폴리에스터 염색에서 분산 염료 평활제 적용

분산 염료는 주로 폴리에스터, 스판덱스, 나일론, 아세테이트 섬유와 같은 소수성 섬유 염색에 사용됩니다. 섬유 염색 기술의 지속적인 발전과 함께 다양한 종류의 균염제 또한 상당한 발전을 이루었습니다.

1. 고온 염색용 평활제

고온 고압 염색에 분산 염료를 사용할 때, 염료의 분산성, 평탄성, 이행성 부족 및 가열 속도 제어 미흡 등의 요인으로 인해 염색 불균일이 흔히 발생합니다. 특히, 가는 데니어 폴리에스터 섬유는 선밀도가 매우 낮고 표면적이 넓어 염료의 염색 속도가 빨라집니다. 또한, 섬유 구조가 치밀하여 염료가 섬유에 완전히 침투하기 어렵기 때문에 일반 폴리에스터 섬유에 비해 염색 불균일이 더욱 두드러지게 나타납니다. 염색 과정에서 고온 분산 평탄제를 사용하면 직물의 평탄 효과를 개선하고 제품 품질을 향상시킬 수 있습니다.

일반적으로 비이온성 분산 염료의 경우, 비이온성 계면활성제를 균염제로 사용할 수 있습니다. 두 물질은 소수성 결합을 형성하여 염색 속도를 늦추고 균염 효과를 얻을 수 있습니다. 비이온성 분산 균염제 분자 중에서 폴리옥시에틸렌 에스테르형 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 에테르형 계면활성제보다 균염성이 우수하며(에스테르형 구조가 에테르형 구조보다 폴리에스테르에 대한 친화력이 더 큼), 벤젠 고리를 포함하는 계면활성제는 지방족 계면활성제보다 균염성이 우수합니다.

그러나 비이온성 계면활성제는 폴리에스터의 고온 염색 과정에서 탈수되기 쉽고, 옥시에틸렌 사슬과 염료 분자 내의 하이드록실기, 아미노기 등의 작용기 사이의 결합은 분자간 힘이 부족한 물리적으로 느슨한 흡착으로, 분산성과 용해도가 떨어집니다. 특히 탁점이 낮은 비이온성 계면활성제를 사용하면 염료 응집이 쉽게 발생할 수 있습니다. 반면 음이온성 계면활성제는 염료 입자 표면에 흡착되어 강한 음전하층을 형성하므로 염료 입자 간에 강한 전기적 반발력이 발생하여 안정적인 분산 상태를 유지합니다. 또한 분산 염료의 결합성 고분자에 대한 강력한 분산 능력을 통해 염료의 응집을 줄이고 염색액 내에서 염료를 안정적으로 유지시켜, 비이온성 계면활성제의 낮은 탁점으로 인한 염료 응집으로 발생하는 얼룩 문제를 해결할 수 있습니다.

우수한 성능을 지닌 고온 균염색제는 비이온성 계면활성제와 음이온성 계면활성제의 시너지 및 증강 효과를 이용하여 배합되며, 각 성분의 구조가 서로 다른 기능을 수행합니다. 음이온성/비이온성 계면활성제(일부 제품에는 담체도 첨가됨)를 배합하여 만든 고온 균염색제 제품은 다양합니다. 각 성분의 구조는 크게 다음과 같은 기능을 합니다. 1) 에톡시 구조는 염색 과정에서 분산된 염료를 포집하여 염료의 염색 부위를 증가시키고 염색 시간을 지연시킵니다. 2) 염색 온도가 특정 임계값에 도달하면, 방향족 화합물 구조는 폴리에스터 섬유를 빠르게 가소화 및 팽윤시켜 폴리에스터의 유리전이온도를 20~25℃ 낮춥니다.℃이는 섬유 내 기공을 현저하게 증가시켜 염료가 섬유에 빠르고 강하게 염색되도록 하며, 동시에 염료의 용매 역할을 하여 섬유 내 염료가 섬유에서 지속적으로 탈착되고 뚜렷한 이동(염료 이동)을 일으켜 균일 염색 효과를 얻을 수 있도록 합니다.

일부 계면활성제 복합 제품은 거품 발생력이 강하여 고속 염색기나 저농도 염색에서 문제를 일으키기 쉽습니다. 따라서 저거품성 평탄화제가 필요합니다. 해결책으로는 고온에서 매우 효과적인 소포제, 특히 실리콘 소포제를 첨가하는 방법, 또는 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 공중합법을 이용하여 저거품성 제품을 얻는 방법 등이 있습니다.

2. 열염색용 평활제

분산 염료를 이용한 열염색 공정 중에는 이염 현상이 흔히 발생하여 직물 표면에 색점, 불균일한 색상, 줄무늬 등의 결함이 생기고 염색이 고르지 않게 됩니다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 이염 방지제를 사용해야 합니다. 현재 사용되는 이염 방지제에는 알긴산나트륨과 아크릴 공중합체 두 가지 종류가 있습니다. 알긴산나트륨은 균일 염색성이 떨어지는 반면, 아크릴 공중합체는 이염 방지 효과가 우수하고 염색 결함이 발생하지 않습니다.