선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 키토산으로 사전처리 된 면포와 아크릴포를 코치닐로 염색하면서 키토산의 작용과 매염의 순서 여부가 염색에 미치는 영향을 정량적으로 조사하였다.
제안 방법
- 1%(w/w) 농도의 초산수용액에 키토산을 용해시키고 6시간 교반시켜 1%(w/w) 농도의 키토산 초산수용액을 제조하였다. 시험포는 30×30cm의 크기로 준비하여 앞에서 제조된 키토산 초산수용액에 20시간 침지시킨 후 Mangle Roller(Typ-Nr, HVF 29092, Werner Mathis AG, Swiss)로 시료에 따라 압력과 속도를 조절하여 패딩하였다.
- FX 3300 Air Permeability Tester(Textest, Switzerland)를 사용하여, 125pa의 조건 하에서 공기투과도를 측정하였다. 동일 염색포를 5회 측정하여 평균값을 구하였다.
- 시험포는 30×30cm의 크기로 준비하여 앞에서 제조된 키토산 초산수용액에 20시간 침지시킨 후 Mangle Roller(Typ-Nr, HVF 29092, Werner Mathis AG, Swiss)로 시료에 따라 압력과 속도를 조절하여 패딩하였다. 각 시료의 wet pick up 률은 Cotton, Acryl에서 각각 90%, 130%가 되도록 하였다.
- FX 3300 Air Permeability Tester(Textest, Switzerland)를 사용하여, 125pa의 조건 하에서 공기투과도를 측정하였다. 동일 염색포를 5회 측정하여 평균값을 구하였다.
- 매염처리를 한 후 키토산의 사전처리가 도입된 (방법 2)의 결과를 살펴보면 예상치 않았던 결과에 접하게 된다. (방법 2)에서 매염처리가 도입되지 않고 키토산처리만 이루어진 시료의 L, a, b, DE 값은 각각 41.
- 이에 착안하여 본 연구에서는 염색에 사용되는 천연 섬유와 합성섬유로서 각각 면과 아크릴을 선택하고 Al, Sn, Cu, Fe 등으로 매염처리하고 키토산처리 없이 염색하는 방법(방법 1), Al, Sn, Cu, Fe 등으로 매염처리한 다음 키토산으로 도포하여 염색하는 방법(방법 2)과 키토산으로 먼저 도포 한 다음 Al, Sn, Cu, Fe 등으로 매염처리 후 염색하는 방법(방법 3)이 도입되었다. 상기의 실험방법 차이에 따른 염색결과(색상비교, 공기투과도의 변화)를 서로 비교검토함으로써 키토산의 사전처리 효과와 매염의 순서변화에 따른 효과를 정량적으로 검토하였다.
- 1%(w/w) 농도의 초산수용액에 키토산을 용해시키고 6시간 교반시켜 1%(w/w) 농도의 키토산 초산수용액을 제조하였다. 시험포는 30×30cm의 크기로 준비하여 앞에서 제조된 키토산 초산수용액에 20시간 침지시킨 후 Mangle Roller(Typ-Nr, HVF 29092, Werner Mathis AG, Swiss)로 시료에 따라 압력과 속도를 조절하여 패딩하였다. 각 시료의 wet pick up 률은 Cotton, Acryl에서 각각 90%, 130%가 되도록 하였다.
- 염색 시료의 색상변화를 알아보기 위하여 염색 후 Chroma Meter(MINOLTA, chroma meter CR200b, Japan)를 이용하여 명도지수 L과 색좌표지수 a ,b 값을 측정하였다. L, a, b 값으로 다음의 식으로 색차(ΔE)를 구하였다.
- 염색에 사용된 2종류 직물의 제반 특성을 에 제시하였다.
- 염색이 완료된 시료들에 대하여 색상을 측정하고 공기투과도의 변화를 측정하여 이들의 상관관계를 통하여 천연섬유인 면포와 합성섬유인 아크릴포에서 코치닐 염료의 염착기구와 매염제의 작용, 키토산이 미치는 영향을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 욕비 1 : 50(o.w.f)으로 조절된 탈이온수에 Al, Sn, Cu, Fe 매염제의 농도가 각각 5%, 2%, 2%, 2%(o.w.f)가 되도록 매염제를 가한 후 가열시켜 40℃ 에 도달되었을 때 시험포를 침지시켰다. 20분에 걸쳐서 가열시켜 60℃에 도달되면 이 시점에서 30분 동안 매염 한 후 상온에서 서서히 냉각시켰다.
- 이에 착안하여 본 연구에서는 염색에 사용되는 천연 섬유와 합성섬유로서 각각 면과 아크릴을 선택하고 Al, Sn, Cu, Fe 등으로 매염처리하고 키토산처리 없이 염색하는 방법(방법 1), Al, Sn, Cu, Fe 등으로 매염처리한 다음 키토산으로 도포하여 염색하는 방법(방법 2)과 키토산으로 먼저 도포 한 다음 Al, Sn, Cu, Fe 등으로 매염처리 후 염색하는 방법(방법 3)이 도입되었다. 상기의 실험방법 차이에 따른 염색결과(색상비교, 공기투과도의 변화)를 서로 비교검토함으로써 키토산의 사전처리 효과와 매염의 순서변화에 따른 효과를 정량적으로 검토하였다.
- 키토산처리 없이 매염만 도입하여 염색하는 방법(방법 1), 피염색 원포를 Al, Sn, Cu, Fe 등으로 매염처리후 키토산을 도포하여 염색하는 방법(방법 2), 피염색 원포를 키토산으로 먼저 도포 한 다음 Al, Sn, Cu, Fe 등으로 매염처리 후 염색하는 방법(방법 3)으로 구분하여 염색을 진행시켰다.
대상 데이터
- 매염제로 CuSO40·5H2O, AlK(SO4)2·12H2O, FeSO4·7H2O, SnCl2·2H2O(DUKSAN PURE CHEMICAL CO., LTD.)를 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 시험포 중 Cotton 직물은 KS K 0905에 규정된 염색견뢰도 시험용 표준포이며 Acryl 직물은 시판직물을 사용하였다.
- 실험에 사용된 염료는 미광인터내셔날(주)에서 제조된 코치닐 추출분말을 사용하였다.
- 실험에 사용된 키토산은 이화정밀화학에서 공급받았으며 분자량은 Mn 95,600, Mw 282,000, Pd 1.62의 특성을 가지며 탈아세틸화도는 100%로 측정되었다.
성능/효과
- (방법 1)에서 Al, Sn, Cu, Fe 등으로 매염처리가 이루어지는 경우 DE 값이 각각 35.56, 43.11, 26.18, 33.05로 나타나고 있어 매염과정이 도입됨으로써 염 착이 현저히 촉진되고 있을 뿐만 아니라 매염제의 종류변화에 따른 색상변화도 뚜렷이 나타나고 있다. 특히 Al, Fe의 경우 면섬유에 비해서 짙은 색상이 나타나고 있다.
- (방법 2)에서 Al, Sn, Cu, Fe 등으로 매염처리가 이루어지는 경우를 살펴볼 때 DE 값이 각각 45.85, 49.10, 40.13, 53.79로 나타나고 있으며 매염이 도입 되지 않았을 때와 서로 비교할 때 색상에서 큰 차이를 느낄 수 없으며 거의 동일한 색상으로 판정지워 진다. 또한 매염처리가 이루어지지 않고 키토산 처리만 이루어졌던 시료의 DE 값, 57.
- 1,2) 섬유고분자에 염료분자가 흡착되는 경우 공기투과도가 저하되는 것이 일반적인 현상이며 매염제가 흡착되어도 공기투과도는 저하된다.
- 1. 매염과정이 도입되지 않는 경우 면포는 거의 염색이 이루어지지 않지만 아크릴포는 미염색 원포에 비하여 DE 값이 23.19 정도로 나타나며 육안으로 식별될 정도로 색상이 발현된다.
- 2. 무매염 염색 시 고결정성 합성섬유인 아크릴에서 천연섬유인 면포보다 염색이 용이해지고 있는 이유는 분자내부에 존재하고 있는 친수성기의 영향으로 사료된다.
- 3. 면섬유에서는 매염이 도입된다 할지라도 Sn 매 염을 제외하고는 매염효과가 미미하며 짙은 색상으로의 염색이 불가능하다. 반면 아크릴에서는 매염제의 종류변화에 따른 색상변화가 현저하며 면섬유에서 보다 짙은 색상을 얻을 수 있다.
- 4. 면포에서는 Al, Sn, Cu, Fe 등으로 먼저 매염처리 하고 그 다음 키토산처리를 하여 염색하는 경우에는 매염효과가 발현되지 않으며 단순히 키토산 사전처리만 이루어졌을 때와 동일하게 염색되고 있다. 면포보다 월등히 흡착능이 높은 키토산 부위에 주로 흡착된 코치닐 염료는 면포 위에 소량 흡착되어 있는 매염 제와 배위결합을 형성하지 못하기 때문으로 설명된다.
- 6. 아크릴에서는 매염처리와 키토산처리의 순서에 관계없이 염색결과가 동일하며 매염제의 종류변화에 따른 색상변화 효과가 발현되고 있다. 이는 아크릴섬유가 면섬유에 비해서 금속이온에 대한 흡착능이 크기 때문이며 그 결과 염색이 이루어지는 과정에서 키토산에 주로 염료의 흡착이 일어나는 면섬유에서와 달리아크릴 섬유 자체에도 염료가 흡착되면서 배위결합이 형성되기 때문으로 사료된다.
- 7. 면포와 아크릴포 전부에서 키토산처리가 이루어지지 않는 경우(방법 1)는 매염처리 유무에 관계없이 공기투과도의 저하정도가 서로 동일하다.
- 8. 아크릴포에서 매염처리 후 키토산처리가 이루어지는 경우 염색이 완료된 후 염색 전에 비해서 오히려 공기투과도가 상승되는 경향을 보여주고 있는데 이는 단순한 키토산처리에 의한 영향으로 해석된다. 이 경우 염색포 위에 키토산, 염료, 금속이온간의 배위결합 화합물의 형성이 크지 않은 것으로 사료된다.
- 9. 키토산처리 후 매염이 이루어지는 경우는 염색 전에 비해서 공기투과도의 저하가 현저하다. 이는 키토산 표면에 다량 흡착된 금속이온과 염료간에 배위결합의 형성이 용이하였기 때문으로 사료된다.
- 첫 번째로는 천연염료를 구성하는 여러 색소 중에서 특정 색소성분이 특정 금속이온과 작용하여 배위결합 화합물을 형성할 때 고유한 색상이 발현된다는 것이고 두 번째로는 직물을 구성하는 섬유고분자와 천연염료간에 매염제가 작용하여 염착의 가교역할을 하고 있다는 것이다. 결과적으로 매염처리는 염착이 어려운 천연염료의 염착량을 상승시키고 있을 뿐만 아니라 배위 결합 화합물의 생성으로 색상의 발현을 가능하게 하는 것으로 추측되고 있다.1,2)
- 반면 아크릴섬유에서와 같이 고결정성이 유지되고 있는 PET에서는 전혀 염색이 이루어지지 않은 바 있다. 그러나 아크릴섬유의 대부분이 10%를 전후하는 함량으로 －COOH 기를 함유하고 있는 단량체와 아크릴로니트릴의 공중합체라는 사실을 감안할 때 본 연구에서 발견되고 있는 우수한 염색성은 －COOH 기의 존재가 그 원인으로 작용하고 있는 것으로 추정된다.
- (방법 1)과 (방법 2)의 결과로부터 면포 위에 흡착되어 있는 금속 매염제와 코치닐 염료가 서로 배위결합을 형성할 때에만 매염제에 의한 고유한 색상이 발현될 수 있다. 반면 금속 매염제가 흡착되어 있는 면포 위에 다시 키토산이 적용되면 염색 시 코치닐 염료는 면포보다 월등히 흡착능이 높은 키토산에 주로 흡착되고 그 결과 다량의 염착이 이루어지기는 하지만 매염제의 효과는 나타나지 않게 되는 것으로 결론지워진다.
- 이로서 키토산에 코치닐 염료가 염착될 때에는 코치닐 염료를 구성하고 있는 여러 종류의 색소 중에서 1∼2 종류의 특정 색소성분만이 선택적으로 흡착되는 것이 아니고 염료를 구성하고 있는 모든 성분이 키토산에 골고루 흡착되어지고 있는 것으로 결론 지워진다.
- 첫 번째로는 천연염료를 구성하는 여러 색소 중에서 특정 색소성분이 특정 금속이온과 작용하여 배위결합 화합물을 형성할 때 고유한 색상이 발현된다는 것이고 두 번째로는 직물을 구성하는 섬유고분자와 천연염료간에 매염제가 작용하여 염착의 가교역할을 하고 있다는 것이다. 결과적으로 매염처리는 염착이 어려운 천연염료의 염착량을 상승시키고 있을 뿐만 아니라 배위 결합 화합물의 생성으로 색상의 발현을 가능하게 하는 것으로 추측되고 있다.
후속연구
- 키토산 자체에 의한 매염작용의 가능성이 예측될 뿐만 아니라 키토산이 염료를 다량 흡착할 수 있다는 사실을 감안할 때 매염의 순서는 더욱 큰 의미를 가지며 선매염과 후매염의 비교는 키토산의 작용과 매염기구를 밝히는데 큰 도움이 될 수 있을 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.