KR102162681B1 - 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법 - Google Patents

개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분산염료 또는 액상염료를 포함하는 상기 염색탱크(10) 내의 염욕을 상기 분산염료 또는 액상염료의 색상에 따라 131∼280분의 시간 동안 130∼140℃로 승온하는 것을 통하여 상기 염색탱크(10) 내에서 폴리프로필렌 원사를 염색하는 염색단계(S1); 상기 폴리프로필렌 원사에서 미염착부분 및 오염된 부분을 환원제를 포함하는 환원욕을 이용하여 균일하게 환원세정할 수 있는 환원세정단계(S2); 및 상기 염색탱크(10)에 잔존하는 염료잔량을 제거하도록 상기 염색탱크(10) 내에 염료잔량 제거욕을 형성하고 승온 및 승온유지한 다음 상기 염색탱크(10)로부터 배출하는 염료잔량 제거단계(S3)를 포함하고, 상기 분산염료는 상기 폴리프로필렌 원사를, 1% 미만의 염색농도를 가지는 연색, 1% 이상이고 3% 미만의 염색농도를 가지는 중색, 3% 이상이고 6% 미만의 염색농도를 가지는 중농색, 및 6% 이상이고 8% 까지의 염색농도를 가지는 농색으로 염색하는데 사용되고 상기 액상염료는 상기 폴리프로필렌 원사를 흑색으로 염색하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법에 관한 것이다.

Description

개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법{Dyeing Method To Which Improved Steps Are Applied For Improving Build-up And Fastness Properties To A Modificated Polypropylene Yarn}
본 발명은 분산염료 또는 액상염료를 포함하는 상기 염색탱크(10) 내의 염욕을 상기 분산염료 또는 액상염료의 색상에 따라 131∼280분의 시간 동안 130∼140℃로 승온하는 것을 통하여 상기 염색탱크(10) 내에서 폴리프로필렌 원사를 염색하는 염색단계(S1); 상기 폴리프로필렌 원사에서 미염착부분 및 오염된 부분을 환원제를 포함하는 환원욕을 이용하여 균일하게 환원세정할 수 있는 환원세정단계(S2); 및 상기 염색탱크(10)에 잔존하는 염료잔량을 제거하도록 상기 염색탱크(10) 내에 염료잔량 제거욕을 형성하고 승온 및 승온유지한 다음 상기 염색탱크(10)로부터 배출하는 염료잔량 제거단계(S3)를 포함하고, 상기 분산염료는 상기 폴리프로필렌 원사를, 1% 미만의 염색농도를 가지는 연색, 1% 이상이고 3% 미만의 염색농도를 가지는 중색, 3% 이상이고 6% 미만의 염색농도를 가지는 중농색, 및 6% 이상이고 8% 까지의 염색농도를 가지는 농색으로 염색하는데 사용되고 상기 액상염료는 상기 폴리프로필렌 원사를 흑색으로 염색하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법에 관한 것이다.
이하, 첨부되는 도면과 함께 배경기술에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
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 단섬유(Staple fiber)나 장섬유인 필라멘트(Filament)사로 제조되고 있다.
[PP 구조식]
Figure 112019129800194-pat00001
그러나, 폴리프로필렌 원사는 실제 소수성이면서 고결정성으로 이루어져 있기 때문에 물이나 염료의 침투가 어려워 염색이 잘 되지 않는다는 단점을 지닌다. 구체적으로, 폴리프로필렌 원사는 비극성 구조와 2/3 이상의 높은 결정영역을 갖는 분자 구조의 치밀함 때문에 후염색이 잘 되지 않으며, 그 결과 원착사가 폴리프로필렌 원사의 대부분을 차지하고 있는바 색상이 제한되어 일반 의류용 섬유로의 이용에는 한계가 있다.
이에, 소수성인 폴리프로필렌 원사를 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 원사의 근본적 문제를 해소하지는 못하고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 폴리프로필렌을 염착이 가능하도록 화학적으로 개질한 폴리프로필렌(Modificated Polypropylene; MPP) 원사가 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 원사의 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(3급 이상), 마찰 견뢰도(3~4급 이상) 및 일광 견뢰도(3~4급 이상)를 만족시키지 못하고 있는 것이다.
한편, 개질 폴리프로필렌 원사는 열경화 온도가 상대적으로 낮기 때문에 염색공정시 염색 온도를 적절히 조절하는 것이 중요하며, 함께 사용되는 다른 섬유 소재의 변형 방지 등에도 각별한 주의를 기울여야 한다. 예를 들어, 개질 폴리프로필렌/우레탄 섬유 또는 개질 폴리프로필렌/스판덱스(Spandex) 섬유를 침염하는 경우, 온도가 상승할수록 염착률은 증가하지만 지나치게 높은 온도에서 처리하면 섬유에 포함된 우레탄 소재 및 스판덱스(Spandex)가 열분해되는 현상이 발생한다.
또한, 개질 폴리프로필렌 원사를 날염하는 경우 역시 그 열경화 온도를 고려하여 고착 방식 및 고착 온도에 주의를 기울어야 한다. 일반적인 폴리에스터 섬유는 200℃ 이상에서도 열에 대해서 안정하지만 개질 폴리프로필렌 원사는 약 160℃의 상대적으로 낮은 온도에서 열경화가 발생할 수 있기 때문이다. 아울러, 개질 폴리프로필렌 원사는 흡습성이 낮은 형태이므로 기존의 스티밍(Steaming) 방식을 그대로 적용하여 열처리하는 것은 개질 폴리프로필렌 원사의 날염에 있어서는 적절치 못한 고착 방식이 된다.
이에, 개질된 폴리프로필렌 원사에 적용하기 위한 것으로, 우수한 염착률, 빌드업(Build-up) 특성, 세탁, 마찰 및 일광 견뢰도를 구현함과 동시에 소재의 열변형을 방지하여 완전한 염색을 이룰 수 있게 하는 새로운 형태의 염료 및 염색방법에 대한 개발이 이루어져 이후 출원 및 등록된 등록특허 제10-1560157호의 '개질된 폴리프로필렌 원사의 염색방법'이 개시되어 있다.
하지만, 상기 등록특허 제10-1560157호의 개질된 폴리프로필렌 원사의 염색방법은 종전의 염색방법에 비해서는 우수한 염착률, 빌드업(Build-up) 특성, 세탁, 마찰 및 일광 견뢰도를 구현함과 동시에 소재의 열변형을 방지하는 것은 사실이지만 여전히 염착율, 빌드업(Build-up) 특성, 세탁견뢰도, 마찰견뢰도, 일광견뢰도, 및 승화견뢰도, 소재의 열변형 방지 특성에서 미흡한 부분이 있어 이를 해결하는 것이 시급한 과제로 대두되고 있다.
또한, 종래의 폴리프로필렌 섬유소재에도 날염방법을 도입하는 것이 가능하도록 하는 방법으로서, 폴리프로필렌 섬유소재를 70 내지 80℃에서 정련하는 단계; 정련 후 탈수하여 텐더에서 130℃ 이하로 세팅하는 단계; 세팅 후 날염기에서 인날을 하여 날염하는 단계; 건조 후, 145 내지 155℃에서 증열공정을 거치는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 등록특허 10-1230098호로 개시되어 있는데, 상기 등록특허 10-1230098호에서는 폴리프로필렌 섬유소재를 날염하기 전에 정련하는 단계를 거치게 되어 있는데 이러한 정련에는 정련에 필요한 물, 전기, 및 연료 등이 소요됨과 동시에 시간도 2시간 정도 소요되어 날염 전에 비용과 시간 및 노력이 소요되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1926624호(2018.12.03.)
본 발명에 의한 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법은 다음 사항을 해결하고자 한다.
본 발명의 목적은, 염착율, 빌드업(Build-up) 특성, 세탁견뢰도, 마찰견뢰도, 일광견뢰도, 및 승화견뢰도, 소재의 열변형 방지 특성이 개선된 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위한 염색방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 염색 단계 전에 이루어졌던 정련 단계를 생략하면서도 개질된 폴리프로필렌 원사에 대해 폴리프로필렌 원사에 대한 색상별 분산염료의 염착율, 빌드업(Build-up) 특성, 세탁, 마찰 및 일광 견뢰도, 소재의 열변형 방지 특성을 포함하는 염착 및 견뢰도 특성이 향상되는 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법은 상기 과제를 해결하기 위해서,
분산염료 또는 액상염료를 포함하는 상기 염색탱크(10) 내의 염욕을 상기 분산염료 또는 액상염료의 색상에 따라 131∼280분의 시간 동안 130∼140℃로 승온하는 것을 통하여 상기 염색탱크(10) 내에서 폴리프로필렌 원사를 염색하는 염색단계(S1); 상기 폴리프로필렌 원사에서 미염착부분 및 오염된 부분을 환원제를 포함하는 환원욕을 이용하여 균일하게 환원세정할 수 있는 환원세정단계(S2); 및 상기 염색탱크(10)에 잔존하는 염료잔량을 제거하도록 상기 염색탱크(10) 내에 염료잔량 제거욕을 형성하고 승온 및 승온유지한 다음 상기 염색탱크(10)로부터 배출하는 염료잔량 제거단계(S3)를 포함하고, 상기 분산염료는 상기 폴리프로필렌 원사를, 1% 미만의 염색농도를 가지는 연색, 1% 이상이고 3% 미만의 염색농도를 가지는 중색, 3% 이상이고 6% 미만의 염색농도를 가지는 중농색, 및 6% 이상이고 8% 까지의 염색농도를 가지는 농색으로 염색하는데 사용되고 상기 액상염료는 상기 폴리프로필렌 원사를 흑색으로 염색하는데 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 염색단계(S1)는, 치즈(40)와 행크(50) 중 하나 이상의 상태로 된 폴리프로필렌 원사를 준비하는 폴리프로필렌 원사의 준비단계(S1-1); 상기 폴리프로필렌 원사를 상기 염색탱크(10)의 종대(11)에 끼워 넣어 배치하는 폴리프로필렌 원사의 염색탱크 내 배치단계(S1-2); 상기 염색탱크(10) 내에 상기 분산염료나 액상염료, 조제, 및 물을 투입하여 염욕을 형성하는 염욕형성단계(S1-3); 상기 염욕을 131∼140℃의 온도 중 선택되는 하나의 온도까지 승온하는 염욕의 승온단계(S1-4); 상기 승온된 온도를 상기 분산염료 또는 상기 액상염료에 따라 30∼60분 동안 유지하는 염욕의 온도유지단계(S1-5); 상기 유지된 온도를 80℃의 온도까지 냉각하는 염욕의 냉각단계(S1-6); 및 상기 염색탱크(10)에서 상기 염욕을 배출하는 염욕배출단계(S1-7)를 포함하고, 상기 분산염료는 S 타입 또는 SE 타입의 것으로 선택되는 것을 특징으로 한다.
상기 염욕의 온도유지단계(S1-5)에서 상기 분산염료가 연색일 때에는 상기 승온된 온도를 30분 동안 유지하고, 상기 염욕의 온도유지단계(S1-5)에서 상기 분산염료가 중색, 중농색, 또는 농색이거나 또는 상기 액상염료가 흑색일 때에는 상기 승온된 온도를 60분 동안 유지하는 것을 특징으로 한다.
상기 염욕의 승온단계(S1-4)에서는, 상기 분산염료가 1% 미만의 염색농도를 가지는 연색일 때에는 2분에 1℃씩 상기 염욕을 131∼140℃의 온도까지 승온하고, 상기 분산염료가 중색, 중농색, 또는 농색이거나 상기 액상염료가 흑색일 때에는 1분에 1℃씩 상기 염욕을 131∼140℃의 온도까지 승온하는 것을 특징으로 한다.
상기 환원세정단계(S2)는, 염색된 상기 폴리프로필렌 원사가 배치되어 있는 상기 염색탱크(10) 내에 물, 약알칼리성 조제, 및 환원제를 투입하여 상기 분산염료나 액상염료로 염색한 후 미염착 부분 및 오염된 것을 균일하게 환원세정할 수 있는 환원욕을 형성하는 환원욕 형성단계(S2-1); 상기 환원욕을 85℃에서 15∼20분 동안 유지하는 환원욕 온도 유지단계(S2-2); 상기 염색탱크(10)에서 상기 환원욕을 배출하는 환원욕 배출단계(S2-3)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 염료잔량 제거단계(S3)는, 상기 염색탱크(10)에 물을 충진하여 상기 염색탱크(10)를 상기 물로 수세하는 염색탱크 물 충진 및 수세단계(S3-1); 상기 염색탱크(10)에 잔존하는 염료잔량을 제거하도록 상기 염색탱크(10)에 물, 대전방지제, 파라핀이 첨가된 유연제, 및 빙초산을 투입하여 염료잔량제거욕을 형성하는 염료잔량제거욕 형성단계(S3-2); 상기 염료잔량제거욕을 60℃까지 승온시키는 염료잔량제거욕의 승온단계(S3-3); 상기 염료잔량제거욕의 온도를 60℃에서 10∼20분 동안 유지하는 염료잔량제거욕의 온도유지단계(S3-4); 및 상기 염색탱크(10)로부터 상기 염료잔량제거욕을 배출하는 염료잔량제거욕의 배출단계(S3-5)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 염욕의 냉각단계(S1-6)는, 상기 염색탱크(10)의 외부를 호스를 이용하여 물로 냉각하는 염색탱크(10)의 외부냉각방식, 및 상기 염색탱크(10) 내에 배치되어 있는 냉각코일 내를 유동하는 물에 의해 상기 염색탱크(10)의 내부를 냉각하는 염색탱크(10)의 내부냉각방식 중 하나 이상의 냉각방식에 의해 상기 염욕을 80℃의 온도로 냉각하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법은 상기 해결수단에 의해서 염착율, 빌드업(Build-up) 특성, 세탁견뢰도, 마찰견뢰도, 일광견뢰도, 및 승화견뢰도, 소재의 열변형 방지 특성이 개선된 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법을 제공하는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법은 염색 단계 전에 이루어졌던 정련 단계를 생략하면서도 개질된 폴리프로필렌 원사에 대해 폴리프로필렌 원사에 대한 색상별 분산염료의 염착율, 빌드업(Build-up) 특성, 세탁, 마찰 및 일광 견뢰도, 소재의 열변형 방지 특성을 포함하는 염착 및 견뢰도 특성이 향상되는 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법을 제공하는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법을 차례대로 나타내는 플로우챠트이다.
도 2는 도 1의 염색단계를 세분화하여 차례대로 나타내는 플로우챠트이다.
도 3은 도 1의 환원세정단계를 세분화하여 차례대로 나타내는 플로우챠트이다.
도 4는 도 1의 염료잔량 제거단계를 세분화하여 차례대로 나타내는 플로우챠트이다.
도 5는 본 발명에서 사용되는 염색탱크와 투입탱크를 도시하는 도면이다.
도 6은 도 2의 염색단계에서 사용되는 치즈와 행크를 도시하는 도면이다.
도 7은 도 2의 염색단계에서 염욕을 승온, 승온온도유지, 및 냉각하는 과정을 온도-시간 좌표에 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 대해 살펴보고, 바람직한 실시예를 참고하여 본 발명을 상세히 기술하면 다음과 같다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고, 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명은 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법에 관하여 개시된다.
도 1은 본 발명의 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법을 차례대로 나타내는 플로우챠트이고, 도 2는 도 1의 염색단계를 세분화하여 차례대로 나타내는 플로우챠트이며, 도 3은 도 1의 환원세정단계를 세분화하여 차례대로 나타내는 플로우챠트이고, 도 4는 도 1의 염료잔량 제거단계를 세분화하여 차례대로 나타내는 플로우챠트이며, 도 5는 본 발명에서 사용되는 염색탱크와 투입탱크를 도시하는 도면이고, 도 6은 도 2의 염색단계에서 사용되는 치즈와 행크를 도시하는 도면이며, 도 7은 도 2의 염색단계에서 염욕을 승온, 승온온도유지, 및 냉각하는 과정을 온도-시간 좌표에 나타낸 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법은, 염색단계(S1), 환원세정단계(S2), 및 염료잔량 제거단계(S3)를 포함한다.
1. 염색단계(S1)
상기 염색단계(S1)에서는 분산염료 또는 액상염료를 포함하는 상기 염색탱크(10) 내의 염욕을 상기 분산염료 또는 액상염료의 색상에 따라 131∼280분의 시간 동안 130∼140℃로 승온하는 것을 통하여 상기 염색탱크(10) 내에서 폴리프로필렌 원사를 염색하는데, 이처럼 상기 염욕을 131∼280분의 시간 동안 130∼140℃로 승온하는 것에 의해 염착율, 염착성을 의미하는 빌드업(Build-up) 특성, 세탁, 마찰 및 일광 견뢰도, 소재의 열변형 방지 특성이 개선된다.
도 5를 참조하면, 상기 염색탱크(10)는 투입탱크(20)와 주입관(31)을 통해 연결되어 있고, 상기 주입관(31)의 자유단부에 연결된 펌프(P)에 연결된 배출관(32)에도 연결되어 있는데, 상기 펌프(P)의 가동에 의해 상기 염색탱크(10) 내의 염료를 상기 펌프(P)의 외부로 노출된 배출구(도시하지 않음)를 통해 외부로 배출할 수 있게 구성되어 있다.
상기 분산염료는 상기 폴리프로필렌 원사를, 1% 미만의 염색농도를 가지는 연색, 1% 이상이고 3% 미만의 염색농도를 가지는 중색, 3% 이상이고 6% 미만의 염색농도를 가지는 중농색, 및 6% 이상이고 8% 까지의 염색농도를 가지는 농색으로 염색하는데 사용되고 상기 액상염료는 상기 폴리프로필렌 원사를 흑색으로 염색하는데 사용된다. 이러한 분산염료는 섬유속에 용해되어 들어간 다음 섬유내부에서의 염료의 수산기, 아미노기 등이 섬유의 아미노기, 카르복실기 등과 수소결합을 하여 염착되는 것이다. 여기서, 염색농도는 염료량(g)/섬유중량(g)×100(%)를 의미한다.
구체적으로, 상기 염색단계(S1)는, 치즈(40)와 행크(50) 중 하나 이상의 상태로 된 폴리프로필렌 원사를 준비하는 폴리프로필렌 원사의 준비단계(S1-1); 상기 폴리프로필렌 원사를 상기 염색탱크(10)의 종대(11)에 끼워 넣어 배치하는 폴리프로필렌 원사의 염색탱크 내 배치단계(S1-2); 상기 염색탱크(10) 내에 상기 분산염료나 액상염료, 조제, 및 물을 투입하여 염욕을 형성하는 염욕형성단계(S1-3); 상기 염욕을 131∼140℃의 온도 중 선택되는 하나의 온도까지 승온하는 염욕의 승온단계(S1-4); 상기 승온된 온도를 상기 분산염료 또는 상기 액상염료에 따라 30∼60분 동안 유지하는 염욕의 온도유지단계(S1-5); 상기 유지된 온도를 80℃의 온도까지 냉각하는 염욕의 냉각단계(S1-6); 및 상기 염색탱크(10)에서 상기 염욕을 배출하는 염욕배출단계(S1-7)를 포함하고, 상기 분산염료는 S 타입 또는 SE 타입의 것으로 선택된다.
여기서, 상기 조제는 분산제와 빙초산 중 하나 이상을 가리키는 것으로, 상기 분산제는 피염물인 폴리프로필렌 원사에 대한 백분율(%)로 1∼2%인 것이 분산염료의 분산에 가장 유리하고, 상기 빙초산은 ph 4 미만이 되면 분산염료가 산성이 되어서 염색이 잘 이루어지지 않으며 ph 5 초과 시에는 분산염료가 알칼리성으로 바뀌어 분산이 잘 이루어지지 않기 때문에 상기 빙초산의 ph를 4∼5로 유지하는 것이 바람직하다.
상기 염욕의 승온단계(S1-4)에서는 상기 염욕을 130∼140℃의 온도 중 선택되는 하나의 온도까지 승온하는데, 이때 상기 염욕의 승온 온도를 130∼140℃의 범위로 하는 이유는, 승온온도가 130℃ 미만이면 폴리프로필렌 원사에 대한 색상별 분산염료의 염착율, 빌드업(Build-up) 특성, 세탁, 마찰 및 일광 견뢰도, 소재의 열변형 방지 특성이 원하는 양호한 수준으로 도출되지 않고, 승온 온도가 140℃를 초과하는 경우에는 폴리프로필렌 원사에 대한 색상별 분산염료의 염착율, 빌드업(Build-up) 특성, 세탁, 마찰 및 일광 견뢰도, 소재의 열변형 방지 특성은 개선되지만 염색탱크(10) 및 이러한 염색탱크(10)에 연결된 다른 기계부품에서 안전핀이 터져버린다던지 용접부가 균열되는 등 안전상의 문제가 발생하기 때문이다.
또한, 상기 염욕의 승온단계(S1-4)에서는, 상기 분산염료가 1% 미만의 염색농도를 가지는 연색일 때에는 2분에 1℃씩 상기 염욕을 130∼140℃의 온도까지 승온하고, 상기 분산염료가 중색, 중농색, 또는 농색이거나 상기 액상염료가 흑색일 때에는 1분에 1℃씩 상기 염욕을 130∼140℃의 온도까지 승온함으로써, 폴리프로필렌 원사에 대한 색상별 분산염료의 빌드업(Build-up) 특성, 세탁, 마찰 및 일광 견뢰도, 소재의 열변형 방지 특성이 원하는 양호한 수준으로 도출하는 것이 가능하다.
상기 염욕의 온도유지단계(S1-5)에서 상기 분산염료가 연색일 때에는 상기 승온된 온도를 30분 동안 유지하고, 상기 염욕의 온도유지단계(S1-5)에서 상기 분산염료가 중색, 중농색, 또는 농색이거나 또는 상기 액상염료가 흑색일 때에는 상기 승온된 온도를 60분 동안 유지하는데, 이러한 구성에 따르면 각 색상별로 폴리프로필렌 원사에 대해 균일한 염색을 이루게 하는 균염성을 확보할 수 있게 된다.
상기 염욕의 냉각단계(S1-6)는, 상기 염색탱크(10)의 외부를 호스를 이용하여 물로 냉각하는 염색탱크(10)의 외부냉각방식, 및 상기 염색탱크(10) 내에 배치되어 있는 냉각코일 내를 유동하는 물에 의해 상기 염색탱크(10)의 내부를 냉각하는 염색탱크(10)의 내부냉각방식 중 하나 이상의 냉각방식에 의해 상기 염욕을 80℃의 온도로 냉각한다. 이러한 구성에 의하면, 염색탱크(10)를 다양한 방식으로 냉각할 수 있어 어느 하나의 냉각방식을 사용할 수 없는 경우에도 나머지 하나의 맹각방식을 이용하여 염색탱크(10)를 냉각할 수 있는 효과를 가진다.
상기 S 타입의 분산염료는 고활성화 에너지형 염료로서 승화견뢰도(염색물이 저장 중에 염료의 일부가 승화되어 퇴색되거나, 인접원단에 오염되는 정도)가 우수하고 세탁 견뢰도와 소재의 열변형 방지 특성이 우수하고, 상기 SE 타입의 분산염료는 중활성화 에너지형으로 주로 중색 이상의 색상에 사용이 적합한 것으로 승화견뢰도, 세탁 견뢰도, 및 소재의 열변형 방지 특성이 S 타입의 분산염료보다는 우수하지 못하지만 종래의 염료들보다는 우수하다.
본 발명에서 사용되는 상기 폴리프로필렌 원사는 방적사인 단섬유(Staple fiber)나 가연사인 장섬유로 제조되고 있는데, 현재 기술로 생산이 가능하도록 상기 단섬유는 1수∼60수로 구성되고 상기 장섬유는 30∼1,000 데니어로 구성되는 것이 바람직하다.
위에서 보는 바와 같이, 상기 염색단계(S1)에서는 염색 단계 전에 이루어졌던 정련 단계를 생략하면서도 개질된 폴리프로필렌 원사에 대해 폴리프로필렌 원사에 대한 색상별 분산염료의 염착율, 빌드업(Build-up) 특성, 세탁, 마찰 및 일광 견뢰도, 소재의 열변형 방지 특성을 포함하는 염착 및 견뢰도 특성이 향상되는 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법을 제공하는 효과를 발휘할 수 있다.
3. 환원세정단계(S2)
상기 환원세정단계(S2)에서는 상기 폴리프로필렌 사에서 미염착부분 및 오염된 부분을 환원제를 포함하는 환원욕을 이용하여 균일하게 환원세정할 수 있다
구체적으로, 상기 환원세정단계(S2)는, 염색된 상기 폴리프로필렌 원사가 배치되어 있는 상기 염색탱크(10) 내에 물, 약알칼리성 조제, 및 환원제를 투입하여 상기 분산염료나 액상염료로 염색한 후 미염착 부분 및 오염된 것을 균일하게 환원세정할 수 있는 환원욕을 형성하는 환원욕 형성단계(S2-1); 상기 환원욕을 85℃에서 15∼20분 동안 유지하는 환원욕 온도 유지단계(S2-2); 상기 염색탱크(10)에서 상기 환원욕을 배출하는 환원욕 배출단계(S2-3)를 포함한다. 이러한 구성에 따르면, 상기 폴리프로필렌 사에서 미염착부분 및 오염된 부분을 환원제를 포함하는 환원욕을 이용하여 균일하게 환원세정할 수 있게 된다. 여기서, 상기 물, 약알칼리성 조제, 및 환원제의 투입은 도 5에 도시된 바와 같이 펌프(P)의 가동으로 투입탱크(20)를 통해 투입될 수 있다.
4. 염료잔량 제거단계(S3)
상기 염료잔량 제거단계(S3)에서는 상기 염색탱크(10)에 잔존하는 염료잔량을 제거하도록 상기 염색탱크(10) 내에 염료잔량 제거욕을 형성하고 승온 및 승온유지한 다음 상기 염색탱크(10)로부터 배출한다.
구체적으로, 상기 염료잔량 제거단계(S3)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 염색탱크(10)에 물을 충진하여 상기 염색탱크(10)를 상기 물로 수세하는 염색탱크 물 충진 및 수세단계(S3-1); 상기 염색탱크(10)에 잔존하는 염료잔량을 제거하도록 상기 염색탱크(10)에 물, 대전방지제, 파라핀이 첨가된 유연제, 및 빙초산을 투입하여 염료잔량제거욕을 형성하는 염료잔량제거욕 형성단계(S3-2); 상기 염료잔량제거욕을 60℃까지 승온시키는 염료잔량제거욕의 승온단계(S3-3); 상기 염료잔량제거욕의 온도를 60℃에서 10∼20분 동안 유지하는 염료잔량제거욕의 온도유지단계(S3-4); 및 상기 염색탱크(10)로부터 상기 염료잔량제거욕을 배출하는 염료잔량제거욕의 배출단계(S3-5)를 포함한다. 여기서, 상기 물, 대전방지제, 파라핀이 첨가된 유연제, 및 빙초산의 투입은 도 5에 도시된 바와 같이 펌프(P)의 가동으로 투입탱크(20)를 통해 투입될 수 있다.
상기 염색탱크 물 충진 및 수세단계(S3-1)에 의해서는 상기 염색탱크(10)를 상기 물로 수세하는 것이 가능하다.
상기 염료잔량제거욕 형성단계(S3-2)에서는, 염료의 잔량이 전기의 힘에 의해 염색탱크(10)에 부착되는 것을 상기 대전방지제로 방지할 수 있고, 파라핀이 첨가된 유연제에 의해 염색탱크(10) 내에 잔존하는 연료의 잔량을 제거할 수 있음과 동시에 염료의 잔량 중 일부가 다시 염색탱크(10) 부착되는 것을 파라핀으로 방지하는 것이 가능하며, 빙초산에 의해서도 염색탱크(10) 내에 잔존하는 연료의 잔량을 제거할 수 있음으로써 염색탱크(10)에 잔존하는 염료잔량의 제거효율이 향상된다.
상기 염료잔량제거욕의 승온단계(S3-3) 및 염료잔량제거욕의 온도유지단계(S3-4)에서 높아진 염료잔량제거욕의 온도로 인하여 염색탱크(10)에 대한 세척력이 증대될 수 있고 이후 염료잔량제거욕의 배출단계(S3-5)를 거치면서 깨끗이 세척된 염색탱크(10)를 확보할 수 있다.
종래의 일실시예에 따른 개질된 폴리프로필렌 원사의 염색방법에 의해 염색된 폴리프로필렌 원사로서, 하기 화학식 AZ1 내지 AZ12로 표시되는 싱글 아조계 염료 화합물; 및 하기 화학식 Q1 내지 Q2로 표시되는 퀴놀린계 염료 화합물이 혼합된 염료 조성물을 사용하되,
[화학식 AZ1]
Figure 112019129800194-pat00002
[화학식 AZ2]
Figure 112019129800194-pat00003
[화학식 Q1]
Figure 112019129800194-pat00004
[화학식 Q2]
Figure 112019129800194-pat00005
S1) 염욕의 온도를 40℃로 10분 동안 유지하는 단계; S2) 염욕의 온도를 10분 동안 110℃까지 승온시킨 후, 110℃로 10분 동안 유지하는 단계; S3) 염욕의 온도를 10분 동안 130℃까지 승온시킨 후, 130℃에서 30분 동안 유지하여 염료를 직물에 고착시키는 단계; 및 S4) 염욕의 온도를 10분 동안 50℃까지 강온시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질된 폴리프로필렌 섬유의 염색방법에 의해 염색된 폴리프로필렌 원사를 대조군 1로 하고,
본 발명의 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법에 의해 염색된 개질된 폴리프로필렌 원사로서, 정련단계(S1)에서 정련제 0.5∼1g/ℓ를 사용하며, 염색단계(S1)에서 흑색의 액상염료를 포함하는 염색탱크(10) 내의 염욕을 135분 동안 135℃로 승온하는 것을 통하여 폴리프로필렌 원사를 염색하되 상기 염욕을 상기 흑색의 액상염료와 조제 및 물을 염색탱크(10) 내에 투입하여 형성하고 상기 조제 중 하나인 분산제로 RP-200 1∼2g/ℓ를 사용하고 상기 조제 중 나머지 하나인 빙초산으로 PH400 1∼2g/ℓ를 사용하며 상기 흑색의 액상염료로 염색농도 3,006%의 BLACK SFPIN liquid를 사용하고, 환원세정단계(S2)에서의 환원욕은 염색탱크(10) 내에 물, 약알칼리성 조제, 및 환원제를 투입하여 형성되고 상기 약알칼리성 조제로 NEW CLEAN-RC 2∼5g/ℓ를 그리고 환원제로 하이드로 1∼2g/ℓ를 사용하며, 염료잔량제거단계(S4)에서의 염료잔량 제거욕은 염색탱크(10)에 물, 대전방지제, 파라핀이 첨가된 유연제, 및 빙초산을 투입하여 형성되고 상기 유연제로 콘오일 0.5∼1g/ℓ를 사용하고 대전방지제 0.5∼1g/ℓ를 사용하며 상기 빙초산으로 PH400 1∼2g/ℓ를 사용한 본 발명의 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법에 의해 염색된 개질된 폴리프로필렌 원사를 실험군 1로 하였다. 여기서, 상기 RP-200, PH400, BLACK SFPIN liquid, 및 NEW CLEAN-RC, 하이드로 등은 모두 시중에서 유통되는 제품명이다.
이하, 실험군 1 및 대조군 1의 폴리프로필렌 원사 및 섬유의 세탁견뢰도, 마찰견뢰도, 일광견뢰도, 및 승화견뢰도 특성을 평가하여 아래 표 1에 나타내었다.
(단위: 급)
구분 세탁견뢰도 마찰견뢰도 일광견뢰도 승화견뢰도 열변형방지
특성
실험군 1 5 5 5 5 5
재조군 1 4 4 4 4 4
여기서, 상기 세탁견뢰도는 염색가공시 불완전한 염착으로 염색물을 세탁했을 때 색상이 변하는 정도와 다른 섬유로 염료가 이염되는 정도를 알아보기 위한 시험이고, 상기 마찰견뢰도는 염색물을 마찰 시켰을 때 염료가 이염되는 정도를 알아보기 위한 시험으로 정해진 조건 하에서 마찰용 백면포로 마찰시켜서 이염된 정도를 오염용 표준 회색 색표와 비교하여 판정하며, 상기 일광견뢰도는 염색물이 햇빛의 자외선에 의해 색소가 파괴되어 색상이 퇴색되는 정도를 측정하는 시험방법이고, 상기 승화견뢰도는 염색물이 저장 중에 염료의 일부가 승화되어 퇴색되거나, 인접원단에 오염되는 정도를 알기 위한 시험이다. 시험의 결과는 급으로 나타내었으며 5급이 견뢰도가 가장 우수한 최고등급을 나타내고 1급은 견뢰도가 가장 나쁜 최저등급을 나타내며, 열변형 방지특성에서도 5급은 염색된 폴리프로필렌 원사의 열변형을 방지하는 특성이 가장 우수한 최고등급을 내타내고 1급은 열변형 방지특성이 가장 나쁜 최저등급을 나타낸다.
표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 염색한 실험군 1의 개질 폴리프로필렌 원사의 세탁견뢰도, 마찰견뢰도, 일광견뢰도, 승화견뢰도, 및 열변형 방지특성을 확인한 결과, 대조군 1의 폴리프로필렌 원사가 세탁견뢰도, 마찰견뢰도, 일광견뢰도, 승화견뢰도, 및 열변형 방지특성에서 모두 4급의 시험결과를 나타낸 반면, 본 발명의 개질 폴리프로필렌 원사는 세탁견뢰도, 마찰견뢰도, 일광견뢰도, 승화견뢰도, 및 열변형 방지특성에서 모두 5급의 시험결과를 나타내었다.
또한, 표1에 따르면, 대조군 1에 비하여 세탁견뢰도와 마찰견뢰도가 최고등급을 나타내었으므로 염착율, 염착성을 의미하는 빌드업(Build-up) 특성도 더 양호함을 알 수 있다.
S1 : 염색단계
S1-1 : 폴리프로필렌 원사의 준비단계
S1-2 : 폴리프로필렌 원사의 염색탱크 내 배치단계
S1-3 : 염욕형성단계
S1-4 : 염욕의 승온단계
S1-5 : 염욕의 온도유지단계
S1-6 ; 염욕의 냉각단계
S1-7 : 염욕배출단계
S2 : 환원세정단계
S2-1 : 환원욕 형성단계
S2-2 : 환원욕 온도 유지단계
S2-3 : 환원욕 배출단계
S3 : 염료잔량 제거단계
S3-1 : 염색탱크 물 충진 및 수세단계
S3-2 : 염료잔량제거욕 형성단계
S3-3 : 염료잔량제거욕의 승온단계
S3-4 : 염료잔량제거욕의 온도유지단계
S3-5 : 염료잔량제거욕의 배출단계
10 : 염색탱크
20 : 투입탱크
31 : 주입관
32 : 배출관
40 : 치즈
50 : 행크
P : 펌프

Claims (7)

  1. 분산염료 또는 액상염료를 포함하는 염색탱크(10) 내의 염욕을 상기 분산염료 또는 액상염료의 색상에 따라 131∼280분의 시간 동안 130∼140℃로 승온하는 것을 통하여 상기 염색탱크(10) 내에서 폴리프로필렌 원사를 염색하는 염색단계(S1);
    상기 폴리프로필렌 원사에서 미염착부분 및 오염된 부분을 환원제를 포함하는 환원욕을 이용하여 균일하게 환원세정할 수 있는 환원세정단계(S2); 및
    상기 염색탱크(10)에 잔존하는 염료잔량을 제거하도록 상기 염색탱크(10) 내에 염료잔량 제거욕을 형성하고 승온 및 승온유지한 다음 상기 염색탱크(10)로부터 배출하는 염료잔량 제거단계(S3)를 포함하고,
    상기 분산염료는 상기 폴리프로필렌 원사를, 1% 미만의 염색농도를 가지는 연색, 1% 이상이고 3% 미만의 염색농도를 가지는 중색, 3% 이상이고 6% 미만의 염색농도를 가지는 중농색, 및 6% 이상이고 8% 까지의 염색농도를 가지는 농색으로 염색하는데 사용되고 상기 액상염료는 상기 폴리프로필렌 원사를 흑색으로 염색하는데 사용되며,
    상기 염료잔량 제거단계(S3)는,
    상기 염색탱크(10)에 물을 충진하여 상기 염색탱크(10)를 상기 물로 수세하는 염색탱크 물 충진 및 수세단계(S3-1);
    상기 염색탱크(10)에 잔존하는 염료잔량을 제거하도록 상기 염색탱크(10)에 물, 대전방지제, 파라핀이 첨가된 유연제, 및 빙초산을 투입하여 염료잔량제거욕을 형성하는 염료잔량제거욕 형성단계(S3-2);
    상기 염료잔량제거욕을 60℃까지 승온시키는 염료잔량제거욕의 승온단계(S3-3);
    상기 염료잔량제거욕의 온도를 60℃에서 10∼20분 동안 유지하는 염료잔량제거욕의 온도유지단계(S3-4); 및
    상기 염색탱크(10)로부터 상기 염료잔량제거욕을 배출하는 염료잔량제거욕의 배출단계(S3-5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 염색단계(S1)는,
    치즈(40)와 행크(50) 중 하나 이상의 상태로 된 폴리프로필렌 원사를 준비하는 폴리프로필렌 원사의 준비단계(S1-1);
    상기 폴리프로필렌 원사를 상기 염색탱크(10)의 종대(11)에 끼워 넣어 배치하는 폴리프로필렌 원사의 염색탱크 내 배치단계(S1-2);
    상기 염색탱크(10) 내에 상기 분산염료나 액상염료, 조제, 및 물을 투입하여 염욕을 형성하는 염욕형성단계(S1-3);
    상기 염욕을 131∼140℃의 온도 중 선택되는 하나의 온도까지 승온하는 염욕의 승온단계(S1-4);
    상기 승온된 온도를 상기 분산염료 또는 상기 액상염료에 따라 30∼60분 동안 유지하는 염욕의 온도유지단계(S1-5);
    상기 유지된 온도를 80℃의 온도까지 냉각하는 염욕의 냉각단계(S1-6); 및
    상기 염색탱크(10)에서 상기 염욕을 배출하는 염욕배출단계(S1-7)를 포함하고,
    상기 분산염료는 S 타입 또는 SE 타입의 것으로 선택되는 것을 특징으로 하는 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 염욕의 온도유지단계(S1-5)에서 상기 분산염료가 연색일 때에는 상기 승온된 온도를 30분 동안 유지하고,
    상기 염욕의 온도유지단계(S1-5)에서 상기 분산염료가 중색, 중농색, 또는 농색이거나 또는 상기 액상염료가 흑색일 때에는 상기 승온된 온도를 60분 동안 유지하는 것을 특징으로 하는 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 염욕의 승온단계(S1-4)에서는,
    상기 분산염료가 1% 미만의 염색농도를 가지는 연색일 때에는 2분에 1℃씩 상기 염욕을 131∼140℃의 온도까지 승온하고,
    상기 분산염료가 중색, 중농색, 또는 농색이거나 상기 액상염료가 흑색일 때에는 1분에 1℃씩 상기 염욕을 131∼140℃의 온도까지 승온하는 것을 특징으로 하는 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 환원세정단계(S2)는,
    염색된 상기 폴리프로필렌 원사가 배치되어 있는 상기 염색탱크(10) 내에 물, 약알칼리성 조제, 및 환원제를 투입하여 상기 분산염료나 액상염료로 염색한 후 미염착 부분 및 오염된 것을 균일하게 환원세정할 수 있는 환원욕을 형성하는 환원욕 형성단계(S2-1);
    상기 환원욕을 85℃에서 15∼20분 동안 유지하는 환원욕 온도 유지단계(S2-2);
    상기 염색탱크(10)에서 상기 환원욕을 배출하는 환원욕 배출단계(S2-3)를 포함하는 것을 특징으로 하는 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법.
  6. 삭제
  7. 제2항에 있어서,
    상기 염욕의 냉각단계(S1-6)는, 상기 염색탱크(10)의 외부를 호스를 이용하여 물로 냉각하는 염색탱크(10)의 외부냉각방식, 및 상기 염색탱크(10) 내에 배치되어 있는 냉각코일 내를 유동하는 물에 의해 상기 염색탱크(10)의 내부를 냉각하는 염색탱크(10)의 내부냉각방식 중 하나 이상의 냉각방식에 의해 상기 염욕을 80℃의 온도로 냉각하는 것을 특징으로 하는 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법.
KR1020190167869A 2019-12-16 2019-12-16 개질 폴리프로필렌 원사에 대한 염착 및 견뢰도 특성 향상을 위해 개선된 공정이 적용된 염색방법 KR102162681B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4188557B2 (ja) * 1997-10-22 2008-11-26 ドイチェ・インスティトゥーテ・フューア・テクスティール−ウント・ファーザァフォルシュング・シュトゥットガルト 水系染浴から染色可能な改質プロピレン糸の製造方法ならびにその使用
KR20120010490A (ko) * 2010-07-26 2012-02-03 한국생산기술연구원 가염 폴리프로필렌 섬유의 사염방법 및 이로부터 염색되는 폴리프로필렌 염색사
KR101926624B1 (ko) 2017-11-07 2018-12-07 태흥디앤씨주식회사 염색 견뢰도가 우수한 개질된 폴리프로필렌 섬유용 청색 염료 조성물

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