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[관련동향] 초임계 유체를 이용한 염색 기술
안녕하세요.
We Make Your Idea Possible! 일신오토클레이브입니다.
추웠던 겨울을 지나 이제 본격적인 봄이 되면서 외출 시 옷차림과 컬러도 같이 변하고 있다는 것, 여러분도 느껴지시나요? 어둡고 긴 롱패딩같은 보온성 의류에서 알록달록하고 가벼운 차림으로 변하여 성큼 다가온 봄🌸을 실감하게 하고있죠!
그래서 오늘은 염색, 그 중에서도 섬유의 염색에 대한 연구자료 하나를 가지고 와봤는데요, 기존의 습식 염색기술이 아닌 초임계 이산화탄소를 이용하여 물 없이 염색하는 초임계 유체 염색기술에 대한 이야기입니다. 그 원리는 무엇인지, 기존의 염색 방식과 비교하여 어떤 이점이 있는지 등 조금 더 세부적으로 알아볼까요?
섬유제품은 염색가공을 거치면서 부가가치가 높아지기 때문에 염색가공에 대한 중요성은 계속 커지고 있다. 그러나 기존의 물을 이용한 습식 염색공정에는 심각한 문제점이 존재한다.
첫째, 기존의 습식염색공정은 물을 염색매체로 사용하기 때문에 염색에 필요한 온도로 올리고 그 온도를 유지하기 위하여, 그리고 염색된 직물을 다시 건조시키기 위해 많은 에너지가 필요하다.
둘째, 기존 염색공정에서는 균염제 및 분산제화 화학물질을 포함한 염료를 사용하고, 물을 염색매체로 이용하기 때문에 염색 후 많은 양의 폐수가 발생한다. 이로 인해 환경문제뿐만이 아니라 폐수 처리 공정이 따로 존재해 에너지소모가 증가하게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 염색가공에 물을 사용하지 않는 기술로 초임계 유체 염색기술이 주목을 받고 있다.
초임계 유체 염색의 원리
초임계 유체는 기체보다 용해력이 높고 액체보다 확산 속도가 빠르다. 또한 고분자를 용해하면서 팽윤(swelling) 시키는 특성을 가지고 있다. 이로 인해 합성섬유는 초임계 유체 내에서 쉽게 팽윤되어 분자량이 큰 염료가 침투하기 쉬워진다. (중략)
즉, 초임계 유체의 기체보다 높은 용해력을 통해 분산 염료를 용해시킨 후, 전달능력이 뛰어난 점을 이용해 팽윤된 섬유의 내부로 분자량이 큰 염료를 침투시키는 것이다. 일정한 시간이 경과하여 염료가 섬유와 유체 사이에서 평형에 도달한 후 감압시키면 분자량이 작은 이산화탄소는 섬유로부터 쉽게 빠져 나오고 분자량이 큰 염료분자는 이산화탄소에 비하여 섬유 내부에서 서서히 확산하기 때문에 섬유 내에 영구히 갇히게 되어 염색이 이루어지는 것이다.
초임계 이산화탄소 염색의 장점
- 용수 전처리가 필요치 않다.
- 폐수발생이 없다.
- 염색매체의 승온시 에너지 소비량이 적다.
- 건조공정이 생략되므로 에너지가 절감된다.
- 이산화탄소의 회수 등을 포함한 전 공정에서 유독가스가 발생하지 않는다.
- 염색시간이 매우 짧다.
- 분산제 등과 같은 조제가 불필요하므로 환경에 친화적이다.
- 염착되지 않은 염료는 분말상으로 회수 가능하다.
[논문]초임계 유체 염색 기술
이 글에서는 초임계 유체 염색기술에서 염색 매체로 사용되는 초임계 이산화탄소의 정의와 특징에 대해 간단히 기술하고 초임계 유체 염색 기술의 국내외 기술 동향을 소개하고 향후 개선해야
scienceon.kisti.re.kr
위에서 언급된 바와 같이 초임계 유체를 이용한 염색 기술은 기존의 습식 염색에 비해 환경적·경제적으로 여러 이점을 갖고 있습니다. 하지만 더 보편적인 상용화를 위해서는 헤쳐나가야할 것들도 있다고 해요.
어떠한 새로운 염색공법을 사용하게 될 경우, 섬유에 따른 최적 온도, 압력, 염료 등을 실험을 통해 찾아야 하는데요, 이러한 기초 물성 Database의 확보 및 신규 염료의 개발, 특정 섬유에 대한 전처리 필요성 등이 해결과제로 남아있습니다. 하지만 초임계 방식의 염색기술이 상용화 됐을 때의 이점을 생각해본다면 이에 대한 투자도 분명 가치있겠죠?
그동안 일신오토클레이브의 블로그 포스팅을 통해 초임계 이산화탄소 추출, 초임계 건조 등 초임계와 관련된 여러가지 연구 자료들을 소개해드렸었는데요, 오늘의 주제인 염색까지 더해 초임계 관련 기술에는 정말 다양한 활용 분야가 있다고 할 수 있어요.
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