KR20050110431A - 효소를 이용한 Ｃｏｌｄ-Ｐａｄ-Ｂａｔｃｈ(ＣＰＢ)에서의동시 바이오 호발-정련 - Google Patents

Abstract

본 발명은 면 및 면교직물의 CPB(Cold Pad Batch) 방식을 이용하는 바이오 호발정련법에 관한 것이다. 본 발명의 CPB에 의한 바이오 호발 정련법은 환경친화적인 효소를 사용하고 상온에서 호발 및 정련이 동시에 이루어지며, 적은 량의 액비를 사용하므로 사용효소 및 약제, 용수, 에너지 등을 크게 절감할 수 있어 생산성 우수한 전처리 방법이다. 본 발명의 효소에 의한 CPB 동시 호발-정련법은 염색하기 전의 전처리 공정인 호발 및 정련에 있어서, 상기 호발 및 정련을 동시에 수행하며, 호발과 정련을 수행하기 위한 처리용액으로 호발처리용 아밀라아제계 효소 0.3 내지 2 % owf, 정련처리용 펙티나제계 효소 0.1 내지 1 % owf, 침투제 0.1 내지 5 % owf를 혼합하여 조제한 것을 사용하여, 상기 처리용액을 상온에서 직물 또는 편물에 패딩한 후 상온에서 성숙(에이징) 시킨 다음 온수세하는 것을 포함한다.

본 발명에 의한 호발 정련 방법은 사용하는 용수의 양을 절감하고 상온처리로 인한 에너지의 절약을 기대할 수 있는 효과가 있다.

Description

효소를 이용한 Ｃｏｌｄ-Ｐａｄ-Ｂａｔｃｈ(ＣＰＢ)에서의 동시 바이오 호발-정련 {SIMULTANEOUS BIO-DESIZING AND BIO-SCOURING BY COLD PAD BATCH METHOD}

본 발명은 면 및 면교직물의 CPB(Cold Pad Batch) 방식을 이용하는 바이오 호발정련법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 면 또는 면 혼방직물의 호발과 정련을 수행함에 있어서, 호발처리용 효소와 정련처리용 효소 및 침투제를 첨가하여 최적의 조건에서 혼합 제조하여 직물에 패딩한 후 에이징(ageing) 시켜 수세ㆍ처리하는 CPB법에 의한 바이오 호발정련법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 호발 정련 방법은 사용하는 용수의 양을 절감하고 상온처리로 인한 에너지의 절약을 기대할 수 있는 효과가 있다.

일반적으로 제직공정에서 제직능률을 향상시키기 위하여 섬유사에 각종 호부제와 윤활제로 가공하여 제직하고, 제직후에는 이들 호부제와 윤활제 및 제직시에 발생되는 오염물질과 이물질을 호발정련기에서 수세, 탈수하고 호발, 정련하여 섬유 본래의 성질과 촉감으로 복원시키는 작업을 수행하게 되는데, 이러한 호발, 정련, 표백으로 이루어지는 전처리(preparation) 공정은 섬유자체의 불순물 및 제사시의 유제, 제직시의 호를 제거하여 섬유의 흡수성과 백도를 높이고 그 화학조성을 균일하게 하여 염색 및 가공이 최적의 조건에서 균일하게 수행될 수 있도록 하여주는 과정이다.

오늘날에는 섬유기술의 발달로 섬유사의 종류도 다양해지고, 섬유사의 특성에 따라 사용되는 호부제의 종류도 다양하고, 제직기술도 발달하여 제직된 직물의 종류가 다양하고, 조직도 조밀해지고 있다.

이로 인하여 제직된 직물에는 호부제와 윤활제 및 오염상태도 다르게 되어 호발과 정련의 공정도 더욱 어려워지고 있으나 이들의 직물을 수세하고 호발정련하는 방법은 개선되지 못하여 수세 및 탈수와 호발정련의 고정수가 많아지고 각종 세정제의 사용만 증가하고 있는 문제가 있었다.

이로 인하여 호발정련의 공정에 용수와 열에너지(증기)의 소비량이 증가되어 다량의 폐수발생으로 인한 환경오염이 날로 증대되고 있고, 직물의 호발, 정련에 필요한 소요비용이 증가되고 있다.

특히, 천연섬유의 경우 자체의 불순물이 많이 함유되어 있을 뿐아니라, 호제 (10-15%) 및 방사유제, 편직용 유연제등이 방사, 제직 혹은 편직 공정중에 가해져 이들 불순물의 철저한 제거가 필요하다. 그런데, 종래의 화학약품을 이용한 호발ㆍ정련은 섬유에 손상을 입혀 섬유를 약화시킬 뿐 아니라, 다량의 알칼리를 포함해 폐수처리에도 큰 부담이 되는 문제가 있어왔다.

최근에는 생명공학(biotechnology)의 급속한 성장에 힘입어 섬유처리분야에의 효소 도입이 활발히 진행되어, 아밀라아제(amylase)에 의한 호발은 이미 산업화되어 현재 사용되어지고 있다. 또한, 펙티나제(Pectinase)에 의한 정련은 최근 들어 그 연구가 활발히 진행되어지고 있으며 상용화 가능성이 큰 것으로 평가되고 있다.

현재 선진 각 국에서는 처리 시간과 물자의 절약을 통한 생산성 향상의 측면에서 전처리 공정과 그 후의 염색 또는 가공 중의 하나 이상의 공정을 동시에 수행하는 연구개발이 진행되고 있으며, 정련과 염색을 동시에 수행하는 연구가 그 예이다. 이러한 동시처리시 가장 중요하게 고려되어져야 하는 것은 그 처리효과가 각각 처리에 의한 것에 비해 동일이상의 효과를 나타내며 차후 공정에도 영향이 미치지 않아야 한다는 것이다.

그런데 종래의 호발과 정련은 화학약품이나 일부 효소에 의해 각각 따로 행해지고 있는데 각 공정마다 처리 후의 수세에 소요되는 시간과 수세액, 그리고 이 수세액에 의한 다량의 폐수가 발생하고 있다.

따라서 다량의 수세수를 절감하고 처리시간을 절약하여 생산성을 향상시킬 수 있는 전처리 공정에 대한 요구가 지속적으로 있어 왔다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 반연속식에 의한 생산성이 향상되며, 사용되는 용수 및 에너지의 양이 절감된 CPB에 의한 동시 바이오 호발-정련법을 제공한다.

본 발명의 또한 기존에 각각 수행되었던 호발과 정련을 상온에서 하나의 욕에서 낮은 욕비를 이용하여 수행함으로써, 용수 및 첨가 효소ㆍ 약제 등을 크게 절감할 수 있는 효소에 의한 일욕 호발정련법을 제공한다.

본 발명은 CPB법에 의한 바이오 호발정련법에 관한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 바이오 호발정련법은 염색하기 전의 전처리 공정인 호발 및 정련에 있어서, 상기 호발 및 정련을 CPB 방법을 이용하여 상온에서 일욕에서 수행한다.

본 발명에서 호발과 정련을 수행하기 위한 처리용액은 호발처리를 위한 아밀라아제계 효소 및, 정련처리를 위한 펙티나제계 효소를 포함한다.

본 발명에서 사용되는 CPB(Cold Pad Batch) 방법은 일반적으로 셀룰로오스계 염색에서 사용되는 방법이나, 본 발명자들은 일욕 호발 정련을 CPB 방법을 통해 수행하는 경우, 상온에서 적은 양의 액비만이 요구 되어 사용효소 및 약제, 용수 및 에너지등이 크게 절감되어 생산성이 크게 증가하는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명에서 사용되는 호발 정련용 처리용액은 호발 처리용 아밀라아제계 효소 0.3 내지 2 % owf, 정련 처리용 펙티나아제계 효소 0.1 내지 1 % owf, 침투제 0.1 내지 5 % owf를 혼합하여 포함한다.

본 발명에서 사용되는 owf 단위는 on the weight of fiber, 즉 '섬유 중량에 대한'이라는 뜻으로서, % owf라고 하면 피염물즉 섬유의 중량에 대한 백분율을 의미하는 것으로 사용된다.

본 발명의 CPB 법에 의한 동시 바이오 호발-정련은 본 발명의 호발 정련용 처리용액을 사용하여 직물에 패딩한 후 상온에서 충분히 에이징 한 후 온수세 처리하는 것을 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 CPB 법에 의한 바이오 호발정련법에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 주된 특징은 면 또는 면 혼방직물의 필수 전처리 공정인 호발과 정련을 일욕에서 처리하는 기술로서, 사용하는 효소와 효소의 양, 온도, pH, 및 시간 등의 조건을 최적화함으로서, 종래의 호발과 정련을 각각 수행하였을 때와 동일한 효과를 얻을 수 있는 매우 경제적이며 친환경적인 처리법인 것이다.

또한 본 발명의 특징은 호발 정련을 상온에서 CPB 법을 사용하여 일욕에서 낮은 욕비를 이용하여 처리함으로써, 용수 및 첨가 효소, 약제등을 절감할 수 있다.

본 발명에서 호발과 정련을 하나의 욕에서 수행하기 위해서는 호발처리용 효소와 정련처리용 효소를 최적으로 혼합하여 제조하는 것 뿐만 아니라, 호발과 정련을 수행하는 조건이 중요하다. 본 발명자들은 이에 대한 심도 있는 연구를 통해 상기 혼합제조를 위한 최적의 성분 및 혼합비와 호발ㆍ정련의 처리 방법을 찾아 본 발명을 완성하였다.

이하, 본 발명의 성분, 혼합비 및 처리 방법을 설명한다.

먼저, 일욕에서 호발과 정련용 처리용액을 조제한다.

본 발명의 호발 정련 처리 용액은 호발처리용 아밀라아제계 효소 0.3 내지 2 % owf, 정련처리용 펙티나제계 효소 0.1 내지 1 % owf, 침투제 0.1 내지 5% owf를 를 포함한다.

본 발명에서 사용되는 호발 처리용 아밀라아제계 효소 및 정련처리용 펙티나아제계 효소는 일반적으로 본 산업 분야에서 사용될 수 있는 것이면 특별히 제한이 없으나, 호발 처리용 아밀라아제계 효소로는 바람직하게는 NOVO사의 아쿠아짐(Aquazyme), 정련처리용 펙티나제계 효소로는 바람직하게는 동사의 Bio-prep 3000L(또는 Scouzyme)을 사용한다.

본 발명에서 사용되는 침투제는 본 발명의 효소의 활성에 악영향을 미치지 않는 것이면 특별히 제한이 없으나, 비이온계 계면활성제가 바람직하게 사용되며, CIBA의 Irgapadol PR, 동아유화의 DGA, Dexter의 Clavodene, 및 Actiron AT-2이 더욱 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 CPB법은 본 발명의 처리 용액을 직물에 패딩하고 상온에서 충분히 에이징 한 후 온수세 처리하는 것을 포함한다.

본 발명에서 에이징 시간은 직물의 종류 및 사용되는 약제에 따라 상이하며 호발정련이 되기에 충분한 시간으로서 그 제한이 없으나, 바람직하게는 24시간(또는 overnight) 에이징한다.

본 발명에서 사용되는 욕비는 사용되는 직물의 종류 및 CPB 처리 특성, 패딩시의 픽업율에 따라 달라지나, 통상 1:4의 욕비를 사용한다. 여기서, 앞의 1 은 직물의 무게를 가리키며, 뒤의 4 는 처리액의 무게를 말한다. 여기서, 픽업율은 직물이 처리액을 흡수하는 비율을 의미하며, 픽업율이 100 % 인 경우는 이론적으로는 직물의 무게와 동일한 처리액이 필요하다는 것을 의미한다.

통상적으로 사용되는 침지공정(bath type)은 액비가 1 : 10 내지 1 : 20 이므로, 본 발명의 액비가 현저히 작음을 알 수 있다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명의 보호 범위가 이하의 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.

실시예

본 발명의 실시예 및 비교예에서는 직물 시료로 CM 40s * N/140D + PU 40D satin을 사용하였다. 호발처리용 효소로는 NOVO사의 Aquazyme을, 정련처리용 효소로는 동사의 Bio-prep 3000L을 사용하였다. 첨가제로는 침투제 Actiron AT-2를 사용하였고, pH 조절제로서 Na₂CO₃를 사용하여 pH를 8.5로 맞추었다.

실시예 1

호발처리용 효소로서 NOVO사의 Aquazyme 0.3 % owf, 정련처리용 효소로서 Bio-prep 3000L 0.1 % owf, 침투제로서 Actiron AT-2 1 % owf를 혼합하여 효소 처리용액을 조제하였다.

상기 효소 처리 용액을 CPB 법에 따라 욕비를 1:4 로하여 직물에 패딩한 후 상온에서 24시간 동안 에이징 시킨 후 온수세하였다. 이때, 직물의 흡수성과 염색성, 그리고 표백 후의 백도 등에 대한 실험결과들을 도면 1 내지 3 에 각각 도시하였다.

비교예 1

효소 처리 용액을 대신하여 알카리성 처리 용액을 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 1 과 같이 호발 정련 및 표백을 수행하였다.

사용된 알카리성 처리 용액의 성분과 사용량은 다음과 같다.

산화 호발제(light 100) 1g/L

NaOH(50%) 150g/L

과산화수소(35%) 50-70g/L

침투제 1-2g/L

과수안정제(소듐 실리케이트) 10-15g/L

실시예 1과 비교예 1의 효과를 비교하기 위하여, GATS(Gravimetric Absorbency Testing System)를 이용하여 직물의 흡수성을 측정하고, 염액을 이용하여 dropping test를 통해 실제 염색 상태와 퍼짐성을 관찰하고, 요오드를 이용하여 호제 제거 정도를 측정하고, 효소 호발 정련한 직물의 표백 후 백도를 알칼리 정련한 후 표백한 직물의 백도와 비교하였다.

(1) GATS를 이용한 흡수성 측정:

GATS는 섬유의 모세관(capillary) 작용에 의해 물을 흡수하는 원리를 이용하여 흡수성을 측정하는 장치로 직물 그램 당 흡수하는 물의 양을 그램으로 나타낸다.

(2) 요오드를 이용한 호제 제거율 측정:

요오드 그 자체의 색은 엷은 노란색을 띠나 전분과 반응하면 잔류 전분 농도가 진할수록 진한보라색을 띠며, 전분이 전혀 잔류하지 않을 경우 본래의 엷은 노란색으로 남는 특성을 이용하여 호제인 전분의 잔류여부를 측정한다.

(3) 효소 정련이 표백에 미치는 영향을 관찰하기 위해 효소 정련한 시료와 알칼리 정련한 시료를 동일조건에서 표백하여 Color-Eye로 표백 후 직물의 L*a*b*값을 측정하였다.

도 1 은 실시예 1 및 비교예 1 의 흡수성을 비교한 결과를 나타낸다. 도 1 에서, 실선은 효소를 이용하여 호발-정련 후 표백한 직물의 흡수성을 나타낸 것이고, 점선은 알칼리를 이용하여 호발 정련 및 표백한 직물의 흡수성을 나타낸다. 도 1에서 효소를 이용하여 호발 정련한 직물 시료의 흡수성이 현저히 높음을 알 수 있다. 도 1 에서 알 수 있는 바와 같이, 초기흡수량으로 1초 내에 흡수한 물의 양이 효소 호발-정련의 경우 알칼리를 이용하여 처리하였을 때보다 거의 두배에 해당한다. 이는 직물이 다음단계인 염색과정에서 신속히 물을 흡수할 수 있음을 의미한다.

도 2 는 실시예 1 및 비교예 1 으로 각각 처리한 직물시료를 염액을 이용하여 염색한 후 직물의 색 및 염액의 퍼진 정도와 호제의 제거정도를 나타낸다. 도 2 로 부터, 호제가 실시예나 비교예 모두의 경우에 완전히 제거되었음을 나타낸다. 염액을 이용하여 염색을 했을 경우 효소를 이용하여 호발-정련한 직물에서는 염액이 재빨리 퍼지며 옆으로 길게 퍼진 모양을 관찰할 수 있는데 이는 면/나일론 교직물 중 면의 호발-정련이 잘 이루어져 면 특유의 우수한 흡수성 때문임을 알 수 있다. 반면, 알칼리를 이용하여 호발-정련한 경우 면과 나일론의 흡수성에 큰 차이가 없으므로 염액이 둥글게 사방으로 퍼짐을 관찰할 수 있었다.

도3은 실시예 1 및 비교예 1 에서 각각 호발-정련-표백한 직물의 L*a*b*값을 측정한 결과를 나타낸다. 여기서 L*값은 밝도(lightness), a*값은 녹적도(green-red), b*값은 청황도(blue-yellow)를 나타내는 값들로 L*값이 크면 샘플이 밝음을 나타내고, a*값이 크면 붉은 기운을 띠며, b*값이 크면 황색기를 띄는 것을 나타낸다. 도 3에서 볼 수 있듯이 효소 정련 후 표백한 직물은 알칼리 정련 후 표백한 직물에 비해 L*값이 높음을 알 수 있다. 이는 효소 정련 후 표백한 직물이 밝다는 것을 의미한다. 또한 b*값이 낮은 걸로 보아 황색기를 띠지 않고 오히려 푸른기를 띠어 더욱 백도를 증진시키는 효과를 나타낸다.

본 발명에 따른 실시예와 비교예를 통한 결과로부터, CPB에 의한 효소를 이용한 바이오 호발-정련 시 직물의 흡수성이 알칼리를 이용하였을 때보다 우수하고 백도 또한 증가함을 나타내었다. 따라서, CPB법에 의한 동시 바이오 호발-정련은 그 효과면에서도 알칼리 처리보다 우수하며 반연속식으로 처리할 수 있어 생산량 증대에 기여할 뿐 만 아니라 직물에 미치는 손상이 적어 무게감량도 적고 유연한 터치를 간직할 수 있는 진보된 기술임을 알 수 있다.

한편, 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 통하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이므로, 이러한 변형의 부분 역시 본 발명의 보호범위에 속한다 할것이다.

본 발명의 CPB법에 의한 동시 바이오 호발-정련법에 의하면, 사용하는 에너지 및 용수량을 절약하면서도 유해한 알칼리의 사용을 억제함으로써 호발-정련으로 인한 과도한 무게감량을 줄이고 면직물 고유의 부드러운 터치를 유지시킬 수 있는 매우 경제적이며 친환경적인 처리법이다.

도 1은 직물시료의 흡수성을 비교한 그래프이다.

도 2는 직물시료의 염색성 및 호제 제거정도를 나타내는 사진이다.

도 3은 직물시료의 L*a*b*값을 나타내는 그래프이다.

Claims (1)

1. 호발처리용 아밀라아제계 효소 0.3 내지 2 % owf, 정련처리용 펙티나제계 효소 0.1 내지 1 % owf, 침투제 0.1 내지 5 % owf를 포함하는 호발 정련 처리 용액을 직물에 패딩하고 상온에서 에이징 후 온수세하는 것을 포함하는 CPB법에 의한 동시 바이오 호발-정련법.