[논문]Nylon 6 섬유의 초임계 유체 염색특성 연구 (I): 온도, 압력의 변화

고은희; 이인열; 김창일

doi:10.5764/tcf.2020.32.2.80

Nylon 6 섬유의 초임계 유체 염색특성 연구 (I): 온도, 압력의 변화
A Study on Dyeing Properties of Nylon 6 Fabrics in Supercritical Fluid Dyeing System (I): Depending on Temperature and Pressure 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.32 no.2, 2020년, pp.80 - 88

고은희 (한국섬유소재연구원) , 이인열 (한국섬유소재연구원) , 김창일 ((주)아크로마코리아)

Abstract ▼ AI-Helper

Supercritical fluid dyeing is a new alternative to the conventional aqueous process because of its environmental benefits. In this study, dyeing properties of Nylon 6 fabrics were investigated depending on dyeing temperature and pressure in supercritical CO2 fluid dyeing system. In order to select the optimal condition for supercritical fluid dyeing of Nylon 6 fabrics, dyeing temperature and pressure were varied from 100, 110, 120℃, 200, 230, 260bar, respectively. The results of K/S values and levelling properties showed that the optimal dyeing condition for Nylon 6 fabrics was 110℃ and 230bar in the supercritical CO2 fluid dyeing system. The washing fastness ratings of the dyed Nylon 6 fabrics under supercritical medium were good for both fading and staining except for staining on nylon.

주제어

표/그림 (12)

그림 Figure 1. Fabric specification.
그림 Figure 2. Chemical structure of dyes.
표 Table 1. Dyeing experiment conditions by temperature and pressure
표 Table 2. Dyeing sample according to temperature under constant pressure
그림 Figure 3. K/S according to temperature under constant pressures(Disperse Yellow 211).
그림 Figure 5. K/S according to temperature under constant pressures(Disperse Blue 301).
그림 Figure 4. K/S according to temperature under constant pressures(Disperse Red 167).
그림 Figure 6. K/S according to pressure under constant temperatures(Disperse Yellow 211).
표 Table 3. Dyeing sample according to temperature under constant pressure
그림 Figure 7. K/S according to pressure under constant temperatures(Disperse Red 167).
그림 Figure 8. K/S according to pressure under constant temperatures(Disperse Blue 301).
표 Table 4. Grade of washing fastness of conditions by pressure

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구에서는 폴리아미드 섬유의 초임계 염색법의 상업화를 위해 Nylon 6의 염색조건(온도, 압력)을 세분화하고, 염색특성(K/S, 균염성, 견뢰도)을 살펴봄으로써 최적의 염색 조건 을 제공하는데 목적이 있다. 이와 관련하여 초임계 유체 염색의 궁극적 목표인 물 없는 컬러산업의 완성을 위하여 수세를 진행하지 않은 상태에서 연구를 진행하였다.

제안 방법

Nylon 6 섬유의 초임계 유체 염색의 최적 조건을 선정하기 위해 삼원색(Yellow 211, Red 167, Blue 301)의 온도조건(10 0℃, 110℃, 120℃), 압력조건(200bar, 230bar, 260bar)의 변화에 따른 염색특성에 대한 연구를 진행하였다.
염색특성은 온도, 압력 조건별 초임계 유체염색 후 외관비교와 색차 측정을 통한 K/S, 균염성 비교 및 세탁견뢰도로 분석하였다. 색차측정은 측색기 Color iMatch(GretagMacbeth, Switzerland)를 사용하였으며, K/S값은 특정파장에서 표면반사율을 측정하여 Kubelka Munk식(2)에 의해 산출되었다.

대상 데이터

시료는 Nylon 6 100% Double Pique 편직물을 염색 Pot별 10g 사용하였고, Figure 1에 영상현미경으로 40배 확대한 이미지와 스펙을 나타내었다. 염료는 아조계의 C.I. Disperse Yellow 211, C.I. Disperse Red 167, C.I. Disperse Blue 301의 삼원색을 아크로마코리아㈜로부터 제공받아 0.05g(0.5% o.w.f) 씩 사용하였다.

성능/효과

일정 온도 하 압력에 따른 염색결과, 압력에 비해 온도의 변화가 실제 피염물의 K/S에 영향을 주는 주요인자로 판단되며, 110℃와 120℃의 온도조건 하 230bar의 압력에서 가장 고르게 겉보기 농도가 높음을 확인하였다. 또한 온도와 압력에 따른 염색조건의 변화로 피염물의 균염성 테스트를 진행한 결과, 삼원색 모두 균염성이 우수한 조건은 110℃, 230bar로 확인하였다.
따라서 본 연구를 통해 Nylon 6 섬유의 초임계 유체 염색의 최적 조건은 110℃, 230bar가 가장 적합한 것으로 판단된다. 하지만 일정 온도 하 압력에 따른 염색시료의 세탁견뢰도 결과는 압력 변화에 따른 일정한 경향은 보이지 않았으나, 모든 시료에서 변퇴색 4급 이상의 양호한 결과를 얻었고, 오염에서는 나일론 섬유에 대해서 2급 정도의 결과를 얻었다.

후속연구

향후 본 저자들은 초임계상태에서 염색시간과 린싱(Rinsing) 처리에 따른 Nylon 6 섬유의 염색특성에 대해서 연구하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	이산화탄소 초임계 염색법이란 무엇인가?	이산화탄소 초임계 염색법(Supercritical fluid dyeing, SFD)은 기체보다 높은 용해력을 통해 분산 염료를 용해시킨 후, 전달능력이 뛰어난 점을 이용해 팽윤된 섬유의 내부로 분자량이 큰 염료를 침투시키는 방식이다. 일정한 시간이 경과하면 염료가 섬유와 유체 사이에서 평형에 도달하고, 감압시키면 분자량이 작은 이산화탄소는 섬유로부터 쉽게 빠져나오고 분자량이 큰 염료분자는 서서히 확산되기 때문에 섬유 내에 영구히 갇히면서 염색되는 원리다1).
	전통적인 수계염색의 문제점은 무엇인가?	염색법에 있어 전통적인 수계염색은 많은 에너지가 소비되며, 다량의 염색폐수를 발생하는 환경적인 문제점이 존재한다. 이러한 문제점을 해결하고자 염색법에 대한 새로운 방법이 연구되어지고 있으며, 그 중 초임계 유체를 이용한 건식염색방법 이 하나의 대안으로 주목받고 있다.
	이산화탄소 초임계 염색법의 원리는 무엇인가?	이산화탄소 초임계 염색법(Supercritical fluid dyeing, SFD)은 기체보다 높은 용해력을 통해 분산 염료를 용해시킨 후, 전달능력이 뛰어난 점을 이용해 팽윤된 섬유의 내부로 분자량이 큰 염료를 침투시키는 방식이다. 일정한 시간이 경과하면 염료가 섬유와 유체 사이에서 평형에 도달하고, 감압시키면 분자량이 작은 이산화탄소는 섬유로부터 쉽게 빠져나오고 분자량이 큰 염료분자는 서서히 확산되기 때문에 섬유 내에 영구히 갇히면서 염색되는 원리다1).

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