KR20240069922A - 광그래프팅을 이용한 분산염료의 섬유 염색 방법 - Google Patents
광그래프팅을 이용한 분산염료의 섬유 염색 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명의 일 실시 예는 면, 나일론, 폴리에스터 등 다양한 섬유에 별도의 개질 없이 분산 염료를 광그래프팅하여 염색하는 방법을 제공한다. 본 발명의 실시 예에 따른 광그래프팅을 이용한 분산염료의 섬유 염색 방법은 (a) 분산염료가 포함되는 용질이 준비되는 단계; (b) 용매에 상기 용질이 용해되어 염액이 형성되는 단계; (c) 상기 염액에 섬유가 침지되는 단계; (d) 상기 섬유에 자외선이 조사되어 상기 섬유에 염색층이 형성되는 단계; (e) 상기 섬유에 위치되는 미고착 염료 및 조제가 제거되는 단계; 및 (f) 상기 섬유가 세탁되는 단계;를 포함한다.
Description
본 발명은 광그래프팅법을 통한 분산염료의 섬유 염색 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 면, 나일론, 폴리에스터 등 다양한 섬유에 별도의 개질 없이 분산 염료를 광그래프팅하여 염색하는 방법에 관한 것이다.
분산염료는 색채강도가 우수할 뿐만 아니라 세탁, 일광견뢰도 및 내열성이 우수하며, 가격이 저렴한 특징이 있다. 그러나, 분산염료는 소수성이기 때문에 친수성 섬유를 염색할 수 없으며, 소수성 섬유인 폴리에스터, 나일론, 아세테이트 등의 염색에만 한정적으로 사용되고 있다. 기존의 섬유 염색법인 침염법은 배치 (batch) 생산공정이며 대량의 물과 조제를 사용할 뿐만 아니라 고온에서 염색하기 때문에 에너지 소비량이 큰 단점이 있다.
한편, UV를 이용한 광그래프팅법은 다양한 섬유 표면에 라디컬을 형성하고, 이러한 라디컬이 단량체 및 가교제와 반응하여 섬유 표면에 3차원 망상 구조의 고분자를 형성할 수 있다. 이때, 분산염료와 같은 소수성 염료 혹은 안료를 첨가할 경우, 섬유 표면에 형성된 망상 구조 안에 염료가 물리적으로 갇혀 염색이 일어나게 된다.
대한민국 등록특허 제 10-0087388호(발명의 명칭: 분산염료를 이용한 면직물용 전사지)에는 대지(1)위에 분산염료 인쇄층(2)를 형성하고 분산염료 인쇄층(2)위에는 용융성 투명유기질 왁스층(3)을형성하며 유기질 왁스층(3)위에는 축광분말(4')가 혼합된 투명우레탄 수지층(4)를 피복하여 전사지(a)가 개시되어 있다.
그러나 종래의 기술은, 전사지 위에 왁스층을 형성하여 표면을 개질한 후 분산 염료로 염색한 것으로 친수성 섬유인 면 섬유뿐만 아니라 양모, 나일론, 폴리에스터, 폴리프로필렌 등 다양한 섬유를 별도의 개질 없이 염색하며, 물, 조제, 에너지 소비량을 줄여 환경친화성을 크게 향상시킬 수 있으며 피부자극성을 최소화할 수 있는 염색방법이 필요하다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 섬유의 표면 개질없이 면, 양모, 나일론, 폴리에스터 및 폴리프로필렌 등 다양한 섬유를 분산염료로 염색하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 염색시 물과 조제의 사용량을 감소시키고, 에너지 소비량을 감소시키는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 섬유를 편면 염색하여 피부 자극성을 최소화하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, (a) 분산염료가 포함되는 용질이 준비되는 단계; (b) 용매에 상기 용질이 용해되어 염액이 형성되는 단계; (c) 상기 염액에 섬유가 침지되는 단계; (d) 상기 섬유에 자외선이 조사되어 상기 섬유에 염색층이 형성되는 단계; (e) 상기 섬유에 위치되는 미고착 염료 및 조제가 제거되는 단계; 및 (f) 상기 섬유가 세탁되는 단계;을 포함하고, 면, 나일론, 폴리에스터 등 다양한 섬유에 별도의 개질 없이 분산 염료를 광그래프팅하여 염색되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (a)단계는, (a1) 상기 분삼염료가 1 내지 6 g/L 첨가되는 단계; (a2) 상기 분산염료 대비 몰비 1 내지 20의 단량체가 첨가되는 단계; (a3) 상기 단량체 대비 몰비 1 내지 5의 가교제가 첨가되는 단계; (a4) 상기 단량체 무게 대비 0 내지 30%의 광개시제가 첨가되는 단계; (a5) 상기 단량체 무게 대비 0 내지 30%의 시너지스트가 첨가되는 단계; 및 (a6) 0 내지 3g/L의 습윤제가 첨가되는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (c)단계는, (c1) 상기 염액에 상기 섬유가 1 내지 10분간 침지되는 단계; (c2) 패더를 통해 상기 섬유의 웨트픽업률이 10 내지 100% 으로 조절되는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (d)단계는, (d1) 상기 섬유에 10 내지 250 J/cm2의 자외선이 조사되는 단계; (d2) 상기 섬유 표면에 라디컬이 형성되는 단계; (d3) 상기 라디컬이 상기 단량체 및 상기 가교제와 반응되어 상기 섬유 표면에 3차원 망상 구조의 고분자가 형성되는 단계; 및 (d4) 상기 3차원 망상 구조에 상기 분산염료가 인입되어 상기 섬유에 염색층이 형성되는 단계;를 포함될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (e)단계는, 증류수, THF, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 클로로포름 및 DMF 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 이용하여 상기 섬유에 남아있는 상기 미고착 염료 및 상기 각종 조제가 제거될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (f)단계는, (f1) 상기 섬유가 0.5 내지 3 g/L의 세제를 이용하여 95ºC에서 10분간 세척되는 단계; 및 (f2) 상기 섬유가 건조되는 단계;를 포함될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (d1)단계에서, 상기 섬유의 편면에만 자외선을 조사하여 편면 염색이 형성할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (a1)단계에서, 상기 분산염료는 C.I. Disperse Yellow 1, 3, 5, 23, 42, 49, 54, 64, 82, 86, 163, 184, 211, 218, 224 / C.I. Disperse Orange 3, 25, 29, 30, 37, 41, 44, 73, 76 / C.I. Disperse Red 1, 4, 5, 15, 17, 50, 54, 55, 60, 65, 73, 82, 86, 91, 135, 153, 167, 177, 179, 184, 319, 338, 359 / C.I. Disperse Blue 3, 7, 26, 27, 35, 55, 56, 60, 64, 73, 79, 87, 102, 165, 183, 281, 291 및 C.I. Disperse Black 9 중 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (c)단계에서, 상기 섬유는 Cotton, Nylon, Wool, PET, Polyethylene, Polypropylene 및 Polyvinylidene fluoride 중 어느 하나 이상의 물질로 선택될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 (a1)단계에서, 상기 광개시제는 benzophenone, Irgacure 127, Irgacure TPO, Irgacure 819, Irgacure 369, Irgacure MBF, Irgacure 784, Photoinitiator BDK, Photoinitiator ITX, Photoinitiator DETX, Photoinitiator TPO-L 및 Photoinitiator 796 중 어느 하나 이상의 물질로 선택될 수 있다.
상기와 같은 구성에 따른 본 발명의 효과는, 섬유의 표면 개질없이 면, 양모, 나일론, 폴리에스터 및 폴리프로필렌 등 다양한 섬유를 분산염료로 염색하는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 효과는, 염색시 물과 조제의 사용량을 감소시키고, 상온에서 염색하여 에너지 소비량을 감소시키는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 효과는, 섬유 염색시 편면 염색이 가능하여 피부 자극성을 최소화하는 장점이 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1(a)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 염색된 섬유의 세탁 전 이미지이다.
도 1(b)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 염색된 섬유의 세탁 후 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 편면 염색된 섬유의 이미지이다.
도 1(b)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 염색된 섬유의 세탁 후 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 편면 염색된 섬유의 이미지이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1(a)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 염색된 섬유(100)의 세탁 전 이미지이고, 도 1(b)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 염색된 섬유(100)의 세탁 후 이미지이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 편면 염색된 섬유(100)의 이미지이다.
여기서, 광그래프팅이 가능한 분산염료를 이용한 섬유(100) 염색 방법은 (a) 분산염료가 포함되는 용질이 준비되는 단계, (b) 용매에 용질이 용해되어 염액이 형성되는 단계, (c) 염액에 섬유(100)가 침지되는 단계, (d) 섬유(100)에 자외선이 조사되어 섬유(100)에 염색층(200)이 형성되는 단계, (e) 섬유(100)에 위치되는 미고착 염료 및 조제가 제거되는 단계 및 (f) 섬유(100)가 세탁되는 단계가 포함될 수 있다.
(a)단계는, 분산염료, 단량체, 가교제, 광개시제, 시너지스트 및 습윤제로 이루어지되,
분산염료는 1 내지 6g/L이고, 몰비에 있어서 분산염료:단량체 = 1:1~20이며, 몰비에 있어서 단량체:가교제 = 1:1~5이고, 단량체 100중량부에 대해 광개시제는 0 내지 30중량부이며, 단량체 100중량부에 대해 시너지스트는 0 내지 30중량부이고, 습윤제는 0 내지 3g/L로 구성될 수 있다.
분산염료는, 물에 용해되지 않는 소수성을 구비하여, 소수성 섬유(100)(아세테이트, 폴리에스테르 등)를 염색하는데 쓰일 수 있다. 분산염료는 색이 선명하며 세탁견뢰도, 일광견뢰도 및 내열성이 견고하게 형성될 수 있다.
종래의 분산염료는 위의 설명과 같이 소수성 섬유(100)만 염색할 수 있지만, 본 발명에서는 광그래프팅 방법을 사용하여 분산염료를 이용하여 친수성 섬유(100)도 염색시킬 수 있다. 이에 대한 자세한 내용은 하기에 설명하겠다. 분산염료는 1 내지 6g/L 첨가될 수 있다.
분산염료는 분산염료는 C.I. Disperse Yellow 계열의 염료, C.I. Disperse Orange 계열의 염료, C.I. Disperse Red 계열의 염료, C.I. Disperse Blue 계열의 염료 및 C.I. Disperse Black 계열의 염료로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
여기서, C.I. Disperse Yellow 계열의 염료는 1, 3, 5, 23, 42, 49, 54, 64, 82, 86, 163, 184, 211, 218, 224으로 이루어질 수 있고, C.I. Disperse Orange 계열의 염료는 3, 25, 29, 30, 37, 41, 44, 73, 76 으로 이루어질 수 있으며, C.I. Disperse Red 계열의 염료는 1, 4, 5, 15, 17, 50, 54, 55, 60, 65, 73, 82, 86, 91, 135, 153, 167, 177, 179, 184, 319, 338, 359으로 이루어질 수 있고, C.I. Disperse Blue 계열의 염료는 3, 7, 26, 27, 35, 55, 56, 60, 64, 73, 79, 87, 102, 165, 183, 281, 291 으로 이루어질 수 있으며 C.I. Disperse Black 계열의 염료는 9로 이루어질 수 있다.
단량체(monomer)는 중합 반응을 거쳐 만들어지는 중합체의 단위 구조 분자로, 중합반응에 의해 중합체를 합성할 때 원료가 되는 저분자화합물이며, 고분자를 형성하는 단위분자로 형성될 수 있으며, 단량체는 몰비 대비 분산염료:단량체 = 1:1~20으로 첨가될 수 있다.
단량체는 allyl alcohol, vinyl acetate, styrene, methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, acrylamide, 3-(dimethylamino)propyl methacrylate 및 N-[3-(dimethylamino)propyl] methacrylamide 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
가교제는 선형 구조의 고분자물의 분자 사이를 가교시켜 고분자 중합물을 만들기 위한 시약으로 고분자 매트릭스를 가교 결합할 수 있으며, 가교제는 몰비 대비 단량체:가교제 = 1:1~5로 첨가될 수 있다.
가교제는 triallyl isocyanurate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, 1,4-Bis(acryloyl)piperazine, 3,9-Divinyl-2,4,8,10-tetraoxaspiro[5.5]undecane, Triethylene glycol dimethacrylate, Divinyl sulfone 및 divinyl benezene 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
광개시제는 자외선을 이용한 coating, ink, adhesive 및 resist등을 포함하는 UV도료에 첨가 되어 자외선 광원으로부터 에너지를 흡수하여 중합 반응을 개시시키는 물질이며, 단량체 100중량부 기준으로 하여 0 내지 30중량부의 광개시제가 첨가될 수 있다. 즉, 광개시제는 단량체 무게 대비 0 내지 30% owm(on the weight of monomer)로 첨가될 수 있다.
광개시제는 benzophenone, Irgacure 127, Irgacure TPO, Irgacure 819, Irgacure 369, Irgacure MBF, Irgacure 784, Photoinitiator BDK, Photoinitiator ITX, Photoinitiator DETX, Photoinitiator TPO-L 및 Photoinitiator 796 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
시너지스트는 미립화된 안료의 분산성을 향상시키는 물질로, 단량체 100중량부 기준으로 하여 0 내지 30중량부의 시너지스트가 첨가될 수 있다. 즉, 시너지스트는 단량체 무게 대비 0 내지 30% owm(on the weight of monomer)로 첨가될 수 있다.
시너지스트는 triethanolamine, 4-dimethylamino toluene, 3-(dimethylamino)propyl methacrylate, N-[3-(dimethylamino)propyl] methacrylamide 및 ethyl-4-dimethylamino benzoate 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
습윤제는 표면 활성제 중 젖음 작용을 증대시키는 물질로, 0 내지 3g/L 의 습윤제가 첨가될 수 있다.
습윤제는 sodium decyl sulfate, sodium dodecyl sulfate, Triton X-100 및 Triton CG-110로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
(a)단계가 선행된 후, (b)단계인 용매에 용질이 용해되어 염액이 형성되는 단계가 수행될 수 있다. 여기서 용매는 water, methanol, ethanol, acetone, methyl acetate, ethyl acetate, ether 및 methyl ethyl ketone로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질로 형성될 수 있다.
(b)단계가 수행된 후, (c)단계인, 염액에 섬유(100)가 침지되는 단계가 수행될 수 있다. (c)단계는 (c1) 염액에 섬유(100)가 1 내지 10분간 침지되는 단계 및 (c2) 패더를 통해 섬유(100)의 웨트픽업률이 10 내지 100%으로 조절되는 단계를 포함할 수 있다.
(c1)단계에서 섬유(100)는 염액에 침지될 수 있으며, 특히, 패더에 구비된 섬유(100)를 염액에 침지시키기 위한 염액조를 구비할 수 있고, 염액조는 상부가 개방된 프레임 형상으로 형성될 수 있으며 염액조 내부에 염액이 인입될 수 있다. 염액조에 (b)단계에서 형성한 염액을 인입한 후 섬유(100)를 1 내지 10분간 섬유(100)를 침지시킬 수 있다.
(c2)단계에서, 패더는 여분의 염액을 제거하며 섬유(100)를 탈수시키기 위한 롤러를 포함할 수 있고, 롤러는 한 쌍의 롤러가 복수개 형성될 수 있으며, 하나의 롤러와 다른 롤러 사이에 섬유(100)를 인입하여 섬유(100)를 탈수시킬 수 있으며, 섬유(100)에 염액이 균일하게 침지되도록 할 수 있다. 이로 인해, 롤러를 이용하여 섬유(100)의 웨트픽업률을 조절할 수 있다.
롤러는, 일정한 잔류습도에 이르기까지 섬유(100)로부터 염액을 제거할 수 있다. 웨트픽업률(wet-pick up rate)은 패딩 후 섬유(100)에 남아 있는 염액의 양으로, 패딩 전후 직물의 무게의 비로 나타낼 수 있다.
즉, 웨트픽업률은 (패딩 후 중량-패딩 전 중량)/패딩 전 중량*100 [%]으로 나타날 수 있다. 이로 인해, 롤러를 이용하여 섬유(100)를 탈수시켜 섬유(100)의 웨트픽업률이 10 내지 100%으로 조절될 수 있다.
(c)단계가 수행된 후, (d)단계인 섬유(100)에 자외선이 조사되어 섬유(100)에 염색층(200)이 형성되는 단계가 수행될 수 있고, (d)단계는, (d1) 섬유(100)에 10 내지 250 J/cm2의 자외선이 조사되는 단계, (d2) 섬유(100) 표면에 라디컬이 형성되는 단계, (d3) 라디컬이 단량체 및 가교제와 반응되어 섬유(100) 표면에 3차원 망상 구조의 고분자가 형성되는 단계, (d4) 3차원 망상 구조에 분산염료가 인입되어 섬유(100)에 염색층(200)이 형성되는 단계를 포함할 수 있다.
(d1)단계에서, 염액이 침지된 섬유(100)의 표면에 10 내지 250 J/cm2의 자외선이 조사될 수 있으며, 도 2에서 보는 바와 같이, 섬유(100)의 편면에만 자외선을 조사할시 섬유(100)의 편면에 위치하는 염액과 자외선이 반응하여 섬유(100)의 편면에만 염색이 형성될 수 있다.
이로 인해, 피부와 닿지 않는 면만 편면 염색이 가능하여, 사용자가 염색된 섬유(100)를 착용할시 피부와 염색물의 접촉을 최소화하여 피부 자극을 줄일 수 있는 장점이 있다.
섬유(100)의 양면에 자외선을 조사할시 섬유(100)의 섬유 일면(110)에 위치하는 염액과 섬유(100)의 섬유 타면(120)에 위치하는 염액이 자외선과 반응하여 양면 염색이 형성될 수 있다.
또한, 원하는 무늬를 따라 자외선을 이동시킬 시, 염액과 자외선이 반응하는 부위에만 염색이 형성되어 섬유(100)에 원하는 형상의 무늬를 형성할 수 있다.
(d2)단계에서, 광개시제가 자외선에 의해 외부 에너지를 받아 라디칼을 형성 반응을 촉진할 수 있다. 광개시제에 의해 하나의 라디칼이 생성 될시, 하나의 라디칼이 연쇄 반응에 참여되어 연속적인 연쇄 반응이 발생하여 복수개의 라디칼이 형성될 수 있다.
(d3)단계에서 반응성이 높은 라디컬이 단량체와 반응되어 섬유(100) 표면에 3차원 망상 구조의 고분자를 형성할 수 있다. 즉, 라디칼이 선형 사슬 형태로 형성되었던 복수개의 단량체와 반응되어, 적어도 세 개 이상의 단량체가 가교제에 의해 활성 공유 결합되어 단량체가 선형 사슬 대신 3차원 망상 구조를 형성할 수 있다.
(d4)단계에서 3차원 망상 구조에 분산 염료가 물리적으로 갇혀 염색층(200)이 형성될 수 있다. 이로 인해, 소수성을 구비하지 않는 면, 양모 등의 다양한 섬유(100)를 염색할 수 있다. 또한, 소량의 물과 조제를 사용하여 물과 조제의 소비량을 줄일수 있고, 상온에서 염색하여 에너지 소비량을 감소시킬 수 있다.
(d)단계가 수행된 후 (e)단계인 섬유(100)에 위치되는 미고착 염료 및 조제가 제거되는 단계가 수행될 수 있고, 섬유(100)에 위치되는 미고착 염료 및 조제는 증류수, THF, 아세톤, 클로로포름 및 DMF 중에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질에 의해 제거될 수 있다. 이로 인해, 반응하지 않은 반응성 단량체, 광개시제, 분산염료 등이 제거될 수 있어 사용자가 착용할시 화학 약품에 의한 피부 손상을 방지할 수 있다.
(e)단계가 수행된 후, (f)단계인 섬유(100)가 세탁되는 단계가 수행될 수 있으며, (f)단계는 (f1) 섬유(100)가 0.5 내지 3 g/L의 세제를 이용하여 95ºC에서 10분간 세척되는 단계 및 (f2) 섬유(100)가 건조되는 단계를 포함할 수 있다.
(f1)단계는 염색된 섬유(100)가 0.5 내지 3 g/L의 세제를 이용하여 95ºC 의 온도에서 10분간 세척될 수 있으며, 광그래프트 반응에 의하여 분산염료가 3차원 망상 구조 안에 갇혀 섬유(100)에 염색되어 도 1에서 보는 바와 같이, 견뢰도가 우수하여 세탁에도 염료가 견고하게 착색되어 염색이 퇴색되거나 변색되는 일을 방지할 수 있다.
이로 인해, 분산염료를 광그래프트 방식을 이용하여 염색하여 다양한 섬유(100)에 섬유(100) 개질 없이 염색할 수 있고, 물과 조제의 사용량이 적을 뿐만 아니라 상온에서 염색하기 때문에 에너지 소비량이 적고, UV가 조사된 부분에서만 염색이 일어나기 때문에 편면염색이 가능한 장점이 있으며 이를 통해 피부 자극성을 최소화할 수 있다.
본 실시예의 실험예에서, 0.318 mmol의 분산염료 (Disperse Red 1), 0.954 mmol의 단량체(Methacrylate), 0.318 mmol의 가교제(Pentaerythritol tetraacrylate), 10%owm의 광개시제 (Photoinitiator DETX), 15%owm의 시너지스트 (Triethanolamine) 및 2 g/l의 습윤제(Triton X-100)가 포함된 용질을 50 ml의 용매(Acetone)에 용해시켜 염액을 제조할 수 있다.
면 섬유(100)를 염액에 침지한 후 패딩(padding)을 하여 섬유(100) 무게 대비 흡수한 염액의 무게인 웨트픽업률(wet-pick up rate)을 40%로 조절하였다. 다음으로, 395 nm 파장의 UV lamp를 이용하여 250 J/cm2의 에너지를 면 섬유(100)에 조사하였다. 다음으로, 면 섬유(100)를 에탄올을 이용하여 미고착 염료를 제거하고, 세제를 이용하여 섬유(100)를 세탁한 후 건조하였다.
하기의 표 1은 본 실험예의 세탁견뢰도를 나타낸 표로, 표1에서 보는 바와 같이, 분산염료를 광그래프팅 방식을 이용하여 섬유(100)를 염색한 경우, 섬유(100)의 재질의 상관없이 세탁 견뢰도가 우수한 것을 볼 수 있다.
도 1에서 보는 바와 같이, 도1(a)의 세탁 전 이미지와 도1(b)의 세탁 후 이미지를 비교할 시 세탁에 의한 변형이 없는 것을 확인할 수 있으며, 분산염료를 이용하여 광그래프트하여 섬유(100)에 염색층(200)을 형성할시 세탁 견뢰도가 우수한 것을 볼 수 있다.
여기서 세탁견뢰도 시험은 염색물 세탁 전과 후의 색상 차이를 북창 광선이나 600Lux 이상의 밝은 곳에서 육안으로 표준회색색표와 비교하는 방식으로 진행될 수 있고, 주로 물 세탁 제품의 변퇴색 및 오염 정도를 평가하며, 온도, 세탁액, 강철구슬, 세탁 시간 등 다양한 세탁 조건에서의 결과를 도출할 수 있으며 세탁 후 흐르는 찬물로 헹구는 등 규정된 방법을 통해 염색물을 수세, 탈수, 건조하여 염색이 빠지는 정도를 측정할 수 있다.
세탁견뢰도에서 change (변퇴색)는 세탁 후 염색물의 색상이 어느정도 변했는지를 의미할 수 있고, staining (오염)은 염색물과 흰 직물 (acetate, cotton, nylon 등)을 같이 세탁하였을 때 이염이 일어나는 정도를 의미할 수 있다.
세탁 견뢰도는 1에서 5까지 총 5등급으로 구분될 수 있으며 등급의 숫자는 클수록 견뢰도가 우수할 수 있다.
소수성을 구비하는 아세테이트(acetate), 나일론(nylon), 폴리에스터(polyester) 및 아크릴(acryl)에 대한 염색물의 이염이 적어 세탁 견뢰도 (오염)가 4 등급 내지 5등급으로 우수한 것을 볼 수 있다.
친수성을 구비하는 면(cotton), 울(wool)의 경우에도, 염색물의 이염이 적어 세탁 견뢰도 (오염)가 4 내지 5로 우수한 것을 확인할 수 있다.
| Sample | Change | Staining | |||||
| Acetate | Cotton | Nylon | Polyester | Acryl | Wool | ||
| 실험예 1 | 4 | 4-5 | 4-5 | 4 | 4-5 | 4-5 | 4-5 |
이로 인해, 분산염료를 광그래프트 방식을 이용하여 염색하여 다양한 섬유(100)에 섬유(100) 개질 없이 염색할 수 있고, 물과 조제의 사용량이 적을 뿐만 아니라 상온에서 염색하기 때문에 에너지 소비량이 적고, UV가 조사된 부분에서만 염색이 일어나기 때문에 편면염색이 가능한 장점이 있으며 이를 통해 피부 자극성을 최소화할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 섬유
110 : 일면
120 : 타면
200 : 염색층
110 : 일면
120 : 타면
200 : 염색층
Claims (10)
- (a) 분산염료가 포함되는 용질이 준비되는 단계;
(b) 용매에 상기 용질이 용해되어 염액이 형성되는 단계;
(c) 상기 염액에 섬유가 침지되는 단계;
(d) 상기 섬유에 자외선이 조사되어 상기 섬유에 염색층이 형성되는 단계;
(e) 상기 섬유에 위치되는 미고착 염료 및 조제가 제거되는 단계; 및
(f) 상기 섬유가 세탁되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광그래프팅을 이용한 분산염료의 섬유 염색 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 (a)단계에서 상기 용질은,
분산염료, 단량체, 가교제, 광개시제, 시너지스트 및 습윤제로 이루어지되,
분산염료는 1 내지 6g/L이고, 몰비에 있어서 분산염료:단량체 = 1:1~20이며, 몰비에 있어서 단량체:가교제 = 1:1~5이고, 단량체 100중량부에 대해 광개시제는 0 내지 30중량부이며, 단량체 100중량부에 대해 시너지스트는 0 내지 30중량부이고, 습윤제는 0 내지 3g/L로 구성되는 것을 특징으로 하는 광그래프팅을 이용한 분산염료의 섬유 염색 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 (c)단계는,
(c1) 상기 염액에 상기 섬유가 1 내지 10분간 침지되는 단계; 및
(c2) 패더를 통해 상기 섬유의 웨트픽업률이 10 내지 100% 으로 조절되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광그래프팅을 이용한 분산염료의 섬유 염색 방법.
- 청구항 2에 있어서,
상기 (d)단계는,
(d1) 상기 섬유에 10 내지 250 J/cm2의 자외선이 조사되는 단계;
(d2) 상기 섬유 표면에 라디컬이 형성되는 단계;
(d3) 상기 라디컬이 상기 단량체 및 상기 가교제와 반응되어 상기 섬유 표면에 3차원 망상 구조의 고분자가 형성되는 단계; 및
(d4) 상기 3차원 망상 구조에 상기 분산염료가 인입되어 상기 섬유에 염색층이 형성되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광그래프팅을 이용한 분산염료의 섬유 염색 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 (e)단계는,
증류수, THF, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 클로로포름 및 DMF로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질을 이용하여 상기 섬유에 남아있는 상기 미고착 염료 및 조제가 제거되는 것을 특징으로 하는 광그래프팅을 이용한 분산염료의 섬유 염색 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 (f)단계는,
(f1) 상기 섬유가 0.5 내지 3 g/L의 세제를 이용하여 95ºC에서 10분간 세척되는 단계; 및
(f2) 상기 섬유가 건조되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 광그래프팅을 이용한 분산염료의 섬유 염색 방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 (d1)단계에서,
상기 섬유의 편면에만 자외선을 조사하여 편면 염색이 형성되는 것을 특징으로 하는 광그래프팅을 이용한 분산염료의 섬유 염색 방법.
- 청구항 2에 있어서,
상기 (a)단계에서,
상기 분산염료는 C.I. Disperse Yellow 계열의 염료, C.I. Disperse Orange 계열의 염료, C.I. Disperse Red 계열의 염료, C.I. Disperse Blue 계열의 염료 및 C.I. Disperse Black 계열의 염료로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광그래프팅을 이용한 분산염료의 섬유 염색 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 (c)단계에서,
상기 섬유는 Cotton, Nylon, Wool, PET, Polyethylene, Polypropylene 및 Polyvinylidene fluoride로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광그래프팅을 이용한 분산염료의 섬유 염색 방법.
- 청구항 2에 있어서,
상기 (a)단계에서,
상기 광개시제는 benzophenone, Irgacure 127, Irgacure TPO, Irgacure 819, Irgacure 369, Irgacure MBF, Irgacure 784, Photoinitiator BDK, Photoinitiator ITX, Photoinitiator DETX, Photoinitiator TPO-L 및 Photoinitiator 796로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 광그래프팅을 이용한 분산염료의 섬유 염색 방법.
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