KR101712980B1 - 친환경 직물염색방법 및 이를 통해 제조된 직물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경 직물염색방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 종래의 염색공정, 특히 반응성 염료를 통한 염색공정에서 소요되는 각종 인체 및 환경에 유해한 물질들을 구비하지 않고도 빠른 속도로 목적하는 수준의 염색품질 및 견뢰도를 발현시킬 수 있는 친환경 직물염색방법에 관한 것이다.

Description

친환경 직물염색방법 및 이를 통해 제조된 직물{Eco-dyeing process for Fabric and Fabric prepared therefrom}

본 발명은 친환경 직물염색방법에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 종래의 염색공정, 특히 반응성 염료를 통한 염색공정에서 소요되는 각종 인체 및 환경에 유해한 물질들을 구비하지 않고도 빠른 속도로 목적하는 수준의 염색품질 및 견뢰도를 발현시킬 수 있는 친환경 직물염색방법 및 이를 통해 제조된 직물에 관한 것이다.

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. 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.

그러나 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 흡진 향상을 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 있어서, 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 견뢰도를 얻을 수 없고, 염색한다고 해도 오랜시간이 소요됨에 따라서 제조시간이 연장되는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0494521호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 반응성염료를 통한 직물의 염색시에 환경오염을 유발하는 각종 물질의 사용 없이도 목적하는 수준의 직물의 염색품질 및 견뢰도가 담보될 수 있는 친환경 직물의 염색방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 목적하는 수준의 직물의 염색품질, 견뢰도가 담보되는 염색직물을 매우 빠른 속도로 제조할 수 있는 친환경 직물의 염색방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 환경오염을 유발하는 각종 물질을 사용하지 않음에 따라서 환경오염을 최소화 또는 방지할 수 있는 친환경 직물의 염색방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 (1) 면사를 포함하는 원사를 구비한 직물을 과수표백 후 수세 및 건조시키는 단계; (2) 베이스레진, 고정화제, 탄산나트륨 및 pH 조절제가 포함된 개질조성물로 상기 건조된 직물을 개질화시키는 단계; 및 (3) 개질된 직물을 반응성 염료를 포함한 염색용액으로 염색 및 수세 후 유연가공 하는 단계;를 포함하는 친환경 직물염색방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 (3) 단계에서 상기 반응성 염료를 포함한 염색용액은 망초, 소다회 및 인산염 중 어느 1종도 포함하지 않을 수 있다.

또한, 상기 베이스레진은 상기 베이스레진은 디이소시아네이트 및 폴리올이 반응된 이소시아네이트 말단형 폴리우레탄 예비중합체의 말단이 관능기로 아민기를 1개 갖는 화합물로 봉쇄된 폴리우레탄중합체일 수 있다. 이때, 상기 폴리올은 수평균분자량이 450 ~ 650인 폴리에틸렌글리콜일 수 있다. 또한, 상기 이소시아네이트 말단형 폴리우레탄 중합체는 점도가 2500 ~ 3500cps일 수 있다. 또한, 상기 관능기로 아민기를 1개 갖는 화합물은 디에틸아민, 모노에탄올아민 및 디메틸아민 중 어느 하나 일 수 있으며, 보다 바람직하게는 디에틸아민일 수 있다.

또한, 상기 베이스레진 100 중량부에 대해 고정화제가 20 ~ 180 중량부, 탄산나트륨이 10 ~ 15 중량부 및 pH 조절제가 40 ~ 60 중량부로 포함될 수 있다.

또한, 상기 개질조성물은 이소프론디오시아네이트 및 수평균분자량이 900 ~ 1200인 폴리에틸렌글리콜이 반응된 이소시아네이트 말단형 폴리우레탄 중합체인 베이스레진 100 중량부에 대해 폴리쿼터늄-10인 고정화제를 80 ~ 100 중량부로 포함될 수 있다.

또한, 상기 (2) 단계는 2-1) 베이스레진, 고정화제, 탄산나트륨 및 pH 조절제가 포함된 개질조성물로 상기 건조된 직물에 처리하는 단계; 및 2-2) 165 ~ 180℃의 온도에서 0.2 ~ 2분간 열처리시키는 단계;를 포함하여 수행될 수 있다.

또한, 상기 (3) 단계에서 염색은 반응성 염료를 포함한 염색용액을 170 ~ 180℃의 온도로 직물에 처리하여 0.2 ~ 2분간 수행될 수 있다.

또한, 상기 (1) 단계의 건조부터 상기 (3) 단계의 유연가공까지 텐터(tenter) 장치에서 연속하여 수행될 수 있다.

본 발명에 의하면, 종래의 염색공정, 특히 반응성 염료를 통한 염색공정에서 소요되는 각종 인체 및 환경에 유해한 물질들을 구비하지 않고도 빠른 속도로 목적하는 수준의 염색품질 및 견뢰도를 발현시킬 수 있고, 그럼에도 불구하고 직물 자체의 물성변화가 없어서 초도에 목적하는 직물의 물성을 온전히 발현할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 의한 친환경 직물염색방법은 (1) 면사를 포함하는 원사를 구비한 직물을 과수표백 후 수세 및 건조시키는 단계; (2) 베이스레진, 고정화제, 탄산나트륨 및 pH 조절제가 포함된 개질조성물로 상기 건조된 직물을 개질화시키는 단계; 및 (3) 개질된 직물을 반응성 염료를 포함한 염색용액으로 염색 및 수세 후 유연가공 하는 단계;를 포함하여 수행될 수 있다.

먼저, 본 발명에 따른 (1) 단계로써, 면사를 포함하는 원사를 구비한 직물을 과수표백 후 수세 및 건조시키는 단계를 수행한다.

상기 면사를 포함하는 원사는 면사만을 원사로 포함하거나 면사 외 이종의 천연섬유 또는 합성섬유를 포함한 원사일 수 있고, 상기 천연섬유 및 합성섬유는 공지된 종류일 수 있어서 본 발명은 이에 대한 설명은 생략한다. 면사 이외에 이종의 섬유를 포함할 경우 상기 원사는 면사로 이루어진 제1원사, 이종의 섬유로 이루어진 제2원사를 포함하거나 면사 및 이종의 섬유가 하나의 원사로 혼섬되어 제조된 단일사일 수 있다.

상기 원사의 섬도는 제조하려는 직물의 물성에 따라 달리 변경될 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않으며, 일예로 10 ~ 300데니어일 수 있다.

상기 직물은 상술한 원사가 제직된 것일 수 있다. 이때 직물의 원사 밀도는 제조하려는 직물의 물성에 따라 달리 변경될 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 한정하지 않는다.

상기 직물의 조직 또한 공지된 조직일 수 있고, 평직, 능직, 수자직 및 이중직으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 조직을 갖는 직물일 수 있다.

상술한 것과 같은 직물에 대해 수행되는 과수표백은 원사에 포함될 수 있는 불순물을 제거하는 공정으로써, 불순물에 의해 후술하는 염색공정에서 염액의 침투가 저해되는 것을 방지하기 위해 수행하는 공정이다. 공지된 정련제를 통해 수행할 수 있는데, 수산화나트륨, 황산나트륨, 탄산수소나트륨, 암모니아수, 규석산나트륨, 피로인산나트륨, 붕소 등의 알칼리제; 카르본산염류, 황상에스테르염류, 술폰산염류 등의 음이온활성제 또는 폴리에틸렌글리콜형 비이온성 활성제와 같은 계면활성제; 아취소산염, 과황산염, 과산화수소 등의 산화제;로 이루어진 군에서 선택된 화합물들이 1종 이상 구비될 수 있다. 일예로, 계면활성제 0.1 ~ 1 중량%, 수산화나트륨 2 ~ 3 중량%, 과산화수소 4 ~ 8 중량%, 과수안정제 1중량%를 포함하는 수용액에 40 ~ 160℃에서 30분~ 12시간 직물을 처리하여 수행될 수 있다.

과수표백된 직물은 직물에 잔류된 과수를 모두 제거하기 위하여 수세공정을 거치며, 일예로, 50 ~ 120℃의 온도로 5 ~ 60분간 수세할 수 있고, 상기 수세공정은 당해 기술분야의 공지된 방법을 통해 수행할 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 설명하지 않는다. 상기 수세공정은 여러 번 수행될 수 있으며, 차아 황산나트륨과 같은 과수중화제를 여러 번의 수세공정 중 일부에서 혼합하여 수세함으로써 과수를 용이하게 제거할 수도 있다.

수세를 거친 직물은 건조공정을 거치며, 상기 건조공정은 60 ~ 120℃의 열을가하여 수세된 직물을 건조시킬 수 있고, 이때, 1 ~ 3bar의 압력이 함께 가해질 수도 있다.

다음으로 본 발명에 따른 (2)단계로써, 베이스레진, 고정화제, 탄산나트륨 및 pH 조절제가 포함된 개질조성물로 상기 건조된 직물을 개질화시키는 단계를 수행한다.

상기 개질조성물로 직물을 개질시키는 (2)단계는 후술하는 직물의 염색공정에서 염색시간의 현저한 단축시키며, 통상적인 반응성 염액을 통한 염색에서 염료이외에 인산염이나 소다회 등이 함께 구비됨에 따른 염액으로 인한 환경오염문제, 많은 양의 물이 소요되는 문제 등이 일거에 해소되어 반응성 염료만으로 염색공정의 수행을 가능하게 하며, 종래의 반응성 염료가 구비된 염욕을 통해 염색 시에 대비하여 동등 또는 그 이상의 염색품질을 구현할 수 있는 이점이 있다.

상기 (2) 단계는 바람직하게는 2-1) 베이스레진, 고정화제, 탄산나트륨 및 pH 조절제가 포함된 개질조성물로 상기 건조된 직물에 처리하는 단계; 및 2-2) 170 ~ 180℃의 온도에서 0.2 ~ 2분간 열처리시키는 단계;를 포함하여 수행될 수 있다.

상기 2-1) 단계는 개질조성물에 직물을 침지시키거나 개질조성물을 직물에 스프레잉 하는 방식 등으로 수행될 수 있다. 이후, 2-2)단계로써, 개질조성물이 처리된 직물을 165 ~ 180℃의 온도에서 0.2 ~ 2분간 열처리하여 직물을 개질화시킬 수 있다. 이때, 만일 열처리 온도가 165℃ 미만 및/또는 열처리 시간이 0.2분 미만일 경우 직물의 개질이 미미할 수 있음에 따라서 반응성 염료만으로 직물이 염색되기 어렵고, 짧은 염색시간만으로 목적하는 수준의 염색품질을 구현하기 어려울 수 있다. 또한, 만일 열처리 온도가 180℃를 초과할 경우 개질조성물이 손상되거나 열분해 됨에 따라서 염색품질의 저하, 염색시간의 연장 문제 및 세탁 후 염색견뢰도 저하가 발생할 수 있다.

이하, 상기 (2) 단계에서 사용되는 개질조성물에 대해 구체적으로 설명한다.

상기 개질조성물은 베이스레진, 고정화제, 탄산나트륨 및 pH 조절제를 포함한다.

상기 베이스레진은 후술하는 고정화제를 직물에 구비시키는 기능을 담당한다. 상기 베이스 레진은 디이소시아네이트 및 폴리올이 반응된 이소시아네이트 말단형 폴리우레탄 예비중합체의 양말단이 관능기로 아민기를 1개 갖는 화합물로 봉쇄된 폴리우레탄중합체일 수 있다. 바람직하게는 상기 폴리우레탄 중합체의 수평균분자량은 800 ~ 1000일 수 있고, 평균입경이 5 ~ 15㎛인 입상일 수 있다. 만일 폴리우레탄 중합체의 수평균분자량이 800 미만일 경우 직물에 개질조성물을 처리할 때 목적하는 수준으로 고정화제 등을 직물에 구비시킬 수 없는 문제가 있다. 또한, 만일 폴리우레탄중합체의 수평균분자량이 1000을 초과하는 경우 직물에 처리시 베이스레진이 직물의 원사 사이사이에 침투하기 어렵고, 직물의 일표면에 별도의 층을 형성하기 쉬어 직물의 공기통과성 저하, 직물의 표면과 이면의 염색불균일 등의 문제를 유발할 수 있다.

또한, 입상의 평균입경이 5㎛ 미만일 경우 직물을 개질시키기 어려우며, 개질되지 않는 부분이 존재할 수 있는 문제가 있다. 또한, 만일 평균입경이 15㎛를 초과할 경우 직물의 표면에 별도의 층을 형성할 수 있어서 바람직하지 못하다.

상기 이소시아네이트 말단형 폴리우레탄 중합체를 형성하는 일단량체인 디이소시아네이트는 지방족 디이소시아네이트, 지환식 디이소시아네이트 및/또는 방향족 디이소시아네이트일 수 있고, 바람직하게는 지환식 디이소시아네트로써 이소포론 디이소시아네이트(Isophorne diisocyanate)일 수 있고, 이를 통해 보다 향상된 염색 후 세탁견뢰도를 발현할 수 있다.

또한, 상기 폴리올은 폴리에테르계 폴리올일 수 있으며, 보다 바람직하게는폴리에틸렌글리콜일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 수평균분자량이 450 ~ 650인 것일 수 있다. 폴리에틸렌글리콜이 아닌 다른 종류 예를 들어, 폴리프로필렌글리콜일 경우 직물이 뻣뻣해지는 문제가 있을 수 있으며, 다른 종류, 예를 들어 폴리에스테르계 폴리올을 사용할 경우 개질화 처리해도 염색품질의 매우 나빠질 수 있는 우려가 있다. 또한, 만일 수평균분자량이 450 미만인 폴리에틸렌글리콜의 경우 낮은 점도의 폴리우레탄 중합체를 구현함에 따라서 직물에 목적하는 수준으로 고정화제 등을 구비시킬 수 없는 문제가 있는 등 본 발명의 목적을 달성하기 어려울 수 있다. 또한, 만일 수평균분자량이 650을 초과하는 경우 개질조성물을 직물에 처리시 베이스 레진이 직물의 원사 사이사이에 침투하기 어렵고, 직물의 일표면에 별도의 층을 형성하기 쉬어 직물의 공기통과성 저하, 직물의 표면과 이면의 염색불균일 등의 문제를 유발할 수 있다.

상기 아민기를 관능기로 1개 포함하는 화합물은 디에틸아민, 모노에탄올아민 및 디메틸아민 중 어느 하나일 수 있으며, 보다 바람직하게는 세탁 후 염색견뢰도 측면에서 디에틸아민일 수 있다.

상기 폴리우레탄 예비중합체는 통상의 공지된 촉매를 사용하여 중합될 수 있고, 구체적으로 폴리올 1몰을 기준으로 디이소시아네이트 화합물을 1.5 ~ 2몰의 비율로 투입한 후, 용제로 유기용제 일예로 아세톤을 폴리올 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 50 중량부 투입하고, 디부틸틴디라우레이트 촉매하에서 80 ~ 90℃ 반응온도에서 질소분위기하에서 1 ~ 6시간동안 반응하여 점도가 2500 ~ 3500cps이 되도록 제조됨이 바람직하다.

이후 제조된 이소시아네이트 말단형 폴리우레탄 예비중합체 100 중량부에 대해 아세톤을 1 ~ 10 중량부 투입하고 희석 후 40 ~ 50℃로 냉각하고, 이후 중화제인 트리에틸아민을 투입하여 약 30 ~ 60분간 중화반응이 더 진행될 수 있다. 이후 중화된 폴리우레탄 예비중합체를 고속교반기에서 500 ~ 2000rpm으로 회전시키면서 물을 폴리우레탄 중합체 100 중량부에 대해 200 ~ 300 중량부 천천히 투입하고, 말단봉쇄제로써 관능기로 아민기를 1개 갖는 화합물을 1 ~ 2 중량부 투입하여 수분산된 폴리우레탄중합체를 제조할 수 있으며, 이 때 점도는 50 ~ 70cps일 수 있고, 만일 점도가 상기 범위를 벗어나 70cps를 초과할 경우 직물내 침투되지 못하고 직물상에 별도의 층을 이루는 문제가 있을 수 있고, 50cps 미만일 경우 원사를 덮은 후 다시 개질제가 흘러내려 개질되지 않은 직물의 부분이 존재하고 이와 같은 부분에는 염색품질이 매우 저하되는 문제가 있을 수 있다.

다음으로, 고정화제는 염료를 별도의 인산염이나 소다회 등과 함께 혼합한 염욕에 염색시키지 않아도 염료를 원사에 더 잘 침투 및 염색시키며, 염착된 염료가 잦은 세탁에도 탈리되지 않도록 하는 기능을 수행한다. 통상적으로 반응성염료를 통한 염색시, 염료의 흡진도를 높이기 위하여 망초, 소다회, 인산염 등의 중성염을 염료가 용해된 염욕에 가하여 30분 이상 직물을 패딩시켜 염료가 직물에 흡진될 수 있도록 하고 이후 알칼리 농도를 농도를 높여 30 ~ 90분 처리하여 염료가 직물에 고착될 수 있는 방식으로 염색공정이 수행된다. 그러나 이와 같은 방법은 과다한 염욕의 사용으로 인한 수질오염, 악취발생 등의 환경오염문제, 염색공정의 장기화에 따른 생산성 저하 문제가 있다. 이에 본 발명에 따른 (2) 단계에서 염색 전 직물에 염료가 잘 흡진 및 고착될 수 있도록 환경을 조성하기 위하여 개질제에 고정화제를 구비시킨다. 상기 고정화제는 바람직하게는 폴리쿼터늄-7, 폴리쿼터늄-10 및 폴리쿼터늄-73으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 더 바람직하게는 폴리쿼터늄-10을 포함할 수 있고, 이를 통해 더욱 우수한 세탁후 염색견뢰도를 발현할 수 있다.

상기 고정화제는 상술한 베이스레진 100 중량부에 대하여 고정화제는 20 ~ 180 중량부, 보다 바람직하게는 80 ~ 100 중량부로 개질화조성물에 포함되는 것이 좋다. 만일 베이스레진에 대해 고정화제가 20 중량부 미만일 경우 직물의 염색품질이 현저히 저하될 수 있으며, 반응성염료 만으로 목적하는 수준의 염색품질의 구현이 어려울 수 있다. 또한, 만일 베이스레진에 대해 고정화제가 180 중량부를 초과할 경우 직물의 개질화가 미미하여 염색균일성이 저하되고, 베이스레진이 상대적으로 적게 포함됨에 따라서 개질되더라도 쉽게 떨어져나갈 수 있어서 세탁 후의 염색견뢰도가 현저히 저하되는 문제가 있을 수 있다.

다음으로 탄산나트륨은 후술하는 반응성 염료만으로 직물에 염료가 잘 흡진될 수 있는 환경을 조성하기 위하여 사용되며, 이를 통해 우수한 염색품질을 발현할 수 있다. 상기 탄산나트륨은 베이스레진 100 중량부에 대하여 10 ~ 15 중량부로 사용되며, 만일 10 중량부 미만일 경우 염색품질의 저하가 우려되며, 15 중량부를 초과할 경우 염색품질의 향상정도가 미미할 수 있다.

또한, pH조절제는 개질조성물의 pH를 알칼리 환경, 예를들어 pH 9 이상, 보다 바람직하게는 pH 10 이상의 환경이 되도록 하여 원사가 염료와 공유결합을 용이하게 형성할 수 있는 환원된 분위기를 조성하는 기능을 담당한다. 상기 pH 조절제는 수산화나트륨, 수산화칼슘, 수산화칼륨 등이 사용될 수 있고, 보다 바람직하게는 수산화나트륨을 사용할 수 있다. 상기 pH 조절제는 베이스레진 100 중량부에 대하여 40 ~ 60 중량부로 구비될 수 있다. 만일 40 중량부 미만으로 pH 조절제가 구비되는 경우 염색균일성이 저하, 염료의 염착성이 약해 세탁 후 염색견뢰도가 저하될 수 있으며, 60 중량부를 초과할 경우 염색균일성 향상이 미미할 수 있고, pH가 너무 높아서 직물이 손상될 수 있는 문제가 있다.

다음으로 본 발명에 따른 (3) 단계로써, 개질된 직물을 반응성 염료를 포함한 염색용액으로 염색 및 수세 후 유연가공 하는 단계를 수행한다.

상기 반응성 염료를 포함한 염색용액은 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 염료를 사용할 수 있다.

상기 염색용액은 반응성 염료 이외에 인산염, 망초, 소다회와 같은 염을 불포함할 수 있으며, 상기 용액은 액상의 반응성 염료 또는 반응성 염료가 용제에 용해된 용액으로써, 반응성 염료 또는 이를 용해시킬 용제 이외 다른 성분은 불포함할 수 있다.

상기 (3) 단계는 개질된 직물을 반응성 염료를 포함한 염색용액에 통상의 방법으로 처리할 수 있고, 일예로 침지, 스프레잉 방법을 사용할 수 있다. 반응성 염료를 포함한 염색용액을 170 ~ 180℃의 온도에서 0.2 ~ 2분간 직물에 처리하여 염색공정을 수행할 수 있으며, 이를 통해 종래에 비해 현저히 빠른 시간으로 염색공정을 완료할 수 있는 이점이 있다. 만일 염색공정의 온도를 170℃ 미만 및/또는 염색시간을 0.2분 미만으로 처리할 경우 염색균일성 저하, 염색품질이 저하될 수 있으며, 염색공정 온도를 180℃ 초과할 경우 개질된 직물의 손상에 따른 염색품질 저하, 세탁후 염색견뢰도 저하 문제가 있을 수 있다.

다음으로, 염색된 직물에 대해 수세공정을 거치며, 상기 수세공정은 통상의 공정일 수 있고, 일예로, 50 ~ 120℃의 온도로 5 ~ 60분간 수세할 수 있고, 상기 수세공정은 당해 기술분야의 공지된 방법을 통해 수행할 수 있어서 본 발명은 이에 대해 특별히 설명하지 않으며, 상기 수세공정은 여러 번 수행되어도 좋다. 상기 수세공정에서는 물 이외에 공지된 세정제를 더 포함하여 수행할 수 있다.

다음으로, 수세된 직물에 대해 유연가공을 수행한다. 상기 유연가공은 공지된 유연제를 직물에 처리하여 100 ~ 160℃로 0.5 ~ 10분간 건조시키는 텐터가공을 통해 직물에 기능성을 부여하고 및 직물의 수축을 방지시킬 수 있다.

한편, 상술한 (1) 단계의 건조부터 상기 (3) 단계의 유연가공까지 텐터(tenter) 장치에서 연속하여 수행될 수 있으며, 이를 통해 단시간 내 직물의 염색 및 후처리까지 일련의 과정으로 수행할 수 있어서 생산성 및 생산단가를 크게 절감할 수 있는 이점이 있다.

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.

<실시예 1>

개질조성물을 제조하기 위하여 먼저 베이스레진을 제조하기 위하여 수평균분자량이 520인 폴리에틸렌글리콜을 반응기에 투입 후 100℃로 가열하여 수분을 제거하였다. 이 후 수분이 제거된 폴리올에 아세톤의 용제를 폴리올 중량 100 중량부에 대하여 0.5 중량부 투입하여 희석 후 폴리올에 대하여 이소포론디이소시아네이트를 1: 1.7 몰비가 되도록 투입하였다. 이후 반응온도는 85℃로 질소분위기 및 디부틸틴디라우레이트 촉매 하에서 약 4시간 동안 반응을 시켜 이소시아네이트 말단의 폴리우레탄 예비중합체를 제조하였다. 이후 아세톤을 제조된 폴리우레탄 예비중합체 100 중량부에 대하여 2.0 중량부 투입하여 희석 후 45℃로 냉각하였다. 이후 중화제인 트리에틸아민을 투입하여 약 45분간 중화반응을 진행하였다. 이후 중화된 점도가 2900cps인 폴리우레탄 예비중합체를 고속교반기로 옮긴 후 1000rpm으로 회전시키면서 물을 폴리우레탄 예비중합체 100 중량부에 대하여 400 중량부 투입하였다. 이후 디에틸아민을 폴리우레탄 예비중합체 100 중량부에 대하여 1.5 중량부 투입하여 40℃에서 50분간 반응시켜 수평균분자량이 926이고, 점도가 63cps 이며, 고형분이 32 중량%이며, 고형분의 평균입경이 8㎛인 폴리우레탄중합체를 구비한 분산액을 제조하였다. 상기 분산액의 폴리우레탄중합체 100 중량부에 대하여 폴리쿼터늄-10을 90 중량부, 탄산나트륨 13 중량부, 수산화나트륨을 50 중량부 혼합 및 교반하여 개질조성물을 제조하였다.

다음으로 20수 면사를 원사로 하여 경, 위사 밀도가 120본/inch, 120본/inch로 평직한 직물을 제조하였다. 상기 직물을 소다회(Na₂CO₃) 5.0g/ℓ, 과산화수소(H₂O₂) 10.0g/ℓ, 과산화수소안정제 3.0g/ℓ, 정련제 10.0g/ℓ 및 잔부로서 물을 함유한 정련액에 침지하여 60℃ 온도에서 2시간 동안 처리 후, 90℃의 물에 30분씩 총 4회 수세하였다. 이후 텐터로 직물을 이송하여 90℃의 온도에서 20분간 건조시켰다. 이후 텐터 내 상기 개질조성물이 담지된 욕조에 건조된 직물에 침지시킨 후 텐터에서 170℃의 온도로 1분간 개질화공정을 수행하였다. 이후, 개질된 직물을 다시 저반응형 반응성염료(Primazine P, Dystar社)가 담긴 욕조에 175℃, 1분간 침지하여 염색공정을 종료하였다. 이후 80℃의 온수로 30분간 수세한 후 유연제(SAMSOFTER F, 삼진산업)에 침지 후 90℃에서 20분간 건조하여 반응성 염료로 염색된 하기 표1과 같은 직물을 제조하였다.

<실시예 2 ~ X>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 개질조성물을 하기 표 1 또는 표2와 같이 변경하여 하기 표 1 또는 표 2와 같은 직물을 제조하였다.

<비교예 1>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 과수표백 후 개질조성물로 직물을 개질시키지 않고, 바로 저반응형 반응성염료에 직물을 투입하여 하기 표2와 같은 직물을 제조하였다.

<비교예 2>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 과수표백 후 개질조성물로 직물을 개질시키지 않고, 염색공정을 실시하되, 염색용액을 저반응형 반응성염료를 O.W.F 2%, 무수망초 80g/ℓ, 탄산나트륨 20g/ℓ, 욕비를 1:20으로 하여 직물을 염색용액에 30℃에서 30분 침지 후 염욕이 pH 11 정도가 되도록 수산화나트륨을 투입하고 염색용액의 온도를 1.5℃/분의 온도로 승온하여 85℃에서 50분간 유지하여 염색공정을 수행하여 하기 표 2와 같은 직물을 제조하였다.

<실험예 1>

실시예에서 준비된 개질조성제의 베이스레진에 대해 하기의 물성을 평가하여 표 1 및 표 2에 나타내었다.

1. 폴리우레탄 입자의 입경측정

제조된 폴리우레탄 입자는 시료를 물에 희석하여 초음파 분산시킨 후 Malvern사 light scattering(Model RCS 4700)기기를 사용하여 시료를 물에 분산시킨 후시킨후 상온에서 평균입도 및 입도분포를 측정하였다.

2. 점도 및 고형분 측정

제조된 폴리우레탄 점도는 분산완료후 점도가 낮아 정밀한 측정이 불가하므로 일반적으로 에멀젼 접착제 점도측정시 사용되는 Rion사 VT-04 점도계, 3번 스핀들을 사용하여 25에서 3회 측정하여 그 평균을 취하였으며 고형분은 KS에서 규정된 방법인 105에서 3시간 전기오븐에서 건조한 후 건조전, 후의 값을 측정하여 구하였다. 이때 각 시료의 무게는 1g으로 하였다.

<실험예 2>

실시예 및 비교예에서 제조된 직물을 폭 1m, 길이 2m로 절단하여, 절단된 시편에 대하여 하기 물성을 평가하여 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.

1. 색상발현정도

비교예 2를 통해 제조된 직물의 색상발현정도를 육안으로 관찰하여 발현된 색상을 100%로 기준하여 실시예 및 나머지 비교예의 염색색상의 발현정도를 상대적인 비율로 평가하였다. 이때, 염색이 불균일한 직물의 경우 가장 색상이 잘 발현된 부분을 기준으로 비교예 2의 발현색상과 비교하였다.

2. 염색균일성

제조된 직물의 염색상태를 육안으로 관찰하여 시편에 부위별 염차가 발생했는지 평가하였으며, 염차가 발생하지 않고 균일한 경우 5, 시편의 0% 초과 ~ 10% 미만 영역에서 염차가 발생한 경우 4, 10%이상 ~ 20%미만 영역에서 염차가 발생한 경우 3, 20%이상 ~ 30%미만 영역에서 염차가 발생한 경우 2, 30%이상 ~ 40%미만 영역에서 염차가 발생한 경우 1, 40% 이상 영역에서 염차가 발생한 경우 0으로 하여 나타내었다.

3. 세탁 후 염색견뢰도

35℃에서 60분간 4%의 세제(액츠, 피존)를 사용하여 세탁 후 30분간 수세 후 그늘에서 건조하는 공정까지 1사이클로 하여 총 5사이클을 반복하였으며, 실시예 및 비교예 각각의 세탁 전 염색된 직물과 세탁 후 염색된 직물의 염색상태를 육안으로 관찰하여 세탁에 의한 변퇴발생여부를 확인하였고, 세탁전 염색상태를 100%로 기준하여 세탁 후 염색상태를 상대적인 비율로 평가하였다. 만일 세탁 후 완전히 변퇴된 경우 0%로 나타낸다.

4. 코팅층의 형성여부

염색된 직물을 절단하여 단면을 광학현미경으로 관찰하여 직물 상 별도의 코팅층이 존재하는 경우 ○, 별도의 코팅층이 존재하지 않는 경우 ×로 표기하였다. 별도의 코팅층이 형성된 경우 직물 자체의 본래 촉감이 없어지고, 통풍성 등이 저하됨에 따라서 품질저하의 문제가 있다.

[표 1]

상기 표 1을 통해 확인할 수 있듯이 고정화제가 본 발명의 바람직한 범위를 미만인 실시예 3의 경우 실시예 4에 대비하여 색상이 덜 발현되어 염색품질이 저하된 것을 확인할 수 있다. 또한, 고정화제가 바람직한 범위를 초과하여 과도하게 구비된 실시예 8의 경우 실시예 7에 대비해서 염색균일성 및 세탁후 염색견뢰도에 있어서 저하된 것을 확인할 수 있다.

또한, 고정화제의 종류를 달리한 실시예 9의 경우 실시예 1에 대비하여 세탁 후 염색견뢰도가 저하된 것을 확인할 수 있다.

[표 2]

또한, 상기 표 2에서 확인할 수 있듯이, 탄산나트륨의 함량이 10 중량부 미만인 실시예 10의 경우 실시예 1 및 실시예 11에 대비하여 색상이 덜 발현되어 염색품질이 저하된 것을 확인할 수 있다.

또한, pH 조절제의 함량이 40 중량부 미만인 실시예 12의 경우 실시예 1 및 실시예 13보다 염색균일성 및 세탁 후 염색견뢰도가 저하되었다.

또한, 디이소시아네이트의 종류를 달리한 실시예 18의 경우 실시예 1에 대비하여 색상발현 정도, 염색균일성, 염색견뢰도가 모두 저하된 것을 확인할 수 있다.

[표 3]

상기 표 3에서 확인할 수 있듯이, 종래의 염색방법을 통한 비교예 3에 대비하여 실시예 1의 경우 현저히 감소된 염색시간, 염욕 내 별도의 염을 구비하지 않음에도 불구하고 발현되는 색상, 염색균일성 및 세탁 후 염색견뢰도에 있어서 이상이 없음을 확인할 수 있다.

한편, 직물을 개질하지 않은 상태로 반응성 염료만으로 단시간 내 염색공정을 수행한 비교예 2의 경우 염색이 거의 되지 않음을 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (12)

1. (1) 면사를 포함하는 원사를 구비한 직물을 과수표백 후 수세 및 건조시키는 단계;
   (2) 폴리쿼터늄-7, 폴리쿼터늄-10 및 폴리쿼터늄-73으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 고정화제, 베이스레진, 탄산나트륨 및 pH 조절제가 포함된 개질조성물로 상기 건조된 직물을 개질화시키는 단계; 및
   (3) 개질된 직물을 반응성 염료를 포함한 염색용액으로 염색 및 수세 후 유연가공 하는 단계;를 포함하는 친환경 직물염색방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 (3) 단계에서 상기 반응성 염료를 포함한 염색용액은 망초, 소다회 및 인산염 중 어느 1종도 포함하지 않는 친환경 직물염색방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 베이스레진은 상기 베이스레진은 디이소시아네이트 및 폴리올이 반응된 이소시아네이트 말단형 폴리우레탄 예비중합체의 말단이 관능기로 아민기를 1개 갖는 화합물로 봉쇄된 폴리우레탄중합체인 친환경 직물염색방법.
4. 삭제
5. 제3항에 있어서,
   상기 폴리올은 수평균분자량이 450 ~ 650인 폴리에틸렌글리콜인 친환경 직물염색방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 베이스레진 100 중량부에 대해 고정화제가 20 ~ 180 중량부, 탄산나트륨이 10 ~ 15 중량부 및 pH 조절제가 40 ~ 60 중량부로 포함되는 친환경 직물염색방법.
7. 제3항에 있어서,
   상기 폴리우레탄중합체는 평균입경이 5 ~ 15㎛인 입상인 친환경 직물염색방법.
8. 제1항에 있어서,
   상기 개질조성물은 이소프론디오시아네이트 및 수평균분자량이 450 ~ 650인 폴리에틸렌글리콜이 반응된 이소시아네이트 말단형 폴리우레탄 중합체인 베이스레진 100 중량부에 대해 폴리쿼터늄-10인 고정화제를 80 ~ 100 중량부로 포함하는 친환경 직물염색방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 (2) 단계는
   2-1) 베이스레진, 고정화제, 탄산나트륨 및 pH 조절제가 포함된 개질조성물로 상기 건조된 직물에 처리하는 단계; 및
   2-2) 165 ~ 180℃의 온도에서 0.2 ~ 2분간 열처리시키는 단계;를 포함하여 수행되는 친환경 직물염색방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 (3) 단계에서 염색은 반응성 염료를 포함한 염색용액을 170 ~ 180℃의 온도에서 0.2 ~ 2분간 직물에 처리하여 수행되는 친환경 직물염색방법.
11. 제1항에 있어서,
    상기 (1) 단계의 건조부터 상기 (3) 단계의 유연가공까지 텐터(tenter) 장치에서 연속하여 수행되는 친환경 직물염색방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 친환경 직물염색방법으로 염색된 직물.