산성염료의염색기술 대영산업 기술연구소 大榮産業株式會社 DAEYOUNG INDUSTRIAL Co., Ltd.

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은채 선우
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1 산성염료의염색기술 대영산업 기술연구소 大榮産業株式會社 DAEYOUNG INDUSTRIAL Co., Ltd.

2 1. 나이론실의종류 1) FY( Filament Yarn ) 매끈한가공전의실,ATY,DTY,ITY는다음과같이 FY 을공기나기계로가공한실을말한다. 2) DTY ( Draw Textured Yarn ) 연신하면서가연한실을꼬았다가다시풀면서 Setting 하여조금부풀어오르는효과를냄으로텍스쳐사 (draw textured yarn) 라고하는데필라멘트를가연하여벌크하게하여스트레치사또는가연사라고합니다, 일반적으로필라멘트사를부드럽고신축성이있게하려면필라멘트를생산완료후가연이라는별도의과정을거쳤는데 DTY는한공정에서방사, 연신, 가연공정을동시에단일기계로서가공한스트레치사입니다. 여기서쉽게이해하실려면 PTY를프로듀서텍스쳐사 (producer textured yarn) 라고하는데필라멘트가공사중에서연사업자가가공한것이아닌필라멘트원사제조업자가직접가공한가공사를말하며 TTY는연신업자 (throwster) 가제조한실을 throwster's textured yarn이라고분리하는것을말한다 3) ATY ( Air Textured Yarn) 2 가닥이상의실을 Air 로밀어넣어 Rope 를만든실. 방적사의효과를낸실에어텍스쳐사 (air textured yarn) 라고하는데공기의압으로섬유의표면을연속적으로두들겨서피치스킨 ( 복숭아피부의털 ) 처럼벌키화시켜직물이나편물의표면에면 (cdtton) 처럼부드럽고촉감을좋게하기위하여만든것을말합니다. 4) ITY ( Interlace Yarn) 공기분사를통하여필라멘트실의상호배치를교체시켜교체된부분이교락되고양측이대칭구조로되는실인터레이싱텍스쳐사 (interlacing textured yarn) 라고하는데공기압으로동일한소재의복합이나서로다른성질의원사를합사하여만든실을말합니다. 보통은필라멘트가닥이많은스트레치사의경우제직이나특히편성을할때퍼지지않도록일정한간격으로묶어주어 ( 찝는다라고도함 ) 만든실에대해통상적인의미를부여하고있습니다

Nylon 6 과 Nylon 66 의비교 나일론 6 나일론 6.6 나일론 6 나일론 6.6 인장강도 (g/d) 4.8~6.4 5.3~6.

3 Nylon 6 과 Nylon 66 의비교 나일론 6 나일론 6.6 나일론 6 나일론 6.6 인장강도 (g/d) 4.8~ ~6.4 -Less crystallinity Higher crystallinity: 신도 28~45 28~38 -Dye uptake faster -Dye uptake slower -Slightly lower fastness 영률 (g/d) 20~45 30~50 -Highest strike rate at 55 -Higher fastness 영화점 ( ) ~235 ~ 60 용융점 215~ ~260 -Lower tensile strength -Highest strike rate at 60 흡습성크다적다 -Melting point 210 ~ 65 -Heat setting max.190 염색성우수보통 - Max.dyeing temp. -Higher tensile strength 비중 Melting point 250 공정수분율 (%) Heat setting up to 220 -Max. Dyeing temp 산성염료의선정 산성염료는용도에따라사용하기전에다음의사항을검토해야한다 1) 어떤타입의산성염료인지 (Level, Milling, Metal Complex등 ) 2) 용해도 <80 에서용해후 80 와냉각하여 25 의용해도검토 > 용해상태를확인한후근사치를용해후용해가능치를확인한다 3) 불용분 <80 용해후 filter Paper에여과하여여과상의잔사를확인 > 농도에따라약 10g을물 (80 ) 1L로용해후 Filter Paper No 2로 Vaccum Pump를이용하여여과한다 4) 견뢰도 ( 일광, 세탁, 물, 염소수등 )- 세탁견뢰도 (50 ) 와물견뢰도시험한다. 5) 삼원색 ( 염착속도등 ) - 배합성시험 (Strike Test-Step by Step Dyeing) 6) 균염성 / 이염성

3. 산성염료의균염성과습윤견뢰도의관계 4. 산성염료의종류 1) 산성 Levelling염료 (1) 나일론섬유에대한염착기구산성염료에의한나일론의염색은나일론의 amino(-nh2) 말단기에염료음이온 (D- SO - 3 ) 의결합에의해주로이루어지며, 염욕속에과량의산이존재하게되면 amide 기 (-CONH-) 에도염료가조염형 ( 造鹽型 ) 으로결합한다.

4 3. 산성염료의균염성과습윤견뢰도의관계 4. 산성염료의종류 1) 산성 Levelling염료 (1) 나일론섬유에대한염착기구산성염료에의한나일론의염색은나일론의 amino(-nh2) 말단기에염료음이온 (D- SO - 3 ) 의결합에의해주로이루어지며, 염욕속에과량의산이존재하게되면 amide 기 (-CONH-) 에도염료가조염형 ( 造鹽型 ) 으로결합한다. 그외에도염료에포함된극성기들과나일론의 amino기, amide기, carboxyl기등이수소결합및기타극성결합을형성하게된다. (2) 일반적인성질 ( 가 ) 분자량이적고확산력이크므로염착속도가빠르다, 그러나소수성결합이약하지만확산력이강하므로이염성이우수하다 ( 나 ) 초기염착이커서표준적인염색처방으로는염료의 85% 정도가 9.5분이하의반염색시간은가지고있다, 그러므로초기에염색무라가되지만 Boiling을계속해주면

5 우수한균염성때문에균염화된다 ( 다 ) 습윤견뢰도가약하는결점이있지만 Covering 성, 침투성이우수하다 (3) Levelling 염료의표준염색공정 Nylon 염색에있어서산성염료의적정염색법과그특성 첨가약품 I II III 빙초산3-5% 또는 빙초산 2-3% 빙초산 1-2% 개미산 1-2% 초산암모늄 2-3% 초산암모늄 3-5% 염욕pH 균염제의필요성 X X-O O 균염성 대단히양호 양호 불량 Covering성 양호 양호 불량 습윤견뢰도 불량 양호 대단히양호 적정염색농도 극담색-담색 담색-중농색 중농색 Acid & Levelling Levelling & Half Milling 1:2 Metal Acid Levelling 염료의표준염색공정 B.P 1.5~2 /min 60 30( 담색 )~90( 농색 ) 분 2 /min 조제 ( 균염제 ) : 0.5~2.0% 1 염료 2 산 1.5 /min

6 2) 산성 Milling염료에대해서 (1) 일반적인성질 ( 가 ) 통상의염료는극성기를 2개가진친수성이강한반면분자크기가크고소수성이풍부한것이다, ( 나 ) 극성이강하므로 Covering성이나이염성이나쁘지만반대로습윤견뢰도는다소우수하다 ( 다 ) 용도는물, 세탁, 축융, 에견딜필요가있는 Top, 사염에적용하고있지만 Red염료는직물염색에도사용되고있다 ( 라 ) 예를들면황색과청색으로그린칼라를얻기위해서는황색은일반적으로 B형염료가많고섬유간에화학적인차이가있어도 Covering성이좋으므로균일하게저온에서흡착해간다, 다른편으로는청은 r형으로 70 을초월하면서화학적으로친수성이강한섬유에중점적으로흡착되어이염되지않고그대로고착된다, 그때문에섬유의화학적성질의정도에따라 Green~ 황색으로착색하여색분할 (Skittery Dyeing) 현상이발생하는것이보통이다 ( 마 ) 이와같이된경우에는 Green염료를모체로하여구하고자하는색상에대응하는황색이나청색을어느쪽으로보색하는편이좋다 (2) 표준적인염색처방 균염제 1~3% 초산 / 초산암모늄 ph 5.5( 농색 )~6.5( 담색 ) 3) 산성 Super Milling염료에대해서 (1) 일반적인성질 ( 가 ) 디설폰기를가진산성Milling염료와분자량, 설폰기의수로는거의갖지만보다긴지방족의측쇄 ( 알킬기 ) 를가지고보다소수성으로되어있다, 그러기때문에 Milling염료보다도 Covering성에는우수하다 ( 나 ) 그러나분자량이커서이염성에는문제가된다, 역으로견뢰도는향상한다, r형염료의전형적인형으로 70~75 의온도에서는급속히흡착하기때문에 70 부근에서보다신중히승온관리를해야한다 ( 다 ) 이염료는고견뢰도로선명한색상을얻기에는적당하다,

배합의경우에는단색에강한염료를주체로하는편이좋다, (2) 표준적인염색처방 BP 30( 담색 )~60( 농색 ) 분 70 1 /min 40 2 /min 123 1 조제 2 염료 3 산 4)

4가지로분류한다이들염료의기본적인구조는크롬염료와동일하며염료모체에그속에배위하여다음과같은형으로나타낸다함금속염료는배위결합을생성하는금속이많다, 그러나안정화한금속물은크롬과코발트의 2개이며대부분의염료는이들에속하며

7 배합의경우에는단색에강한염료를주체로하는편이좋다, (2) 표준적인염색처방 BP 30( 담색 )~60( 농색 ) 분 70 1 /min 40 2 /min 조제 2 염료 3 산 4) 함금속염료에대해서이종류의염료는 1:1 Metal, 1:2 Metal로분류하며후자는수용성기의유무의종류에의해분산형, 설포아미드형, 모노설포레이트, 디설폰레이트형의 4가지로분류한다이들염료의기본적인구조는크롬염료와동일하며염료모체에그속에배위하여다음과같은형으로나타낸다함금속염료는배위결합을생성하는금속이많다, 그러나안정화한금속물은크롬과코발트의 2개이며대부분의염료는이들에속하며 1:1형의함금속염료의경우코발트는불안정하여대부분이크롬이다, 1:1형과 1:2형중에서 1:2형의염료가더안정하다, (1) 1:1 함금속염료 ( 가 ) 염료구조 염료의기본적인구조는다음과같으며금속 (Me) 의 6 개중에서 3 개는염료분자와결 합하여사용되고나머지 3 개는 Ligand( 배향자 ) 가배위한다

배위금속으로는전술한바와같이코발트가사용되고있지만구리, 철, 니켈등의화합물은불안정하고크롬이보통이다금속이크롬의경우기본형은다음과같으며 Cr의 6개중 3개는염료분자와결합하고나머지3개에 Ligand 로서수분자와배위한다여기서염료의제조시에는 1:2형의생성을방지하기위해서염료모체와함께과잉의 Cr(III) 염을사용하여 ph

1개의설폰산기를가진일반적으로분자량 400~500이다분자량은적지만설폰산기를가지고있으므로극성이풍부하여친수성이강하다이염료를통상약산성하에서염색을하면양모의선부분혹은친수성이높은단섬유에우선적으로염착한다높은 ph에서초기에배위결함을형성고정하여스키다리현상 ( 정의칫피혹은단섬유와함께색이다른메란즈생성 )

8 배위금속으로는전술한바와같이코발트가사용되고있지만구리, 철, 니켈등의화합물은불안정하고크롬이보통이다금속이크롬의경우기본형은다음과같으며 Cr의 6개중 3개는염료분자와결합하고나머지3개에 Ligand 로서수분자와배위한다여기서염료의제조시에는 1:2형의생성을방지하기위해서염료모체와함께과잉의 Cr(III) 염을사용하여 ph 1~2 의강산성조건하에서처리한다 금속이크롬의경우기본형은다음과같으며 Cr의 6개중 3개는염료분자와결합하고나머지3개에 Ligand 로서수분자와배위한다여기서염료의제조시에는 1:2형의생성을방지하기위해서염료모체와함께과잉의 Cr(III) 염을사용하여 ph1~2의강산성조건하에서처리한다 ( 나 ) 염색성이종류의염료는 1개의설폰산기를가진일반적으로분자량 400~500이다분자량은적지만설폰산기를가지고있으므로극성이풍부하여친수성이강하다이염료를통상약산성하에서염색을하면양모의선부분혹은친수성이높은단섬유에우선적으로염착한다높은 ph에서초기에배위결함을형성고정하여스키다리현상 ( 정의칫피혹은단섬유와함께색이다른메란즈생성 ) 을나타낸다이와같은배위결함의초기의형성을방지하기위해통산은 4~8% 의황산을사용하여 ph3.0전후에서염색한다이것에의해우수한균염성 (Covering성 + 이염성 ) 과게다가최종적으로배위결합을형성하므로산성 Levelling염료보다양호한균염성을얻을수있다 (2) 설포아미드형 1:2 형함금속염료 ( 가 ) 염료구조 전형적인염료의구조는다음과같다

9 S -N=N- O O Me O O -N=N- S S: 비이온성수용성기한개의금속 (Me) 에 2개의염료가배위한구조이다, 금속은 1에대전하고 2개의비이온성의수용성기, -SO 2 NH 2 (Sulphonamide기), -SO 2 CH 2 (Methysulphone기), - SO 2 NHCH 3 (Methylsulphonamide기) 등을가지고있다황산기를가지고있지않으므로소수성이높고선단부등의친수성부분에도강한친수성을나타내지않는다. 이때문에칫피현상이일어나기어렵다크롬을함유한염료가많고코발트를함유한것은선명하여우수한내광견뢰도를가지고있다 ( 나 ) 염색성수소결합으로섬유와결합한다, 흡착초기에의해섬유의선단 / 근원혹은단섬유의친수성이차이에그다지관계가없이흡착한다. 중성약산성에서도단시간에낮은이염성에도불구하고균일하게스키다리없이염색할수있다분자량이 700~900으로크고소수성이므로일반적으로는 r형의흡착을나타내는것이많다,, ph보다도오히려온도에강한영향을받는다최근에는 ph6~7의중성욕염색은섬유의손상이많으므로등전점부근의염색이일반화하고있다, 단, r형염료의염색의경우에는 70 부근에서의승온관리가포인트이다 5. Nylon 염색물의고착처리 Nylon 염색물은사용하는염료에따라습윤견뢰도가불량한것이많으나이들을적정한처리방법에의해다소향상을나타내기도한다. 이와같은습윤견뢰도의향상법으로는 Tannic Acid & Tartaric Acid 에의한 2 욕법이일반적인 Nylon 염색물의 Fix 처리방법이었지만 2 욕법은시간적으로 Loss 가크고

10 Nylon 의색상변화가문제가되어최근에는 1 욕법처리에의해우수한효과를발휘하는 1 욕고착처리법이사용되고있다. < 처방 > 1 욕고착제 1-5%( 담색 1-2%, 중색 2-3%, 농색,4-5%) HCOOH ph 3.5 온도 x 시간 : x 10min 로승온하여 70 까지승온시켜 20-30min 처리한다. * 주의고착제에의한습윤효과의향상효과는열처리의여하에따라감소한다. 특히 Steaming 처리를행하면미처리의견뢰도수준까지저하하기때문에이와같은 경우에는미처리상태에서고습윤견뢰도를나타내는염료를선택하는수밖에없다. 6. 염색물의수정및탈색 1) 염색물의수정염색반이발생할경우소정의농도보다짙게염색되는경우나, 염색처방을잘못하여발생된염색물은다음의절차에의해수정한다. (1) Stripping of Fixing agent Nylon 의염색가공에있어서 Fix 처리후 Faulty Dyeing 이발견되었을때수정염색을행하기전에탈 Fix 처리를행한다. ( 가 ) 1 욕고착제의경우- 예를들면 Soda ash 3-5g/l Nonion Surfactant 1-2g/l Temp.& Time x 30-60min ( 나 ) Tanning 처리된 (2 욕법 ) 경우탈 Fix 처리도 2 욕법으로행한다. 제 1 욕토주석제거구연산또는주석산의 1% 용액중에서 x 15min 처리한다. 제 2 욕탄닌산제거 Soda ash 또는가성소다의 1% 용액중에서 x 15min 처리한다.

11 2) 염반수정 (Correction of unlevel dyeing) 염반이발생한경우다음의처방으로염료의이행, 또는일부의탈색을행한다. 계면활성제 (Nonion surfactant with nitrogen atom) 가효과가크다 ) 2-4% 무수망초 10-20% Temp. & Time x 30-60min 이수정처리후 70 까지 Cool down 하면서처리욕에염료를추가또는산을첨가하여염색을행한다. 또, 계면활성제를과잉사용하면강한완염작용을나타내염착율을저하시키기때문에일반적으로새로운염색욕을만들어재염색을행하는것이바람직하다. 3) 탈색법상기의방법으로수정이곤란할경우에는일반적으로환원탈색을행한다. Hydrosulfite 2-4% Formic Acid 1-2% Temperature & Time x 30min 이탈색법은염료에따라사용량을조정해야한다.

연구논문학술 인디고의합성섬유염착특성폴리에스테르 충남대학교바이오응용화학부유기소재섬유시스템전공한국염색기술연구소 서 론 고부가가치의염색가공기술은환경적인측면을고려하여염료의사용량을줄이고염착효율의향상으로심색화를이루고또한우수한견뢰도특성을나타낼수있어야한다일반적으로합성섬유에사용되는분산

연구논문학술 인디고의합성섬유염착특성폴리에스테르 충남대학교바이오응용화학부유기소재섬유시스템전공한국염색기술연구소 서 론 고부가가치의염색가공기술은환경적인측면을고려하여염료의사용량을줄이고염착효율의향상으로심색화를이루고또한우수한견뢰도특성을나타낼수있어야한다일반적으로합성섬유에사용되는분산염료의경우에는심색화고농도염색및우수한견뢰도획득에대한관점에서는상당한어려움을겪고있다이러한심색화및우수한세탁견뢰도를나타내는염색가공상의제약은제반합성섬유의염색가공개발및제품생산에있어서연구개발될부분으로인식되고있다배트염료는물에불용성인염료로서염료자체로는섬유를염색할수없으나알칼리존재하에서