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KR102647897B1 - 친환경 직물 염색방법 - Google Patents

친환경 직물 염색방법 Download PDF

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KR102647897B1
KR102647897B1 KR1020230156663A KR20230156663A KR102647897B1 KR 102647897 B1 KR102647897 B1 KR 102647897B1 KR 1020230156663 A KR1020230156663 A KR 1020230156663A KR 20230156663 A KR20230156663 A KR 20230156663A KR 102647897 B1 KR102647897 B1 KR 102647897B1
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Abstract

본 발명은 친환경 직물 염색방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반응성 염료를 통한 염색공정에서 소요되는 각종 인체 및 환경에 유해한 물질들을 구비하지 않고도 빠른 속도로 목적하는 수준의 염색품질 및 세탁견뢰도를 발현시킬 수 있고, 유연가공을 통해 터치감을 향상시킬 수 있으면서 방오능력을 갖춰 오염 저항성을 높이도록 개선된 개선된 친환경 직물 염색방법에 관한 것이다.

Description

친환경 직물 염색방법{Eco-friendly fabric dyeing method}
본 발명은 친환경 직물 염색방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반응성 염료를 통한 염색공정에서 소요되는 각종 인체 및 환경에 유해한 물질들을 구비하지 않고도 빠른 속도로 목적하는 수준의 염색품질 및 세탁견뢰도를 발현시킬 수 있고, 유연가공을 통해 터치감을 향상시킬 수 있으면서 방오능력을 갖춰 오염 저항성을 높이도록 개선된 개선된 친환경 직물 염색방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 반응성 염료란 섬유와 화학 반응을 하여 염착하는 염료를 말하는 것으로, 주로 면이나 레이온 등의 셀룰로오스계 섬유의 염색에 이용되며, 반응성 염료로 염색하게 되면 공유 결합에 의하여 염착되므로 세탁에 대한 저항이 강하며 일광에도 저항성이 월등하다.
이러한 반응성 염료는 밝고 다양한 색상, 적용의 범용성, 높은 견뢰도 등을 가지고 있으며, 이와 같은 우수한 성능으로 인하여 전체 염료 생산 비율의 30% 가까이 차지하고 있다.
하지만, 반응성 염료는 염색 도중 일부가 가수분해되어 섬유에 결합할 수 없는 형태로 변화하기 때문에 섬유에의 흡진율이 저하되는 단점을 가지고 있다.
따라서, 염료의 가수분해를 억제하기 위해서 중성 염욕에서 염료의 흡수를 촉진시키거나 반응성 염료가 pH 10 이상에서 섬유의 하이드록실기와 반응하여 섬유에 결합하게 되는 것을 이용하여 염욕의 pH를 10 이상으로 유지시켜 빠르게 염색공정이 이루어지게 하는 것이 통상적이며, 염료의 흡진향상을 위해 망초, 소다회가 일반적으로 많이 사용된다.
다만, 반응성 염료의 염색에 꼭 필요한 소다회, 망초 등의 염화합물은 파우더의 형태로 그 작업의 불편함과 공정의 복잡성 때문에 대부분의 염색 공장들이 기피하고 있는 상황이다.
이에, 소다회의 대용품으로 인산염을 토대로 제조되는 액상타입의 물질이 널리 사용되고 있으나 인산염은 고가인데다가 염욕 내에서 10 이상의 pH의 유지를 위해 많은 양을 투입하기 때문에 심각한 환경오염을 유발한다.
특히, 인산염은 부영양화에 따른 적조 발생을 유발하는 등 많은 공해 문제를 일으키고 있기 때문에 우리나라뿐 아니라 세계적으로 세제 등에 사용하는 것을 금하고 있어 인산염의 사용을 줄이기 위해 소다회를 인산염에 혼합하여 반응성 염료와 함께 염욕을 제조 및 사용하고 있는 실정이다.
그러나, 인산염의 사용을 줄인다 하여도 사용된 인산염은 환경오염을 유발할 수 있는 점, 그리고 혼용되는 소다회 역시 염색폐수에서 악취나 환경오염을 유발할 수 있는 점에서 이들의 사용이 제한되어야 하나 현재까지 개발된 염색방법으로는 반응성염료를 통한 염색방법에서 이들을 제외하고 목적하는 수준으로 염색품질 및 세탁견뢰도를 얻을 수 없고, 염색한다고 해도 오랜시간이 소요됨에 따라서 제조시간이 연장되는 문제가 있다.
이를 테면, 정련 및 표백 3회 2시간, 염색 5회 5시간, 소핑(Soaping) 3회를 수행하다보니 총 11회 7시간이 소요되는 번거로움과 장시간에 걸친 처리시간 때문에 생산성이 하락하는 단점이 있다.
이를 해결하기 위해, [선행기술문헌]과 같은 등록특허 제10-1712980호(2017.02.28.)가 개시된 바 있다.
그런데, 등록특허의 경우에는 직물의 유연성 부분에서 개선의 필요성이 제기되었고, 또한 오염물질의 이물 부착성을 억제하는 방오성을 더욱 더 개선할 필요가 생겼다.
국내 등록특허 제10-1712980호(2017.02.28.) 친환경 직물염색방법 및 이를 통해 제조된 직물
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 반응성 염료를 통한 염색공정에서 소요되는 각종 인체 및 환경에 유해한 물질들을 구비하지 않고도 빠른 속도로 목적하는 수준의 염색품질 및 세탁견뢰도를 발현시킬 수 있고, 유연가공을 통해 터치감을 향상시킬 수 있으면서 방오능력을 갖춰 오염 저항성을 높이도록 개선된 개선된 친환경 직물 염색방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 직물을 3회에 걸쳐 2시간 동안 정련 및 표백하는 제1공정; 상기 제1공정을 거쳐 정련 및 표백된 직물을 건조하는 제2공정; 건조된 직물을 개질조성물로 개질화시키는 제3공정; 개질된 직물을 망초와 소다회와 인산염이 배제된 염료로 1회에 걸쳐 2시간 동안 염색하는 제4공정; 염색 후 소핑(Soaping)하는 제5공정; 소핑 후 탈수하는 제6공정; 탈수 후 텐터(Tenter)하는 제7공정;을 포함하는 친환경 직물 염색방법에 있어서;
상기 제5공정과 제6공정 사이에 유연가공공정을 더 수행하되, 상기 유연가공공정은 소핑된 직물을 유연용액에 침지시켜 직물의 터치감을 향상시키는 공정이고, 상기 유연용액은 미온수 100중량부에 대해, 메틸살리실레이트(Methyl Salicylate) 25중량부, 포타슘코코에이트(Potassium Cocoate) 15중량부, 히드록시프롤린(hydroxyproline) 10중량부, 알파-D-글루코피라노스(α-D-glucopyranose) 10중량부를 혼합하여 조성된 것을 특징으로 하는 친환경 직물 염색방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 반응성 염료를 통한 염색공정에서 소요되는 각종 인체 및 환경에 유해한 물질들을 구비하지 않고도 빠른 속도로 목적하는 수준의 염색품질 및 세탁견뢰도를 발현시킬 수 있고, 유연가공을 통해 터치감을 향상시킬 수 있으면서 방오능력을 갖춰 오염 저항성을 높이도록 개선된 개선된 효과를 얻을 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 친환경 직물 염색방법은 [선행기술문헌]인 국내 등록특허 제10-1712980호(2017.02.28.) "친환경 직물염색방법 및 이를 통해 제조된 직물"에 개시된 기술구성을 그대로 이용한다.
때문에, 이하 설명중 일부는 [선행기술문헌]의 기술 그대로이며, 본 발명에 의해 개량된 부분이 함께 결합되어 새로운 효과를 얻도록 구성된 것이 특징이다.
특히, 본 발명은 정련 및 표백 3회 2시간, 염색 1회 2시간, 소핑(Soaping) 3회의 방식으로 총 7회 4시간만에 처리할 수 있어 작업시간을 단축하고 번거로움을 줄이는 특장점이 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에서 사용되는 직물은 나일론, 폴리에스터, 아크릴, 울등의 합성직물을 포함한다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 친환경 직물 염색방법은 직물을 3회에 걸쳐 2시간 동안 정련 및 표백하는 제1공정; 상기 제1공정을 거쳐 정련 및 표백된 직물을 건조하는 제2공정; 건조된 직물을 개질조성물로 개질화시키는 제3공정; 개질된 직물을 망초와 소다회와 인산염이 배제된 염료로 1회에 걸쳐 2시간 동안 염색하는 제4공정; 염색 후 소핑(Soaping)하는 제5공정; 소핑 후 탈수하는 제6공정; 탈수 후 텐터(Tenter)하는 제7공정을 포함한다.
이때, 상기 제1공정은 물 100중량부에 대해, 알카리제 5-7중량부, 계면활성제 1.5-2.5중량부, 산화제 10-12중량부가 혼합된 정련제를 78-98℃로 가열한 상태에서 40분간 침지 처리 후 수세하는 과정을 3회 반복하여 직물에 포함된 불순물을 제거하고, 이를 통해 염색시 염료의 침투 불량을 방지하기 위한 것이다.
여기에서, 상기 알카리제는 피로인산나트륨이 바람직하고, 상기 계면활성제는 카르본산염류가 바람직하며, 상기 산화제는 과산화수소가 바람직하다.
그리고, 상기 제2공정은 직물 건조공정으로서, 60~120℃의 열을 가하여 수세된 직물을 건조시키는 공정이며, 1~3bar의 압력을 가해 건조하면 더욱 좋다.
또한, 상기 제3공정은 직물을 개질화시킴으로써 염색할 때 염색시간을 단축하고, 염색품질을 향상시키도록 한 공정이다.
이러한 직물 개질화는 개질조성물로 열처리됨으로써 이루어진다.
여기에서, 상기 개질조성물은 이소포론디이소시아네이트(Isophorne diisocyanate)와 폴리에틸렌글리콜(polyethylen glycol)이 1:1의 중량비로 혼합된 혼합물 100중량부에 대해, 폴리쿼터늄-7이나 폴리쿼터늄-10 또는 폴리쿼터늄-73으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고정화제 80-90중량부, 탄산나트륨 10-15중량부, 수산화칼륨 40-60중량부를 혼합하여 조성된다.
이때, 이소포론디이소시아네이트와 폴리에틸렌글리콜은 직물 침투력을 높이고 염색후 세탁견뢰도를 강화시키기 위해 첨가된다.
그리고, 폴리쿼터늄-7이나 폴리쿼터늄-10 또는 폴리쿼터늄-73으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 고정화제는 염료가 직물에 견고하게 고정된 상태를 유지하면서 탈리를 막도록 하기 위해 첨가된다.
또한, 탄산나트륨은 고른 염료 흡진에 따른 염색품질을 향상시키기 위한 것이다.
뿐만 아니라, 수산화칼륨은 pH가 알카리환경, 바람직하게는 pH 9-10을 유지하여 원사와 염료간 공유결합을 용이하게 형성케 유도함으로써 염착성을 높이고 이를 통해 세탁견뢰도를 향상시키기 위한 것이다.
한편, 상기 제4공정은 염색공정이다.
본 발명에서는 망초와 소다회와 인산염이 배제된 염료로 1회에 걸쳐 2시간 동안 염색하기 때문에 친환경적이며, 염색시간을 줄일 수 있어 공수 절감에 따른 생산성 향상, 생산원가 절감에 기여할 수 있다.
그리고, 상기 염색공정에서 사용되는 염료는 반응성염료를 포함하며, 상기 반응성 염료는 디클로로트리아진(dichlorotriazine), 디클로로퀴노잘린(dichloroquinozaline), 오노클로로디플루오로피리미딘(onochlorodifluoropyrimidine), 술판토에틸술폰(sulphatoethyl sulphone), 술판토에틸 술폰아마이드(sulphatoethyl sulphonamide), 모노클로로트리아진(monochlorotriazine) 및 트리클로로피리미딘(trichloropyrimidine)로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며 공지된 반응성 염료도 사용할 수 있음은 물론이다.
또한, 상기 염료를 염색하는 방법은 침지, 스프레이 등 다양한 방법이 적용될 수 있다.
아울러, 상기 제5공정은 직물을 세척하는 공정으로서, 염색 후 직물에 잔류된 오염물질을 세척제로 세척하는 공정이다.
여기에서, 상기 세척제는 물 1ℓ를 기준으로 모노(2-프로필헵틸)에테르(Mono(2-Propylheptyl)Ether) 200g, 우유 100g, 과산화수소수 50g, 데실글루코사이드(Decyl glucoside) 100g을 혼합 교반하여 조성된다.
이때, 모노(2-프로필헵틸)에테르(Mono(2-Propylheptyl)Ether)는 CAS No. 160875-66-1에 해당하는 물질로서, 분자식은 (C2H4O)nC10H22O이고, 정식명칭은 폴리에틸렌옥사이드모노-2-프로필헵틸에테르이며, 탈취기능을 강화시키고 직물에 잔류된 이물질을 분해하여 탈리시킨다.
그리고, 우유는 카제인이 함유되어 있어 냄새를 흡착 제거하는데 용이하다.
아울러, 과산화수소수는 기포 발생을 촉진하여 직물에 잔류된 이물 분리 효율을 증진시킨다.
또한, 데실글루코사이드(Decyl glucoside)는 CAS No. 68515-73-1에 해당하는 물질로서, 세정력을 제공하여 잔류물과 기름때 제거에 기여한다.
뿐만 아니라, 상기 제6공정은 탈수공정이고, 상기 제7공정은 텐터공정이다.
여기에서, 텐터는 직물을 물리적으로 펴서 건조하는 공정으로 다림질과 비슷하다고 보면 이해하기 쉽다.
다른 한편, 상기 제5공정과 제6공정 사이에 유연가공공정이 더 수행될 수 있다.
상기 유연가공공정은 소핑된 직물을 유연용액에 침지시켜 직물의 터치감을 향상시키고 유연성을 강화시키는 공정이다.
이를 위해, 상기 유연용액은 미온수 100중량부에 대해, 메틸살리실레이트(Methyl Salicylate) 25중량부, 포타슘코코에이트(Potassium Cocoate) 15중량부, 히드록시프롤린(hydroxyproline) 10중량부, 알파-D-글루코피라노스(α-D-glucopyranose) 10중량부를 혼합하여 조성된다.
이 경우, 미온수는 약 30-50℃ 온도의 물이다.
그리고, 메틸살리실레이트(Methyl Salicylate)는 무색의 액체로서 비중은 1.18이고, 비점은 223℃이며, 융점은 -9℃로서 착향과 원사 연화에 기여한다.
뿐만 아니라, 포타슘코코에이트(Potassium Cocoate)는 직물을 유연하게 하는 유연제로서 사용된다.
또한, 히드록시프롤린(hydroxyproline)은 직물의 굴곡강도를 높여 유연하게 함으로써 크랙 억제, 갈라짐 방지에 기여한다.
아울러, 알파-D-글루코피라노스(α-D-glucopyranose)는 CAS No. 492-62-6에 해당하는 물질로서, 분자식은 C6H12O6이고, 세탁시 계면활성 기능을 강화시켜 직물의 유연효과를 증대시킨다.
덧붙여, 본 발명에서는 상기 유연용액을 구성할 때, 상기 미온수를 구성할 때 미온수와 송진을 9:1의 중량비로 혼합 조성함이 특히 바람직하다.
이 경우, 송진은 대표적인 항균 및 균열억제 특성을 제공한다.
특히, 상기 미온수와 송진의 혼합물 100중량부에 대해, 텍산올(Texanol Ester Alcohol) 15중량부, 알킬벤젠술폰산염(Alkylbenzene Sulfonate) 10중량부를 더 첨가할 수 있다.
여기에서, 텍산올(Texanol Ester Alcohol)은 CAS No. 25265-77-4에 해당하는 물질로서, 화학명은 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate이다. 이러한 텍산올은 방습성, 방수성, 내수압특성을 증대를 통해 세탁견뢰도를 향상시킨다.
또한, 알킬벤젠술폰산염(Alkylbenzene Sulfonate)은 음이온 계면활성제로서 직물의 연화는 물론 특히, 내염해성, 내수압특성을 강화시키는데 기여한다.
본 발명에 따른 방법으로 제조된 샘플 직물에 대해 세탁견뢰도를 직접 테스트하였다.
이때, 세탁견뢰도는 KS K 0430에 의해 테스트하였으며, 본 발명에 따른 샘플 직물의 경우 6으로 확인되었고, 종래 방식의 직물이 보통 3-3.5정도임을 감안하면 매우 높은 세탁견뢰도를 확보한 것으로 판단되었다. 이것은 곧 염색견뢰도도 높다는 것을 의미하며, 테스트 과정에서 색상이 탈락하거나 크랙이 발생되거나 염료가 용출된 경우는 발견되지 않았다.
또한, 내수성 및 내수압특성을 확인하기 위해 샘플 직물을 염수에 2일간 침지시킨 후 -15℃까지 냉각했다가 해동한 후 35℃까지 가열하기를 10회 반복한 후 표면 크랙여부와 변색여부를 확인하였다.
확인 결과, 양자 모두 아무런 변화가 없었고, 크랙도 발생하지 않았다.

Claims (3)

  1. 직물을 3회에 걸쳐 2시간 동안 정련 및 표백하는 제1공정; 상기 제1공정을 거쳐 정련 및 표백된 직물을 건조하는 제2공정; 건조된 직물을 개질조성물로 개질화시키는 제3공정; 개질된 직물을 망초와 소다회와 인산염이 배제된 염료로 1회에 걸쳐 2시간 동안 염색하는 제4공정; 염색 후 소핑(Soaping)하는 제5공정; 소핑 후 탈수하는 제6공정; 탈수 후 텐터(Tenter)하는 제7공정;을 포함하는 친환경 직물 염색방법에 있어서;
    상기 제1공정은 물 100중량부에 대해, 피로인산나트륨 5-7중량부, 카르본산염류 1.5-2.5중량부, 과산화수소 10-12중량부가 혼합된 정련제를 78-98℃로 가열한 상태에서 40분간 침지 처리 후 수세하는 과정을 3회 반복하는 공정이고;
    상기 제2공정은 60~120℃의 열과 1~3bar의 압력을 가해 수세된 직물을 건조시키는 공정이며;
    상기 제5공정은 염색 후 직물에 잔류된 오염물질을 세척제로 세척하는 공정으로서 상기 세척제는 물 1ℓ를 기준으로 모노(2-프로필헵틸)에테르(Mono(2-Propylheptyl)Ether) 200g, 우유 100g, 과산화수소수 50g, 데실글루코사이드(Decyl glucoside) 100g을 혼합 교반하여 조성되고;
    상기 제5공정과 제6공정 사이에 유연가공공정을 더 수행하되, 상기 유연가공공정은 소핑된 직물을 유연용액에 침지시켜 직물의 터치감을 향상시키는 공정으로서 상기 유연용액은 미온수와 송진이 9:1의 중량비로 혼합된 혼합물 100중량부에 대해, 메틸살리실레이트(Methyl Salicylate) 25중량부, 포타슘코코에이트(Potassium Cocoate) 15중량부, 히드록시프롤린(hydroxyproline) 10중량부, 알파-D-글루코피라노스(α-D-glucopyranose) 10중량부, 텍산올(Texanol Ester Alcohol) 15중량부, 알킬벤젠술폰산염(Alkylbenzene Sulfonate) 10중량부를 더 첨가한 것을 특징으로 하는 친환경 직물 염색방법.
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