수질에 의한 염색성 조사 및 불량요인...

수질에 의한 염색성 조사 및 불량요인 감소

2008년 1월

○ 주관기관 : 한국섬유소재가공연구소

경 기 도

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제 출 문

경기도 지사 귀하

본 보고서를 “수질에 의한 염색성 조사 및 불량요인 감소”에 관한 경기도

현장애로 기술개발사업 최종보고서(개발기간 : 2007. 3. 1. ∼ 2008. 12.

31.)로 제출합니다.

2008. 1.

총괄책임자 : 용 광 중

연 구 원 : 채 강 태

〃 : 김 영 관

〃 : 신 유 식

〃 : 김 은 경

〃 : 이 정 호

〃 : 차 진 아

〃 : 김 득 중

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요 약 문

사업명 수질에 의한 염색성 조사 및 불량 요인 감소

주관기관 한국섬유소재가공연구소 사업책임자 용 광 중

사업기간 2007. 3. 1 ~ 2007. 12. 31 (12개월)

총사업비

(천원)경기도 출연금 : 60,000(천원)

사업목표

○ 경기북부 염색가공업체에서 사용 중인 염색용수의 수질을 측

정하여, 염색 및 가공 시 발생되어 질 수 있는 문제점을 찾고

이를 개선

○ 수질에 의한 불량 요인을 파악하여 적절한 수질 조건을 제시

하여 염색 및 가공 현장의 불량률 감소를 통한 경쟁력 강화

결과

1. 경기북부 염색가공 공장에서는 용수의 공급이 원활하지 못하여 지상수

(강, 하천, 호수 등), 지하수, 공업용수, 수돗물 등을 염색가공 공장에서 자

체적으로 조달하여 사용하고 있으나 염료, 조제, 가공제 등을 용해하는 용매

제로서 사용되어지는 용수 속에 포함된 경도물질 등에 의해 많은 불량 발생

문제를 유발 시키고 있음.

2. 경기북부 지역 20개 업체의 40회 수질 측정 결과, 공업용수를 제외한 하

천수의 경우 갈수기 때에는 경도가 높아졌으며 홍수기 때에는 부유불질이 많

아지는 문제, 그리고 용수의 부족으로 지하수를 사용하는 경우에 금속이온의

성분이 증가하여 경도가 높아지는 문제점 발견되었음.

3. 염색가공시 가장 문제가 되는 부분인 경도의 영향에 중점을 두어 실험하

였음. 전처리시에 사용되는 계면활성제 및 염색시 사용되는 염료(분산염료,

반응성염료, 산성염료)와 수질 경도 단계별(0~450ppm) 실험을 통하여 발생

될 수 있는 문제점을 제시하고 재연을 통한 확인을 하였음.

4. 용수 중에 많은 불순물 등이 있지만 특히 경도성분과 Fe 이온의 영향에

특히 주의를 기울어야 할 것으로 판단되며, 이를 억제할 수 있는 적절한 용

수처리 방법을 제시하고 불량사례를 통하여 수질관리의 필요성을 높임.

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결과

5. 고품질의 제품 생산과 불량발생을 통한 생산비용 절감을 위하여 용수의

관리가 필수적이다. 이를 위해서는 정확한 용수 정보와 이에 따른 정수 처리

방법의 올바른 선택이 필요함.

6. 수질관리를 통한 경제적 파급효과는 생산량(10톤/일)을 기준으로 사용 조

제, 재염색시 추가발생 약품비용과 용수 및 기타 유틸리티 비용 등을 적용하

면 년간 약 60,000천원 생산비용 손실의 절감이 예상됨.

파급효과

1. 염색가공 원부재료의 절감 효과 : 업체당 약 6,000천원/년

○ 수질개선, 관리로 계면활성제 및 기타 조제 사용량을 10% 이상 줄일 수

있는 효과가 예상됨.

조제사용량

(㎏/일)

단가

(원/일)

연간 비용

(원)

연간 절감액(원)

(10%절감)

NaOH 100 900 32,850,000 3,285,000

정련제 50 450 8,212,500 821,250

균염제 80 450 13,140,000 1,314,000

기타 50 500 9,125,000 912,500

합계 63,327,500 6,332,750

※ 하루 10,000㎏ 염색 기준시

2. 재염색 및 가공에 따른 비용 절감 효과 : 업체당 약 53,800천원/년

(1) 재염색시 추가 발생 약품비용 : 120천원/일(43,800천원/년)

▶ 생산량(10톤/일)×재염색율(10%)×수질원인(20%)×생산금액(600천원/톤)

(2) 재가공을 통한 용수와 유틸리티 추가비용 : 10,000천원/년

▶ 유틸리티비용(500,000천원/년)×재염색율(10%)×수질원인(20%)

※ 연간 유틸리티 사용비용 : 500,000천원

- 용수비(30,000천원)＋전기(15,000천원)＋기타(5,000천원)

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목 차

Ⅰ. 서 론 ·············································································································· 1

1. 염색용수와 수질 ·························································································· 1

2. 수원의 구분 ·································································································· 1

3. 염색용수의 처리 방법 ················································································ 2

4. 수질의 일반적인 영향 ················································································ 7

5. 사용 염료별 영향 ························································································ 9

6. 수질 기준 ····································································································· 12

Ⅱ. 본 론 ·············································································································· 17

1. 사업개요 ······································································································· 17

1.1 사업목표 ··································································································· 16

1.2 필요성 ······································································································· 16

1.3 파급효과 및 활용방안 ··········································································· 16

2. 실험 진행 내용 ··························································································· 19

2.1 경기북부 염색 용수 현황 ····································································· 19

2.2 경도에 따른 계면활성제 영향 ····························································· 22

2.3 경도에 따른 염료의 영향 ····································································· 32

2.4 용수처리법 ······························································································· 68

2.5 사고사례 ··································································································· 72

Ⅲ. 결 론 ·············································································································· 78

Ⅳ. 참고문헌 ·········································································································· 80

Ⅳ. 부록

1. 용수분석방법 ································································································· 81

2. 경기도과제 성과발표회 내용 ··································································· 132

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Ⅰ. 서론

1. 염색용수와 수질

염색가공 산업은 대표적인 용수형 산업으로 많은 물의 소비와 더불어 수질도

양질이어야 한다. 최근에는 피염색물의 종류도 다양해졌고, 염료와 조제 등의

개발과 염색방법도 많은 개발이 되어 좋은 품질의 제품을 얻을 뿐만아니라 불

량률 감소를 통한 생산비용 절감을 위하여 염색용수의 수질도 양질의 물을 필

요로 한다..

염색가공 공정에서 물이 직접 사용되는 경우는 정련, 축소, 표백, 염색 및

가공 등의 공정에서 제품의 색상과 촉감을 부여하는데 사용되는 용매로서 사용

되는 용수는 각 공정에서 요구하는 목적에 적합하고 불량을 발생시키지 않는

좋은 수질을 가져야 한다.

염색용수로 사용할 수 있는 물은 지표수, 지하수 등이 있지만 이들은 칼슘

(Ca), 마그네슘(Mg), 철(Fe), 고형분 유기물, 산 및 알칼리 등의 불순물이 많

이 표함 되어 있다. 이러한 불순물이 염색에 미치는 영향은 섬유의 사종, 사용

하는 약제, 염료, 조제 등의 종류와 정련, 표백, 염색 등의 공정에 따라 동일

하지 않지만 변색, 오염, 촉감저하 등의 영향을 미치므로 수질 관리가 요구되

며 양질의 용수를 사용하여 각 공정의 불량 발생률을 근본적으로 방지하는 것

이 필수적이라고 생각된다.

2. 수원의 구분

2-1. 지하수

지하수는 지표면 하부의 포화대내에 저류되어 있는 물로서 강수에 의해 떨

어진 물의 일부가 중력 작용에 의하여 지하로 침투하여 생성된다. 천연의 수자

원으로서 유일하게 재충전이 가능한 지하자원이다. 지표 아래 100m 이상의 깊

이에서 취하며 수량이 풍부하고, 계절에 의한 변화가 적으며, 수온이 거의 일

정하고, 오염이 적은 편이다. 또한 지층의 성분이 용해되어 Ca, Mg, Fe 등의

함유량이 많아 경도가 500 ~ 1,000ppm 정도로 높으며, 지층지역에 따라 수량

및 수질의 변화가 심하다.

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2-2. 지표수

하천, 호수, 저수지로부터 자연수 그대로 공장원수로 사용할 수 있고, 수

량, 수온의 계절적 변화가 심하고, 탁도 및 pH의 변화가 심하며, 수질의 변동

이 심하다. 또한 동식물의 분해에 의한 유기물을 함유하여 BOD량이 증가하며,

암석, 토양의 풍화물, 지중의 Na, CO2, 무기 염류를 함유한다.

2-3. 상수도

지하수나 지표수를 정수 감균한 용수이며, 수질은 수원 중에서 가장 우수하

고 안정하다. 또한 법정의 수질기준을 유지하고 있으나, 생산원가가 상승하는

경향이 있다.

2-4. 공업용수

침전, 여과, 약제투입 등의 처리 후 공업용수로 공급하며, 수질의 변동폭이

50 ~ 250ppm으로 적으며, 공장 여건에 따라 재처리가 필요하다.

2-5. 회수수

정련, 염색, 수세 등에 사용된 용수를 회수하여 저장 후, 그 수질에 적합한

생산 공정에 재사용하는 용수이며, 원가절감 및 에너지 절감에 효과적이고, 재

사용 시 생산 공정에 적합한지의 여부와 대량사고 방지 및 저장탱크의 수시 점

검이 필요하다.

3. 염색용수 처리방법

3-1. 용수처리법 개요

국내의 수질이 염색용수의 기준치에 못 미친다 하여도 세계적으로 볼 때 양

질에 속하고 있음은 틀림없는 사실이다. 따라서 용수처리에서도 고도의 기술이

소요되지 않고, 응집, 침강, 여과의 1차적인 처리와, 이온교환수지를 이용하는

경수 연화처리 또는 탈염수 제조 등의 2차적인 처리로 한정하여 생각할 수 있

다. 1차 및 2차 처리의 개요도를 보면 1차 처리 공정에서는 물에 떠 있는 부유

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물질 및 일부의 용존 물질이 제거되며, 2차 처리에서는 용존 염류가 처리된다.

용존 물질 처리의 2차 처리에서는 1차 처리수의 수질에 따라서 단위 조작을 가

감할 수 있다. 즉, 잔류염소나 용존 유기물이 많은 물은 반드시 활성탄 탑을

설치해야 하고 탈염수가 요구되는 경우에는 양이온 교환수지탑과 함께 음이온

교환수지탑을 설치한다. 그러나 대부분의 경우 양이온 교환처리만을 실시하여

연화수를 얻는 경우가 많다.

그림 1. 용수처리 개요도

3-2. 응집 침전법

침전법은 물속의 입자를 가라앉히는 방법을 의미하며 입자의 크기에 따라서

자연 침전법으로 제거 가능한 것이 있고 그렇지 못한 것이 있다. 입자가 미세

할수록 침강되지 않고 물에 안정하게 떠 있으며 더 미세하면 교질성을 띄게 되

어 분산된 상태를 유지하게 된다. 이런 미세입자의 침전작용을 돕기 위해서 응

집제라는 화학 약품을 첨가하여 큰 입자로 뭉치게 한 연후에 짧은 시간 내에

침전시키는 방법을 강제침강법이라고 한다. 강제 응집침강 장치로서는 횡류식

급속 응집침전지, 슬러리 순환형 고속응집침전지 및 슬러지 브랑켓트형 고속응

집 침강장치가 많이 이용되고 있으며 슬러리 순환형과 슬러지 브랑켓트형이 복

학된 복합형도 있다. 침강조에 경사판을 내자하면 침전되는 시간을 상당히 단

축시킬 수 있다. 최근 개발된 초고속 응집침전장치는 유량변동의 영향을 적게

받으면서 처리수의 수질이 양호하고 설치면적이 작아서 건설비가 저렴한 점 등

많은 장점을 가지고 있다.

응집제로는 황산알루미늄을 가장 많이 사용하고 있으나 응집이 잘되는 pH 범

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위가 광범위하고 응집효과가 좋은 Poly Aluminum Chloride(PAC)의 사용량이 날

로 증가되고 있다. 철 화합물도 응집제로 사용되는데 염화제일철, 염화제이철,

황산제일철 등이 사용된다. 철염은 용수처리에서 보다는 염색 폐수처리에 사용

하면 탈색효과가 크다고 알려졌다. pH 조정제로는 수산화칼슘(소석회)이나 가

성소다가 주로 사용되는데 소석회를 사용할 경우 침전 슬러지의 양이 많아진

다. 유기 고분자 응집제의 사용이 보편화되고 있는데 성질에 따라서 양이온성

고분자 응집제 또는 중성, 음이온성을 적절히 선택해서 사용해야한다. 고분자

응집제는 적은 양만 투여하여도 응집효과가 크기 때문에 짧은 시간 내에 완벽

하게 입자를 침강시킬 수 있을 뿐만 아니라 침전 슬러지의 양도 적어서 유리하

다. 약품의 사용은 어느 경우나 과잉으로 사용하면 비경제적인 것은 물론, 처

리수의 수질도 좋지 않으므로 사용 전에 Jar Test를 실시하여 적정량을 투여하

여야 한다. 현탁성 물질이 많으면 탁도가 높아지고 탁도 높은 물을 처리하려면

응집제의 양도 많이 사용하여야 한다. 1차 처리 공정에서 탁도 제거가 불완전

하면 2차 처리과정에서 처리 효율이 저하되고 수질이 좋지 않아 곤란해지는 경

우가 흔히 있다.

3-3. 여과

모래나 안트라사이트 등의 여재를 통과하는 동안 물속의 부유 입자가 여재에

의해서 억류 또는 흡착되는 것을 여과라 하며 자연 낙하식인 중력식 여과와 가

압식 압력 여과법으로 대별된다. 중력식 여과법은 완속 여과법과 급속여과법으

로 구분되는데 여과 속도가 느릴수록 처리효율은 높아진다. 그러나 완속 여과

에서는 여과조의 크기가 커야 되는 문제가 있으므로 공장에서는 압력식 여과탱

크를 설치하여 이용하고 있다. 여과가 진행되는 동안 여재의 표층에는 입자들

이 쌓이게 되므로 주기적으로 역세하여 여재를 씻어주어야 한다. 역세방법은

외력에 의한 압력수의 상향류 역세법과 싸이폰을 이용하는 자동 역세법이 있

다. 두 방법 모두 역세수가 상당량 소모된다. 따라서 요즘은 여과층을 여러 개

로 하는 다층 여과(상층여과)로 하거나 여과실을 여러 개로 나누는 다실 여과

방법으로 개량하고 있다. 여재의 세정이 불충분하면 머드 볼 같은 것이 생겨서

여과 효율을 저하시킨다. 개량된 여과장치는 여재도 다양하게 사용하고 최대

여과 속도는 30m/hr로써 단시간에 많은 물을 처리할 수 있으며, 급수 펌프로써

역세도 할 수 있게 설계되어 운전조작이 단순하고 운전비가 극소화 되는 장점

이 있다.

활성탄 여과는 입자의 제거 목적보다는 물에 녹아 있는 유기물이나 잔류 염

소를 제거하기 위하여 사용되는데 요즈음 원수의 수질이 악화됨에 따라 사용빈

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도가 증가되고 있다. 특히 염색 용수 처리에서의 활성탄 여과는 상수도 수 처

리 시에 투여한 염소가 과다하게 잔존하여 잔류 염소로써 물에 남아 있으므로

이를 제거하기 위한 목적이 대부분이다. 활성탄에 의한 잔류 염소의 제거반응

은 탄소에 의한 표면 환원반응과 흡착반응이 겸해서 이루어지는데 처리능력은

활성탄 무게의 약 30% 되는 염소를 처리할 수 있다고 한다. 잔류 염소는 염색

에도 악영향을 주는 동시에 용수 연화처리나 탈염 처리 시에 사용하는 이온교

환수지를 산화 분해시키는 역할을 하기 때문에 반드시 제거하여야 하고, 제거

방법으로는 활성탄 여과법이 가장 효율적이다.

3-4. 침염처리

물속의 염분 즉 전해질 물질을 모두 제거 하는 일을 탈염처리라고 하며 탈염

방법은 이온교환수지법, 전기투석법, 역삼법, 증류법 등이 있다. 이온교환수지

법이 가장 보편화 되었으며 RO막(역삼투막, Reverse Osmosis)의 개발에 따라

RO법도 증가 추세에 있다.

(1) RO막에 의한 탈염처리

서로 농도가 다른 두 용액 사이에 반투막이 있으면 양측 용액 간에 압력차

(삼투압)가 생겨서 묽은 쪽의 용매가 진한 쪽의 용액 속으로 막을 통해서 이전

하는 현상을 흔히 보아왔다. RO법은 막을 매개체로 하여 외부에서 압력을 가함

으로써 물만을 투과시키고 이온이나 분자 등은 그대로 남아서 농축되는 현상을

이용한 것이다. 역삼투막은 Polyamide를 주재로 한 Hollow fiber type의

module과 Cellulose Acetate를 주재로 한 Spiral Wound type의 module이 대표

적이다. Polyamide계 RO막은 비교적 고압을 요하지 않으며 내약품성이 강하고

세균에도 잘 견딘다. Cellulose Acetate RO막은 세균번식에 약하므로 주기적으

로 멸균해야 하고 충분히 세정해야 한다. 해수의 담수화에도 RO법이 이용되고

있으며 지표수나 지하수 등의 담수를 처리할 때도 보통 95% 정도의 용존 불순

물이 제거되므로 이 방법에 의해서 순수를 얻기는 어렵다. 그러므로 RO법의 이

용 목적은 이온교환수지의 부하량을 덜기 위함이라고 볼 수 있다. 또한 탁도

성분은 RO법을 적용하기 이전에 1차 처리에서 제거해야 한다. 탁도, 철, 망간,

실리카 등은 막 표면에 Scale을 생성시켜서 용매의 투과성을 방해하므로 RO처

리 전에 Pre-filter를 설치하는 것이 보통이다.

(2) 이온교환 수지에 의한 탈염처리

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이온교환 수지는 양이온 교환수지와 음이온 교환수지로 크게 나누어지며,

모체인 합성수지의 형태에 따라서 Gel형, MR형, Porous형 등이 있다. 가장 간

단한 이온교환탑은 양이온 교환수지(Na형 강산성 양이온 교환수지)를 충전시킨

것으로 처리수는 칼슘, 마그네슘 등의 양이온이 모두 교환해야 하므로 H형의

양이온교환수지와 OH형의 음이온 교환수지를 이용하여야 한다. 처리장치는 2가

지 서로 다른 성질의 양이온 및 음이온 교환수지를 별도의 탑에 충전시키는 복

상식과 양이온 교환수지와 음이온 교환수지를 섞어서 한 탑에 충전시키는 혼상

식이 있다. 원수의 수질과 처리수의 목적수질에 따라서 여러 가지 형태를 조합

사용할 수 있다.

○ 이온교환 수지장치의 운전 및 보수 관리

이온교환 장치는 통수하는 과정에서 양이온은 H+ 이온으로, 음이온은 OH-

이온으로 각각 교환되며 일정량의 물이 처리되면 교환능력을 상실하게 된

다. 그리하여 재생제를 사용하여 재생작업을 한 후 다시 통수하게 되는데

재생제로는 염산과 가성소다를 사용한다.

이온교환장치의 이상시의 관리법을 요약하면 다음과 같다.

◦ 처리수의 순도가 저하되는 경우는 원수∙수질의 급격한 변화와 장치의

고장으로 재생작업이 불충분한 경우이다.

◦ 처리수의 수량이 감소하는 경우는 수지가 모자라거나 지지층의 파손에

의한 유출, 역세시의 유출 등으로 수지량이 부족한 경우이므로 수시로

수지량을 점검하여 보충하여야 한다.

(3) 이온 봉쇄제 처리

물속에 있는 이온들 중에서 염색에 지장을 초래하는 칼슘, 마그네슘, 철,

망간 등의 경도 성분을 이온봉쇄제로써 은폐시키는 방법이 있는데, 이때 사용

되는 이온봉쇄제로는 폴리인산염이나 EDTA 같은 킬레이트제가 있다. 이들 봉쇄

제는 경도성분의 이온과 반응하여 착이온을 만들든가, Chelate화 형성하여 염

색공정에서 칼슘 등이 유발하는 장해를 방지한다. 많이 알려진 이온 봉쇄제로

는 Sodium hexametaphosphate(헥사메타 인산소다), Sodium Trypolyphosphate

(트리폴리 인산소다), EDTA의 Na염 등이며 계면활성제와 혼합하여 여러 상품명

으로 시판되고 있다. 금속이온(M+n)이 EDTA에 의해서 킬레이트 착화물로 변하

여 금속이온으로써의 특성을 잃게 된 이온봉쇄된 상태는 다음과 같다.

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4. 수질의 일반적인 영향

물은 물질을 녹이고 특이한 용해성을 갖고 있기 때문에 많은 물질을 녹여서

함유하고 있다. 이 성질을 이용하여 염색의 전처리나 염색 약품 및 염료들을

물에 풀어서 사용하게 되는 것이다. 자연수에는 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 칼

륨, 염화이온, 탄산이온, 중탄산이온, 용해성규산, 질산이온 등의 용전 염류와

현탁성 부유물 그리고 유기 화합물이 일부 포함되어 있다. 이들 성분들이 염색

공정에서 일으키는 장해 현상을 구분하면 다음과 같다.

4-1. 총경도 성분

총경도 성분은 주로 칼슘과 마그네슘 이온이 주종을 이루고 있다. 총경도 높

은 물은 센물이라 하여 비누를 풀었을 때 하얀 비누 때(스테아린산 칼슘 또는

마그네슘)가 생기는 일을 흔히 볼 수 있다. 보일러에서 생기는 Scale(관석)도

바로 총경도 성분에 의해서 발생된다. 염색공정에서 총경도 성분에 의해서 발

생가능 한 장애 현상으로는 다음과 같다.

○ 전처리공정 즉 정련 처리 시에 세제가 과다로 소비된다. 비누 때를 만들

기 때문에 비누의 소모량이 커지게 됨은 당연한 일이다.

○ 정련처리가 불완전해 진다. 비누 때의 침전이 직포나 섬유의 사이에 끼어

서 좀처럼 떨어지지 않으므로 깨끗해지지 않는다.

○ 정련 불충분으로 염색이 고르게 되지 않고 얼룩이나 반점이 생긴다.

○ 염료 중에는 Ca이나 Mg과 불용성 염을 형성하는 것이 있다. 염료의 소모

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가 커지고 반염의 원인이 된다.

○ 후처리 세정 시 세정 불충분으로 섬유의 촉감이 나빠진다.

○ Ca이 많은 물을 매염적 효과를 나타내는 경우가 있으므로 미려한 색을 띌

수도 있다.

4-2. 철

철은 자연수 속에 아주 적은 양이 함유되어 있으나 염색에 미치는 장애 현상

은 아주 심각하다. 철은 1mg/ℓ만 넘어도 공기 중에서 산화되어 붉은 수산화철

의 침전으로 가라앉기 때문에 우리 눈에 확인이 되며 마시는 물에서도 혐오감

을 주게 된다. 철이 염색공정에 미치는 장애 현상으로는 다음과 같다.

○ 정련, 표백공정에서 백색도 유지가 곤란하다. 백색섬유가 황변하는 경우

가 발생된다.

○ 염색에서 색상을 변화시키는 경우가 있다.

○ 염료와 반응하여 침전물을 형성시켜서 염색물에 반점을 일으킨다.

○ 염료에 따라서 색의 밝기를 방해하여 어두운 색을 나타내게 한다. 철이

0.08mg/ℓ만 넘어도 위의 현상이 생기므로 염색용수에서 특히 철 함량을

제한하고 있다.

○ Fe2+, Fe3+는 과산화수소의 분해를 촉진시켜 섬유의 손상을 가져오며, 또

한 경시 변화로 황변현상이 발생한다.

4-3. 망간

망간은 철분이 존재하는 물에 대부분 비슷한 양으로 존재한다. 특히 망간이

많이 함유된 물은 검은 물이라 하여 반드시 제거하여야 한다. 염색에 미치는

장애 현상은 철의 장해현상과 유사하여 철과 망간이 공존해 있을 때는 장애 현

상이 상승작용을 하여 더욱 큰 피해를 입게 된다.

4-4. 미생물

소독하지 않은 자연수에는 상당량의 일반 세균, 박테리아 등이 함유되어 있

으며, 아직 염색공업에서는 미생물에 그리 큰 관심을 두지 않고 있다. 미생물

에 의해서 용수의 수송관이나 수조 또는 처리 시설에 Slime 같은 것이 생겨서

관을 폐쇄시키거나 철, 박테리아가 번식하면 물을 많이 오염시키는 결과를 초

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래하며, 용수 처리 시설에서도 미생물이 많이 번식되면 여과통을 막히게 하는

경우도 있다. 염색공업에서도 물중에 미생물이 염색포나 섬유 사이에 잔존했다

가 적당한 조건에서 증식되어 미세한 곡선상의 얼룩이가 발생되어 전체적으로

변색이 되는 경우도 있다.

4-5. 탄산염

천연수에는 중탄산 이온이나 탄산이온이 많이 함유되어 있는데 이런 물을

사용하여 매염제를 써서 염기성 염료로 염색할 경우 세정 시 산으로 중화하여

야 한다.

4-6. Cl-

Mg+2 이온과 함께 Cl- 이 많은 물은 제품처리 후 흡습성이 강해서 곰팡이가

생기기 쉽다.

4-7. 현탁 물질

물에 부유하는 현탁 물질로는 점토류 먼지, 산화철, 미생물의 잔해, 식물부

패물, 어류의 배설물 등 다양하다. 유기성 현탁 물질은 하천의 자정작용에 의

해서 감소되고 무기성 현탁 물질은 자연 중력에 의해서 침강되지만 입자가 적

고 밀도가 작은 입자들은 그대로 떠다니고 있다.

수처리 공장에서 투입된 탄산알루미늄이나 고분자 응집제의 floc이 미쳐 가

라앉지 않은 상태에서 유입이 되는 경우 현탁 물질의 양은 원수보다 몇 갑절

더 많아져서 해를 끼친다. 현탁성 입자는 정련공정에 영향을 줌으로써 직물이

나 실의 광택을 방해하고 색을 어둡게 하거나 촉감을 나쁘게 한다. 특히 사염

을 할 때 현탁성 입자들이 실 사이에 끼이게 되어 얼룩이 발생된다.

5. 사용 염료별 영향

5-1. 직접 염료

직접염료는 그의 구조에 따라 용수 중에 들어있는 Cu, Fe등의 금속이온에 의

하여 변색 또는 그의 농도를 저하시키는 것이 있으며 그의 영향은 5 ~ 10ppm

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이상이 되면 나타난다. Ca, Mg 등의 금속이온은 그다지 큰 영향은 없으나 염료

의 용해도를 저하시키는 경향이 있다.

5-2. 산성 염료

산성염료는 용수 중에 있는 금속이온과는 그다지 결합성이 없으므로 염색물

에 미치는 영향은 별로 없으나, 금속이온의 함유량이 많을 때에는 염료의 용해

도를 저하시키는 경향이 있다. 그러므로 염반이나 Speck상 얼룩의 원인이 된

다. 이러한 때에는 금속이온 봉쇄제를 병용하여 그의 영향을 방지하여야 한다.

5-3. 산성매염 염료

산성매염 염료는 금속이온 처리에 의하여 염착되는 염료이므로 다른 금속이

온이 Chrome화시키기 전에 염료와 결합을 하여 그 자체의 색상을 나타내므로

변색의 원인이 되며, 염색용수에 Ca, Mg 이온 등이 있으면 염료의 용해도를 저

하시키므로 염반이나 Speck상 얼룩이 원인이 된다. 따라서 금속이온을 함유한

염색용수를 절대로 피해야한다.

5-4. 금속착염 염료

금속착염 염료는 1개의 염료 분자 중에 1~2개의 금속을 수용성 착염의 형태

로 도입시킨 염료이므로 염료 자체에 이미 금속과 염료가 결합이 되어 있으므

로 만일 염색 용수 중에 금속이온이 있더라도 염료에는 하등의 영향이 없게 된

다.

5-5. Azoic 염료

하지제와 현색제의 화학결합에 의하여 색상을 나타내는 염료이므로 염색용수

에 함유되어있는 금속이온의 색상이나 농도에 영향을 주는 일은 거의 없다. 그

러나 Ca, Mn 이온 등이 염색 중에 있으므로 염색물의 마찰견뢰도를 저하시키는

원인이 되므로 이것을 방지하려면 염색이 끝난 뒤에 초산, 염산 등으로 산수세

를 하여 부착된 금속염을 분해제거 시키면 된다.

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5-6. 분산염료

분산염료는 pH가 올라가면 분해되기 쉬운 성질을 가지고 있으므로 염색용수

에 중탄산염 등을 함유하고 있으면 이 용수를 용비 시켰을 때 pH가 상승하게

된다. 염색초기에 염욕이 pH를 초산 등으로 pH 조정을 해두었다고 하더라도 염

색 과정 중에서 pH가 자연 올라가게 되므로 분산염료를 분해시키는 일이 많다.

따라서 이와 같은 현상을 방지하기 위하여서는 염욕의 pH 조정은 초산과 초

산소오다 등을 병용하여 염색을 완충시켜 주어야 한다.

용수 중에 Ca, Mg 등의 금속이온이 함유되어 있을 때에는 염료, 염료중의 분

산제와 결합하여 분산제 효과를 저하시켜 주어 염료 응집이 염반 등의 악영향

을 나타나게 하여 주게 된다.

용수 중에 Fe, Cu, Cr, Mn 등의 금속이온이 단독으로 있을 때에는 Quinon계

의 분산염료와 결합하여 착화합물을 생성하게 된다. 이것은 일반적으로 흔히

있는 현상으로 Quinon계의 분산염료의 적색계가 청색계로 변하여 적색계의 색

상이 엷은 청색을 띄게 되는 것은 이 현상 때문이다. 더구나 Quinon계의 청색

계의 염색력은 두드러지게 저하되는 것도 이 원인 때문이다. 이와 같이 Quinon

계의 분산염료에 대한 금속이온의 영향은 크므로 염색할 때에는 상당한 금속이

온봉쇄제를 첨가 하여야 이것을 방지할 수가 있다.

용수 중에 Fe, Cu, Cr, Mn 등의 금속이온이 2개 이상이 함유되어 있을 때에

는 이들의 금속이온은 환원촉매의 작용을 하게 되므로 Azo 계의 분산염료를 분

해시켜주기도 한다. 이와 같이 금속이온이 환원촉매의 작용을 하게 되므로 이

러한 염색용수에 금속이온 봉쇄제를 병용하였다 하더라도 금속이온 봉쇄제의

결합된 금속이온은 촉매작용을 소멸시키지 못하여 Azo의 분산염료의 환원에 의

한 분해를 방지하여 주지 못하게 되므로 특히 유의를 하여야 한다.

용수 중에 생활용수 등의 유기물질이 함유되어 있을 때에는 이들의 유기물질

의 환원성 때문에 분산염료가 분해되는 일이 있다. 더구나 환원에 의하여 분해

되기 쉬운 Azo 계의 분산염료에는 더욱 그의 영향이 크다.

용수 중에 환성 염소가 있을 때에는 NH2기를 가지고 있는 분산염료는 그의

산화작용에 의하여 NO2기로 변화되므로 자연히 그의 색상도 변화를 일으키게

된다.

5-7. 반응성 염료

반응성 염료는 염료중의 반응성기와 섬유와의 결합에 의하여 염색되는 것이

므로 용수 중에 Ca, Mg 이온 등이 다량 있어도 특별히 문제 될 것은 없으나 염

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료의 용해도를 떨어지게 하는 경향이 있다.

용수 중에 Fe, Cu 이온 등이 있을 경우에 Fe 이온이 20ppm정도 이상이 되면

일부 염료가 변색을 일으키게 되며, Cu이온이 1ppm 정도 존재하면 영향이 약간

나타나지만 5ppm 정도가 되면 변색이 뚜렷하게 나타난다.

반응성 염료는 염소분에 의한 견뢰도가 약하므로 용수에 활성염소가 용존하

면 반응성 염료에 예민하게 작용한다. 따라서 용수 중에 활성염소가 있을 경우

에는 반드시 사전에 제거하여 사용하도록 하여야 한다.

5-7. 기타

염색 용수 중에 금속이온이 있을 경우에 각종 염료에 대한 영향을 살펴보면,

용수중의 금속이온은 염색용수의 정화법에 의하여 제거하여 사용하기 때문에

전혀 없다고 하여 염색에 지장이 없다라고 하더라도 다음과 같은 경우에 금속

이온이 염색용액에 혼입하여 앞에서 설명한 것 같은 영향이 발생하니 특히 유

의 하여야 한다.

○ 정화된 용수가 송수관을 통하는 동안에 발생한 금속이온이 혼입됨.

○ 염욕에 Direct Steam을 주입시킬 때 스팀배관을 통하는 동안에 발생하는

금속이온이 혼입됨.

○ 염색기내부에 용접부분이 있으면 여기서 발생하는 금속이 혼입됨.

○ 염료, 조제, 약품 등의 제조시에 혼입되었던 금속이온이 이들을 사용함으

로써 염욕에 금속이온이 혼입됨.

○ 섬유의 생성과정에서 혼입되었던 금속 이온이 이들을 사용함으로써 염욕

에 금속이온이 혼입됨.

예를 들면 Bemberg Rayon 제조 시 섬유 중에 Cu분의 함유량의 변화가 있

어 염색 시 영향을 준다.

6. 수질 기준

6-1. 염색용수의 수질기준

염색용수의 수질기준은 각종 불순물에 의한 장애를 최소화 하고 저렴하게 수

처리가 가능한 범위 내에서 정해져야 하며, 염색용수로의 수질기준은 주장하는

사람에 따라서 약간의 차이가 있다. 국립공업시험원에서 공장의 실무자, 대학

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교수 및 관련연구기관의 연구원으로 구성된 염색용수 수질기준 제정위회에서

설정한 값은 다음과 같다.

표 1. 염색용수수질기준 제정위원회

항 목 단 위 기 준

pH - 6.5~7.5

탁도 도 3이하

총경도 mg/l as CaCO3 10 ~ 30

Ca mg/l 2.5 ~ 3.5

Mg mg/l 0.5 ~ 1.0

Fe mg/l0.05 이하

(사염일 때 0.01 이하)

Mn mg/l 0.1 이하

Fe + Mn mg/l 0.2 이하

SiO2 mg/l 20 이하

색도 도 3 이하

총용해성 고형물 mg/l 100 이하

M-알칼리도 mg/l 50 이하

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표 2. 각국의 수질 기준

구분

항목11) 22) 33) 44) 55) 66)

색도 2~25 3 이하 4 5~20 - -

탁도 - 3 이하 3 5 - -

총고형분 65~150 - 150 - - -

pH - 6.7~7.4 - - 6.5~7.4 50~100

M-알칼리도 35~65 - 70 - 30~35 6.8~7

규산 - 15~20 15 - 5~30 30~50

총경도 0~25 30 이하 30 20 18~53 20

Ca - 3 이하 2~35 - 10~20 20

Fe 0.02~0.1 0.05 이하 0.01~0.08 0.25 0.1 3

Mn 0.02 0.2 이하 - 0.25 0.1 0.1

Mg - 0.5~1.0 1 1~2 1 -

Al - 0.5~1.0 - - -

질산염 - - 0.5 - 0.5 -

아황산염 - - 0.05 - 0.05 0.05

황산염 - - 3~5 - 25~30 3~5

Ammonia - - 0.05 - 0.05 0.05

유리염소 - - 4~8 - 9~25 10

※ 주. 1) Calise, Textile Chemicals & Auxilierces

2) Nardell.Water TreatmentReinhold, New York(1945) 3) 偏集委員會篇, 用水廢水倳覽 4) AM. Water Works Asscciation‶Water Quality Treatment″ 5) 日本染色協會

6) 日本毛鹽理協會理想水質

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염색의 종류에 따라서는 위 표의 수질보다 더욱 질이 좋은 물을 써야 하는

경우도 있으며, 양이온과 음이온을 거의 다 제거한 탈염수를 써야하는 경우도

있으므로 실제로 한 가지 수치로서 염색용수의 수질 기준치를 한정할 수는 없

다고 생각된다.

현재 사용 중인 염색용수들은 권장 수질에 상당히 따르지 못하는 실정이므로

용수처리가 불가피한 상태이다. 특히 사염인 경우 탁도와 철 함량에 유의해야

한다. 염색용수로서 바람직한 표준 수질을 표 1에 나타냈고, 각 국의 염색용수

수질 기준을 표 2에 나타내었다.

6-2. 우리나라 염색공단의 수질

우리나라의 염색공장들은 경인지역(반월 공단 포함), 경북 대구지역 및 부

산지역의 3대 대도시 중심으로 집중되어 있는 느낌이다. 이들 공업지역에서 현

재 사용 중인 공업용수 수원과 수질을 다음 표 3과 같다.

표 3. 염색단지 용수수질

항목 단위 경기반월공단 대구비산공단 부산공단

탁도 도 0.5~4.2 1~4.3 0.6~3.3

pH - 6.4~6.7 6.9~7.1 6.9~7.6

잔류염소 mg/ℓ 0.3~1.1 0.01~0.8 0.01~1.8

총경도 mg/ℓ as CaCO3 48~72 51~104 53~85

Ca mg/ℓ 2.8~3.0 15.4~28.3 16.6~26

Mg mg/ℓ 0.05~1.2 3.0~7.6 2.7~5.2

Fe mg/ℓ 0.0~0.05 0.08~0.33 0.03~0.36

Mn mg/ℓ 4.0~12 0.0~0.5 0.0~0.12

Cl- mg/ℓ 5.0~5.5 9.3~75.6 9.0~22.5

SiO2 mg/ℓ 4.0~12 4.6~9.0 1.3~9.2

M-알칼리도 mg/ℓ as CaCO3 50~65 18.9~54.7 25.5~54.7

총고형물 mg/ℓ as CaCO3 90~130 116~448 110~226

COD mg/ℓ as CaCO3 1.6~2.4 2.0~8.8 0.4~5.7

전기전도율 ㎲/cm 115~160 141~625 150~310

- 16 -

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Ⅱ. 본 론

1. 사업개요

○ 염색가공 산업은 용수를 이용하는 대표적인 용수형 산업으로서 강, 하천,

호수 등의 지상수와 지하수를 모두 사용하거나 자연수를 별도의 정수 장치를

통하여 양질의 용수를 필요로 하는 산업임.

○ 최근에는 피 염색물의 종류도 다양해지고 이에 맞추어 염료와 조제도 시

시각각 새로운 염색가공과 관련된 제품과 기술이 발전하여 염색에 사용되는 수

질도 양질화가 요구되고 있는 실정임.

○ 그러나 생산비의 많은 부분이 물 값으로 지불되는 염색공업에서 수질관리

의 중요성을 간과하여 발생되는 문제는 환경오염과 제품의 불량발생에 따른 금

전적인 문제도 함께 뒤따르기에 많은 주의와 관심을 가져야하는 부분임.

○ 그리하여 염색공장의 입지 조건중 제일 먼저 고려해야 할 사항이 풍부하

고 좋은 물을 공급받는 것이며 공장 내로 유입되는 물이 현장 작업에 적합한

용수인지의 여부와 처리의 필요성, 필요하다면 어떠한 수준으로 처리하여야 하

고 문제발생시 대책과 함께 신속한 판단을 필요로 함.

○ 수질을 결정하는 주요 항목으로는 pH, 총경도, 탁도, 철, 망간, 염화이

온, 총고형물 등이 있으며 각 항목들이 염색의 전처리와 염색, 후처리 등에 사

용되는 약품 및 염료들에 많은 악영향을 주고 있음.

○ 용수에 포함된 경도 등의 성분으로 인하여 염색가공에서 많은 불량을 야

기하고 있으나, 사고 원단에서 정확한 분석을 얻기가 매우 힘든 상황이어서 반

복되는 불량사고가 많이 발생하고 있음. 이러한 불량사고는 생산비용의 상승을

초래하므로 반드시 방지하여야 함.

○ 이에 본 기술개발에서는 염색의 가장 기초적이며 중요한 사항인 염색용수

의 수질 측정과 이를 통한 염색성 및 불량요인을 파악하여 적절한 수질조건을

제시하여 염색가공 현장의 불량률 감소, 생산비용 절감 등을 통해 북부지역 섬

유업체의 경쟁력을 강화하고자 함.

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1-1. 사업목표

○ 경기북부 염색가공업체에서 사용 중인 염색용수의 수질 측정을 통하여

염색 및 가공 시 발생되어질 수 있는 문제점을 찾고 이를 보완할 수 있는 방안

을 모색하여 경기북부 염색가공업체의 경쟁력을 강화하고자 함.

1-2. 필요성

○ 경기북부 염색가공 공장에서는 용수의 공급이 원활하지 못하여 지상수

(강, 하천, 호수 등), 지하수, 공업용수, 수돗물 등을 염색가공 공장에서 자체

적으로 조달하여 사용하고 있음.

○ 염색가공에 사용되는 용수는 염료, 조제, 가공제 등을 용해하는 용매로

서 사용되는데 용수 속에 포함된 이물질 등에 의해 많은 불량을 발생시켜 문제

를 야기시키고 있음.

○ 이에 본 기술개발사업은 염색용수의 수질에 따른 염색성 및 불량감소 요

인을 분석하여 좋은 품질의 제품생산 및 염색시 초기 사고유발 원인 제어를 통

하여 불량 발생율 및 생산비용 감소를 줄이는 측면에서도 반드시 필요할 것이

라 생각됨.

1-3. 파급 효과 및 활용방안

(1) 기술적 측면

○ 수질별 염색성 평가를 통한 재현성 확보

○ 수질에 의한 염료, 조제의 Trouble 방지

○ 수질관리를 통한 불량요인 감소

(2) 파급효과 및 활용방안

○ 염색용수 관리의 확립을 통한 생산성 증대

○ 염료, 조제의 다양한 전개를 통한 제품 품질 향상

○ 불량요인 감소 및 원인 분석을 통한 재염률 감소

○ 재염률 감소에 따른 생산비용 절감

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2. 실험 진행 및 내용

2-1. 경기북부 염색용수 현황

경기북부 지역의 20여개 염색 가공 업체의 수질(총경도, Fe(T), 탁도, M-알

칼리도, pH, 실리카 등) 분석결과 염색 및 가공 시 가장 많은 문제점을 발생시

킬 수 있는 경도와 철의 농도가 높은 수준이었으며 일반적으로 요구되는 수질

기준 경도 50ppm이하, Fe(T) 0.1ppm 이하로 관리되는 업체는 20% 정도 수준에

불과 하였다.

(1) 경도

그림 2. 경기북부 업체의 총경도

○ 경도에 의해 발생 될 수 있는 문제점은 다음과 같다.

▸ 분산염료의 고온 응집성 ▸ 산성, 직접, 반응성 염료 분산성 ▸ 전처리, 후처리 공저의 조제의 과다 사용 ▸ 사용 조제의 안정성 문제 ▸ 보일러장치, 배관 등에 스케일 형성 ▸ 금속 스컴 형성으로 음이온 계면활성제 및 호제의 성능저하 ▸ 염색물의 촉감 및 견뢰도의 저하 ○ 처리방법 : 응집, 침전, 여과

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(2) Fe(T)

그림 3. 경기북부 업체의 Fe(T)

○ 철 (Fe) 영향에 의한 예상 발생 문제점

▸ 정련, 표백공정의 백도 유지 곤란 ▸ 착색, 변색 등 염색물 저해 ▸ 경도와 과산화수소(H2O2)의 분해 촉진에 의한 섬유 손상 등 정련, 표백에 영향

○ 처리방법 : 공기산화, 응집침전, 여과이온교환수지, 금속이온 봉쇄제

첨가, 접촉여과

(3) pH

그림 4. 경기북부 업체의 pH

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○ 염료의 가수분해 부식, 색상변화를 일으키는 원인이 됨

○ 처리방법 : 산, 알칼리에 의한 조절

(4) 탁도

그림 5. 경기북부 업체의 탁도

○ 보일러장치, 배관 등에 침적, 오염, 광택저해를 일으키는 원인이 됨

○ 처리방법 : 응집, 침전, 여과

(5) Cl-

그림 6. 경기북부 업체의 Cl-

- 22 -

○ 부식, 고형물을 증가시키는 원인이 됨

○ 처리방법 : 이온교환수지에 의한 탈염

(6) SiO2

그림 7. 경기북부 업체의 SiO2

○ 배관 및 염색기 내부에 스케일 형성하는 원인이 됨

○ 처리방법 : 이온교환수지에 의한 탈염

2-2. 경도에 따른 계면활성제와의 영향

2-2-1. 계면활성제

(1) 계면활성제의 역할

유지류, 왁스류, 호제 등의 불순물을 제거하는데 필요한 약제를 정련제

라 하고 정련제는 습윤, 침투, 유화, 분산, 기포 및 세척 등의 작용에 의하여

섬유에 있는 불순물을 제거한다. 그러나 정련제는 한 가지만 가지고 모든 성능

을 만족시켜 주는 것은 거의 없으므로 두 가지 이상을 혼합하여 사용한다. 섬

유제품에 함유되어 있는 불순물을 제거하는 정련제는 우선 불순물에 침투하여

그 불순물을 유화, 분산, 용해시켜 제거하며 섬유를 취하시키지 말아야 하므로

섬유 각각에 대하여 적합한 정련제를 구분하여 사용하여야 한다. 예를 들면 섬

유소 섬유에는 알칼리성의 무기성 정련제, 단백질계 섬유에는 계면활성제나 용

제와 같은 유기성 정련제가 쓰인다.

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(2) 계면활성제의 구조

계면활성제 분자의 화학구조상의 특징은 분자의 한쪽에는 물과 친화성이

큰 친수기가 있고 반대쪽에는 기름과 친화성이 큰 친유기를 가지고 있는 것으

로 계면활성제에 많이 이용되는 친유기와 친수기의 예는 다음과 같다.

　 ○ 친수기 : 카르복실산염 -COOM

　　　 술폰산염 -SO3M

　　　 황산에스테르염 -OSO3M

　　　 아민염 -N+-HX-

　　　 4차암모늄염 [-N+-〕X-

　　　 피리디늄염 -+N X-

　　　 수산기 -OH

　　　 옥시에틸렌 -CH2CH2O-

　　 여기서, M : Na+, K+, NH4+

　　　　 X : Br, Cl

　 ○ 친유기 : 알킬기 CnH2n+1- (n : 8~20)

　　　알킬아릴기 CnH2n+1- (n : 8~15)

　　　　 CnH2n+1- (n : 3~)

표 4의 알코올의 물에 대한 용해도에서 알 수 있듯이 알코올의 탄소 사

슬이 길어질수록 친유성이 증가하여 즉 소수성이 커져서 물에 대한 용해도가

현저히 감소함을 알 수 있다. 이와 같이 계면활성제도 친유기에 비해 친수기가

발달되어 있으면 물에 잘 용해되는 반면 반대로 친유기가 발달되어 있으면 물

에 잘 녹지 않고 기름에 녹게 된다.

표 4. 물에 대한 알코올의 용해도

Alcohol Solubility (g/100g H2O)

CH3OH ∞

CH3CH2OH ∞

CH3CH2CH2OH ∞

CH3CH2CH2CH2OH 7.9

CH3CH2CH2CH2CH2OH 2.3

CH3CH2CH2CH2CH2CH2OH 0.6

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH 0.2

CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2OH 0.05

- 24 -

계면활성제는 이온 계면활성제와 비이온 계면활성제로 분류되는데, 이온

계면활성제는 수용액에서 해리되어 이온 또는 이온미셀(ionic micelle)을 생성

하여 계면활성을 나타내는 것이며, 비이온 계면활성제는 수용액에서 해리되는

작용기를 갖지 않으면서도 계면활성 작용을 나타내는 것으로 전기적으로 중성

이다. 이온 계면활성제는 다시 계면활성 현상을 나타내는 이온이 양이온 또는

음이온, 때로는 양성이온에 따르는 것에 의하여 양이온 계면활성제(cationic

surface active agents), 음이온계면활성제(anionic surface active agents)

및 양성계면활성제(amphoteric surface active agents)로 분류되며, 정련제로

쓰이는 계면활성제는 음이온 계면활성제와 비이온 계면활성제이다.

이온계면활성제

비이온계 계면활성제(25%~30%)

양이온계면활성제(5~8%)

음이온계면활성제(65~70%)

양성계면활성제 (2~3%)

음이온 계면활성제의 구조는 일반적으로 C12~C18의 친유기 직쇄탄소 사

슬과 사슬 끝에 이온화되는 극성기가 있는 두 부분으로 이루어지고 보통 친수

기가 이온화되어 생긴 작은 크기의 양이온은 표시하지 않는다.

cccccccccccccccccc-x

x는 친수기로써 이온화되며 다음의 예가 대표적인 음이온계면활성제이다.

● carboxylate(soap) RCOO-

● sul phonate RSO3-

● sulphate ROSO3-

● phosphate ROPO(OH)O- (monophosphate)

Sulphate에서는 S 원자가 O 원자를 통해 친유기에 연결되고 Sulphonate

에서는 S 원자가 친유기의 C 원자에 직접 결합하는 것으로 보통은 Aromatic

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ring에 결합된다. Sulphating이나 Sulphonating 시키는 약제는 같으나 반응물

질의 화학구조가 다른 것으로 수소원자가 Alcohol의 산소원자에 결합되어 있으

면 Sulphate가 생성되고 수소원자가 탄소원자에 연결되어 있으면 Sulphonate가

생성된다.

R-OH + SO3 → R-O-SO3- : sulphate

R-H + SO3 → R-SO3- : sulphonate

유기 Sulphate는 알코올과 황산의 Ester 반응에서도 생성되며 생성물이

Sulphonate와는 달리 불안정하며 특히 산성에서 가수분해가 잘 일어난다.

O ｜

ROH + HO-S-OH → ROSO3H ｜ O

다음의 표 5는 정련효과를 지닌 대표적인 음이온 계면활성제의 예와 구

조이다.

표 5. 대표적인 음이온 계면활성제의 구조 및 명명

통용되는 이름 구 조 식○ Carboxylate

soap(carboxylic acid salt) RCOOM

ethoxy carboxylate RO-(CH2CH2O)n-CH2COOM

ester carboxylate HO-XCOOM

COOR

○ Sulphate alcohol sulphate(AS)

고급알코올 황산 에스테르염

R-O-SO3M

RSO4M alcohol ether sulphate(AES)

(ethoxy sulphate, polyoxyethylene

alcohol sulphate)

R-O-(CH2CH2O)n-SO3M

sulphated glyceride (sulphated oil) RCOOCH2CH(OH)CH2OSO3M

○ Sulphonate alkyl benzene sulphonate(ABS) R-SO3M alkyl sulphonate

(paraffin sulphonate)

R-SO3M

paraffin-SO3M

- 26 -

비이온 계면활성제는 수용액에서 이온화하지 않고 극성(polarity)이 여

러 개의 작용기에 산재하게 되는데 보통 Oxyethylene[-CH2CH2O-]이나

Oxypropylene[-CH2CH(CH3)O-]이 여러 개 되풀이 되는 친수기 머리 부분(polar

head)과 비극성 꼬리(non-polar tail)를 갖는다.

RO-H + n CH2-CH2 → RO-(CH2-CH2O)nH

＼ / O

비이온 계면활성제의 용해도는 EO(ethylene oxide 혹은 oxyethylene)기

의 수가 많을수록 증가하고 섬유공정에 유용한 EO 단위는 8~30이다. -OH,

-NH2, -SH, -COOH, -CONH2 등의 반응성이 있는 수소 원자를 갖는 Alkyl 혹은

Alkyl 화합물과 Ethylene oxide를 반응시키면 Oxyethylene 사슬을 갖는

Polyether가 얻어진다.

표 6. 대표적인 비이온 계면활성제의 구조 및 명명

통용되는 이름 구조식

○ Alcohol ethoxylate(AE) R-O-(CH2CH2O)n-H

ethoxylated fatty alcohol, monoalkyl polyethylene glycol ether,

polyoxyethylene alcohol, alkyl polyoxyethlene glycol, alkyl alcohol polyether

○ Alkylphenol ethoxylate(APE) R-⌬-O-(CH2CH2O)n-H polyoxyethylene alkyl phenol, polyethylated alkylphenol

○ Fatty acid ethoxylate R-COO-(CH2CH22O)n-H

polyoxyethylene fatty acid ester, polyoxyethylene glycol ester(PEG ester),

fatty acid polyether

○ Fatty amine ethoxylate

R-NH-(CH2CH2O)n-H

R-N

＜(CH2CH2O)x-H

(CH2CH2O)y-H

ethexylated amine, alky polyoxyethylene amine,

polyoxyethylene alkylamine, alkylamine polyether

○ Ethoxylated alkanolamide R-CONH-(CH2CH2O)n-H

amide ethoxylate, polyethoxylated monoalkanolamide, monoalkanolamide

ethoxylate, fatty amide polyglycol ether, fatty acid amidepolyether

- 27 -

사슬 길이(즉 n의 갯수)는 Poisson 분포를 이루며 제조 조건에 의해 평

균은 같으나 분포가 다르게 된다. 일반적으로 비이온 계면활성제는 세정 및 유

화 기능이 우수하나 습윤성과 기포성은 음이온계면활성제에 비해 저조한 편이

다. 비이온 계면활성제의 대표적인 예는 표 6과 같다.

(다) 계면활성제의 성질

계면활성제는 용이하게 표면에 습윤되고, 내부로 침투하여 유류를 부화

하며, 고체입자를 분산 현탁시키고, 때 등의 오염물을 제거하는 성질을 가졌으

며, 이러한 성질은 계면활성제가 계면에 있어서 다른 계면장력 저하를 수반하

여 특유의 흡착을 일으키고, 용액 내에서 특수한 미셀 구조를 형성하며, 또한

소수기와 친수기가 각각의 사용목적에 따라 적당한 화학구조로 균형을 이루고

있는 것에 기인되는 것이다.

특히, 세정, 유화, 분산, 가용화, 습윤, 침투, 유연, 정전기 방지 등의

여러 가지 성질은 계면활성제 분자 중의 소수기와 친수기의 원자단 구조를 적

당하게 선택 조합하여 결합시킴으로써 이루어지는 것이다.

- 28 -

계면활성제 수용액농도

계면활성제의

성질 세정력

가용화능

표면장력

계면장력

계면활성제 수용액농도

계면활성제의

성질 세정력

가용화능

표면장력

계면장력

2-2-2. 실험 및 결과

(1) 경도에 따른 계면활성제의 표면장력

증류수에 CaCl/MgCl 7:3의 비율로 0ppm, 70ppm, 150ppm, 300ppm ,450ppm

의 용수를 제조 후 계면활성제(음이온)의 양에 따른 표면장력 측정하였다.

그림 8. 경도별 표면장력

그림 9. 계면활성제의 수용액 농도와 성질

- 29 -

그림 8은 용수 경도와 정련제 사용량 추가에 따른 표면장력을 측정한 것이

다. 일반적으로 H2O의 표면장력은 72dyne/cm이고, 계면활성제가 0.5%가 첨가되

면 표면장력은 30dyne/cm로 떨어지게 되는 것이 일반적이다. 계면활성제 사용

량 0.5g/ℓ의 표면장력은 30dyne/cm 정도로 측정되었으나 경도가 높아짐에 따

라 표면장력은 떨어지지 않는 것을 알 수 있었다. 이는 그림 9의 계면활성제의

수용액 농도와 성질에 대한 그래프와 상관이 있는 것이다. 계면활성제가 한계

미셀농도 이하일 경우에는 세정력, 가용화능력, 계면장력 모두가 성능을 발휘

하기 어렵게 된다. 이것은 계면활성제의 중요한 능력인 침투, 유화, 분산 능력

이 떨어지는 것으로 인하여 정련공정에서 정련제의 세정력은 떨어지고 같은 성

능을 발휘하기 위해서는 정련제의 많은 양을 추가해야만 하기 때문에 약제의

과다소비와 정련처리의 불량으로 인한 염색시 불균염 등의 문제점이 발생 될

수도 있다. 경도가 "0"에 가까울수록 소량의 계면활성제를 사용하여도 제품의

성능이 발휘됨과 동시에 적절한 사용량으로 생산공정에서 사용되는 조제의 양

을 줄일 수 있을 것이다.

(2) 경도에 따른 알칼리 용해성 변화

반응성 염색의 경우 사용되는 알칼리 사용량 20g/L의 용해성을 확인하기

위하여 경도별 제조된 용수에 첨가하여 1일 보관 후 유관으로 관찰하였다.

경도 0ppm의 경우는 전부 용해되어 맑은 상태였으나 70ppm 이후부터는 흐려지

고 150ppm 이상부터는 잔류 알칼리들의 침전물이 확인되었다.

그림 10. 경도별 용해성

(3) 경도에 따른 정련제의 알칼리 안정성

염색공정에서 알칼리의 사용은 필수적인 약품이다. 정련제가 알칼리 용액

중에서 안정한가를 실험하여 정련제의 효능을 비교 판단하기 위한 실험으로써

- 30 -

동일한 정련제를 사용하여 용수의 경도 영향에 따른 안정성을 시험하고자 하였

다.

시험방법은 다음과 같다.

▸ 실험온도 : 상온 ▸ 실험 용액량 : 100㎖ ▸ 정련제 적용농도 : 1g/ℓ ▸ 가성소다 용액 농도 : 15 , 25 , 30 , 33 , 35 , 37 , 40 g/ℓ 7단계 ▸ 용수 : 0 ppm, 70ppm, 150ppm, 300ppm, 450ppm 5단계 ▸ 측정시간 : 0 , 10분 , 30분 , 1시간 , 3시간 , 6시간의 6단계 ▸ 판정기준 : s(분리), t(흐림), dt(혼탁), c(투명)

위와 같은 방법으로 얻은 결과는 다음 표 7과 같다.

0ppm 조건에서는 30분후 40g/ℓ의 조건에서도 침전이 생기지 않으면서 뿌

옇게 흐린 상태이므로 정련제가 유화, 분산 되어있는 안정한 생태라 볼 수 있

었으며 1시간 이후부터 층 분리 현상이 나타났다. 70ppm 상태에선 30분경과 후

35g/ℓ의 조건에서 층 분리 현상이 나타났으며 경도가 높아질수록 조제가 견딜

수 있는 시간과 농도의 양은 현저히 나빠짐을 알 수 있었음.

- 31 -

표 7. 경도에 따른 정련제의 알칼리 안정성

시 료 명 결 과

경도 NaOH농도 10분후 30분후 1시간후 3시간 6시간

0 ppm

15g/ℓ t t s dt s t s t







70 ppm





35g/ℓ t s t s dt s t s t



150 ppm

15g/ℓ s t s dt s t s t s t



33g/ℓ s t s dt s t c s s t

35g/ℓ s t s dt s t c s s t

37g/ℓ s dt s dt s t c s s t

40g/ℓ s dt s dt s t c s s t

300 ppm

15g/ℓ s t c s c s c s c s




35g/ℓ s t c s s c c s c s

37g/ℓ s t c s s c c s c s

40g/ℓ s t s t s c c s c s

450 ppm





35g/ℓ s dt s dt s t s t s t



※ s (분리), t(흐림), dt(혼탁), c(투명)

- 32 -

(4) 흡수력 시험

흡수성의 경우 정련의 주가 되는 것은 정련제이고 정련제는 포지속의 기름

성분을 유화 분산시켜 포지 밖으로 끌어내는 작용을 하게 되므로 동일한 정련

제로 수질 영향에 따른 포지에 흡수되는 염액의 높이에 따라 정련 효과를 간접

적으로 비교 분석할 수 있다.

시험방법은 다음과 같다.

▸ 용수 : 0ppm, 70ppm, 150ppm, 300ppm, 450ppm ▸ 정련공정 : 정련제 1g/ℓ, 80℃× 20min 처리 ▸ 염료 : 5g/ℓ Blue G ▸ 침적 시간 : 20min

그림 11. 흡수력 시험

2-3. 경도에 따른 염료의 영향

일반적으로 분산염색의 경우, pH의 영향에 주의를 해야 하고 Ca, Mg는 분산

제와 결합하여 분산제의 효과를 저하시켜 염료응집 현상을 발생시키고, Fe,

Cu, Cr, Mn 등은 분산염료와 결합하여 칼라 변색과 염료의 분해를 일으키는 원

- 33 -

인이 생긴다. 반응성 염색의 경우도 마찬가지로 금속이온에 의한 변색이나 Cl

등의 영향에 주의를 해야 한다. 직접염료, 금속착염 염료 등 거의 모든 염료들

이 용수 중에 포함되어 금속이온의 영향을 간과 할 수는 없을 것이다. 색상 변

색의 경우 개별 염료의 성질과 성능에 따라 영향을 받지 않을 수도 있지만 공

통적인 상황은 경도성분(Ca, Mg)에 의해 염색의 준비단계인 염료의 용해시 문

제가 발생된다는 것이다. 이에 경도에 따른 분산염료, 반응성염료, 산성염료의

용해도의 문제점을 확인하고자 실험실 테스트를 진행하였지만 원단과 염액의

양 등이 작았기 때문에 현장과 같은 재연이 어려웠으며, 이를 보완하고자 현장

테스트를 진행하였다.

2-3-1. 분산염료

폴리에스테르 섬유용 염료인 분산염료는 물에 미립자(1/1000mm 정도) 상태

로 분산되어 합성섬유 특히 Polyester 및 Acetate 섬유 내부로 침투하어 염색

되는 염료이다. 분산염료와 수용성 염료(산성, 직접, Cation 염료 등)와의 가

장 큰 차이는 수용성이 극단적으로 작고(산성 및 Cation 염료의 약 1/10000)

염료크기가 비교적 작으며, 유기성/무기성의 Balance가 Polyester, Acetate에

가깝고 염기성이 적당히 있다는 점이다. 색상을 나타내는 색소성분 외에 포함

되어 있는 것은 분산제가 염료전체의 2/3 정도를 점하고 있는데, 분산제의 역

할은 미립화(1/1000 m/m 정도)된 색소입자가 염색 중에 응집되지 않도록 하는

것이다. 분산염료의 분류는 화학구조로 보면 Azo계, Anthraquinone계 및 기타

로 나누어지고, 염료 순성분의 수(數)로부터 단색 염료와 합 염료로 나누어지

며, 사용방법으로부터 직접형, 현색형(Azoic형)으로 나누어진다.

Acetate용인 일반 분산염료와 Polyester용 고압 분산염료의 차이에 대하여

살펴보면 다음과 같다. Acetate용 분산염료를 Polyester에 사용하면 일광 견뢰

도가 불량하고 염착성이 불충분하며 고온염색에서 Tar화를 일으킬 수 있어서

좋은 결과를 얻지 못한다. 반대로 Polyester용 분산염료를 Acetate에 사용할

경우 염착성이 불충분한 것이 많고 비경제적이나 일광견뢰도가 우수해서 담색

용에는 매우 좋다.

- 34 -

표 8. 분산염료의 구분

항 목 Acetate용 Polyester용 비 고

염료

친수성

염기성

분자 크기

대

대

소

소

소

대

염착

내광성

승화성

배합제 고온 분산성 보통 좋음 고온 염색성

현재 시판되고 있는 분산염료 중에 포함된 일반적인 배합제와 그 기능에 대

해서 보면 다음 표 9와 같다. 배합제의 배합비율은 염료에 따라 매우 다르며,

특히 염색방법, 즉 고온염색, Thermosol 염색, 날염 등에 따라 필요한 적용이

다르므로 배합비율 또한 다르게 제조하고 있다. (2배 이상)

표 9. 분산염료의 배합제

배 합 제 기 능 (역 할)

타몰계 분산제

리그닌 슬폰산계 분산제

고온염색용 분산제

습윤제

비산방지제 등

미립화 염료의 수중 분산촉진

미립화 염료의 수중 분산촉진

고온 응집 방지

염료분말 뭉침방지

염료분말 비산방지

분산염료의 Type에 따른 분류(E. SE. S)에 대해서 보면 분류의 기본 특성은

승화성이며, 그 기본적인 기준인 표준 염색 농도에서의 승화견뢰도(180℃× 30

초)는 대략 다음과 같다.

◦ E Type : 3급 이하

◦ SE Type : 3~4급 및 4급

◦ S Type : 4~5급 이상

승화 견뢰도를 주로 해서 분류한 이유는 승화견뢰도의 좋고 나쁨에 따라 염

료의 적용범위가 정해지는 것이 많고, 균염성 및 Carrier 염색성과 밀접한 관

계가 있으며 특히 승화견뢰도는 Thermosol 염색 및 날염 적용의 큰 요인이 되

기 때문이다.

- 35 -

각 염료 Type의 특징은 다음과 같다.

표 10. 분산염료 Type 특징

염료 type 특징

E Type

◦ 균염성, Carrier염색성 우수

◦ 담, 중색용에 유리

◦ 승화견뢰도 불충분

→ 농색, 날염, Thermosol 염색에는 주의 필요

SE Type

◦ 균염성, 승화견뢰도 비교적 우수

→ 농색, Thermosol 염색, 날염에 유리

◦ 담색용으로서는 균염에 주의할 필요 있음

S Type

◦ 승화견뢰도 우수

→ 농색, Thesmosol 염색, 날염에 유리

◦ 담색용으로서는 균염에 매우 주의해야 함

Polyester 가공사로 된 직물이나 Knit를 일반 액류 염색기로 염색할 때 일

반적으로는 SE Type 분산염료가 주로 많이 사용되고, 담색은 E Type 분산염료

가 사용되는데, 염료선정은 다음과 같은 기준으로 사용해야 한다.

◦ 균염성이 우수한 것

◦ Covering성이 우수한 것

◦ 후가공 내성이 우수한 것

◦ 승화견뢰도가 우수한 것

◦ Build up성이 우수한 것

(1) 분산 염료의 고온 응집성 시험

분산염료 및 분산제의 고온 응집성은 다음 3가지의 방법을 병용함으로써

그 경향을 알 수 있다.

(가) Dye-O-Meter법

Cheese, Beam 염색 등 소위 Filter 염색에서의 분산거동을 알수 있는

- 36 -

가장 좋은 방법이다. 승온 프로그램, 유량, 충진 밀도 등 실제조건과 잘 맞출

수 있으므로 매우 유용하며, 일반적인 측정법은 다음과 같다.

○ 시험조건

▸ 피염물 : Tetron Top 10g ▸ 염료 : 5% 염액 (500㎎) ▸ 조제 : 무첨가 또는 1 g/ℓ ▸ 욕비 : 1 대 25 (250㎖) ▸ Packing 밀도 : 0.31g/㎠ (17.6∅㎜× 135㎜)

(나) Color Pet 법

Color Pet를 사용해서 농후색 염색조건으로 염색을 하는 것으로 package

염색기 등의 실제 조건과 잘 일치하는 간편한 방법(Dye-O-Meter법보다 일치)이

며 그 측정법은 다음과 같다.

○ 시험조건

▸ 피염물 : Tetron Jersey 10g ▸ 염료 : 2.5g (25% o.w.f. 10g/ℓ) ▸ 액량 : 250㎖ (욕비 1 대 25) ▸ pH : 5.0 (유안 2g/ℓ․초산) ▸ 조제 : 1 g/ℓ

○ 평가방법

피염물 Case의 Cylinder에 내접한 부분에 부착하는 응집물의 상태를 판

정한다.

▸ ○ : 전혀 없다. 양호 ▸ △ : 조금 응집이 보인다. ▸ × : 응집이 있다. ▸ ×× : 응집이 현저히 많다. (잔욕은 전량 여과지 No.5-A로 여과한다.)

※ 피염물 Jersey의 감는 방법

Jersey 10g(100㎜× 400㎜)을 Case의 Cylinder에 감고 포가 움직이지 않

도록 또 액이 새지 않도록 양단을 둥근 고무로 막는다. Cylinder의 상하 각 1

㎝에 Seal tape를 감아서 사용한다.(상하에 구멍이 없는 본 시험용 Cylinder

- 37 -

사용할 때는 필요 없음)

(다) 고온여과법

염료액을 Blank 상태로 가열처리 후 여과하는 방법으로 매우 간편하지만

package염색과는 그다지 일치하지 않는다. 욕비가 작은 Jigger 염색 등에는 참

고가 된다.

이 방법은 실제의 염액 조성과 동일하게 조제된 염욕을 섬유을 넣지 않

은 상태(Blank욕)에서 가열처리(일반적으로는 130℃× 60분)하고 급냉한 후 정

량 여과지를 써서 흡인여과하고 그때의 여과지상의 남은 양과 그 상태를 판정

하는 방법이다.

이 방법은 매우 간편하지만 반면, 섬유를 넣지 않은 상태에서 가열하므

로 (Blank욕 처리) 실제의 염색과정과 그다지 맞지 않는다.

처리 후 냉각하기 때문에 실제 고온상태와 다르다(염료의 재결정 등으

로)는 등의 문제점이 있기 때문에 염액 순환식의 package염색기(Obermaier,

cheese, Bean)에 있어서는 현실의 소위 동적인 분산성 거동(Tarring 2차 응집)

과 일치하지 않는 결점을 가진다. 단, 욕비가 작은 고온 Jigger와 같은 것에는

비교적 적용이 잘 된다.

※ 참고

○ 분산염료의 고온응집에 대해서

▸ 염색과정 중 온도 상승에 따라 분산염료의 고온응집이 발생하는데, 그 원인은 미립화 된 염료입자는 그 표면 Energy를 적게 하고자 하므로 무

엇인가에 응집하려고 하기 때문이다. 응집을 일으키는 요인은 다음과 같

다.

- 염 료 : 용해도, 융점, 분자량(화학구조상)

- 입자의 형태, 크기, 결정형태(물리적)

- 표면전위, 표면활성도(물리화학적)

- 분산제 : 용해도, Cloud point, 분산력, 가용화력

- 섬 유 : oligomer, 부착유제

- 기 타 : 염색농도, 염욕첨가조제(균염제, 이염제, Carrier 등)

염색용수의 수질, pH, 승온 속도, 피염물의 밀도, 유량,

유속교반 상태

이처럼 극히 많은 요인이 복잡하게 작용하므로 이들 요인으로부터 간단

히 응집을 예상할 수는 없다. 그러나 아래와 같은 경우 응집이 일어나기 쉽다

- 38 -

고 알려져 있다.

○ 농후한 염료 분산액을 고온처리 할 때

Package 염색에서는 특히 승온 중(90~120℃)에 이 상태로 되므로 응집을

일으키기 쉽다. 120~130℃로 되어서 염착이 진행되면 응집은 없어진다.

○ 균염조제와의 상용성이 떨어질 때

Package 염색에 있어서 균염조제의 사용은 불가결하지만 균염조제 중에는

Nonion계의 것이 많이 포함되어 있어서 이중에는 고온 안정성이 충분치 못한

것이 있다. 이와 같은 것은 가용화력, 이염력은 일반적으로 크지만 고온에서

염료의 응집을 유발하기 쉽다.

▸ 섬유의 전처리 불충분으로 공정유제나 Oligomer가 많을 때 ▸ 염색용수에 Ca2+, Mg2+ 등이 많을 때 ▸ Carrier 병용 고온 염색일 때 : Carrier의 유화제에 Nonion계가 포함되어 있으면 100℃ 이상에서

안정성이 떨어지기 때문에 응집을 유발한다.

▸ 염욕 중에 다량의 염류가 첨가되었을 때 ▸ 직접염료, 반응염료와 1욕(2단)법으로 면 혼방품을 염색할 때 ▸ 염료의 분산액을 고온으로부터 냉각할 때 ▸ 수용성이 큰 염료에서는 급속한 냉각공정에 발생하는 용해도(상온에서 는 130℃의 약 1/5이 된다)의 저하로 재결정이 일어남

: 단, 냉각 시에 생긴 염료응집은 환원세정으로 간단히 떨어지므로

실제로 해는 적다.

표 11. 분산염료 목록

분 산 염 료

1. Yellow 3GE 7. Blue 2RSE

2. Red FB 8. Red BS

3. Blue FBL 9. T/Blue SGL

4. Orange H3R 10. N/Blue SGLS

5. Yellow GFS 11. Rubine GL

6. Yellow F3BS

다음은 분산염료의 고온 응집성을 알아보기 위해 언급한 고온여과법으로

분산제를 넣지 않고 100℃까지 승온 후 여과지를 이용하여 경도에 따른 염료의

- 39 -

응집여부를 Test 하였다.

그림 12. 분산염료 고온 응집성

Yellow GFS의 경우 0ppm에서의 Filter paper의 응집성은 양호하였으며,

70ppm 이상부터는 염료의 회합에 의한 분산성이 떨어지는 것을 확인 할 수 있

었으며, N/B 2GLS는 Yellow GFS의 경우보다는 편차가 작았으나 역시 경도가 높

아짐에 따른 염료의 응집성이 나빠지는 것을 확인 할 수 있었다. 이는 분산염

료에 함유되어 있는 분산제의 능력을 떨어트린 결과라고 추측 되어진다.

이것을 정확한 입자 크기의 분포를 알 수 있는 분석기기인 입도 분석기

를 이용하여 경도의 상승으로 인한 분산염료의 거동을 정확한 입자분포를 통하

여 확인 할 수 있었다.

경도 0ppm 에서의 Yellow GFS의 입도분포는 0.1㎛, 1㎛, 1000㎛의 위치에

분포 되어있으나 70ppm경도 에서는 10㎛의 입자 크기가 생성이 되었고, 300ppm

경도에서는 100㎛의 입자 크기 분포가 생성된 것을 확인 할 수 있었다.

좌측의 작은 크기의 분산염료들이 경도가 높아짐에 따라 우측의 큰 크기의

분포가 생성된 것을 미루어 짐작하면 이는 염색공정시 용수 중에 Ca, Mg등의

금속이온이 함유되어 있을 때에는 염료, 염료중의 분산제와 결합하여 분산제의

효과를 저하시켜 주어 염료 응집으로 인한 염반 등의 악영향을 나타나게 할 수

있음을 예상 할 수 있었다.

- 40 -

0 ppm 70 ppm

150 ppm 300 ppm

450 ppm

그림 13. 입도분석

(2) 염색성 실험

분산염료 11개를 사용하여 염색농도 0.5, 1, 3 % o.w.f.를 경도 0, 70,

150, 300, 450 ppm에서 염색성 실험을 하여 CCM값을 얻었다.

측정에 사용한 CCM의 기종은 Macbeth 제품이며 또한 염색농도 1 % o.w.f.

의 세탁, 마찰견뢰도를 측정하여 상호 비교하였다.

세탁견뢰도는 KS K ISO 105 C01 : 2007를 이용하였고, 마찰견뢰도는 KS K

0650 : 2006을 이용하여 견뢰도 값을 구하였다.

- 41 -

○ 염색성 Data

Dyestuff Suncron Red FBFiber Polyester 100%

염색농도(% o.w.f.) 경도(ppm) L* a* b* ΔE K/S

0.5

0 55.14 58.79 -0.18 - 520nm(5.030)70 57.01 58.08 -0.57 0.50 520nm(4.625)150 56.41 57.84 -0.28 0.37 520nm(4.797)300 56.60 57.40 -0.26 0.54 520nm(4.681)450 55.96 57.93 0.05 0.35 520nm(5.001)

1.0

0 50.50 63.79 3.95 - 520nm(9.684)70 50.98 63.31 3.40 0.39 520nm(9.167)150 50.43 63.63 3.93 0.06 520nm(9.799)300 50.15 62.70 3.75 0.42 520nm(9.594)450 50.06 62.79 3.68 0.42 520nm(9.753)

3.0

0 41.41 64.60 13.46 - 520nm(22.934)70 41.44 64.29 12.96 0.27 520nm(22.707)150 40.65 63.20 12.95 0.65 520nm(22.934)300 41.60 64.12 12.67 0.44 520nm(22.267)450 40.56 63.10 13.17 0.68 520nm(23.165)

Dyestuff Suncron Yellow 3GEFiber Polyester 100%


0.5

0 82.87 -4.69 79.11 - 450nm(13.810)70 81.63 -3.79 77.66 0.79 450nm(13.723)150 81.41 -4.57 76.59 0.96 450nm(13.468)300 81.58 -3.65 77.50 0.87 450nm(13.810)450 81.71 -3.06 77.22 1.11 450nm(13.385)

1.0

0 80.62 1.29 86.31 - 450nm(20.751)70 79.03 1.76 84.73 0.80 450nm(21.038)150 79.06 1.85 83.92 0.98 450nm(19.932)300 79.12 1.48 84.08 0.89 450nm(20.657)450 78.85 1.43 83.72 1.04 450nm(20.657)

3.0

0 75.31 11.55 90.00 - 450nm(24.391)70 74.33 11.65 88.61 0.58 450nm(23.886)150 73.95 11.93 88.32 0.78 450nm(24.262)300 74.02 11.78 88.98 0.60 450nm(25.747)450 73.56 11.75 87.21 1.11 450nm(23.520)

- 42 -

Dyestuff Suncron Blue FBLFiber Polyester 100%


0.5

0 51.38 -3.83 -36.71 - 630nm(4.594)70 50.88 -4.42 -35.66 0.71 630nm(4.707)150 50.72 -4.65 -34.87 1.12 630nm(4.662)300 50.81 -4.91 -34.95 1.21 630nm(4.713)450 5035 -5.25 -34.04 1.74 630nm(4.778)

1.0

0 42.37 -0.55 -39.91 - 630nm(9.376)70 42.41 -1.23 -39.20 0.59 630nm(9.312)150 42.53 -1.53 -38.88 0.85 630nm(9.208)300 42.22 -1.53 -38.61 0.92 630nm(9.291)450 42.00 -1.74 -38.39 1.11 630nm(9.528)

3.0

0 29.30 6.78 -40.67 - 630nm(22.267)70 29.40 6.52 -40.61 0.20 630nm(22.375)150 28.95 6.67 -40.22 0.30 630nm(22.485)300 29.03 6.21 -39.79 0.55 630nm(22.375)450 28.00 6.83 -39.83 0.91 630nm(24.391)

Dyestuff Suncron Orange H3RFiber Polyester 100%


0.5

0 60.85 44.72 55.75 - 470nm(9.776)70 60.38 44.05 55.43 0.41 470nm(9.988)150 60.19 44.29 55.38 0.34 470nm(10.109)300 60.69 43.94 55.31 0.41 470nm(9.730)450 60.49 43.48 54.99 0.65 470nm(9.753)

1.0

0 55.60 50.51 59.87 - 470nm(17.601)70 54.80 50.22 59.08 0.49 470nm(17.953)150 54.85 49.87 58.96 0.49 470nm(17.881)300 54.66 49.57 58.26 0.77 470nm(17.396)450 54.36 49.44 58.18 0.87 470nm(17.740)

3.0

0 46.51 55.53 53.47 - 470nm(25.464)70 46.56 55.30 53.56 0.17 470nm(25.464)150 45.90 54.96 52.41 0.55 470nm(25.188)300 46.26 55.00 52.66 0.37 470nm(24.783)450 45.83 54.84 52.39 0.57 470nm(25.464)

- 43 -

Dyestuff Suncron Red F3BSFiber Polyester 100%


0.5

0 44.37 60.96 5.80 - 530nm(14.354)70 43.92 60.82 6.12 0.28 530nm(14.839)150 45.43 60.48 4.81 0.75 530nm(12.792)300 44.20 60.15 5.80 0.30 530nm(13.987)450 43.68 60.11 6.02 0.48 530nm(14.739)

1.0

0 38.37 59.77 12.31 - 530nm(22.820)70 38.97 60.27 12.00 0.42 530nm(22.159)150 38.37 59.98 12.50 0.12 530nm(23.282)300 38.30 59.81 12.29 0.04 530nm(23.282)450 38.06 59.50 12.70 0.31 530nm(23.049)

3.0

0 32.45 54.36 19.49 - 530nm(27.099)70 32.04 53.55 49.80 0.49 530nm(26.942)150 31.47 51.98 20.17 1.30 530nm(25.605)300 31.64 52.52 19.97 1.00 530nm(26.183)450 31.72 52.92 19.97 0.85 530nm(26.787)

Dyestuff Suncron Red BSFiber Polyester 100%


0.5

0 51.01 55.63 16.26 - 520nm(8.373)70 51.10 55.46 16.36 0.10 520nm(8.286)150 50.28 55.77 16.80 0.45 520nm(8.985)300 50.59 55.21 16.27 0.25 520nm(8.568)450 50.56 55.24 16.41 0.28 520nm(8.623)

1.0

0 44.87 58.62 22.05 - 520nm(16.022)70 45.06 58.19 21.61 0.27 520nm(15.463)150 44.56 58.39 22.23 0.21 520nm(16.376)300 44.78 58.18 21.91 0.17 520nm(15.850)450 44.15 58.25 22.42 0.46 520nm(16.935)

3.0

0 36.78 56.20 27.60 - 520nm(25.188)70 36.79 56.70 28.14 0.29 520nm(26.942)150 36.66 56.17 27.77 0.12 520nm(25.605)300 36.43 55.94 27.79 0.27 520nm(25.891)450 36.33 55.67 27.62 0.34 520nm(25.464)

- 44 -

Dyestuff Suncron Yellow GFSFiber Polyester 100%


0.5

0 83.56 -5.31 74.97 - 430nm(6.748)70 82.76 -5.02 74.35 0.38 430nm(6.968)150 82.60 -5.04 73.60 0.58 430nm(6.713)300 83.00 -4.55 74.29 0.49 430nm(6.808)450 82.56 -4.35 74.01 0.69 430nm(6.832)

1.0

0 81.19 -0.68 84.42 - 430nm(12.642)70 79.90 -0.52 82.68 0.72 430nm(12.792)150 80.99 -0.49 83.66 0.27 430nm(12.388)300 80.01 -0.08 82.52 0.80 430nm(12.532)450 80.46 -0.09 82.68 0.68 430nm(12.212)

3.0

0 77.09 6.39 90.91 - 430nm(21.842)70 75.48 7.07 87.62 1.26 430nm(20.379)150 75.59 7.1 88.30 1.07 430nm(20.941)300 75.62 6.97 87.80 1.16 430nm(20.471)450 75.75 6.22 87.03 1.28 430nm(19.255)

Dyestuff Suncron Blue 2RSEFiber Polyester 100%


0.5

0 43.74 2.32 -39.35 - 620nm(7.295)70 43.82 2.13 -39.16 0.16 620nm(7.254)150 45.64 1.41 -38.36 1.22 620nm(6.229)300 43.82 1.92 -38.88 0.35 620nm(7.227)450 43.96 1.76 -38.72 0.49 620nm(7.148)

1.0

0 34.89 6.46 -41.35 - 620nm(14.496)70 34.96 6.24 -41.12 0.18 620nm(14.448)150 34.29 6.23 -40.59 0.48 620nm(14.939)300 34.77 6.13 -40.83 0.31 620nm(14.544)450 34.44 6.06 -40.39 0.53 620nm(14.641)

3.0

0 22.91 13.50 -37.77 - 620nm(25.891)70 22.42 13.72 -37.16 0.53 620nm(25.891)150 23.52 12.97 -38.84 0.85 620nm(27.580)300 22.10 13.60 -36.74 0.80 620nm(26.332)450 23.12 13.08 -37.40 0.33 620nm(25.325)

- 45 -

Dyestuff Suncron T/Blue SGLFiber Polyester 100%


0.5

0 66.46 -20.44 -28.47 - 680nm(4.187)70 66.01 -21.13 -27.41 0.82 680nm(4.383)150 66.22 -21.32 -27.33 0.92 680nm(4.366)300 66.08 -21.13 -26.60 1.21 680nm(4.230)450 66.22 -21.07 -26.10 1.44 680nm(4.151)

1.0

0 59.81 -20.19 -33.01 - 680nm(7.941)70 59.07 -20.62 -32.44 0.53 680nm(8.514)150 58.68 -20.69 -32.14 0.76 680nm(8.734)300 59.23 -20.64 -32.27 0.57 680nm(8.390)450 59.17 -20.48 -31.86 0.70 680nm(8.168)

3.0

0 46.16 -15.20 -37.78 - 680nm(20.846)70 45.88 -15.31 -37.31 0.28 680nm(20.941)150 45.71 -15.37 -37.00 0.46 680nm(20.846)300 45.84 -15.44 -37.26 0.35 680nm(21.135)450 45.14 -15.11 -37.34 0.52 680nm(21.842)

Dyestuff Suncron N/Blue 2GLSFiber Polyester 100%


0.5

0 37.46 -5.38 -26.47 - 620nm(9.661)70 36.71 -5.21 -26.66 0.45 620nm(10.258)150 37.70 -5.44 -26.96 0.29 620nm(9.684)300 37.97 -5.48 -26.60 0.29 620nm(9.355)450 36.75 -5.25 -16.64 0.41 620nm(10.258)

1.0

0 27.68 -2.07 -26.21 - 620nm(19.174)70 27.91 -2.19 -26.29 0.18 620nm(19.013)150 28.53 -2.45 -26.40 0.65 620nm(18.244)300 27.43 -1.99 -26.05 0.19 620nm(19.420)450 28.12 -2.23 -26.07 0.33 620nm(18.393)

3.0

0 18.49 2.53 -18.59 - 620nm(26.633)70 18.20 2.75 -18.01 0.53 620nm(26.183)150 18.13 2.82 -17.84 0.67 620nm(26.332)300 18.57 2.42 -19.33 0.51 620nm(27.257)450 18.05 2.72 -18.22 0.52 620nm(26.942)

- 46 -

Dyestuff Suncron Rubine GLFiber Polyester 100%


0.5

0 42.23 50.58 6.97 - 520nm(10.731)70 41.79 50.58 6.79 0.25 520nm(11.127)150 42.29 50.79 6.75 0.17 520nm(10.786)300 41.97 50.59 6.60 0.26 520nm(11.011)450 41.89 50.65 6.81 0.20 520nm(11.098)

1.0

0 35.38 50.63 10.67 - 520nm(19.093)70 35.64 50.87 10.22 0.34 520nm(19.013)150 34.96 50.25 10.36 0.32 520nm(19.420)300 35.34 50.56 10.10 0.34 520nm(19.093)450 34.62 49.97 10.42 0.51 520nm(19.759)

3.0

0 26.76 41.86 13.34 - 520nm(25.747)70 26.53 41.46 12.99 0.29 520nm(25.747)150 26.31 40.97 12.92 0.51 520nm(25.605)300 26.24 41.10 12.98 0.50 520nm(26.036)450 26.09 41.47 13.15 0.48 520nm(27.099)

- 47 -

○ 견뢰도 결과

Dyestuff Suncron Red FBFiber Polyester 100%

경 도(ppm)

세탁견뢰도 마찰견뢰도오염(급) 변퇴

(급)건

(급)습

(급)Acetate Cotton Nylon Polyester Acylic Wool0 4 4-5 4 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-570 3-4 4-5 3-4 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5150 3-4 4-5 3-4 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5300 3-4 4-5 3-4 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5450 3-4 4-5 3-4 4-5

수질에 의한 염색성 조사 및 불량요인...

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