KR950007409B1 - 과산화수소 및 포스폰산을 사용하여 섬유중의 이산화망간을 제거하는 방법 - Google Patents

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Abstract

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Description

과산화수소 및 포스폰산을 사용하여 섬유중의 이산화망간을 제거하는 방법
본 발명은 색이 바랜 데님 직물 또는 완성된 의류에서 암색의 이산화망간 염색을 제거하여 선명하나 색이 바랜 듯한 외관을 제공하기 위한 과산화수소를 사용하는 방법에 관한 것이다.
진, 쟈켓 및 스커트와 같은 데님직의류는 색바랜 낡은 외관을 가질 때 더욱 유행스러운 것으로 대다수가 인식하고 있다. 따라서, 데님 직물 및/또는 의류를 제조과정중에 표백 처리하여 표백되거나, 과도하게 표백되거나, 허옇게된 외관을 나타내는 경우가 많다. 그러한 예비표백된 상품은 시장성이 매우 좋은 상품이지만, 통상 사용되는 표백과정을 비교적 노동 집약적이고, 이로 인해 표백공정의 비용이 상당히 가중된다.
미합중국 특허 제4,218,220호에는 균일하게 색이 바랜 퇴색시킨 데님 의류, 즉 줄무늬 없이 퇴색시킨 블루진을 제조하는 것이 기술되어 있다. 지금까지, 줄무늬 없이 만족스러울 정도로 적절히 퇴색된 블루진은 반복된 세척에 의해서만 얻을 수 있었다. 상기 특허는 데님 직물에 대해, 세제 및 유화제를 사용한 초기 세탁, 적절한 중간 린스 작업, 의류에 적량의 세제를 임의로 첨가하면서 표백제 및 4급 암모늄 섬유 유연제를 동시에 작용시키는 표백 작업, 추가의 린스 작업 및/또는 섬유유연제 및 세탁용 사워(laundry sour)를 사용한 임의의 최종 처리를 포함하는 세탁 사이클을 적용하는 것에 대해 교지하고 있다. 상기 특허는 염소 표백제, 대표적으로 하이포아염소산 나트륨, 트리클로로이소시아누르산 등의 사용을 개시하고 있다.
미합중국 특허 제4,852,990호에는 데님의류를 먼저 디사이징하고, 폴리아크릴산 수용액과 접촉시키는 변형 방법이 기술되어 있다. 이어서, 염소형 표백제를 가하여 균일하게 표백된 외관을 제공한다.
그후, 균일하게 퇴색하는 것이 없어지고 외관상 무작위로 바랜듯하게 보이는 효과를 제공하는 경향이 기울었다. 이러한 경향의 징후 한가지는 록킹(rocking) 또는 스토운-워싱(stone-washing), 즉 축축하게 젖은 데님을 부석과 함께 회전시키는 방법을 실시하는 것이다. 이 방법에 의한 효과는 밝은 부분과 어두운 부분간의 대비를 특징으로 하는 자연스러운 퇴색의 중고 풍(used look)이나, 완성복에서 그 효과는 솔기주변에만 나타나기 쉬운반면, 나머지 부분의 색상은 거의 균일한 채 남아 있다.
미합중국 특허 제4,740,213호에는 부석과 같은 거친 다공성 물질의 입자를 염소 표백제로 함침시키고 데님 직물과 함께 드럼내에서 회전건조시키는 방법이 기술되어 있다. 계속해서, 임의로 산성 과산화수소와 같은 연소제거제에 의해 미량의 염소 표백제를 제거한다.
그러나, 염소표백제는 면을 상당히 손상시키는 것으로 알려져 있으므로, 결과적으로 페이드룩을 창출하기 위해서 대체 표백제를 사용해 왔다. 그러한 산화적 처리에는 과망간산 칼륨이 매우 바람직하다. 용액으로 적용할 경우에는 고르게 퇴색되며; 록킹에 의해 불활성 다공물질만으로 함침시킬 경우 색체의 목적하는 무작위 불균일산화가 이루어진다. 불행하게도, 데님상에 암색의 불용성 이산화망간이 침착되면 칙칙하게 염색된 외관을 나타낸다. 이산화망간은 소위 "중화"라는 공정에 의해, 즉 미합중국 특허 제4,795,476호, 제534,450호, 제1,361,833호 및 제3,384,444호에 기술된 바와 같은 화학적 환원제, 통상 설파이트, 티오설페이트, 하이드록실아민 등으로 이산화망간을 가용성 망간염으로 환원시킴으로써 제거할 수 있다. 이들 환원제는 pH 2.5 내지 3.0에서 다량으로 사용해야 하며 면섬유에 대해 손상을 입힌다. 중화단계에서 과량의 환원제는 매우 높은 독성과 유출물의 높은 화학적 산소 요구량(COD) 때문에 폐기 처리하기에 매우 바람직하지 못하다.
중화후에 데님은 대개의 경우 염색부와 탈색부간의 대조를 향상시키기 위해 "증백" 또는 표백한다. 증백에는 보통 하이포아염소산염 표백제나 과붕산나트륨 표백제욕을 사용한다.
미합중국 특허 제5,006,124호는 세척된 직물을 과망간산칼륨과 접촉시키고, 계속해서 탈색된 데님 직물을 1 : 1 몰비의 아미노폴리카복실산 킬레이트제(예, NTA) 및 과산화수소의 존재 하에 pH 3.0 내지 6.0사이로 중화시켜 데님 직물을 퇴색 및 표백하는 방법을 개시하고 있다. 탈색된 데님 직물을 계속해서 과산화수소의 알칼리성 표백용액으로 표백한다.
이 방법은 매우 효과적이다. 그러나, 몇몇 표백 공장들은 이용가능한 장비에 제한을 받으며 알칼리성 표백 단계에 이어 별도의 산성 중화 단계를 필요로 하지 않는 것이 더 낫다. 또 다른 불리점은 킬레이트제의 비용과 궁극적으로는 그의 폐기처리이다.
1991년 2월 7일자로 출원된 계류중의 미합중국 특허원 제651,811호에는 산화된 데님 직물을 데님 직물 100중량부당 약 1.5 내지 30중량부의 과아세트산이 들어 있는 수용액과 접촉시켜 상기 데님 직물을 중화시킴으로써 과망간산 칼륨으로 표백된 데님의 가공처리 방법이 개시되어 있다. 상기 수용액은 또한 1 : 1 : 1.5의 과아세트산 : 아세트산 : 이산화수소 중량비를 제공하기에 충분한 아세튼산 및 과산화수소를 함유한다. 상기 방법은 매우 효과적이기는 하지만, 고농도의 아세트산(과아세트산 몰당 1.25 내지 3.75몰)이 요구된다. 그러한 고농도의 산(pH 3.5미만)은 면 섬유를 분해할 수 있고 산유출물을 폐기전에 중화해야 한다.
본 발명은 데님 직물을 디사이징하고, 디사이징한 직물을 세척하고, 세척한 직물을 과망간산 칼륨과 접촉시켜 데님 직물의 색체 일부를 산화시킴으로써 데님 직물을 부분적으로 탈색시키는 단계에 의해 데님 직물을 습윤 가공하는 방법에 있어서, 탈색된 데님 직물을 상품의 중량을 기준으로 0.5 내지 5%owg의 과산화수소, 약 1 내지 3%owg의 C2내지 C3지방족 카복실산 및 약 1 내지 2%owg의 포스폰산 킬레이트제의 수용액과 pH 약 3.5 내지 5에서 약 50℃ 내지 약 90℃의 온도로 접촉시킴으로써 탈색된 데님 직물상에 침착된 이산화망간을 제거함을 특징으로 하는 데님 직물의 습윤 공정을 제시함으로써 선행기술의 불리점을 극복할 수 있다.
데님 직물은 원형 그대로의 상품, 부분직조된 의류 또는 완성된 의류와 같은 통상의 어떤 형태로라도 처리할 수 있다. 데님은 통상적으로 염색된 경사 및 흰 위사로 직조하나, 이 용어는 또한 줄무늬 데님 직물이나 경사와 위사 둘다 착색된 실로 직조된 데님 직물을 포함한다. 통상, 데님은 인디고 또는 황염료 등과 같은 배트염료로 염색된다. 데님 직물은 또한 면 및 합성 직물의 혼방 직물로 직조할 수도 있다.
지방족 카복실산의 존재는 상기 방법에서 중요하다. 지방족 카복실산은 모노카복실산이거나 폴리카복실산일 수 있으며, 하나의 하이드록실 그룹을 함유할 수 있고, 바람직하게는 카복실산은 아세트산이거나 시트로산이다. 바람직하게는, 카복실산은 아세트산이다. 이 산은 염으로나 유리산으로나, 어떠한 다른 편리한 형태로라도 첨가할 수 있다.
pH는 경우에 따라 무기산 또는 알칼리 금속 수산화물을 가하여 조정할 수 있다. 상기 공정이 pH 3.5 내지 5의 범위에서 효과적임은 놀라운 것이다. pH가 3 또는 3.5보다 낮은 경우에 면이 심하게 분해됨은 잘 알려져 있으며 과산화수소가 중성용액에서 망간이온을 MnO2로 산화시킬 뿐만 아니라, 새로 침전된 MnO2의 갈색 염료가 과산화수소에 대한 격렬한 분해 촉매임도 또한 알려져 있다. 미합중국 특허 제4,552,675호에 따르면, 망간이 배위 화합물에 의해 킬레이트를 형성할 때 조차도 과산화수소가 유리 라디칼로 해리되는 것으로 알려져 있다.
본 발명의 pH 3.5 하한치가 면직물의 품질 저하를 피하는데 중요하며, pH 5의 상한선은 이산화망간이 직물상에 재침착되는 것을 막는데 중요하고, 약 pH 4의 바람직한 범위는 직물의 손상은 최소로 하면서 합당한 시간(재침작의 최소화 때문)내에 우수한 제거를 제공한다.
온도는 약 50℃ 내지 약 90℃의 광범위에 걸쳐 다양할 수 있다. 50℃ 미만의 온도에서는 공정이 상업적으로 실행하기에 너무나 느린(2시간 이상) 반면, 90℃ 이상의 온도에서 과산화수소의 분해속도는 지나치게 된다. 바람직하게는 온도가 5 내지 20분의 합당하게 짧은 접촉시간을 제공하면서, 약 60 내지 65℃이어야 한다. 통상 염색의 원하는 제거율에 달하기 위해서는 그 공정을 1회 이상 반복하는 것이 바람직하다.
공정은 데님 직물을 디사이징화하고, 디사이징한 직물을 세척하며, 세척된 직물을 과망간산 칼륨과 접촉시켜 데님 직물의 염료 발색단 또는 색체부를 직물 표면에서 제거하기 쉬운 형태로 산화시킴으로써 데님 직물을 탈색하고, 탈색된 데님 직물을 과망간산 칼륨과 산화된 색체의 잔사를 제거하여 중화시키는 공저에 의해 무작위적으로 퇴색된 패턴을 갖는 데님의 생산에 유용하다.
데님 직물은 유효량의 과산소 화합물 및 0.2 내지 3%owg의 계면활성제(바람직하게는 1 내지 2%)와 pH 7 내지 12(바람직하게는 9 내지 10)에서 충분한 시간(5 내지 15분, 바람직하게는 10 내지 12분) 동안 접촉시켜 디사이징함으로써, 실질적으로 사이즈제를 제거할 수 있다. 디사이징하기 위한 과산소 화합물의 유효량은 0.5 내지 3%owg의 과황산 나트륨 또는 2% 내지 6%owg의 과산화수소가 바람직하다. 온도는 약 55℃ 내지 약 70℃, 바람직하게는 65℃로 유지시켜야 한다. 이 공정은 효소 디자인 공정에 비해 유출물의 상쇄 BOD 잇점이 있으며 과붕산 나트륨이 공정에서 디사이징하기 때문에 주위 환경으로 붕소 화합물을 방출하지 않는 잇점이 있다.
과황산 나트륨 또는 과산화수소는 데님의 직조에 일반적으로 사용되는 두형태의 사이즈제인, 전분 및 폴리비닐알콜 둘다를 제거하는데 특히 바람직하다. 계속해서, 데님 직물을 통상의 수단으로 표백하여 나머지 직물을 바람직하게 알칼리성 과산화수소로 증백시킬 수 있다.
본 명세서에 사용된 모든 퍼센트는 중량기준이며, "owg"는 상품의 중량을 말한다.
실시예에서 상기 절차를 사용하여 본 발명의 태양을 예시하였다.
탈색과정
500ml 삼각플라스크에 4in2의 디사이징한 샘플(대략 5g)을 넣고 샘플의 제조 또는 탈색 공정의 모의 실험을 실시하였다. 플라스크에 2% KMnO4용액 50ml를 가하여 실온에서 15분간 반응시켰다. KMnO4용액을 쏟아내고 데님 샘플을 탈이온수 100ml 씩으로 3회 세정하였다.
중화공정으로, 중화액(NaOH 또는 H2SO4로 pH 4로 조정) 100ml를 플라스크에 가하였다. 다음에는, 플라스크를 실온에서 10분간 교반했다. 중화액을 따라내고, 계속해서 종전처럼 중화처리를 반복했다. 샘플을 탈이온수 100ml 씩으로 3회 세정하였다. 망간(MnO2) 제거도를 10(색의 감소없음)에서 1(지각할 수 있을만큼의 잔류 MnO2색상없음)의 무작위 등급으로 평가하였다.
중화의 효율은 미합중국 특허 제5,006,124호에 교시된 바와 같이, N-카복실산 킬레이트제, 디에틸렌트리아민 펜타아세트산(DTPA)을 사용한 대조 샘플("STD")과 비교하여 측정했다.
[실시예 1]
대표적인 포스폰산 킬레이트제, 디에틸렌 트리아민펜타(메틸렌포스폰산)을 평가하기 위해 일련의 배합물을 제조하였다. 중화 배합물의 효율 및 조성은 [표 1]에 나타내었다.
[표 1]에서 샘플 D, E 및 F와 K, L 및 M은 또한 시트르산 및 DTMPA가 갈색의 MnO2염색을 제거하는데 기여하는 개개의 정도를 결정하는데 사용된 대조군을 나타낸다.
[표 1]로부터 명백히 알 수 있듯이, 포스폰산 킬레이트 배합물은 표준 N-카복실산 킬레이트제 DTPA 보다 상당히 효과적이다. 샘플 L 및 M이 시트르산 자체가 염색의 환원에 대해 양성 효과를 가짐을 나타내더라도, 공지의 킬레이트제인 시트르산 자체가 DTMPA 및 아세트산보다 효과가 더 적음은 특히 놀라운 것이다.
[실시예 2]
실시예 1에서와 유사하게 또 다른 일련의 배합물을 제조하여, 1-하이드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산(HEDP) 대신 평가하였다. 조건 및 결과는 하기 [표 II]에 나타내었다. HEDP는 표준물로 사용된 DTPA N-카복실산 킬레이트제 배합물보다 훨씬 우수하였다. 스트르산은 또한 아세트산보다 HEDP와의 효과가 더 적음을 나타내었다. 명백히, 실시예 1 및 2는 포스폰산과 청구된 C2-C3카복실산 및 과산화수소와의 사이에 상승작용이 있음을 나타낸다. 가장 놀라운 일은 아세트산의 경우에 상승작용이 가장 현저하다는 것이다. 이러한 관찰은 반응물의 저농도 및 pH 범위면에서 설명되지 않는다.
[표 1]
1. 표준물로서 2%owg 디에틸렌트리아민펜타아세트산 함유
2. 킬레이트제 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)-DTMPA
3. 등급 1=갈색이 탈색되지 않음;
10=완전 갈색
[표 2]
1. 표준물로서 2%owg 디에틸렌트리아민펜타아세트산 함유
2. HEDP=(1-하이드록시에틸리렌)디포스폰산
1-하이드록시이텔리렌-1,1-디포스폰산
3. 등급 1=갈색이 탈색되지 않음;
10=완전갈색

Claims (14)

  1. 데님 직물을 디사이징하고, 디사이징한 직물을 세척하며, 세척한 직물을 과망간산 칼륨과 접촉시켜 데님 직물의 색체부를 직물 표면에서 쉽게 제거되는 형태로 산화시킴으로써, 데님 직물을 부분적으로 탈색시키는 단계로 데님 직물을 습윤 가공하는 방법에 있어서, 상기 탈색된 데님 직물을 pH 3.5 내지 5의 0.5% 내지 5%owg 과산화수소, 1% 내지 3%owg의 C2내지 C3지방족 카복실산 및 1% 내지 2%owg의 포스폰산 킬레이트제를 필수성분으로 하는 수용액과 접촉시킴으로써 탈색된 데님 직물상에 침착된 이산화망간을 제거함을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 킬레이트제가 디에틸렌트리아민펜타-(메틸렌포스폰산)인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 킬레이트제가 1-하이드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산인 방법.
  4. 제1항에 있어서, pH가 4인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 지방족 카복실산이 아세트산인 방법.
  6. 제2항에 있어서, 상기 지방족 카복실산이 아세트산인 방법.
  7. 제3항에 있어서, 상기 지방족 카복실산이 아세트산인 방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 지방족 카복실산이 아세트산인 방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 온도가 60℃ 내지 65℃인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 지방족 카복실산이 시트르산인 방법.
  11. 제2항에 있어서, 상기 지방족 카복실산이 시트르산인 방법.
  12. 제3항에 있어서, 상기 지방족 카복실산이 시트르산인 방법.
  13. 제4항에 있어서, 상기 지방족 카복실산이 시트르산인 방법.
  14. 제10항에 있어서, 온도가 60℃ 내지 65℃인 방법.
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