[유기소재] 염색실험 - 분산염료를 이용한 Polyester섬유염색

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본문내용

염료
분산염료의 화학구조에는 아조 및 안트라퀴논계 염료외에 니트로계, 나프토퀴논계, 디페닐아민계, 복소환계 등 여러 가지 구조의 염료가 있으며 각각 다른 성능, 특징을 지니고 있다.
d. 배합염료
분산염료분자는 폴리에스테르 분자쇄의 열운동에 의해 생긴 간극으로부터 섬유내부로 확산하여 염착한다. 폴리에스테르의 void의 크기에는 제한이 있어 큰 염료분자는 폴리에스테르의 섬유내부에 확산할 수 없다. 따라서 양호한 염착성을 얻기 위해 분산염료에는 그 분자량에 그 분자량에 제약이 있다.
단일구조의 염료로 black, grey, brown, olive 등의 중간색의 염료를 얻는 데에는 염료분자의 구조가 커지는 것이 예상되기 때문에 염착성이 좋은 중간색의 염료를 얻기는 상당히 곤란하다. 실제로 중간색의 색상의 염료는 yellow, red, blue 등의 3 원색 염료의 배합에 의해 구성되고 있는 것이 많다. 또한 이들의 배합염료의 성분은 색상, 균염성, 염색방법, 염색견뢰도나 소재 등 각각의 목적이나 조건에 따라 아조계, 안트라퀴논계, 그밖에 축합계 분산염료의 임의의 조합에 의해 구성되고 있다.
특히, 배합염료는 염색공장에서의 염료의 칭량 작업의 단축 칭량 오차에 의한 염색의 재현성 불량의 방지, 칼라매칭 작업의 효율화 및 경제성 등의 이유로 미리 염료메이커가 염색성, 염색 견뢰도 등 목적에 맞는 염료를 조합해서 제조되고 있다. 또한, 똑같은 이유에 의해 분산염료 이외의 염료종속에도 많은 배합염료가 있다.
⑤ 분류
염색성으로부터 다음의 3가지 타입으로 분류된다.
a. S 타입 : 특히 승화견뢰도가 우수하여 고온염색, 서머졸염색 및 날염에 유용하다. 폴리에스테르 sliver, top, tow, 폴리에스테르/셀룰로오스 혼방사 등의 선염, 폴리에스테르/가공사 /편물의 농색염색, 폴리에스테르/셀룰로오스 혼방포의 후염 등에 적합하다.
b. SE 타입 : 균염성이 양호하고 또한 승화견뢰도도 우수한 염료로 모든 염색법에 사용된다. 특히 폴리에스테르 가공사 및 그 직/편물의 염색에 적합하다
c. E 타입 : 특히 균염성이 우수하며, 고온염색 및 캐리어 염색에 유용하다. 폴리에스테르 가공사 및 그 직/편물, 폴리에스테르/Wool 혼방품 등의 농색염색에 적합하다.
각 염색성분류로 구별된 염료의 균염성과 승화견뢰도의 관계를 보면 균염성이 우수한 E타입의 염료는 승화견뢰도가 sKQms 특징이 있다. 한편 승화견뢰도가 우수한 S 타입의 염료는 균염성이 나쁜 성질이 있고 SE타입의 염료는 이들 중간의 성질을 가진다.
(4) 실험방법
① 충분한 양의 0.1% disperse blue, disperse red, disperse yellow 염료를 준비한다.(승화성 염료이기 때문에 실리콘 마개에 염료가 흡착되어 색 변화 있을 경우를 방지하기 위해 마개를 은박지로 싼다)
- 0.2owf%로 염색
( 0.1 owf% → 200ml안에 분산염료 0.2g 존재
→ 1ml 채취하면 0.001g 의 분산염료 존재
→ 그 0.001g은 섬유 1g에 대해서 0.1% )
② 염료 안 입자를 잘 분산시키기 위해 각 염료(Blue , Red, Yellow)을 잘 흔들어준다
③ 목표한 색상을 만들기 위해 비율을 잘 맞춰 각 염료 B, R, Y 의 양을 적당히 취한다.
( 1번시료 - vivid violet색 : B 8ml/ R 10ml/ Y 2ml 2번시료 먼셀 색상환의 10P색 : B 4ml/ R 14ml/ Y 2ml)
④ PH 맞추기 위해 0.1%의 분산제가 섞인 0.1mol 를 혼합해놓은 원액이 들어있는
플라스크의 100mL까지 첨가한다.
⑤ 각 시료를 폴리에스테르섬유를 넣은 철쇠통에 붓는다
⑥ 다음의 조건하에서 폴리에스테르 섬유를 염색시킨다
(5) 실험결과
L*
a*
b*
h v/c
(hu 값 및 명도 채도)
24.249
8.968
-11.286
2.45P 2.32 / 2.69
26.679
17.582
-5.532
3.69RP 2.26 / 3.66
- h는 hu값으로 색상을 나타내며
먼셀색상환에서 위에 나온 hu값 2.45P, 3.69RP를 이용해서 hu값에 맞게 색상환에서 값을 찾으면 된다.
- 명도
명도는 실험 시 blue,red의 비율을 높게(yellow:blue:red = 1 : 4 : 5 ) , 또, 0.2owf%로 했으므로, 0.1owf%로 염색을 시행한 조에 비해 명도값이 낮게 나온다. ( 명도가 낮을수록 진하다)
- 채도
채도는 높을수록 그 고유의 색을 더 나타내게 되는데, 염색 시 blue,red의 비율을 높게blue,red의 비율을 높게(yellow:blue:red = 1 : 2 : 7 ), 또 0.2owf%로 했기 때문에 채도값이 낮게 나타난다. ( 0에 가까울수록 무채색)
양모는 케라틴(keratin)이라고 하는 단백질로 구성되어 있다. 케라틴은 α-amino산의 카르복실기와 아미노기 사이에서 탈수 축합하여 얻어진 polypeptide 쇄가 주쇄로 되어 있고 다음식과 같이 많은 가교결합으로 연결된 구조이다.
아래의 구조식에서 R1, R2, R3 등에는 긴 측쇄가 있으므로 섬유의 분자 배열은 그다지 조밀하지 않다. 따라서 결정부분이 전체의 약 20% 존재할 뿐이다. 이 사실이 양모가 견보다 염색성이 우수한 원인중의 하나이다. 그러나 섬유표면에 치밀한 층(scale)이 있어, 산성욕에서 고온으로 하지 않으면 팽윤이 느리므로 비등 염색이 필요하다.
양모의 염착 좌석은 주쇄 말단과 측쇄 말단에 있는 아미노기와 카르복실기 등이다. 주쇄중의 아미드 결합(-CONH-)이 염색성을 좌우하고, 수소결합에 의한 염착 좌석도 무시할 수는 없다. 〈표 1〉은 단백질 섬유의 염료 결합기의 양을 나타낸 것이다.
<표1> 단백질계 섬유의 주요 작용기(당?/kg 섬유)
물질명
염기성기
산성기
아미드기
양모
0.82
0.77
0.82
견
0.15
0.29
0.77
단백질 섬유는 수중에서 양성(兩性)을 나타내고, 등전점보다 pH가 높으면 전하를 띠며 역으로 등전점보다 pH가 낮으면 전하를 띤다. 즉 양모는 산성 용액속에서 양성(陽性)섬유의 성질을 나타낸다. 또한 중성∼알칼리성 용액속에서는 음성(陰性)섬유의 성질을 나타낸다.

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염색실험,   유기소재,   분산염료,   Polyester섬유염색