KR20110001340A - 닥섬유 몰딩성형물의 고견뢰염색방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한지의 느낌 및 효능을 발휘하는 성형물품으로서 입체적인 구조를 가지며 합성수지와 유사한 물리적 물성을 가지는 닥섬유 몰딩성형물의 염색방법에 관한 것으로서 기존 몰딩법에 의한 닥섬유 성형물 제조공정에 큰 변화를 주지 않으면서 3차원적인 닥섬유 몰딩성형물에 대해 우수한 염색성 및 염색견뢰도를 가지도록 할 수 있는 염색방법에 관한 것이다.

닥섬유, 몰딩성형, 반응성염료, 견뢰도

Description

닥섬유 몰딩성형물의 고견뢰염색방법{Process Of High―Fastness Dyeing For Molding Goods Using Paper Mulberry Fiber}

본 발명은 닥섬유 몰딩성형물의 염색방법에 관한 것으로서 우수한 염색견뢰도를 가지도록 할 수 있는 염색방법에 관한 것이다.

본 발명의 염색방법에서 피염물이 되는 닥섬유 몰딩성형물은 한지의 느낌 및 효능을 발휘하는 성형물품으로서 입체적인 구조를 가지며 합성수지와 유사한 물리적 물성을 가지는 성형물이다.

상기 닥섬유몰딩성형물은 친환경적임과 동시에 인체에 무해하여 최근의 웰빙트렌드에 가장 적합한 재료이다. 이에 대한 시장적요구 및 필요성에 부응하여 본 출원인은 대한민국등록특허제10-0741447호의 닥섬유 몰딩 성형공법을 이용한 한지성형물의 제조방법"에 관한 특허를 등록받은 바 있다. 이 발명은 닥나무를 이용하여 친환경적이면서 한지의 느낌 및 효능을 최대한 발휘하는 성형물품 제작을 통해 각종 플라스틱제품에서 배출되는 환경호르몬의 영향력으로부터 인체를 보호하고 한지 특유의 부드러움 및 포근함과 정서적인 안정의 유익함을 제공할 수 있으나 제품의 부가가치를 높이기 위한 심미적 요소의 부여와 연결된 염색에 관한 언급은 없었 다.

일반적으로 한지의 염색방법은 원초(닥섬유)를 염색하거나 완성된 한지를 염색하는 방법이 있으며, 대한민국등록특허제10-0473200호"물방울 문양의 한지 및 그 제조방법"에서는 염료를 측면에서 분사하여 표면의 고저로 인한 색도 차이를 이용하여 물방울 문양의 한지를 제조하는 것을 그 특징으로 하고 있으나 염색의 견뢰도에 대한 기술적 개선은 제시되어 있지 않다.

한편, 대한민국등록특허제10-0640224호 "색한지의 수중염색방법"에서는 공정액(수중)에 염료를 떨어뜨려 확산에 의해 착색시키는 방법을 제시하고 있으나 다양한 효과를 이룰 수 있을지는 모르나 색상 자체를 제어하기 위한 방법은 고려되어 있지 않아 염색의 견뢰도의 개선에 대한 언급은 없었다.

또한, 대한민국등록특허제10-0593559호 "표면마감재용 한지 및 이의 제조방법"에서는 미리 염색된 장섬유를 한지 재료 중량 대비 10~40% 사이에서 혼합비를 조절하여 색을 표현함에 있어서 반응성염료를 사용한 것은 고무적인 일이라 하겠으나 염색물의 사용시 가장 큰 문제가 되는 염색견뢰도에 대해선 해결책을 제시하지 못하고 있다.

또한, 대한민국등록특허제10-0430418호에서는 색한지의 제조방법에 관한 특허 중 하나로서 동 특허에는 염색된 제지용 섬유로 만든 상이한 색상의 습지 2장으로 복층습지를 만든 후 이를 건조하여 소정 색상의 색한지를 제조하는 방법이 개시되어 있으나, 동 방법에 따르면 색상이 다른 2종류의 습지를 초지한 후 이를 합지해야 하고, 또 다수의 지통을 마련하여 각각의 지통마다 상이한 색상으로 닥섬유를 염색해 담아 놓아야 함으로 공정 수가 많은 단점이 있었다. 물론, 동 특허도 염색의 견뢰도에 대한 언급은 없으며 몰딩법에 의한 닥섬유 성형물에는 적용 자체가 불가하다고 하겠다.

한편, 대한민국공개특허제2003-0018033호와 제2007-0008771호에서는 쪽, 치자, 오배자, 홍화 및 황토 등과 같은 천연염료를 이용한 닥섬유 염색에 언급하고 있으나 몰딩법에 의한 닥섬유 성형물의 대량생산에는 적합하지 않을 뿐만 아니라, 주지하고 있는 바와 같이 대부분의 천연염색은 염색견뢰도에 있어 사용자의 주의가 필요하다.

이에 본 발명은 기존 몰딩법에 의한 닥섬유 성형물 제조공정에 큰 변화를 주지 않으면서 3차원적인 닥섬유 몰딩성형물에 대해 우수한 염색성 및 염색견뢰도를 갖도록 하는 고견뢰염색방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

그러므로 본 발명에 의하면, 닥나무껍질을 벗기고 삶은 후 세척하고 두드려 닥섬유를 준비하는 닥섬유준비단계;

반응성염료 0.5~3% o.w.f. 및 망초 20~70g/ℓ가 되도록 물에 넣고 5~10분 정도 완전히 교반, 염액을 승온하여 30~40℃까지 유지시키는 염욕준비단계;

상기 준비된 염욕에 액비가 20:1~50:1이 되도록 상기 닥섬유를 투입하여 천천히 교반하면서 1~2℃/min의 속도로 40~60℃ 까지 승온시킨 후 20~60분간 유지시키면서 상기 염욕에 탄산나트륨을 5~40g/ℓ의 농도가 되도록 추가로 투입하여 염색을 한 후 수세하는 염색단계; 및

상기 염색단계 후 상기 닥섬유와 바인더액을 혼합하여 일정형상을 갖는 몰딩금형에 투입한 후 열압착하여 입체적 형상을 갖는 닥섬유 몰딩성형물을 성형하는 몰딩공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 닥섬유 몰딩성형물의 고견뢰염색방법이 제공된다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 닥섬유 몰딩성형물의 고견뢰염색방법은 한지의 느낌 및 효능을 발휘하는 성형물품으로서 입체적인 구조를 가지며 합성수지와 유사한 물리적 물성을 가지는 닥섬유 몰딩성형물의 염색방법에 관한 것으로서 우수한 염색견뢰도를 가지도록 할 수 있는 염색방법에 관한 것이다.

본 발명의 염색방법은 크게 닥섬유준비단계, 염욕준비단계, 염색단계 및 몰딩성형단계로 이루어지는데, 염색견뢰도가 우수하고 다양한 색상을 자유롭게 표현하면서 기존의 닥섬유 몰딩성형물의 제조공정에 변화를 주지 않기 위해서 몰딩 전 원초상태인 닥섬유상태에서 염색견뢰도가 우수한 염료를 사용하여 염색공정을 실시한 후 몰딩성형을 한다.

우선, 닥섬유준비단계에서는 닥섬유 몰딩성형물의 주원료인 닥섬유를 준비하 는데, 닥나무를 채취하여 껍질을 벗긴 후, 닥나무껍질을 삶은 후 세척하고 두드려 닥섬유를 준비하게 된다.

이후 염욕준비단계로서 반응성염료 0.5~3% o.w.f. 및 망초 20~70g/ℓ가 되도록 물에 넣고 5~10분 정도 완전히 교반하여 염욕을 만들고 30~40℃로 유지시킨다.

본 발명에서의 피염물인 상기 닥섬유는 원료인 닥나무 껍질의 상태에 따라 닥섬유를 구성하는 셀룰로오스종류가 불균일하기 때문에 일반적인 염료를 사용하게 되면 견뢰도 저하가 발생하게 된다. 그러므로 본 발명에서는 반응성염료를 사용하며 특히 2관능기 및 3관능기 저온타입 반응성염료 중 어느 하나 이상인 것을 사용하는 것이 바람직한데, 망초구간의 빠른 1차흡진속도를 나타내는 HE-TYPE과 탄산나트륨의 추가로 2차흡진속도가 빠른 V.S TYPE의 중간정도의 흡진경향을 나타내는 SUPRA TYPE을 사용함으로써 적절한 흡진속도를 얻도록 하여 닥섬유에 대해 균일한 염색성을 발현하는데 바람직하다. 특히, 비닐술폰기(Vinyl Sulfone) 및 클로로트리아진기(Chlorotriazine) 중 하나이상의 반응기를 가져 반응기가 2개 또는 3개인 염료인 것을 사용하여 발암성 아민류와 같은 물질을 발생하지 않고 닥섬유 몰딩성형 공정 전후에 색상의 변화가 없도록 하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 반응성염료와 닥섬유의 1차흡진구간(망초)과 2차흡진구간(탄산나트륨)의 흡진속도를 줄여 균일한 컬러를 얻을 수 있으며, 수세성, 마찰견뢰도, 일광견뢰도, 열성형에 강한 염료를 선택하는 것이 본 발명에서의 염색에 있어 보다 바람직하다.

상기 반응성염료는 닥섬유 성형물의 몰딩공정이 100~200℃에서 이루어지는 점을 감안하여 염착된 반응성염료가 몰딩공정의 실시온도에서 안정하여야 하는데, 여기서 닥섬유에 염착된 반응성염료가 안정하다는 것은 색상의 변화, 인체에 유해한 물질의 발생 및 환경에 유해한 물질의 발생 등이 없이 처음의 상태 그대로 닥섬유에 염착된 반응성염료가 존재하는 것을 의미한다. 특히, 발암성 아민류와 같은 유해물질을 발생하지 않는 염료를 선정하는 것이 중요하다. 염료의 선택시 노란색, 청색 및 적색의 3원색 선정에 있어 염료간의 상용성을 고려하여 콤비네이션을 구성하여야 하며 이들 염료들의 닥섬유에 대한 염착거동, 염착률 및 색농도와 같은 기본정보를 확보하여 다양한 색상표현에 활용하여야 한다.

염색단계에서는 상기 준비된 염욕에 액비가 20:1~50:1이 되도록 상기 닥섬유를 투입하여 천천히 교반하면서 1~2℃/min의 속도로 40~60℃까지 승온시킨 후 20~60분간 유지시키면서 상기 염욕에 탄산나트륨을 5~40g/ℓ의 농도가 되도록 추가로 투입하여 염색을 한 후 수세한다.

상기 염색단계 후 몰딩공정을 하게 되는데, 상기 닥섬유와 바인더액을 혼합하여 일정형상을 갖는 몰딩금형에 투입한 후 열압착하여 입체적 형상을 갖는 닥섬유 몰딩성형물을 성형하게 된다. 본 발명에 의해 닥섬유를 염색하고 상기와 같이 몰딩성형하여 얻은 상기 닥섬유 몰딩성형물은 건마찰견뢰도가 4~5급, 습마찰견뢰도가 3~4급 및 일광견뢰도가 3~4급으로 우수한 견뢰도를 나타낸다.

본 발명의 효과는 닥섬유 몰딩성형물의 제조에 있어 우수한 염색견뢰도를 확 보할 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 색상을 자유롭게 표현함으로써 고부가가치의 닥섬유 몰딩성형물을 얻을 수 있었다.

이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 닥섬유 몰딩성형물의 고견뢰염색방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.

[실시예 1~3]

닥나무껍질을 벗기고 삶은 후 세척하고 두드려 닥섬유를 준비하였다. 반응성염료의 선택은 발암성 아민류 발생으로 금지된 염료를 우선 제외하고 환경 및 경제성을 고려하여 닥섬유에 대한 균일한 염색성과 염착률이 높은 2관능기 저온타입 반응성염료인 SUPRA TYPE의 염료를 표 1과 같이 각각 선정하였다.

상기 반응성염료 2% o.w.f. 및 망초 40g/ℓ가 되도록 물에 넣고 10분 정도 교반하여 염욕을 만들고 40℃로 유지시켜 염욕을 준비한 후, 상기 준비된 염욕에 액비가 30:1이 되도록 상기 준비된 닥섬유를 투입하여 천천히 교반하면서 1℃/min의 속도로 60℃까지 승온시킨 후 30분간 유지시키면서 상기 염욕에 탄산나트륨을 10g/ℓ의 농도가 되도록 추가로 투입하여 염색을 한 후 미고착된 염료를 닥섬유 표면으로부터 제거하기위해 수세를 5회 실시하고 난 후 압착법에 의해 물기를 제거하고 수분이 남아 있는 상태에서 수분이 건조되지 않게 밀봉하여 이후 몰딩공정에서 사용될 수 있도록 직사광선이 들지 않고 서늘한 곳에 보관하되 곰팡이가 자라지 않도록 통풍이 잘되고 습한 곳은 피하도록 한다.

상기 염색 후 상기 닥섬유와 바인더액을 혼합하여 일정형상을 갖는 몰딩금형에 투입한 후 몰딩온도를 100~200℃ 사이에서 적절하게 조정하여 열압착하여 입체적 형상을 갖는 닥섬유 몰딩성형물을 성형하였다.

성형된 실시예 1~3의 성형물의 견뢰도를 측정하여 표 1에 나타내었다. 실시예 1~3의 성형물은 건마찰견뢰도가 4~5급, 습마찰견뢰도가 3~4급, 일광견뢰도가 3~4급으로 우수한 견뢰도를 보이고 있다.

염료		건마찰견뢰도	습마찰견뢰도	일광견뢰도
실시예 1	Yellow	4-5	3-4	4
실시예 2	Blue	4-5	3-4	3-4
실시예 3	Red	4-5	3-4	3-4

도 1은 실시예 1~3의 성형물의 색농도(K/S)을 측정한 결과를 나타낸 도면으로 상기 서술한 바와 같이 고온에서의 몰딩성형에 의해 색의 변화가 없음을 보여 주고 있다. 상세한 최대흡수파장의 값은 아래 표 2에 나타내었다.

염 료		최대흡수파장(λmax)
		몰딩성형전	몰딩성형후
실시예 1	YELLOW	430㎚	430㎚
실시예 2	BLUE	630㎚	620㎚
실시예 3	RED	550㎚	550㎚

도 1은 실시예 1~3의 성형물의 색농도(K/S)을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.

Claims (4)

1. 닥나무껍질을 벗기고 삶은 후 세척하고 두드려 닥섬유를 준비하는 닥섬유준비단계;

   반응성염료 0.5~3% o.w.f. 및 망초 20~70g/ℓ가 되도록 물에 넣고 5~10분 정도 교반하여 염욕을 만들고 30~40℃로 유지시키는 염욕준비단계;

   상기 준비된 염욕에 액비가 20:1~50:1이 되도록 상기 닥섬유를 투입하여 천천히 교반하면서 1~2℃/min의 속도로 40~60℃까지 승온시킨 후 20~60분간 유지시키면서 상기 염욕에 탄산나트륨을 5~40g/ℓ의 농도가 되도록 추가로 투입하여 염색을 한 후 수세하는 염색단계; 및

   상기 염색단계 후 상기 닥섬유와 바인더액을 혼합하여 일정형상을 갖는 몰딩금형에 투입한 후 열압착하여 입체적 형상을 갖는 닥섬유 몰딩성형물을 성형하는 몰딩공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 닥섬유 몰딩성형물의 고견뢰염색방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 반응성염료는 2관능기 및 3관능기 저온타입 반응성염료 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 닥섬유 몰딩성형물의 고견뢰염색방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 반응성염료는 비닐술폰기(Vinyl Sulfone) 및 클로로트리아진기(Chlorotriazine) 중 하나이상의 반응기를 가져 반응기가 2개 또는 3개인 염료인 것을 특징으로 하는 닥섬유 몰딩성형물의 고견뢰염색방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 닥섬유 몰딩성형물은 건마찰견뢰도가 4~5급, 습마찰견뢰도가 3~4급 및 일광견뢰도가 3~4급인 것을 특징으로 하는 닥섬유 몰딩성형물의 고견뢰염색방법.

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