[논문]전사날염용 ECO-FREE 고농도 Full Black 염료개발과 응용기술

조호현; 정명희; 이아람

[국내논문] 전사날염용 ECO-FREE 고농도 Full Black 염료개발과 응용기술
Develop ECO-FREE high concentration Full black dye using transfer printing and application technology 원문보기

한국의상디자인학회지 = Journal of the Korea Fashion & Costume Design Association, v.19 no.2, 2017년, pp.39 - 48

조호현 (서정대학교) , 정명희 (서정대학교) , 이아람 (한국섬유소재연구원)

Abstract ▼ AI-Helper

Transfer printing is a method to combine printing and dyeing technology by the use of sublimation. It is an environmentally-friendly printing method that saves costs, reduces the production processes by the omission of the washing process, and saves time by maintaining quality. Due to the development of transfer printing, a high value added printing technology is available now but color fastness to sublimation of the printing products is still low since there are few dyes that have an affinity to the fabrics and the application technology is still inadequate. Specially, in case of high concentration black dyes, eco-label type black dyes, which is a substitution for general dispersal dyes, have been developed while general dispersal black dyes are still used, creating issues such as color differences on the surface and back side of the fabrics and contamination by friction after transfer printing. There are also some restricted substances such as allergens. To address these issues, high concentration black dyes and application technology that are environmentally-friendly and that have over 16 K/S through the use of single dyes with excellent color fastness, fixation ability, and similar melting temperature were developed for this study.

주제어

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문제 정의

또한 Full Black 전사날염이 가능하려면 대부분이 Oeko-tex standard 100의 규제대상이 되는 일반 분산염료를 모두 대체하여야 하며 색상 및 가격적인 면에서 염가공업체에 부담을 주지 않는 환경친화형 대체염료의 개발이 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 상기 원인을 제어하고 염료의 전이성, 빌드업성(K/S) 및 상용성을 얻을 수 있는 전사날염용 환경친화형 고농도 Full Black 염료의 개발 및 응용기술에 대하여 고찰하였다.
Black 염료는 보통 4~5종류의 단일염료가 혼합되어 만들어지며 각 단일염료의 용융점 및 염료간 상용성 등에 따라 Black 염료의 열전이성,빌드업성(K/S), 견뢰도 등이 영향을 받기 때문에 용융점 및 상용성이 유사하고 견뢰도가 우수한 단일염료의 검토 및 선정이 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 전사날염용 환경친화형 고농도 Full Black 염료의 개발 및 응용기술에 대해 고찰하였으며, 그 결과는 다음과 같다.

제안 방법

CCM(i5 Spectrophotometer)를 사용하여 전사 전후의 전사지 L값을 비교해서 측정하였다.
각 염료의 빌드업성(K/S)은 분산 및 솔벤트 단색염료를 폴리에스터에 처리하여 온도, 시간, 농도 변화에 따른 각 염료별 최대 흡수파장에서 K/S값을 X-RITE사 CCM(i5 Spectrophotometer)를 사용하여 측정하였다.
최적의 염료를 선정하기 위해 이들의 특성, 즉 분산성, 빌드업성(K/S), 색상을 측정한 결과는 <표 8>과 같다. 단 분산성은 상온의 물에 10g/100㎖로 용해시킨후 Filtering test 진행한 결과이고 색상 및 빌드업(K/S)성은 CCM(i5 Spectrophotometer)를 이용하여 측정하였다. 그 결과 색상 면에서는 혼합염료 A조합을 기준으로 하였을 때 B, C로 갈수록 조금씩 Greenish 한 경향을 나타내었는데, 이러한 색상변화는 Disperse Orange 155이 추가됨에 따라 발생한 것으로 판단된다.
첫째, 현장 사용 가능한 100여종 이상의 염료중상용성과 현장사용조건 등을 고려하여 Disperse Y-27 등 24종의 염료를 선정하였고. 선정된 24종의 단일염료를 시간별, 온도별, 농도별, 빌드업성(K/S) 및 견뢰도 등의 시험을 통해 제반물성이 우수한 13종의 염료를 선정하여 일광, 세탁, 마찰, 염소수 견뢰도를 측정하여 최종 6종의 단일염료를 선정하였다.
선정된 단일염료의 농도에 따른 빌드업성(K/S), 시간, 온도에 따른 빌드업성(K/S)의 영향, 혼합비율에 따른 분산성, 빌드업성(K/S), 색상, 견뢰도 등의 검토를 통해, 전사날염용 ECO-FREE 고농도 Full Black 염료를 개발하였다.
이러한 일련의 결과를 토대로 Disperse Yellow 54, Orange 25, Orange 155, Brown 26, Blue 72, Solvent Blue 68을 염료별 현장의 작업조건을 고려하여 과 같은 혼합비율로 BLACK A, B,C 3종류의 염료를 조제하였다.

대상 데이터

실제 최종 혼합 염료 조건으로는 분산성, 빌드업성(K/S)을 고려했을 때 빌드업성(K/S)DL 17.5인 Black A가 가장 우수하여 최종 개발 Black 염료로 선정하였으며, 이 염료로 전사날염을 실시하여 세탁, 마찰, 일광견뢰도를 측정한 결과는 , , 과 같다.
실험에 사용한 염료는 시중에서 사용하는 100여종이 넘는 염료 중 현장에서 주로 사용하고 있는 Huntsmam disperse, solvent dye 24종을 선정하여 진행하였다.
<표 5>에서 열 전이성이 85%이상인 13개의 염료를 선정하여 일광(KS K ISO 105: B02 :2014),, 세탁(KS K ISO C06), 마찰(KS K0650 : 2011), 염소수 견뢰도(KS K ISO 105 E03)을 측정한 결과, 일광, 세탁, 마찰, 염소수견뢰도가 4급 이상인 단일염료는 Blue 72, Brown 26,Orange 155, Orange 25, Yellow 54, Solvent Blue 68 6종으로 나타났다(표 6). 이 6종을 최종 전사 가능 단일염료로 선정하였다.
첫째, 현장 사용 가능한 100여종 이상의 염료중상용성과 현장사용조건 등을 고려하여 Disperse Y-27 등 24종의 염료를 선정하였고. 선정된 24종의 단일염료를 시간별, 온도별, 농도별, 빌드업성(K/S) 및 견뢰도 등의 시험을 통해 제반물성이 우수한 13종의 염료를 선정하여 일광, 세탁, 마찰, 염소수 견뢰도를 측정하여 최종 6종의 단일염료를 선정하였다.

이론/모형

견뢰도 시험은 일광견뢰도(KS K ISO 105 : B02:2014), 세탁견뢰도(KS K ISO C06), 마찰견뢰도(KS K 0650 : 2011), 염소수 견뢰도(KS K ISO 105E03)의 방법으로 시험하였다.

성능/효과

단 분산성은 상온의 물에 10g/100㎖로 용해시킨후 Filtering test 진행한 결과이고 색상 및 빌드업(K/S)성은 CCM(i5 Spectrophotometer)를 이용하여 측정하였다. 그 결과 색상 면에서는 혼합염료 A조합을 기준으로 하였을 때 B, C로 갈수록 조금씩 Greenish 한 경향을 나타내었는데, 이러한 색상변화는 Disperse Orange 155이 추가됨에 따라 발생한 것으로 판단된다. 실제 최종 혼합 염료 조건으로는 분산성, 빌드업성(K/S)을 고려했을 때 빌드업성(K/S)DL 17.
둘째, 최종 Black 염료 개발을 위해 6종의 단일염료를 조건별로 Fomulantion을 달리하여 진행한 결과, Orange 155가 추가될수록 Greenish해지는 것을 확인하였고, 그 결과 빌드업성이 가장 우수한 Black A 조건을 최종 염료로 선정하여 세탁, 마찰, 일광견뢰도를 측정한 결과 4급 이상의 고 견뢰도임을 확인할 수 있었다.
본 연구 결과, 염료 및 조제를 선정하고 Formulation하여 고착성, 상용성 등이 강화된 고 견뢰도의 전사날염용 ECO-FREE 고농도 FullBlack 염료를 개발하였고, 견뢰도 등의 물성 및 기타 불량문제를 근본적으로 개선할 수 있었다. 특히 환경친화형 Full black 염료 및 응용기술의 연구개발을 통해 경제적 효과 창출 및 생산시스템의 개선(용수/에너지 및 폐수처리비용 절감, 생산비용절감)을 불러왔으며, 현재 Oeko-texstandard 100, ZDHC 인증 등을 통한 Eco-Label형 염료로의 대외적 신뢰확보를 통한 수출 주도형 상품으로 양산예정에 있다.
분산 및 솔벤트 단색염료 24종에 대해 Polyester 섬유에 대해 열처리 온도 및 시간 변화에 따른 빌드업성(K/S)을 CCM(i5 Spectrophotometer)을 이용하여 각 염료별 최대흡수파장에서 측정한 결과, 측정결과 온도가 높을수록, 시간이 증가 할수록 빌드업성(K/S)은 증가하는 경향이 나타났다(표 2).
5인 Black A가 가장 우수하여 최종 개발 Black 염료로 선정하였으며, 이 염료로 전사날염을 실시하여 세탁, 마찰, 일광견뢰도를 측정한 결과는 <표 9>, <표 10>, <표11>과 같다. 세탁견뢰도는 변퇴색과 오염 정도는 4급 이상(표 9), 마찰견뢰도는 건, 습 모두 4-5급(표 10), 일광견뢰도는 4급 이상(표 11)으로 매우 우수한 결과를 얻을 수 있어 전사날염용 Black 염료로 사용이 가능할 것으로 판단된다.
견뢰도 등 물성시험을 완료한 후 분산 및 솔벤트 단색염료들을 현장 작업방법에 준하여 농도를 30%로 고정하고 열전이성을 측정한 결과는<표 5>와 같다. <표 5>에서 열 전이성이 85%이상인 13개의 염료를 선정하여 일광(KS K ISO 105: B02 :2014),, 세탁(KS K ISO C06), 마찰(KS K0650 : 2011), 염소수 견뢰도(KS K ISO 105 E03)을 측정한 결과, 일광, 세탁, 마찰, 염소수견뢰도가 4급 이상인 단일염료는 Blue 72, Brown 26,Orange 155, Orange 25, Yellow 54, Solvent Blue 68 6종으로 나타났다(표 6). 이 6종을 최종 전사 가능 단일염료로 선정하였다.
열 전이성, 빌드업성(K/S), 견뢰도 시험결과를 바탕으로 선정된 단일염료 6종에 대하여 농도,시간, 온도변화에 따른 빌드업성(K/S)을 CCM(i5 Spectrophotometer)을 사용하여 측정한 결과, 농도, 시간, 온도 증가에 따라 빌드업성(K/S)은 증가하는 것으로 나타났다(그림 1, 2, 3).
<표 4>의 결과와 같이 일부 염료에서 아세테이트와 나일론, 울 전사제품의 세탁견뢰도가 3급 또는 3-4급으로 다소 낮은 결과를 보였으며, 특히 나일론 포의 전사견뢰도가 전체적으로 가장 낮은 것으로 나타났다.

후속연구

특히 환경친화형 Full black 염료 및 응용기술의 연구개발을 통해 경제적 효과 창출 및 생산시스템의 개선(용수/에너지 및 폐수처리비용 절감, 생산비용절감)을 불러왔으며, 현재 Oeko-texstandard 100, ZDHC 인증 등을 통한 Eco-Label형 염료로의 대외적 신뢰확보를 통한 수출 주도형 상품으로 양산예정에 있다. 추후 추가적인 연구개발을 통해 보다 저렴하면서 품질이 양호한 염료를 개발하기 위해 지속적인 노력을 경주해나갈 계획이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전사날염에 사용할 수 있는 염료는 무엇이 있는가?	전사날염에 사용할 수 있는 염료는 일반 분산염료와 솔벤트염료(고압분산)의 S type, SE type 그리고 E type으로 분류할 수 있으며, 이 중 E type인 일반 분산염료는 분산염료 제조 초기에 개발된 염료들로서 대부분 저분자량의 비극성 분자들로 이루어져 있다. 국내외 폴리에스터 및 아세테이트 전사용으로 사용하는 염료 중 일반분산염료로 제조된 전사날염용 염료는 대부분 Oeko-tex standard 100의 규제대상 품목이며 그 대체품인 ECO type의 전사염료가 개발되어 현재 시판되고 있으나, 고농도 Full Black 염료는 아직까지 물성, 재현성 및 견뢰도 부분에서 많이 미흡한 상태이다.
	전사날염 기술의 특징은 무엇인가?	특히 날염방법 중 전사날염은 소비자의 다양한 요구를 만족시킴과 동시에 점점 강화되는 환경규제로부터 비교적 자유롭다는 점에서 관심의 대상이었으며 다양한 제품군으로 그 범위가 확대되고 있다. 전사날염 기술은 정교한 디자인의 표현 및 다양한 색상표현 그리고 사진과 같은 효과가 가능하며, 신축성이 있는 편성물에도 날염이 가능하기 때문에 다양화, 개성화되는 소비패턴에 적용이 가능하다. 전사날염 기술의 발달로 고부가가치 날염은 가능해졌지만, 아직까지 섬유에 대해 친화력을 나타내는 염료의 응용기술이 부족하고 전사날염 제품의 승화견뢰도가 낮아 제한적으로 적용되고 있으나, 전사날염용 염료의 개발은 에너지와 폐수절감 측면에서 가치가 매우 높은 기술이라고 할 수 있다.
	고기능성 신소재 생산의 특징은 무엇인가?	고도로 발달된 현대 과학기술은 꾸준히 새로운 섬유를 개발하여 하이테크의 고기능성 신소재를 생산하게 되었다. 합성섬유를 중심으로 이루어지는 신기능 소재의 개발 및 생산은 세계의 합성섬유 생산량의 증가를 유도하여 천연섬유 생산량을 능가하고 있으며(한국섬유개발연구원, 2005), 이 중 약 60∼70%를 폴리에스터(polyester) 섬유가 차지하고 있다(조문희, 2010). 고온에서의 분산염료의 승화성은 분산염료 염색물의 승화견뢰도에도 영향을 미치고 특히, 이염으로 인한 폴리에스터 섬유의 변색으로 인한 불량의 위험이 높다(김호정, 2001: 현대특수나염, 2009).

참고문헌 (9)

김영호. (1998). 분산염료에 의한 폴리에스테르섬유의 전사염기법에 관한 연구. 디자인학연구집, 3. 119-138.
김호정. (2001). 폴리에스테르/셀룰로오즈계 교직물의 탄화 날염가공에 관한 연구. 한국의류산업학회지, 3(4), 373-377.
송번수. (1996). 염색의 실제. 미진사.
조문희. (2010). 승화전사 디지털 텍스타일 프린트의 전사 조건에 관한 연구. 한국패션디자인학회지, 10(4), 59-67.

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조호현 외. (2014). 셀룰로오즈 혼방 니트 편포의 착색 번 아웃 날염 복합 기술에 관한 연구. 한국의상디자인학회지, 16(4), 229-235.
한국섬유개발연구원. (2005). 고차소재 가공기술: 신감각.신기능성 섬유의 개발동향, 대구: 한국섬유개발연구원, 21.
황종호, 전병익. (1996). 전사날염 기술에 대하여. 한국염색가공학회지, 8(3), 66-71.
현대특수나염. (2009). 날염 및 착색 번 아웃 동시 가공용 날염호 조성물 및 이를 이용한 날염 및 착색 번 이웃 동시 가공방법. KRP 100925019.
W. McDowell. (1973). The Behaviour of Disperse Dyes at High Temperatures. J. Soc. Dyers Colorists, 89, 177-185.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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