[논문자료]초임계 유체를 이용한 폴리에스테르 섬유 염색에 관한 연구

출처: 픽사베이

초임계 유체를 이용한 폴리에스테르 섬유 염색에 관한 연구

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기존의 전통적인 습식염색공정은 에너지 다소비성 공정이며 다량의 염색폐수에 의한 환경적인 문제점이 존재한다. 이러한 문제점을 해결하고자 하는 많은 노력들이 다양한 접근방법으로 연구되어지고 있으며 그 중 초임계 유체를 이용한 건식염색공정이 하나의 대안으로 주목받고 있다. 본 연구에서는 초임계 이산화탄소를 염색매개체로 사용하여 50∼90℃ 온도, 150∼300bar의 압력범위에서 C.I. Disperse Yellow 54, C.I. Disperse Red 60, and C.I. Disperse Blue 79 세 가지 염료에 대해 폴리에스테르 섬유 염색을 수행하여 조작변수에 따른 염색경향을 검토하였다. 또한 기존의 단일색 중심의 초임계 유체 염색공정 연구와는 달리 염료혼합을 통한 다양한 염색결과물의 획득 가능성과 이를 분석할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다. C.I. Disperse Red 60를 사용하여 동일압력에서 온도를 변화시켜 염색을 수행한 결과 온도의 증가에 따라 염료의 염착량이 증가하였다. 이는 염료의 염착량이 온도에 크게 의존함을 나타내는 것으로 온도가 증가할수록 폴리에스테르 섬유가 초임계 이산화탄소에 의해 팽윤되어 염료가 섬유내에 쉽게 침투할 수 있게 섬유조직의 자유부피가 증가하였기 때문이라 생각한다. 온도와 압력을 변화시키며 동일밀도에서 염색실험을 수행한 결과 온도와 압력이 증가할수록 폴리에스테르 섬유내에 염착되어지는 염료의 양이 증가하였으며 90℃, 300bar의 조건에서 가장 우수한 염색결과를 보였다. 세 종류의 분산염료 모두 90℃, 300bar의 조건에서 240분의 염색시간이면 거의 염착평형상태에 도달하였다. 혼합염료를 사용한 염색시 흡광도측정에 의한 각각의 염료에 대한 염착량 측정시 염료 상호간의 간섭영향에 의한 분석오차가 최대 50% 정도 발생함을 확인하였다. 이러한 분석오차를 감소시키기 위해 각 염료간의 흡광관계식을 조합하여 보정식을 구하여 분석오차를 5∼7% 이내로 줄일 수 있었다. 각 염료의 다양한 혼합비율로 배합하여 수행된 염색결과물을 통하여 두색이 절충된 다양한 색상의 염색물을 얻을 수 있는 가능성을 확인하였다. Yellow 54-Red 60, Red 60-Blue 79, Blue 79-Yellow 54 조합으로 염료를 0.11-1의 비율로 혼합하여 실험을 수행한 결과 혼합비율에 따라 두 염료의 중간색을 차례로 얻을 수 있었고 Red 60/Yellow 54의 염료비율로 혼합하여 실험한 결과 Red 60염료의 혼합비율을 증가시킬수록 Red 60염료의 염착량은 증가하였고 상대적으로 Yellow 54 염료는 3∼4 ㎎/g으로 일정한 염착량을 가졌다. Blue 79/Red 60의 혼합비율로 실험한 결과 Blue 79 염료의 혼합비율을 증가시킬수록 Blue 79 염료의 염착량은 증가하였고 상대적으로 Red 60 염료의 염착량은 혼합비율에 따라 약 40% 증가하였지만 전체적인 염착량의 관점에서 볼 때 그 값이 일정하다고 볼 수 있다. 마지막으로 Blue 79/Yellow 54의 혼합비율로 염료를 혼합한 경우 Blue 79 염료는 혼합비율이 증가할수록 염착량이 증가하였고 Yellow 54 염료는 30%의 염착량 증가를 나타내었으나 전체적인 염착량으로 볼 때 거의 일정한 값을 가진다. 이러한 연구를 통하여 초임계 유체를 염색 매개체로 사용한 건식청정염색에서의 각 조건에 따른 염색경향 및 염착량 등의 기초적 자료를 얻을 수 있었으며 기존의 습식염색법처럼 염료의 혼합에 의한 초임계 유체를 이용한 혼합염색의 가능성의 확인과 각 염료의 염착량 분석을 위한 보정식과 기초자료를 얻을 수 있었다.

 

The conventional wet dyeing process has been used a mount of energy and produced watste water. Many studies were carried out to solve the various problems arised in the conventional dyeing method and supercritical fluid dyeing(SFD) process is a alternative method.

In this study the dyeing of polyester fiber with thress disperse dyes (C.I. Disperse Yellow 54, C.I. Disperse Red 60 and Disperse Blus 54) were carried out using supercritical carbon dioxide as a dyeing medium at temperatures from 50℃ to 90℃ and at pressures from 150bar to 300bar. The dye uptake of Disperse Red 60 on polyester fibers increased with increasing temperature and pressure at constant CO₂density of 0.7 g/㎤. It can be explained by the increased motion of the polymer chain segments at higher temperature, and increased equilibrium solubility of dyestuff at higher pressure. At 90℃ and 300bar, the dye uptake of C.I. Disperse Yellow 54, C.I. Disperse Red 60 and C.I. Disperse Blue 79 on polyester fibers was changed depending upon the dyeing time and its equilibrium dye uptake was achieved after dyeing of 240min. When we use the mixed dyes (C.I. Disperse Yellow 54-C.I. Disperse Red 60, C.I. Disperse Red 60-C.I. Disperse Blue 79, and C.I. Disperse Blue 79-C.I. Disperse Yellow 54) with the mixing ratios of 0.11 to 1 (Red 60/Yellow 54, Blue 79/Red 60, and Blue 79/Yellow 54), the dye uptakes of both dyes and the mixing ratios have correlations, and resulting polyester fibers showed medium colors depending upon the mixing ratios.

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출처: http://www.riss.kr/search/detail/DetailView.do?p_mat_type=be54d9b8bc7cdb09&control_no=acef79457b4450b3

 

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