[논문]면섬유에 대한 홍차색소의 염색성

서명희; 신윤숙

문제 정의

면섬유를 양이온화하여 매염제를 사용하지 않고 견뢰도 향상과 염착량 증진 효과를 얻고자하였다.
본 연구는 홍차에서 색소를 추출·동결건조, 분말화하여 홍차색소의 면섬유에 대한 염색성을 색소농도, pH, 온도 및 시간 등의 염색조건이 염착량에 미치는 영향, 매염제가 염착량과 색상에 미치는 효과의 관점에서 조사하였으며, 그리고 염색한 시료의각종 견뢰도를 측정하여 천연염료로의 이용가능성을 검토하였다. 홍차색소에 대한 면섬유의 낮은 염착성 및 견뢰도 향상을 위하여 4급암모늄과 키토산등의 양이온화제를 처리하고 이의 효용성을 조사하였다.
예외로서 염기성 염료에 속하는 황벽나무나 직접염료에 속하는 치자, 울금, 사프란 등은 직접성이 있는 염착성이 좋은 염료이다 1). 이들 염료에 대해 매염은 견뢰도 향상과 색상의 변환을 위한 목적으로 행하여졌다. 그러나 셀룰로오스는 염료와 마찬가지로 매염제의 흡수가 극히 나쁘기 때문에 원하는 염색농도를 얻기 위해서는 매염제와 염료의 처리를 반복하는 방법을 취해야 한다.
검토하였다. 홍차색소에 대한 면섬유의 낮은 염착성 및 견뢰도 향상을 위하여 4급암모늄과 키토산등의 양이온화제를 처리하고 이의 효용성을 조사하였다.

제안 방법

4급 암모늄염(Cationon UK)에 의한 양이온화 처리를 위해 예비실험을 거쳐 적정농도인 2%(o.w.b.) 의 Cationon UK, l%(o.w.b.) NaOH, 2cc/l Clean N —15를 적량의 물과 혼합하여 처리액을 만들었다. 시료를 처리액에 10분동안 침지한 후 패딩 맹글 (laboratory wringer: AKETCH AZ—518/3, W.
그러나 염색한 시료를 육안으로 보았을때 매염한 시료가 매염하지 않은 시료보다 더 진한색상을 나타내었다. 따라서 홍차색소의 또 다른 주파장인 460nm에서 염착량을 측정하여 비교하였다.
매염제 종류에 따른 표면색의 변화를 측정하기위해 색차계(Macbeth, Color Eye 3100)를 이용하여 CIELAB 색차식에 의하여 10° Observer, Bluminant D65에서 명도지수 L*, 색좌표 지수인 a: b*값으로 표시하였다.
매염처리는 각각 매염제 농도를 1, 3, 5%(o.w.f)로 변화를 주어 실험하였으며 매염 처리시 온도 및 시간은 예비실험 결과에 의하여 40 ℃, 30분, 욕비 1:50에서 선매염법으로 처리하였다. 염색은 Table 1 과 같은 조건으로 액비 1:50으로 적외선 고압염색기 (AHIBA NUANCE, Data Color International, USA)를 사용하여 행하였다,
색차계(Macbeth, Color Eye 3100)로 사nax에서 피염물의 K/S값을 측정하여 염착량으로 평가하였다.
) NaOH, 2cc/l Clean N —15를 적량의 물과 혼합하여 처리액을 만들었다. 시료를 처리액에 10분동안 침지한 후 패딩 맹글 (laboratory wringer: AKETCH AZ—518/3, W. Mathis AG, SwissX 사용하여 픽업 (wet pick up)이 100-110% 되도록 2 dips 2 nips 방법으로 패딩하고, 패딩한 시료는 베이킹 장치 (baking apparatus: type LTF, W. Mathis AG, Swiss)# 사용하여 70℃에서 2분간 건조, 에서 3분간 열처리한 후 수세하고 40 ℃ 에서 5ml(48%)/l의 아세트산 수용액으로 중화처리한 다음 수세·건조하였다2).
일광에 의한 색상변화를 알아보기 위해 색차계를 이용하여 다음 CIELAB 색차식에 의하여 색차(ΔE)를 구하였다.
홍차색소의 면섬유에 대한 염색성을 알아보기 위하여 염색조건이 염착량에 미치는 영향, 매염제가 염착량, 색상변화 및 견뢰도에 미치는 영향 등을 조사하였다. 면섬유를 양이온화하여 매염제를 사용하지 않고 견뢰도 향상과 염착량 증진 효과를 얻고자하였다.

대상 데이터

Aluminium ammonium sulfate(AJ2(SQ)3(NHi)2SQ -24H₂O), cupric sulfate·pentahydrate (CuSO₄ - 5H₂O), potassium dichromate (KzCr2O7), ferric sulfate·heptahydrate(FeSO₄·7H₂O), 그리고 stannic chloride·dihydrate (SnCl2·2H2O) 등을 매염제로 사용하였다.
시판 스리랑카산 100% 홍차를 사용하였다.
실험에 사용한 면직물은 발호(1.5% 비누, 40 ℃, 1 시간) 및 정련을 한 시판 100% 면직물(평직, 27×24/cm², 155g/m2)을 사용하였다.
양이온화제는 4급 암모늄염 (3-(chloro-2 -hydroxypropyl) — trimethyl ammonium chloride: Cationon UK, Ipposha, Japan)과 키토산(분자량 18 만, 탈아세틸화도 86%)을 사용하였으며, 4급 암모늄염 처리시 조제로 비이온성 침투제(Clean N—15, Ipposha, Japan)# 사용하였다. 기타 시약은 1급 시약을 사용하였다.

이론/모형

일광견뢰도는 내광시험기 (Fade—Ometer, U.S A) 를 사용하여 KS K 0700—1990에 준하여 측정한 후 5, 10, 20, 40, 80시간 광조사한 후 색차(ΔE)로 평가하였고, 세 탁견뢰도는 세탁시험기 (Launder— Ometer, Type LHD—EF, Atlas Electric Devices Co., U.SA)를 사용하여 KS K 0430—1985의 A-l 법(40±2 ℃, 30분)에 따라 측정하였고, 드라이클리닝 견뢰도는 세탁시험기를 사용하여 AATCC Test Method 132-1989011 준하여 측정하였고, 땀 견뢰도는 땀 견뢰도 측정기 (AATCC Tester, Model PR-1, Atlas Electric Devices Co., U.S.A.)를 사용하여 AATCC Test Method 15—1989에 준하여 측정하였으며, 마찰견뢰 도는 마찰견뢰도측정 기 (Crockmeter, Model CM—5, Atlas Electric Devices Co., USA.)를 사용하여 AATCC Test Method 116—1989에 준하여 측정한 후 일광견뢰도를 제외한 모든 견뢰도평가는 그레이 스케일과 크로마틱 트랜스퍼런스 스케일로 평가하였다.

성능/효과

1. 홍차색소는 면섬유에는 염착량이 매우 낮았으며, FreundHch 등온흡착곡선 형태를 보여 수소결합과 반데르발스력에 의해 염착이 되는 것을 알 수 있었다.
2. 면에 대한 홍차색소의 시간에 따른 염착량은 60분간의 염색으로 평형염착이 이루어졌으며, 온도에 따른 염착량은 100 ℃에서 평형에 도달하였다. pH는 산성욕 부근에서 염착량이 최대가 되었음을알 수 있었다.
3. 매염제에 의한 면섬유의 염착량에 대한 영향은 주석 매염제를 제외하고 거의 없었다. 색상은 갈색계열로 매염제의 종류에 따라 거의 차이가 없었다.
색상은 갈색계열로 매염제의 종류에 따라 거의 차이가 없었다. 4. 매염제 처리 유무와 관계없이 일반적으로 우수한 견뢰도를 보였으나 주석매염제의 경우에 낮은 일광견뢰도를 나타내었다.
5. 면섬유는 양이온화제 전처리에 의해 염착량이 현저하게 증가하였으며, 특히 4급 암모늄염이 염착량 증가에 효과적이었으며 견뢰도는 대체로 우수하였으나 키토산으로 처리한 경우 일광견뢰도가 낮았다. 따라서 면섬유 경우 4급 암모늄염과 같은 양이온 화제로 전처리한 후 홍차색소로 염색이 가능함을 알 수 있었다.
6은 46Qnm에서 측정한 염착량을 나타낸 것이다. Fig. 5의 360nm에서 측정한 결과와 비교해 보면 주석의 염착량 증진 효과를 다시 확인할 수 있었으며, 염착량 증진 효과를 보이지 않았던 다른 매염제의 경우에도 높은 색소농도에서 염착량 증진 효과를 보이는 것으로 나타났다.
Table 3의 양이온화 면섬유의 견뢰도는 전반적으로 우수하나 산성땀액에 대한 견뢰도가 다른 견뢰도에 비해 낮았으며, Fig. 9에서 보는 바와 같이 4급 암모늄 처리시료의 일광견뢰도는 매염처리하지 않은 시료보다 약간 우수하였으나, 키토산 처리 시료는 뚜렷한 색차를 보여 일광견뢰도가 낮았다.
매염하지 않은 염색물이나 매염한 염색물 모두 전반적으로 우수한 견뢰도를 보이고 있다. 그러나 땀 견뢰도는 다른 견뢰도에 비해 다소 낮은 견뢰도를 보였는데 산성땀액에서 알루미늄만이 매염하지 않은 염색물보다 다소 낮은 4급을 보이고 있으나 크롬으로 매염한 염색물은 매염하지 않은 염색물보다우수한 견뢰도를 보였다. 또한 알칼리 땀액에서는크롬만이 4급으로 매염하지 않는 염색물보다 약간낮은 견뢰도를 보이고 있으나 철과 주석은 매염하지 않은 염색물보다 우수한 견뢰도를 보이고 있다.
면섬유는 양이온화제 전처리에 의해 염착량이 현저하게 증가하였으며, 특히 4급 암모늄염이 염착량 증가에 효과적이었으며 견뢰도는 대체로 우수하였으나 키토산으로 처리한 경우 일광견뢰도가 낮았다. 따라서 면섬유 경우 4급 암모늄염과 같은 양이온 화제로 전처리한 후 홍차색소로 염색이 가능함을 알 수 있었다.
그러나 땀 견뢰도는 다른 견뢰도에 비해 다소 낮은 견뢰도를 보였는데 산성땀액에서 알루미늄만이 매염하지 않은 염색물보다 다소 낮은 4급을 보이고 있으나 크롬으로 매염한 염색물은 매염하지 않은 염색물보다우수한 견뢰도를 보였다. 또한 알칼리 땀액에서는크롬만이 4급으로 매염하지 않는 염색물보다 약간낮은 견뢰도를 보이고 있으나 철과 주석은 매염하지 않은 염색물보다 우수한 견뢰도를 보이고 있다. 일광견뢰도는 모든 시료의 경우 Fig.
7에서 보는 바와 같이 매염제에 따른 색차(ZE)는 80시간 광조사하였을 때 크롬>구리>철>알루미늄>무매염>주석의 순으로 주석을 제외한 모든 매염제는 일광견뢰도를 증진시켰으며, 그 중 크롬매염제가 가장 효과적이었다. 염착량 증진효과가 가장 좋은 것으로 나타난 주석 매염제는 10시간 광조사하였을 때는 색차가 작았으나 80시간 광조사 후에는 색차가 11.39로 심한 퇴색을 보였다.
또한 알칼리 땀액에서는크롬만이 4급으로 매염하지 않는 염색물보다 약간낮은 견뢰도를 보이고 있으나 철과 주석은 매염하지 않은 염색물보다 우수한 견뢰도를 보이고 있다. 일광견뢰도는 모든 시료의 경우 Fig. 7에서 보는 바와 같이 매염제에 따른 색차(ZE)는 80시간 광조사하였을 때 크롬>구리>철>알루미늄>무매염>주석의 순으로 주석을 제외한 모든 매염제는 일광견뢰도를 증진시켰으며, 그 중 크롬매염제가 가장 효과적이었다. 염착량 증진효과가 가장 좋은 것으로 나타난 주석 매염제는 10시간 광조사하였을 때는 색차가 작았으나 80시간 광조사 후에는 색차가 11.

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