점점 더 치열해지는 섬유 시장의 수요를 충족하기 위해 프린트 및 염색된 직물의 염색 견뢰도를 향상시키는 방법은 프린트 및 염색 산업에서 중요한 연구 주제가 되었습니다. 특히, 밝은 색 직물에 대한 반응성 염료의 내광성, 어둡고 밀도가 높은 직물의 습윤 마찰 견뢰도, 염색 후 분산 염료의 열 이동으로 인한 습윤 처리 견뢰도 저하, 높은 염소 견뢰도, 땀-내광 견뢰도 등이 연구 대상입니다.

색상 견뢰도에 영향을 미치는 요인은 다양하며, 견뢰도를 향상시키는 방법 또한 여러 가지가 있습니다. 수년간의 생산 경험을 통해 염색 및 인쇄 업계 종사자들은 적절한 염료 및 화학 첨가제 선택, 염색 및 후가공 공정 개선, 공정 관리 강화 등을 통해 색상 견뢰도를 일정 수준까지 향상시켜 시장 요구를 충족하는 여러 가지 방법과 조치를 도입해 왔습니다.

반응성 염료의 밝은 색 직물에 대한 내광성

우리 모두가 알다시피, 면섬유에 염색된 반응성 염료는 햇빛 아래 자외선에 의해 손상되어 염료 구조 내의 발색단 또는 보조 발색단이 다양한 정도로 손상되어 색이 변하거나 옅어지는 현상, 즉 내광성 문제가 발생합니다.

우리나라의 국가 표준에는 이미 반응성 염료의 내광성에 대한 규정이 마련되어 있습니다. 예를 들어, GB/T411-93 면직물 인쇄염색 표준에서는 반응성 염료의 내광성을 4~5등급으로 규정하고 있으며, 인쇄된 직물의 내광성은 4등급입니다. 또한 GB/T5326 코밍 폴리에스터-면 혼방 인쇄염색 직물 표준과 FZ/T14007-1998 면-폴리에스터 혼방 인쇄염색 직물 표준 모두 분산염색/반응성염색 직물의 내광성을 4등급으로 규정하고 있으며, 인쇄된 직물 역시 4등급입니다. 따라서 반응성 염료를 사용하여 밝은 색상의 인쇄 직물을 염색할 경우 이러한 기준을 충족하기 어렵습니다.

염료 매트릭스 구조와 내광성 간의 관계

반응성 염료의 내광성은 주로 염료의 기질 구조와 관련이 있습니다. 반응성 염료의 기질 구조 중 70~75%는 아조형이며, 나머지는 안트라퀴논형, 프탈로시아닌형, A형입니다. 아조형은 내광성이 좋지 않고, 안트라퀴논형, 프탈로시아닌형, A형은 내광성이 우수합니다. 황색 반응성 염료의 분자 구조는 아조형입니다. 피라졸론과 나프탈렌트리설폰산을 주성분으로 하는 염료는 내광성이 가장 우수합니다. 청색 계열 반응성 염료는 안트라퀴논, 프탈로시아닌, A형을 주성분으로 하며 내광성이 뛰어납니다. 적색 계열 반응성 염료의 분자 구조는 아조형입니다.

일반적으로 내광성은 낮으며, 특히 밝은 색상의 경우 더욱 그렇습니다.

염색 밀도와 내광성 간의 관계
염색된 시료의 내광성은 염색 농도 변화에 따라 달라진다. 동일한 섬유에 동일한 염료로 염색한 시료의 경우, 염색 농도가 증가함에 따라 내광성이 향상되는데, 이는 주로 섬유 표면의 응집 입자 크기 분포 변화에 의해 염료가 영향을 받기 때문이다.

응집 입자가 클수록 단위 중량당 공기 중 습기에 노출되는 염료의 면적이 작아지고 내광성이 높아집니다.
염색 농도가 증가하면 섬유 표면에 형성되는 큰 응집체의 비율이 높아지고, 그에 따라 내광성도 향상됩니다. 밝은 색 직물의 경우 염색 농도가 낮아 섬유 표면에 형성되는 염료 응집체의 비율이 낮습니다. 대부분의 염료는 단일 분자 상태로 존재하며, 섬유 표면에서 염료의 분해 정도가 매우 높습니다. 따라서 각 분자는 빛과 공기, 습기에 노출될 확률이 동일하므로 내광성 또한 그에 따라 저하됩니다.

ISO/105B02-1994 표준의 내광성은 1~8등급으로 구분되며, 우리나라의 국가 표준 또한 1~8등급으로 구분됩니다. AATCC16-1998 또는 AATCC20AFU 표준의 내광성은 1~5등급으로 구분됩니다.

내광성 향상을 위한 조치

1. 염료 선택은 밝은 색 직물에 영향을 미칩니다.
내광성에 가장 중요한 요소는 염료 자체이므로 염료 선택이 가장 중요합니다.
색상 배합을 위한 염료를 선택할 때는 각 구성 염료의 내광성 수준이 동일한지 확인해야 합니다. 구성 요소 중 하나라도, 특히 가장 적은 양으로 사용되는 구성 요소가 밝은 색으로 염색된 재료의 내광성 요구 사항을 충족하지 못하면 최종 염색 재료가 내광성 기준을 충족하지 못하게 됩니다.

2. 기타 조치
부유 염료의 효과.
염색과 세척 과정이 완벽하지 않아 직물에 남아 있는 미고정 염료와 가수분해된 염료 또한 염색된 소재의 내광성에 영향을 미치며, 이러한 염료의 내광성은 고정 반응성 염료에 비해 현저히 떨어집니다.
비누칠을 꼼꼼하게 할수록 내광성이 좋아집니다.

고정제와 연화제의 영향.
양이온성 저분자량 또는 폴리아민 축합 수지형 고착제와 양이온성 연화제는 직물 마감 처리에 사용되는데, 이는 염색 제품의 내광성을 저하시킬 수 있다.
따라서, 고착제와 연화제를 선택할 때에는 염색 제품의 내광성에 미치는 영향을 고려해야 합니다.

자외선 흡수제의 영향.
자외선 흡수제는 밝은 색으로 염색된 직물의 내광성을 향상시키기 위해 흔히 사용되지만, 효과를 보려면 많은 양을 사용해야 하므로 비용이 증가할 뿐만 아니라 직물의 황변 및 심한 손상을 유발하므로 이 방법은 사용하지 않는 것이 가장 좋습니다.