PET 섬유는 굴절률이 1.64로서 다른 섬유에 비해 높고 표면이 매끄러우며 몰흡광계수가 낮은 분산염료로 염색되기 때문에 섬유표면에서 가시광선의 반사율이 커서 염색된 후에도 색이 진하게 보이지 않는 결점이 있다. PET 섬유의 심색화법으로는 염료가 쉽게 침투할 수 있게 구조를 변화시키거나, 섬유를 개질하여 흡광성이 우수한 염기성 염료 등으로 염색을 하는 방법, 섬유표면에 요철구조를 만들고 저굴절율의 수지피막을 형성시켜 빛의 표면반사를 줄여주는 방법 등이 가능한 것으로 알려져 있다. (중략)
섬유제품 중 의류용으로 소비자들이 가장 많이 선호하는 것은 면 섬유이고, 그 중 니트제품이 차지하는 비율은 약 절반 정도이다. 면 섬유가 갖는 여러 가지 장점들을 대체하기 위하여 여러 가지 합성섬유가 개발되었으나, 천연섬유에 대한 소비자 인식이 높아지면서 스판덱스와 같은 탄성섬유를 제외한 합성섬유 소비는 점차 줄어들고 있는 반면, 면 섬유와 천연 원료에서 추출하는 모달, 텐셀, 라이오셀 등의 셀룰로오스계 신 소재는 그 소비가 증가하고 있는 추세이다. (중략)
섬유제품 중 의류용으로 소비자들이 가장 많이 선호하는 것은 면 섬유이고, 그중 니트제품이 차지하는 비율은 약 절반 정도이다. 면 섬유가 갖는 여러 가지 장점들을 대체하기 위하여 여러 가지 합성섬유가 개발되었으나, 천연섬유에 대한 소비자 인식이 높아지면서 스판덱스와 같은 탄성섬유를 제외한 합성섬유 소비는 점차 줄어들고 있는 반면, 면 섬유와 천연 원료에서 추출하는 모달, 텐셀, 라이오셀 등의 셀룰로오스계 신 소재는 그 소비가 증가하고 있는 추세이다. (중략)
섬유산업에의 효소의 이용은 최근 들어 급속히 증가하고 있는 추세이다. 염색폐수의 처리 및 각종 섬유처리에의 효소의 이용만을 다루는 학회(Biotechnology in the Textile Industry)가 전 세계에서 모여든 학자들로 2회째 성황을 이루었으며, 섬유학회중 가장 인지도가 높은 AATCC 학회에는 이 분야의 토픽만을 모아서 발표하는 분과를 개설한 것이 이 사실을 뒷받침한다. (중략)
섬유제품의 부가가치는 염색가공의 如何에 의해 결정된다는 것은 당연한 것임을 고려한다면 섬유산업이 전자산업에 추월 당하게 된것은 염색가공분야의 기술이 뒤떨어진데서 그 원인을 찾아 볼수 있을 것으로 생각된다. 그러므로 저자는 그간의 우리나라 염색가공업계의 발자취를 더듬어 보며 현황문제와 결부시켜 염색가공업계에서 노출되고 있는 여러가지 문제점에 대하여 살펴보고자 한다.
신규섬유의 하나인 super-soft형 PET직물 및 이의 교직물을 염색한 결과, 100% 직물의 경우 기존의 PET 섬유에 비해 약 $10^{\circ}C$ 낮은 온도에서 염착이 시작되며 최종 염착률은 $90{\sim}99%$로 PET와 유사하였다. 교직물의 경우 2단2욕법의 염색방법을 통해 염색하였으며 side간 색상차를 보였다. super-soft형 PET섬유의 경우 첨가된 무기물의 영향으로 색상이 다소 dull 해 지는 경향을 보인다.
섬유에 대한 plasma 처리의 process상 특징은, 첫째 건식공정 둘째 간략화된 가공, 이라고 하는 두 가지 특징을 들 수 있다. 일반적인 섬유가공에서는 처리시에 대량의 물이라든지, 증기를 사용하고, 또 다량의 열 energy를 표하기 때문에, plasma 처리와 같은 기상처리기술에 대한 기대가 그 무엇보다 크다. 만약, 종래의 습식공정에 의한 섬유가공공정의 전부나, 일부를, 이 건식방법인 plasma공정으로 바꿀 수만 있다면 절수라든지, energy절약에도 크게 이바지하여, 경제적인 효과가 클 뿐아니라, 염료와 염색조제들을 위시한, 가공처리제 등의 사용량도 크게 줄일 수 있어서, 공해의 미연방지에도 크게 이바지하게 될 것이다.
중동권 국가에서 판매되고 있는 차도르용 고가원단으로 Polyester/Acetate 교직물 제품이 있는데 이중에서 특히 Polyester/Diacetate 교직물은 더 높은 가격에 판매되고 있으며 현재 일본에서 거의 독점하고 있는 시장이다. 아세테이트 섬유는 열에 대하여 약하기 때문에 고온에서 염색을 하지 못하고 $80^{\circ}C$에서 염색하고 있으며, 염료도 소수성 염료인 분산염료를 사용하고 있다. 이러한 조건에서 섬유가 충분히 팽윤되지 못하여 염색이 잘 되지 않으며 잔액이 많이 남는 문제가 있다. 또한 염색에 사용하는 계면활성제 계통의 분산제를 사용할 경우 염료와 친화성이 크기 때문에 염료와 결합하여 염색을 저해하는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 계면활성제 계통의 분산제를 사용하는 대신 친수성 글리콜계 용제를 사용하여 염료의 가용화에 의해 단분자 상태로 만들어 소수성 섬유속으로 염료가 충분히 침투할 수 있는지 확인하였다.
섬유산업은 그 제조 스트림이 높은 오염 부하와 에너지 다소비를 특징으로 하여 환경규제에 따라 기존 시장의 위축 가능성이 상존하고 있다. 특히 섬유산업의 주요 스트림 중의 하나인 염색가공 공정은 섬유에서 불순물을 제거하고 심미한 색상과 사용 목적에 적합한 성능을 부여하는 단계로 섬유제조 공정에서 가장 높은 부가가치를 부여하는 단계이나 고온의 물과 다양한 화공약품을 많이 사용하고 그 처리온도가 비교적 높아($100^{\circ}C$ 이상) 대표적인 폐수 발생 공정이자 에너지 다소비 공정이다. 섬유의 염색 방법 중 반연속방법인 CPB(Cold Pad Batch)염색은 반응성 염료와 알칼리의 혼합액으로 구성된 염액에 원단을 패딩한 후 상온에서 수 시간 배칭하고 수세 및 후처리하여 염색하는 방법으로 작업공정관리, 설비관리가 간편하고 에너지소비량 절감, 높은 생산성의 장점이 있다. CPB염색법은 주로 직물에 적용되어 보편화 되었으며, 작업공정 중 장력의 영향을 많이 받는 니트 소재에 적용되는 사례는 드물다. 직물류의 CPB 염색가공법은 대구 경북을 중심으로 연구진행이 활발히 이루어지고 있어 국내 100대 정도의 CPB 관련 장비가 직물제품에 한정되어 가동되고 있는 반면, 니트 CPB 관련 염색 가공 업체는 1곳에 불과한 실정이나 니트류에 대한 지속적인 수요 증가를 고려하면 니트 소재에 대한 CPB염색 적용은 시의적절한 필수요소라고 판단된다. 니트 소재에 대한 CPB염색가공 적용 시 나타나는 문제점은 작업원단의 변부 말림현상 발생, 전폭 상태에서의 색상차이인 listing현상, 원단의 첫도입부분과 끝부분의 색상차이인 tailing현상이며, 반복되는 작업 시 염색재현성을 확보하는 것으로 나타난다. 본 연구에서는 CPB염색 시 CPB Head 장치의 Padding 방식 즉, trough와 Nip type에 따른 염색 시 알칼리와 염료 투입에 따른 염색 재현성(Build up, Ending, 알칼리 안정성)을 비교해 보았으며, 이에 따른 염색제품의 물성 및 견뢰도를 확인하여 보다 효율적인 방식을 선별하였다.
Acetate 섬유는 고감성 제품의 대표적 핵심소재로서 실크와 같은 우아한 광택과 청량감을 주어 고가의 의류제품으로 사용되지만 편직 및 염색가공 공정이 까다롭고 비교적 저분자량의 분산염료로 염색되어 내열성, 염색견뢰도 및 물에 대한 형태안정성이 떨어진다. 특히, Acetate 편직물은 이태리나 일본 등 섬유선진국에서도 제조가 까다로운 기술적 난이도가 매우 높은 제품군이다. 반면 Tri-Acetate는 Acetate의 장점을 가지면서 내열성, 내세탁성, 원상회복력(resilience)등이 우수하여 기존 Acetate 시장의 고급제품 용도로의 전개가 가능할 뿐만 아니라 PET 등의 물성 및 형태가 다른 복수의 소재성분을 직물 사이에 공존시킴으로써 새로운 태, 기능, 외관, 광택의 부여가 가능하며 이를 활용한 차별화된 고부가가치 시장의 창출이 기대된다. Acetate와 Tri-Acetate 모두 셀룰로오스의 친수기가 아세틸화된 구조를 가지는 소수성 섬유로 분자구조가 치밀하여 분산염료로 염색된다. 그러나 일반적으로 Acetate 섬유의 경우 Acetate용 일반분산염료를 사용하여 저온상압염색을 하는 반면, Tri-Acetate의 경우 고온고압 분산염료를 사용하여 고온고압염색을 한다. PET와 Tri-Acetate 복합소재의 경우, 두 소재의 염색거동이 비슷하여 고온고압 분산염료로 염색이 가능하지만 T/P 복합소재에 상응하는 염색을 위해서는 복합소재를 구성하는 각각의 섬유소재에 적합한 염료의 선정 및 염색법의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 Tri-Acetate 및 T/P 복합소재에 대한 염색최적조건을 규명하고자 염색온도별, 2종의 분산염료의 농도별 염색성, 염색시료의 인열강도 및 견뢰도를 측정하여 적정조건을 도출하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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