[논문]쪽풀로부터 제조한 고형쪽과 합성인디고의 염색성에 관한 연구

정영진; 이명환; 최해욱; 이언필

쪽풀로부터 제조한 고형쪽과 합성인디고의 염색성에 관한 연구
A Study on the Dyeing Properties of Natural Indigo Complex Powder and Synthetic Indigo with Natural Fiber 원문보기

정영진 (밀양대학교 섬유공학과) , 이명환 (밀양대학교 섬유공학과) , 최해욱 (밀양대학교 섬유공학과) , 이언필 (밀양대학교 섬유공학과)

We prepared natural indigo/calcium hydroxide complex powder from tinctoria's leaf, according to the demand of developing new dyeing technique of natural fibre with natural indigo. FT- IR and UV/Visible spectra were operated to find the dyeing properties of synthetic indigo and natural indigo powder. Cotton, flax and silk fabrics were dyed with different pH, dye concentration and dyeing time. The colour yield of indigo dye was quite sensitive to dye bath pH and fabric. In synthetic indigo, the highest K/S value of dyed silk fabric was shown at near pH 9.0, and which of flax and cotton fabric were shown at pH 11.0. In other hand, in the case of natural indigo complex powder, the highest K/S value of dyed silk fabric was shown at near pH 8.0, and which of flax and cotton fabric were shown at pH 9.5∼pH 10. Mercerized cotton fabric dyed with natural indigo powder has a little antimicrobial activity.

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문제 정의

본 연구에서는 환경친화성 염색의 요구와 천연염색을 실용화 하기 위하여 배트염료의 염색방법을 응용하여 천연섬유에 합성인디고 염료와 쪽풀 추출액을 수산화 칼슘으로 고형화 시킨 고형쪽을 사용하여 상호간의 염색성을 검토하고, 기존의 염색설비에서 적용할 수 있는 기초자료를 제공하고자 하였다.

제안 방법

개량한복용으로 제직한 면직물 생지와 중국산 수입품 마직물 생지를 염색공장에서 가스모소기 120m/min속도로 양면 모소한 후 정련기에 pH 6.5로 조정한 10g/ℓ 의 α-아밀라제 용액에 욕비 1: 30으로 하여 70℃, 1시간 발호처리하고, 4% 수산화나트륨, 0.7%탄산나트륨, 8%과산화수소, 0.4% 계면활성제, 2%과산화수소안정제를 사용하여 욕비 1:20의 정련표백액에서 100℃, 1시간 처리하고 수세 건조 하였다. 머서화면직물은 실험실에서 수산화나트륨 20%(w/w)와 알칼리 침투제 2%를 사용한 용액 10ℓ를 냉각하여 10℃로 한 후 정련표백한 면직 물을 1 분간 침지하고 Test Mangle (Daiei Kagaku DPC-4L)에서 Pick up률을 100%로 패딩 하고 10%초산수용액으로 중화처리 한후 수세, 건조하여 염색시료로 사용하였다.
고형쪽 1g과 합성인디고 l00mg을 100mℓ의 DMSO/acetonitriled(1:1)혼합용매로 24시간 추출후 glass filter로 여과한 후 그 여액을 희석하여 가시부의 흡광도를 uv/visible spectrophotometer (Miltonroy spectronic 1201)로 측정하였다.
고형쪽 및 합성인디고 염료로 염색한 직물의 항균성 측정은 shake flask test로서 공시균은 포도상 구균 (staphylococus aureus)을 사용하였다. 한천 배지액과 공시균을 넣은 24시간 사전 배양한 다음 시료를 넣은 플라스크와 넣지 않은 플라스크를 24시간 진탕 배양한 후 유리접시에 옮겨 48시간 배양하였다.
고형쪽과 합성인디고 염료로 염색한 직물의 항균성을 조사하기 위하여 공시균으로 황색포도상구균을 사용하여 shake flask test를 실시하였으며, 그 결과롤 Table 3과 Fig. 9에 나타내었다.
쪽풀의 잎을 수용액으로 추출한 후 수산화칼슘으로 착체를 제조한 천연인디고의 고형쪽과 합성 인디고의 광학적 분광분석을 실시하고 천연섬유에 대한 염색성을 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

대상 데이터

머서화면직물은 실험실에서 수산화나트륨 20%(w/w)와 알칼리 침투제 2%를 사용한 용액 10ℓ를 냉각하여 10℃로 한 후 정련표백한 면직 물을 1 분간 침지하고 Test Mangle (Daiei Kagaku DPC-4L)에서 Pick up률을 100%로 패딩 하고 10%초산수용액으로 중화처리 한후 수세, 건조하여 염색시료로 사용하였다. 견직물은 정련된 시판 한복지용을 그대로 사용하였다.
4% 계면활성제, 2%과산화수소안정제를 사용하여 욕비 1:20의 정련표백액에서 100℃, 1시간 처리하고 수세 건조 하였다. 머서화면직물은 실험실에서 수산화나트륨 20%(w/w)와 알칼리 침투제 2%를 사용한 용액 10ℓ를 냉각하여 10℃로 한 후 정련표백한 면직 물을 1 분간 침지하고 Test Mangle (Daiei Kagaku DPC-4L)에서 Pick up률을 100%로 패딩 하고 10%초산수용액으로 중화처리 한후 수세, 건조하여 염색시료로 사용하였다. 견직물은 정련된 시판 한복지용을 그대로 사용하였다.
합성인디고는 Aldrich chem 회사의 특급시약으로 염료함량 95%인 C. I Vat Blue 1을 calicum hydroxide, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, so dium hydrosulfite, sodium hydroxide, di sodiumhydrogenphosphate등은 시약1 급을 그대로 사용하였다.

이론/모형

세탁견뢰도는 KS K 0430 Launder-0-meter법(A-1법)에 준하여 시험하고 시험편의 변퇴색과 첨부 백포의 오염정도를 grey scale로 판정하였으며, 일광견뢰도는 KS K 0700 Fade-O-meter를 사용하여 카본아크법으로 20시간 광조사 한 후 blue scale로 판정하였다.
염색물은 공기중에 충분히 산화시켜 초산수용액으로 중화시키고 80℃ 온수로 수세하였다. 염색 포의 표면 염착농도는 적분구가 부착된 분광광도계 (Machbeth color eye-2145)를 사용하여 D 65광원 10° 시야에서 표면 반사율을 측정하고 Kubelka-Munk 식에 의해 K/S 값을 계산하였다.

성능/효과

1. 고형쪽과 합성인디고의 분광분석결과 화학구조는 동일하게 나타났으나 DMSO/ acetonitrile 혼합용매에 추출한 용액의 흡광 곡선으로 부터 고형쪽에는 indigo외에 indirubin이 소량 포함되어 있었다.
2. 고형쪽으로 염색한 직물의 최대 염착량을 나타내는 염액의 pH는 견직물에서는 pH 8.0 부근, 머서화면직물 및 마직물은 pH 9.5, 일반면직물은 pH 10이었으며 합성인디고의 경우 견직물은 pH 9.0, 면직물 및 마직물은 pH 11 이었다.
3. 고형쪽 및 합성인디고의 농도증가에 따른 염착량의 증가는 거의 직선적으로 비례 하였으며, 머서화면직물과 마직물은 견직물과 면직물에 비하여 높은 친화력을 나타내었다.
4. 고형쪽으로 염색한 머서화 면직물의 경우 염착량의 증가와 함께 약간의 항균성을 나타내었고 합성인디고 염색물은 항균성이 없는 것으로 나타났다.
고형쪽으로 염색한 머서화 면직물의 경우 염착량의 증가와 함께 약간의 항균성을 나타내었고, 합성 인디고 염색물은 항균성이 없는 것으로 나타났다.
결과이다. 환원에 의하여 염색이 가능한 배트 염료의 특성상 세탁견뢰도는 모두 4~5급으로 우수하며 일광견뢰도의 경우 견직물은 매우 불량한 것으로 나타났다. 견섬유의 광취화 현상은 자외선, 이산화질소 가스, 산소, 열등에 의하여 황갈색으로 변하며 취화가 일어난다.

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