polyamide계 섬유에서는 나일론 6와 나일론 66가 주된 것으로서, 분자골격중에 amide기(-CONH-)의 반복단위를 가지고 있는 섬유로서, amino(-NH2), carboxyl(-COOH), amide(-CONH-)를 함유하고 있으며, 화학구조중 염료와의 결합기는 단백질 섬유와 같으나 섬유의 형성과정이 다르고 섬유의 구조가 다르기 때문에 염색성도 다른점이 많다. 나일론 섬유의 분자구조는 평면 zig-zag 구조를 가지고 있으며, 나일론 6의 amide결합은 이웃하는 분자쇄가 역방향으로 나란히 배열되어 있고, 나일론 66는 같은 방향으로 약간 어긋나게 배열되어 있다.
그림 8. 나일론 6과 나일론 66의 분자구조
따라서 평행선상에 놓인 분자쇄 사이에서 생겨나는 수소결합의 절대량에 차이가 있다는 것을 알 수 있다. 이것이 나일론 6가 나일론 66보다 약 40℃ 정도 낮은 용융점을 갖는 원인인 동시에 염색이 쉬운 이유이다. 즉 염료가 흡수되는 비결정 영역이 나일론 6보다 나일론 66쪽이 적기 때문에
포화 염착량이 작고 염착속도 또한 느리다. 중색 이상의 색상에서는 쉽게 농담 차이를 볼 수 있다.
또 나일론 66는 나일론 6보다 염료가 섬유내부에서 이동하는 현상 즉 이염이 어려울 것으로 생각된다.
그러나 실제 균염성의 차이를 발견하기는 어렵다.
나일론 필라멘트 직물의 경우 구김에 매우 민감하기 때문에 확포식 염색을 하며, 예비 열고정을
생략하는 것이 일반적이지만 spun직물 및 두꺼운 직물의 경우 액류 및 winch 염색기를 사용하거나 특수가공(sanding, napping, shearing 등)을 할 목적으로 형태 안정을 위해 예비 열고정을 하는 것이 일반적이다. 열고정(heat set) 처리는 나일론 섬유의 결정, 비결정 영역의 크기와 분자쇄의 배향성을 변화시키는 등 미세구조를 물리적으로 변화시킨다. 건열 열고정의 경우 산화에 의해
아미노 말단기의 양을 감소시키기도 한다. 그러나 포화 증기 속에서 열고정을 할 경우 대부분의
염료들은 열처리 온도가 높아짐에 따라 염착속도가 증가하게 된다.
실제 적용하고 있는 일반적인 열처리 조건으로는 나일론 6의 경우 건열 열처리는 160∼180℃에서
30초간, 포화 증기 열처리는 120∼125℃에서 20분, 습열 열처리는 110∼115℃에서 30분간 행하며,
나일론 66의 경우 건열 열처리는 170∼180℃에서 30초간, 포화 증기 열처리는 120∼130℃에서 20분, 습열 열처리는 110∼120℃에서 30분간 행한다.
열고정의 편차는 염색 얼룩을 유발하기 때문에 열관리가 중요하며, 열고정 편차에 의한 염색 얼룩
발생시 수정이 매우 어렵다. 또 열가소성 합성 고분자인 나일론은 과도한 열처리시 섬유를 경화시킨다.
나일론의 실용 염색에서는 산성염료를 대부분 사용하고 있으며, 담색 염색의 경우에는 분산염료, 고견뢰도를 요구하는 중∼농색의 경우 금속착염염료, 선명색에 반응성염료 및 염기성염료 등을 사용하고 있다. 여기에서는 산성염료 및 분산염료에 의한 염색법만 기술하기로 한다.
(1) 산성염료에 의한 염색 1) 나일론 섬유에 대한 염착기구산성염료에 의한 나일론의 염색은 나일론의 amino(-NH2) 말단기에 염료 음이온(D-SO2?)의 결합에 의해 주로 이루어지며, 염욕속에 과량의 산이 존재하게 되면 amide기(-CONH-)에도 염료가 조염형(造鹽型)으로 결합한다. 그 외에도 염료에 포함된 극성기들과 나일론의 amino기, amide기, carboxyl기 등이 수소결합 및 기타 극성결합을 형성하게 된다.
염색방법은 산성염료에 의한 견, 양모의 염색방법과 동일하지만 나일론의 염색의 경우 염료의 조합, 염욕의 pH, 온도 등에 영향을 많이 받게 되므로 세심한 주의가 요망된다. 일반적으로 산성염료에는 3가지 형이 있다.
〈표 13〉 산성염료의 일반적인 분류 및 특성| Levelling type | H/Milling type | Milling type | |
|---|---|---|---|
| 분 자 량 | 작음 | 보통 | 큼 |
| 균 염 력 | 우수 | 보통 | 나쁨 |
| 이 염 성 | 우수 | 보통 | 나쁨 |
| 수세견뢰도 | 보통 | 우수 | 아주 우수 |
| 적용색상 | 연색∼중색 | 연색∼농색 | 중색∼농색 |
| 최적 pH | 연색 : pH 5∼6 중색 : pH 4∼5 |
연색 : pH 6∼7 중색 : pH 5∼6 연색 : pH 4∼6 |
중색 : pH 5∼7
연색 : pH 5∼6 |
산성염료의 염색에서 동일한 염료 그룹의 선정은 상당히 중요하므로 충분한 검토가 필요하다.
통상 levelling type과 H/milling type, milling type과 H/milling type는 함께 사용하고 있다.
그러나 levelling type과 milling type를 동욕에 염색할 경우 얼룩을 유발하기 쉬우며 재현성도
떨어진다.
나일론의 염착좌석인 amino 말단기는 양모의 1/10 정도로 한정되어 있다고 알려져 있다.
그러므로 섬유와 서로 다른 염료들을 일정 농도 이상 염색할 경우 친화력이 큰 염료가 친화력이
약한 염료의 결합을 방해하게 되는데, 아러한 현상을 blocking현상이라 한다. 염색에서 pH 관리도
매우 중요하다. 염욕의 pH가 9∼10 이상이면 거의 염착이 일어나지 않으나 pH가 천천히 낮아지면
아미노 말단기가 양이온으로 하전되어 염착이 진행된다. 아미노 말단기의 양이 포화될 때까지
염착이 이루어지게 된다. 대체로 pH 3이하가 되면 amide기의 가수분해로 더욱 염착량이 증가되나
섬유의 취화를 일으키므로 실용성이 없다. 산성염료 염색용 pH 조정제로는 초산과 초산나트륨의
완충용액이 가장 안정하며, 초산과 황산암모늄 혼합액 또는 초산 단독 및 황산암모늄 단독으로
사용하기도 한다. 우수한 균염을 얻기 위해서는 균일한 흡착이 가장 중요하다. 균일한 흡착을 얻기
위해서는 기계의 염액, 피염물의 순환기구의 이해, 염료 및 조제 선정, pH 관리, 승온 관리 등이
충분히 검토되어야 한다.
여기에서는 levelling type의 염료에 의한 염색법만 기술하기로 한다. 균염성 산성염료는 분자량이 적고, 확산력이 커 흡착속도가 빠르며 초기 흡착이 크다. 소수성이 약하여 소수 결합력은 적으나, 확산력이 강하기 때문에 이염성은 대단히 우수한 편이다. 초기 흡착력이 강하여 흡착초기에는 염색 얼룩 현상이 발생되나 온도가 상승 될 수록 이염현상이 일어나 균염화 된다.
분산염료는 산성염료가 갖고 있는 -SO3Na와 같은 수용성기가 없어 물에 녹지 않을 뿐만 아니라
나일론의 아미노 말단기와 이온결합을 할 수도 있다. 따라서 섬유와 염료 사이의 결합력은
산성염료에 비해 아주 약하고 염착률도 낮다. 또한 포화값이 아세테이트의 1/2 정도이므로
연색의 염색에 주로 사용된다. 이 사실은 염료의 입자가 적어 염료가 섬유기질내를 자유롭게
이동할수 있기 때문이라고 볼 수 있어 균일한 염색을 쉽게 할 수 있다는 사실을 의미하기도 한다.
다시 말하면 분산염료는 섬유속에 용해되어 들어간 다음 섬유내부에서의 염료의 수산기, 아미노기
등이 섬유의 아미노기, 카르복실기 등과 수소결합을 하여 염착되는 것이라고 여겨진다.
나일론과 분산염료의 수소결합의 모델은 다음과 같다.
이와 같은 이론적인 추정으로부터 알 수 있지만 실제의 염색에 있어서도 분산염료는 습윤견뢰도는
좋지 않으나 균염성이 요구되는 염색에는 자주 사용된다.
분산염료중 나일론 염색에 많이 사용되는 것은 E type의 염료로서 염색법이 용이 하며 균염을 얻기 쉽고 이염성이 우수하며 covering성이 좋기 때문이다. 세탁견뢰도, 일광견뢰도 및 승화견뢰도 등이 미흡해 중·농색에는 실용화되기 어려우나 염료 선정에 따라 중색까지는 효과적으로 사용할 수 있다. 일반적인 사용법은 다음과 같다.
polyethylene terephthalate를 주쇄로 한 폴리에스터 섬유는 분자 배열이 매우 치밀하고 높은
결정성과 배향성을 가지고 있기 때문에 초기에는 염색이 불가능한 섬유로 알려져 있었다.
그러나 분산염료의 발전과 함께 이러한 문제들은 해결되어 오늘날에는 가장 각광받는
합섬섬유로서 위치를 점유하고 있다.
분산염료에 의한 폴리에스터 염색은 미립자의 분산염료(10∼20Å)가 2차전이점 이상의 고온에서 섬유의 열운동으로 느슨해진 비결정 영역의 내부로 침투, 확산되는 과정으로 흡착을 하게 되며
수소결합과 Van der Waals의 힘이 관여하는 것으로 알려져 있다. 열가소성 합성 직물인
폴리에스터를 열처리하게 되면 단사 권축의 고정과 직물의 형태 고정 뿐만 아니라 섬유
내부구조의 변화로 염색성도 변화한다.
일정한 염착 좌석을 가지지 못한 폴리에스터는 분산염료로 염색할 경우 염료 분자가 섬유내부로
확산되는 것이 가장 중요한 인자가 되고, 이는 비결정 영역의 구조에 지배된다. 통상 중합도의
증대와 배향도의 증대는 염료 흡착량을 감소시킨다. (그림 29)에서 보면 열처리 온도가 상승함에
따라 염료 흡착량은 감소하나, 200℃ 이상의 고온에서 열처리하게 되면 염료 흡착량은 다시 증대된다.
이는 200℃ 이상에서는 그 때까지 생겨있던 결정의 재배열이 일어나서 비결정 영역의 구속력이
감소되어 염료 흡착이 쉬워지기 때문이다.
열처리에 의한 염색성 변화는 크고, 이는 실제 염색에 있어 중요한 요인으로 작용하므로 충분한
예비 실험이 필요하다. 또 염료에 따라서는 염착률의 차이가 나타남으로 균일한 열처리 관리가
필요하다.
폴리에스터에는 화학결합이 가능한 반응기를 갖지 못하고 염착 좌석이 크지 못함으로 입자가 매우 작고(10∼20Å), 무기성/유기성의 balance(IOB값)가 폴리에스터(0.7)에 가까운 분산염료에 의한 염색이 가장 적합하다. 분산염료에 의한 염착기구를 나타내면 그림 11과 같다.
그림 11. 분산염료의 염착 기구도
분산염료는 염색성에 따라 E, SE, S type로 분류되며, E형 염료는 저활성화 에너지형으로 균염력은 우수하나 승화견뢰도가 다소 떨어지기 때문에 담, 중색에 사용하고, SE형 염료는 중활성화 에너지형으로 주로 중색 이상의 색상에 사용이 적합하며, S형은 염료는 고활성화 에너지형 염료로서 균염성은 미흡하나 승화 및 습윤견뢰도가 우수함으로 농색 및 날염용에 적합하다. 또한 분산염료는 가용성기가 존재하지 않으며 수용액 속에서 안정한 분산 상태를 유지하기 위해서는 다량의(60∼70%) 분산제를 포함하고 있다. 분산염료에 의한 폴리에스터 염색법은 크게 고온 고압 염색법, carrier 염색법, thermosol 염색법으로 나눌 수 있다.
2) 분산염료에 의한 염색 ① carrier 염색법난염성인 polyester 섬유에 대하여 염착을 촉진시키는 약제 즉 carrier(팽윤제)를 사용하여 저온에서 염색하는 방법으로서 고압설비가 필요 없으며, 직물의 촉감이 좋으며, 양모와의 혼방품에 적합하다. 그러나 color yield, 균염성, covering성 등이 떨어지며, carrier가 섬유상에 잔존하면 내광성이 저하되고, carrier spot, 독성, 취기 등의 결점이 있으며, 불균염이 일어나기 쉽다.
염색온도를 상승시킴으로서 일어나는 염색현상의 변화는 온도와 상대염색속도와의 관계가 깊다. polyester 섬유는 온도가 높아지면 섬유 내부구조는 이완하고, 중합분자쇄의 열적교란을 증대시킨다. 그 결과 염료분자가 통과할 수 있는 공극은 순간적으로 만들어지고, 공극 통과의 통계적 기회가 증가하게 되며, 동시에 확산 거리도 증대한다. 고온염색의 또 다른 효과는 분산염료의 수상(水相)에의 용해속도의 증대이며, 용해속도의 증가는 염색에 적당한 단분자에 가까은 염료농도를 증가하며, 염색속도의 증가에 기여한다.
일반적으로 polyester 혼방 또는 교직물 염색을 할 때 사용되는 염색법으로서 직물에 분산염료 또는 그 외 섬유에 적용되는 염료를 padding하여 건조 후 염료를 섬유표면에 부착시킨 후 180∼220℃ 정도의 고온 건열처리에 의해 염료를 단시간 내에 섬유내부에 확산시켜 염색하는 방법으로서 동일 색상을 대량생산하는데 적합한 염색법이다.
C.D.P 섬유는 polyester를 중합할 때 술폰기를 함유한 comonomer를 공중합시킨 공중합
폴리에스터 섬유이다. reg-polyester 보다 중합도 및 결정화도가 낮고, 도입된 술폰기 등으로
인해 염색성이 개량된 것이다. C.D.P용 cation염료의 염착은 아크릴 섬유의 경우와 같이 주로
이온결합으로 이루어지며, 아크릴 섬유와 같이 포화 염착량을 가지게 되며 개질된 술폰기의 수에
의존한다. 또한 염색시 중∼농색까지 염착이 가능하며 이염성(易染性)도 높으나, 알칼리에 의한
가수분해나 고온에서의 안정성이 약하다. 따라서 산성 고온욕에서 강도저하를 방지하기 위해
망초(Na2SO4)를 첨가한다.
일반적인 염색법은 다음과 같다.
C.D.P용 cation염료에 의한 염색에서는 산성염료에 의한 나일론 염색에서와 같이 blocking 현상이 매우 심하므로 상용성과 고온 안정성 등을 충분히 검토해야 하며, 특히 농색일 경우에는 환원세정시 강알칼리를 사용하지 않는 것이 좋다.
아크릴 섬유의 염색 1. 아크릴 섬유의 화학구조와 염색특성아크릴은 acrylonitril(CH2=CH-CN)을 중합한 쇄상고분자를 주성분으로 한 섬유이다.
이 섬유는 쇄상분자의 주쇄중에 nitrile기(-C=N)를 갖고 있으므로 이것이 분산염료의
염착좌석(수소결합)이 되므로 공통적인 염색성을 나타낸다. 또한 공중합 성분에 따라 cation염료와 산성염료는 이온결합에 의해 염착된다. 현재는 cation염료로 양호한 염색성을 나타내는 산성기를 가진 섬유가 대부분을 차지하고 있다. 아크릴 섬유를 특성별로 분류하면 다음과 같다.
Orlon형 : 산성기의 염착좌석을 가진 섬유
cation염료로 염색(분산염료로도 염색 가능)
Acrylan형 : 염기성기의 염착좌석을 가진 섬유
산성염료로 염색(분산염료로도 염색 가능)
Modacryl형 : 산성기, 염기성기의 염착좌석을 갖고 랧은 섬유
분산염료로 염색
아크릴계 섬유는 염색중 열수(熱水)에서 안전성이 낮아 신장 변형되기 쉬우므로 bulky성 및 촉감
등을 손상시킬 우려가 있다. 염색 공정 중 균일한 염색 뿐만 아니라 섬유의 특성을 유지하는 것도
중요하다.
cation염료는 아크릴에 대해 색상이 선명하고 내광성이 우수한 염기성염료의 일종이다.
냉수에는 용해가 어렵지만 온탕에서는 용해되어 cation성이 된다.
D-NH₃Cl → D-NH₃＋ ＋ Cl－
따라서 산성기를 갖는 아크릴 섬유에 대한 염착기구는 섬유중의 산성기(D-SO3H)와 cation염료가
이온결합으로 염착한다.
일반적인 염색법은 다음과 같다.
Orlon형 아크릴계 섬유는 cation염료를 주로 사용해서 염색하지만 색상에 따라서는 분산염료도
사용된다. 분산염료의 흡착에는 한계가 있기 때문에 주로 담, 중색는 섹상에 따라 사용되며,
이 한계 농도는 일반적으로 2%(o.w.f) 정도이다. 균염성이 풍부하지만 실용 염색에서는 욕비에
주의하지 않으면 재현성에 문제가 있다. 또 견뢰도 문제로 반드시 soaping할 필요가 있다.
분산염료에 의한 아크릴 섬유에 대한 온도의 영향은 cation염료의 경우와 같이 80℃ 부근부터
급격히 염착량이 증가한다. 염색 방법은 아세테이트에 준하며 b.p에서 약 90분 정도 염색한다.
carrier 사용은 효과가 좋지 못하며 고온 염색은 섬유의 촉감이 나빠지며 황변을 유발시키므로
적용할 수 없다. 사용염료는 아세테이트 및 폴리에스터용 모두 사용할 수 있으나 중색 이상은
실용성이 희박하다.
Modacryl형 아크릴계 섬유는 분산염료로 염색시 실투현상(失透現象)을 일으키므로 염색시
50∼60%의 무수 망초, 2%의 황산암모늄을 첨가한다.
Orlon형의 아크릴계 섬유는 염기성기를 가지고 있지 않기 때문에 그대로는 삼성염료로 염색할 수 없다. 제1구리 이온법과 같은 복잡한 염법으로 염색하여야 한다. 이러한 염법은 농색에서도 매우 양호한 견뢰도를 얻을 수 있지만 조작이 번잡하고 균염을 얻기가 어렵다. Acrylan형에 대해서는 친화성이 크고 양모 염법에 준하여 염색할 수 있다. 그러나 염액의 pH가 낮을 때(pH 4이하) 80∼90℃ 이상에서는 염료의 흡착이 대단히 증가하므로 pH와 염액의 온도관리에 특히 주의해야 한다. Modacryl형은 일반 산성염료의 염색법을 사용하지만, 중, 농색에는 제1동 이온법을 사용한다.
기타 합성섬유의 염색 1. 폴리비닐알콜계 섬유의 염색 (1) 폴리비닐알콜계 섬유의 염색 특성폴리비닐알콜계 섬유는 통상 비닐론(vinylon)이라 하며, 폴리비닐알콜을 acetal화하여 섬유 구조
중에 -OH, -CH2 및 소량의 -COOH기를 가지며 친수, 소수의 상반된 성질을 가지고 있어 면과
아세테이트와의 양성의 염착성을 나타낸다.
비닐론의 미세구조응 조직이 엉성하여 스폰지 상태와 비슷한 core층과 결정입자가 작고 조밀한
skin층으로 되어 있다. 표면층은 염착속도가 느리지만 탈락이 어렵고, core층은 흡착속도는
빠르지만 탈락이 쉽다. 이와 같이 비닐론은 skin-core구조를 가지기 때문에 염색물의 선명도가
떨어지는 단점이 있어 적용 용도에 제약을 받는다. 비닐론은 수산기와 ether결합의 산소원자가 있어 셀룰로오스용의 각종 염료와 분산, 금속착염염료 등을 사용할 수 있다.
셀룰로오스 염색법에 준하나, 황산 알루미늄〔Al2(SO4)3〕3∼5% 또는 황산 아연(ZnSO4) 0.3∼1%, roth oil 소량을 함유하는 염액을 30배량으로 하고 약산성욕 속에서 저온에서 염색을 시작하여 80∼90℃에서 30∼60분 염색 후 수세, 건조하고 후처리를 한다
2) 염기성 및 산성매염염료에 의한 염색염기성염료로서 담∼중색은 매염하지 않고 선명하게 염색이 되나 견뢰도가 낮으며 농색은 면염색에 준하여 매염법을 행한다. 산성매염염료는 염착이 잘 되지는 않지만, 나일론과 같이 금속착염염료를 사용하면 염착성이 좋으며 내광성이 비교적 좋으나 내세성(耐洗性)이 다소 미흡하다.
3) 환원염료에 의한 염색담색은 면 염법에 준하면 가능하고 산화가 느린 결점이 있지만 견뢰도는 양호하다. 중∼농색의 염색은 pigment padding법이나 vat acid법을 사용한다. 그러나 염색물의 내마찰성은 부족하다.
2. 폴리프로필렌 섬유의 염색 (1) 폴리프로필렌 섬유의 염색 특성폴리프로필렌 섬유는 폴리에틸렌과 폴리올레핀계에 속하는 섬유로 비중이 낮고 우수한 강도와 신도를 가지며 내약품성이 우수한 점 등 의류용 섬유로서 많은 장점을 가지고 있으나 열안정성 및 산화 안정성 등이 좋지 못하고 소수성이 커서 염색이 어려워 의류용으로의 사용이 제한되고 있다. 섬유 화학적으로는 섬유 자체의 개질 및 섬유의 산화, 염소화, 술폰화 등이 연구되고 있으며, 염료 화학적으로는 새로운 염료의 합성 및 염색법의 개량 등이 연구되고 있으나 만족할 만한 수준은 아니다.시판되고 있는 염기성 아미노 폴리아미드 삼원 공중합체로 공중합한 산성 가염형 폴리프로필렌 섬유가 있으나 세데니어 필라멘트로 방사하는데 어려움이 있어 의류용으로서는 범용화되지 못하고 있다. 따라서 의류용보다는 산업 자재용으로 많이 사용되고 있으며, 대부분 안료를 혼합하여 용융방사하는 원액착색법을 적용하고 있으나 색상이 다양하지 못하고, 조색의 어려움 등의 결점이 있다.
(2) 폴리프로필렌 섬유의 염색 1) 염기성염료에 의한 염색염료 5%, 아세트산 2∼3%, terephthalic acid 5%를 함유한 염욕 중에 100℃ 이하에서 약 60분간 염색하면 어느 정도까지 염착이 가능하다. 일반적으로 염기성염료가 친화성을 나타내는 것은 폴리프로필렌 섬유 중의 -CH3기가 다소 산화되기 때문이라고 생각된다. 염색 전 질산, 염산, 젖산 등의 산이나 산화제로 전처리하거나 술폰화하면 염착이 증대된다.
2) 산성매염염료에 의한 염색meta chrom법은 염착되지 않으나 after chrom법으로는 많이 염착된다. 초산 2∼5% 함유 욕속에서 염색을 시작하여 30분만에 b.p까지 올려 개미산(85%) 5%를 추가하여 1시간 끓인 후 70℃로 낮추고 K2Cr2O7을 담, 중색에서는 염료의 1/2 또 농색에서는 1.5∼2배를 가하여 1시간 끓인 후 0.1%의 비누액으로 75℃에서 10분간 soaping한다.
3) 환원염료에 의한 염색일반적인 염색법으로는 염착이 되지 않으며 루이코산법으로도 과량의 염료를 사용하여도 오염정도 밖에 염착되지 않는다. 일반적인 leuco산법의 용액에 알코올을 가함으로써 염착량을 15∼30%로 증대시킬 수 있다.
4) 분산염료에 의한 염색미개질 섬유를 분산염료로 염색하면 소수성의 PP가 좀 양호하게 염색될 것으로 예상되나 100℃ 이하의 일반 염법에서는 담색 정도 밖에 얻을 수 없다. 또 carrier 염색법은 보다 농색으로 염색은 되나 수세 등에 의해 탈락되기 쉽다.
3. 폴리우레탄 섬유의 염색 (1) 폴리우레탄 섬유의 염색 특성폴리우레탄 탄성섬유는 디이소시아네이트(diisocyanate)와 하이드록시 폴리에스터
(hydroxy polyester) 또는 폴리에텔과의 반응으로 생성되며 폴리우레탄 부분의 중량이 85% 이상
함유하는 섬유를 미국에서는 spandex, 유럽에서는 elastane이라 부르고 있다. 폴리우레탄 섬유는 신도가 500∼700%이고, 탄성회복률이 우수하기 때문에 여성용 내의 및 수영복, 체조복 등에 많이 사용하며, 고무사처럼 피부와의 접촉 촉감이 좋지 못하기 때문에 대부분 나일론, 폴리에스터, 아크릴, 면 등과의 교직 또는 교편하여 탄성사가 돌출되지 않도록 하여 사용한다. 편물의 경우
베어사(bare yarn) 또는 가공사 형태로 사용하고 직물의 경우 가공사 형태로 사용한다.
폴리우레탄 섬유는 원료 및 제조 방법에 따라 종류가 많고 물성이 상당히 차이가 있다. 일반적으로
염색가공공정에서 주의해야 할 것은 일광견뢰도가 약하며 염소계 표백제에 황변하거나 취화하게
되므로 사용을 금하고 과산화수소나 붕산나트륨 등의 산화 표백제나 하이드로 술파이트 등의 환원
표백제를 사용하는 것이 좋다.
고온, 고농도의 무기산도 섬유를 취화시키거나 통상 염색에 사용하는 산처리에는 안정하다.
그러나 산처리 후 충분한 수세를 하는 것이 좋다. 알칼리에는 폴리에스터계 폴리우레탄이
폴리에스터계보다 취약하고 염소 표백제에는 내성이 강하다. 또 폴리우레탄 섬유는 방사공정에서 다량의 silicon oil(5∼6%)을 사용하고 있으므로 염색전 제거하지 않으면 얼룩 및 불균염을 초래하게 되므로 주의해야 한다.
폴리우레탄 섬유는 나일론에 많이 사용하는 산성염료, 함금속염료를 많이 사용하며, 분산염료 및
반응성염료에도 쉽게 염착되나 농색의 경우 습윤견뢰도가 나쁘다.
폴리우레탄과 나일론은 비슷한 염색 특성을 나타내고 있지만, 두 섬유의 build up의 차이로 균일한 동색 염색이 어렵다.
① 분산염료에 의한 염색매우 균일한 동색 염색을 할 수 있지만 습윤견뢰도가 좋지 못하므로 담색에 적용할 수 있으며, 보통 E type의 염료를 사용하며(폴리에스터 염색 참조) 염색은 나일론 섬유의 분산염료 염색법에 준한다.
② 산성 및 금속착염염료에 의한 염색가장 널리 사용하는 염색법으로 milling type 산성염료와 1:2형 금속착염염료를 사용한다. 1:2형 금속착염염료는 습윤 및 일광견뢰도가 우수하다. 보통 담색에서는 산성염료를 농색에서는 금속착염염료를 사용한다.
③ 산성매염염료에 의한 염색 우수한 동색성을 가지고 있으나 재현성 및 혼합성이 나빠 주로 black에만 사용되고 있다. 2) 폴리에스터/폴리우레탄 섬유의 염색지금까지는 폴리에스터/스판덱스 섬유의 생산이 나일론/스판덱스에 비해 품질이 떨어져 많은
생산량이 그리 많지는 않았으나, 점차 증가하는 추세이다. 스판덱스를 폴리에스터와 공용하게
되면 고온 염색에 의한 스판덱스 물성 변형의 영향과 분산염료에 의해 염색이 쉬운 스판덱스의
염색견뢰도 문제가 야기되기도 한다. 분산염료로의 염색은 아주 담색에서만 적절한 견뢰도를
나타내며, 촉매 염색이나 고온 염색 또는 열고정시 스판덱스의 물리적 특성을 현저하게
변화시키므로 대량 염색이 이루어지기 전에 사전 시험을 해 보는 것이 좋다.
기존의 염색 조건하에서는 스판덱스가 폴리에스터 보다 빠르고 짙게 염료를 흡수한다.
따라서 폴리에스터의 견뢰도는 우수한 편이지만 스판덱스는 보통이다.
그렇기 때문에 폴리에스터/스판덱스 섬유의 용도는 제한적이다. 색상은 연하거나 보통 정도이며, 두 성분의 색상 차이를 방지하기 위해서는 염료 선정에 각별한 주의가 요망된다.
또한 고온가압 염색시 스판덱스의 물리적 특성을 상당히 변화시키므로 대량의 현장 염색이
이루어지기 전에 반드시 사전 시험을 거치는 것이 좋다.
일반적인 주의사항을 살펴보면 다음과 같다.
0 구성 섬유의 종류 및 그 혼합 비율을 확인하고 적용 가능한 염료를 선택한 다. 사용할 염료 부속을 결정하고 그 부속에 속하는 염료중에서 가장 적당 한 염료를 선택한다.
염료 선정시에는 염착성, 공용성, 상용성, 오염성, 염색견뢰도 등을 면밀히 검토하고, 각종 조제에 의한 섬유의 손상에 대한 검토도 필요하다.
0 적당한 염색 조제를 선정한다. 각종 촉염제, 완염제, 균염제, 염색 억제제, 침전 방지제, 견뢰도 증진제 등 적절한 것을 잘 선정하여 사용한다.
0 염액의 pH, 욕비 온도, 시강 등의 표준작업 조건을 설정하여 엄격히 관리 한다.
0 혼방, 혼교 직물로서의 전처리를 한다. 물성이 각기 다른 조성 섬유로 구 성되어 있기 때문에 외력이나 비틀림에 대한 저항성이 각기 다르므로 이것 을 충분히 인식하고 작업해야 한다.
필요하다면 염색 도중에 변형을 방지 하기 위한 예비 열처리를 시도하여야 한다.
혼방사 직물은 pilling이 발생 하기 쉬우므로 모소나 shearing을 한다.
구성하는 양쪽 섬유를 동일한 색상으로 염색하는 것이다. 무지염색(無地染色)의 효과를 나타내는 것으로 가장 일반적인 방법이다.
② 이색염색(tone-in-tone dyeing)한쪽의 섬유만을 염색하고 다른 쪽의 섬유는 백색으로 남도록 하여 skittary효과를 나타낸다던지, 각기 다른 색상으로 염색하여 이색 효과나 옥충(비단 벌레의 색조)효과를 나타내는 염색법이다.
③ cross 염색(double dyeing)선염한 원료 섬유나 실과 염색하지 않은 섬유 원료나 실로 직물을 만들고, 이 후에 염색하지 않은 섬유 부분을 염색하는 방법이다. 난염성의 섬유를 원착사로 만들어서 가염성의 다른 섬유 소재와 혼합시켜 방적한 실로 제직한 직물인 경우에는 후염하여 무지 염색의 상태로 만든다.
2) 염법에 따른 분류 ① 1욕 염법1욕만으로 양쪽의 섬유를 동색 또는 이색으로 염색하는 방법이며, 염착 과정을 2단계로 조절하는 1욕2단 염법도 있다.
② 2욕염법구성하고 있는 2종류의 섬유를 각각 다른 부속 염료를 사용하여 별도의 염액을 사용하여 동색 또는 이색으로 염색하는 방법이다. 2욕 염법으로 염색할 경우 어떤 섬유를 먼저 염색해야 하는가는 먼저 염착한 염료가 후의 염색에 영향을 주지 않게끔 고려하여 결정하는 것이 중요하다.
2. 아크릴/양모| 소 재 | 아 크 릴 | 양 모 |
|---|---|---|
| 염료(이온) | 캐티온염료(양이온) | 산성염료(음이온) |
| 염색온도 | 100℃ | 100℃ |
| 염색 pH | pH 4∼5 | pH 4∼65 |
| 세정방법 | 없음 | 탕세 |
A) 침전방지제 : 0.5%
균염제 : 0.5%(산성염료 및 금속착염염료의 경우)
X% 아세트산(pH4.5)
망초 : 0.5∼2.0g/ℓ
B) 카티온염료 : Y%(o.w.f), C) 산성염료 : Z%(o.w.f)
| 소 재 | 아 크 릴 | 셀룰로오스 | |
|---|---|---|---|
| 염료(이온) | 캐티온염료 | 직접염료 | 반응성염료 |
| 염색온도 | 100℃ | 100℃ | 50∼60℃ |
| 염색 pH | pH 4∼5 | pH 4∼7 | 강알칼리 |
| 세정방법 | 없음 | 탕세 | 탕세 |
A) pH : 4.5
분산제 : 1%
캐티온염료 : X%(o.w.f)
B) 염첨가
C) 냉수세
고착제처리 : 2∼4%, 50℃×20분
| 소 재 | 아세테이트(내열) | 폴리에스터 |
|---|---|---|
| 염료(이온) | 분산염료 | 분산염료 |
| 염색온도 | 110∼120℃ | 130℃ |
| 염색 pH | pH 4∼5 | pH 4∼5 |
| 세정방법 | 환원세정 | 환원세정 |
A) 분산염료 : X%(o.w.f)
pH : 4∼5
균염제
B) R/C 활성제
소다회
하이드로설파이트
| 소 재 | 양 모 | 셀룰로오스 | |
|---|---|---|---|
| 염료(이온) | 산성,금속착염염료 | 직접염료 | 반응성염료 |
| 염색온도 | 100℃ | 80∼100℃ | 50∼60℃ |
| 염색 pH | pH 4∼5.5 | 중성 | 알칼리 |
| 세정방법 | 수세 | 수세 | 탕세 |
A) 초산(60%) : 1∼2%
방염제 : 1∼4%
균염제 : 1∼2%
망초 : 5∼20%
직접염료 : X%(o.w.f)
산성염료 : Y%(o.w.f)
B) 냉수세
고착제처리 : 2∼4%, 50℃×20분
| 소 재 | 양 모 | 나일론 |
|---|---|---|
| 염료(이온) | 산성,금속착염염료 | 산성,금속착염염료 |
| 염색온도 | 100℃ | 100℃ |
| 염색 pH | pH 4∼5.5 | pH 5∼75 |
| 세정방법 | 수세 | 수세 |
A) 산성, 금속착염염료 : X%(o.w.f)
pH : 4.5∼5
균염제 : 1%
망초 : 1∼2g/ℓ
나일론에 대한 염료의 흡착은 양모와 비교하여 저온, 약산성욕(pH6∼7)에서 극격하게 염착된다. 따라서 동색을 얻는데는 나일론 방염제를 함께 사용하여 염색한다. 그러나 염착좌석은 양모가 압도적으로 많기 때문에 농색에서는 나일론 방염제 없이도 동색이 얻어진다.
7. 양모/폴리에스터| 소 재 | 양 모 | 폴리에스터 |
|---|---|---|
| 염료(이온) | 산성,금속착염염료 | 분산염료 |
| 염색온도 | 100℃ | 130℃ |
| 염색 pH | pH 4∼5.5 | pH 4∼5 |
| 세정방법 | 수세 | 환원세정 |
A) pH : 4∼5
양모 보호제
캐리어제
분산제
분산염료/산성염료
B) 소핑
| 소 재 | 나일론 | 셀룰로오스 | |
|---|---|---|---|
| 염료(이온) | 산성,금속착염염료 | 직접염료 | 반응성염료 |
| 염색온도 | 100℃ | 100℃ | 50∼60℃ |
| 염색 pH | pH 5∼7 | pH 4∼7 | 알칼리 |
| 세정방법 | 수세 | 수세 | 탕세 |
A) pH : 4.5∼6.5
방염제
산성염료, 직접염료
B) 망초 분할첨가
C) 냉수세
고착제처리 : 2∼4%, 50℃×20분
| 소 재 | 폴리에스터 | 셀룰로오스 | |
|---|---|---|---|
| 염료(이온) | 분산염료 | 직접염료 | 반응성염료 |
| 염색온도 | 130℃ | 100℃ | 50∼60℃ |
| 염색 pH | pH 4∼5 | pH 4∼7 | 알칼리 |
| 세정방법 | 환원세정 | 수세 | 탕세 |
A) pH 조정제(pH 5∼5.5)
분산균염제
분산염료, 직접염료
망초 : 10∼20g/ℓ
B) 고착처리
50℃×10분
A) pH 조정제(pH 5∼7)
분산균염제
분산염료
B) 망초
반응성염료
알칼리
| 소 재 | 나일론 | 폴리우레탄 | |
|---|---|---|---|
| 염료(이온) | 산성,금속착염염료 | 산성,분산,금속착염염료 | 분배율에 주의 |
| 염색온도 | 100℃ | 60∼80℃ | |
| 염색 pH | pH 4∼5.5 | pH 6∼7 | |
| 세정방법 | 수세 | 수세 | |
A) 염료 : X%(o.w.f)
pH : pH 5)
| 소 재 | 폴리에스터 | 폴리우레탄 |
|---|---|---|
| 염료(이온) | 분산염료 | 분산, 금속착염염료 |
| 염색온도 | 130℃ | 100℃ |
| 염색 pH | pH 4∼5 | pH 6∼7 |
| 세정방법 | 환원세정 | 수세 |
A) pH 조정제(pH 5)
분산균염제
분산염료
B) R.C 활성제
소다회, 하이드로설파이트
