KR102172745B1 - 고결정성 섬유 염색용 조성물 및 이를 이용한 고결정성 섬유 염색방법 - Google Patents

고결정성 섬유 염색용 조성물 및 이를 이용한 고결정성 섬유 염색방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분자 구조가 치밀한 고결정성 섬유를 염색하기 위한 고결정성 섬유 염색용 조성물을 제공한다. 고결정성 섬유 염색용 조성물은 산화염료 중간체, 산화제 및 커플러를 포함하며, 산화염료 중간체는 방향족 아민 유도체이다. 산화염료 중간체는 고결정성 섬유 내부에서 산화 커플링 반응함으로써 섬유를 염색할 수 있다.

Description

고결정성 섬유 염색용 조성물 및 이를 이용한 고결정성 섬유 염색방법{DYE COMPOSITION FOR HIGH CRYSTALLINE FIBER AND DYEING MOTHODE FOR HIGH CRYSTALLINE FIBER USING THE SAME}
본 발명은 고결정성 섬유 염색용 조성물 및 이를 이용한 고결정성 섬유 염색방법에 관한 것이다.
모발 염색용으로 사용되는 산화염료는 염료중간체(primary intermediate)와 수정체(coupler), 산화제에 의해 색을 띠는 염료를 말하며, 염료중간체와 수정체의 산화·중합(coupling) 작용에 의하여 산화염료가 형성된다.
일반적으로 섬유에 적용되는 염료와는 다르게, 산화염료는 니트로기를 갖고 있지 않으며, 산화가 되기 전의 염료중간체와 수정체는 색이 없거나 옅은 색을 띠고 있다. 산화염료 중간체와 수정체는 크기가 작기 때문에 모발 안으로 쉽게 침투가 가능하며, 침투한 모발 안에서 크기가 큰 산화염료의 형태로 전환되어 염색이 이루어진다. 이때 염료중간체는 산화제의 작용으로 인해 산화되어 활성 중간체의 형태로 전환되며, 양이온을 띠는 활성 중간체는 다른 염료중간체나 수정체의 전자밀도가 높은 부분을 공격하는 친전자성 치환반응을 통해 산화염료를 형성하게 된다.
섬유를 염색하기 위한 염료로서 분산염료, 산성염료, 염기성염료 등이 사용되고 있으며, 폴리에스터 섬유와 같은 고결정성 섬유는 분자 배열이 매우 치밀하고 높은 결정성과 배향성을 가지고 있기 때문에, 비교적 분자크기가 작은 분산염료를 이용한 염색이 가장 널리 사용되고 있다. 분산염료에 의한 고결정성 섬유의 염색은 유리전이온도(Tg) 이상의 고온에서 섬유의 열운동으로 인해 느슨해진 비결정 영역으로 미립자의 분산염료가 침투, 확산되는 과정을 거쳐 흡착되면서 수소결합과 Van der Waals 힘이 관여하는 것으로 알려져 있다. 그러나 분자크기가 작은 분산염료라도 고결정성 섬유 내부로 침투하기가 어려워 고온염색(130℃)이나 Carrier 염색에 의해 섬유 비결정 영역을 최대한 넓혀주어야 한다.
고결정성 섬유는 분자 배열이 매우 치밀하고 높은 결정성과 배향성을 가지고 있기 때문에, 종래의 분자 크기가 큰 염료를 사용하는 경우 고결정성 섬유 염색이 효과적으로 이루어지지 않는 문제가 있다.
이에 분자 크기가 작은 산화염료 중간체를 사용하여 고결정성 섬유를 염색할 수 있는 고결정성 섬유 염색용 조성물 및 이를 이용한 고결정성 섬유 염색방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 산화염료 중간체, 산화제 및 커플러를 포함하는 고결정성 섬유 염색용 조성물이 제공되며, 상기 산화염료 중간체는 방향족 아민 유도체이다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 고결정성 섬유에 산화염료 중간체, 산화제 및 커플러를 포함하는 염색용 조성물을 투입하는 단계 및 산화염료 중간체의 산화 및 중합에 의해 형성된 산화염료가 고결정성 섬유를 염색하는 단계를 포함하고, 산화염료 중간체는 방향족 아민 유도체인 고결정성 섬유 염색방법이 제공된다.
본 발명에 따르면 분자 크기가 작은 산화염료 중간체가 고결정성 섬유 내부로 침투하고, 섬유 내에서 산화 커플링 반응에 의해 산화염료를 형성함으로써 고결정성 섬유 염색성이 우수한 효과가 있다.
또한 본 발명에 따르면 세탁견뢰도 및 일광견뢰도가 우수한 고결정성 섬유를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 폴리에스터 섬유에 산화염료 중간체, 과산화수소 및 pH 완충용액을 투입하여 염색하는 공정에서의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 산화염료를 이용하여 폴리에스터 섬유를 염색하는 경우, 염색온도에 따른 염색성을 나타낸 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따르는 산화염료 중간체인 PPDA, OPDA, PPPDA가 산화커플링된 산화염료를 이용하여 폴리에스터 섬유를 염색한 결과를 pH에 따라 나타낸 그래프이다. 도 3a는 고온 염색(110~130℃), 도 3b는 저온 염색(40℃) 결과이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따르는 산화염료 중간체인 PPDA, OPDA, PPPDA가 산화커플링된 산화염료를 이용하여 폴리에스터 섬유를 염색한 결과를 과산화수소 산화제의 농도에 따라 나타낸 그래프이다. 도 4a는 고온 염색(110~130℃), 도 4b는 저온 염색(40℃) 결과이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따르는 산화염료 중간체인 PPDA, OPDA, PPPDA가 산화커플링된 산화염료를 이용하여 폴리에스터 섬유를 염색한 결과를 염료중간체 농도에 따라 나타낸 그래프이다. 도 5a는 고온 염색(110~130℃), 도 5b는 저온 염색(40℃) 결과이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 산화염료 중간체, 산화제 및 커플러를 포함하는 고결정성 섬유 염색용 조성물이 제공된다. 고결정성 섬유는 분자 배열이 매우 치밀하고 높은 결정성과 배향성을 가지는 섬유를 의미하며, 예를 들어 폴리에스터, m-Aramid, p-Aramid, 초고분자량폴리에틸렌(UHMWPE), 폴리벤조옥사졸(PBO), 폴리벤즈이미다졸(PBI) 등이 있다.
종래 섬유를 염색하기 위한 방안으로 분산염료, 산성염료, 염기성염료 등을 사용하여 왔으나, 이들 염료는 분자 크기가 커서 고결정성 섬유의 분자 내로 침투하지 못하므로, 짙은 색상을 내지 못하거나 견뢰도가 낮은 단점이 있었다. 그러나, 본 발명에 따르면 분자 크기가 일반적인 염료보다 작은 산화염료 중간체가 섬유의 비결정영역으로 침투하고, 섬유 내에서 산화염료 중간체의 산화·중합에 의해 산화염료가 합성되어 섬유가 염색된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 산화염료 중간체는 저분자량 화합물이며, 바람직하게는 분자량이 250 이하일 수 있다. 분자량이 250을 초과하는 산화염료 중간체의 경우 고결정성 섬유 내부로 침투하기 어렵고, 따라서 섬유의 염색이 잘 이루어지지 않으며 견뢰도가 낮을 수 있다.
상기 산화염료 중간체로는 방향족 아민 유도체를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 p-페닐렌디아민(p-Phenylenediamine), o-페닐렌디아민(o-Phenylenediamine), m-페닐렌디아민(m-Phenylenediamine), N-페닐-p-페닐렌디아민(N-Phenyl-p-phenylenediamine), p-아미노-o-크레졸(p-Amino-o-cresol), 2,5-디아미노톨루엔(2,5-Diaminotoluene), 2,5-디아미노아니솔(2,5-Diaminoanisole), 2,6-디메틸-p-페닐렌디아민(2,6-Dimethyl-p-phenylenediamine), 2-클로로-p-페닐렌디아민(2-Chloro-p-phenylenediamine), N-메틸-p-페닐렌디아민(N-Methyl-p-phenylenediamine),　N-하이드록시에틸-p-페닐렌디아민(N-hydroxyethyl-p-phenylenediamine), N-에틸-p-페닐렌디아민(N-Ethyl-p-phenylenediamine),　N,N-디메틸-p-페닐렌디아민(N,N-dimethyl-p-phenylenediamine), N1-에틸-N1-(2-하이드록시에틸)-p-페닐렌디아민(N1-Ethyl-N1-(2-hydroxyethyl)-p-phenylenediamine), N,N-디에틸-p-페닐렌디아민(N,N-Diethyl-p-phenylenediamine),　 N,N-bis(2-하이드록시에틸)-p-페닐렌디아민(N,N-bis(2-Hydroxyethyl)-p-phenylenediamine), p-아미노페놀(p-Aminophenol), m-아미노페놀(m-Aminophenol), N-메틸-p-아미노페놀(N-Methyl-p-aminophenol), N-메틸-m-아미노페놀(N-Methyl-m-aminophenol), 2-메틸-p-아미노페놀(2-Methyl-p-aminophenol) 및 2,6-디메틸-p-아미노페놀(2,6-Dimethyl-p-aminophenol) 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 산화염료 중간체로 상기 방향족 아민 유도체와 디하이드록시벤젠 유도체를 함께 사용할 수 있다.
고결정성 섬유 염색시 2종 이상의 산화염료 중간체를 사용하는 경우에는 산화염료 중간체가 함께 커플링되어 산화염료를 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 산화제는 산화염료 중간체를 산화시켜 활성 중간체를 형성할 수 있는 것이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 과산화수소(H2O2), 염소계 산화제 등을 사용할 수 있다. 산화제에 의해 산화된 산화염료 중간체는 커플러에 의해 커플링되어 산화염료를 형성하며, 바람직하게는 2~4량체의 산화염료일 수 있다.
예를 들어, 산화염료 중간체가 각각 PPDA, OPDA, PPPDA이고, 산화제로 과산화수소를 사용한 경우의 반응식과 생성되는 산화염료의 구조를 하기 식(1)~(3)에 나타내었다.
Figure 112019058066920-pat00001
식(1)
Figure 112019058066920-pat00002
식(2)
Figure 112019058066920-pat00003
식(3)
식(1)~(3)과 같이 산화염료 중간체가 산화 커플링 반응하여 산화염료를 형성하며, 이때 산화염료는 2~4량체의 산화염료일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 고결정성 섬유에 산화염료 중간체, 산화제 및 커플러를 포함하는 염색용 조성물을 투입하는 단계 및 산화염료 중간체의 산화 및 중합에 의해 형성된 산화염료가 고결정성 섬유를 염색하는 단계를 포함하는 고결정성 섬유 염색방법이 제공된다. 상술한 고결정성 섬유 염색용 조성물의 기술적 특징은 고결정성 섬유 염색방법에도 동일하게 적용된다.
본 발명의 일 실시예에서, 산화염료 중간체는 고결정성 섬유의 비결정영역으로 침투하여 흡착함과 동시에, 과산화수소 등 산화제에 의해 산화된 활성 중간체가 다른 염료중간체와 커플링 반응할 수 있다. 이러한 커플링 반응에 의해 산화염료가 발색되어 섬유가 염색된다.
이때, 염색온도가 높아질수록 고결정성 섬유의 비결졍영역의 자유부피(free volume)가 증가하기 때문에, 산화염료 중간체 또는 산화염료가 더 많이 섬유에 흡착되어 염색성이 증가될 수 있다. 이러한 관점에서 염색온도는 40 내지 130℃, 바람직하게는 90 내지 130℃일 수 있으며, 고결정성 섬유의 종류에 따라 최적 염색온도는 달라질 수 있다.
또한, 염색시간은 염색온도에 따라 다를 수 있으며, 온도가 40 내지 60℃ 정도로 낮은 경우에는 3 내지 10시간 동안 염색을 수행함으로써 양호한 결과를 얻을 수 있다. 염색온도가 90 내지 130℃인 경우에는 염색시간은 30분 내지 2시간 범위일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 폴리에스터 섬유에 산화염료 중간체, 과산화수소 및 pH 완충용액을 투입하여 염색하는 공정에서의 온도 변화를 나타낸 그래프이다. 도 1을 참조하면, 염색 공정 초기에는 3℃/분의 속도로 온도를 승온하고, 특정 온도, 예를 들어 70℃에 도달하면 1.5℃/분의 속도로 온도를 승온한다. 최적 염색온도(X℃)에 도달하면 일정 시간 온도를 유지하여 섬유를 염색하고, 다시 감온속도 3℃/분으로 냉각한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따르는 산화염료를 이용하여 폴리에스터 섬유를 염색하는 경우, 염색온도에 따른 염색성을 나타낸 그래프이다. 이때 염색 조건은 염료중간체 농도 1%owf, pH 7, 산화제(과산화수소) 농도 0.004%(v/v)이며, 염색온도를 90~130℃로 변화시키면서 염색성(K/S)을 측정하였다. 산화염료 1~3은 각각 산화염료 중간체인 PPDA, OPDA, PPPDA가 산화커플링된 것이다. 도 2를 참조하면, 염색온도가 증가할수록 염색성이 증가하는 경향을 보이나, 최적 염색온도는 염료별로 상이한 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 고결정성 섬유 염색시 고결정성 섬유 염색용 조성물의 pH는 3 내지 10일 수 있다. 상기 pH 범위 내에서 산화제가 염료중간체를 산화시켜 염료를 생성하는 반응이 더 빨리 일어나 염색성이 증가한다. 반면, 상기 pH 범위를 초과하면 산화반응이 지나치게 빨라져 염료중간체가 고결정성 섬유 내부로 흡착되기 전에 염욕 내에서 산화염료를 생성한다. 이 경우 분자량이 커진 산화염료가 고결정성 섬유로 흡착되기 어려워지기 때문에 결과적으로 염색성이 감소할 수 있다.
산화염료 중간체인 PPDA, OPDA, PPPDA가 산화커플링된 산화염료 1~3을 이용하여, 염색 조성물의 pH에 따라 폴리에스터 섬유를 염색한 결과를 도 3a에 나타내었다. 염색은 전술한 바와 같이 각 산화염료의 최적 염색온도에서 실시하였고, 염료중간체 농도는 2%owf, 산화제(과산화수소) 농도는 0.004%(v/v)였다. 도 3a를 참조하면, 산화염료 1~3 모두 pH가 증가할수록 K/S 값이 증가한다. 이후 산화염료 1 및 3의 경우 pH 6, 산화염료 2의 경우 pH 8에서 가장 큰 K/S 값을 얻으며, 이후에는 pH가 증가할수록 K/S값이 감소하는 경향을 나타내었다.
도 3b는 산화염료 중간체인 PPDA, OPDA, PPPDA가 산화커플링된 산화염료 1~3을 이용하여 40℃의 염색온도에서 12시간의 저온염색시 염색 조성물의 pH에 따라 폴리에스터 섬유를 염색한 결과를 나타낸 것이다. 염료중간체의 농도는 2%owf, 산화제(과산화수소) 농도 0.004%(v/v)였다. 도 3b를 참조하면 염색 조성물의 pH가 3~10인 범위에서 pH가 증가할수록 K/S 값이 증가하는 것을 알 수 있다. 40℃의 상대적으로 낮은 온도에서 고결정성 섬유를 염색하는 경우에는 고온에서 염색하는 경우에 비해 산화반응 속도가 느리기 때문에, pH가 증가할수록 염료중간체의 산화반응이 빨라져 염색성이 증가하는 것으로 예상된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 염색 조성물에 포함된 산화제의 농도가 염색성에 영향을 미칠 수 있다. 산화제는 전체 염색 조성물에 대하여 0.001 내지 0.008%(v/v)로 포함될 수 있으며, 상기 범위 내에서 우수한 염색성을 나타낸다.
특히 염색온도가 높을 경우, 염료중간체가 섬유로 흡착함과 동시에 낮은 농도의 산화제로도 산화반응이 충분히 일어나 섬유 내부에서 산화염료가 합성될 수 있다. 반면, 산화제의 농도가 상기 범위를 초과하는 경우에는 산화반응속도가 지나치게 증가되어 염료중간체가 섬유 내부로 충분히 침투하지 못한 상태에서 염욕 내에서 산화염료가 합성되므로 섬유로의 흡착이 효율적으로 일어나지 못할 수 있다.
도 4a는 산화염료 중간체인 PPDA, OPDA, PPPDA가 산화커플링된 산화염료 1~3을 이용하여 과산화수소 산화제의 농도에 따라 폴리에스터 섬유를 염색한 결과를 나타낸 것이다. 염색은 전술한 바와 같이 각 산화염료의 최적 염색온도에서 실시하였고, 염료중간체 농도는 2%owf였다. 도 4a를 참조하면 과산화수소 농도가 0.001 내지 0.008%(v/v)인 범위에서 높은 K/S 값을 보이는 것을 알 수 있다.
한편, 도 4b는 산화염료 중간체인 PPDA, OPDA, PPPDA가 산화커플링된 산화염료 1~3을 이용하여 40℃의 염색온도에서 저온염색시 과산화수소 산화제의 농도에 따라 폴리에스터 섬유를 염색한 결과를 나타낸 것이다. 40℃의 낮은 온도에서는 과산화수소의 농도가 낮은 경우 산화반응이 충분히 일어나지 않기 때문에 고온염색시와 비교하여 K/S 값이 상대적으로 낮다. 따라서, 저온염색시에는 산화제 농도가 0.002%(v/v) 이상인 것이 바람직하며, 상기 범위에서 염료중간체가 효율적으로 산화반응 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 투입되는 산화염료 중간체의 농도에 따라 섬유 염색성, 즉 빌드업성이 결정되며, 산화염료 중간체는 0.1 내지 10 %owf, 바람직하게는 0.5 내지 8 %owf의 농도로 투입될 수 있다.
도 5a는 산화염료 중간체인 PPDA, OPDA, PPPDA가 산화커플링된 산화염료 1~3을 이용하여, 최적 염색온도에서 폴리에스터 섬유를 염색한 결과를 염료중간체 농도에 따라 나타낸 것이다. 도 5a를 참조하면, 산화염료 1 및 2의 경우 염료중간체 농도가 염료중간체 농도가 0.5%owf에서 4%owf까지 증가할수록 K/S값이 지속적으로 증가하다가 그 이상의 농도에서는 K/S값이 완만하게 증가 또는 유지되었다. 산화염료 3의 경우 염료중간체 농도가 2%owf까지는 지속적으로 증가하였고, 2~6%owf에서는 K/S값이 완만하게 증가하였으며, 8%owf에서는 오히려 약간 감소하였다. 산화염료 3의 경우에는 6%owf에서 염착좌석이 포화치에 도달하는 것으로 예상할 수 있다.
저온염색시에는 고온염색시와 비교하여 상대적으로 빌드업성이 낮으며, 이는 고온에서 산화커플링 반응이 보다 효과적으로 일어나기 때문이다. 도 5b는 40℃에서 산화염료 중간체인 PPDA, OPDA, PPPDA가 산화커플링된 산화염료 1~3을 이용하여 폴리에스터 섬유를 염색한 결과를 염료중간체 농도에 따라 나타낸 것이다. 도 5b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 산화염료 중간체를 투입하는 경우 저온 염색시에도 일정 이상의 K/S 값을 나타내는 것을 알 수 있다. 특히 산화염료 3의 경우 높은 K/S 값을 나타내는데, 이는 염료중간체인 PPPDA가 소수성 벤젠 고리를 추가로 함유하고 있어, 소수성 폴리에스터 섬유에의 직접성이 다른 중간체(PPDA, OPDA)보다 높고, 산화 커플링 반응이 더 효율적으로 일어나기 때문이다.
하기 표 1은 산화염료 1~3을 이용하여 염색한 폴리에스터 섬유의 CIE L*a*b*, ISCC-NBS 색상명과 섬유의 사진을 표시한 것이다. 이때 염료중간체 농도는 2%owf이고, 염료별 최적 pH 조건하에서 염색하였다.
염료 염색온도
(℃)		 CIE L*a*b* 값 ISCC-NBS
색상명		 염색된
섬유 사진
L* a* b*

산화염료 1		 110 28.4 6.1 6.4 Brownish gray
Figure 112019058066920-pat00004
40 46.3 10.1 6.0 Grayish red
Figure 112019058066920-pat00005

산화염료 2		 130 56.3 15.6 46.4 Strong yellowish brown
Figure 112019058066920-pat00006
40 70.9 8.3 21.2 Moderate yellowish pink
Figure 112019058066920-pat00007

산화염료 3		 120 20.8 4.2 2.7 Dark grayish reddish brown
Figure 112019058066920-pat00008
40 32.2 11.5 3.9 Dark grayish red
Figure 112019058066920-pat00009
표 1에서, 산화염료 1과 2는 고온염색한 섬유의 명도값(L*)이 낮아 어두운 색으로 염색되었고 저온염색한 경우 명도가 비교적 높아 밝은 색으로 염색되었음을 알 수 있다.
고결정성 섬유의 염색이 종료된 후에는 환원세정을 실시한다. 이때 환원세정에 사용되는 시약으로는 수산화나트륨(NaOH), 차아황산나트륨(Na2S2O4) 등이 있다.
본 발명의 산화염료 중간체, 산화제 및 커플러를 포함하는 염색 조성물을 사용하는 경우, 고결정성 섬유를 효과적으로 염색할 수 있으며, 견뢰도가 우수한 섬유를 제조할 수 있다. 분자 크기가 작은 산화염료 중간체가 고결정성 섬유 내부 깊숙한 곳으로 확산하여 섬유에 흡착되므로 세탁시 염료가 잘 떨어지지 않는다. 또한 섬유 내에서 염료들끼리 회합되므로 일광에 노출되는 표면적이 줄어들어 내광성이 양호하다. 특히 90~130℃의 온도 범위에서 높은 염색성을 나타내며, 세탁견뢰도 및 일광견뢰도가 우수한 결과를 나타낸다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
1. 고결정성 섬유 염색용 조성물
고결정성 섬유의 염색에 사용된 산화염료 중간체로 표 2와 같이 p-phenylenediamine(PPDA), o-phenylenediamine(OPDA)과 N-phenyl-p-phenylenediamine(PPPDA)를 사용하였으며, 산화제로 과산화수소(H2O2)를 사용하였다.
산화염료 중간체 구조 분자량
실시예 1 p-phenylenediamine
(PPDA)
Figure 112019058066920-pat00010
 108.14
실시예 2 o-phenylenediamine
(OPDA)
Figure 112019058066920-pat00011
 108.14
실시예 3 N-phenyl-p-phenylenediamine
(PPPDA)
Figure 112019058066920-pat00012
 184.24
2. 섬유의 염색
피염물로 폴리에스터 섬유 및 m-아라미드 섬유를 사용하였다. 폴리에스터 섬유 및 메타아라미드 섬유에 상기 실시예 1~3의 산화염료 중간체를 포함하는 조성물을 투입하여 염색한 후 환원세정 하였다. 염색은 IR 염색기를 사용하여 액비 30:1, 산화염료 별 염색온도, pH, 과산화수소 농도의 최적조건 하에서 실시하였다. 염색 개시 온도는 40℃, 2℃/min의 속도로 최적 염색온도까지 승온한 후 30분 동안 염색하고, 60℃까지 감온속도 3℃/min로 냉각하였다. 염색 후 피염물은 미고착 염료를 제거하기 위하여 NaOH 2 g/L, Na2S2O4 2 g/L, 액비 50:1, 처리온도 80℃ 조건에서 20분간 환원세정을 실시하였다.
염색시 염료중간체의 농도, 염색 온도, pH, 과산화수소 농도를 하기 표 3에 나타내었다.
염료중간체 농도
(%o.w.f) 		염색 온도
(℃)		 pH 과산화수소 농도
(% v/v)
실시예 1 폴리에스터 2 110 6 0.001
m-아라미드 2 110 6 0.001
실시예 2 폴리에스터 2 130 8 0.001
m-아라미드 2 130 4 0.001
실시예 3 폴리에스터 2 130 6 0.001
m-아라미드 2 120 6 0.001
3. 염색성 평가
2.에서 염색된 폴리에스터 섬유 및 m-아라미드 섬유에 대해, 최대 흡수파장에서의 표면 반사율(R)로부터 겉보기 색농도인 K/S 값을 다음의 Kubelka-Munk 식에 의해 구하고, 그 값을 표 4에 나타내었다.
Figure 112019058066920-pat00013
K : 염색물의 흡수계수
S : 염색물의 산란계수
R : 분광반사율 (0 < R ≤ 1)
4. 견뢰도 평가
견뢰도 시험전, 염색한 섬유를 180℃, 1분간 미니텐터(DL-2015, DaeLim, Korea)에서 열처리한 후, 세탁견뢰도(KS K ISO 105-C06/A1S) 및 일광견뢰도(KS K ISO 105-B02)를 측정하고 그 결과를 표 4에 나타내었다. 세탁견뢰도 시험용 세제로는 ECE Reference Detergent를 사용하였다.
색상 K/S 세탁견뢰도 일광견뢰도
실시예 1 폴리에스터 갈색 14.5 3 ~ 5 3-4
m-아라미드 갈색 16 3-4 ~ 5 4
실시예 2 폴리에스터 황색 10.5 4-5 ~ 5 3-4
m-아라미드 황색 9.5 3-4 ~ 5 4
실시예 3 폴리에스터 흑색 21 4 ~ 5 4
m-아라미드 흑색 14 4 ~ 4-5 4
표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르는 산화염료 중간체를 포함하는 염색 조성물을 사용하는 경우, 폴리에스터, m-아라미드와 같은 고결정성 섬유를 염색할 수 있다. 또한, 염색된 섬유의 세탁견뢰도 및 일광견뢰도가 우수함을 알 수 있다.

Claims (12)

  1. 고결정성 섬유에 산화염료 중간체, 산화제 및 커플러를 포함하는 염색용 조성물을 투입하는 단계 및
    산화염료 중간체의 산화 및 커플링에 의해 형성된 산화염료가 고결정성 섬유를 염색하도록 110 내지 130℃의 염색온도에서 염색하는 단계를 포함하고,
    상기 산화염료 중간체는 방향족 아민 유도체인 고결정성 섬유 염색방법.
  2. 제1항에 있어서,
    산화염료 중간체는 p-페닐렌디아민(p-Phenylenediamine), o-페닐렌디아민(o-Phenylenediamine), m-페닐렌디아민(m-Phenylenediamine), N-페닐-p-페닐렌디아민(N-Phenyl-p-phenylenediamine), p-아미노-o-크레졸(p-Amino-o-cresol), 2,5-디아미노톨루엔(2,5-Diaminotoluene), 2,5-디아미노아니솔(2,5-Diaminoanisole), 2,6-디메틸-p-페닐렌디아민(2,6-Dimethyl-p-phenylenediamine), 2-클로로-p-페닐렌디아민(2-Chloro-p-phenylenediamine), N-메틸-p-페닐렌디아민(N-Methyl-p-phenylenediamine),　N-하이드록시에틸-p-페닐렌디아민(N-hydroxyethyl-p-phenylenediamine), N-에틸-p-페닐렌디아민(N-Ethyl-p-phenylenediamine),　N,N-디메틸-p-페닐렌디아민(N,N-dimethyl-p-phenylenediamine), N1-에틸-N1-(2-하이드록시에틸)-p-페닐렌디아민(N1-Ethyl-N1-(2-hydroxyethyl)-p-phenylenediamine), N,N-디에틸-p-페닐렌디아민(N,N-Diethyl-p-phenylenediamine),　 N,N-bis(2-하이드록시에틸)-p-페닐렌디아민(N,N-bis(2-Hydroxyethyl)-p-phenylenediamine), p-아미노페놀(p-Aminophenol), m-아미노페놀(m-Aminophenol), N-메틸-p-아미노페놀(N-Methyl-p-aminophenol), N-메틸-m-아미노페놀(N-Methyl-m-aminophenol), 2-메틸-p-아미노페놀(2-Methyl-p-aminophenol) 및 2,6-디메틸-p-아미노페놀(2,6-Dimethyl-p-aminophenol)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 고결정성 섬유 염색방법.
  3. 제1항에 있어서,
    고결정성 섬유는 폴리에스터, m-아라미드(m-Aramid), p-아라미드(p-Aramid), 초고분자량폴리에틸렌(UHMWPE), 폴리벤조옥사졸(PBO) 또는　폴리벤즈이미다졸(PBI)인 것을 특징으로 하는 고결정성 섬유 염색방법.
  4. 제1항에 있어서,
    산화제는 과산화수소 또는 염소계 산화제인 것을 특징으로 하는 고결정성 섬유 염색방법.
  5. 제1항에 있어서,
    염색용 조성물의 pH는 3 내지 10인 것을 특징으로 하는 고결정성 섬유 염색방법.
  6. 제1항에 있어서,
    산화제의 농도는 전체 염색용 조성물에 대하여 0.001 내지 0.008%(v/v)인 것을 특징으로 하는 고결정성 섬유 염색방법.
  7. 제1항에 있어서,
    산화염료 중간체는 섬유 내에서 산화 및 커플링되어 산화염료로 합성되는 것을 특징으로 하는 고결정성 섬유 염색방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    산화염료 중간체는 고결정성 섬유에 대하여 0.1 내지 10%owf로 투입되는 것을 특징으로 하는 고결정성 섬유 염색방법.
  12. 제1항 내지 제7항 및 제11항 중 어느 한 항에 기재된 염색방법에 의해 염색된 고결정성 섬유.

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09249540A (ja) * 1996-03-16 1997-09-22 Wella Ag ケラチン繊維の酸化染色剤と酸化染色の方法
JP2005344232A (ja) * 2004-06-02 2005-12-15 Toyobo Co Ltd 着色ポリベンザゾール繊維の製造方法

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