KR102440210B1 - 솔벤트 염료를 사용한 고강도 폴리에틸렌 원단의 고견뢰염색방법 - Google Patents

솔벤트 염료를 사용한 고강도 폴리에틸렌 원단의 고견뢰염색방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 염색이 매우 어려운 고강도 폴리에틸렌사원단을 전처리하고 솔벤트 염료를 사용하여 고견뢰염색하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면 일반적인 분산염료를 사용하는 경우에 염색이 되지 않는 고강도 폴리에틸렌 원단을 다양한 색상으로 염색할 수 있고, 특히 염색 후 섬유의 신도 저하가 없고 우수한 견뢰도를 갖도록 고강도 폴리에틸렌 원단을 솔벤트 염료로 염색할 수 있는 장점이 있다.

Description

솔벤트 염료를 사용한 고강도 폴리에틸렌 원단의 고견뢰염색방법{Method Of High―Fastness Dyeing High Tenacity Polyethylene Textiles Using Solvent Dye}
본 발명은 염색이 매우 어려운 고강도 폴리에틸렌사원단을 전처리하고 솔벤트 염료를 사용하여 고견뢰염색하는 방법에 관한 것이다.
최근 국내, 수중, 수상 레저스포츠 제품산업은 고부가가치 산업으로 시장 선점 및 대규모의 경쟁이 치열한 상황이며, 해양 레저스포츠와 관련된 의류산업은 제품 대부분 수입(해외 전문 브랜드 위주)에 의존하고 있어 기술 개발을 통해 국내기술 및 제품경쟁력 확보가 시급한 상황이다.
수중, 수상 레저스포츠 제품은 수상 및 수중에서 발생하는 위급한 상황에서 인체 생리 기능을 보호(Protection)하고, 피해를 최소화하여 수중에서의 체온유지(Warmth), 활동성(Comfort) 극대화하기 위한 복합적 기능을 요구한다.
이러한 인체보호, 체온유지, 감성적 복합성능을 발현하기 위하여 강도나 내구성이 우수한 고강도 폴리에틸렌(HTPE : high tenacity polyethylene) 소재가 최근 각광을 받고 있다.
고강도 폴리에틸렌(HTPE : high tenacity polyethylene) 소재는 높은 강도를 가지고 있고 결정구조가 조밀하며 긴밀하게 형성되어 있어 염색 시 염료가 결정구조 내부로 쉽게 침투되지 못하고 기능기가 없어 염료의 염착이 원활하게 이루어지지 않으므로, 염색이 매우 어려운 문제점을 가지고 있다.
대한민국등록특허공보제10-1981761호(2019년05월27일 공고)
따라서, 본 발명은 염색이 매우 어려운 고강도 폴리에틸렌 원단을 염색하기 위하여 이루어진 것으로서, 고강도 폴리에틸렌 원단을 염색하기 위하여 전처리 과정을 거치고, 솔벤트 염료를 사용하여 고견뢰염색하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러므로 본 발명에 의하면, 고강도 폴리에틸렌사로 제직 또는 편직된 원단을 전처리제 3~5g/ℓ 및 잔부로서 pH 4.2 ~ 4.7인 빙초산 수용액을 함유한 전처리액에 온도 90~98℃, 60~70분동안 1:20의 액비에서 전처리한 후, 120~130℃의 온도에서 30~40분간 건조한 후,
5~6% o.w.f의 솔벤트염료, 1~3g/ℓ의 분산제 및 잔부로서 순수를 포함하는 염욕내에 상기 원단을 1:50의 액비가 유지되도록 침지한 후, 염욕을 120℃까지 2.5℃/분의 속도로 승온한 다음 60~70분간 염색한 후, 염욕을 2.5℃/분의 속도로 80℃까지 감온한 후 아세톤 수용액에 5회 세척하는 것을 특징으로 하는 솔벤트 염료를 사용한 고강도 폴리에틸렌 원단의 고견뢰염색방법이 제공된다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 염색이 매우 어려운 고강도 폴리에틸렌사원단을 전처리하고 고견뢰염색하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 염색대상이 되는 원단은 고강도 폴리에틸렌사로 제직 또는 편직된 원단으로서 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지칩과 첨가제를 혼합한 수지 혼합체를 방사구금에 투입하여 가열 용융시켜 방사하여 얻어지는 필라멘트사를 이용하여 제조된 원단이다.
경우에 따라서는 상기 필라멘트사 제조시 고분자량 폴리에틸렌(HMWPE) 폐 필름을 분쇄한 고분자량 폴리에틸렌 수지칩을 혼합하여 방사한 필라멘트를 사용할 수 도 있다.
본 발명에서는 상기 원단을 염색하기에 앞서 전처리를 하여 염료의 침투를 용이하게 하고, 선명한 색상, 균일한 염색이 되게 한다. 전처리공정에 사용하는 전처리액은 전처리제 3~5g/ℓ 및 잔부로서 pH 4.2 ~ 4.7인 빙초산 수용액을 함유한 전처리액을 준비하는데, 상기 전처리제는 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르(Polyoxyethylene tridecyl ether), 인산과 에스테르 혼합물, trideceth-7 중 어느하나 이상인 것을 사용하는 것이 염색을 위한 전처리 공정에 바람직하다. 상기 전처리제는 고강도 폴리에틸렌 원단에 염료가 침투하기 쉽게 해주고 색상을 선명하게 해주며, 균일한 염색이 되게 해주는 역할을 한다.
상기 전처리제는 3~5g/ℓ함유되도록 하는 것이 바람직한데, 3g/ℓ미만에서는 원단 표면의 불술물들이 거의 제거되지 않아 염료가 침투하지 못하여 염색이 고르게 되지 않고 색상 강도가 떨어지는 문제점이 발생하며, 5g/ℓ초과시에는 원단의 표면에 화학적인 손상을 일으킬 수 있다.
또한, 잔부로서 pH 4.2 ~ 4.7인 빙초산 수용액이 함유되는데, 이는 전처리액의 pH가 6~7이 되어 인체적합성을 증가시키는 작용을 하게 된다. pH가 높거나 낮을 경우 인체에 해를 끼칠 수 있다.
이렇게 준비된 전처리액에 상기 고강도 폴리에틸렌사원단을 침지하여 온도 90~98℃, 60~70분동안 1:20의 액비에서 전처리한 후, 120~130℃의 온도에서 30~40분간 건조한다.
상기 전처리 후 염색공정을 행하게 되는데, 염료로는 소수성이 상대적으로 일반 염료보다 높고 원단 내부 구조에 침투가 용이한 솔벤트염료(solvent dye)를 이용하여 염색공정을 진행한다. 솔벤트 염료는 디아조계나 안트라퀴논 색소모체의 커플러측 방향족환에 N(R1)(R2)의 치환기를 갖는 형태의 분산염료로써, 디아조계나 안트라퀴논 색소모체에 알킬기가 치환된 염료의 알킬기의 길이가 길어짐에 따라 초고분자량 폴리에틸렌 섬유에 대한 염착성이 높아 바람직하다.
그 구체적인 예로서는 하기 화학식 1의 안트라퀴논계열(C24H30N2O2), 하기 화학식 2의 디아조계열(C16H19N3) 중 어느 하나로서 염색시에는 하나 또는 여러염료를 혼합하여 사용할 수 있다.
[화학식 1]
Figure 112021066389379-pat00001
[화학식 2]
Figure 112021066389379-pat00002
염욕의 구성은 5~6% o.w.f의 솔벤트염료, 1~3g/ℓ의 분산제 및 잔부로서 순수를 포함하도록 이루어지는데, 솔벤트염료 5% o.w.f미만인 경우에는 염색 후 색상강도가 떨어지는 문제점이 발생하며, 6% o.w.f초과시에는 과도한 염료 투입으로 인하여 염색이 고르게 되지 않는 문제점이 발생할 수 있다.
상기 염욕내에 상기 원단을 1:50의 액비가 유지되도록 침지한 후, 염욕을 120℃까지 2.5℃/분의 속도로 승온한 다음 60~70분간 염색한 후, 염욕을 2.5℃/분의 속도로 80℃까지 감온한 후 아세톤 수용액에 5회 세척하여 본 발명의 고강도 폴리에틸렌 원단의 고견뢰염색방법을 완료하게 된다.
그러므로 본 발명은 일반적인 분산염료를 사용하는 경우에 염색이 되지 않는 고강도 폴리에틸렌 원단을 다양한 색상으로 염색할 수 있고, 특히 염색 후 섬유의 신도 저하가 없고 우수한 견뢰도를 갖도록 고강도 폴리에틸렌 원단을 솔벤트 염료로 염색할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 고강도 폴리에틸렌 원단의 고견뢰염색방법에 의한 원단사진이며,
도 2는 본 발명의 고강도 폴리에틸렌 원단의 고견뢰염색방법의 실시예 1의 견뢰도 시험성적서이다.
다음의 실시예에서는 본 발명의 고강도 폴리에틸렌 원단의 고견뢰염색방법의 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
고강도 폴리에틸렌 원단을 편직한 후 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르 3g/L, pH 4.2 ~ 4.7인 빙초산 수용액, 전처리 온도 98℃, 전처리 시간 60분으로 설정하여 1:20의 액비에서 원단을 전처리한 후, 120℃의 온도에서 30분간 건조하여 전처리하였다.
고강도 폴리에틸렌 원단의 염색은 하기 표 1과 같이 5% o.w.f의 안트라퀴논계열 솔벤트염료, 3g/ℓ의 분산제를 포함하는 염욕내에 고강도 폴리에틸렌 원단을 1:50의 액비가 유지되도록 침지하는 공정; (ⅱ) 고강도 폴리에틸렌 원단이 침지된 염욕을 120℃까지 2.5℃/분의 속도로 승온한 다음, 120℃까지 승온된 염욕에서 60분간 고강도 폴리에틸렌 원단을 염색하는 공정; (ⅲ) 염색공정을 거친 염욕을 2.5℃/분의 속도로 80℃까지 감온 후 아세톤 수용액에 5회 세척하였다. 염색완료후 물성을 측정하여 하기 표 2 및 도 2에 나타내었다.
Figure 112021066389379-pat00003
구분 측정 결과
인장강도 4800/1900(N/5cm)
신도 5.7%
물견뢰도 4-5급
해수견뢰도 4-5급
일광견뢰도 4급

Claims (3)

  1. 고강도 폴리에틸렌사로 제직 또는 편직된 원단을 전처리제 3~5g/ℓ 및 잔부로서 pH 4.2 ~ 4.7인 빙초산 수용액을 함유한 전처리액에 온도 90~98℃, 60~70분동안 1:20의 액비에서 전처리한 후, 120~130℃의 온도에서 30~40분간 건조한 후,
    5~6% o.w.f의 솔벤트염료, 1~3g/ℓ의 분산제 및 잔부로서 순수를 포함하는 염욕내에 상기 원단을 1:50의 액비가 유지되도록 침지한 후, 염욕을 120℃까지 2.5℃/분의 속도로 승온한 다음 60~70분간 염색한 후, 염욕을 2.5℃/분의 속도로 80℃까지 감온한 후 아세톤 수용액에 5회 세척하는 것을 특징으로 하는 솔벤트 염료를 사용한 고강도 폴리에틸렌 원단의 고견뢰염색방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전처리제는 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르(Polyoxyethylene tridecyl ether), 인산과 에스테르 혼합물, trideceth-7 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 솔벤트 염료를 사용한 고강도 폴리에틸렌 원단의 고견뢰염색방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 솔벤트염료는 안트라퀴논계열, 디아조계열 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 솔벤트 염료를 사용한 고강도 폴리에틸렌 원단의 고견뢰염색방법.
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