구체적인 실시 예에서, 본 발명의 염료 조성물은 하기 화학식 M1, 화학식 AN1, 화학식 AN2 및 화학식 AN3로 표시되는 화합물이 혼합된 청색(Blue) 염료 조성물일 수 있다.

[화학식 M1]

[화학식 AN1]

[화학식 AN2]

[화학식 AN3]

본 발명의 구체적인 실시 예에서, 상기 화학식 M1의 염료는 메틴(Metine) 계 염료로서 색상 및 빌드업(Buid-Up)을 최대화하면서 염색 견뢰도를 향상시키는 역할을 하고, 상기 화학식 AN1~AN3의 염료는 안트라퀴논(Anthraquinone) 타입으로서 염착 특성과 세탁 및 일광 견뢰도를 개선하고 선명한 색상 부여 등 색상 및 견뢰도를 전체적으로 조절하는 역할을 한다.

본 발명의 청색(Blue) 염료 조성물은 상기 화학식 M1의 화합물 50~60 중량%; 화학식 AN1의 화합물 5~10 중량%; 화학식 AN2의 화합물 15~25 중량%; 및 화학식 AN3의 화합물 10~20 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다. 화합물들의 함량이 상기 범위일 때 청색 계열에 해당하는 색을 최적으로 발현할 수 있고 우수한 빌드업(Build-up) 특성과 더불어 세탁, 마찰 및 일광 견뢰도를 소망하는 수준으로 동시에 만족시킬 수 있어, 우수한 염색 견뢰도를 갖는다.

본 발명에 사용되는 염료 조성물에는 발명의 목적 및 효과를 저해하지 않는 범위 내에서 가용화제, 완충제, 빙결방지제 등의 기타 성분이 추가로 포함될 수 있다. 여기서, 상기 가용화제는 염료의 뭉침을 방지하고 용해를 용이하게 해주는 성분이고, 상기 완충제는 저장 및 보관시 염료의 분해를 막아주기 위해 pH를 완충하는 역할을 하는 성분이며, 상기 빙결방지제는 액상 냉동 보관시 어는점을 낮춰주어 액상 염료가 얼지 않게 하는 역할을 하는 성분이다. 이러한 기타 첨가제는 조성물 전체 중량 기준 약 1~20 중량%의 범위로 첨가되는 것이 적절하다.

상기 완충제는 저장 보관시 염료의 분해를 막아주기 위하여 혼합물 염료를 용해시킨 수용액의 pH를 3 내지 7로 조절하는 염으로, 예를 들어, 탄산나트륨(sodium carbonate), 중탄산나트륨(sodium bicarbonate), 아세트산나트륨(sodium acetate), 붕산나트륨(sodium borate), 시트르산나트륨(sodium citrate), 인산일수소나트륨(sodium monohydrogen phosphate) 및 인산이수소나트륨(sodium dihydrogenphosphate) 등을 사용할 수 있다.

또한 필요에 따라 빙초산, 분산제(예컨대, 나프탈렌계 분산제 및 폴리옥시에틸렌옥 사이드알킬알콜계 분산제), 유연제(예컨대, 에스터계 탄성고분자를 유화분산시킨 에멀젼) 및 오염방지제(예컨대, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르) 중 하나 이상이 추가로 포함될 수 있다. 이들은 0.5g/l 정도의 함량으로 물에 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 분산제는 염료의 분산성 및 용해도를 높이기 위하여 사용될 수 있다.

고착제는 염료가 섬유에 흡착 후 쉽게 빠져 나오지 않도록 하여 원단에 염료의 염착을 향상시키기 위한 것으로, 상기 고착제는 염색공정에서 사용하는 통상의 것을 채용할 수 있으나 바람직하게는 염료의 염착성 및 고착제로 인한 염료의 색상 저하를 방지하기 위하여 실리콘계 고착제를 염색물에 1~12g/l, 바람직하게는 10g/l의 양으로 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 따른 염료 조성물을 사용하여 수득된 개질 폴리프로필렌 염색물 및 날염물은 착색도(Fixation), 균염성(Levelness) 및 빌드업(Build-up)이 뛰어나고, 4급 이상의 세탁 견뢰도, 4급 이상의 마찰 견뢰도를 지닌다.

이하, 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 청색(Blue) 염료 조성물의 제조

하기 화학식 M1의 화합물 60 중량%; 화학식 AN1의 화합물 10 중량%; 화학식 AN2의 화합물 15 중량%; 및 화학식 AN3의 화합물 15 중량%;를 포함하는 것이 바람직하다. 이 염료군을 균일하게 혼합하여 청색(Blue)염료 조성물을 제조하였다.

[화학식 M1] : C.I. Disperse Blue 354

[화학식 AN1] : C.I. Disperse Blue 72

[화학식 AN2] : C.I. Solvent Blue 104

[화학식 AN3] : C.I. Disperse Blue 87

실험예 : 염착 특성 및 견뢰도 평가

상기 실시예 1에 따라 제조된 각각의 염료 조성물과 음이온계(Anionic) 분산균염제(Leveling agent), 고착제(Fixing agent), CH₃COOH, 나프탈렌타입 분산제(Naphthalene type dispersing agent), 비이온계 계면활성제 (Nonionic Surfactant)등을 사용하여, 하기와 표 1과 같은 조건으로 개질 폴리프로필렌/우레탄(90/10) 섬유를 침염(Dyeing) 및 날염(Printing)하였다.

침염(Dyeing) 조건
염료	0.5~3.0% (o.w.f)
CH₃COOH, CH₃COONa	pH 4.5
온도 x 시간	Increasing dyeing method: 110℃--> 130℃, 130℃ x 30-40min.
액비(Liquor Ratio)	1:20
염색직물	MPP
환원 세정(Reduction Clearing; R.C.)
하이드로설파이트	1.5g/l
NaOH(38 be')	1g/l
온도 x 시간	85℃ x 10min.

날염(Printing) 조건
염료(Dyes)	10g/l
날염 페이스트 (Printing paste)	90g/l
날염(Printing)	Screen or Roller Print
1차 건조 (Pri drying)	100℃ x 2-5min.
I.R. Heating	150℃ x 7-8min.
수세(Washing)	온수 (40℃)
환원 세정 (Reduction Clearing)	상기 R.C. 방법 참조
수세(Washing)	냉수(20℃)
건조(Drying)	100℃ x 2-5min.

Stock thickener(단위: 중량부)
Thickening paste (Guar 1/Starch 1)	500-700
타르타르산/시트르산 (pH 5-6)	2-3
레벨링제 (Levelling agent)	10-20
물	300-500
환원억제제(염소산나트륨)	2-5
합계	1000

각 피염물의 염색 견뢰도(세탁 견뢰도 및 마찰 견뢰도), 및 염착 특성을 평가하여 하기 표 2 및 도 1에 나타내었다.

	세탁 견뢰도 (시험방법 : KS K ISO 105-C06)			마찰 견뢰도 (시험방법 : KS K 0650)
	Al	C	P	Dry	Wet
Dyeing	4-5	4-5	4-5	4-5	4-5
Printing	4-5	4-5	4-5	4-5	4-5

* Al: Alteration(변퇴색)

* C: Cotton(면)

* P: Polyester(폴리에스터)

세탁 견뢰도 측정 실험은 염색 가공시 불완전한 염착으로 염색물을 세탁했을 때, 색상이 변하는 정도와 다른 섬유로 염료가 이염되는 정도를 알아보기 위한 시험으로서, 상기 표 2의 결과에 따르면, 실시예 1의 염료 조성물은 우수한 세탁 견뢰도를 가지는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 염료 조성물은 염료의 필수적인 충족 조건인 세탁 견뢰도가 우수하므로 이염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

마찰 견뢰도는 염색물이 건조시 또는 습윤시에 다른 섬유와 마찰하여 그것을 오염시키지 않는 성질을 나타내는 것으로서 상기 표 2를 참고하면 본 발명의 염료 조성물은 마찰 견뢰도 또한 우수한 것을 확인할 수 있다.

또한 도 1 및 도 2를 비교하면 본 발명에 따른 청색 염료 조성물은 도 2에 나타난 각각의 염료에 비하여 월등히 높은 빌드업(Build-up)을 나타내고 있어, 본 발명의 청색 염료 조성물은 상대적으로 고농도의 염료가 염착되어 현색성이 우수하다는 것을 알 수 있다.

Claims

하기 화학식 M1으로 표시되는 메틴계 염료 화합물;
하기 화학식 AN1 내지 AN3로 표시되는 안트라퀴논계 염료 화합물;
중에서 선택된 3종 이상의 염료 화합물이 혼합된 것을 특징으로 하는,
염색 견뢰도가 우수한 개질된 폴리프로필렌 섬유용 청색 염료 조성물:
[화학식 M1]

[화학식 AN1]

[화학식 AN2]

[화학식 AN3]
제1항에 있어서,
상기 염착이 가능하도록 개질된 폴리프로필렌 섬유는, 소수성인 폴리프로필렌 칩(Chip)에 친수성기를 갖는 EVA(Ethylene-co-Vinylacetate)가 첨가되어 컴파운딩(Compounding)된 것, 또는 폴리프로필렌에 하이드록시기 또는 에테르기를 갖는 방향족 화합물이 공중합된 것임을 특징으로 하는 염료 조성물.
제1항에 있어서,
하기 화학식 M1, 화학식 AN1, 화학식 AN2 및 화학식 AN3로 표시되는 화합물이 혼합된 것을 특징으로 하는, 염료 조성물:
[화학식 M1]

[화학식 AN1]

[화학식 AN2]

[화학식 AN3]
제3항에 있어서,
상기 화학식 M1의 화합물 50~60 중량%; 화학식 AN1의 화합물 5~10 중량%; 화학식 AN2의 화합물 5~15 중량%; 및 화학식 AN3의 화합물 10~20 중량%;가 포함된 것을 특징으로 하는, 염료 조성물.