KR101936337B1

KR101936337B1 - 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법

Info

Publication number: KR101936337B1
Application number: KR1020170086074A
Authority: KR
Inventors: 이인열; 이정호
Original assignee: 한국섬유소재연구원
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2019-03-04

Abstract

본 발명은 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 침염방법과 달리 반염색연속 방법인 CPB를 함으로써 일괄공정으로 처리하여 공정의 단축 및 에너지 소모를 줄일 수 있는 CPB 염색방법을 이용한 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법으로, 본 발명에서는 니트 셀룰로오스 섬유를 준비하고, 상기 섬유제품을 이송롤러를 이용하여 닙(Nip) 방식의 CPB 패더로 이송하는 섬유이송단계와 정련제, 침투제, 과산화수소수, 과수안정제, 금속이온봉쇄제 및 화이트 염료를 포함하는 가공조액과 수산화나트륨(NaOH)용액을 각각 준비하고, 메터링 펌프를 이용하여 상기 패더에 상기 가공조액과 수산화나트륨용액을 일정비율로 공급하여 섬유를 패딩하는 단계와 상기 패딩이 완료된 섬유를 CPB 대차를 이용하여 권취한 후, 2~24시간 숙성하는 숙성단계와 상기 숙성단계가 완료된 섬유를 스티밍(Steaming)조로 섬유를 이송하여 스티밍기 내부 온도를 80~105℃ 고전에서 증기내 수분율 10% 이상인 포화증기를 공급하여 6~15분간 스티밍(steaming) 처리하는 스팀공정과 상기 스팀공정이 완료된 원단을 연속하여 구성되는 복수개의 수세조로 순차적으로 이송시켜 연속 수세 하는 수세공정 및 상기 수세공정이 완료된 섬유를 텐터기에서 온도 140~180℃ 조건에서 20~50m/min의 속도로 건조처리하는 텐터공정을 포함하여 이루어지는 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법이 개시된다.

Description

니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법{Snow white method for the knitted cellulose fiber}

본 발명은 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 침염방법과 달리 반염색연속 방법인 CPB를 이용한 방법으로 정련, 표백 공정과 형광증백제를 동시에 처리하여 기존의 반연속연속 방법으로 진행되지 못하고 정련, 표백 후 형광증백제를 처리하거나 침염 공정으로 염색해야만 하던 공정을 CPB 반염색공정을 이용한 일괄공정으로 처리하여 공정의 단축 및 에너지 소모를 줄일 수 있는 CPB 염색방법을 이용한 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법에 관한 것이다.

CPB 염색기술은 원단의 전처리(정련, 표백) 후 건조하여 CPB에 적합한 염료 및 조제를 이용하여 시행되어 왔다.

Snow White 제품의 경우 원단의 전처리(정련, 표백)시 형광증백제를 투입하는 시도를 해왔으나 백도의 하락, 형광증백제의 불균일한 염색 등의 문제로 Snow White 제품의 염색은 기존의 침염방식을 채택하여 이루어지고 있는 실정이다.

때문에 동일한 CPB 제품을 생산시 공정의 차이로 인한 원단의 모우(hairness)의 차이, 광택차, 중량 및 폭의 차이가 발생하여 제품의 규격에 문제가 있는 상황이며, 이러한 문제 때문에 CPB는 Snow White가 불가한 것으로 알려지고 있다.

일반적인 직물의 CPB White 공정은 CPB 정련, 표백 →연속 수세→텐터 건조→직거 염색 또는 침염→텐터 가공의 순의 이루어지는 것이 일반적이며, 니트 CPB 염색의 경우 White 염색개발이 상용화되지 않아 침염에서 염색을 하고 있다.

대한민국공개특허공보 제10-2013-0090661호. 대한민국등록특허공보 제10-1297820호.

본 발명에서는 CPB 패더를 이용하여 정련제, 표백제 및 형광증백제를 포함하는 CPB 가공조액을 조제하고, 상기 가공조제액과 수산화나트륨을 일정비율로 공급하여 패더의 닙(Nip) 방식을 이용하여 패딩하고, 숙성한 다음 연속수세장치를 이용하여 수세 후, 텐터 건조한 후 완료함으로써 일괄공정으로 처리하는 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.

상기한 과제를 해결한 본 발명의 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법은,
니트 셀룰로오스 섬유를 준비하고, 상기 섬유제품을 이송롤러를 이용하여 닙(Nip) 방식의 CPB 패더로 이송하는 섬유이송단계:
정련제, 침투제, 과산화수소수, 과수안정제, 금속이온봉쇄제 및 화이트염료를 포함하는 가공조액과 수산화나트륨(NaOH)용액을 각각 준비하고, 메터링 펌프를 이용하여 상기 패더에 상기 가공조액과 수산화나트륨용액을 4:1의 액비로 CPB 패더에 공급하여 섬유를 패딩하는 CPB패딩공정;
상기 패딩이 완료된 섬유를 CPB 대차를 이용하여 권취한 후, 2~24시간 숙성하는 숙성단계;
상기 숙성단계가 완료된 섬유를 스티밍(Steaming)조로 섬유를 이송하여 스티밍기 내부 온도를 80~105℃ 고전에서 증기내 수분율 10% 이상인 포화증기를 공급하여 6~15분간 스티밍(steaming) 처리하는 스팀공정;
상기 스팀공정이 완료된 원단을 연속하여 구성되는 복수개의 수세조로 순차적으로 이송시켜 연속 수세 하는 수세공정; 및
상기 수세공정이 완료된 섬유를 텐터기에서 온도 140~180℃ 조건에서 20~50m/min의 속도로 건조처리하는 텐터공정을 포함하여 이루어지는 것으로,
상기 수세공정의 연속수세과정은 상기 섬유를 제1수세조로 이송하여 온도 98~100℃의 온도범위에서 20~30초간 수세처리하고, 상기 제1수세조에서 수세가 완료된 원단을 제2수세조로 이송하여 온도 55~65℃의 온도범위에서 20~30초간 수세처리하고, 상기 제2수세조에서 수세가 완료된 원단을 제3수세조로 이송하여 온도 25~35℃의 온도에서 수세처리 하게 되며,
상기 CPB패딩공정의 가공조액은 정련제 10~30중량부, 침투제 1~5중량부, 과산화수소 10~60중량부, 과수안정제 5~20중량부, 금속이온봉쇄제 5~10중량부, 화이트염료 0.1~3중량부를 포함하도록 혼합하는 혼합액으로, 상기 각각의 구성성분은 10~30g/L의 정련제, 1~5g/L의 침투제, 10~60g/L의 과산화수소, 5~20g/L의 과수안정제, 5~10g/L의 금속이온봉쇄제 및 0.1~3g/L의 화이트염료의 수용액상태로 준비하여, 상기 가공조액 혼합액의 구성성분들의 중량비를 만족하도록 혼합하여 사용하되, 정련제:침투제:과산화수소:과수안정제:금속이온봉쇄제:화이트염료를 20:2:40:
10:10:2의 중량비로 혼합하여 사용하며,
상기 수산화나트륨용액은 5~10g/L의 수산화나트륨수용액을 사용하는 것을 특징으로 한다.

삭제

여기서, 상기 CPB 패더에 공급되는 상기 가공조액과 수산화나트륨용액의 혼합염액의 총량은 10L 이하로 조정하여 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해 제공되는 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법은 CPB 반염색공정을 이용하여 정련, 표백 및 형광증백제를 동시에 처리함으로써 일괄공정으로 처리되게 됨으로 공정의 단축 및 에너지 소모를 줄일 수 있는 효과를 가진다.

또한, 공정의 단축과 에너지 소모로 생산비용을 절감하는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 스노우 화이트 방법에 적용되는 CPB 반염색공정을 예시한 공정도이다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

첨부도면 도 1은 본 발명의 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법에 적용되는 CPB 반염색공정을 예시한 공정도로서, 일반적인 연속염색공정은 패딩→패드드라이→염액패딩→스팀→수세의 연속공정으로 이루어지는 것이나, 본 발명에서 적용되는 반염색공정은 도 1에 도시된 바와 같이, 패딩(Padding) 후 숙성공정을 필요로 하는 공정이다. 이러한 반염색공정을 활용하여 본 발명자들은 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법을 완성하게 되었다.

보다 상세히 설명하면,

본 발명은 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 종래의 정련, 표백 후 형광증백제를 처리하거나, 침염공정으로 염색해햐만 하던 공정을 CPB 반염색공정을 이용하여 정련, 표백 및 형광증백제를 동시처리하여 일괄공정으로 니트 셀룰로오스 섬유를 Snow white 하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있는 것으로,

본 발명에 따르면, 제공되는 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법은

니트 셀룰로오스 섬유를 준비하고, 상기 섬유제품을 이송롤러를 이용하여 닙(Nip) 방식의 CPB 패더로 이송하는 섬유이송단계:

정련제, 침투제, 과산화수소수, 과수안정제, 금속이온봉쇄제 및 화이트염료를 포함하는 가공조액과 수산화나트륨(NaOH)용액을 각각 준비하고, 메터링 펌프를 이용하여 상기 패더에 상기 가공조액과 수산화나트륨용액을 일정비율로 공급하여 섬유를 패딩하는 단계;

상기 패딩이 완료된 섬유를 CPB 대차를 이용하여 권취한 후, 2~24시간 숙성하는 숙성단계;

상기 숙성단계가 완료된 섬유를 스티밍(Steaming)조로 섬유를 이송하여 스티밍기 내부 온도를 80~105℃의 온도에서 증기내 수분율 10% 이상인 포화증기를 공급하여 6~15분간 스티밍(steaming) 처리하는 스팀공정;

상기 스팀공정이 완료된 원단을 연속하여 구성되는 복수개의 수세조로 순차적으로 이송시켜 연속 수세 하는 수세공정; 및

상기 수세공정이 완료된 섬유를 텐터기에서 온도 140~180℃ 조건에서 20~50m/min의 속도로 건조처리하는 텐터공정을 포함하여 이루어지는 것에 그 기술적 특징이 있다.

이때, 상기 스팀공정에서 상기 스티밍기의 내부 온도는 80~105℃로 원단의 백도 및 처리시간에 따라 조절이 가능하며, 만일 80℃ 미만일 경우에는 백도의 저하가 발생될 수 있으며, 105℃를 초과할 경우에는 폴리혼방제품의 경우 스팀공정의 체류로 인한 원단 접힘으로 인한 시와 문제가 있을 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 가공조액은 정련제 10~30중량부, 침투제 1~5중량부, 과산화수소 10~60중량부, 과수안정제 5~20중량부, 금속이온봉쇄제 5~10중량부, 화이트염료 0.1~3중량부를 포함하도록 혼합하여 조제된 혼합액을 사용하는 것이 니트 셀룰로오스 섬유의 백도를 보다 향상시킬 수 있다. 보다 바람직하게는 상기 가공조액을 구성하는 각각의 구성성분을 수용액상태로 준비한 후 혼합하는 것이 좋으며, 이때 각각의 구성성분은 10~30g/L의 정련제, 1~5g/L의 침투제, 10~60g/L의 과산화수소, 5~20g/L의 과수안정제, 5~10g/L의 금속이온봉쇄제 및 0.1~3g/L의 화이트염료의 수용액상태로 준비하여, 상기 가공조액 혼합액의 구성성분들의 중량비를 만족하도록 혼합하여 사용하는 것이 좋다.

보다 바람직하게는 상기 가공조액은 정련제:침투제:과산화수소:과수안정제:금속이온봉쇄제:화이트염료를 20:2:40:10:10:2의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 가장 좋다.

이때, 사용되어지는 상기 가공조제의 각각의 구성성분은 통상 사용되어지는 것을 사용하며, 본 발명을 완성하기 위하여 사용된 상기 구성성분은 정련제로 알킬아콕실레이트(Alkylakoxilate)를, 침투제로 폴리글리콜에테르(Polyglycolether) 지방 알코올을 함유한 수용액을, 과수안정제로 메틸렌포스포닉 에시드(Methylenephosphonic aicd)를, 금속이온봉쇄제로 포스포닉에시드(Phosphonic acid)를, 화이트염료로 스티벤 데리바티브(stibene derivative)를 사용하였다.

본 발명에 따르면, 상기 수산화나트륨용액은 5~10g/L의 수산화나트륨수용액을 사용한다. 만일, 상기 농도의 임계치를 벗어날 경우에는 염료 및 조제의 안정성이 떨어져 리스팅 및 엔딩 현상이 발생될 수 있다.

본 발명에 따르면, 바람직하게 상기 가공조액과 수산화나트륨수용액은 4:1의 액비로 CPB 패더에 공급하는 것이 좋다.

또한, 바람직하게 상기 CPB 패더에 공급되는 상기 가공조액과 수산화나트륨용액의 혼합염액의 총량은 10L 이하로 조정하여 공급하는 것이 좋다. 보다 바람직하게는 조제와 염료가 빠른 시간에 교환될 수 있도록 하기 위하여, 그 총량이 8~10L가 되도록 공급하는 것이 가장 좋다. 그 이유는 10L를 초과하는 염액이 혼합된 상태에서는 정련제 및 조제, 화이트염료가 수산화나트륨(NaOH)에 의한 안정성의 저하로 층 분리 현상이 발생될 수 있어 패딩시 리스팅 및 엔딩 현상이 발생될 수 있는 문제가 있다.

본 발명에 따르면, 상기 스팀공정이 완료된 섬유는 연속하여 배치되는 수세조로 순차적으로 이송하여 수세처리하게 된다. 이때, 바람직하게는 상기 섬유를 제1수세조로 이송하여 온도 98~100℃의 온도범위에서 20~30초간 수세처리하고, 상기 제1수세조에서 수세가 완료된 원단을 제2수세조로 이송하여 온도 55~65℃의 온도범위에서 20~30초간 수세처리하고, 상기 제2수세조에서 수세가 완료된 원단을 제3수세조로 이송하여 온도 25~35℃의 온도에서 수세처리 하여 되는 것이 좋다.

이렇게 연속하여 수세 하는 목적은 미반응염료의 제거 및 잡물제거, 알칼리의 중화를 하기 위함이다.

이와 같이 수세처리가 완료된 섬유는 텐터기에서 온도 140~180℃ 조건에서 20~50m/min의 속도로 건조처리함으로써 니트 셀룰로오스 섬유의 Snow White 가공이 완료되게 된다.

이상에서 개시되는 본 발명에 따른 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법을 채택하여 기존 침염공정과 본 발명의 방법이 적용된 Snow White 공정의 에너지소모량을 비교하여 보았으며, 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

처리공정	용수 (kg)	전기 (kwh)	가스 (m³)	스팀 (kg)	CO2 (kg)
본 발명 방법	6,667	186.7	67.4	880	480
침염공정	24,000	258.2	67.4	1161	720

위 표 1의 결과 본 발명에 따른 스노우 화이트 공정을 적용시 기존의 침염공정보다 공정이 획기적으로 단축됨으로써 용수 약 72%, 전기 약 27.6%, 스팀 약 24%, CO2 약 33% 절감 및 공정시간의 단축효과가 있는 것으로 분석되었다.

한편, 본 발명의 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법을 적용하여 종래의 침염공정법을 각각 Cotten 30'S 싱글원단을 가공하여 백도, 수축율 및 파열강도를 비교분석하여 보았다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

처리공정	백도 (CIE Whiteness)	수축율 (%)	파열강도 (kpa)
본 발명의 방법	155.5	장-8.7, 폭-0.2	871
침염공정	158.4	장-4.8, 폭-2.1	849

상기 표 2의 결과 본 발명에 따른 스노우 화이트 방법에 따라 가공된 니트 셀룰로오스 섬유의 백도의 차이는 기존 침염공정과 차이가 없었으며 과수 및 전처리 염색으로 진행되는 동안에 원단의 손상으로 인한 물성저하는 침염보다 적은 것을 확인할 수 있었다.

상기 표 2에서 각각의 물성측정방법은 하기와 같다.

1) 백도: CIE Whiteness

2) 수축율: AATCC Test Method 135-2010, 27℃

3) 파열강도: KS K ISO 13937 -1 :2011 유압법

Claims

니트 셀룰로오스 섬유를 준비하고, 상기 섬유를 이송롤러를 이용하여 닙(Nip) 방식의 CPB 패더로 이송하는 섬유이송단계:
정련제, 침투제, 과산화수소수, 과수안정제, 금속이온봉쇄제 및 화이트염료를 포함하는 가공조액과 수산화나트륨(NaOH)용액을 각각 준비하고, 메터링 펌프를 이용하여 상기 패더에 상기 가공조액과 수산화나트륨용액을 4:1의 액비로 CPB 패더에 공급하여 섬유를 패딩하는 CPB패딩공정;
상기 패딩이 완료된 섬유를 CPB 대차를 이용하여 권취한 후, 2~24시간 숙성하는 숙성단계;
상기 숙성단계가 완료된 섬유를 스티밍(Steaming)조로 섬유를 이송하여 스티밍기 내부 온도를 80~105℃ 고전에서 증기내 수분율 10% 이상인 포화증기를 공급하여 6~15분간 스티밍(steaming) 처리하는 스팀공정;
상기 스팀공정이 완료된 원단을 연속하여 구성되는 복수개의 수세조로 순차적으로 이송시켜 연속 수세 하는 수세공정; 및
상기 수세공정이 완료된 섬유를 텐터기에서 온도 140~180℃ 조건에서 20~50m/min의 속도로 건조처리하는 텐터공정을 포함하여 이루어지는 것으로,
상기 수세공정의 연속수세과정은 상기 섬유를 제1수세조로 이송하여 온도 98~100℃의 온도범위에서 20~30초간 수세처리하고, 상기 제1수세조에서 수세가 완료된 원단을 제2수세조로 이송하여 온도 55~65℃의 온도범위에서 20~30초간 수세처리하고, 상기 제2수세조에서 수세가 완료된 원단을 제3수세조로 이송하여 온도 25~35℃의 온도에서 수세처리 하게 되며,
상기 CPB패딩공정의 가공조액은 정련제 10~30중량부, 침투제 1~5중량부, 과산화수소 10~60중량부, 과수안정제 5~20중량부, 금속이온봉쇄제 5~10중량부, 화이트염료 0.1~3중량부를 포함하도록 혼합하는 혼합액으로, 상기 각각의 구성성분은 10~30g/L의 정련제, 1~5g/L의 침투제, 10~60g/L의 과산화수소, 5~20g/L의 과수안정제, 5~10g/L의 금속이온봉쇄제 및 0.1~3g/L의 화이트염료의 수용액상태로 준비하여, 상기 가공조액 혼합액의 구성성분들의 중량비를 만족하도록 혼합하여 사용하되, 정련제:침투제:과산화수소:과수안정제:금속이온봉쇄제:화이트염료를 20:2:40:
10:10:2의 중량비로 혼합하여 사용하며,
상기 수산화나트륨용액은 5~10g/L의 수산화나트륨수용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법.
삭제
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 CPB 패더에 공급되는 상기 가공조액과 수산화나트륨용액의 혼합염액의 총량은 10L 이하로 조정하는 것을 특징으로 하는 니트 셀룰로오스 섬유의 스노우 화이트 방법.