폴리에스터 염색물상의
염료의 응집사고 결점분석 (분산염료의 입도 불균일에 의한 응집)
1. 제품규격
래피드(rapid) 염색기에서 분산염료
[C.I.Disperse Blue 79]로 염색한 폴리에스터 샤무즈 원단
2. 결점현상
분산염료로[C.I.Disperse
Blue 79] 폴리에스터 샤무즈 원단을 염색가공 후 원단상의 짙은 푸른색 오염반[Tarring] 발생.
3. 결점분석방법
아래의 각각의 시험을 단계적으로 실시하여 염료의 응집원인을 찾아감.
① 아세톤 등의 유기용매로 결점부분을 처리함.(분산염료의
응집을 확인)
② 전자현미경(JEOL 5800LV) 촬영.(염료응집 이외 기타 이물질 부착을 확인)
③에너지 분산형 X선
분광기(EDS, OXFORD ISIS 3000) 측정. (단순히 염료의 응집이외의 첨가조제 및 기타 무기염과의 응집을 확인)
④ 현장에서
사용중인 공업용수의 Ca, Mg경도(수질오염공정시험법)를 측정
⑤ 시료상 오염부위를 아세톤으로 추출한 것과 염색시 사용한 염료를
UV-Vis spectrometer를 이용하여 최대흡수파장 측정. (오염부위의 염료와 공정상 사용된 염료를 비교하여 공정단계 중 염색공정과 기타
탈수, 건조공정중의 오염을 확인함) 분산염료의 고온 응집성을 시험.[AATCC Test Method 166]
⑥(염료자체의
고온분산안정성을 확인함)
⑦ Morapex 추출시험기를 이용한 현장작업포지[정련지]의 잔류 유지분을 측정. (정련 불균일에 의한 잔류
유지분에 의한 염료응집을 확인)
⑧ 급승온후 급냉각에 의한 염액의 응집성시험과 정상 승온후 정상 냉각한 염액의 응집성을 비교하여
현장작업조건상의 급승온과 급냉각에 의한 분산염료의 응집발생여부를 실험.
⑧-1 염액의 급승온 및 급냉각 후 응집성 시험. 130
40min -염액의 농도: 2g/ -사용용수: 증류수 -filtering시 걸리는 vacuum : 56 10㎝ -filter paper:
whatman #2 on top whatman #4 on botton
⑧-2 염액의 정상 승온 및 정상 냉각 후 응집성 시험 130
40min -염액의 농도: 2g/ -사용용수: 증류수 -filtering시 걸리는 vacuum : 56 10㎝ -filter paper:
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⑨ 염료의 입도 분포분석기를 이용하여 분산염료의 입자크기를 측정.
4. 결점분석결과
① 정상부분에 비하여 결점부위에서 염색포지의 색상과 동일한 Color가 용출 되면서 오염반이 작아짐.
② 전자현미경 촬영 원단의 표면에 이물질이 부착되어 있음. 그러나, 오염의 형태 및 부착부위로 볼 때 잔류호제, Oligomer에 의한
오염은 아닌 것으로 사료됨
③ 에너지 분산형 X선 분광기[EDS]. 분석결과 C, O, Br성분외의 성분은 검출되지 않음. 염색용수나
금속염에 의한 오염은 아닌 것으로 사료됨.
④ 현장에서 사용중인 공업용수의 Ca, Mg경도를 측정 경도가 20ppm [공업용수속에
염색용수의 수질기준 : 30ppm이하]
그림 1. C.I. Disperse Blue 79
⑤ 시료상의 오염부위를
아세톤으로 추출한 것과 염색시 사용한 염료를 UV-vis spectrometer를 이용하여 최대흡수 파장 측정 동일한 흡수파장을 나타냄.
⑥ 분산염료의 고온응집성 시험[AATCC Test Method 166] 잔류물의 등급판정 결과 1급[최저등급이 나옴].
⑦
MORAPEX 추출시험기를 이용 현장 작업포지[정련지]의 잔류 유지분을 측정 잔류 유지분 0.05%로 정련이 작업이 정상적으로 잘되어 있음
[일반적으로 잔류 유지분이 0.2%를 넘으면 분산염료의 고온응집을유발함.]
⑧ 급승온후 급냉각에 의한 염액의 응집성시험과 정상 승온후
정상 냉각한 염액의 응집성을 비교하여 현장작업조건상의 급승온과 급냉각에 의한 분산염료의 응집발생여부를 실험. 급승온·급냉각 조건뿐만 아니라,
정상승온·정상냉각의 경우에도 분산염료의 응집이 발생함.
⑨ 입도 분포분석기를 이용하여 사고가 발생한 분산염료의 입도 분포분석을 측정함.
사고 유발시료[C. I .Disperse Blue 79]의 입도분포가 정규분포를 이루지 못하고 입자 크기의 편차가 심함.
그림
2. C. I .Disperse Blue 79 정상시료의 입도분포분석결과
그림 3. C. I .Disperse Blue 79 사고
유발시료의 입도분포분석결과
5. 결점방지대책
위의 결과를 종합적으로 검토해 본 결과 원단상의 오염반은 염료의
Tarring으로 보이며, Tarring이 생성 될 수 있는 요인은 염료와 조제의 상용성 불량, 분산제의 열안정성 불량, 전처리 불량에 의한
유제의 잔류, 급격한 승온 및 냉각, 염료의 용해불량, 조제의 첨가방법 불량, 염색용수상의 과다한 무기염의 잔류, 염료의 입도 불균일등이 요인이
될 수 있으며, 이번 사례건의 경우는 염료 제조시 입도의 균일성을 확보하지 못함으로서 분산염료 입자간의 인력에 의한 염료의 응집이 유발되어
염색조건 및 그외 공정처방이 정상적임에도 불구하고 염료의 Tarring사고가 발생된 것으로 추정됨.
따라서 이러한 결점을 방지하기
위해서는 염료의 생산자 입장에서 염료의 생산시 철저한 생산공정관리를 통하여 균일한 밀링공정(milling)을 실시하여 분산염료의 입도를 균일하게
하여야 될 뿐만 아니라, 염료의 사용자 입장에서도 이러한 사고가 발생 하였을 때 신속한 분석을 통하여 이러한 사고가 재발하지 않도록 주의하여야
할 것이다.