KR20210028531A - 섬유소재에 형광휘도율이 우수한 수분산형 형광색소 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수분산형 형광색소 조성물을 제공한다.
본 발명은 섬유 재질에 형광색을 부여하는 1종 이상의 형광염료와; 상기 섬유재질에 대해 수소결합을 형성하면서 상기 형광염료를 수용하는 매트릭스로서의 수성 아크릴 수지와; 상기 형광염료 분자와 상기 수성 아크릴 수지를 균일하게 분산시키는 분산제와; 수산기를 포함하고 있는 수성 용매;를 포함하여 구성되어 있고, 셀룰로오스 섬유를 형광제로 처리하기에 적합한, 수분산형태의 형광색소 조성물을 기술적 특징으로 한다.

Description

섬유소재에 형광휘도율이 우수한 수분산형 형광색소 조성물 및 그 제조방법{Water-dispersive fluorescent pigment composition excellent in fluorescence intensity in cotton material and method of manufacturing the same}

본 발명은 섬유소재에 형광휘도율이 우수한 수분산형 형광색소 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 면 섬유에 형광휘도율이 우수하고, 포름알데히드가 포함되어 있지 않으며, 일광견뢰도와 균염성 등의 특성이 우수한 섬유용 수분산형 형광색소 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

오늘날 식물성 섬유들은 다양한 색상의 형광안료들에 의해 처리되고 있으며, 이를 통하여 좀더 부가가치가 높은 제품으로 업그레이드되고 있다.

형광물질은 높은 에너지의 빛을 흡수한 다음, 그보다 낮은 에너지의 빛을 외부로 방출하면서, 발광되는 현상으로 이해되고 있다. 형광물질은 그 물질을 이루고 있는 분자구조가 각각 다르고, 각각의 분자구조에 따라, 외부로부터 흡수하는 빛 에너지와 외부로 방출하는 빛 에너지가 다르기 때문에, 각각 다른 고유한 색상의 형광색을 나타내는 것이다.

섬유 염색에는 섬유의 종류에 따라 다음과 같은 사용법이 있다. 식물성 섬유에는 직접염료·염기성염료·건염염료(建染染料)·황화염료(黃化染料)·불용성염료가 사용되며, 동물 섬유에 대해서는 염기성염료·산성염료·매염염료(媒染染料)·가용성(可溶性) 건염염료가 사용된다. 또 합성섬유에 대해서는 주로 분산염료(分散染料)·불용성 아조염료가 사용되는 일이 많다. 이와 같은 염료가 각기 사용되는 것은 색소분자가 염료로서 섬유에 단단히 고정되기 위해서는 섬유가 필요로 하는 염료분자에 차이가 있기 때문이다.

한편, 면이나 마와 같은 면, 마와 같은 식물성 섬유들은 그 주성분이 셀룰로오스(cellulose)를 주성분으로 하고 있으며, 분자는 탄소(C), 수소(H), 산소(O)의 세 가지 원소로 이루어진 글루코오스(glucose)가 그 구성 분자인 고분자 화합물이라고 할 수 있다.

면, 마 섬유와 같은 식물성 섬유에 염색을 하기 위해서는, 일반적으로 대부분의 형광 안료 및 염료 조성물을 섬유재질에 접촉시켜서 반응을 시키고 있다. 이러한 형광안료 내지 염료 조성물은 대체적으로 셀룰로오스에 대한 친화력이 작아 염색 후 불균염, 응집(aggregation)으로 인한 분리(segregation) 현상으로 인하여 코팅된 재료의 색상이 고르지 못하게 되거나 형광 휘도율, 착색력이 저하된다.

종래의 기술로서는, 이와 같은 섬유질에 대한 착색력을 강화하기 위하여, 면직물을 미리 표백하거나 중화시키고, 그 이후 형광염료를 투입하여 처리한 다음, 쇼핑제 등을 투입하거나 고착제를 투입하여 마무리하는 단계 등을 진행하였다.

이러한 종래기술은 면직물의 형광처리 과정이 복잡하고 번거로울 뿐만 아니라, 형광염료의 처리 효과 등에 있어서도 크게 진전되는 결과를 얻기 힘든 측면이 있었다.

종래의 기술로서는 다음과 같은 사례가 대표적인 것으로 여겨진다.

대한민국 특허등록 제10-1576259호 "면직물의 형광 염색방법" ; 대한민국 특허등록 제10-214209호 "섬유의 유기안료 염색방법".

본 발명은, 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 면 섬유에 형광휘도율이 우수하고, 포름알데히드가 포함되어 있지 않으며, 일광견뢰도와 균염성 등의 특성이 우수한 섬유용 수분산형 형광색소 조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 수분산형 형광색소 조성물은, 섬유 재질에 형광색을 부여하는 1종 이상의 형광염료와, 상기 섬유재질에 대해 수소결합을 형성하면서 상기 형광염료를 수용하는 매트릭스로서의 수성 아크릴 수지와, 상기 형광염료 분자와 상기 수성 아크릴 수지를 균일하게 분산시키는 분산제와, 수산기를 포함하고 있는 수성 용매로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 수분산형 형광색소 조성물은, 전체 조성물을 기준으로 할 때, 1종 이상의 형광염료 5 내지 7 중량부와, 상기 수성 아크릴 수지 45 내지 55 중량부와, 상기 분산제 8 내지 10 중량부와, 나머지는 수성용매로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

상기 수분산형 형광색소 조성물은, 사용되는 섬유재질에 따라 적절한 기능을 수행할 수 있도록 해주는 첨가제를 추가할 수 있다. 상기 첨가제는 전체 조성물을 기준으로 할 때 3 내지 5 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 수분산형 형광색소 조성물은, 포름알데히드를 포함하지 않으며, 그 제조과정에서도 포름알데히드를 사용하지 않는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수분산형 형광색소 조성물은, 수용성 용액의 형태로 사용되어지고, 건조과정을 거치지 않고 입자의 크기는 200 나노미터 이하를 이루고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 수분산형 형광색소 조성물은, 제1 반응조에서 형광색소를 칭량하여 투입하고, 에틸렌글리콜 및 물을 투입한 다음, 이들을 교반하여 형광액 용액을 준비하는 제1 단계와; 제2 반응조에 양이온 첨가제와 수성 아크릴 수지와 분산제를 투입하고 교반하면서 pH를 8.0 내지 9.0의 범위로 조정하는 제2 단계와; 상기 제1 반응조에서 준비된 형광액을 상기 제2 반응조에 서서히 투입하면서 혼합된 혼합용액의 pH를 다시 8.0 내지 8.5의 범위로 다시 조정하는 제3 단계와; 상기 제2 반응조의 2차 pH 조정을 마친 이후, 75 ℃ 내지 85 ℃로 승온시키고 1시간 내지 3시간 동안 서서히 교반하면서 유지하는 제4 단계와; 제4 단계의 안정화과정을 마친 이후 서서히 냉각하면서 상기 제2 반응조의 하부로부터 압력을 조절하면서 질소가스를 투입하여 버블링하고, 냉각된 상태에서 이물질을 제거하고 필터링한 후, 제품을 포장하는 제5 단계;를 포함하고 있다.

본 발명은 종래와 같이 분말상의 형광제를 사용하지 않고, 수성 형광제 조성물의 형태로 사용하게 되므로, 미리 섬유재를 표백하거나 전처리하지 않은 상태에서, 형광처리할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 형광제를 분말상으로 사용하지 않고, 수용성 조성물의 형태로 사용하므로, 형광제의 입자 크기가 매우 작아서, 형광제의 성능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 섬유질의 셀룰로오스 조직과 형광물질 사이의 결합력이 약한 단점을 극복하여, 수성 아크릴 수지를 사용하므로, 섬유질에 대한 형광효과를 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있는 것이다.

도 1은 종래의 형광색소의 입자 형태와, 본 발명에 의한 수분산 형태의 형광색소의 형태를 25,000 배 확대한 사진자료이다.

이하, 본 발명을 더욱 구체적이고 상세하게 설명한다. 본 발명에서 제공되는 구체적인 수치 또는 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 실시 양태로서, 본 발명의 기술사상을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 명백하다. 또한, 본 발명의 명세서에 있어서, 이 기술분야에서 공지된 것으로서 통상의 기술을 가진 자에 의해 용이하게 창작될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은 면이나 마와 같은 셀룰로오스 조직을 가진 섬유를 형광처리하는데 유익한 수분산형 형광색소 조성물을 제공한다. 형광색소는 외부에서 빛을 받았을 때, 그보다 낮은 에너지의 빛을 외부로 방사함으로써, 육안에 의해 형광색을 발산하게 되는 물질을 주원료로 포함하고 있는 물질을 말한다. 형광색소에는 안료와 염료를 포함하고 있다.

본 발명은 셀룰로오스 섬유 재질에 대해 형광색상을 부여하는데 기여하는 수분산형 형광색소를 1종 이상 포함하고 있다. 본 발명에서 형광색소를 1종 이상 포함하고 있다라 함은, 본 발명이 단일의 형광염료에 관한 것이 아니라, 다수의 복수의 형광염료를 포함하고 있거나, 다수의 복수의 형광염료에 관련되어 있거나, 다수의 복수의 형광염료를 가공처리하고 있음을 의미하는 것이다.

본 발명은 1종 이상의 형광염료를 포함하고 있다. 형광염료는, 위에서 이미 설명한 바와 같이, 외부에서 고에너지의 빛을 받아 그 보다 낮은 에너지의 빛을 외부로 방사하는 물질로 구성된 안료 내지 염료를 의미한다.

본 발명은 아래의 화학식 1로 표기될 수 있는 형광염료를 포함하고 있다. 본 발명은 염료 구조에서 나열한 염료군에서 Color에 따라서 또는 요구되는 물성인 산, 알카리 특성에 맞게 염료를 단독 혹은 혼합하여 선택적으로 사용할 수 있다.

아래의 표 1은 형광염료의 종류를 보인 것이다.

색상	형광염료의 종류
Yellow	Basic Yellow 40, Solvent Yellow 172, Solvent Yellow 44
Orange	Basic Orange 14, Dye No. 20,
Red	Basic Red 1, Basic Red 1:1, Solvent Red 49

상기 형광 염료의 총량은 본 발명의 조성물을 기준으로, 1종 이상의 형광염료를 포함하고, 5 내지 7 중량% 인 것이 바람직하다. 형광염료는 처리대상이 되는 섬유재질에 따라 Color, 농도에 맞게 선택적으로 사용할 수 있다. 상기 형광 염료가 5 중량% 이하일 경우에는 형광색소의 발현 효과가 미약한 반면에, 7 중량% 이상일 경우에는 투여량에 비하여 발현효과가 비례하여 상승하지 않는 경향을 보이게 된다.

본 발명에서 사용될 수 있는 형광염료를 화학식 1로 나타내었고, 이들을 사용하여 발색 실험이 이루워졌으며, 1개 이상의 복합적인 염료를 사용하여 각 color특성에 맞게 발명이 이루어졌다.

화학식1.. 염료 구조

Dye No. 20

Basic Yellow 40

Solvent Yellow 172

Solvent Yellow 44

Basic Red 1

Basic Red 1:1

Solvent Red 49

본 발명은 형광색소를 처리하기 위한 대상물이 되고 있는 섬유재질에 대해 상대적으로 강한 결합력을 발휘할 수 있는 아크릴 수지를 포함하고 있다. 아크릴 수지는 섬유재질의 셀룰로오스 구조를 이루고 있는 산소원자와 수소결합을 형성함으로써 상호간에 결합력을 형성하는 것으로 여겨진다. 종래의 형광색소는 섬유재질의 대상에 대해서는 서로 결합관계를 원만하게 이루지 못하고 있는 것이어서, 염료처리 공정 이후에 견뢰도 및 색상 유지도 등이 매우 빈약하였던 것인데, 본 발명은 이러한 단점을 해결한 것으로 보인다.

상기 아크릴 수지는 상기 형광염료를 수용하는 매트릭스로서의 기능을 동시에 수행하고 있다. 상기 아크릴 수지는 전체 조성물을 기준으로 할 때, 45 중량부 내지 55 중량부를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 상기 아크릴 수지가 45 중량부 이하로 포함되어 있을 경우에는 섬유질과의 결합력이 상대적으로 약한 측면이 있는 반면에, 55 중량부 이상으로 포함되어 있을 경우에는 다른 구성성분들의 기능성을 약화시키는 경향이 있으므로 바람직스럽지 못하다.

또한, 상기 아크릴 수지는 염료와 안료에 의한 염색과 착색이 자유로운 특성이 있고, 화학적으로 내약품성이 강하며, 알카리, 산, 지방족 탄화수소에 견딜수 있다. 또한, 옥외 방치하여도 햇빛, 바람, 비 등에 의한 열화, 휨, 균열이 적으며 일광 견뢰도에서 물성이 우수한 장점을 가지고 있어서 사용한다.

본 발명은 상기 형광염료 분자와 상기 아크릴 수지를 균일하게 분산시키는 분산제를 포함하고 있다. 상기 분산제는 상기 형광염료를 분산시키거나 상기 아크릴 수지를 분산시키는 기능을 수행하며, 분산과정을 수행하는 동안 교반과정에서 투입되는 소포제를 포함한다. 분산제로서 음이온성 및/또는 비이온성 보조제를 포함하는 다수의 안료 분산액을 사용할 수 있다. 이러한 분산제는 이 기술분야에서 사용되고 있는 분산제를 사용할 수 있다.

일반적으로, 이들 분산제는 알킬아릴 화합물, 그의 알콕실화 생성물 및/또는 그의 설폰화 생성물이다. 그러나, 수성 시스템중에 고체를 분산시키기에 적합한 이들 분산제는, 유일한 액체 매질로서의 물의 존재하에서 최종 제제가 목적하는 모든 특성을 충족하는 방식으로 안료를 마무리 처리할 수가 없다. 예를 들면, 분산 작업 도중 및 그 후에 응집 현상 및 침강이 일어날 수 있고, 이는 적용 매질의 점성 변화, 음영의 변화, 색 강도, 차폐력, 광택, 균질성 및 밝기의 손실, 및 또한 불량한 재생 가능한 음영, 착색 물질이 진행되는 경향을 초래한다. 본 발명은 이러한 문제들을 해결하고 면 염색에 특화된 형광 수분산 조성물이라 할 수 있겠다.

본 발명은 수분산형 형광색소 조성물에 관한 것이므로, 수산기를 포함하고 있는 수성 용매로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 수성 용매는 수산기를 포함하고 있는 것이어서, 당연히 물과 알콜 성분을 가진 용매를 포함하게 된다. 종래의 형광색소는 사용시에 분말상의 제품을 사용하였으나, 본 발명은 상기 형광색소를 수분산 형태로 가공한 것이므로, 용매를 필요로 한다. 상기 수성 용매는 다른 구성요소들의 함량에 따라 구체적인 함유량이 달라질 수밖에 없다. 상기 수성용매는 상기 형광색소를 용해하는 용매와 상기 아크릴 수지를 묽게 해주는 용매를 포함할 수 있다.

본 발명은 사용되는 섬유재질에 따라 적절한 기능을 수행할 수 있도록 해주는 첨가제를 추가할 수 있다. 상기 첨가제는 음이온성, 양이온성, 비이온성 물질 또는 이들의 혼합물이 포함될 수 있다.

유용한 음이온성 물질로는, 예컨대 지방산 타우라이드, 지방산 N-메틸타우라이드, 지방산 이세티오네이트, 알킬페닐설포네이트, 알킬나프탈렌설포네이트, 알킬페놀 폴리글리콜 에테르 설페이트, 지방 알콜 폴리글리콜 에테르설페이트, 지방산 아미드 폴리글리콜 에테르 설페이트, 알킬 설포숙신나메이트, 알케닐숙신산 모노에스테르, 지방 알콜 폴리글리콜 에테르 설포숙시네이트, 알칸설포네이트, 지방산 글루타메이트, 알킬 설포숙시네이트, 지방산 사르코사이드; 지방산, 예컨대 팔미트산, 스테아르산 및 올레산; 비누, 예컨대 지방 수지, 나프탈렌산 및 수지산, 예컨대 아비에트산, 알칼리 용해성 수지, 예컨대 로진 변성 말레이트 수지의 알칼리 금속염, 및 시아누릭클로라이드를 기본으로 하는 축합 생성물, 타우린, N,N'-디에틸아미노-프로필아민 및 파라-페닐렌디아민이 포함된다. 특히 바람직한 것은 수지 비누, 즉 수지산의 알칼리 금속염이다.

음 이온성 물질은 안료 입자 Size의 균일 분포를 형성하며, 안료 입자의 표면에서 음 이온성으로 존재하여, 면 셀룰로오즈 염색시 섬유, 즉 양이온화 되어진 면 셀룰로오즈와 반응할 수 있는 조건을 만들어 주어서, 염색의 불균일성을 개선하고, 일광 견뢰도를 양호하게 한다. 첨가된 보조제의 총량은 안료 또는 안료 전체를 기준으로, 8 내지 10 중량%, 특히 바람직하게는 3 내지 5 중량%일 수 있다. 위에서 언급한 음이온 물질군에서 선택되어진다.

유용한 비이온성 물질로는, 예컨대 아민 산화물, 지방 알콜 폴리글리콜 에테르, 지방산 폴리글리콜 에스테르,베타인, 예컨대 지방산 아미드 N-프로필베타인, 지방 알콜 또는 지방 알콜 폴리글리콜 에테르의 인산 에스테르,지방산 아미드 에톡실레이트, 지방 알콜-알킬렌 산화물 부가물 및 알킬페놀 폴리글리콜 에테르가 포함된다.

비이온성 물질은 분산 중합체를 만들기 위해서 필요한 계면활성제는 일반적으로 500나노 이하의 중합체 입자크기를 수득한다. 첨가된 보조제의 총량은 안료 또는 안료 전구체를 기준으로, 8 내지 10 중량%, 특히 바람직하게는 3 내지 5 중량%일 수 있다. 수계반응에서 유용한 첨가제는 셀룰로오즈와 반응이 최고가 되도록 염색조건을 선택하여야 한다. 본 특허에서 제시한 3 중량% 이하일 경우 염색조건이 맞지 않아서 염색 불균염성 현상이 발생하며, 5 중량% 이상일 경우 염색시 기포성이 높고 소포성 시간이 오래 지속되어서 현장 염색작업에 용이하지 않다.

실제 염색에 있어서 염색 속도를 좌우하는 섬유의 미셀 구조는 같은 셀룰로오스 섬유라도 아주 달라서 결정 영역량이 적고 배향도가 낮은 것일수록 염착되기 쉬우므로, 재생 셀룰로오스의 경우에는 특히 염색 조건의 조정이 필요하다. 염료를 용해시키고 염화나트륨이나 황산나트륨 등을 일괄 또는 분할하여 투입하여 염욕에 균일하게 용해, 확산시킨 후 염료를 투입하고 균염을 준 뒤 수세 soaping한다.

본 발명은 수분산 안료조성물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수분산 아크릴수지와 상용성이 좋은 수분산 안료 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 수분산 안료 조성물은 수분산이 용이한 분산제와 함께, 수분산 상용성을 높이기 위해서 아크릴수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 포름알데히드를 포함하지 않으며, 그 제조과정에서도 포름알데히드를 사용하지 않는 것을 특징으로 한다. 종래의 형광염료는 그 제조과정에서 Benzoguanamine, Formaldehyde 등을 수지 Base 원료들로 사용하고 있고, 수지합성이 이루어지고 있다. 따라서, 일반적인 형광안료 공정에서 제조 되어진 형광안료는 포름알데하이드를 기반으로 하기 때문에 규제물질인 포름알데하이드 물질에 대해서 자유롭지 못하다.

본 발명은 수용성 용액의 형태로 사용되어지고, 건조과정을 거치지 않고 입자의 크기는 200 나노미터 이하를 이루고 있는 것을 특징으로 한다. 종래의 형광 염료는 수지합성후 계면활성제와 H2O Base 분위기에서 수지와 형광색소 Powder를 투입하여 형광안료를 발색시킨다. 최종반응물은 여과기를 이용해서 필터,물을 이용해서 세척한다. 건조공정은 일정온도의 건조기에서 약 24hr 동안 건조과정을 거친다. 최종 건조된 덩어리 형태의 형광 안료를 Pin Mill, Jet Mill 분쇄기를 이용하여 입자 5㎛ 이하로 분쇄한다. 그리고, 건조과정에서 수분이 증발되면서 입자들이 서로 뭉침 현상이 심하게 나타나며 분쇄기를 이용해서 분쇄하여도 최대 1∼5㎛이하로 분쇄가 어렵다. 이렇게 입자가 크게 형성된 형광안료를 면 염색에 사용시 불균염성 또는 염색력이 약하게 나타나는 문제점이 발생한다.

그러나, 본 발명은 위와 같은 건조과정을 거칠 필요가 없고, 수분산 형태로 존재하는 것이므로, 형광물질의 입자 분포가 매우 작고, 균일하여 형광색소의 발현효과가 매우 높게 나타나게 되는 것이다.

첨부된 도면 1은 종래의 형광색소의 입자 형태와, 본 발명에 의한 수분산 형태의 형광색소의 형태를 잘 대비하여 보여주고 있다. 도면 1에 의한 자료는 TEM에 의한 것이고, 그 배율은 25000 배로 확대한 것이다.

또한, 본 발명은 수분산형 형광색소 조성물의 제조방법을 제공한다.

본 발명은 제1 반응조에서 형광색소를 용매에 녹여서 형광용액을 제조하고, 제2 반응조에서 수성 아크릴 수지를 분산시켜 분산용액을 제조한 다음, 상기 형광용액과 상기 분산용액을 혼합하고 교반하여 가공하는 방식으로 진행되는 것이 바람직하다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면 아래와 같다.

본 발명은 제1 반응조에서 형광색소를 칭량하여 투입하고, 에틸렌글리콜 및 물을 투입한 다음, 이들을 교반하여 형광액 용액을 준비하는 제1 단계를 진행한다.

상기 형광색소는 위에서 언급한 Basic Yellow 40, Solvent Yellow 172, Solvent Yellow 44, Basic Orange 14, Dye No. 20, Basic Red 1, Basic Red 1:1, 그리고 Solvent Red 49으로 구성된 그룹 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 형광 색소를 의미한다. 상기 형광색소를 칭량하여, 제1 반응조에 투입하고, 에틸렌글리콜과 물을 용매로 투입하고 교반한다. 이때, 상기 형광색소 : 에틸렌글리콜 : 물의 투입 비율은 중량기준으로 5 ~ 15 : 5 ~ 30: 10 ~ 15 의 비율이 적합하다.

본 발명은 제2 반응조에 양이온 첨가제와 수성 아크릴 수지와 분산제를 투입하고 교반하면서 pH를 8.0 내지 9.0의 범위로 조정하는 제2 단계를 진행한다.

상기 제2 반응조는 위에서 언급한 제1 반응기와 다른 반응조를 사용하고, 양이온 첨가제를 투입하고, 아크릴 수지를 투입한 다음, 서서히 교반하며, 소포제를 투입하여 거품 발생을 억제한다. 제2 반응조의 교반작업은 실온에서 수행하는 것이 바람직하고, pH를 8.0 내지 9.0의 범위 내로 조정한다. pH 조정을 위하여, 20% NaOH를 사용할 수 있다. 제2 단계는 아크릴수지를 수성 분산용액으로 준비하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기 제1 반응조에서 준비된 형광액을 상기 제2 반응조에서 수득한 아크릴 수용액과 서서히 혼합하면서, 형광액과 수성 아크릴 용액을 혼합시켜 형광-아크릴 혼합용액을 만들고, 그 형광-아크릴 혼합용액의 pH를 다시 8.0 내지 8.5의 범위로 다시 조정하는 제3 단계를 진행한다.

이때, 형광염료 용액과 아크릴 수지와의 반응시 형광성을 높이고, 반응 중에 pH의 변화에 의해 Gel 현상이 발생되는 것을 방지하기 위하여, pH의 변화 여부를 세심하게 관찰하여야 한다. 상기 형광염료 용액 : 상기 아크릴 용액의 투입 비율은 중량비로 35 ~ 45 : 300 ~ 320 의 비율로 하고, 매우 느리게 (RPM 40 ~ 60 정도) 교반작업을 진행한다. 필요한 경우, 상기 형광염료 용액을 상기 제1 반응조의 내부에서 물로 헹구어서 상기 아크릴 수지와 혼합할 수 있다. 상기 형광-아크릴 혼합용액의 pH는 8.0 내지 8.5의 범위를 조정해두는 것이 좋다.

본 발명은 상기 형광-아크릴 혼합용액의 2차 pH 조정을 마친 이후, 반응조의 온도를 75 ℃ 내지 85 ℃로 승온시키고, 1시간 내지 3시간 동안 서서히 교반하면서 유지하는 제4 단계를 진행한다.

상기 형광-아크릴 혼합용액은 비교적 고온인 75 ℃ 내지 85 ℃의 온도에서 1시간 내지 3시간 동안 유지되는 과정에서, 형광물질의 분자들과 아크릴 수지의 구성 성분들 사이에서 안정되고 균형잡힌 배합 상태를 형성하게 된다. 이 점에서, 상기 제4 단계는 새롭게 형성된 형광-아크릴 혼합용액의 안정화 단계라고 말할 수 있을 것이다.

본 발명은 제4 단계의 안정화과정을 마친 이후, 서서히 냉각하면서, 그와 동시에 상기 반응조의 하부로부터 압력을 조절하면서 질소가스를 투입하여 버블링하고, 냉각된 상태에서 이물질을 제거하고 필터링한 후, 제품을 포장하는 제5 단계를 진행한다.

이는 안정화된 형광-아크릴 혼합용액을 상온으로 회귀시키면서, 상온에서 형광색소 조성물로 제품화하는 과정이다. 종래의 형광색소는 건조과정을 거치게 되고, 그 과정에서 미반응 포름알데히드 물질이 나타나기도 하였으나, 본 발명은 그 제조과정 중에서 포름알데히드를 전혀 사용하지도 않고 있으며, 별도의 건조과정을 거치지도 않고 있음을 알 수 있다. 이물질의 제거는 필터링을 통하여 수행하는 것이 바람직하고, 그 경우 80 내지 150 메쉬 망을 이용할 수 있다.

이와 같은 과정을 거쳐서 얻어진 형광-아크릴 혼합용액은 수분산 형태의 형광색소 조성물로서 손색이 없다.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 설명한다.

<< 제조 실시예 1 >>

반응조에, 형광 염료로서 Basic Yellow 40을 선택하고 25 part를 계량하여 투입하고, 에틸렌글리콜 10 part를 투입하고, 물 10 part를 투입하였다. 교반속도 100~180rpm에서 30분간 서서히 혼련하였고, 온도는 45℃ 를 유지하였다. Total 액량은 45 part로 이루어졌다.

다른 반응조에, 양이온 첨가제 TS-33을 35 part 투입하고, 아크릴 수지 190 part 와 물 130part를 투입하였으며, 교반조건은 100 ~ 120 rpm으로 하였고, 온도는 25℃ 를 유지하였다. 소포제(ACP1266 30% 희석) 15 part를 투입하고, 10분간 교반하고, pH측정후 20%NaOH 를 사용하여 pH 8.3 ~ 8.4로 조정하였다. Total 액량은 370 part로 이루어졌다.

상기 제1 반응조의 Dye Solution의 분산상태를 확인하고(투명하게 보인다), 분산이 완료된 Dye Solution 45 part를 상기 제2 반응조의 아크릴 수지 분산용액 370 part와 함께, 수지 분산 반응기(1㎥)에 20분에 걸쳐 천천히 투입한다. 투입중 반응기 교반속도는 40∼60 rpm으로 조정하였다. 이어서, pH를 측정하고, 20% NaOH를 사용하여 pH 8.3으로 조정하였다. Total 액량은 415 part로 이루어졌다.

2차 pH조정이 끝나면 80℃까지 가열후 2시간 동안 온도를 유지하며 교반한다. 2시간 유지반응 후 샘플을 채취해 중간결과를 체크하고, 표준물질과 색상과 점도 등의 물성을 Check 하여 End Point 결정한다. 최종반응후 잔류모노머 제거를 위해서 50℃ 까지 냉각후 숙성을 시켜준다. 숙성이 끝난 후 30℃ 이하로 냉각된 상태에서 80∼150mesh를 이용하여 이물질 여과하여 필터링을 하고 포장하였다.

<< 제조 실시예 2 >>

상기 제조 실시예 1에서 사용된 형광염료를 Basic Yellow 40 대신에 Dye No. 20으로 대체하고, 사용량을 25 part로 변경한 것을 제외하고, 나머지는 제조실시예 1과 동일하게 수행하였다.

상기 제조 실시예 1 및 제조 실시예 2에 의하여 얻은 수분산형 형광색소 조성물을 이용하여 측정 휘도율과 ANSI 107 기준 휘도율 및 각각의 평가결과 이미지를 아래의 표 2로 정리하였다.

구 분	평가결과 이미지	측정 휘도율 Y (％)	ANSI 107 기준휘도율 Y (%)
Yellow		99.3	70 이상
Orange		48.4	40 이상

<< 나염 실시예 1 >>

상기 제조 실시예 1에 의하여 수득된 수분산형 형광색소 조성물 2kg을 염색기에 투입하고, 셀룰로오스 섬유재로서 cotten을 선택하였다.

상기 셀룰로오스 섬유재와 본 발명의 수분산형 형광색소를 통상의 방식으로 나염처리를 행하였다. 염색조건은 액비 1 : 10 이었고, 염색온도는 상온에서 60 ℃의 범위에서 실시하였고, 제트 포염기 (5 kg 용량)에서 실시하였다.

염색처리 이후, 그 결과를 사진촬영하였으며, 이를 아래의 나염 실시예 1의 자료로 제시하였다.

<< 비교 나염 실시예 1 >>

통상의 방식으로 나염처리를 행하였다. 형광색소로서는 Basic Yellow 40을 10%o.w.f. 사용하였고, 섬유표면개질제(니카코리아 SUNMORL PS) 1%o.w.f.와 균염제 (니카코리아 SUNSOLT 7000) 1%o.w.f.를 사용하였다. 나머지 조건은 상기 나염 실시예 1과 동일하게 실시하였다.

염색 처리 이후, 그 결과사진으로 촬영하였으며, 이를 아래의 비교 나염실시예 1의 자료로 제시하였다.

표 3은 본 발명 나염 실시예 1과 비교 나염 실시예 1을 비교하여 보인 것이다.

나염 실시예 1의 경우 (본 발명)	비교 나염 실시예 1의 경우 (종래)

위의 사진 결과에서 확인되는 바와 같이, 본 발명은 형광휘도율이 종래의 기술에 비하여 훨씬 우수함을 알 수 있다.

이상에서 본 발명에 의한 수분산형 형광색소 조성물 및 그 제조방법을 구체적으로 제시하였으나, 이는 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 구체화된 것일 뿐, 본 발명의 모든 특징이 위에서 언급한 항목에만 적용되는 것이라고 한정하여 해석되어서는 아니될 것이다.

또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

Claims (8)

1. 섬유 재질에 형광색을 부여하는 1종 이상의 형광염료와; 상기 섬유재질에 대해 수소결합을 형성하면서 상기 형광염료를 수용하는 매트릭스로서의 수성 아크릴 수지와; 상기 형광염료 분자와 상기 수성 아크릴 수지를 균일하게 분산시키는 분산제와; 수산기를 포함하고 있는 수성 용매;를 포함하여 구성되어 있고, 셀룰로오스 섬유에 적합한, 수분산형 형광색소 조성물.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 수분산형 형광색소 조성물은, 전체 조성물을 기준으로 할 때, 1종 이상의 형광염료 5 내지 7 중량부와, 상기 수성 아크릴 수지 45 내지 55 중량부와, 상기 분산제 8 내지 10 중량부와, 나머지는 수성용매로 구성되어 있는 것을 특징으로 한, 수분산형 형광색소 조성물.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 형광염료는 Basic Yellow 40, Solvent Yellow 172, Solvent Yellow 44, Basic Orange 14, Dye No. 20, Basic Red 1, Basic Red 1:1, 그리고 Solvent Red 49으로 구성된 그룹 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 형광 색소를 사용하는 것을 특징으로 한, 수분산형 형광색소 조성물.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 수분산형 형광색소 조성물은, 사용되는 섬유재질에 따라 적절한 기능을 수행할 수 있도록 해주는 첨가제를 추가할 수 있으며,
   상기 첨가제는 전체 조성물을 기준으로 할 때 3 내지 5 중량부를 사용하는 것을 특징으로 한, 수분산형 형광색소 조성물.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수분산형 형광색소 조성물은, 포름알데히드를 포함하지 않으며, 그 제조과정에서도 포름알데히드를 사용하지 않는 것을 특징으로 한, 수분산형 형광색소 조성물.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 수분산형 형광색소 조성물은, 수용성 용액의 형태로 사용되어지고, 건조과정을 거치지 않으며, 입자의 크기는 200 나노미터 이하를 이루고 있는 것을 특징으로 한, 수분산형 형광색소 조성물.
   
7. 제1 반응조에서 형광색소를 용매에 녹여서 형광용액을 제조하고, 제2 반응조에서 수성 아크릴 수지를 분산시켜 분산용액을 제조한 다음, 상기 형광용액과 상기 분산용액을 혼합하고 교반하여 가공하는 방식으로 진행되는 것을 특징으로 한, 수분산형 형광색소 조성물의 제조방법.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제1 반응조에서 형광색소를 칭량하여 투입하고, 에틸렌글리콜 및 물을 투입한 다음, 이들을 교반하여 형광액 용액을 준비하는 제1 단계와;
   제2 반응조에 양이온 첨가제와 수성 아크릴 수지와 분산제를 투입하고 교반하면서 pH를 8.0 내지 9.0의 범위로 조정하는 제2 단계와;
   상기 제1 반응조에서 준비된 형광액을 상기 제2 반응조에서 수득된 아크릴 수용액과 서서히 혼합하면서, 형광액과 수성 아크릴 용액을 혼합시켜 형광-아크릴 혼합용액을 만들고, 그 형광-아크릴 혼합용액의 pH를 다시 8.0 내지 8.5의 범위로 다시 조정하는 제3 단계와;
   상기 형광-아크릴 혼합용액의 2차 pH 조정을 마친 이후, 반응조의 온도를 75 ℃ 내지 85 ℃로 승온시키고, 1시간 내지 3시간 동안 서서히 교반하면서 유지하는 제4 단계와;
   상기 제4 단계의 안정화과정을 마친 이후, 서서히 냉각하면서, 그와 동시에 상기 반응조의 하부로부터 압력을 조절하면서 질소가스를 투입하여 버블링하고, 냉각된 상태에서 이물질을 제거하고 필터링한 후, 제품을 포장하는 제5 단계; 를
   포함하고 있는 것을 특징으로 한, 수분산형 형광색소 조성물의 제조방법.
   

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