KR20020009159A

KR20020009159A - 폴리에스테르/폴리우레탄스판덱스 혼용물의 염색방법

Info

Publication number: KR20020009159A
Application number: KR1020000042592A
Authority: KR
Inventors: 이근완; 정용식; 주소령; 강혜정; 양태선
Original assignee: 주덕영; 대한민국(기술표준원)
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2002-02-01
Also published as: KR100381147B1

Abstract

본 발명은 분산염료 염액중에 폴리에스테르/폴리우레탄스판덱스 혼용물를 함침하여 염색하는 방법에 관한 것으로, 상기 분산염료염액에 리그닌 설포네이트를 투입하는 것을 특징으로 하며, 이에 의하면 스판덱스섬유의 분산염료에 의한 오염을 줄이고, 폴리에스테르섬유의 농색성을 얻을수 있으며, 특히 스판덱스섬유로의 오염을 줄임으로써 폴리에스테르/스판덱스 혼용물의 분산염료 염색시 가장 큰 문제점인 세탁견뢰도를 증진할 수 있게 된다.

Description

폴리에스테르/폴리우레탄스판덱스 혼용물의 염색방법{Method for dyeing polyester/polyurethane spandex fiber products}

본 발명은 폴리에스테르 섬유와 폴리우레탄계 스판덱스 섬유를 포함하고 있는 모든 섬유제품(이하, "폴리에스테르/폴리우레탄스판덱스 혼용물" 또는 "폴리에스테르/스판덱스 혼용물"이라 한다.)을 분산염료를 사용하여 염색하는 방법에 관한 것으로, 특히 폴리에스테르/폴리우레탄스판덱스 혼용물을 세탁견뢰도 저하없이 향상된 농색성으로 염색하는 방법에 관한 것이다.

최근, 신축성 직편물에 대한 수요가 증가하면서 기능성이나 심미성이 보다 우수한 제품을 요구하는 경향 때문에 수영복, 내의류, 외의류 등에 스판덱스섬유의 상대섬유로 폴리에스테르 섬유를 많이 이용하는 추세이나, 폴리에스테르/스판덱스 혼용섬유는 염색가공면에서 세탁견뢰도 등이 큰 문제점으로 지적되고 있다.

폴리우레탄계 스판덱스는 구조가 폴리에스테르에 비하여 치밀하지 못하여 분산염료가 더 쉽게 염착되나(도 1 참조), 반면 탈착도 쉽게 일어나므로, 폴리에스테르/스판덱스의 혼용섬유인 경우는 상대적으로 혼용율이 높은 폴리에스테르의 염색에 초점을 맞추어야 한다. 한편, 폴리에스테르는 분산염료를 사용하여 고온고압염색을 하게 되는데, 이러한 염색조건에서 폴리에스테르/폴리우레탄스판덱스 혼용물을 염색하면 고온고압염색에 의한 스판덱스의 물성저하와 분산염료에 의한 스판덱스의 오염과 그에 따른 견뢰도 저하 등과 같은 문제점이 발생하게 된다.

따라서 본 발명의 주된 목적은 폴리에스테르/폴리우레탄스판덱스 혼용물을 세탁견뢰도 저하없이 향상된 농색성으로 염색할 수 있는 방법을 제공하는데에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명자들은 폴리에스테르/스판덱스 혼용물을 분산염료로 염색하는 경우 고견뢰도를 얻으려면 스판덱스섬유에 보다 적은 양이 분산염료가 오염되도록 해야 한다는 것에 기초하여 다양한 실험을 반복한 결과,리그닌 설포네이트(lignin sulfonate)를 분산염료 염액중에 첨가하여 폴리에스테르/스판덱스 혼용물을 염색하면 폴리에스테르섬유가 염색되는 온도에 도달할 때까지 스판덱스 섬유의 오염이 억제되고, 그 결과 얻어지는 염색물이 농색성이 우수하면서 세탁견뢰도도 우수하게 된다는 사실을 알게 되어 본 발명을 완성하게 된 것이다.

도 1은 분산염료(C.I. Disperse Blue 56의 폴리에스테르 섬유와 폴리우레탄계 스판덱스 섬유의 염색거동을 플로트한 그래프이다.

도 2는 리그닌 설포네이트가 저온에서 분산염료를 둘러싸고 있다가 고온에서 용해되는 것을 나타낸 도면이다.

도 3은 리그닌 설포네이트를 첨가유무에 따른 스판덱스섬유의 경시적인 분산염료소모율을 플로트한 그래프이다.

그러므로 본 발명에 의하면, 분산염료 염액중에 폴리에스테르/폴리우레탄스판덱스 혼용물를 함침하여 염색하는 방법에 있어서, 상기 분산염료염액에 리그닌 설포네이트를 투입하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르/폴리우레탄스판덱스 혼용물의 염색방법이 제공된다.

이하 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

폴리에스테르/스판덱스 혼용물을 분산염료로 염색할 경우, 100℃까지는 대부분의 염료가 스판덱스에 오염되고 110 - 120℃ 부근에서는 나머지 염료중의 일부가 천천히 폴리에스테르에 염착이 된다. 따라서 100 ℃이하의 비교적 저온에서 스판덱스로의 오염을 최대한 억제할 필요가 있다.

본 발명은 화학식 1과 같은 구조를 갖는 폴리우레탄계 스판덱스의 저온 염착을 억제하기 위하여 화학식 2와 같은 구조를 갖는 리그닌 설포네이트를 분산염료 염액에 첨가하는 것에 주된 특징이 있는 것이다.

본 발명의 방법에 따라 분산염료 염액에 첨가된 리그닌 설포네이트는 폴리우레탄계 스판덱스에 분산염료가 오염되는 것을 억제하게 되며, 그 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

폴리에스테르/스판덱스 혼용물은 pH 4.5-5 정도에서 염색을 진행하므로 스판덱스 섬유의 아민기(-NH₂) 또는 우레아기(-NH-CO-NH-)는 양이온을 띠기 쉽게 된다. 리그닌 설포네이트는 분자내에 술폰산기를 갖고 있어 스판덱스 섬유의 아민기나 우레아기에 흡착되어 이온결합을 할 수 있을 것으로 생각된다. 즉, 리그닌 설포네이트의 설폰기가 스판덱스섬유의 아민기(-NH₂) 또는 우레아기(-NH-CO-NH-)와 결합하여 분산염료보다 먼저 스판덱스섬유 표면에 흡착된다. 그 반응 메카니즘의 한 예를 예시하면 다음과 같다:

[spandex]-NH₃ ⁺+ [lignin sulfonate]-SO₃ ^-

→[lignin sulfonate]-SO₃ ^{- +}H₃N-[spandex]

리그닌 설포네이트는 화학식 1에 나타낸 바와 같이 크기가 매우 큰 물질이므로 입체장애(steric hindrance)에 의해 분산염료의 스판덱스섬유 내부로의 확산을 방해한다(blocking 현상). 즉, 흡착된 리그닌 설포네이트는 분자량이 크기 때문에 섬유 내부까지 확산되지 않고, 섬유 표면에만 흡착하여 분산염료에 대해 블로킹 효과를 나타내게 된다.

리그닌 설포네이트에 의한 블로킹효과는 그 분자량에 좌우되며, 특별히 제한하기 위한 것은 아니지만 본 방법에서 충분한 블로킹효과를 달성하는데 효과적인 리그닌 설포네이트의 분자량은 5,000 이상, 보다 바람직하게 5,000 내지 15,000 정도이다.

또한, 리그닌 설포네이트는 도 2에 예시되는 바와 같이 저온에서 분산염료입자를 둘러쌓아 분산염료의 용해도를 감소시키고 이에 의해 스판덱스 섬유로의 분산염료의 오염을 방지하게 되며, 일정 온도 이상의 고온에 도달하면 서서히 용해되므로 분산염료가 용해되기 시작하면서 폴리에스테르 섬유에 염착이 시작된다.

분산염료의 용해도는 리그닌 설포네이트의 술폰화도(degree of sulfonation: DS)로 조절하는 것이 가능하다. 술폰화도가 높은 리그닌 설포네이트는 저온에서도 높은 용해도를 보이지만, 술폰화도가 낮아질수록 저온에서 용해도는 감소한다. 특별히 제한하기 위한 것은 아니지만, 본 방법에 사용하기에 적합한 리그닌 설포네이트는 술폰화도가 0.5 내지 5인 것이다. 상기한 범위의 술폰화도를 갖는 리그닌 설포네이트는 100℃ 이하의 비교적 저온에서 용해되지 않아 스판덱스의 오염이 이루어지는 온도에서 분산염료가 스판덱스에 염착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 되고, 폴리에스테르의 분산염료 염착온도 부근에서 용해가 이루어져 폴리에스테르와 스판덱스가 함께 분산염료에 염착되게 된다.

본 방법에 있어서, 분산염료 염액중에 리그닌 설포네이트를 첨가하면 목적하는 효과를 달성할 수 있는 것이므로 그 함량에 특별한 제한은 없으나, 분산염료 염액중에 리그닌 설포네이트의 농도가 지나치게 높으면 리그닌 설포네이트에 의한 섬유의 오염이 발생할 수 있기 때문에 5g/ℓ 이하, 보다 바람직하게 0.01 내지 5g/ℓ의 농도로 함유시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 스판덱스섬유의 분산염료에 대한 오염을 크게 감소시킬 수 있고, 폴리에스테르의 염착량을 증가시켜서 농색성을 얻을 수 있으며, 세탁견뢰도를 향상시킬 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 특징 및 기타의 장점은 후술되는 실시예로부터 보다 명백하게 될 것이다. 단, 본 발명은 하기 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

폴리에스테르섬유와 스판덱스섬유의 혼방직물(80:20)을 아래와 같은 조건으로 염색하였다.

- 염료 : C.I. disperse red 72 3%(owf)

- 분산제 2g/ℓ

- 초산 0.5%(owf)

- 액비 1:50

- 리그닌 설포네이트(중량평균분자량 15,000; DS 0.5moles/㎏) 0.25g/ℓ

- 염색방법 : 125℃까지 분당 2℃로 승온후 50분간 염색하고 80℃까지 냉각후 염색을 종료

- 환원세정 : NaOH, 소디움 하이드로설파이트(Sodium Hydrosulfite) 각 2g/ℓ, 비이온 계면활성제 1g/ℓ로 조제된 환원세정액을 액비 40:1로하여 85℃에서 20분간 처리하였다.

[비교예 1]

리그닌 설포네이트를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

[실시예 2]

리그닌 설포네이트로서 중량평균분자량 5,000, DS 5moles/㎏인 것을 사용한것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

[비교예 2]

리그닌 설포네이트를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 절차를 반복하였다.

[실시예 3]

분산염료로서 C.I. disperse blue 56을 3%(owf)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 절차를 반복하였다.

[비교예 3]

리그닌 설포네이트를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 절차를 반복하였다.

[실시예 4]

분산염료로서 C.I. disperse blue 56을 3%(owf)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 절차를 반복하였다.

[비교예 4]

리그닌 설포네이트를 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 절차를 반복하였다.

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 스판덱스 섬유 및 폴리에스테르 섬유의 색강도값(K/S값)과 세탁견뢰도를 측정하였다. K/S값은 색차계를 이용하여 측정하였고, 세탁견뢰도는 라운더-오-메터(Launder-O-meter)를 이용하여 KS K 0430에 의거하여 측정하였다.

구분	K/S 값	세탁견뢰도 (급)
구분	스판덱스 섬유	폴리에스테르섬유	변퇴	오염
실시예 1	18.6	15.1	5	5
비교예 1	22.4	10.3	4	4
실시예 2	20.4	16.3	5	5
비교예 2	23.9	10.9	4	4
실시예 3	11.3	23.9	4-5	4-5
비교예 3	16.2	19.1	4	4
실시예 4	12.3	22.0	4-5	5
비교예 4	17.6	18.7	4-5	4-5

상기 표 1로부터, 리그닌 설포네이트의 첨가에 의해 분산염료에 의한 스판덱스섬유의 오염이 감소하고 세탁견뢰도가 향상됨을 알 수 있다.

[실시예 5]

실시예 1과 비교예 1의 실험에서 스판덱스섬유에 의한 분산염료의 소모율을 경시적으로 측정하였다. 그 결과는 도 3의 그래프에 제시된다. 도 3으로부터 리그닌 설포네이트의 첨가에 의해 스판덱스섬유의 분산염료에 의한 오염율이 30% 이상 감소함을 알 수 있다.

[실시예 6]

실시예 1의 조건에서 분산염료의 종류를 변화시키고 리그닌 설포네이트(중량평균분자량 15,000; DS 0.5moles/㎏)를 0.25 g/ℓ 첨가한 경우(실시예)와 첨가하지 않은 경우(대조군)의 폴리에스테르 섬유의 K/S 값을 측정하였다. 그 결과는 표 2에 제시된다.

염료	폴리에스테르 섬유의 K/S값
염료	대조군	실시예
C.I. Disperse Blue 56	19.1	23.9
C.I. Disperse Red 72	10.3	15.1
C.I. Disperse Red 153	18.2	23.5
C.I. Disperse Violet 33	20.5	25.4

상기한 실험결과로부터 리그닌 설포네이트를 첨가하는 경우 폴리에스테르 섬유에 의한 분산염료의 염착량이 증가하여 농색성을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

[실시예 7]

실시예 3의 조건에서 분산염료의 종류를 변화시키고 리그닌 설포네이트(중량평균분자량 15,000; DS 0.5moles/㎏)를 0.25 g/ℓ 첨가한 경우(실시예)와 첨가하지 않은 경우(대조군)의 직물의 세탁견뢰도를 측정하였다. 그 결과는 표 3에 제시된다.

염료	세탁견뢰도 (급)
	대조군	실시예
	변퇴	오염	변퇴	오염
C.I. Disperse Blue 56	4	4	4-5	4-5
C.I. Disperse Red 72	4	4-5	5	5
C.I. Disperse Red 153	3-4	4	5	4-5
C.I. Disperse Violet 33	4	5	5	5

표 3에 제시되는 결과로부터 리그닌 설포네이트를 첨가하면 폴리에스테르/스판덱스 혼용직물의 세탁견뢰도가 크게 향상됨을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 리그닌 설포네이트를 분산염료 염액에 첨가하여 폴리에스테르/스판덱스 혼용물을 염색하므로써 스판덱스섬유의 분산염료에 의한 오염을 줄이고, 폴리에스테르섬유의 농색성을 얻을수 있으며, 특히 스판덱스섬유로의 오염을 줄임으로써 폴리에스테르/스판덱스 혼용물의 분산염료 염색시 가장 큰 문제점인 세탁견뢰도를 증진할 수 있게 된다.

Claims

분산염료 염액중에 폴리에스테르/폴리우레탄스판덱스 혼용물를 함침하여 염색하는 방법에 있어서, 상기 분산염료염액에 리그닌 설포네이트를 투입하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르/폴리우레탄스판덱스 혼용물의 염색방법.
제 1 항에 있어서, 상기 리그닌 설포네이트가 중량평균 분자량 5,000 이상, 술폰화도 0.5 내지 5인 것임을 특징으로 하는 폴리에스테르/폴리우레탄스판덱스 혼용물의 염색방법.
제 1 항에 있어서, 상기 염액중 리그닌 설포네이트의 농도가 5g/ℓ 이하인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르/폴리우레탄스판덱스 혼용물의 염색방법.