[논문]시아노에틸화 전처리가 면직물의 승화전사날염 공정에 미치는 영향

배도규

doi:10.5764/tcf.2020.32.3.135

시아노에틸화 전처리가 면직물의 승화전사날염 공정에 미치는 영향
Effect of Cyanoethylation Pretreatment on the Sublimation Transfer Printing of Cotton Fabric 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.32 no.3, 2020년, pp.135 - 141

Abstract ▼ AI-Helper

The primary and secondary alcohols in cellulose reacted with acrylonitrile(AN) in the presence of strong alkalis to form cyanoethylated cellulose. The partially cyanoethylated cotton(CEC) fabric with AN in the presence of aqueous sodium hydroxide solution was described, including effects of treatment time and reagent concentrations. The weight increases of cotton fabric were shown to be linearly related to the treatment time, temperature and concentration of sodium hydroxide. The physical properties such as shrinkage ratio and tensile strength were proportional to the weight increases without significant impact on elongation. But the moisture regain decreased with decreasing hydrophilicity. The degree of substitution(DS) and transfer ratio were linearly related to the weight increases. In the CEC with increasing weight up to 24.9%, it has been obtained with DS up to 0.63-0.67 cyanoethyl groups per anhydroglucose and transferring ratio up to 87.7%. The color fastness to washing by sublimation transfer printing was improved by the cyanoethylation.

주제어

표/그림 (12)

그림 Figure 1. Scheme of cyanoethylcellulose formation¹³⁾.
그림 Figure 2. Weight increase depending on the AN treatment time at 40℃ and 50℃, when drying time, temperature and NaOH concentration are 3 minutes, 70℃ and 8%, respectively. ● ; 40℃, ○ ; 50℃
그림 Figure 3. Weight increase depending on the AN treatment time at 40℃ and 50℃, when drying time, temperature and NaOH concentration are 5 minutes, 70℃ and 8%, respectively. ● ; 40℃, ○ ; 50℃
그림 Figure 5. Shrinkage ratio of the cyanoethylated cotton fabrics depending on the weight increase, when drying time, AN treatment time and temperature are 5 minutes, 30 minutes and 40℃, respectively.
그림 Figure 4. Weight increase depending on the NaOH concentration, when drying time, AN treatment time and temperature are 5 minutes, 30 minutes and 40℃, respectively.
그림 Figure 6. Tensile strength of the cyanoethylated cotton fabrics depending on the weight increase.
그림 Figure 7. Elongation of the cyanoethylated cotton fabrics depending on the weight increase.
그림 Figure 8. Moisture regain of the cyanoethylated cotton fabrics depending on the weight increase.
그림 Figure 9. DS of AN substitution of the cyanoethylated cotton fabrics depending on the weight increase. ● ; obtained by elemental analysis ○ ; calculated by weight increase
그림 Figure 11. Sublimation transfer ratio of the cyanoethylated cotton fabrics depending on the weight increase.
그림 Figure 10. Side reactions in the formation of cyanoethylcellulose¹³⁾.
표 Table 2. The color fastness to washing of CEC by sublimation transferring printing coloration

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 승화 전사날염 가능한 면직물을 제조하기 위해, AN의 처리 시간과 NaOH 처리농도에 따른 면직물의 시아노에틸화 정도를 구하였으며 이에 따른 수축율, 강력, 신도, 수분율 그리고 치환도 값을 구하여 시아노에틸화에 따른 면직물의 물리적 성질의 변화를 검토하였으며, 시아노에틸화 면직물의 전사율과 염색견뢰도를 측정하여 실질적인 활용 가능성을 확인하였다.

제안 방법

승화 전사날염 가능성을 보기 위하여 NaOH 용액으로 패딩한 후 AN 용액에 침지하는 2단법으로 실시하여 시아노에틸화된 면직물을 제조하였다. NaOH 패딩 후 건조시간, AN 처리시간과 처리농도에 따른 무게증가율을 구하고 그에 따른 물리적 특성의 변화와 치환도를 조사하였으며, 승화 전사율을 구하여 전사날염의 가능성을 검토하고, 전사날염 견직물의 염색견뢰도를 측정하여 실용적인 측면을 검토하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
Sodium hydroxide 농도를 1, 2, 4, 6, 8% 용액으로 하여 패딩한 후 5분 건조하였고, AN 처리온도와 시간은 각각 40℃와 30분에서 2.1과 같이 진행하였다.
먼저 magenta 염료(C.I. Red 60)로 색농도 구간을 최대치(최대량 100%로 plotting 했을 때 염료량은 2.8×10-4g/cm2의 1/10씩 증가시켜 전사지를 출력한 다음, 최대흡수 파장에서 전사지의 K/S 값을 색채색차계(Minolta Chroma CR-300, Japan)로 측정하여 색 농도에 따른 K/S 값으로 검량선을 구하였다.
면직물의 시아노에틸화는 먼저 sodium hydroxide 용액으로 mangle(HS-9563, Hwa Sung Engineering Co., Korea)을 사용하여 120% pick up율이 되도록 패딩하여 건조한 후, AN 용액에 침지하였으며 처리가 끝난 후 바로 2% 초산용액으로 중화시킨 후 수세-건조하였다. 이 때 pick up율은 아래의 식 (1)과 같은 방법으로 구하였다.
반응정도(치환도)의 정량적 분석을 위해서 원소분석(Elemental Analyzer, Flash 2000, Thermofisher, Italy)이 이루어졌으며, 얻은 질소(N) 함량의 결과를 근거로 아래의 식(4)12)로부터 치환도를 구하였으며, 무게증가율에 의한 치환도는 식(5)로부터 구하였다.
승화 전사날염 가능성을 보기 위하여 NaOH 용액으로 패딩한 후 AN 용액에 침지하는 2단법으로 실시하여 시아노에틸화된 면직물을 제조하였다. NaOH 패딩 후 건조시간, AN 처리시간과 처리농도에 따른 무게증가율을 구하고 그에 따른 물리적 특성의 변화와 치환도를 조사하였으며, 승화 전사율을 구하여 전사날염의 가능성을 검토하고, 전사날염 견직물의 염색견뢰도를 측정하여 실용적인 측면을 검토하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
시아노에틸화 면직물의 승화전사율을 구하였다. 먼저 magenta 염료(C.

대상 데이터

본 실험에 사용한 직물시료는 Table 1과 같은 시험용 표준면백포를, 욕비 1:30의 2% sodium hydroxide 용액에서 100℃에서 1시간 동안 정련 후 중화, 수세, 건조하여 사용하였으며, 실험에 사용된 시약은 acrylonitrile(CH2CHCN)(AN), sodium hydroxide(NaOH)와 acetic acid(CH3COOH)로써 1급 시약 그대로 사용하였다.

이론/모형

2.2에서 얻은 시아노에틸화 면직물의 수축률은 아래의 식(3)과 같은 방법으로 구하였으며, 인장강력과 신도의 변화는 만능 재료 시험기(OTT-003, Oriental TM, Korea)로 KS K 0220에 준하여 측정하였으며, 수분율은 KS K 0520의 방법으로 측정하였다.
세탁견뢰도는 KS K ISO 105-C06, A2S:2010법에 따라 평가하였다. 이 때 첨부 백포는 다섬교직포 DW형이 사용되었다.
세탁견뢰도는 KS K ISO 105-C06, A2S:2010법에 따라 평가하였다. 이 때 첨부 백포는 다섬교직포 DW형이 사용되었다.

성능/효과

1. 패딩 후 건조시간이 길수록, AN 처리온도가 높을수록, 처리 시간이 길수록 면직물의 무게 증가율은 비례적으로 높게 나타났다.
2. NaOH 처리농도가 클수록 무게증가율도 높게 나타났다.
3. 무게증가율의 증가에 따라 수축율도 증가하는 것으로 나타났으며, 24.9% 무게 증가율에서의 수축율이 경사방향은 11.8%, 위사방향은 7.2%로 나타났다.
4. 무게증가율에 따른 강력과 신도의 변화에서는 강력은 약간 증가하며 신도는 큰 변화가 없는 것으로 나타났으며, 수분율은 친수성의 감소로 점점 감소하여 무게 증가율이 24.9%에서는 4.3%로 나타났다.
5. 무게증가율로부터 구한 이론적인 치환도 값과 원소분석으로 얻은 값에서는 큰 차이는 아니지만 이론적인 값이 약간 작게 나타났으며, 무게 증가율 24.9%에서의 치환도 값은 각각 0.73과 0.67로 나타났다.
6. 무게증가율에 따라 승화전사율도 상승하여 24.9%에서는 87.7%의 전사율을 보였다.
7. 승화 전사한 CEC의 세탁견뢰도를 보면 무게증가율 24.9%에서 변퇴색은 4급, 오염은 소재에 따라 2-4급으로 나타났다.
원소분석(식 4)과 무게증가율(식 5)로부터 얻은 AN의 치환도 값을 Figure 9에 나타내었다. 양자 모두 이상적인 1차 함수식으로 나타났으며, 무게증가율로부터 얻은 치환도 값이 약간 낮게 나타났다. 이러한 결과는 시아노에틸화 면직물은 알칼리에 의한 Figure 10의³⁾과 같은 아미드화나 Figure 10의⁴⁾의 탈아미드화와 같은 부반응이 없다는 것을 의미하며, Figure 1에서와 같은 주반응으로만 진행된다는 것을 시사해 준다.

후속연구

본 연구를 통해 물리적 변화를 최소화하면서 CEC를 제조할 수 있었으며, 승화 전사날염에서도 높은 전사율을 얻었으며 세탁견뢰도의 변퇴색도 우수하였지만 오염의 경우 다소 낮은 등급을 나타내었는데 이 부분만 추가 연구를 통해 보완된다면 실용화에 보다 가깝게 다가갈 것으로 기대된다.
전반적으로 볼 때 면직물의 시아노에틸화는 수분율을 제외한 물리적 성질에는 큰 변화를 수반하지 않으면서 승화전사의 가능성을 열어두고 있어 앞으로 이에 대한 좀 더 깊은 연구가 수행된다면 산업적으로 유용한 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

참고문헌 (14)

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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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