염색물상의 염료의 응집사고 결점분석 Ⅳ (반응성 염료의 응집)

1. 제품규격
품명: 분산 블랙염료[C. I Disperse blue 291-1, violet 93, orange 76의 혼합물] 및 반응성 블랙 염료[C. I. Reactive black 61]로 염색한 폴리에스터/면 교직물
※분산 블랙염료는 기존의 삼원색의 염료를 혼합하여 제조 판매하며, 사용자는 혼합된 염료를 구매하여 사용하며, 염색공장에서 혼합하여 사용하지는 않음

2. 결점현상
분산 블랙염료[C. I Disperse blue 291-1, violet 93, orange 76의 혼합물] 및 반응성 블랙염료 [C. I. Reactive black 61]로 염색한 폴리에스터/면 면교직물, 염색기 및 탈수기등에 아래의 그림.1 과 같은 검은 이물질이 다량 발생하여 묻어남.

그림 1. 염색기 및 탈수기에 부착된 이물질 사진

3. 결점분석방법
아래의 각각의 시험을 단계적으로 실시하여 염료응집 원인을 찾아감.
① 아세톤으로 염색기 및 탈수기에서 발생한 이물질을 용해실험을 함
② 증류수로 염색기 및 탈수기에서 발생한 이물질을 용해실험을 함
③ 실체현미경 및 전자현미경(JEOL 5800LV) 촬영. (이물질의 부착을 확인)
④ 에너지분산형 x선 분광기(EDS, OXFORD ISIS 3000)에 의한 오염부위 성분분석(단순히 염료의 응집이외의 첨가조제 및 기타 무기염과의 응집을 확인)
⑤ 현장에서 사용 중인 공업용수의 Ca, Mg경도(수질오염공정시험법)를 측정
⑥ 염색기 및 탈수기등에 발생한 이물질 및 현장에서 사용중인 반응성 블랙 염료를 LC-Mass를 이용하여 분석함

4. 결점분석결과
① 아세톤으로 오염부위에 적하한 결과 부착된 오염이 용해되지 않음 - 분산염 료는 아닌 것으로 추정됨.
② 증류수로 용출결과 쉽게 용해되어 나옴-아세톤에 용출되지 않으면서 증류수에 용출되는 것으로 볼 때 염색에 사용된 반응성 염료로 추정됨.
③ 전자현미경(SEM) 촬영결과-이물질 덩어리가 금속염의 결정형태로 관찰됨.
④ EDS 측정결과 이물질에서 탄소, 산소, 나트륨, 황, 염소 성분이 다량 검출됨.

그림 2. 염색기 및 탈수기에 부착된 이물질 사진

⑤ 현장에서 사용중인 공업용수의 Ca, Mg경도를 측정→ 경도가 20ppm이하. [공업용수속에 염색용수의 수질기준: 30ppm이하]
⑥ 염색기 및 탈수기등에 발생한 이물질 및 현장에서 사용중인 반응성 블랙 염료를 LC-Mass를 이용하여 분석함. →LC-Mass분석결과 이물질 덩어리는 현장에서 사용중인 반응성 블랙염료중의 반응성 염료 [C. I Reactive black 5]와 일치함.

그림 3. 이물질 덩어리 및 염색업체에서 사용중인 반응성 염료들의 LC-Mass 측정결과
분산염료[C. I Disperse blue 291-1] 분산염료[C. I Disperse violet 93] 분산염료[C. I Disperse orange 76] 반응성 염료 [C. I Reactive black 5]

그림 4. 염색에 사용된 분산 블랙염료[C. I Disperse blue 291-1, violet 93, orange 76]및 반응성 블랙염료[C. I Reactive black 5]

5. 결점방지대책
위의 분석결과를 종합해보면, 아세톤등의 용제에 의하여 이물질 덩어리가 용해되지 않으므로, 분산염료는 아닌 것으로 추정되며, 증류수에 의하여 이물질이 조금씩 용해되므로, 가용성기를 가지는 물질로 추정된다.

또한, 전자현미경 및 EDS 분석결과를 보면 응집덩어리가 결정성을 가지며 원소분석결과 Na 및 Cl 이 다량 검출되는 것으로 보아 염색시 과량 사용된 천일염과 가용성기를 가지는 염료의 응집으로 사료된다. 또한, LC-MASS 측정결과 이물질 덩어리는 현장에서 사용하는 반응성 염료중 하나와 일치한다. 본 사고의 발생원인은 검은색 고농도 작업 중 농색작업을 위하여 사용한 과량의 염