최근 염색 업계는 국제 유가의 급격한 상승에 따라 염색 원가에서 상당한 비중을 차지하는 에너지 비용이 날로 증가하는 어려움에 직면해 있다. 이에 따라 에너지 비용 절감 차원에서 연속염색(continuous dyeing)과 침염(exhaust dyeing)의 중간 형태인 'Cold Pad Batch Dyeing'이 염색 염색를 중심으로 급속도로 확산되고 있다. 지난 18일한국염색기술연구소에서 영남대학교 지역협력연구센터(RRC/PDRC) 주관으로 열린 제3회 산업체 Recall 교육강좌에서도 에너지 절감과 함께 인건비 절감, 기계설치 비용 최소화, 상온 방치 염색 가능과 작업의 간편성, 염료 및 조제 사용량 감소, color yield 극대화 등의 장점으로 높은 생산성과 경제성을 인정받은 'Cold Pad Batch Dyeing'이 삼일염직(주)의 조광호 상무이사의 발표로 소개돼 참석자들의 지대한 관심을 끌었다. -편집자주- 1. 전처리좋은 염색물을 얻기 위해서는 전처리를 충분히 하는 것이 필수적이다. 특히 Cold Pad Batch 염색은 염액에 침지하는 시간이 침염에 비해 대단히 짧으므로 더욱 더 철저한 전처리 공정이 요구된다. Cold Pad Batch 염색에 사용되는 원단의 전처리 공정에서 유의해야 할 사항은 다음과 같다. ·전처리 된 피염물의 침투도가 양호해야 한다 : 호발 정련 표백을 충분히 하지 않아 침투 상태가 불량하면 padding시 염액의 침투가 불균일하여 불균염이 발생하기 쉽기 때문이다.·알칼리, 표백제, 조제 등이 잔류하지 않아야 한다 : 알칼리, 표백제 등이 잔류하면 염료의 가수분해 혹은 부분적인 파괴에 의해 염색 농도가 저하되거나 불균염이 발생한다. 또한 padding bath의 염색속에 축적되어 tailing을 유발할 수 있으므로 주의하여야 한다. 그리고 전처리에 사용된 정련제와 같은 계면활성제류와 조제가 남아 있으면 padding시 거품이 발생되어 speck, 거품얼룩과 같은 불량이 발생할 수 있다. ·피염물은 충분히 냉각되어야 한다 : 전처리 완료 후 건조된 원단의 온도가 과도하게 높으면 padding bath의 온도를 상승시켜 염액의 안정성(stability)을 저하시켜 tailing의 원인이 된다.2. Padding·염료의 용해도(solubility) : 일반적으로 반응성 염료는 용해성이 우수하지만 Cold Pad Batch 염색에는 비교적 고농도의 알칼리, 무기염 등이 염액 속에 혼합되어 사용되므로 이러한 조건에서도 용해도가 우수한 염료를 선택하여야 한다. 염료의 용해도를 높이기 위해 요소가 흔히 사용된다. ·padding액의 안정성(stability) : padding의 안정성은 사용되는 알칼리 종류에 따라 차이가 있다. 안정성 증진을 위해 알칼리에 규산소다를 첨가하면 효과적이다. 반응성 염료의 가수분해를 방지하기 위해 염액과 알칼리액을 별도의 통에 보관하고 정량펌프(metering device)를 이용하여 4:1정도로 혼합하여 사용한다. 반응성 염료의 stability time 동안에 padding액이 2회 이상 교체되어 가수분해로 인한 염료 농도 저하를 방지하여야 한다. 특히 염액의 renewal time을 설정할 때 혼합 염료 중 가장 짧은 stability time을 가진 염료를 기준으로 하여야 한다. 그림 1은 renewal time 설정을 위한 계산법이다. ·반응성 염료의 고착시간(fixation time) : 염색에 사용되는 알칼리 종류, padding액의 온도에 따라 염료의 고착시간에 달라질 수 있다. 가능한 한 고착시간이 비슷한 염료를 사용하되 그 중에서 가장 긴 고착시간을 가진 염료를 기준으로 batching time을 설정하여야 한다. ·Liquor pick up : 면직물의 경우 Liquor pick up은 대략 60-80% 정도이나 레이온직물은 70-100%, 합성섬유와 셀룰로오스섬유의 혼방 및 교직물은 50-70%가 일반적이다. Liquor pick up이 높으면 renewal time이 짧아져 padding liquor의 안정성을 높일 수 있는 장점이 있다. 반면 Liquor pick up이 낮은면 moire, sewing mark 등을 방지할 수 있으며 batching하여 방치하는 동안에 batcher의 회전을 하지 않아도 되는 장점이 있다. 그리고 니트와 같이 batching하기 어려운 경우에 plait down 할 수 있는 장점도 있다. 따라서 피염물의 종류, 혼율, 특성 등에 따라 Liquor pick up을 다소 조절하여 작업할 수 있다. ·Tailing : 일반적으로 염료의 친화성(affinity)이 크면 선택 흡수에 의해 작업시간 부분의 색상 농도가 진하고 뒤로 갈수록 농도가 약해지는 경향이 있는데 이러한 현상을 tailing이라고 한다. Tailing을 방지하기 위해 선택 흡수성이 비슷한 염료를 조합하여 사용하거나 batch의 염료 농도보다 공급액의 농도를 높여 주는 방법이 많이 이용된다. 이와 반대로 물에 비해 섬유에 대한 염료의 친화성이 작을 경우 작업시간 부분의 색상 농도가 연해지는 현상을 reversed tailing이라 한다. 비스코오스레이온은 면직물보다 높은 친화성을 가지고 있으나 cold pad batch 염색의 경우 padding 시간이 극히 짧으므로 염료보다 물의 선택 흡수성이 높다. 따라서 reversed tailing이 발생할 수 있는데 이를 방지하기 위해 무수망초와 같은 중성염을 padding액에 첨가하여 염료의 친화성을 높여 주기도 한다. 그림 2는 tailing 발생 경향을 도표로 나타낸 것이다. ·알칼리의 종류 : cold pad batch 염색에 사용되는 알칼리의 종류와 사용량은 반응성 염료의 종류에 따라 달라질 수 있으나 주로 가성소다, 소다회, 규산소다 등을 적당히 혼합하여 사용한다. 일반적으로 규산소다는 염색 농도와 염료의 안정성을 높여 주므로 알칼리액에 첨가하여 많이 사용하는데 염색 후 충분히 세정하여 피염물에 잔류하지 않도록 하여야 한다. 규산소다의 제거가 불충분하면 염색물의 촉감이 뻣뻣해지거나 오염이 발생할 수 있으므로 특별한 주의가 요구된다. ·Padding액의 침투성 : padding액의 침투성이 불량하면 불균염이 발생하거나 훌륭한 염색 외관을 얻을 수 없다. 침투성을 증진하기 위해서 기본적으로 전처리 상태가 우수해야 한다. 그러나 두꺼운 직물이나 고밀도 직물, 합성섬유의 혼율이 높은 직물과 같이 padding액이 침투하기 어려운 경우에는 침투제(penetering agent)를 사용하여 침투도를 높이거나 padding bath내의 침지시간(immersion time)을 연장하여 침투가 충분히 이뤄지도록 하여야 한다. 침지시간을 연장하기 위해서 padding 속도를 낮출 수도 있고 padding bath 내의 침지길이를 늘일 수도 있다. cold pad batch에 사용되는 침투제는 알칼리, 중성염과의 상용성(compatbility)이 우수해야 하며 거품 발생이 적어야 한다. 3. Batching·batching 온도 : bartching 후 대기온도에 따라 염착농도나 염착시간이 달라질 수 있다. 온도가 낮으면 염착시간이 길어지고 농도가 낮아지며 특히 바깥쪽에 감긴 부분과 변사의 농도가 많이 떨어지게 된다. 지나치게 온도가 낮으면 batching 시간을 늘려주어도 충분한 농도가 얻어지지 않으며, 미고착염료의 이염현상으로 불균염이 발생하게 된다. 반대로 온도가 너무 높으면 반응성염료의 가수분해로 인해 농도저하와 tailing이 발생할 수 있으므로 batching 온도를 적당하게 유지시켜야 한다. 일반적으로 15-30。C 정도가 적당한 온도이다. 온도에 따라 batching 시간을 조절하는 것이 필요하다. ·padding 시간 : padding 시간이 지나치게 길어지면 염착시간의 차이로 피염물의 시작부분과 끝부분의 농도 차이가 발생될 수 있으며 공기과 접촉하기 쉬운 변사부분에 불균염이 생길 수 있으므로 작업시간은 30분을 넘기지 않는 것이 좋다. ·장력(tension) : 비교적 liquor pick up이 크고 장력이 심하게 작용하면 sewing mark, moire가 발생하기 쉬우므로 가능한 한 장력이 적은 것이 바람직하다. 특히 니트나 파일직물과 같이 장력에 의해 쉽게 조직이 변형되거나 외관이 나빠지는 원단은 권취방식 보다 최소의 장력으로 적업할 수 있는 적재방식이 유용하다. ·batching 원단의 밀봉 : batching이 완료된 원단은 즉시 비닐 등으로 밀봉하여 공기와의 접촉을 차단하여야 한다. 그렇지 않으면 공기 중에 포함되어 있는 산성가스의 작용에 의해 알칼리의 중화가 일어나게 되어 염착농도가 저하된다. 그리고 rolling up할 때 변사가 가지런하게 되도록 하여야 한다. 그렇지 않으면 공기접촉 부분이 중화되거나 부분적인 건조가 일어나 변사얼룩의 원인이 되므로 주의하여야 한다. ·응축수 발생방지 : batching 후 실내온도가 지나치게 떨어지면 밀봉한 비닐에 응축수가 발생되어 피염물에 접촉하여 얼룩의 원인이 된다. 이것을 방지하기 위해서 원단을 충분한 도포(leader)로 감싸주어 보온하여야 한다. 그리고 가능한 한 padding한 장소와 동일한 곳에서 방치하여야 하며 실내온도를 계절에 따라 응축수가 발생하지 않을 정도의 적당한 온도로 유지하는 것이 중요하다. ·soaping : 견뢰도가 우수한 염색물을 얻기 위해서는 soaping을 철저히 하여야 한다. soaping이 부족하여 미고착 염료가 잔류하게 되면 견뢰도가 자하될 뿐 아니라 변색의 원인이 될 수도 있다.
