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문제 정의
- 이러한 배경하에서 본 연구는 고부가가치 소재로서 활용될수 있는 PTT/견 교직물에 대해 저에너지형인 분산염료와 밀링형 산성염료의 염료계를 사용하여 상압의 조건하에서 혼합염료계에 의한 1욕염색성과 단독염료계에 의한 2욕염색성을 평가하고, 이의 결과를 토대로 성에너지 측면에서 유리한 1욕염색법의 적용가능성을 검토하여 염색공정의 합리화를 도모하고자 하였다.
제안 방법
- 5 g/l, 분산염료 1%owf의 조건으로 한 염욕에 동일한 무게로 칭량한 PTT, 견시료를 넣고 1욕법에 적용된 승온프로그램과 동일하게 하여 1단계 염색을 하였다. 1단계 염색이 끝나면 sodium hydrosulphite(2 g/l)와 sodium carbonate(1 g/l)를 사용하여 60℃에서 20분간 환원세정을 하였다. 이어서 2단계 염색을 위하여 산성염료 1%owf, pH4.
- 2욕법에 의한 염색은 욕비 1:20, 30℃, pH4.5, 분산균염제 0.5 g/l, 분산염료 1%owf의 조건으로 한 염욕에 동일한 무게로 칭량한 PTT, 견시료를 넣고 1욕법에 적용된 승온프로그램과 동일하게 하여 1단계 염색을 하였다. 1단계 염색이 끝나면 sodium hydrosulphite(2 g/l)와 sodium carbonate(1 g/l)를 사용하여 60℃에서 20분간 환원세정을 하였다.
- 산성염료에 의한 견의 염색성 실험은 Lab. Infrared rays dyeing M/C(Korea science CO., LTD.)를 사용하여 욕비 1:20, 염료농도 2%owf가 적용된 30℃의 염욕에 시료를 넣고 1.5℃/min의 속도로 100℃까지 승온한 뒤, 이 온도에서 40분간 유지한 후, -2℃/min의 속도로 냉각시켜 70℃에 이를 때까지 염색을 하였다. 염욕의 pH 조정을 위하여 pH 3.
- 고감성 소재로서 활용될 수 있는 PTT/견 교직물에 대해 저에너지형인 분산염료와 밀링형 산성염료의 염료계를 사용하여 혼합염료계에 의한 1욕법과 단독염료계에 의한 2욕법에 의한 염색특성을 평가하여 이를 토대로 성에너지 측면에서 유리한 1욕법의 적용가능성을 검토한 일련의 실험결과는 다음과 같다.
- 또한 염색물의 분광특성과 색채특성은 분광반사율곡선 및 CIE-LAB Graph의 거동 등에 의하여 평가하였다. 색차(∆E)발생은 다음 (2)의 Hunter의 색차식을 이용하여 구하였다.
- 분산염료에 의한 PTT의 염색성과 견에 대한 오염성 실험은 욕비 1:20, 염료농도 1%owf가 적용된 30℃의 염욕에 PTT와 동량의 견을 넣고 2-2-3항의 1욕법 및 2욕법의 승온프로그램및 세정·수세 조건으로 하였다.
- 산성염료에 의한 PTT의 오염성 실험은 욕비 1:20, pH4.5, 염료농도 1%owf가 적용된 30℃의 염욕에 견과 동량의 PTT를 넣고 전술한 조건의 승온프로그램 및 세정·수세 조건으로 오염성 실험을 하였다.
- 염색이 끝난 시료는 전술한 1욕법에 의한 염색이 끝난 후, 적용된 수세·세정공정과 동일하게 처리하였다.
- 염색이 끝난 시료에 대해서는 견측에 염착된 산성염료를 감안하여 환원세정이 배제된 수세·세정공정이 적용되므로 세정효과는 2욕법에 비하여 다소 불리하기 때문에 상대섬유에 대한 오염성을 최소화 하기 위하여 찬물수세→60~70℃(Liptol T/C-300S, 1 g/l)→열탕수세(60~70℃)→찬물수세→60~70℃(Liptol SK, 1 g/l)→열탕수세 (60~70℃)→찬물수세의 일련의 철저한 수세·세정공정을 실시하였다.
대상 데이터
- PTT/견 교직물의 모델시료로는 전처리가 끝난 PTT시료 (weave: plain, count: 75d×75d, density: 272×118 threads/inch, 견시료(weave: 2/2twill, 42d×63d, density: 140×80 threads/ inch)를 사용하였다.
- PTT/견 교직물의 모델시료로는 전처리가 끝난 PTT시료 (weave: plain, count: 75d×75d, density: 272×118 threads/inch, 견시료(weave: 2/2twill, 42d×63d, density: 140×80 threads/ inch)를 사용하였다. 견측에 사용되는 산성염료는 PTT/견 교직 물의 염욕 pH를 고려하여 약산성에서도 염착성이 우수하고 수세견뢰도가 우수한 밀링형 산성염료로서 염료배합시 3원색 염료간 상호 조합성이 우수한 Rifa Red N-FGS(Unknown C.I. Generic Name), Rifa Yellow N-5GN(C.I. Acid Yellow 127), Rifa Blue N-RN(C.I. Acid Blue 260) 등의 상용염료 3종을 사용하였다. 그리고 PTT측에 적용된 분산염료로는 상압염색에 가장 적합하고 분산성, 균염성 및 염료배합시 3원색 염료간 상호 조합성이 우수한 저에너지 균염type인 E-type의 Dianix Red FB-E(C.
- Acid Blue 260) 등의 상용염료 3종을 사용하였다. 그리고 PTT측에 적용된 분산염료로는 상압염색에 가장 적합하고 분산성, 균염성 및 염료배합시 3원색 염료간 상호 조합성이 우수한 저에너지 균염type인 E-type의 Dianix Red FB-E(C.I. Disperse Red 60), Dianix Yellow 3G-E(C.I. Disperse Yellow 54), Dianix Blue EB-E(C.I. Disperse Blue 56) 등의 상용염료 3종을 사용하였다. 사용된 약제로는 sodium carbonate, sodium hydrosulphite, sodium hydroxide, acetic acid, sodium acetate, citric acid 등은 1급시약을, 분산균염제(Snosol ACE-111, (주)스노젠) 및 소우핑제(Liptol T/C-300S, Liptol SK, 니카코리아(주)) 등은 공업용을 사용하였다.
- Disperse Blue 56) 등의 상용염료 3종을 사용하였다. 사용된 약제로는 sodium carbonate, sodium hydrosulphite, sodium hydroxide, acetic acid, sodium acetate, citric acid 등은 1급시약을, 분산균염제(Snosol ACE-111, (주)스노젠) 및 소우핑제(Liptol T/C-300S, Liptol SK, 니카코리아(주)) 등은 공업용을 사용하였다.
이론/모형
- 9. CIE-LAB graph of PTT components of PTT/silk fabrics dyed with mixtures of disperse dyes/acid dyes by one bath dyeing method. 1:Red/Red, 2:Red/Yellow, 3:Red/Blue, 4:Yellow/Red, 5:Yellow/ Yellow, 6:Yellow/Blue, 7:Blue/Red, 8:Blue/Yellow, 9:Blue/Blue
- 12. CIE-LAB graph of silk components of PTT/silk fabrics dyed with mixtures of disperse dyes/acid dyes by two bath dyeing method. 1:Red/Red, 2:Red/Yellow, 3:Red/Blue, 4:Yellow/Red, 5:Yellow/ Yellow, 6:Yellow/Blue, 7:Blue/Red, 8:Blue/Yellow, 9:Blue/Blue
성능/효과
- 1. PTT/견 교직물 염색에 사용한 밀링형 산성염료는 pH가 낮을수록 견에 대한 염착성이 향상 하였으나, 불균염성의 우려와 분산염료에 의한 PTT의 염색조건을 감안하여 약산범위에 속하는 pH4.5가 적합할 것으로 생각된다.
- 2-2-3항의 1욕법 및 2욕법의 승온프로그램 및 세정·수세 조건으로 욕비 1:20, 염료농도 1%owf가 적용된 30℃의 염욕에 PTT와 동량의 견을 넣고 염색하였을 때, Fig. 3과 Fig. 4는 각각 분산염료에 의하여 염색된 PTT와 오염된 견의 분광반사율곡선거동을 나타낸 것으로, 1욕법에 비하여 2욕법에 의하여 염색된 PTT의 분광반사율곡선 및 오염된 견의 분광반사율곡선이 약간 상승한 것으로 나타났다.
- 2. 욕비 1:20, pH4.5, 산성염료 농도 1%owf의 조건하에서 산성염료 Red N-FGS, Yellow N-5GN, Blue N-RN에 의하여 오염된 PTT시료의 색차값은 각각 1.82, 2.45, 2.99를 나타내어 산성염료에 의한 PTT의 오염성은 육안으로 아주 미미할 정도로 적게 나타났다.
- 3. 욕비 1:20, pH4.5, 분산균염제 0.5 g/l, 분산염료 농도 1%owf의 조건하에서 분산염료 Red FB-E, Yellow 3G-E, Blue EB-E에 의하여 오염된 견의 최대 K/S값은 1욕법의 경우 각각 1.65, 2.38, 1.47의 값을, 2욕법의 경우에는 1.18, 2.11, 1.14의 값을 나타내어 환원세정을 거친 2욕법의 경우가 1욕법에 비하여 분산염료의 탈락을 증진시켜 오염성이 저하하여 표면염착강도가 미미하게 저하하였다.
- 4. 욕비 1:40, pH4.5, 분산균염제 0.5 g/l, 분산염료 1%owf, 산성염료 1%owf의 조건으로 동일한 무게로 칭량한 PTT, 견을 넣고 1욕법과 2욕법에 의하여 염색시 PTT의 분광반사율곡선은 산성염료의 색상에는 거의 영향을 받지 않고, 거의 분산염료의 배합색상에 영향을 받았으며, 견의 경우는 염착성이 있는 산성 염료 뿐만 아니라 배합되는 분산염료의 색상에도 많은 영향을 받았다.
- 5. 분산염료와 산성염료의 색상별 배합 9종에 따른 1욕법과 2욕법간의 PTT측의 색차값은 평균 2.02값을, 견측의 색차값은 평균 3.39값을 나타내어 육안상 거의 같은 컬러 매칭의 결과를 얻음으로써 성에너지 측면에서 유리한 1욕염색의 적용이 가능할 것으로 생각된다.
- 견으로서 1욕법과 2욕법이 적용된 Fig. 6과 Fig. 8에서 분산 염료 Red와 배합된 산성염료 Red의 경우는 520 nm에서 각각 최저반사율값 4.65, 4.75으로 이때 K/S값은 9.78, 9.55이며, 산성염료 Yellow의 경우는 430 nm에서 각각 최저반사율값 9.06, 9.60으로 이때 K/S값은 4.56, 4.26이며, 산성염료 Blue의 경우는 560 nm에서 각각 최저반사율값 10.31, 11.26으로 K/S값은 3.9, 3.5를 나타내었다. 분산염료 Yellow와 배합된 산성염료 Red의 경우는 520 nm에서 각각 최저반사율값 4.
- 그리고 Fig. 6과 Fig. 8의 분광반사율의 거동과 함께 견측의 1욕법과 2욕법이 적용된 Fig. 10과 Fig. 12의 (a*, b*) 좌표값의 분포와 이로부터 얻어지는 색상각의 변화를 나타낸 Fig. 13과 Fig. 14의 결과들을 종합해보면 분산염료 Red와 배합된 산성염료 1욕법의 경우, Red는 21.84º, Yellow는 47.99º, Blue는 296.97º을, 그리고 2욕법의 경우 Red는 18.54º, Yellow는 46.72º, Blue는 294.35º을 나타내었다.
- 64의 값을 나타내었다. 따라서 1욕이든, 2욕이든 관계없이 PTT의 분광반사율곡선은 산성염료의 색상에는 거의 영향을 받지 않고, 거의 분산염료의 배합색상에 영향을 받는 것을 알 수 있다. 그리고 1욕법의 경우가 2욕법에 비하여 PTT의 분광반사율곡선의 최저반사율값이 미미하게나마 약간 상승하여 염착강도가 다소 증가한 것은 세정·수세를 실시하였지만, 환원세정의 생략에 따른 탈락 분산염료의 감소에 따른 것으로 보인다.
- 60을 나타내었다. 따라서 Fig. 15와 Fig. 16의 결과로부터 분산염료와 산성염료의 색상별 배합 9종에 따른 1욕법과 2욕법간의 PTT측의 색차값은 평균 2.02값을, 견측의 색차값은 평균 3.39값을 나타내었다. 이러한 결과는 분산염료와 산성염료의 동색 및 이색배합에 따른 PTT측과 견측에서의 1욕법과 2욕법에서의 색상거동의 미소한 차이를 잘 감안 한다면, 육안상 거의 같은 컬러 매칭의 결과를 얻음으로써 성에너지 측면에서 유리한 1욕법의 적용이 가능할 것으로 생각된다.
- 수많은 염료들 중에서 최적의 염료조합을 선정한다는 것은 실제적으로 어렵기 때문에, 복합소재의 특성과 적용되는 염료군의 염색특성을 사전에 면밀히 고려할 필요가 있다. 따라서 본 연구 결과를 토대로 한다면 PTT/견의 분산염료/산성염료에 의한 염색의 경우, 현장적용성이 높은 상용성이 우수한 염료군을 중심으로 하여 PTT측의 상압염색에 가장 적합한 E-type의 분산염료. 그리고 PTT측의 염욕의 pH를 고려하여 견측의 약산성에서도 염착성이 우수하고 수세견뢰도가 우수한 밀링형 산성염료를 적용시키는 것이 표준적 염료조합으로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 견을 염색하는 데는 불균염성의 경향으로 인하여 염욕에 가해지는 산은 불균염성을 초래할 수 있으므로 중성욕에서 염색하는 것이 권장되고 있다. 따라서 염착성이 가장 높게 나타나는 pH3에서는 불균염성이 초래할 경향이 우려되므로 1욕염색시 분산염료의 안정성 및 PTT의 염착성 등을 고려한다면, 약산범위에 속하는 pH4.5가 적당할 것으로 생각된다.
- 특히 산성염료와 분산염료간 이색상으로 배합된 경우 이러한 경향이 두드러지게 나타나 산성염료와 분산염료의 중간색상으로 나타나는 경향을 나타내었다. 또한 견의 경우 산성염료의 염착에는 2욕법이 유리할 것으로 보이지만, 1욕법 적용시 환원세정의 생략에 따른 분산염료의 견에 대한 오염성의 미소한 증가로 인하여, 2욕법에 비하여 견의 분광반사율곡선의 최저반사율값이 미소하게나마 약간 감소하여 염착강도가 다소 증가한 것으로 나타났다.
- 앞서 고찰한 Fig. 5와 Fig. 7의 분광반사율의 거동과 함께 PPT측의 1욕법과 2욕법이 적용된 Fig. 9와 Fig. 11의 (a*, b*) 좌표값의 분포와 이로부터 얻어지는 색상각의 변화를 나타낸 Fig. 13과 Fig. 14의 결과들을 종합해보면 분산염료 Red와 배합된 산성염료 3종의 경우 0.65~2.92º, 분산염료 Yellow와 배합된 산성염료 3종의 경우에는 89.49~93.57º, 분산염료 Blue와 배합된 산성염료 3종의 경우에는 269.68~272.88º의 색상각의 범위를 나타내었다.
- 39값을 나타내었다. 이러한 결과는 분산염료와 산성염료의 동색 및 이색배합에 따른 PTT측과 견측에서의 1욕법과 2욕법에서의 색상거동의 미소한 차이를 잘 감안 한다면, 육안상 거의 같은 컬러 매칭의 결과를 얻음으로써 성에너지 측면에서 유리한 1욕법의 적용이 가능할 것으로 생각된다. 이와 관련하여 염료선정이 매우 중요한 사항으로, 복합섬유에 적용되는 염료는 자체섬유의 염색성은 물론이고, 상대섬유에 대한 염착성, 오염성을 비롯하여 염료의 배합에 따른 칼라 메칭 등을 감안한 염료의 상용성 등을 고려해야 한다.
후속연구
- 따라서 본 연구 결과를 토대로 한다면 PTT/견의 분산염료/산성염료에 의한 염색의 경우, 현장적용성이 높은 상용성이 우수한 염료군을 중심으로 하여 PTT측의 상압염색에 가장 적합한 E-type의 분산염료. 그리고 PTT측의 염욕의 pH를 고려하여 견측의 약산성에서도 염착성이 우수하고 수세견뢰도가 우수한 밀링형 산성염료를 적용시키는 것이 표준적 염료조합으로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 한편 PTT섬유는 PET에 비해 낮은 modulus로 인하여 nylon과 유사한 부드러운 촉감을 발현하고, 20~30℃의 낮은 온도에서도 염료 흡진율이 높고 균염성,견뢰도 등이 우수하여 상압염색이 가능하다. 따라서 천연소재와 혼방 또는 교직된 PTT섬유는 고감성이 요구되는 부가가치가 높은 복합소재로써 충분히 활용될 것으로 기대된다.
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