나프탈렌(NNO)을 사용하는 분산염료 제조업체 중, 다음 사항에 대한 실험실 데이터를 보유한 업체의 경우 Jiefa ES-3 리그노설포네이트 나트륨 분산제와 나프탈렌계 분산제의 비교.
결론
- 올리고머는 염료가 아니라 폴리에스터에서 유래합니다. 섬유의 약 1~3 %가 올리고머이며, 대부분 고리형 삼량체입니다. 이는 130 °C에서 용액으로 방출된 후, 용액이 냉각되면서 결정으로 형성됩니다. 올리고머의 양은 섬유에 따라 결정됩니다.
- 하지만 용액 속의 올리고머도 마찬가지로 최고 온도에서 분산 염료 입자들이 서로 뭉치게 합니다.염료가 이 과정을 견뎌낼 수 있는지 여부는 염색 공장이 아니라 염료에 포함된 분산제에 의해 결정됩니다.
- 나프탈렌(NNO)은 110 °C 이하에서 열적 안정성을 보이며, 130 °C 분산성 시험(E/1)에서 불합격 판정을 받습니다. 최고 온도에 도달하면 올리고머가 도달하기도 전에 염료는 이미 보호되지 않은 상태가 됩니다. 나프탈렌 분산형 염료는 올리고머 관련 문제 전반을 염색 업체에 맡기게 됩니다.
Jiefa ES-3의 가격은 나프탈렌(NNO)과 비슷하거나, 약간 더 비쌉니다., 또한, 0.25 bar의 패키지 염색 압력과 잔류 등급 4–5 조건에서 폴리에스테르가 포함된 염색욕 내에서 130 °C까지 염료의 안정성을 유지하며, 이는 1.0 bar 이상 및 등급 1–2 조건에서 사용되는 나프탈렌계 분산제와 대비된다.
올리고머란 무엇이며, 어떤 역할을 하는가
폴리에스터에는 중합 과정에서 남은 1~3개의 짧은 중합체 사슬이 포함되어 있으며, 대부분은 고리형 삼량체입니다. 실온에서는 이들이 섬유 내부에 머무릅니다. 130 °C가 되면 중합체가 펼쳐지면서 올리고머가 섬유 표면으로 이동하고, 그중 일부는 용액 속으로 넘어갑니다. 이 올리고머는 물에 거의 녹지 않기 때문에 용액이 포화 상태가 되면 미세한 입자로 나타나며, 용액이 식으면서 결정으로 형성됩니다. 모든 폴리에스테르 로트는 염색욕에 고유한 올리고머를 유입시키며; 마이크로파이버, 양이온성 염색 가능 폴리에스터, 그리고 130°C에서 오랫동안 유지되는 고정력이 더 큰 효과를 선사합니다.
이 문제의 표면적인 부분은 모든 염색 공장에서 흔히 접하는 현상입니다. 원단과 원사에 묻은 흰색 분말은 짙은 색상에 하얀 서리처럼 흰 반점을 남기고 칙칙한 느낌을 주며, 촉감이 거칠어지게 만듭니다. 또한 용기 벽면, 노즐, 필터, 열교환기 등에 침전물이 쌓여 염색기 세척 빈도가 늘어나게 됩니다. 패키지 염색기, 날실 빔 염색기, 기류 염색기가 가장 큰 피해를 입는데, 이는 원사가 층을 이루고 염액 비율이 낮아 침전물이 집중되기 때문입니다.
이 글은 바로 그 보이지 않는 절반에 대해 다루고 있습니다. 뜨거운 용액 속의 올리고머 입자는 소수성을 띠며, 염료 입자가 이 입자들에 달라붙고, 입자들끼리도 서로 달라붙습니다. 이 물질들은 염료 입자와 유리 타르를 끈적거리는 덩어리로 뭉치게 하고, 분산형 터키석 블루, 마젠타, 분산형 바이올렛과 같은 민감한 염료의 응집을 가속화합니다. 그 결과 염료 품질 결함과 똑같이 보이는 염료 반점, 얼룩, 타르 얼룩이 발생합니다. 염색 공장은 염료의 탓으로 돌리고, 130°C 필터 테스트에서 이상이 없었던 염료 제조사는 섬유의 탓으로 돌립니다.
왜 표준 검사에서는 나타나지 않는가
130 °C 고온 분산성 시험(GB/T 5541)과 71 °C 시험(AATCC 146)은 섬유나 올리고머가 전혀 포함되지 않은 깨끗한 물에서 수행됩니다. 염료가 이 두 가지 시험을 모두 통과하더라도 폴리에스테르로 가득 찬 용액에서는 불합격 판정을 받을 수 있습니다. 올리고머 저항성은 섬유가 포함된 검사에서만 관찰될 수 있습니다. 가장 실용적인 방법은 차압을 기록하며 실험실에서 패키지 염색을 수행하는 것입니다. 천공 튜브에 채워진 폴리에스터는 130 °C에서 자체 올리고머를 방출하며, 염료가 응집되면 패키지 양쪽의 압력 차이가 증가합니다. 압력 곡선이 평탄하다면, 이는 분산제가 올리고머가 존재하는 상태에서도 염료를 안정적으로 유지했음을 의미합니다.
두 종류의 염료 제조업체, 서로 다른 두 가지 경험
고품질 리그노설포네이트를 사용하는 염료 제조업체들은 올리고머로 인한 얼룩 현상에 대해 거의 듣지 못합니다. 열 안정성이 높은 리그노설포네이트는 130°C에서 유지되는 동안 염료 입자에 붙어 있으며, 올리고머가 염색욕에 유입되는 동안에도 정전기적 및 입체적 안정화 작용을 유지하고, 올리고머 입자를 현탁 상태로 유지하여 더 많은 양이 배수 시 함께 배출되도록 합니다. 그들은 분산제에 더 많은 비용을 지불했고, 그 대가로 올리고머 제어 기능도 얻게 되었습니다.
나프탈렌(NNO)을 사용하는 염료 제조업체들은 이 물질에 대해 끊임없이 듣지만, 대개 그 사실을 인지하지 못합니다. 나프탈렌(NNO)은 가격이 저렴하고 분쇄가 빠르며 얼룩이 거의 생기지 않지만, 열안정성은 110 °C 미만이며 약 20 % 염을 함유하고 있습니다. 저희 연구실에서 시험한 두 가지 상용 시료는 모두 순수한 물에서 130 °C 시험 시 E/1 등급을 받았으며, 심각한 응집 현상이 나타났습니다. 올리고머를 첨가하면 상황은 더욱 악화됩니다. 그 후 염색 공장에서는 가능한 모든 조치를 취합니다. 120–130 °C에서 고온 배수 처리, pH 9–9.5 조건에서 알칼리 안정성 염료를 사용한 알칼리 염색, 고온 환원 세척 및 올리고머 분산 보조제를 활용합니다. 이 방법들은 모두 이미 빠져나온 올리고머를 제거할 뿐입니다. 130 °C에서 유지되는 동안 염료가 응집되는 것을 막을 수 있는 방법은 없습니다. 이는 염료 내부의 분산제에 의해 결정되기 때문입니다. 나프탈렌 사용자는 올리고머 문제를 피하지 못했습니다. 그 문제를 다른 곳으로 떠넘겼을 뿐입니다. 사리 원단과 같이 얇고 헐렁한 원단에서는 서리 자국이나 얼룩이 눈에 잘 띄지 않지만, 포장용 원단, 촘촘한 니트 원단, 짙은 색상 원단 및 수출용 주문품에서는 그렇지 않습니다.
ES-3: 나프탈렌을 기준으로 가격이 책정된 리그노설포네이트
ES-3 이는 천연 침엽수 리그닌을 원료로 하여 한외여과를 통해 정제된 Jiefa ES 시리즈 나트륨 리그노설포네이트 분산제의 범용 등급 제품입니다. 가격은 나프탈렌(NNO)과 비슷하거나, 매우 저렴한 나프탈렌을 구입하는 경우에는 약간 더 비싸며, 사용량도 비슷하고 동일한 모래 분쇄 공정에 적용됩니다. 나프탈렌 사용자가 얻을 수 있는 이점은 130 °C에서 중요한 특성을 갖는다는 점입니다: 150 °C의 열안정성과 약 1 %의 염 함량을 갖는다. 올리고머가 염색조에 유입되면 분산제가 염료에 달라붙어 염료가 응집되지 않으며, 그 결과 올리고머의 상당량이 원단이나 기계에 남지 않고 배수구를 통해 배출됩니다.
한 가지 솔직한 한계: ES-3는 나프탈렌보다 폴리에스터를 더 잘 염색한다 (흰색 폴리에스터에 분산제 단독으로 측정했을 때, 나프탈렌(NNO)의 경우 0.2–1.4인 데 비해 ΔE는 약 7입니다). 네이비, 블랙 및 기타 짙은 색상의 경우 이는 문제가 되지 않습니다. 밝은 색상이나 연한 색상의 경우 해당 염료별로 확인해야 하며, 당사는 변경을 진행하기 전에 고객과 함께 이를 확인합니다.
실험실 분석 결과: ES-3 대 나프탈렌계 분산제
지표 | 나프탈렌(NNO), 시판 제품 2개 | MF (나프탈렌계) | Jiefa ES-3 |
화학 | 나프탈렌 설포네이트-포름알데히드 축합물 | 메틸나프탈렌 설포네이트–포름알데히드 축합물 | 리그노설포네이트 나트륨, 침엽수 유래, 초여과 처리 |
열 안정성 | < 110 °C | 130 °C | 150 °C |
고온 분산성 (130 °C) | E/1, 심한 응집 | 23초 | 19초 |
71 °C에서의 분산성 | A/3 (AATCC 등급 / 잔류물 등급) | 12초 | 12초 |
총 염분 함량 | 20.61 % / 20.34 % | 4.89 % | 1.16 % |
환원 가능성 | 0.15 % / 0.14 % | 3.02 % | 1.98 % |
분산제만을 사용한 폴리에스터 염색, ΔE (CIE) 대 무염색 대조군 | 0.15 / 1.41 | 6.35 | 7.0 |
표 1. 동일한 시험 규격(HG/T 3507, HG/T 3399, GB/T 5541-2017)에 따라 Jiefa 응용 실험실에서 측정된 일반 지표; 분산성은 시험 시리즈에 따라 여과 시간 또는 AATCC 146 등급 및 잔류물 등급으로 보고된다.
욕조 내 폴리에스터 일괄 염색: ES-3 대 MF
케이크: 디스퍼즈 블루 79, 염소계; 케이크 대 분산제 비율 1:0.6; 두 분산제 모두 동일한 조건에서 D90 < 1 µm가 되도록 분쇄됨; 3.0 % owf 조건에서 실험실 패키지 염색을 수행하며, 전 과정에 걸쳐 차압을 기록함. 이 패키지 내의 폴리에스터는 염색 과정 중에 자체 올리고머를 방출하므로, 이는 실제 생산 염색욕에 가장 근접한 벤치 테스트입니다.
테스트 | ES-3 | MF (나프탈렌계) |
열 안정성 (HG/T 3507) | 150 °C | 130 °C |
130 °C 분산성, 여과 시간 (GB/T 5541) | 19초 | 23초 |
일괄 염색, 최대 차압 | 0.25 bar, 약간의 피크 | > 97.7 °C에서 1.0 bar, 실행 중지 |
일괄 염색, 염료 잔류 등급 | 4–5 | 1–2, 강수량이 많음 |
표 2. 염소계 디스퍼즈 블루 79 프레스 케이크에 대한 ES-3와 MF의 비교.
그림 1. 3.0 % 조건에서의 패키지 염색. 나프탈렌계 분산제를 사용했을 때는 100 °C에 도달하기 전에 압력이 1 bar를 넘어섰고, 염색된 패키지는 회색을 띠며 얼룩덜룩하게 나왔습니다. 반면 ES-3를 사용했을 때는 130 °C에서 유지되는 동안 압력이 일정하게 유지되었고, 패키지는 균일하게 염색되었습니다. 동일한 케이크, 동일한 분쇄, 동일한 기계를 사용했습니다.
자주 묻는 질문
올리고머는 폴리에스테르에서 유래합니다. 염료 분산제가 어떻게 도움이 될 수 있을까요? 이는 섬유에서 방출되는 올리고머의 양을 바꿀 수는 없습니다. 다만 염료가 그 주위에 응집되는지 여부를 결정할 뿐입니다. 섬유는 올리고머의 양을 결정하고, 분산제는 올리고머가 염료를 함께 끌고 가는지 여부를 결정합니다.
뜨거운 물로 헹구고 알칼리 염색하는 것만으로는 충분하지 않은가요? 이 과정은 이미 용액에서 빠져나온 올리고머를 제거합니다. 염료가 응집되는 130 °C 유지 단계에서는 아무런 조치도 취하지 않습니다. 이 두 가지 조치는 문제의 서로 다른 측면을 다루고 있습니다.
ES-3가 밝고 연한 색상에 영향을 미칠까요? 아마도 나프탈렌보다 폴리에스터에 더 잘 배어들기 때문일 것입니다. 네이비, 블랙, 그리고 짙은 색상은 영향을 받지 않습니다. 밝은 색상이나 연한 색상의 경우, 제품을 교체하기 전에 고객님의 염료로 비교 테스트를 진행합니다. 많은 제조업체들이 일부 밝은 색상 제형에는 나프탈렌을 계속 사용하고, 그 외 모든 제품은 ES-3로 전환하고 있습니다.
자신이 준비한 염료로 ES-3를 테스트해 보세요
섬유가 올리고머를 운반하고, 분산제가 그것이 불만 사항이 될지 여부를 결정합니다. 현재 나프탈렌(NNO)을 사용하여 제조하고 계신 프레스 케이크 샘플을 보내주시기 바랍니다. 당사에서 귀사가 제공한 분산제와 함께 ES-3를 사용하여 분쇄한 후, 130°C 및 포장 염색 테스트를 실시하고, 귀사가 지정한 색상에 대한 염색 상태를 확인한 뒤, 결과를 나란히 비교하여 보내드리겠습니다.
