Recently, polyester is widely used in textile fabrics due to its application potentials in various fields. It is known that askin fabric is prepared with mainly polyester and is enjoyed with various end uses such as marine clothing, underwear, shirts, swimming suits and so on. For this purpose, colo...
Recently, polyester is widely used in textile fabrics due to its application potentials in various fields. It is known that askin fabric is prepared with mainly polyester and is enjoyed with various end uses such as marine clothing, underwear, shirts, swimming suits and so on. For this purpose, color fastness should be considered with great importance during its wet processing step. In this context, vat dyes were very much attracted due to the advantage of superior fastness property. Thus, we have used indigo dye towards askin fabric dyeings and investigated corresponding properties namely, dyeing temperature, concentration of dye, reducing agent amount and alkali amount. The results showed that higher color strengths of indigo dyeing on askin fabric were obtained at $110^{\circ}C$, 8% o.w.f, 3g/l, 5g/l, respectively. The color fastness to washing was considerable generally.
Recently, polyester is widely used in textile fabrics due to its application potentials in various fields. It is known that askin fabric is prepared with mainly polyester and is enjoyed with various end uses such as marine clothing, underwear, shirts, swimming suits and so on. For this purpose, color fastness should be considered with great importance during its wet processing step. In this context, vat dyes were very much attracted due to the advantage of superior fastness property. Thus, we have used indigo dye towards askin fabric dyeings and investigated corresponding properties namely, dyeing temperature, concentration of dye, reducing agent amount and alkali amount. The results showed that higher color strengths of indigo dyeing on askin fabric were obtained at $110^{\circ}C$, 8% o.w.f, 3g/l, 5g/l, respectively. The color fastness to washing was considerable generally.
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문제 정의
이번 연구에서는 인디고 염료에 의한 아스킨 소재의 섬유를 적용하여 염착특성에 영향을 미치는 염색 온도, 환원제양, 알칼리양에 따른 염착특성 및 최적조건을 알아보고자 한다. 그리고 본 실험에 사용된 인디고 염료를 구조, 과정, 특성 등 물리학 기본적인 방법에 기초를 두고 계산하는 분자 모델링 예측, 즉 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 인디고 안료 상태와 류코 상태와의 HOMO와 LUMO 에너지 준위 및 전자배치 상태를 함께 알아보고자 한다.
본 실험에서는 인디고를 이용하여 아스킨 소재에 대한 염착 특성을 확인해 보았다. 최근 소재의 다양한 활용목적으로 많은 관심을 받고 있는 아스킨 소재와 그에 대한 염색가공의 적용에 있어서 심색성과 더불어 우수한 세탁 견뢰도를 얻기 위한 목적으로 본 실험을 진행하였다.
또한 8% 정도의 폴리우레탄 소재가 함유되어 있어, 염색후의 심색화 시료에 대한 염색 내구성의 문제도 중요한 부분으로 고려되어 염료 및 염색방법의 적용도 함께 판단해야 한다. 이러한 대안으로 분산염료가 아닌 배트염료를 이용하여 아스킨 소재의 섬유에 염색과정을 파악해 보고자 한다. 배트염료5-9)는 물에 불용성인 염료로 환원제로 환원시켜 류코 화합물로 변화시켜 수용성으로 되며, 산화제 또는 공기 중의 자연산화를 통해 본래의 불용성 염료로 돌아가 염색되는 방식으로, 그 견뢰도의 우수성은 매우 잘 알려져 있다.
이번 연구에서는 인디고 염료에 의한 아스킨 소재의 섬유를 적용하여 염착특성에 영향을 미치는 염색 온도, 환원제양, 알칼리양에 따른 염착특성 및 최적조건을 알아보고자 한다. 그리고 본 실험에 사용된 인디고 염료를 구조, 과정, 특성 등 물리학 기본적인 방법에 기초를 두고 계산하는 분자 모델링 예측, 즉 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 인디고 안료 상태와 류코 상태와의 HOMO와 LUMO 에너지 준위 및 전자배치 상태를 함께 알아보고자 한다.
본 실험에서는 인디고를 이용하여 아스킨 소재에 대한 염착 특성을 확인해 보았다. 최근 소재의 다양한 활용목적으로 많은 관심을 받고 있는 아스킨 소재와 그에 대한 염색가공의 적용에 있어서 심색성과 더불어 우수한 세탁 견뢰도를 얻기 위한 목적으로 본 실험을 진행하였다. 배트염료의 가장 대표적인 인디고를 아스킨 소재의 적용하여 이에 따른 온도, 농도, 환원제 및 알칼리양에 변화를 주어 그에 따른 우수한 염색과 적정량을 알아보았다.
제안 방법
하지만 일정 이상의 환원제와 알칼리양은 오히려 염색을 저하할 뿐만 아니라, 과량을 사용함에 따라 환경적 측면에서도 좋지 않은 영향을 미치기 때문에, 적정량 또한 염색공정에 있어 중요한 요소가 아닐 수 없다. 그에 따라 염료는 8% o.w.f, 온도는 110℃를 기준으로 환원제와 알칼리양(1, 3, 5, 7, 9g/l)을 달리하여 그 염착특성을 살펴보았다.
모든 시료의 염색성 평가는 염색과 산화과정, 환원세정을 모두 거친 후 완전히 건조된 상태에서 겉보기 색 농도(K/S)를 이용하였다. 측색은 분광측색계를 이용하여 10도 시야로 측정, 400~700nm의 전파장 영역에서 10nm간격으로 측정된 fk 색상강도와 최대흡수파장의 표면 반사율을 통해 K/S값을 산출하였다.
최근 소재의 다양한 활용목적으로 많은 관심을 받고 있는 아스킨 소재와 그에 대한 염색가공의 적용에 있어서 심색성과 더불어 우수한 세탁 견뢰도를 얻기 위한 목적으로 본 실험을 진행하였다. 배트염료의 가장 대표적인 인디고를 아스킨 소재의 적용하여 이에 따른 온도, 농도, 환원제 및 알칼리양에 변화를 주어 그에 따른 우수한 염색과 적정량을 알아보았다. 온도의 영향에서는 진행된 110℃ 부근에서 가장 높은 색상강도 값을 얻었으며, 염료의 농도조건에서는 8% o.
본 실험에 사용된 시뮬레이션 프로그램으로는 Materials studio 4.2 프로그램을 이용하여, pigment 상태와 leuco상태를 각각 HOMO와 LUMO를 측정하여 전자의 분포 및 에너지 준위차이를 살펴보았다.
세탁견뢰도 시험 방법은 KS K 0430 : 2001 A-1시험 방법을 이용하였으며, 세탁시험에서도 중요한 요소인 계속적인 내구성시험으로, 본 시험평가에서는 5회의 연속적인 세탁시험으로 염착성의 내구성을 시험 평가하였다. Table 1에 견뢰도 특성을 나타내었다.
염색 되어진 섬유 표면에 부착되어진 염료는 세탁에서의 탈착원인으로 다른 섬유를 오염시켜 견뢰도 저하를 일으키기 때문에, 이와 같은 염료를 제거하기 위해 환원세정을 실시하였다.
염색은 ACE-6000T 고온고압 IR 염색기를 이용하여 염색하였으며, 시료 3g에 욕비 1:40으로 사용하였고, 농도 조건으로는 2~10% o.w.f의 다양한 범위에 Na2CO3 2g/l, 환원제 5g/l의 기준으로 염색을 진행하였다. 환원제양과 알칼리양의 조건에서는 각각 1~9g/l의 적용범위에서 염색을 진행하였다.
배트염료는 물에 불용성인 화학적 특성으로 견뢰도가 우수한 것은 많이 알려졌다. 이러한 염료특성을 아스킨 소재에 적용하여 심색화 및 우수한 세탁견뢰도 특성을 부여할 수 있도록 적용하였다.
염색 온도는 섬유소재의 염색특성을 결정짓는 매우 중요한 요소로서, 각 섬유소재와 염료에 따라 그 적용온도가 좌우된다. 이번 실험에서 사용된 폴리에스테르와 폴리우레탄으로 구성된 아스킨 소재에 대한 염착 온도특성을 알아보기 위하여, 90~120℃의 온도 범위에서 염색과정을 진행하였다. 염료의 적용 농도 또한 적정 이상의 농도에서는 포화치에 도달하여 염착량의 변화가 크지 않기 때문에, 가격이나 환경적인 면에서 적정량의 농도 산출 또한 중요한 요소로 판단할 수 있다.
모든 시료의 염색성 평가는 염색과 산화과정, 환원세정을 모두 거친 후 완전히 건조된 상태에서 겉보기 색 농도(K/S)를 이용하였다. 측색은 분광측색계를 이용하여 10도 시야로 측정, 400~700nm의 전파장 영역에서 10nm간격으로 측정된 fk 색상강도와 최대흡수파장의 표면 반사율을 통해 K/S값을 산출하였다.
컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 인디고 염료가 산화상태 및 환원된 류코상태에서 구조적으로 보여지는 염료분자 구조내의 전자배치 및 HOMO/LUMO 에너지 준위를 살펴보았다. Fig.
환원세정은 1g/l의 Na2S2O4, 2g/l의 Na2CO3 및 2g/l 계면활성제를 사용하여 60℃에서 20분 동안 진행 하였다.
대상 데이터
배트염료로는 인디고 (C.I. Vat Blue 1)를 사용하였으며, 환원제는 Formamidinesulfinic acid를 사용하였다. 알칼리로는 Sodium carbonate를 사용하였고, 환원세정 시 사용되는 비이온 계면활성제로서는 Sandopur MCL Liq.
본 실험에는 Target 제품의 아스킨 (폴리에스테르 92%, PU 8%)소재의 시료를 사용하였다.
때문에 이러한 문제점을 보완하고자 염색가공의 공정 개발 및 적용 방법의 다양한 시도가 요구된다. 본 연구에서 이용된 아스킨 소재는 폴리에스테르 섬유를 가공한 섬유 소재로서 빛을 산란시켜 투과를 줄여주고 원사 내에 빛을 차단하는 물질을 함유시켜 비침 방지효과를 낸 원사로 알려져 있다. 은은한 광택과 부드러운 느낌을 주는 동시에 자외선 차단효과도 탁월하여 현재 수영복, 셔츠, 속옷 등에 활용 되어, 의류 소재로서 호평 받고 있다.
이론/모형
세탁견뢰도 시험은 KS K 0430 : 2001 A-1 법에 의거하여 실시하였다.
성능/효과
특히 8%의 경우가 가장 높은 색상강도를 나타내었으나 10%와 비교했을 때 그 색상강도의 차이는 많은 차이를 나타내지는 않았다. 따라서 8% 이후에서 포화치에 도달한 것으로 사료되며, 환경적 및 경제적인 측면을 고려해 볼 때 염색농도는 8% 전후가 가장 효율적인 농도라 할 수 있다. 이와 같은 두 가지 요소를 고려해 볼 때, 치밀한 섬유 고분자 내에 인디고의 침투는 쉽지 않은 일이기 때문에, 염착에 필요한 온도에너지와 적용되는 염료양이 증가함에 따라 염착되는 염료양도 증가하지만 최적의 조건은 항상 비교조건을 행하여야 할 필요가 있음을 알 수 있다.
환원제와 알칼리양에 따른 염착성을 알아보기 위해 환원제의 경우, 1~9g/l 까지 양을 변화시켜 적용한 결과 3g/l 이상에서는 염착결과의 변화가 나타나지 않았으며 알칼리 양은 5g/l 이상에서 비슷한 염착성을 나타내었다. 세탁견뢰도는 대체적으로 4~5급 수준의 우수한 견뢰도 특성을 얻을 수 있었다.
배트염료의 가장 대표적인 인디고를 아스킨 소재의 적용하여 이에 따른 온도, 농도, 환원제 및 알칼리양에 변화를 주어 그에 따른 우수한 염색과 적정량을 알아보았다. 온도의 영향에서는 진행된 110℃ 부근에서 가장 높은 색상강도 값을 얻었으며, 염료의 농도조건에서는 8% o.w.f 전후에서 높은 색상강도를 나타내었다.
인디고의 에너지 수준 및 분자배치 상태를 예측한 결과 안료상태의 인디고는 전자의 배치가 국소적으로 컨쥬케이션 본드의 결합상에 분포되어 있으며, 에너지준위도 상당히 안정된 값을 보이고 있다. 류코경우에 있어서는 전자의 분포가 분자구조내에 전체적으로 고루 분포되어 있는 상태로 바뀌었으며, 에너지 준위도 높은 값을 나타내어 상대적인 안정성이 낮은 구조적 특성을 보이고 있다.
환원제와 알칼리양에 따른 염착성을 알아보기 위해 환원제의 경우, 1~9g/l 까지 양을 변화시켜 적용한 결과 3g/l 이상에서는 염착결과의 변화가 나타나지 않았으며 알칼리 양은 5g/l 이상에서 비슷한 염착성을 나타내었다. 세탁견뢰도는 대체적으로 4~5급 수준의 우수한 견뢰도 특성을 얻을 수 있었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
아스킨 소재는 무엇인가?
때문에 이러한 문제점을 보완하고자 염색가공의 공정 개발 및 적용 방법의 다양한 시도가 요구된다. 본 연구에서 이용된 아스킨 소재는 폴리에스테르 섬유를 가공한 섬유 소재로서 빛을 산란시켜 투과를 줄여주고 원사 내에 빛을 차단하는 물질을 함유시켜 비침 방지효과를 낸 원사로 알려져 있다. 은은한 광택과 부드러운 느낌을 주는 동시에 자외선 차단효과도 탁월하여 현재 수영복, 셔츠, 속옷 등에 활용 되어, 의류 소재로서 호평 받고 있다.
분산염료의 장단점은 어떠한가?
현재 섬유산업은 폴리에스테르 섬유소재가 가장 널리 사용되어 여러 형태의 활용 목적으로 이용되고 있으며, 또한 여러 가공특성의 시도가 이루어지고 있다. 폴리에스테르는 대부분 분산염료에 의해 염색이 이루어지고 있으며, 분산염료의 경우는 고농도 염색은 얻을 수 있으나 견뢰도 특성에서는 심색화 시료에서 다소 한계를 가지고 있다.
아스킨 소재에 있어서 염색 견뢰도와 심색화 시료에 대한 염색 내구성이 중요한 부분으로 고려되는 이유는 무엇인가?
이와 같은 소재는 염색 후 다양한 습식 및 특수 가공이 이루어지기 때문에 높은 염색 견뢰도가 요구된다. 또한 8% 정도의 폴리우레탄 소재가 함유되어 있어, 염색후의 심색화 시료에 대한 염색 내구성의 문제도 중요한 부분으로 고려되어 염료 및 염색방법의 적용도 함께 판단해야 한다. 이러한 대안으로 분산염료가 아닌 배트염료를 이용하여 아스킨 소재의 섬유에 염색과정을 파악해 보고자 한다.
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