KR20190017148A - 모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유의 2욕 염색방법 - Google Patents

모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유의 2욕 염색방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유의 2욕 염색방법에 관한 것으로, 모다크릴/메타아라미드/면 혼방섬유를 벤질알코올 또는 비이온성아릴에테르 또는 아세토페논계 팽윤제, 아세트산, 카티온 염료, 질산나트륨과 물이 혼합된 1차 염액을 승온시켜 120~130℃에서 1차 염색하고 냉각시키는 단계; 상기 1차 염색된 혼방섬유를 소듐하이드로설파이트 및 탄산나트륨이 첨가된 수용액에서 세정하는 단계; 및 상기 세정된 혼방섬유를 황산나트륨, 반응성 염료 및 소다회와 물이 혼합된 2차 염액을 60~80℃로 승온시켜 2차 염색한 후 냉각하고 수세하는 단계를 포함한다. 상기와 같은 본 발명에 의하면, 메타계아라미드, 모다크릴, 면 섬유를 견뢰도 저하 없이 농색으로 염색이 가능하며, 추가적인 생산설비 없이도 대량생산을 할 수 있는 염색방법을 제공할 수 있다. 또한 메타계아라미드 섬유의 방염성을 가지면서도 모다크릴, 면 섬유와 혼방하여 경제적인 부담을 최소화 할 수 있다.

Description

모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유의 2욕 염색방법{TWO BATH DYEING METHOD FOR MODACRYLIC/META-ARAMID/COTTON BLENDED FIBERS}
본 발명은 모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유의 2욕 염색방법에 관한 것으로, 특히 팽윤제의 사용으로 인한 모다크릴 및 메타계아라미드의 견뢰도 저하 현상 없이 농색으로 염색이 가능하도록 카티온 염료 및 반응성 염료를 이용하여 염색할 수 있는 염색방법에 관한 것이다.
메타계아라미드 섬유는 내화학성 및 내열성이 우수하여 방염보호복 소재로 각광을 받고 있는 섬유이며, 소방대원과 같이 극한 상황의 종사자들의 인체를 보호하기 위한 소방복 원단이 대표적인 예이다.
그러나 메타계아라미드 섬유를 단독으로 사용할 경우 고가의 가격으로 인해 많은 수의 종사자들이 입어야 하는 산업용 방염보호복(industrial flame retardant workwear) 제품으로는 적합하지 않다. 이에 적정한 가격을 가지면서 방염성을 나타내기 위하여 모다크릴 및 면 섬유를 메타계아라미드와 혼방하여 사용하고 있다.
모다크릴 염색 시 사용되는 카티온 염료는 산성욕인 pH 2~6에서 염착이 원활해지는 특성을 가진다.
한편, 메타계아라미드 역시 카티온 염료를 이용하여 pH 2~6인 산성욕에서 염색을 실시하나, 팽윤제를 사용하지 않을 경우 카티온 염료와 섬유간의 정상적인 물리/화학적 결합이 아닌 단순 이염만 되므로 견뢰도 저하의 원인이 될 뿐만 아니라 농색으로 염색하기가 어려워진다.
이러한 문제를 극복하기 위하여 메타계아라미드 섬유 제조 단계에서 색소를 첨가하여 고유한 색상을 가지는 섬유인 원착사가 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0133348호에는 회색 또는 검은색 착색 물질로 원착되어 아라미드 단섬유가 회색 또는 검은색 색상을 갖는 원착 아라미드 단섬유 및 그의 제조방법이 개시되어 있다.
그러나 원착사의 경우 색상의 종류가 다양하지 않고 생산량이 제한적이기 때문에 다양한 색상을 원하는 소비자의 요구를 빠르게 충족시키기 힘든 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래의 문제점들을 극복하기 위한 것으로, 원착사 및 기존의 카티온 염료 염색법의 문제점을 극복하여 메타계아라미드 섬유의 견뢰도 저하현상 없이 농색을 확보할 수 있는 2욕 염색이 가능하도록 하며, 추가적인 생산설비의 필요 없이도 대량생산을 할 수 있는 염색방법을 제공하는 데에 있다.
이를 위해, 본 발명자들은 상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 카티온 염료의 염색법과 벤질알코올, 비이온성아릴에테르, 아세토페논계 팽윤제 등의 첨가제를 함께 이용하면 모다크릴/메타계아라미드 섬유를 견뢰도 저하 없이 농색으로 염색할 수 있으며, 또한 반응성 염료와 중성염 및 알칼리 조제 등의 첨가제를 이용하여 면 섬유를 염색할 수 있는 2욕 염색방법을 도출하여 본 발명을 완성하게 된 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유의 2욕 염색방법은, 모다크릴/메타아라미드/면 혼방섬유를 벤질알코올 또는 비이온성아릴에테르 또는 아세토페논계 팽윤제, 아세트산, 카티온 염료, 질산나트륨과 물이 혼합된 1차 염액을 승온시켜 120~130℃에서 1차 염색하고 냉각시키는 단계; 상기 1차 염색된 혼방섬유를 소듐하이드로설파이트 및 탄산나트륨이 첨가된 수용액에서 세정하는 단계; 및 상기 세정된 혼방섬유를 황산나트륨, 반응성 염료 및 소다회와 물이 혼합된 2차 염액을 60~80℃로 승온시켜 2차 염색한 후 냉각하고 수세하는 단계;를 순차적으로 포함한다.
바람직하게는, 상기 1차 염색 단계는, 아세트산 1~5g/l와 벤질알코올, 비이온성아릴에테르 또는 아세토페논계 중 어느 하나의 팽윤제 5~50g/l가 혼합된 수용액에 모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유를 침지하여 60~70℃에서 10~20분간 처리하는 단계; 카티온 염료를 0.001~30 섬유중량% 첨가하여 60~70℃에서 10~15분간 처리하는 단계; 질산나트륨 10~30g/l를 60~70℃에서 30분 동안 2~3회 나눠서 첨가하는 단계; 및 120~130℃로 승온시켜 40~90분 동안 염색하고 60~70℃로 냉각시켜 수세하는 단계;를 순차적으로 포함한다.
바람직하게는, 상기 세정 단계는 소듐하이드로설파이트 0.5~3g/l 및 탄산나트륨 0.5~3g/l가 첨가된 수용액으로 60℃에서 20분간 세정하고 다시 수세하는 단계이다.
바람직하게는, 상기 2차 염색 단계는 상기 1차 염색된 원단을 반응성 염료 0.001~30 섬유중량%, 황산나트륨 15~100g/l 및 탄산나트륨 5~20g/l가 첨가된 수용액에 침지시킨 후 60~80℃에서 30~60분간 2차 염색하고 수세 및 소핑하는 단계이다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 메타계아라미드, 모다크릴, 면 섬유를 견뢰도 저하 없이 농색으로 염색이 가능하며, 추가적인 생산설비 없이도 대량생산을 할 수 있는 염색방법을 제공할 수 있다.
또한, 메타계아라미드 섬유의 방염성을 가지면서도 모다크릴, 면 섬유와 혼방하여 경제적인 부담을 최소화 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 1차 염색된 모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유의 색상강도를 비교한 그래프이다.
도 2는 도 1의 1차 염색된 모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유 원단 사진이다.
본 발명의 예시적 실시 예들은 첨부하는 도면들을 참조하여 이하에서 기술될 것이다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 통상의 기술자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다. 본 명세서에 상세하게 기술된 특정 구성 및 기능은 제한적이지 않으며, 단지 청구항들에 대한 토대 및 본 발명을 다양하게 실시하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자를 교시하기 위한 토대로서 기술된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 아세트산 1~5g/l와 벤질알코올 또는 비이온성아릴에테르 또는 아세토페논계 팽윤제 5~50g/l가 혼합된 수용액에 모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유를 침지하여 60~70℃에서 10~20분간 처리하고, 카티온 염료를 0.001~30 섬유중량% 첨가하여 60~70℃에서 10~15분간 처리하고, 질산나트륨 10~30g/l를 60~70℃에서 30분 동안 수차례 나눠서 첨가한 후, 120~130℃로 승온시켜 40~90분 동안 염색하고 60~70℃로 냉각시켜 수세한다. 수세한 원단은 소듐하이드로설파이트 0.5~3g/l 및 탄산나트륨 0.5~3g/l가 첨가된 수용액으로 60℃에서 20분간 세정하고 다시 수세한다.
상기와 같이 1차 염색된 원단은 반응성 염료 0.001~30 섬유중량%, 황산나트륨 15~100g/l 및 탄산나트륨 5~20g/l가 첨가된 수용액에 침지시킨 후 60~80℃에서 30~60분간 2차 염색하고 수세 및 소핑을 실시한다.
우선 본 발명의 1차 염색 시 사용되는 염액은 벤질알코올 또는 비이온성아릴에테르 또는 아세토페논계 팽윤제를 함유하는 수용액을 사용하는데, 팽윤제를 함유시킴으로써 강직한 구조의 메타계아라미드의 분자구조를 느슨하게 하고, 카티온 염료가 메타계아라미드섬유로 용이하게 염착되도록 한다.
또한, 질산나트륨은 수용액 상에서 염료의 용해도를 조정하여 염료가 섬유로 용이하게 접근할 수 있도록 해주며, 10분 이상의 간격을 두고 수차례에 나눠서 염액 속에 용해시켜 주는 것을 필요로 한다. 이는 질산나트륨이 한 번에 많은 양으로 들어가게 되면 염료가 침전하게 되고 섬유상의 반점과 같은 균일하지 못한 염색이 될 수 있기 때문이다.
본 발명에서 모다크릴/메타계아라미드 섬유부분을 1차 염색하고 면 섬유부분을 2차 염색하는 이유는 다음과 같다.
면 섬유를 반응성 염료로 60~80℃에서 염색한 후 60~80℃보다 높은 120~130℃ 온도에서 모다크릴/메타계아라미드 염색할 경우, 면 섬유의 염색이 탈색되어 농색으로 염색하기가 어려워진다.
또한, 메타계아라미드 염색에 사용되는 팽윤제는 그 효과의 크기는 다르나 거의 모든 섬유에 대하여 팽윤효과를 가지므로, 카티온 염료가 면섬유에 물리/화학적인 결합이 아닌 단순 이염될 수 있어 견뢰도 저하의 원인이 되고, 모다크릴/메타계아라미드 및 면 섬유간의 동일한 색상의 염색 작업이 어려워진다.
또한, 모다크릴/메타계아라미드 섬유의 염색 후 세정 시 소듐하이드로설파이트를 사용하는데, 면 섬유를 염색하고 모다크릴/메타계아라미드를 염색한 후 소듐하이드로설파이로 세정하게 되면, 소듐하이드로설파이트가 모다크릴/메타계아라미드 섬유에 미염착된 염료를 제거할 뿐만 아니라 면 섬유에 염착된 염료에도 영향을 주어 면 섬유 부분이 탈색될 수도 있다.
따라서 본 발명에서는 모다크릴/메타계아라미드/면 섬유를 아세트산 1~5g/l와 벤질알코올 또는 비이온성아릴에테르 또는 아세토페논계 팽윤제 5~50g/l가 혼합된 수용액에 침지하여 60~70℃에서 10~20분간 처리하고, 카티온 염료를 0.001~30 섬유중량% 첨가하여 60~70℃에서 10~15분간 처리하고, 질산나트륨 10~30g/l를 60~70℃에서 30분 동안 수차례 나눠서 첨가한 후, 120~130℃로 승온시켜 40~90분 동안 모다크릴/메타계아라미드 섬유부분을 1차 염색하고 60~70℃로 냉각시켜 수세한다. 수세한 원단은 소듐하이드로설파이트 0.5~3g/l 및 탄산나트륨 0.5~3g/l가 첨가된 수용액으로 60℃에서 20분간 세정하고 다시 수세한다.
상기와 같이 1차 염색 후 반응성 염료 0.001~30 섬유중량%, 황산나트륨 15~100g/l을 25~50℃에서 10~30분 동안 처리한 후 탄산나트륨 5~20g/l가 첨가하여 60~80℃로 승온시켜 30~60분간 2차 염색하고 수세 및 소핑하여 염색공정을 완료하는 조건으로 견뢰도 및 농색을 확보할 수 있다.
상기 모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유의 중량비는 방염기능성 측면에서는 면, 모다크릴, 메타계아라미드 순으로 중량이 높아지고 경제적인 측면에서는 메타계아라미드, 모다크릴, 면 순으로 중량이 높아지는 것이 바람직하다.
이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유의 2욕 염색방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.
[실시예 1]
아세트산 2g/l와 벤질알코올 0, 5, 10, 15, 30, 50g/l가 혼합된 수용액에 모다크릴(38%)/메타계아라미드(30%)/면(32%) 혼방섬유를 침지하여 60℃에서 15분간 처리하고, 카티온 염료(Doracryl BLACK MD)를 5 섬유중량% 첨가하여 60℃에서 10분간 처리하고, 질산나트륨 20g/l를 60℃에서 30분 동안 두차례 나눠서 첨가한 후, 120℃로 승온시켜 60분 동안 염색하고 60℃로 냉각시켜 수세한다. 수세한 원단은 소듐하이드로설파이트 2g/l 및 탄산나트륨 2g/l가 첨가된 수용액으로 60℃에서 20분간 세정하고 다시 수세하여 1차 염색을 완료하였다.
상기와 같이 1차 염색된 원단은 반응성 염료(Remazol D/BLACK GWF) 2 섬유중량%, 황산나트륨 50g/l 및 탄산나트륨 13g/l가 첨가된 수용액에 침지시킨 후 80℃에서 40분간 2차 염색하고 60℃의 물로 수세 후 2차 염색을 완료하였다.
[실시예 2]
아세트산 2g/l와 비이온성아릴에테르 0, 5, 10, 15, 30, 50g/l가 혼합된 수용액에 모다크릴(38%)/메타계아라미드(30%)/면(32%) 혼방섬유를 침지하여 60℃에서 15분간 처리하고, 카티온 염료(Doracryl BLACK MD)를 5 섬유중량% 첨가하여 60℃에서 10분간 처리하고, 질산나트륨 20g/l를 60℃에서 30분 동안 두차례 나눠서 첨가한 후, 120℃로 승온시켜 60분 동안 염색하고 60℃로 냉각시켜 수세한다. 수세한 원단은 소듐하이드로설파이트 2g/l 및 탄산나트륨 2g/l가 첨가된 수용액으로 60℃에서 20분간 세정하고 다시 수세하여 1차 염색을 완료하였다.
상기와 같이 1차 염색된 원단은 반응성 염료(Remazol D/BLACK GWF) 2 섬유중량%, 황산나트륨 50g/l 및 탄산나트륨 13g/l가 첨가된 수용액에 침지시킨 후 80℃에서 40분간 2차 염색하고 60℃의 물로 수세 후 2차 염색을 완료하였다.
상기 실시예들의 의해 1차 염색된 직물의 색상강도를 측정하여 하기 표1로 나타내었다.
팽윤제 농도
(g/l) 		전체 K/S 1) 증가율( % )
실시예 1 실시예 2
5 4 12
10 11 34
15 15 47
30 30 101
50 52 108
1) 측색기를 이용하여 가시광선 파장범위(360~750nm)에서 10nm 간격의 단파장 표면반사율을 측정한 후 Kubelka-Munk 식(1)을 이용하여 겉보기 농도 값을 나타내는 K/S값을 산출하였으며, 10nm 간격의 단파장 K/S 값을 모두 합친 전체(total) K/S값으로 색상강도를 비교하였다.
Figure pat00001
……… 식(1)
K : 흡수 계수
S : 산란 계수
R : 반사율
상기와 같은 본 발명에 의하면, 메타계아라미드, 모다크릴, 면 섬유를 견뢰도 저하 없이 농색으로 염색이 가능하며, 추가적인 생산설비 없이도 대량생산을 할 수 있는 염색방법을 제공할 수 있다.
또한 메타계아라미드 섬유의 방염성을 가지면서도 모다크릴, 면 섬유와 혼방하여 경제적인 부담을 최소화 할 수 있다.
본 발명의 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는 예로서 제시한 것으로, 발명의 범위를 한정하려는 의도는 없다. 이들 신규의 실시형태는 그 밖의 다른 여러 형태로 실시되는 것이 가능하고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 생략, 치환, 변경을 실시할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변경은 발명의 범위나 요지에 포함되고, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

Claims (4)

  1. 모다크릴/메타아라미드/면 혼방섬유를 벤질알코올 또는 비이온성아릴에테르 또는 아세토페논계 팽윤제, 아세트산, 카티온 염료, 질산나트륨과 물이 혼합된 1차 염액을 승온시켜 120~130℃에서 1차 염색하고 냉각시키는 단계;
    상기 1차 염색된 혼방섬유를 소듐하이드로설파이트 및 탄산나트륨이 첨가된 수용액에서 세정하는 단계; 및
    상기 세정된 혼방섬유를 황산나트륨, 반응성 염료 및 소다회와 물이 혼합된 2차 염액을 60~80℃로 승온시켜 2차 염색한 후 냉각하고 수세하는 단계;를 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유의 2욕 염색방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 염색 단계는,
    아세트산 1~5g/l와 벤질알코올, 비이온성아릴에테르 또는 아세토페논계 중 어느 하나의 팽윤제 5~50g/l가 혼합된 수용액에 모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유를 침지하여 60~70℃에서 10~20분간 처리하는 단계;
    카티온 염료를 0.001~30 섬유중량% 첨가하여 60~70℃에서 10~15분간 처리하는 단계;
    질산나트륨 10~30g/l를 60~70℃에서 30분 동안 2~3회 나눠서 첨가하는 단계; 및
    120~130℃로 승온시켜 40~90분 동안 염색하고 60~70℃로 냉각시켜 수세하는 단계;를 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유의 2욕 염색방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 세정 단계는 소듐하이드로설파이트 0.5~3g/l 및 탄산나트륨 0.5~3g/l가 첨가된 수용액으로 60℃에서 20분간 세정하고 다시 수세하는 단계인 것을 특징으로 하는 모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유의 2욕 염색방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 2차 염색 단계는 상기 1차 염색된 원단을 반응성 염료 0.001~30 섬유중량%, 황산나트륨 15~100g/l 및 탄산나트륨 5~20g/l가 첨가된 수용액에 침지시킨 후 60~80℃에서 30~60분간 2차 염색하고 수세 및 소핑하는 단계인 것을 특징으로 하는 모다크릴/메타계아라미드/면 혼방섬유의 2욕 염색방법.
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