< DBCD5BFB5BEC62E687770>

Transcription

1 한국염색가공학회지제 22 권제 호 2010 년 연구논문 Textile Coloration and Finishing Vol. 22, No., 2010 앙고라섬유소재 / PET, Nylon 교직물의염착특성 : 산성염료와반응성염료의적용특성 김영성 이석장 손영아 충남대학교, BK21 FTIT 유기소재 섬유시스템공학 Dyeing Properties of Acid and Reactive Dye for Super Soft Angora / PET, Nylon Blended Fabric Young-Sung Kim, Seok-Jang Lee and Young-A Son BK 21 FTIT, Department of Organic Materials and Textile System Engineering, Chungnam National University, Daejeon, 0-, South Korea (Received: October, 2010/Revised: November, 2010/Accepted: November 1, 2010) Abstract Nowadays natural textile materials should cope with the global warming. Soft, thin and light angora fibers which have two components. One is spiky hair and the other is soft hair. The spiky hairs have a disadvantage of pilling out. The soft hairs have promising properties comparable to cashmere goat hairs, which is cheap compared to very expensive cashmere goat hairs. In this study, we investigated the dyeing properties of angora/pet, Nylon blend fabrics to acid dyes and reactive dyes including various series of acid dyes and reactive dyes for the dyeing of the blended super soft angora fabrics and their potential for deep shade dyeing effects. Our focus is to get a relation between various kind of blend and their dyeability. Keywords: acid dye, reactive dye, super soft angora, angora/pet, angora/nylon blend fabric 1. 서론 캐시미어제품은현재인간이사용하고있는가장우수한의류용섬유소재중하나로써고유의경량성, 보온성, 부드러운감촉등소비자들에게최고급품질로인정받아왔다. 그러나고가의제품가격으로인하여소비자들의접근에는한계가있는반면에일반울 (wool) 제품의경우가격이낮아캐시미어에비하여보편화되어있지만, 거친 (harsh) 감촉과털빠짐, 물에젖은상태에서수축및주름발생, 캐시미어에비하여상대적으로무거운단점이있어고급섬유소재로인식되지못했다 1). 이에슈퍼소프트 (super soft) 앙고라섬유소재는캐시미어에버금가는품질과울의저렴함, 염색시화려한색상발현의이점들을가지고있어, 새로운시장을창출할수있는가능성이매우높은혁신소재이다 1,2). 그러나앙고라섬유소재는방적성이용이하지못하다는단점이있는데, 이는앙 고라섬유소재가양모섬유와는다르게표면에스케일 (scale) 이없고, 섬유자체에크림프 (crimp) 가적어실의형태유지가어렵고, 거친스파이키헤어 ( 강모 :spiky outer hair) 부분과부드러운연모 ( 솜털 :soft under hair) 부분으로이루어진구조로인하여털빠짐이매우심하기때문이다. 앙고라섬유소재의스파이키헤어는부드러운촉감발현을감소시키고, 방적성을저하시키기때문에방적성향상을위해서는스파이키헤어의제거가필요하다. 최근, 섬유가공기술의발달로앙고라섬유소재의스파이키헤어를완벽히제거하고, 연모만을남기는 MCC(Motor Control Center) 기술과, 앙고라섬유소재에스케일과크림프를부여하여앙고라섬유소재특유의단모로도실의제조가가능한표면구조개량기술을이용하여, 타섬유소재와의혼방이용이해졌다. 과거에는앙고라섬유소재특유의외관때문에패션산업용디자인적한계가있고, 피부에예민한유아복의기본조건에부합 Corresponding author. Tel.: ; Fax.: ; yason@cnu.ac.kr c2010 The Korean Society of Dyers and Finishers / /2-0 Ⅰ2Ⅰ

2 앙고라섬유소재 / PET, Nylon 교직물의염착특성 : 산성염료와반응성염료의적용특성 ⅠⅠ 하지못하였으나, 스파이키헤어가제거된앙고라섬유소재는캐시미어나울과같은외관으로유아복, 여성복, 남성복디자인에광범위하게적용이가능하다 1-). 슈퍼소프트앙고라섬유소재의용도가여성의류, 편물중심에서패션의류, 모자, 장갑, 양말등으로다양화됨에따라앙고라섬유소재에대한염색가공분야역시중요한기술로부각되고있다 ). 일반적으로양모, 앙고라와같은동물성섬유소재의경우말단부분의아민 (amine) 과염료와의상호작용으로염착이이루어지고, 균염성이좋은산성염료와견뢰도특성이우수한반응성염료를사용하여염색한다 -11). 본연구에서는앙고라섬유소재의염착특성을조사하기위하여앙고라섬유 /PET 혼방교직물 종과앙고라섬유 /Nylon 혼방교직물 1 종에대하여농도, 온도, ph 조건을변화시켜산성염료와반응성염료에대한염착거동을조사하였다. 산성염료에대한염착특성조사에사용된앙고라섬유 /PET 혼방교직물 종은위사에 PET / 을사용하였고, 경사에앙고라섬유 / 아라미드 (Aramid), NP 극세사의혼합사를사용하여제직한시료이다. 일반적인산성염료와반응성염료의경우, 섬유소재의말단에있는관능기에의한반응성에영향을받는것으로알려져있다. 따라서나일론과앙고라섬유는분자쇄의말단부분에아민그룹 (amine group) 을포함하고있어관능기가없는 PET 섬유에비하여염착특성이우수할것으로예측되기때문에, 앙고라섬유 /Nylon 혼방교직물 1 종은앙고라섬유 /PET 혼방교직물의염착특성에대한영향을조사하기위하여혼방비율을다르게제직하였다. 또한 종의앙고라섬유 /PET 과앙고라섬유 /Nylon 혼방교직물의산성염료에대한염착거동과앙고라섬유 /PET 혼방교직물의반응성염료에대한염착특성을조사하였다. 반응성염료는섬유소재와공유결합을형성하여염착이이루어지고, 실험조건은산성염료의실험조건과동일한농도, 온도, ph 조건으로조절하여앙고라섬유 /PET 혼방교직물의반응성염료에대한염착특성을알아보았다. PET 는말단에관능기가없기때문에반응성염료에대한염착성이거의없어앙고라섬유소재에대한반응성염료의염착거동은 1 종의앙고라섬유 소재 /PET 혼방교직물을사용하여시험하였다. 농도, 온도, ph 조건을다양하게조절한앙고라섬유 /PET 과앙고라섬유 /Nylon 혼방교직물의산성염료와반응성염료에대한염색최적조건을선정하고, 종의교직물의세탁견뢰도를측정하여적용성을평가하였다. 이는최근각광받고있는다양한섬유소재와혼방한앙고라섬유의염색기술개발에대한기초연구로서활용하고자한다. 2.1 실험재료 2. 실험 시료앙고라섬유는단모를제거하고제직가능한장모만을이용하여경사, 위사구성을다르게혼방하여제직하였다. 제직된 종의직물은직사각형형태로임의의구간에서 2g 의중량을채취하여실험에사용하였고, 혼방한소재에대한기본특성은 Table 1 에나타냈다. Table 1. List of angora blended fabrics used in this study Sample name Warp Weft S 1 PET / Angora 1's2 S 2 PET / Angora/NP 00d superfine fiber S PET / Angora/Aramid 0's S Nylon 200/ * 0 span Angora 1's2 PET / Angora 1's 염료및시약본연구에서는경사와위사의섬유종류를다르게제직한 종의앙고라섬유와이에적용가능한 TECTILON 의산성염료 종 C. I. Acid Red 1, C. I. Acid Yellow 2, C. I. Acid Blue 2 과 Ciba-Geigy 사의반응성염료중, Lanasol Red 2G, Lanasol Yellow G, Lanasol Blue G (C. I. Reactive Red 11, C. I. Reactive Yellow 9, C. I. Blue 9) 종을사용하였다. McIlvain buffers 를이용하여 ph 를조절하여 ph 조건에따른염색성을관찰하였으며, 온도와농도를조절하여염료조성에따른염착성을관찰하였다. Textile Coloration and Finishing, Vol. 22, No.

3 ⅠⅠ 김영성 이석장 손영아 2.1. Buffecr solution 제조 MaIlvaine buffer 시스템을이용, ph ~ 까지세분하여염착과고착을관찰하였다. 0.2 M 의 NaHPO 수용액과 0.1M 의 Citric acid 수용액을이용하여염욕 100ml 기준으로 Table 2 와같은조성의각 ph 조건에맞는염욕을제조하였다. Table 2. MaIlvaine buffers used for ph control during dyeing ph 0.2M Na 2HPO (ml) 0.1M Citric acid (ml) 염색조건염색성에영향을미칠것으로예상되는영향인자를고려하여, 종류의앙고라섬유소재의염색성을비교판단하기위해, 산성염료의적용은온도 0~100 o C, ph ~, 염료농도 1~ % o.w.f., 반응성염료의경우는온도 0~120 o C, ph ~, 염료농도 2~10 % o.w.f. 의범위로설정하여앙고라섬유소재의염색성을비교하였다. TECTILON 사의 C. I. Acid dyes 와 Ciba-Geigy 사의 Lanasol reactive dyes 를고온, 고압 IR 염색기 (ACE-000T, 포트용량 120cm ) 로염색하였고, 염색시료앙고라직물직사각형 2g 을산성염료와반응성염료를사용하여분당 2 로승온하여 90 에서 0 분간유지하였다. Fi g. 1. Dyeing profile 피염물의색상강도측정피염물의겉보기염착량측정은 Computer Color Matching(Datacolor 110, US/ultrascan pro) 을사용하여각염료의최대흡수파장에서의반사율을측정한후 Kubelka-Munk 식에의하여평가하였다. K: coefficient of absorption of the dye at λ max S: coefficient of scattering at λ max R: reflected light at wavelength λ max 2.1. 세탁견뢰도평가세탁견뢰도시험은 KS K ISO 10-C0 A1S 방법에의해실시하였고, 시료의변퇴색과첨부백포의오염정도를평가하였다.. 결과및고찰 본연구에서는, 산성염료와반응성염료의농도, 온도, ph 의조건에따른앙고라섬유의염착거동에대하여조사하였다. Table ~ 와 Fig. 2~ 에산성염료와반응성염료의온도, 농도, ph 등의조건에따른 K/S 값을나타냈다..1 농도의영향 농도조건에따른반응성염료와산성염료의염색은농도가증가함에따라염착량이증가하는것을확인할수가있다. Table 에나타난것과같이, 산성염료에대한앙고라섬유소재 /PET 혼방교직물인 S-1, S-2, S- 의염착특성은앙고라섬유 /Nylon 혼방교직물인 S- 와는확연히다른 K/S 값을볼수있는데, 이는 PET 섬유는관능기가없기때문에 amine group 을갖는 Nylon 에비해 K/S 값이낮게나타남을알수있다. 산성염료의적용특성결과로부터, 앙고라섬유소재에대한반응성염료의염착특성을조사하기위하여, 반응성염료에대해염착성이거의없는 PET 와혼방한교직물 (S-) 을사용하여염착특성을조사하였다. Table 에나타난것과같이반응성염료와산성염료모두 ~10 % o.w.f. 의경우가가장높은색강도를나타내는것을알수있다. 하지만 % o.w.f. 와 10 % o.w.f. 의경우를비교해보면색상차가그렇게크지않음을알수있어, % o.w.f. 부근에서최대값을보이는것으로판단할수있다. 이러한결과로부터앙고라섬유를이용한반응성및산성염료의염색은 % o.w.f. 전후가효율적인것으로판단된다 (Table, Fig. 2, Fig. ). 한국염색가공학회지제 22 권제 호

4 앙고라섬유소재 / PET, Nylon 교직물의염착특성 : 산성염료와반응성염료의적용특성 ⅠⅠ Table. K/S values of acid dyes on various fabrics C.I. Dye No. o.w.f.(%) S 1 S 2 S S Acid Red 1 Acid Yellow 2 Acid Blue Fi g. 2. K/S values of the dyed Angora/PET blended fabric with reactive dyes..2 온도의영향 온도에따른염착거동은반응성염료와산성염료가다르게관찰되었다. 반응성염료의경우는 Table 에나타낸것과같이, 온도변화 (0~120 o C) 에따른염착량의변화는온도가상승함에따라반응성염료에대한염착량이점진적으로증가함을알수있는데, 이는섬유분자의비결정영역이움직이는온도조건에서염료분자운동에너지가증가하였기때문에온도상승에따라염착량이증가한것으로판단된다. 이와는다르게산성염료의경우는 Table 에보이는것과같이온도변화 (0~100 ) 에따른염착량의변화를확인할수있었으며, 반응성염료에비해염착량의증가폭이작은것을알 Fi g.. K/S values of the dyed Angora/PET blended fabric dyed with acid dyes. 수있고, 90~100 o C 부근에서는염착량이감소함을알수있다. 이를통해, 산성염료를이용한앙고라섬유소재의염색은 0 부근이최적의온도라고판단된다 (Table, Fig., Fig. ).. ph 의영향 양모섬유용반응성염료의염색은셀룰로오스섬유와달리강알칼리조건에서공유결합반응을진행할수없기때문에약산성, 중성조건에서시험하였다. 본실험에사용된반응성염료인 Lanasol (Ciba- Geigy) 은가장대표적인양모용반응성염료이며 α-bromoacrylamido 기를반응기로갖는다. 반응성염료의경우 ph 가산성조건일때염착량 Textile Coloration and Finishing, Vol. 22, No.

5 ⅠⅠ 김영성 이석장 손영아 Table. K/S values of acid dyes on various fabrics C.I. Dye No. ( o C) S 1 S 2 S S Acid Red 1 Acid Yellow 2 Acid Blue Fi g.. K/S values of the dyed Angora/PET blended fabric dependi ng on t emeprature. 이알칼리조건에비해월등히높게나타났다. 산성염료의경우 ph 변화 (ph ~) 에따른염착량의변화는색상에따라다소차이를보이고있다. 일반적으로는 ph 가낮아질수록염료의 affinity 가증가하게되어상대적으로염착속도가빠르지만, 너무낮은 ph 에서는염착의흡착량은증가하지만수세견뢰도가저하된다. 위의실험결과로부터 C.I. Acid Red 1 과 C.I. Acid Yellow 2 의경우는 ph~ 사이에가장염착이잘되는것을볼수있고, C.I. Acid Blue 2 의경우는 ph 의변화에그렇게많은영향을미치지않는것을확인할수있었다. Table 에보는것과같이반응성염료의경우는 ph ~ph 일때염착이잘이뤄지는것을알수있는데, 이는앙고라직물의특성이 Fi g.. K/ S values of the dyed Angora/ PET blended fabri c dependi ng on temeprature. 양모섬유와유사하기때문이고, 또한 blend 된앙고라섬유와 PET 에대한산성염료의염착특성의차이로인하여 PET 와혼방한앙고라섬유소재의 K/S 값의차이를나타난다. 산성염료와반응성염료의 ph 에따른염착거동은약간의차이는있지만 ph 가낮은조건에서염착이잘이루어짐을알았다. 그러므로반응성염료를사용한앙고라직물의염색은 % o.w.f., ph ~, 110 전후일때, 산성염료의경우 % o.w.f., ph ~, 0 의조건이가장최적화된염색조건으로판단된다 (Table, Fig., Fig. ). 앙고라섬유소재에대한산성염료의적용특성알아보기위하여, S-1 과 S- 의경우경사로각각 PET 와 Nylon 을사용하였고, 위사는앙고라섬유소재를사용하였다. 한국염색가공학회지제 22 권제 호

6 앙고라섬유소재 / PET, Nylon 교직물의염착특성 : 산성염료와반응성염료의적용특성 ⅠⅠ Table. K/S values of acid dyes on various fabrics C.I. Dye No. ph S 1 S 2 S S Acid Red Acid Yellow Acid Blue Fi g.. K/S values of the dyed Angora/PET blended f abri c dependi ng on ph. 경사로쓰인 PET의경우산성염료에대한염색성이거의없기때문에위사로쓰인앙고라섬유소재에만염착이일어났고, S-의경우는경사로쓰인 Nylon과위사로쓰인앙고라섬유소재에도염착이이뤄지기때문에다른시료들에비해높은 K/S값을나타낸다. S-1~S- 시료는산성염료에대한앙고라섬유의염착이안정적으로이뤄지는것으로나타났다. 반응성염료를적용한 S-의경우앙고라섬유의염색이낮은 ph조건일때안정적으로일어남을알수있다. 이는앙고라섬유가산성조건에서반응성염료와친핵성부가반응이더잘이루어지기때문으로판단된다. Fi g.. K/S values of the dyed Angora/PET blended fabri c dependi ng on ph.. 세탁견뢰도평가 산성염료와반응성염료의세탁견뢰도실험은 종의앙고라섬유의적용에있어서만족할만한수준의견뢰도특성을나타내는지를확인하고자하였다. 산성염료와반응성염료에의한 종의경 위사구성이다른교직물의세탁견뢰도는 KS K ISO 10-C0 A1S 방법에의거하여실시하였다. 견뢰도는 Table,, 에나타냈으며 Table 에서보듯이, ~ 급으로전체적으로우수한견뢰도를나타내는것을확인할수있었다. 특히, 반응성염료의경우는염색재료와공유결합에서기인하는염착특성으로인하여우수한세탁내구성을나타냈다. Textile Coloration and Finishing, Vol. 22, No.

7 ⅠⅠ 김영성 이석장 손영아 Table. K/S values of Reactive dyes on Angora/PET blended fabric (S-) C.I. Dye No. Reactive Red 11 Reactive Yellow 9 Reactive Blue 9 Concnetaction (% o.w.f.) Temperature ( o C) ph Table. Wash fastness of the acid dye Test Result (class) Test S 1-Red S 1-Yellow S 1-Blue S 2-Red S 2-Yellow S 2-Blue Change in color ~ ~ ~ ~ ~ ~ acetate 2 2 1~2 2~ 2~ cotton 1~2 2~ 1~2 1~2 2~ 2 nylon 2~ ~ 2~ 2~ ~ 2~ polyester ~ ~ ~ ~ ~ ~ acrylic ~ ~ ~ ~ ~ ~ wool ~ 2~ ~ S -Red S -Yellow S -Blue S -Red S -Yellow S -Blue Change in color ~ ~ ~ ~ ~ ~ acetate 1~2 2~ 2~ 2~ cotton 1~2 1~2 ~ 2~ nylon 2 ~ 2~ 2~ ~ 2~ polyester ~ ~ ~ ~ ~ ~ acrylic ~ ~ ~ 1~ ~ ~ wool 2~ 2~ ~ 한국염색가공학회지제 22 권제 호

8 앙고라섬유소재 / PET, Nylon 교직물의염착특성 : 산성염료와반응성염료의적용특성 Ⅰ9Ⅰ Table. Wash fastness of the reactive dye Test Result (class) Test -Red Concentration ph Temperature -Yellow -Blue -Red -Yellow -Blue -Red -Yellow -Blue Change in color ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ acetate ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ cotton ~ ~ ~ 2~ 2~ ~ ~ nylon ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ polyester ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ acrylic ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ wool ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ * Concentration : 10% o.w.f., ph :, Temperature : 120 o C. 결론 반응성염료와산성염료를이용한앙고라섬유의염착거동은염착실험결과에서나타낸것과같이, 농도는반응성및산성염료의염색은 % o.w.f. 전후가효율적이고, 온도에따른염착거동은반응성염료와산성염료의거동이다르게나타났다. 산성염료의염착은모든시료가 0 o C 부근에서최대의염착량을나타냈고, 반응성염료의경우는온도의증가에따라염착량이증가함을알수있었다. 산성염료와반응성염료의 ph 에따른염착거동은약간의차이는있지만 ph 가낮은조건에서염착이잘이루어짐을알았다. 그러므로반응성염료를사용한앙고라직물의염색은 % o.w.f., ph ~, 110 전후일때, 산성염료의경우 % o.w.f., ph ~, 0 의조건이가장최적화된염색조건으로판단된다. 또한세탁견뢰도측정을통하여앙고라섬유 /PET 과앙고라섬유 /Nylon 혼방교직물의염료종류별적용특성에대한견뢰도를얻었다. 종의앙고라섬유소재혼방교직물은 ~ 급수준의만족할만한견뢰도특성을얻을수있었다. 이러한결과는최근고감성과개성을요구하는소비자들의요구에부합하는것으로고감성소재의연구와개발이활발히이루어지고있는시점에서앙고라섬유를이용한염색 / 가공공정의확립은고부가가치산업으로의발전이가능한원동력이될것으로판단된다. 감사의글 본사업은지식경제부섬유산업스트림간협력기술개발사업의지원으로수행되었으며, 이에감사드립니다. 참고문헌 1. D. S. Ji and J. R. Han, Studies on the Spinnability Improvement of Angora Rabbit Fibers(Ⅰ) -Surface Treatment with HCOOH/ H 2 O 2 -, Journal of the Korean Fiber Society,, -(199). 2. D. S. Ji and J. R. Han, Studies on the Spinnability Improvement of Angora Rabbit Fibers(Ⅱ) -Surface Treatment with SO 2 Gas-, Journal of the Korean Fiber Society,, - 9(199).. L. Onal, M. Korkmaz and M. Tutak, Relations Between the Characteristics of Angora Rabbit Fiber, Fibers and Polymers,, 19-20(200).. S. Perincek, M. I. Bahtiyari, A. E. Korlu, and K. Duran, Ozone Treatment of Angora Rabbit Fiber, Journal of Cleaner Production, 1, (200).. K. H. Sunwoo, N. S. Kim and S. S. Kim, One Bath Dyeing of Nylon/Wool Blends with Acid Dyes, Journal of the Korean Fiber Society, 2, -2(1991). Textile Coloration and Finishing, Vol. 22, No.

9 Ⅰ0Ⅰ 김영성 이석장 손영아. W. K. Sung and C. G. Lee, A Study on the One Bath Two Step Dyeing of Wool/Cationized Cotton Blends With Acid Dye/Direct Dye, Journal of the Korean Society Clothing Industrial,, 1-1(2001).. K. C. Kim and J. W. Kim, Dyeing of Wool with Reactive Dyes and Its Fiber Protective Effects, Journal of the Korean Fiber Society, 2, -2(199).. Y. S. Al-Degs, M. I. El-Barghouthi, A. H. El-Sheikh and G. M. Walker, Effect of Solution ph, Ionic Strength, and Temperature on Adsorption Behavior of Reactive Dyes on Activated Carbon, Dyes and Pigments,, 1-2(200). 9. J. Y. Choi and J. H. Choi, Dyeing Properties of Polyurethane Fiber by Novel Phthalimidyl Azo Disperse Dyes, Textile Coloration and Finishing, 21, -(2009). 10. M. R. D. Giorgi, R. Carpignano and G. Crisponi, Structure Optimization in a Series of Acid Dyes for Wool and Nylon, Dye and Pigments,, 1-12(199). 11. Y. M. Park, W. Y. Jeong, S. H. Kim, S. H. Yoon and Y. A. Son, Dyeing Properties on Synthetic Fibers with Indigo -Polyester, PTT/ Spandex-, Textile Coloration and Finishing, 19, 12-1(200). 한국염색가공학회지제 22 권제 호