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전자선조사에 의한 폴리프로필렌 섬유의 개질 및 염기성염료의 염착특성
Evaluation of Dyeing Properties of Modified Polypropylene Fibers by Electron Beam Irradiation 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.21 no.1, 2009년, pp.46 - 52  

김홍제 (한국봉제기술연구소 연구개발본부) ,  배진석 (경북대학교 섬유시스템공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Dyeing properties of hydrophobic polypropylene fibers using cationic dyes were investigated to improve dyeability by electron beam irradiation and sulfonic acid incorporation. The color strength of irradiated polypropylene fibers was examined according to the dyeing conditions including pH of dyebat...

주제어

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문제 정의

  • 이로 인해, 카르복실기에 비해 이온화 능력이 우수하다고 알려져 있는 술폰산기가 도입된 폴리프로필렌 섬유의 경우가 전자선 조사만을 통해 카르복실기와 같은 반응기를 포함하는 폴리프로필렌 섬유에 비해 높은 염착특성을 나타낼 것으로 예상 된다. 따라서 이 실험에는 술폰산기가 도입된 폴리 프로필렌 섬유에 대한 pH에 따른 염기성염료의 염착 특성에 대해 살펴보았다. pH에 따른 염색시료에 대한 섬유 표면의 색상강도(K/S)를 측정하여 Fig.
  • 하지만, 카르복실기와 같은 반응기는 용액 내의 pH에 따른 해리 능력의 차이로 인하여 동일 조건에서 염색시 염욕의 pH에 따라 서로 다른 염색 특성을 나타낼 것으로 예상된다. 따라서 이 실험에서는 70.5 kGy의 흡수선량으로 전자선 조사에 의해 반응기가 생성된 폴리프로필렌 섬유에 대한 pH에 따른 염기성염료의 염착 특성에 대하여 살펴보았다. pH에 따른 염색시료에 대한 섬유 표면의 색상강도(K/S)를 측정하여 Fig.
  • 이는 전자선 조사에 따른 폴리 프로필렌 섬유기질에 염기성염료와 결합이 가능한 염착좌석이 새롭게 생성되었기 때문이라고 판단된다. 따라서 이 실험에서는 폴리프로필렌 섬유에 대한 전자선 흡수선량을 변화시켜 전자선에 따른 섬유기질에 생성되는 염착좌석에 따른 염착 특성에 대하여 살펴보았다. 이들 염색시료에 대한 표면의 색상강도(K/S)를 측정하여 Fig.
  • 본 실험에서는 소수성 폴리프로필렌의 염색성 향상을 위하여 폴리프로필렌 섬유에 대하여 전자선 조사 및 술폰산기 도입을 통한 섬유기질의 변화를 통하여 염기성염료를 이용한 폴리프로필렌 섬유의 염착특성을 확인해 보았다.
  • 앞선 실험에서 전자선 조사를 통하여 폴리프로필렌 섬유 내에 음이온성의 카르복실기와 같은 반응기와 같은 염착좌석을 도입하여 염기성염료를 이용한 염색특성을 확인하였다. 이 실험에서는 전자선이 조사된 폴리프로필렌 섬유의 염색성 향상을 위해 다른 화합물과의 반응성이 우수한 반응기를 섬유기질 내에 도입하고자 개환반응을 통한 술폰산기를 도입하고자 하였다.
  • 이번 연구에서는, 염기성염료를 이용하여 소수성 특성이 뛰어나 흡습성과 염색성이 낮은 성질을 가지고 있는 폴리프로필렌 섬유에 적용에서 염색성 향상을 위한 방법으로 공기 중에서 섬유에 전자선을 먼저 조사하는 전조사방식 및 술폰산기 도입방식을 채택하였으며, 동일 농도 및 온도에 대하여 염착특성에 영향을 미칠 것으로 판단되어지는 염욕의 pH 및 전자선 조사 범위에 따른 염색가능성에 대하여 검토하였으며, 염착적용 가능성에 대한 공정의 최적조건을 살펴보았다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
폴리프로필렌 섬유의 개선을 위한 연구는 어떤 방향으로 이루어져 왔나? 폴리프로필렌 섬유의 개선을 위한 연구는 주로 물리 화학적 개질7-9)을 통한 연구가 주를 이루고 있다. 특히 의류화를 위한 염색성 개선 연구로, 폴리프로필렌 섬유에 적합한 새로운 염료의 합성 및 섬유기질의 물리 화학적 개질이 이루어지고 있다. 염료 합성의 경우에는 폴리프로필렌 섬유 자체가 극도의 소수성을 나타내므로 이러한 극소수성 섬유에 염료가 친화력을 가지게 하기 위하여 분산염료 보다 더욱 소수성인 염료를 개발하고자 하는 연구10)가 진행되고 있다. 또한 물리 화학적 개질의 경우에는 그라프트 공중합을 통한 반응기 도입에11,12) 관한 연구가 진행되고 있다. 그라프트 공중합 방식을 이용한 섬유 개질은 섬유에 라디칼과 같은 활성종을 도입하여 기능성 단량체와 섬유간의 화학적 결합을 유도하는 방식으로 섬유의 물리 화학적 성질을 개선하고자 노력하고 있다.
폴리프로필렌 섬유가 지닌 특징과 사용처는? 폴리프로필렌 섬유는 올레핀계 고분자 섬유로 기계적 특성이 우수하나, 다른 합성섬유와는 달리 비중과 흡습성이 낮으며 구성분자가 탄화수소로 이루어져 있어 극성이 없고 소수성이 크며 극성오염물질에 대한 저항성이 매우 높아 카펫, 로프, 토목건축용 등 가구용 및 산업용 자재 용도로 많이 사용되고 있으며 의류용으로서의 사용이 제한되어 왔다1,2). 따라서 폴리프로필렌 섬유의 의류용으로서의 흡습성 및 염색성 결여의 단점을 해결하기 위한 연구3-5)가 지속적으로 진행되고 있으며, 이러한 단점이 해결 될 경우 폴리프로필렌 섬유는 타 섬유에 비해 많은 장점을 갖고 있기 때문에 그 수요는 급격히 증가할 것으로 예상된다.
폴리프로필렌 섬유에 대하여 전자선 조사 및 술폰산기 도입을 통해 소수성 폴리프로필렌의 염색성향상 및 섬유기질 변화를 통한 염착특성을 확인한 결과는? 소수성 폴리프로필렌 섬유에 염색이 가능한 염착좌석 부여를 위하여 전자선 조사를 통하여 카르복실기와 같은 반응기가 섬유기질에 생성되는 것을 확인할 수가 있었다. 또한 염욕의 pH 및 전자선 흡수선량에 따른 폴리프로필렌 섬유에 있어서는, pH의 경우에는 pH가 알칼리 조건으로 갈수록 높은 색상강도를 나타내고, 전자선 흡수선량에 따른 경우에는 흡수선량이 30~75 kGy 범위로 상승함에 따라 색상강도 값이 증가하는 것으로 나타났다. 결과적으로 폴리프로필렌의 염착거동에 있어서는 염욕의 pH 및 전자선의 흡수선량의 범위가 최종 염색물의 색상강도 변화에 중요한 변수가 됨을 확인할 수가 있었으나, 심색의 색상을 얻기에는 어려움이 있는 것으로 판단된다. 전자선이 조사된 폴리프로필렌 섬유의 염색성 향상을 위하여 술폰산기를 도입한 폴리프로필렌 섬유의 경우에는 ESCA 분석을 통하여 술폰산기가 도입된 것을 확인하였으며, 술폰산기의 도입으로 인하여 전자선만이 조사된 폴리프로필렌 섬유에 비하여 높은 색상 강도를 나타내어 술폰산기를 도입한 폴리프로필렌 섬유가 염착관점에서 다소 유리하다고 판단된다.
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참고문헌 (16)

  1. M. S. Kwon, A Study on the Mechanical Properties and Color Fastness of Polypropylene Knit, J. Korean Soc. Costume, 58(1), 1(2008) 

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  6. H. S. Kwon, J. H. Park, J. H. Choi, J. H. Kim, Development of Dyeable Polypropylene Fibers, Fiber Technology and Industry, 9(3), 301(2005) 

  7. S. W. Lee, Y. Bondar, D. H. Han, Synthesis of polypropylene fabric with sulfonate groups, Radiation and Chemistry, 77, 503 (2008) 

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  9. H. J. Chen, X. H. Shi, Y. F. Zhu, Y. Zhang, J. R. Xu, Polypropylene surface 

  10. T. K. Kim, J. S. Jung, S. H. Yoon, Y. A. Son, The Coloration Properties of Alkylsubstituted Anthraquinoid Dyes for Pure Polypropylene Fiber, J. Korean Society of Dyers and Finishers, 19(6), 28(2007) 

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  13. L. J. Gerenser, E.s.c.a. studies of coronadischarge-treated polyethylene surfaces by use of gas-phase derivatization, Polymer, 26, 1162(1985) 

  14. J. K. Choi, Chungnam National Univ., M.S. Thesis, p.49, 1999 

  15. C. Mao, C. Zhang, Y. Qiu, A. Zhu, J. Shen, S. Lin, Introduction of anticoagulation group to polypropylene film by radiation grafting and its blood compatibility, Appl. Surface Sci., 228, 26(2004) 

  16. V. Sciarratta, U. Vohrer, D. Hegemann, M. Muller, C. Oehr, Plasma functionalization of polypropylene with acrylic acid, Surface and Coatings Technology, 174-175, 805(2003) 

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