정련, 표백 1. 정련, 표백의 의의 (1) 정련(Scouring)

섬유에는 여러 가지 불순물이 함유되어 있다. 특히 양모, 면, 실크, 마와 같은 천연섬유는 성장 과정에서 오는 여러 가지 불순물이 섬유의 한 성분으로 함유되어 있는데, 이와 같이 섬유 자신이 가지고 있는 불순물을 1차 불순물( 납질(cotton wax), 지방질, pectin질, 비누질, 섬유질 등)이라 한다. 인조섬유는 제조되는 공정에서 원래 재료가 정제되어져 있기 때문에 1차 불순물이 거의 함유되어 있지 않다. 어떠한 섬유라도 방적, 연사, 제직, 편직 등의 제품을 만드는 공정 중에 조작을 쉽게 하거나 섬유의 상해를 막기 위하여 유제, 호제, 계면활성제 등이 가해지고, 또 작업중에 기계기름, 녹, 먼지 등이 우연히 묻게 된다. 이와같이 작업 공정중에 일부러 가하거나 우연히 묻게 된 불순물을 2차불순물이라 한다. 이들 1차나 2차의 불순물은 표백용액이나 염색용액 등이 섬유에 침투하는 것을 방해하고, 섬유를 순백 하게 한다든지, 선명하고 아름답게 염색하는 데 지장을 주기 때문에 표백 및 염색에 앞서 제거해 주어야 한다. 이들 불순물을 제거하는 공정을 정련이라 한다.

(2) 표백(Bleaching)

천연섬유나 인조섬유는 순백한 것이 거의 없으며, 약간의 색소를 함유하고 있다. 이들 섬유안에 들어있는 색소 불순물은 정련에 의하여 제거되지 않으므로, 흰 제품으로 할 경우나 연하고 밝은 색깔로 염색하여 제품으로 할 때는 섬유가 상하지 않도록 주의하여 이 색소 불순물을 제거해 주어야한다. 이와같이 섬유에 함유되어 있는 색소를 분해하여 순백하게 하여 주는 공정을 표백이라 한다.

2. 정련, 표백법의 분류 (1) 섬유의 형태에 의한 분류

정련, 표백공정에서의 작업은, 기계장치를 이용하여 대량의 재료가 처리된다. 이때 섬유재료가 어떠한 섬유의 형태로 정련, 표백되는가는 방적 및 선염, 후염 등 염색이 어떤 형태로 이루어지는가에 따라서 달라진다. 섬유의 형태에 의한 정련ㆍ표백 방법은 다음과 같이 분류된다.

1. ① 원료 그대로 정련,표백 하는 경우
2. ② 중간공정에서 하는 경우
3. ③ 직.편물 상태로 하는 경우

(2) 처리장치에 의한 분류

정련ㆍ표백 처리장치는 연속식과 비연속식이 있다. 염색의 전처리에 염색기를 사용하여 비연속식으로 정련ㆍ표백하는 경우도 있으나, 연속식에 의한 능률화 방향으로 대부분 사용되고 있다.

1. ① 섬유를 움직이지 않고 처리액을 순환시키는 형 : beam
2. ② 처리액은 움직이지 않고 섬유를 움직이는 형 : jigger, winch, 연속식
3. ③ 섬유도 처리액도 움직이는 형 : rapid
4. ④ 처리액의 부여와 반응을 진행시키는 형 : 반연속식(ageing)

(3) 처리장치에 있어서 고려해야 할 사항

1. ① 처리액이 섬유중의 불순물에 균일하게 접촉하도록 할 것
2. ② 처리욕과 불순물사이에 반응, 용해, 유화의 진행이 잘되도록 할 것
3. ③ 섬유에서 분리된 상태의 불순물이나 사용된 약제를 섬유로부터 완전 분 리하여 재오염을 방지하고, 수세에 의하여 완전히 제거 되도록 할 것

3. 정련, 표백의 목적 (1) 정련의 목적

1. ① 표백제나 염료의 침투를 용이하게 한다.
2. ② 섬유를 순백하게 한다.
3. ③ 색상을 선명하게 해준다.
4. ④ 균일한 표백, 염색이 된다.

(2) 표백의 목적 및 정도에 따른 분류

1. ① 완전표백(full bleach) : 최고도의 순백 B/W : bleached white, B/O : boiled off
2. ② 반표백(half bleach) : 완전히 순화되지 않는 상태(날염용)
3. ③ 염색용 표백(bleach for dyeing and printing) 표백의 효과보다 흡습성 부여 → 연색은 제외
4. ④ 부분표백(bleach for colored woven goods) 염색되지 않는 부분의 표백 → 실용불가능

(3) 이상적인 공업적 정련, 표백

1. ① 요구되는 정도의 순화(purification)가 이루어질 것 : 품질
2. ② 섬유의 상해가 전연 없거나 허용되는 한도내에 있을 것 : 섬유상해
3. ③ 순화가 섬유품 전체에 균일하게 이루어질 것 : 품질의 균일성
4. ④ 공업적인 양산이 가능할 것 : 생산성
5. ⑤ 조작이 용이, 간단하고 생산비용이 적게 들 것 : 생산원가

4. 정련, 표백의 공정

섬유의 종류, 형태, 처리량, 기계장치 등에 따라 다르며, 면의 예를 들면 다음과 같다.

 

(1) 준비

1. ① 수탁자로부터 입하된 직물의 수탁번호표시(numbering) : end mark
2. ② 검량(measuring ＆weighting) : 밀도, 중량
3. ③ 생지검단(inspecting of gray goods) : 폭, 길이, 등급 등

준비의 목적은 가공중의 사고를 예방하고, 사고발생시 책임한계를 명 백하게 하고 직물의 구별, 작업상의 혼란방지 및 수량의 집계를 원활히 하기 위함이다.

(2) 모소(singeing)

실이나 직물의 표면에 있는 모우를 태워 표면을 평활하게 하고, 제품의 광택을 증가시켜 품질을 향상 → pilling방지, 최근 화섬은 peach, kiwi skin가공 등이 유행하고 있다. 모소 방법으로는 열판식, gas식, 전열식이 있으며, 일반적으로 gas식을 많이 사용하고 있다.

1. ① gas식일 경우
   • · 연소 불꽃온도(propane gas) : 800∼1500℃
   • · 직물과의 접촉시간 : 0.1∼0.4초
   • · 직물의 주행속도 : 200∼250m/min
   • · 직물상태에 따라 조절

(3) 호발(desizing)

· 제직시 사용한 호제를 제거하는 것

(4) 형광증백(blueing)

표백한 섬유를 더욱 희게하기 위해서 선명한 청색계염료나 안료의 묽은 용액에 4∼5분간 처리하는 것 (blueing:靑味付)

정련, 표백제 1. 개요 (1) 일반적인 공정순서

가호(sizing) → 호발(desizing) → 정련(scouring) → 표백(bleaching)

(2) 호발제(desizing agent)

제직할 때 사용한 풀(糊料)을 제거하는 약제로서 섬유를 상하지 않게 하면서 풀을 제거하기 위해 사용

1. ① 호발제의 조건
   • ㆍ물에 대한 팽윤 촉진
   • ㆍ고분자 gel의 섬유로부터 분리
   • ㆍ재부착 방지

2. 경사용 호제의 종류 그림 1. 합성호제의 종류

 

(1) 전분류(starch)

여러 가지 식물에 존재, 냉수에는 녹지 않고 60∼80℃에서 물과 같이 가열하면 점조한 호제이고, 면, 마, 레이온, 견 등에 사용되며, 가열, 산을 작용하거나, diastase를 작용시키면 포도당으로 되어 제거된다.

 

전분에는 직쇄상구조인 α-amylase가 20∼30%, 분지상인 amylopectin이 70∼80%로 구성되어 있으며, 입자의 크기는 대체적으로 14∼40μ이며, 온수에 쉽게 수용화 되지만 일반적으로 효소제, 알칼리온액, 산화호발제에 의해 쉽게 유화 제거된다.

1) 전분의 일반적 성질

고습중에서는 35%의 수분을 흡수하고, 점도는 1700정도이며, 장마철에는 곰팡이가 발생한다. 또한 100∼110℃에서는 무수물로 되고, 150∼160℃에서는 황변한다.

2) 가공전분

1. ① 호정(dextrine)
   감자, 밀전분을 170∼210℃로 가열하거나, 0.1∼0.5%의 질산(HNO ₂)을 가하여 110∼130℃로 가열하여 얻은 가용성의 담황색 가루이다.
2. ② British gum
   옥수수 전분 또는 밀 전분을 건조시켜 200∼275℃로 가열하거나 묽은 질산을 넣어 가열하여 얻은 담갈색 가루

(2) 해초류

1. ① 알긴산소다(sodium alginate) 미역, 다시마 등의 해조세포에서 얻은 호료 Algin acid는 Mannuronic acid(
   )의 β-glucoside결합한 구조로서, 날염에서는 Na염으로 면, 마, 레이온 등에 사용된다.
2. ② 한천(Ager-ager) : Galactane을 주성분으로 한 수산 가공품
3. ③ 포해태 : 홍조류에 속하는 수산물

냉수나 온수에도 용해성이 우수하나, 사용되는 용수가 경수일 경우에는 불용성염이 되어 호발얼룩 유발되어 금속이온봉쇄제를 병용 사용해야 된다.
 

(3) 천연 고무류

1. ① 트라가칸트 고무(Tragacanth gum)
   소아시아 지방에서 산출되는 Astragaluse verus〔주성분은 basorine 즉 (C11H30O10)〕속에 속하는 관목의 분비액이다.
2. ② 아라비아 고무(Arabic gum)
   아라비아 지방에서 산출되는 Acacia·Mimosa 속의 관목에서 분비되는 액체 〔주성분은
   과 Arabin)이다.
3. ③ Gum shiraz
   인도, 이란 지방에서 산출되며, 보통은 불용성이나 염산을 가하면 가용화되는 것으로 아라비아 검과 유사한 종류이다.

(4) 동물성

1. ① 카제인(Casein) : 우유에 염산을 가하여 단백질을 침전시켜 얻은 것이다.
2. ② 아 교(Glue) : 동물의 뼈, 가죽 등을 끓여서 얻은 유사 단백질로서 정 제품을 젤라틴(gelatine)이라 한다.

(5) 섬유소 유도체

섬유소 수산기의 활성을 이용하여 다른기를 도입한 것이다

1. ① MC(Methyl Cellulose)
   섬유소의 수산기(-OH)에 methyl화 한 것으로 면, 마, 레이온에 사용된다.
   
   
   
   일반적으로 -OH基가 1∼2개 methyl화 한 호제 사용하고, 1개 methyl화(치환도 0.1∼0.9) → 4∼10%의 alkali에 용해되고, 2개 methyl화(치환도 1.6∼2.0) → 냉수에 용해, 온수에서는 침전되며, 보통 1개 methyl화한 것이 사용되며, 온수, 계면활성제 온액에서 쉽게 제거된다.
2. ② CMC(Carboxy Methyl Cellulose)
   섬유소의 수산기에 활성을 이용하여 만든 것으로 면, 마, 레이온에 이용되고 온수, 계면활성제, 산화제 등에 쉽게 제거되며, 1개 치환된 것이 많이 이용된다.
   
   
   
   

(6) 합성호제

1. ① PVA(Polyvinyl Alcohol)
   초산비닐의 단량체를 중합하여 폴리 초산비닐로하고 이를 비누화한 것으로 면, 아세테이트, 나일론, 폴리에스테르 등에 사용된다.

    

   PVA 제조시 탈아세틸화 정도에 따라 완전검화물(98∼99%)과 부분검화물(85∼90%)로 나누며, 완전검화물은 부분검화물에 비해 접착력이나 용해성이 떨어져 대부분 부분검화물을 호제로 사용하고 있다.
   
   * PVA의 성질
   용해성이 우수하고, 특히 온수(80℃이상) 및 계면활성제 온액에서 쉽게 제 거되며, 고온 건조시 온도가 높을수록 결정화가 빨라 용해가 어렵다. 호발 얼룩의 원인이 되며 중합도가 높을수록 용해성은 나쁘다. 물에 대한 용해성은 부분검화물이 우수하다. 부분검화물은 결정화를 받기 어렵고, 가열에 의한 용해성의 저하가 적으며, 경수를 사용할 경우 불용성이 된다.
2. ② Acrylic Acid 호제
   주로 Water Jet Loom 경사호부제로 사용된다.

    

   polyacrylic 암모늄 salt(수용성,호부) 불용성(제직) 호발 acid(불용성)

(7) 호제의 종류와 제거

1. ① cellulose 유도체(MC, CMC 등)나, 합성호제, 해초류, 가공전분 등은 온수나 계면활성제 온액에서 제거된다.
2. ② 전분류, 해초류, 단백질류, Acryl계 호제 등은 alkali 온액으로 유화하여 제거된다.
3. ③ diastase(전분당화효소)의 전분류나, protase(단백당화효소)의 단백질류는 효소제로 발효 분해하여 제거된다.
4. ④ 전분류, CMC , 합성호료 등은 산화제와 NaOH 병용으로 제거할 수 있다.

3. 정련제(scouring agent)

섬유 및 섬유제품중의 여러 가지 불순물을 제거하는 약제로서 거의 대부분이 계면활성제이다.

표 2. 각종 섬유의 조성

표 2. 각종 섬유의 조성

면(%)	아 마(%)	양 모(%)	견(%)	화학섬유(%)
셀룰로오스 90.3	셀룰로오스 82.0	케라틴 60.0	피브로인 66.7	호 제 5∼15
펙틴질 0.6	단백질 2.7	토사,식물질 5.0	세리신 20.5	유 제
납,지방 0.5	납,지방질 2.4	땀 8.0	납,지방질 1.2	녹
단백질 0.4	수용성 성분 3.6	지방질 9.0	회 분 0.6	기름
회 분 0.2	회 분 0.7	수 분 18.0	수 분 11.0	곰팡이
수 분 8.0	수 분 8.6	색 소 미량	색 소 미량
색 소 미량	색 소 미량

(1) 정련작용

고온 알칼리에 의한 불순물의 정련작용은 alkali의 3대 작용인

1. ① 검화작용(비누화→ 거품형성 → 작용 및 수세 기능 → 계면활성제 작용),
2. ② 팽윤작용(섬유내 : 면의 silket, 단섬유간, yarn간),
3. ③ 윤활작용(섬유와 섬유, 단사간, 섬유와 기계)으로 정련된다.
4. ① 천연적이든, 부가적이든 검화할 수 있는 지방질이나 납질을 가용성 비누로 전환된다.
   
   R-COOH ＋ NaOH → R-COONa ＋ H₂O
5. ② 이렇게 생성된 비누는 alkali와 함께 검화할 수 없는 지방질이나 납질을 유화 이 계면활성제 작용에 의해 제거된다.
6. ③ 단백질이나 간단한 질소화합물을 수용성화합물로 하여 제거된다.

   
    

7. ④ Ca, Mg을 함유한 pectin질은 수산화나트륨에 의해 가용성염으로 되어 제거된다.
   
   (R-COO)₂Ca＋² ＋ 2NaOH → 2R-COONa ＋ Ca(OH)₂
8. ⑤ 기계적으로 부착되어 있는 오물은 분리되어 suspension으로 되어 제거된다.
9. ⑥ 종자 및 엽편은 퇴화되어 가용화되어 제거된다.
10. ⑦ 호발공정중 잔존한 탄수화물을 가수분해하여 제거된다.

(2) 불순물과 적용

화학섬유는 주로 부가적 불순물이므로 여기서는 천연섬유를 중심으로 한다.

1. ① pectin질 ; 열탕, alkali온액, 산화제로 쉽게 제거된다.
2. ② 납, 지방질, 방적유, 기계유는 열, 알칼리에서 유화 제거되는데, 알칼리에 약한 양모, 생사 취급시 주의해야 한다.
   CCl₂=CHCl(trichloroethylene) － CCl₂= CCl₂(perchloroethylene)
   CCl₄(carbon tetrachloride)
3. ③ 단백질(면화, 생사) ; 온수에는 효과가 없으며, 세제. 알칼리 열액으로 유화, 가수분해되어 amino산이나 암모니아로 제거된다.
4. ④ 땀 ; 세제나 알칼리에서 쉽게 제거된다
5. ⑤ 회분, 토사질 ; 물로서 용해, 욕중에서 기계적으로 제거된다.
6. ⑥ 색소 ; 일부는 알칼리로서 용해, 표백제로 제거된다.
7. ⑦ 식물질(原毛) ; 정련 후 탄화공정에서 황산 등으로 분해 제거된다.

(3) 정련제의 종류와 그 특성

1. ① 무기 정련제
   대부분이 나트륨염으로 그 수용액은 알칼리성을 나타내기 때문에 알칼리성세제라고 한다. 이 알칼리에 의해서 섬유중의 불순물(펙틴질, 지발질, 납질, 단백질)은 분해, 검화, 용해 등의 작용을 받아 수용성물질이 되어 제거된다. ⓐ NaOH(caustic soda)
   백색의 고체, 보통 액체상태로 판매되며, 고체상태는 조해성(潮解性)이 크다. 또한 강한 알칼리성을 나타내고, 고농도의 NaOH는 부식성이 강하며, 피부를 침해하므로 취급에 유의 해야하며, 주로 면의 정련에 많이 사용하며, PET의 정련, 감량가공과 면의 mercer화에 이용된다.
   
   * NaOH → Na＋ ＋ OH－
   * 2NaOH ＋ CO₂ → Na₂CO₃ ＋ H₂O
   
   ⓑ Na₂CO₃
   보통 무수탄산나트륨 상태로 사용되며, 수용액은 가수분해하여 약알칼리성을 나타낸다. NaOH보다 작용이 완만하므로 단백질계, V/R의 정련에 이용된다.
   
   Na₂CO₃ ＋ H₂O → H₂CO₃ ＋ Na＋ ＋ OH－
   
   ⓒ NH₄OH
   NH₃의 수용액, 보통 시판품은 Sg 0.91로서 25∼28%의 암모니아를 함유하고, 약알칼리성을 나타내며, 공기중에 방치하면 NH₃분자가 휘발된다. 주로 양모의 정련에 이용된다.
   
   NH₃＋ H₂O → NH₄＋ ＋ OH－
   
   ⓓ Na₂HPO₄(인산수소나트륨)
   무색의 결정으로서 물에 잘 용해되고, 약알칼리성을 나타내며, 정련제. 경수연화제로 이용된다.
   
   ⓔ Na₂O·nSiO₂(규산나트륨 : n=2∼4)
   무색의 점성이 있는 용액으로 물에 잘 용해되고, 약알칼리성을 나타내며, 견이나 셀룰로오즈계 섬유의 정련에 이용된다.
2. ② 유기 정련제
   비누류, 계면활성제, 유기용제류가 사용된다. 계면활성제로는 고급 알코올계 합성세제 및 석유계 합성세제와 같은 음이온활성제와 비이온활성제가 주로 사용되며, 유기용제는 섬유에 함유되어 있는 유지류나 섬유의 표면에 묻어있는 기계기름 또는 불순물을 용해하여 제거하는 데 사용된다.
   
   ⓐ 비누류(soap series)
   일반적으로 가용성의 고급지방산 나트륨염이고, 사용되는 유지에 따라 비누의 성질이 다르며, 섬유공업용 비누는 용해성과 세척력이 뛰어난 C12∼18이 적당하다. 비누의 수용액은 colloid성이 강하고, 임계미셀(micelle)농도 이상에서는 표면장력이 현저하게 저하되어 계면활성을 나타낸다.

    

   사용되는 용수가 경수일 경우에는 아래와 같이 계면장력의 감소, 비누의 효력상실, 촉감 저해, 각종 약제의 침투 저해를 일으키며, 산(acid)과 반응하면 이 되어 섬유에 악취나 얼룩 발생한다.

    

   ⓑ 황산에스테르염
   분자중에 친수기로서 monoester형의 R-O·SO₃Na를 갖고 있고, 세척력, 침투력이 우수한 耐硬水, 내산성의 중성세제. 가격이 비싼 편이다.

    

(4) 용제, 탈지제 표 3. 용제 및 탈지제의 종류

표 3. 용제 및 탈지제의 종류

이 름	조 성	용 도
휘발유, benzen	C6H14 ∼ C8H18의 혼합물	유지,광유,수지의 탈지
Benzol	C6H6	유지의 탈지
Ether	C2H5 -O-C2H5	유지,수지의 탈지
Trichloroethylene	C2HCl3 (CCl₂=CHCl)	Dry cleaning용
Carbon tetrachloride	CCl4	유지,수지,고무의 제거
Telepin유	C9H13	유지,수지,납의 제거
Perchlorethylene	C₂Cl₄(CCl₂=CCl₂)	Dry cleaning용

4. 계면활성제(Surface active agent) (1) 계면활성제 정의

기체와 액체, 상호불용성의 두 액체, 고체와 액체의 접촉면(계면)에서 어떤 물질이 액체에 녹으면 그 용액에서 계면에 흡착되어 계면에너지를 감소시켜 활성화하여 습윤, 유화, 분산, 가용화, 세정작용을 하는 약제이다.

(2) 계면활성제의 3단계 작용

1. ① 피세정물내에 세정제가 침투하는 과정(표면장력의 감소)
2. ② 불순물을 고체면으로부터 분리하는 과정(계면전위 변화 및 물리적인 힘)
3. ③ 불순물을 피세정물로부터 탈리, 제거하는 과정

(3) 계면활성제의 구조와 성질

계면활성제는 친유기 ＋ 친수기로 되어있으며, 친유기는 친수기 로서 물에 녹기 어렵고, 기름에는 녹기쉬운 성질을 가지고 있으며, 친수기는 물에 녹기 쉽고, 기름에는 녹기 어렵다.

1. ① 친수기의 종류
   • －COOH(Carboxyl기)
   • －COONa(Carboxyl sodium)
   • －OH(Hydroxy기)
   • －SO3Na(Sulfuric sodium)
   • －O－(Ether기)
   • －N·HCl(Amine염)
2. ② 소수기의 종류
   • - CnH2n+1 Alkyl기(석유나 유지성분)
   • - ?(benzene) , ??(naphthalene) 석탄계 유류 성분
   • - ?-CnH2n+1 Alkyl-phenyl기

(4) 계면활성제의 종류

1. ① ion형 계면활성제
   • ― anion계면활성제
   • ― cation계면활성제
   • ― amphoteric계면활성제
2. ② 비ion형 계면활성제
   • ― non­ion계면활성제

(5) ion별 계면활성제의 특성

1. ① Anion 계면활성제
   수용액중에서 전리화되어 활성부분이 음이온이 되는 친수기를 갖는 계면활 성제로 그 특성은 셀룰로오즈계 섬유에는 친화력이 없고, 단백질섬유나 나일론은 산성욕중에서 강한 친화력을 갖는다. 또한 cation활성제와 병용하면 불해리 또는 침전이 일어나고, 세정성, 침투, 분산, 유화성이 뛰어난다.
2. ② Cation 계면활성제
   수용액중에서 전리화되어 활성부분이 양이온이 되는 친수기를 갖는 계면활성제로 그 특성은 산, 염류에는 안정하나 알칼리에 불안정하고, anion활성제와 병용하면 침전이 일어난다. 또한 약산성을 나타내며, 우수한 기포력을 갖고, 완염제, 균염제, 유화성이 뛰어난다.
3. ③ Amphoteric 계면활성제
   분자구조중에 양이온, 음이온 관능기를 가지며, alkali에서는 음이온, 산성에서는 양이온을 나타내는 양성계면활성제로, 그 특성은 음이온과 양이온 성질을 동시에 가지고, 물에 잘 용해되며, 산과 알칼리에 안정하다. 넓은 pH 범위에 적용가능하며, 알칼리에서는 세정, 균염. 산성에서는 유연, 대전방지 작용을 하며 금속이온봉쇄 작용도 한다.
4. ④ Non-ion 계면활성제
   수용액에서 ion으로 해리하는 基를 갖지않는 계면활성제의 총칭하며, 그 특성은 수용성이며, 중성을 나타내며 이온 활성제에 비하여 산, 알칼리, 경수 등에 안정하며, 다른 활성제와 병용하면 상승효과를 얻을 수 있다.
5. ⑤ 친수성과 소수성의 균형(HLB)
   HLB(Hydrophile Lipophile Balance) 친수기와 소수기의 평형을 나타내는 값이다.
   
   
   ◈ HLB와 계면활성제의 성질
   1.5 ∼ 3 소포작용
   3.5 ∼ 6 W/O형 유화작용(water in oil emulsion, 유중수적형분산)
   7 ∼ 9 습윤작용
   8 ∼ 18 O/W형 유화작용(oil in water emulsion, 수중유적형 분산)
   13 ∼ 15 세정작용
   15 ∼ 18 가용화작용

5. 표백제의 종류 그림 2. 표백제의 종류

 

* 화학표백제

산화, 환원의 작용에 의해서 섬유중의 색소물질을 분해하여 순백하게 하 는 약제이다.

1. ① 산화표백법
   섬유에 함유되어 있는 색소를 산화제에서 발생하는 원자상태의 산소에 의하여 색소를 완전히 파괴시켜 다시 복색하지 못하게 하는 표백법으로 섬유의 상해 위험이 있으나 영구적이고 우수한 표백효과를 얻을 수 있다.
2. ② 환원표백법
   환원제의 환원작용에 의하여 무색의 Leuco compound로 만들거나 무색의 아황산화합물을 생성하여 표백하는 방법으로 섬유의 상해가 적고, 표백효과도 떨어지며, 복색되기 쉽다.
3. ③ 형광표백제
   자외선을 흡수해서 가시부의 단파장 광선을 방출하는 형광물질을 섬유에 흡수시켜 백도를 증진시키는 방법이다.

6. 각종 표백제의 특성 (1) 염소계 표백제 표 5. 염소계 표백제

표 5. 염소계 표백제

종 류	영 어 명	분 자 식	용 도
표 백 분	Bleaching powder	Ca(OCl)₂·CaCl₂· 2H₂O	면, 마, 화학섬유
고도 표백분	High bleaching "	Ca(OCl)₂	"
차아염소산소다	Sodium hypochlorite	NaClO	"
아염소산소다	Sodium chlorite	NaClO₂	"

1. ⓛ 표백분(Ca(OCl)₂)
   물을 가하면 다음과 같이 분해가 일어나며, 이 표백분액에 섬유를 처리하면 표백이 진행된다. 반응의 진행과정을 보면 먼저 공기중의 탄산가스와 물과의 작용으로 차아염소산이 유리되며, 차아염소산은 다시 분해하여 발생기 산소를 발생하여 색소를 산화시켜 표백이 된다. 이때 생기는 HCl은 CaCO3을 용해하고 표백분을 분해시킨다. 이들 반응이 반복되면서 표백이 진행된다. 섬유에 잔존한 CaCO3 의 제거를 위해 산처리 실시한다. 특징으로는 사용이 불편하며 CaCO3 의 부착으로 촉감이 불량하여, 현재는 거의 사용되지 않고 있다.
   
   탈염소 처리는
   - Ca(OCl)₂·CaCl₂·2H₂O ＋XH₂O → CaCl₂＋ Ca(OCl)₂＋ (x＋2)H₂O
   - Ca(OCl)₂ ＋ CO₂ ＋ H₂O → 2HClO ＋ CaCO₃
   - 2HClO → 2HCl ＋ 2O↑
   - CaCO₃ ＋ 2HCl → CaCl₂ ＋ H₂CO₃
   - Ca(OCl)₂ ＋ 2HCl → CaCl₂ ＋ 2HClO(또 다시 분해한다)
   - CaCO₃ ＋ H₂SO₄ → CaSO₄ ＋ CO₂ ＋ H₂O
   - Na₂S₂O₃(티오황산소다) ＋ 4Cl₂ ＋ 5H₂O → Na₂SO₄＋ H₂SO₄＋8HCl
2. ② 차아염소산소다(NaClO)
   NaClO는 공기중의 탄산가스와 물과의 작용에 의해 분해되어 차아염소산이 되어 색소를 산화시켜 표백효과를 나타낸다. 이와 같은 반응이 계속되면서 표백이 진행된다. 특징으로는 산성욕에서는 반응이 너무 빠르기 때문에 섬유가 상해될 위험이 크다. pH 9.5∼11이 적당하고, 주로 셀룰로오스계 섬유에 사용되고, 사용이 간편하며, 촉감도 우수한 편이다.
   
   - 2NaClO ＋ CO₂ ＋ H₂O → 2HClO ＋ Na₂CO₃
   - 2HClO → 2HCl ＋ 2O↑ : 중성욕
   - NaClO ＋ 2HCl → NaCl ＋ H₂O ＋ 2Cl
   - 2Cl ＋ H₂O → 2HCl ＋ O↑ : 산성욕
3. ③ 아염소산소다(NaClO₂)
   특징으로는 차아염소산보다 농도, pH, 온도에 대해 민감도가 적어 섬유의 상해가 적으며, 아염소산소다 단독으로는 상온에서 작용이 일어나지 않는다. 탈염소처리 할 필요는 없으나 ClO₂ 가스에 의한 장치의 부식이나 인체에 해를 끼치며, 이산화염소 가스 방출장치가 필요하다.
   
   - NaClO₂＋ H2O → NaOH ＋ HClO₂
   - HClO₂ → HCl ＋ 2O↑ : 승온에 의한 표백작용
   - 5NaClO₂ ＋ 4HCl → 4ClO₂↑＋ 5NaCl ＋ 2H2O : 산성일 때
   - 2ClO₂＋ H2O → HClO₂ ＋ HClO₃
   - HClO₂ → HCl ＋ 2O↑

(2) 과산화물계 표백제 표 6. 과산화물계 표백제

표 6. 과산화물계 표백제

종 류	분 자 식	용 도
Hydrogen peroxide	H₂O₂(과산화수소)	면, 양모, 화학섬유
Sodium peroxide	Na₂O₂(과산화나트륨)	"
Sodium perborate	NaBO₃·4H₂O(과붕산나트륨)	견, 양모
Potassium permanganate	KMnO₄(과망간산칼륨)	면, 마, 견

1. ① 과산화수소(H₂O₂)
   H₂O₂ 표백에 영향을 미치는 인자에는 H₂O₂ 농도, 수질, 알칼리농도, 처리온도, 처리시간, 원단의 불순물, 안정제의 농도 등을 들 수 있으며, alkali성이 될수록 HO₂－ 의 생성량이 많아 표백작용이 신속하고, 격렬하게 진행된다.
   alkali성이 높게 되면(pH 11.5이상) 위의 (1)식만 진행되어 안정도가 낮아 져 표백효과가 저하되므로 주의하여야한다. 처리용수나 피염물에 중금속이 함유되어 있을 경우 이것이 촉매작용을 일으켜 과산화수소의 분해촉진과 더불어 섬유를 취화시킨다.
   
   - H₂O₂ → H＋ ＋ HO₂－ ----------- (1)
   - HO₂－ → OH－ ＋ O ----------- (2)
   - 2O → O₂↑ : 표백작용
   H₂O₂ ＋ Fe＋³ → H＋ ＋ HO₂－ ＋ Fe＋²
   
   H₂O₂ ＋ Fe＋² → OH－ ＋ HO ＋ Fe＋³ 이 되고
   HO₂－ 는 위의 (2)식 처럼 분해되며, OH는 OH ＋ e → OH－가 되어 산화를 촉진시켜 섬유를 취화시킨다.
   과산화수소의 분해속도 조절을 위한 안정제는 주로 규산소다(NaSiO₂)를 사용하고 있으며, 규산소다는 과산화수소의 분해를 촉진시키는 중금속과 결합하여 불용성의 규산염을 생성시켜 촉매의 기능을 저하시켜 분해속도를 지연시킨다.
   특징으로는 광범위한 섬유에 사용이 가능하며 표백공정이 단순하고, 감량이 적다. 고온처리이므로 정련, 표백을 동시에 진행할 수 있으나 햇빛이나 불순물의 혼입에 의해 분해되며, 온도 10℃상승에 분해속도가 2배 상승한다.
2. ② 과산화소다(Na₂O₂)
   특징으로는 담황색의 산소함량이 20%정도인 분상무수물으로, 수용액이 강알칼리 용액이므로 면을 표백하기 위해서는 중화가 필요하고, 금속염류에 의해 급속한 분해현상이 생긴다.
   
   - Na₂O₂ ＋ H₂O → 2NaOH ＋ O↑
3. ③ 과붕산나트륨(NaBO₃·4H₂O)
   특징으로는 안정도가 높은 분상백색의 물질이고, 물에 녹아서 과산화수소의 알칼리 수용액이며, 고온표백이 가능하나, 표백비용이 과다하다.
   
   - 4NaBO3 ＋ 5H₂O → 4H₂O₂ ＋ Na₂B4O₇ ＋ 2NaOH
   - H₂O₂ → H＋ ＋ HO₂－
   - HO₂－ → OH－ ＋ O
   - 2O → O₂↑ : 표백작용
4. ④ 과망간산 칼륨(KMnO4)
   특징으로는 표백시 발생되는 MnO₂(이산화망간, 갈색으로 섬유상에 착색)에 의해 비경제적 표백시간은 단축되나 섬유의 상해위험이 있다. 이산화망간 때문에 섬유가 갈색으로 착색되므로 소색공정이 필요하다.
   
   - 2KMnO₄ ＋ H₂O → 2KOH ＋ 2MnO₂ ＋ 3O↑ : 중성
   - 2KMnO₄ ＋ H₂SO₄→ K₂SO₄ ＋2MnSO₄ ＋ 3H₂O ＋ 5O↑ : 산성
   - MnO₂ ＋ H₂O₂ → MnO ＋ H₂O ＋ O₂

(3) 아황산계 표백제 표 7. 아황산계 표백제

표 7. 아황산계 표백제

종 류	분 자 식	용 도
Sulphur dioxide(아황산가스)	SO₂	양모
Sodium bisulphite (산성아황산소다)	NaHSO₃	"
Sodium hydrosulphite (차아황산소다)	Na₂S₂O₄	양모, 견

Na₂S₂O₄(환원력 최대) ＋ H₂O ＋O → 2NaHSO₃(어느정도 감소)
2NaHSO₃ ＋ O → NaHSO₄(환원력 상실)

1. ① SO₂(아황산가스)
   
   황을 태울 때 발생하는 무색, 자극치의 기체이며, 양모에 적용, 인체에 유해하다.
   SO₂ ＋ H₂O → H₂SO₃( S ＋ O → SO₂)
   H₂SO₃ ＋ H₂O → H₂SO₄ ＋ 2 H↑
2. ② NaHSO₃(산성아황산소다)
   
   2NaHSO₃ ＋ H₂SO₄ → 2H₂SO₃ ＋ Na₂SO₄
   H₂SO₃＋ H₂O → H₂SO₄＋ 2H↑ (제법)
   NaOH ＋ SO₂ → NaHSO₃
   Na₂CO₃ ＋ SO₂ → NaHSO₃＋ NaHCO₃
   Na₂S₂O₄에 비해 환원력 저하
3. ③ Na₂S₂O₄(차아황산나트륨)
   
   Na₂S₂O₄＋ H₂O → NaHSO₃＋ NaHSO₂(술폭시산나트륨)
   NaHSO₃ ＋ H₂O → NaHSO₄ ＋ 2H↑
   불안정하며, 공기중에 방치하면
   Na₂S₂O₄＋ O → Na₂S₂O5 (피로아황산나트륨)
   Na₂S₂O₄＋ O ＋ H₂O → 2NaHSO₃
   산성용액, 고온에서는 분해가 빠르며, 알칼리 용액에서는 안정도가 높으며 분해속도가 느리다.

정련, 표백기계 1. 정련,표백기의 형태 (1) 개방식 Kier

대기 압력하에서 쓰이며, 최고처리온도는 100℃이며, 솜, 타래실, 직.편물에 이용된다.

(2) 밀폐식 Kier

100℃이상의 압력 존재하에서 사용된다.

(3) 확폭식 Kier

균일한 정련이나 구김이 발생하기 쉬운 직물에 사용되고, 주로 면직물, 나일론에 이용된다.

(4) 연속식 Kier

연속수세 장치나 표백장치가 연결되어 있어 연속작업 및 대량생산 가능하며, T/C, 면직물에 많이 이용된다.

2 정련,표백기의 종류와 특징 (1) 직립식 Kier

특징으로는 설치면적이 적고, 작업자가 Kier내에 들어가서 작업해야 하므로 작업성이 나쁘며, 준비시간이 장시간 소요된다. 또한 작업완료 후 냉각시켜야 함으로 열의 낭비가 심하고, 직물 또는 작업형태에 따라 고압상태이므로 공기배제 요망된다.

(2) 수평식 Kier

특징으로는 설치면적이 넓고, 열의 소모가 적으며, 4개의 waggon에 의해 사전 준비가능하므로 준비시간의 단축되고, 액의 역회전 가능으로 균염성의 극대화 시킨다.

(3) 확포형 Kier

주로 jigger정련으로 특징으로는 구김이 가기 쉬운 직물에 이용되며, 주름이 가지 않도록 batching에 유의해야 한다.

(4) 연속식 Kier

대량생산 가능

신합섬의 정련

신합섬 직물은 제직단계에서 실(絲)의 보호와 평활성을 부여하기 위한 목적으로 아크릴계 호제 보다도 유지류(oil 및 wax)를 주로 사용한다. Wax류는 고융점인 것이 많아 정련욕에서 재부착하는 경향이 강하다. 특히 이수축혼섬사는 조직이 고밀도화 되는 것이 많으므로, 내부의 oil이나 wax의 제거가 미비할 경우 pre-set시에 smoking 발생이나, 염색시의 얼룩 등의 문제점이 자주 발생하게 된다. 이와 같이 정련공정에서 유지류의 제거가 우선 요망되고 있고, 이런 유지류를 제거하기 위해서는 특히 유화력과 가용화력이 우수한 정련제의 선택이 필수적이라 생각된다.

1. 신합섬의 정련기구

신합섬의 사물성,형태적 특징 등을 개략 서술하였으나, 그 가공공정은 (그림.1)에 나타낸 바와 같이 종래와 크게 변화한 점은 없다. 그러나 가공내용은 각 공정 모두 종래의 합섬에 비하여 상당히 곤란한 문제를 해결해야 하는 고도의 기술을 필요로 하고 있다. 그 가운데서도 중요한 공정이 정련, 염색이며, 정련효과의 良否가 염색에 크게 영향을 미친다.

그림 3. 신합섬의 정련, 염색가공 공정

 

2. 신합섬의 정련이 곤란한 요인 (1) 사이징 호제

종래의 합섬직물이 폴리아크릴산, 에스테르계의 호제를 주체로 사이징하여 제직되고 있는데 비해, 신합섬은 광물유, 에스테르화유, 왁스류의 복합유제를 주체로 사이징해서 제직되고 있는 것이다. 사이징제를 호제에서 유제로 변경함에 따라서 그들의 정련세정기구가 전혀 다르기 때문에 사용하는 정련제도 또한 달라진다. 호제제거의 세정기구는 다음에 나타내는 바와 같다.

그림 4. 폴리아크릴산 에스테르계 호제의 세정기구

 

폴리아크릴산, 에스테르계 호제에 의한 사이징은 카르본산 암모늄을 경사에 가호한 후 건조함으로써, 수용성의 카르본산 암모늄의 암모니아가 이탈해서 불용성의 카르본산이 된다. 불용성 호제가 부착되어 있는 직물은, 정련공정에서 알칼리에 의해 카르본 나트륨으로 치환해서 수용성으로 만들어 호발정련을 행한다. 따라서 이 경우는 알칼리제를 활성제의 침투력에 의해서 침투시킨 것이며, 알칼리제가 주제이고 활성제는 조제의 역할을 하고 있다. 한편, 유제제거의 경우는 다음과 같이 활성제의 침투, 유화, 분산 및 가용화의 세정작용에 의해서 제거하는 방법이다.

〈유제제거의 세정기구〉

 

따라서 활성제가 주체인 알칼리제는 조제로서 이용되고 있다. 단, 탈락된 사이징제의 재부착방지의 역할은 그 어느 쪽의 경우도 활성제가 필요한 성능을 나타내게 된다.

(2) 유제의 부착량과다

신합섬의 유제 부착량은 2∼5%로 종래 합섬의 약 10배량이 부착하고 있는 정도이며, 유제복합비율이 섬유메이커별, 직물 종류별로 다르기 때문에 정확한 조성규명이 불명확하다. 더우기 신합섬은 초극세사로 된 고밀도 직물이며 섬유가 소수성이기 때문에 유제가 직물 내부에 강력하게 부착되어 있어 제거하기 어렵다는 것이다. 신합섬 직물에 유제가 2∼5%로 많은 이유는 사이징제가 사용되지 않기 때문이며, 호제를 사용하면 고온건조가 필요하고 신합섬의 사물성을 손상하기 때문이다. 또 초극세사에 필요한 평활성, 대전성, 내마찰성 등에서 유제가 우수하기 때문이기도 하다. 그러나 사이징제로서의 필요한 성능인 일정한 경도, 접착성, 모우눕힘, 포합력을 부여하기 위한 고농도 왁스 등 고고형분의 복합이 행하여져 2∼5%의 유제량이 되고 있다.

(3) Relax 정련 조건

욕비 1:7∼1:10의 가벼운 감량가공과 Relaxer, 정련, 세정작용에서 「해연」「수축」「축소」를 행하여 촉감개선과 부가가치 향상을 부여하고 있으나, 이 욕비가 Relax효과에는 가장 효율이 좋다고 하더라도 유제제거, 정련에는 상당히 과혹한 조건이 되고 있다. Relax 정련을 가정의 세탁에 환산하여 보면, 수량 50kg에 대해서 세탁물을 6.3kg넣고 이 속에 Salad oil 약 220g(1컵 이상) 투입해서 세탁하는 조건과 마찬가지가 된다. 그리고 세정제는 액체세정을 100g(반컵) 사용하는 정도이기 때문에 대단히 과혹한 조건이라 말할 수 있다. Relax 정련은 이와같은 조건으로 정련해서 그 목표가 정련완료 포잔지율 0.2% 이하이고, 정련후의 건조시 유제잔유에 의한 "발연"이나 염색시 "발수", "염반"을 일으키지 않을 것 등이 요구된다. 더우기 Relax 정련은 120℃×15분 이상의 고온고압으로 행하기 때문에 정련조건으로서는 한층 더 과혹한 것이다.

3. 정련, Relax공정의 주요 관리포인트

사이징제가 호제에서 유제로 변경됨에 따라, 유제제거를 위한 공정개선이 필수적이다.

1. ① 침투, 유화, 분산 및 가용화력이 우수한 정련제의 선택사용
2. ② 수축성이 크기 때문에 저온에서부터 균일한 Relax가 이루어지도록 철저한 승온 관리가 필요하다. 특히, 70℃ 에서 물리적 변화가 크기 때문에 승온 및 온도유지에 유의해야 한다.
3. ③ 욕비를 크게 한다.

바이오정련

바이오정련은 에코로지 프로세스의 한 방법이고, 환경부하 등에 사용에너지의 절감을 염두에 두고 개발된 기술이다. 정련이라는 것은, 염색, 마무리가공을 용이하게 하기 위해서, 섬유에 포함되어 있는 불순물, 인공 부가물이나 오염등을 제거하는 공정이다. 그리고 바이오 정련이라는 것은, 종래 정련법의 주약품인 수산화나트륨을 버리고, 대신에 효소라든지 미생물을 사용해서 온화한 조건으로 정련하는 기술을 말한다. 펩틴 분해 효소의 일종인 프로트 펩티나제등의 효소를 사용해서, 면섬유의 일차벽을 구성하는 한성분인 펩틴을 분해하여 가용화 시켜, 왁스류, 유지분, 오염 등을 모두 제거하는 기술을 바이오 정련이라 부르고 있다.

1. 바이오정련의 장점

바이오 정련의 가장 큰 매력은, 자연계 원료를 이용함으로서 환경 부하 해소와, 종래의 정련에는 없는 자연에서 개성적인 제품이 얻어진다는 점이다. 바이오 정련은 종래 정련법과 같이 처리후의 배수를 약품으로 중화할 필요도 없고, 작업환경도 수산화나트륨와 같이 조심해야 할 필요도 없다. 염색도 바이오 정련 등에서의 외관, 네츄럴 터치의 만짐새라든지 온화한 깊은 색조 등 자연감이 흘러 넘치는 감성이 풍부한 상품을 기대할 수 있다.

2. 면섬유의 구조와 조성

면섬유는 1차벽과 2차벽으로 이루어져 있고, 주체는 2차벽이며, 전체의 81%를 차지하고 있으며 순도가 높은 셀룰로오스로 구성되어 있다. 2차벽을 감싸고 있는 1차벽은, 마이크로 파이버가 그물 상으로 배열하고 있고, 마이크로 파이버가 그물상으로 배열되어 있고, 셀룰로오스 이외의 불순물이 많이 함유되어 있다.
마이크로 파이버는 셀룰로오스분자가 평행으로 모여서 집속이 되고 결정화하여 있는 것으로, 면섬유를 구성하는 최소단위이다. 2차벽은 마이크로 피브릴이 나선상으로 배열된 라멜라로 불리우는 얇은 층으로 구성되어 있고, 라멜라는 20∼25층의 윤상구조를 이루고 있다. 정련하기 전에 표준적인 면섬유조성은, 셀룰로오스 82∼89%, 수분 7∼10%, 펩틴 0.6∼1.1%, 단백질 1.0∼1.8%, 유기물 0.5∼0.9%, 왁스 0.4%∼0.9%, 회분 0.6∼1.5%, 기타 1.0%로 구성되어 있고, 펩틴, 단백질, 왁스 등은 주로 1차벽에 부분적으로 존재하는 것으로 생각된다.

그림 5. 면섬유의 구조도

 

3. 바이오정련에 사용하는 효소

효소라는 것은, 생체계에서 일어나는 화학반응을 매우 신속하고, 원활하게 진행시키는 역할을 담당하는 촉매의 총칭이다. 효소에는 다양한 타입이 있지만, 산화 환원반응, 전이반응, 가수분해 반응, 탈리반응, 이성화반응, 탈리반응, 이성화 반응 및 합성 반응의 촉매가 되는 6종류로 크게 나뉘어진다. 효소의 주체는 단백질이지만, 당쇄라든지 화학물질이 단백질에 결합한 복합단백질인 경우가 많다. 바이오정련에 사용하는 효소는, 기본적으로는 프로토 펩틴(수불용성 펩틴)을 분해하는 효소이면 어느 것이나 정련에 이용된다. 현재 일본의 近畿大學 農學部 食品營養學科에서 발견해서 프로토 펩틴이라 명명된 효소가 많이 이용된다. 프로토 펩티나제(2)는, 식물조성 중에 존재하는 불용성 프로토 펩틴에서 수용성 펩틴을 유리시키는 활성을 지니는 효소의 총칭이고, 작용기구에 따라 A, B 두가지 타입으로 분류된다. A타입의 프로토 펩티나제는 프로토 펩틴중의 폴리 가락 튜론산 부분을 절단하는 기능이 있다. B타입의 프로토 펩티나제는, 폴리 가락 튜론산을 분해하는 것 없이, 그 이외의 부분을 절단해서 수용성 펩틴을 유리시키는 기능을 지니는 것이다.

그림 6. 프로토 펩티나제에 의한 정련메카니즘

 

그림 7. 프로토 펩틴의 구조 모식도

 

4. 바이오 정련의 실용화를 위한 배치처리

실용화하기 위한 조건 검토는 염색시험기를 활용하였다. 면 100%평직 생지 및 사전에 호발을 한 생지를 사용해서, 효소농도, pH, 온도, 시간, 욕비 등의 검토를 실시하였다. 정련도는 흡수성, 펩틴의 잔존량을 지표로 해서 종래의 정련품과 비교하였다. 그 결과로부터 아래에 기술한 바이오 풀빼기, 바이오 정련조건을 기본으로 해서, 1절을 시험하였다.

* 효소호발제 0.1% 프로토 펩티나제
* 욕 비 1:10 욕 비 1:10
* 95℃×30분 pH 8 65℃×30분

그리고, 연속처리를 하고, 스티밍박스에서 예비시험을 실시하였는데, 흡수성에 관해서는 거의 만족할 만한 결과를 얻었다.

(1) 바이오 정련 제품의 물성

연구실 시험결과로부터 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

1. ① 펩틴 제거율
   펩틴에 특이하게 결합한다고 보고되고 있는 루테니윰 레드염료의 염착량을 기본으로 하여, 잔존하는 펩틴량을 종래법과 비교해 보았을 때 펩틴제거율은 약 70%였다. 단 1절 염색가공으로는 얼룩도 발생하지 않고 염색한 면도 깨끗했다.
2. ② 생지강도
   인열강도, 인장강도 모두 종래 정련품과 동등하다.
3. ③세탁수축률
   세탁 1회후에 약 5% 였고, 종래 정련품과 동등했다.
4. ④표백효과
   가시광 부분의 반사 스펙트럼에서는, 400∼600nm에 걸쳐서 반사율이 낮다. 호발 후의 반사스펙트럼과 거의 같은 값을 나타내는 점에서, 종래법의 정련과 비교해서 바이오 정련에는 표백능력은 전혀 손색이 없다고 생각된다.

5. 에코로지 프로세스의 구축

환경 부하 해소로부터 지구환경보전에의 길은 멀고도 험하다. 바이오 정련도 그 단독으로는 충분한 효과를 발휘하기 어렵다. 앞으로의 과제는, 폐기·리사이클에 이르는 모든 공정을 에코로지 프로세스 (또는 바이오 프로세스)로 구축하는 것이다. 그러나, 그것은 사용에너지의 절감도 동시에 실현하지 않으면 안되고, 가격도 종래품에서 벗어나서는 에코로지 프로세스 거것이 그림에 떡이 된다.

앞으로 추진해야 할 과제는 효소의 가격절감과 성능향상이라 할 수 있다. 전자는 효소제조업자에 의한 생산성 향상과 효소소비자측의 환경부하 해소 배려의 향상에 의한 상품화실현에 의해 해결될 것이다. 후자는 더욱이 효소제조업체가 책임져야할 부분이 크지만, 특히 활성 pH영역, 온도영역의 확대가 중요하게 된다.