[논문]염색이 용이한 메타 아라미드 편성물의 염색성에 관한 연구

이범훈

doi:10.5764/tcf.2020.32.3.128

염색이 용이한 메타 아라미드 편성물의 염색성에 관한 연구
Dyeing Properties of Easily Dyeable m-Aramid Knit Fabric 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.32 no.3, 2020년, pp.128 - 134

이범훈 (신한대학교 섬유소재공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Heat and flame protecting cloth is usually made of meta aramid fiber because of its own properties. But the high inter molecular hydrogen bonding and high Tg is the reason of the difficulty to dye meta aramid fiber. Recently, it was commercialized that the easily dyeable meta aramid fiber(AMD) for improving dyeability. In this study, the dyeing properties of AMD dyed with cationic dyes were investigated. The K/S values of AMD were 5~10% higher than these of general meta aramid fiber(AM) in the case of 1%owf caused by the lower crystallinity of AMD. The difference between K/S values of AMD and AM was increased as increasing dyeing concentration. The washing and rubbing fastness grade of AM and AMD were similar and good to very good.

주제어

표/그림 (8)

그림 Figure 1. Dyeing process of m-aramid knit fabric.
그림 Figure 2. Effect of dyeing time on K/S values of AM and AMD.
그림 Figure 3. Effect of carrier concentration on K/S values of AM and AMD.
$Figure 4. X-ray diffraction patterns of AM and AMD.$ 그림 Figure 4. X-ray diffraction patterns of AM and AMD.
그림 Figure 5. Effect of sodium nitrate concentration on K/S values of AM and AMD.
그림 Figure 6. Effect of dyebath pH on K/S values of AM and AMD.
그림 Figure 7. Effect of dye concentration on K/S values of AM and AMD.
표 Table 1. Colorfastness of AM and AMD dyed with cationic dyes

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 연구에서는 아라미드 염색에 적합한 시판 양이온 염료와 캐리어를 사용하여 일반적인 메타 아라미드 섬유(AM)와 염색이 용이하도록 제조되어진 메타 아라미드 섬유(AMD)에 대한 염색성의 차이를 캐리어, salt의 농도, pH에 따른 영향 및 온도에 따른 염료의 흡진 및 염료의 농도에 따른 빌드업 특성을 고찰하였다.

제안 방법

X-선 회절분석기(Bruker AXS, USA)를 사용하여 Cu-Kα 방사선, 40kV, 30mA의 조건으로 AM, AMD의 결정성을 상대적으로 비교 분석하였다.
pH가 염색성에 미치는 영향에 대하여 알아보기 위하여 염욕의 pH를 4, 6, 8 및 증류수로 변화시켜가며 염색하였다. 이때 염료농도 1%owf, 캐리어 20g/L, 중성염 10g/L, 안정제 1g/L, 액비 10:1 모든 염욕은 pH 완충용액을 사용하여 염색하였다.
섬유의 종류에 따른 흡진거동을 확인하기 위하여 염료농도 1%owf, 캐리어 20g/L, 중성염 10g/L, Doragal PKA 1g/L에서 액비 10:1로 염색하며 90℃ ~ 130℃까지는 10분 간격으로, 130℃ 이후에는 20분 간격으로 시험편을 꺼내 흐르는 물에 세척하여 K/S 값을 확인하는 방법으로 step dyeing을 실시하였다.
염료농도 1%owf, 캐리어 20g/L, 안정제 1g/L, pH 4, 액비 10:1의 조건으로 염색한 AM, AMD 원단에 대하여 세탁 및 마찰견뢰도를 실시하고 그 결과를 Table 1에 나타내었다.
염료농도에 따른 빌드업성을 평가하기 위하여 염료 농도를 0.25, 0.5, 1, 2, 4%owf로 변화시켜 염색하였다. 이때 캐리어 20g/L, 중성염 10g/L, 안정제 1g/L, pH 4에서 액비 10:1로 사용하여 염색하였다.
염색성이 용이한 시판 메타 아라미드 섬유(AMD)에 대한 염색성을 일반 메타 아라미드 섬유(AM)의 염색성을 염색 시간별 흡착거동, 캐리어의 농도, 중성염의 농도, 염욕의 pH 및 염료의 농도에 따른 영향을 비교 평가하였다. 캐리어 농도가 증가함에 따라 K/S 값이 증가하였으며 AMD의 경우 AM에 비하여 크게 영향을 받았으며 염료의 농도가 증가함에 따른 K/S 값의 증가 곡선의 기울기가 AMD가 AM에 비하여 높게 나타났으며 이는 AMD의 결정성이 AM에 비하여 다소 낮은 것에 기인함을 X선 회절곡선 분석을 통하여 확인하였다.
염색은 Figure 1의 조건으로 IR염색기(DL-6000, Daelim starlit, Korea)를 사용하여 액비 1:10으로 염색하였다. 염색조건은 일반 메타 아라미드(AM)과 염색이 용이한 메타 아라미드(AMD)의 염색성 차이를 상대적으로 비교하기 위하여 염료 메이커에서 추천한 방법으로 수행하였다.
중성염(sodium nitrate)의 농도가 섬유의 종류에 따른 염색성 차이를 확인하기 위하여 중성염의 농도를 0, 5, 10, 20g/L로 변화시켜가며 염색하였다. 이때 염색조건은 염료농도 1%owf, 캐리어 20g/L, 안정제 1g/L, pH 4에서 액비 10:1로 사용하여 실시하였다.
첨가되는 캐리어의 농도가 섬유의 종류에 따른 염색성 차이를 확인하기 위하여 캐리어(Doracel NMXⅡ)의 농도를 0, 10, 20, 40, 60g/L로 변화시켜가며 염색하였다. 이때 염색조건은 염료농도 1%owf, 중성염 10g/L, 안정제 1g/L, pH 4에서 액비 10:1로 실시하였다.

대상 데이터

메타 아라미드 섬유는 ㈜파란(Paran, Korea)에서 20수로 동일한 번수의 일반적인 메타 아라미드(AM) 방적사 및 염색이 용이한 메타 아라미드(AMD) 방적사를 구매하여 22G/G 환편기를 사용하여 중량 135±5gps가 되도록 싱글 조직으로 편직하였다.
염료는 문헌 조사 결과 논문, 특허 및 현장에서 주로 사용하고 있는 Achroma사의 시판 아라미드용 양이온 염료 3원색으로 Doracryl® Red GL 100%(DR), Doracryl® Blue GL 300%(DB), Doracryl® Yellow XGRL 200%(DY)를 사용하였으며 캐리어와 분산안정제는 염료와 상용성 및 염욕 안정성을 위하여 동일한 회사에서 추천하고 있는 Doracel NMXⅡ, Doragal PKA를 각각 구매하여 사용하였다.
메타 아라미드 섬유는 ㈜파란(Paran, Korea)에서 20수로 동일한 번수의 일반적인 메타 아라미드(AM) 방적사 및 염색이 용이한 메타 아라미드(AMD) 방적사를 구매하여 22G/G 환편기를 사용하여 중량 135±5gps가 되도록 싱글 조직으로 편직하였다. 원단의 열처리에 따른 영향을 배재하기 위하여 특별한 열처리 공정 없이 정련된 원단을 염색에 사용하였다.

이론/모형

세탁견뢰도는 KS K ISO 105-C06(A1S) 방법에 따라 평가하였으며, 마찰견뢰도는 KS K ISO 105-X12 : 2016(크로크미터법)에 따라 평가하였다.
염색물의 표면색은 측색기(X-rite 8200, USA)를 사용하여 D65광원, 관측시야 10°의 조건으로 Kubelka-Munk 식을 이용하여 K/S 값을 확인하였다.

성능/효과

AM의 경우 세탁견뢰도 및 마찰견뢰도 모두 색상에 무관하게 4-5급으로 매우 우수하게 나타났다. AMD의 경우 DB로 염색한 경우 나일론의 오염과 습마찰견뢰도가 4급인 경우를 제외하면 모두 4-5급으로 매우 우수하게 확인되었다. 이는 동일 염색조건에서 AMD의 상대적인 높은 염착에 기인한 것으로 판단되며 상업적으로 사용하는데 문제가 없을 것으로 판단된다.
염료별로 다소 차이는 있었으나 모두 pH 4에서 전반적으로 K/S 값이 다소 높았고 증류수에서도 크게 K/S 값이 떨어지지 않는 것으로 확인되었다. 또한 양이온 염료의 경우 pH에 따른 염료의 이온성 정도의 차이가 있을 수 있으나 pH에 무관하게 AMD가 AM에 비하여 다소 높은 K/S 값을 나타내는 것으로 보아 이온성의 변화에 기인하기 보다는 염료 분자 자체의 침투가 AM에 비하여 AMD가 용이한 것으로 추정된다.
메타 아라미드의 종류 및 염료의 종류와 무관하게 전반적으로 염색시간 45분(110℃)까지는 K/S 값의 증가 곡선이 완만한 반면 110℃이후 K/S의 곡선이 상대적으로 가파르게 증가하는 것으로 보아 흡진이 본격적으로 시작되는 것으로 판단되고 염색시간 65분인 130℃까지 증가하다 이후 K/S 값의 증가는 크게 나타나지 않는 것으로 관찰되었다. 또한 일반 메타 아라미드인 AM에 비하여 염색이 용이한 메타 아라미드인 AMD의 경우 전반적으로 K/S 값이 높은 것을 확인할 수 있었으며 110℃ 이전까지는 큰 차이를 보이지 않지만 120℃ ~ 130℃ 구간에서 K/S 값의 차이가 크게 나타나는 것으로 확인되었다.
메타 아라미드의 종류 및 염료의 종류와 무관하게 전반적으로 염색시간 45분(110℃)까지는 K/S 값의 증가 곡선이 완만한 반면 110℃이후 K/S의 곡선이 상대적으로 가파르게 증가하는 것으로 보아 흡진이 본격적으로 시작되는 것으로 판단되고 염색시간 65분인 130℃까지 증가하다 이후 K/S 값의 증가는 크게 나타나지 않는 것으로 관찰되었다. 또한 일반 메타 아라미드인 AM에 비하여 염색이 용이한 메타 아라미드인 AMD의 경우 전반적으로 K/S 값이 높은 것을 확인할 수 있었으며 110℃ 이전까지는 큰 차이를 보이지 않지만 120℃ ~ 130℃ 구간에서 K/S 값의 차이가 크게 나타나는 것으로 확인되었다.
삼원색 모두 공통적으로 캐리어의 농도가 올라갈수록 K/S 값이 상승하는 것으로 나타났다. 캐리어를 넣지 않았을 때 보다 넣었을 때 2배 이상 증가하는 것으로 보아 심색을 위해서는 다량의 캐리어를 투입하는 것을 고려할 필요가 있다.
메타 아라미드의 경우 약산성에서 알칼리까지 고온에서 견딜 수 있는 내약품성을 가지고 있으나 염기성 염료의 경우 산성 및 알칼리성에서 각각 염료가 지닌 (+)charge의 강도가 변할 수 있으며, 물에 대한 용해도가 변화될 수 있고, 알칼리에서는 염료의 침전 및 자체의 색상이 변화할 수 있다. 염료별로 다소 차이는 있었으나 모두 pH 4에서 전반적으로 K/S 값이 다소 높았고 증류수에서도 크게 K/S 값이 떨어지지 않는 것으로 확인되었다. 또한 양이온 염료의 경우 pH에 따른 염료의 이온성 정도의 차이가 있을 수 있으나 pH에 무관하게 AMD가 AM에 비하여 다소 높은 K/S 값을 나타내는 것으로 보아 이온성의 변화에 기인하기 보다는 염료 분자 자체의 침투가 AM에 비하여 AMD가 용이한 것으로 추정된다.
염료의 종류에 관계없이 염료의 농도가 증가함에 따라 선형적으로 K/S 값이 증가하는 것으로 보아 빌드업 특성이 모두 우수한 것으로 판단된다.
중성염의 농도 및 염욕의 pH 변화에 따른 K/S 값은 AMD가 AM에 비하여 다소 높은 것으로 확인되었으나 경향성에서는 큰 차이가 확인되지 않았다. 염색물의 세탁 및 마찰견뢰도의 경우 4급 이상으로 모두 우수하게 나타났다.
캐리어 농도가 증가함에 따라 K/S 값이 증가하였으며 AMD의 경우 AM에 비하여 크게 영향을 받았으며 염료의 농도가 증가함에 따른 K/S 값의 증가 곡선의 기울기가 AMD가 AM에 비하여 높게 나타났으며 이는 AMD의 결정성이 AM에 비하여 다소 낮은 것에 기인함을 X선 회절곡선 분석을 통하여 확인하였다. 중성염의 농도 및 염욕의 pH 변화에 따른 K/S 값은 AMD가 AM에 비하여 다소 높은 것으로 확인되었으나 경향성에서는 큰 차이가 확인되지 않았다. 염색물의 세탁 및 마찰견뢰도의 경우 4급 이상으로 모두 우수하게 나타났다.
염색성이 용이한 시판 메타 아라미드 섬유(AMD)에 대한 염색성을 일반 메타 아라미드 섬유(AM)의 염색성을 염색 시간별 흡착거동, 캐리어의 농도, 중성염의 농도, 염욕의 pH 및 염료의 농도에 따른 영향을 비교 평가하였다. 캐리어 농도가 증가함에 따라 K/S 값이 증가하였으며 AMD의 경우 AM에 비하여 크게 영향을 받았으며 염료의 농도가 증가함에 따른 K/S 값의 증가 곡선의 기울기가 AMD가 AM에 비하여 높게 나타났으며 이는 AMD의 결정성이 AM에 비하여 다소 낮은 것에 기인함을 X선 회절곡선 분석을 통하여 확인하였다. 중성염의 농도 및 염욕의 pH 변화에 따른 K/S 값은 AMD가 AM에 비하여 다소 높은 것으로 확인되었으나 경향성에서는 큰 차이가 확인되지 않았다.

후속연구

AM에 비하여 AMD의 경우 중색인 2%owf 이하에서는 큰 차이를 보이지 않았으나 2%owf 이상에서 K/S 값이 차이가 급격히 나타나 염료의 농도가 증가함에 따른 K/S의 증가기울기 역시 AM에 비하여 AMD가 더 큰 것은 AMD가 AM에 비하여 염료의 침투성이 더 우수한 것으로 추정된다. 중색의 염색이 필요할 경우 단순히 원사를 변경하는 것으로 염료의 농도를 절반으로 줄일 수 있을 것으로 보이며, 농색이 필요한 경우 AMD를 사용하여 캐리어의 농도를 증가시키면 충분히 달성할 수 있을 것으로 기대된다.

참고문헌 (13)

K. E. Perepelkin, High-strength, High-modulus Fibres made from Linear Polymers: Principles of Fabrication, Structure, Properties, and Use, Fibre Chemistry, 42(3), 129(2010).

상세보기
S. Sadova and N. Baeva, Study of Dyeing of Thermostable Para/Meta-Aramid Fibre, Fibre Chemistry, 37(1), 129(2005).
D. M. Lewis, Coloration in the Next Century, Rev. Prog. Coloration, 29(1), 23(1999).
A. Nechwatal and V. Rossbach, The Carrier Effect in the m-Aramid Fiber/Cationic Dye/Benzyl Alcohol System, Text. Res. J., 69(9), 635(1999).

상세보기
D. Sheng, Y. Wang, X. Wang, X. Lu, S. Jiang, H. Pan, G. Cao, and W. Xu, Low-temperature Dyeing of meta-Aramid Fabrics Pretreated with 2-phenoxyethanol, Color. Technol., 133(4), 320(2017).

상세보기
E. Kim and J. H. Choi, Dyeing Properties and Color Fastness of 100% Meta-aramid Fiber, Fiber. Polym., 12(4), 484(2011).
M. R. Kim, H. D. Kim, and J. J. Lee, Dyeing and Fastness Properties of Vat Dyes on meta-Aramid Woven Fabric, Fiber. Polym., 14(12), 2038(2013).
N. Vu and S. Michielsen, Near Room Temperature Dyeing of m-Aramid Fabrics, J. Appl. Polym. Sci., 136(45), 48190(2019).

상세보기
K. Opwis, B. Celik, and R. Benken, Dyeing of m-Aramid Fibers in Ionic Liquids, Polymers, 12(8), 1824(2020).

상세보기
H. Zheng and L. Zheng, Dyeing of meta-Aramid Fibers with Disperse Dyes in Supercritical Carbon Dioxide, Fiber. Polym., 15(8), 1627(2014).
H. D. Zheng, J. Zhang, J. Yan, and L. J. Zheng, Investigation on the Effect of Carriers on meta-Aramid Fabric Dyeing Properties in Supercritical Carbon Dioxide, RSC Adv., 7, 3470(2017).
http://asiantex.net/news/snow-peak-and-teijin-jointly-develop-fabric-utilizing-teijinconex-neo/2020.8.30.
H. R. Kim, Cationic Dyeing Properties of m-Aramid Fiber Using Carrier Dyeing Method, M.S. Thesis, Dankook University, 2008.

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증