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문제 정의
- 또한 감즙염색과 공통적으로 강연성을 증가시키므로 감즙 염색의 고유의 물성이 저하되지 않는다. 감즙 염색에 키토산을 처리했을 경우 키토산이 지니는 우수한 항균성에 의해 감즙 염색 직물의 항균성이 상승될 수 있다고 예측되는 바 본 실험에서는 키토산을 가공제로 사용하고 염색성과 항균성 및 몇 가지 물성에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. 분자량과 탈아세틸화도 및 용해도가 다른 고점도 키토산, 저점도 키토산, 키토산 올리고머 그리고 수용성 키토산 등 4가지 종류의 키토산을 초산수용액에 용해하여 면직물에 패딩 처리하였다.
가설 설정
- 염착력을 높일 수 있는 키토산의 아민기와 하이드록실기가 면직물과 반응하므로써 감즙과 반응할 수 있는 가능성이 감소했거나 키토산이 섬유 표면을 코팅하므로서 섬유내로 염료가 흡수될 수 있는 가능성을 약화시켜 염색성 향상에 기여할 수 없었으리라 예상된다. 혹은 산성 및 직접 염료 등과 달리 감즙의 염착은 점성에 의해 물리적으로 촉진된다고 가정할 때 키토산의 기능기가 감즙의 염착량 증가에 기여할 수 없었을 것으로 생각된다.
제안 방법
- 망사천에 3차 여과하였다. 100% 감즙 원액에 액비를 5 : 1로 하여 직물을 약 5분 간 침지한 후 픽업률 약 100%로 패딩맹글(Paddiang Roll Machine, Model DL-2005, Daelim En前leeEng) 로 여분의 감즙을 제거하고 자연 건조하였다. 자외선조사장치 (UV Aging Tester, Focus Science co.
- SEM( Scanning Electron Microscope, Hitachi S-2500, Japan)을 통해 각 시험포의 표면을 50배의 배율로 측정하여 그 특징을 관찰하였다.
- 키토산이 섬유나 직물에 처리한 후 그 효과가 발현되기 위해서는 용해도. 가공 후 안정성 등이 복합적으로 고려되어야 하므로 본 실험에서는 항균성이 발현이 가능하고 용해가 용이한 80% 탈 아세틸화 저점도 키토산(L)을 감즙 염색포에 처리하고 항균력을 평가하였다. <Fig.
- Atlas oo„ USA)를 이용하여 KS K 皿刘에 준하여 측정하였고 알칼리성 땀액에대 한 염색 견뢰도는 땀견뢰도시험 기를 이용하여 KSK 0715에 준하여 측정하였다. 각 시료의 염색견뢰도는 변퇴색과 오염도를 등급에 의해 평가하였다.
- 키토산 올리고머(이하。라 칭함) 그리고 수용성 키토산(이하 W라 칭함)으로서 특징은<Table 2>와 같다. 각 키토산을 1% 초산수용액에 용해하여 1% 키토산용액을 제조하였고 액비 5 : l(w/v)로면 직물을 침지하고 픽업률 80~90%로 패딩 하였으며 자연 건조 후 오븐에서 80~12O℃ 로 약 3분간 열처리하였다.
- 감즙 염색 면직물(CP) 그리고 저점도 키토 산전처리 감즙 염색 면직물(CLP)등 4종류 시료에 대해 세탁과 알칼리성 땀액에 대한 염색견뢰도를 측정하였고 변퇴색도와 오염도 평가 등급을 에 나타냈다.
- 한영숙) 1% 농도로 처리한 뒤 감즙으로 염색하였고 염색성, 항균성. 강신도 그리고 강 연성 등을 측정하였으며 키토산이나 감즙 만을 단독으로 처리했을 때와 비교하고 그 영향을 검토하였다.
- 있다(조환, 1992). 본 실험에서도 동일한 효과를 주고자 직물에 키토산 패딩 후 열처리를 시행하였고 감즙 염색을 실시하였다. 열처리가 염색성에 미치는 효과를 확인하기 위해 조사장치 내에서 약 20분 단시간 발색시킨 후 열처리한 것과 열처리하지 않은 감즙 염색 면직물의 염색성을 측정하였으며 그 결과를 <Fig.
- 분광측색계 (C<M Techno System JS555, Japen)를 사용하여 Hunter L, a, b 값과 색차(價)를 측정하고 whiteness, redness, yellowness 및 염색성을 평가하였다. 각 시험포의 세탁에 대한 염색견뢰도는 세탁 견뢰도 시험기 (Launder-O-meter.
- 감즙 염색에 키토산을 처리했을 경우 키토산이 지니는 우수한 항균성에 의해 감즙 염색 직물의 항균성이 상승될 수 있다고 예측되는 바 본 실험에서는 키토산을 가공제로 사용하고 염색성과 항균성 및 몇 가지 물성에 미치는 영향을 조사하고자 하였다. 분자량과 탈아세틸화도 및 용해도가 다른 고점도 키토산, 저점도 키토산, 키토산 올리고머 그리고 수용성 키토산 등 4가지 종류의 키토산을 초산수용액에 용해하여 면직물에 패딩 처리하였다. 키토산의 농도는 항균 활성을 나타낼 수 있는 범위와 용해성을 고려하여(2004.
- 본 실험에서도 동일한 효과를 주고자 직물에 키토산 패딩 후 열처리를 시행하였고 감즙 염색을 실시하였다. 열처리가 염색성에 미치는 효과를 확인하기 위해 조사장치 내에서 약 20분 단시간 발색시킨 후 열처리한 것과 열처리하지 않은 감즙 염색 면직물의 염색성을 측정하였으며 그 결과를 <Fig. 3>에 나타냈다.
- 키토산 처리에 의해 직물에 아미노기와 수산기를 제공하여 직접염료 (신윤숙 외, 1997)나 꼭두서니(최정임외 1인, 2003)등에서 염착량이 증가했다고 보고되고 있는데 본 실험에서는 키토산을 처리하지 않고 감즙 염색한 CP와 키토산을 전처리한 CHP. CLP.
대상 데이터
- . 본 실험에 사용된 세균은 황색포도상구균 (Staphylococcus aureus)으로 한국 유전공학 연구소보유 균주(Strain : KCTC 1916)를 분양받아 사용하였다. KS K 0693 직물의 항균도 시험 방법(한국표준협회.
- 키토산 올리고머 . 수용성 키토산을 전처리하고 100% 감즙 원액으로 염색하였다. 미처리 면직물.
- , Korea) 에서 파장 253nm인 자외선 램프를 이용하여 시료를 30cm의 거리를 두고 발색하였다(한영숙, 2004). 시험포는 미처리 면직물(이하 CN이라 칭함). 저점도 키토산 처리 면직물(이하 CL이라 칭함).
-
1. 시험직물
시험포는 한국의류시험 검사소에서 제조된 KS K 0905 규정 표준 면직물을 사용하였으며 특성은 (Table 1>과 같다.
- 100% 감즙 원액에 액비를 5 : 1로 하여 직물을 약 5분 간 침지한 후 픽업률 약 100%로 패딩맹글(Paddiang Roll Machine, Model DL-2005, Daelim En前leeEng) 로 여분의 감즙을 제거하고 자연 건조하였다. 자외선조사장치 (UV Aging Tester, Focus Science co., Korea) 에서 파장 253nm인 자외선 램프를 이용하여 시료를 30cm의 거리를 두고 발색하였다(한영숙, 2004). 시험포는 미처리 면직물(이하 CN이라 칭함).
- 저점도 키토산. 키토산 올리고머, 수용성 키토산을 각각 전처리한 후 감즙으로 염색한 면직물(이하 각각 CHP, CLP, COP, CWP라 칭함) 등 총 7종이며 특징은 (Table 3>과 같다.
데이터처리
- 감즙 염색 면직물(CP) 그리고 저점도 키토 산전처리 감즙 염색 면직물(CLP)에 대해 드레이프 강연 도를 측정하였고 그 평균 값을 <Fig. 5>에 나타냈다.
이론/모형
- 본 실험에 사용된 세균은 황색포도상구균 (Staphylococcus aureus)으로 한국 유전공학 연구소보유 균주(Strain : KCTC 1916)를 분양받아 사용하였다. KS K 0693 직물의 항균도 시험 방법(한국표준협회. 2001)에 준하여 다음의 식에 따라 살균 감소율과 정균감소율로 항균성을 정량적으로 평가하였다 ,
- 각 시험포에 대해 강연도 테스트용 스탠드(Han Won Test Machine Co, . Korea) 를 이용하여 KS K 0539의 Gamtilever법으로 드레이프 강연성을 측정하였다.
- 평가하였다. 각 시험포의 세탁에 대한 염색견뢰도는 세탁 견뢰도 시험기 (Launder-O-meter. Atlas oo„ USA)를 이용하여 KS K 皿刘에 준하여 측정하였고 알칼리성 땀액에대 한 염색 견뢰도는 땀견뢰도시험 기를 이용하여 KSK 0715에 준하여 측정하였다. 각 시료의 염색견뢰도는 변퇴색과 오염도를 등급에 의해 평가하였다.
- 시 험포에 대해 인장강도 시험 기 (Testometer M350-500 AX, England)를 사용하여 시료의 길이 10cm에 대해 KS K 0520에 준하여 강도와 신도를 측정하였다.
성능/효과
- 1. SEM으로 측정한 결과 키토산 처리 면직물 의 표면은 미 처리포의 표면에 비해 불규칙하게 나타났던 섬유들이 감소되었음을 알 수 있었다. 또한 저점도 키토산 전처리한 감즙 염색 면직물은 실 내부의 각 섬유 사이에 존재했던 공기층이 감소하며 키토산과 감즙에 의해 메꿔지고 있음을 확인할 수 있었다.
- 2. 각 시료를 자외선 조사장치에서 발색함에 따라 E의 값이 증가하고 L값이 감소하여 yellowness는 2~4시간에 redness는 1~2시간에 최대가 되었다. 키토산 처리, 키토산 점도 그리고 키토산의 탈 아세틸화 도는 감즙의 염색성에 뚜렷한 영향을 미치지 못했다.
- 3. 인장 강도는 미 처리 면직물에 비해 감즙 염색 면직물은 저하되고 키토산 처리 면직물은 증가하였다. 신도는 미처리 면직물에 비해 감즙 염색 면직물과 키토산 처리 면직물은 높았으나 키토산 전처리 감염 색 면직물은 감소하였다.
- 4. 각 시료의 드레이프 강연성을 측정한 결과 경사의 강연도가 위사의 강연도 보다 높았다. 미처리 면직물에 비해서 경사와 위사의 강연성은 저점도 키토산 처리 면직물과 감즙 염색 면직물 모두 증가하였고 키토산과 감즙을 병행 처리하면 특히 위사에서는 85%까지 증가하였다.
- 5. 저점도 키토산용액, 감즙용액 그리고 이들을 혼합한 키토산 감즙용액의 포도상구균에 대한 항균성을 측정한 결과 키토산 용액과 키토산 감즙 혼합 용액의 항균성은 90%이상으로 탁월한 반면 감즙은 살균력이 음의 값을 나타내며 항균성이 상대적으로 저조하였다. 반면 직물에 처리한 경우 감즙염색 면직물은 정균력과 살균력이 100%로 높았으나 키토산 처리포의 살균력은 음의 값으로 매우 저조하였다.
- 4>와 같다. 5종의 시료 모두 경사 강도가 위사보다 높았다. CL의 강도는 CN에 비해 경사는 약 26.
- CL의 표면은 CN에 비해 불규칙하게 나타났던 섬유들이 감소되었는데 패딩 맹글을 통과하며 키토산 용액이 직물 조직 내로 침투하여 불규칙하게 노출되어있던 섬유들을 실의 길이 방향으로 배열시키고 점성에 의해 실에 점착시키기 때문으로 보인다. CL 과 CP에서는 섬유 사이에 존재하는 공기층이 키토산이나 감즙에 의해 메꾸어지지 않았던 것과 달리 CLP에서는 실 내부를 구성하는 각 섬유 사이에 존재했던 공기층 부분이 키토산과 감즙에 의해 메꿔지고 있음을 뚜렷하게 알 수 있었다. CL과 CP에서는 이러한 현상이 뚜렷하지 않았고 두 시료 간의 차이가 분명하게 구별되는 것은 아니었으므로 이러한 메꿈 현상이 키토산에 의한 것인지 혹은 감즙에 의한 것인지 확인할 수는 없었다.
- 감즙 염색 면직물(CP) 그리고 저점도 키토 산전처리 감즙 염색 면직물(CLP)등 4종류 시료에 대해 세탁과 알칼리성 땀액에 대한 염색견뢰도를 측정하였고 변퇴색도와 오염도 평가 등급을<Table 4> 에 나타냈다. CN과 CL의 변퇴색도 및 오염도는 5등급으로 우수하였다. CP는 세탁견뢰도는 4등급이었으며 알칼리 땀견뢰도는 4~5등급이었다.
- 모든 시료에서 경사의 강연도가 위사보타 높았다. CN에 비해 경위사 강연도가 CLe 각각 약 25%와 16%, CP는 각각 약 70%와 56% 그리고 CLP에서는 약 43%와 86% 증가하여 키토산과 감즙을 처리하므로서 강연성이 공통적으로 증가하였다.
- 6>은 키토산 및 감즙 용액의 항균성을 측정한 결과이다. 균배양액에 1% 키토산(L), 100% 농도의 감즙(P), 그리고 이들 키토산+감즙 혼합액 (LP)을 각각 1ml 씩 넣고 총 10ml로 조정하여 정균력을 평가한 결과 키토산용액은 100%, 감즙 약 99%, 키토산 감즙 혼합용액 100%로 모두 우수했다. 살균력은 키토산 약 94%, 키토산 감즙 혼합용액은 84%로 우수한 반면 감즙은 음의 값을 나타내 키토산이 함유된 용액에 비해 항균 성이 저조했다.
- 100% 농도의 감즙 원액은 높은 점도를 지니며 염료의 부착력이 우수하므로 키토산의 처리 여부가 큰 영향을 미치지 않았기 때문으로 생각된다. 따라서 감즙 염색의 전처리제로서 고점도 키토산 보다는 저점도 키토산을 사용하는 것이 유사한 염색성을 얻으면서 균일한 효과도 얻을 수 있어 바람직하다고 사료되었다. COP는 초기 AE값이 다소 높았는데 조사시간 0에서 이미 AE, a 값은 높고 L값은 다소 낮았던 점을 고려하면 초기 AE의 증가를 염색성의 증가로 볼 수는 없었다.
- SEM으로 측정한 결과 키토산 처리 면직물 의 표면은 미 처리포의 표면에 비해 불규칙하게 나타났던 섬유들이 감소되었음을 알 수 있었다. 또한 저점도 키토산 전처리한 감즙 염색 면직물은 실 내부의 각 섬유 사이에 존재했던 공기층이 감소하며 키토산과 감즙에 의해 메꿔지고 있음을 확인할 수 있었다.
- 5>에 나타냈다. 모든 시료에서 경사의 강연도가 위사보타 높았다. CN에 비해 경위사 강연도가 CLe 각각 약 25%와 16%, CP는 각각 약 70%와 56% 그리고 CLP에서는 약 43%와 86% 증가하여 키토산과 감즙을 처리하므로서 강연성이 공통적으로 증가하였다.
- 각 시료의 드레이프 강연성을 측정한 결과 경사의 강연도가 위사의 강연도 보다 높았다. 미처리 면직물에 비해서 경사와 위사의 강연성은 저점도 키토산 처리 면직물과 감즙 염색 면직물 모두 증가하였고 키토산과 감즙을 병행 처리하면 특히 위사에서는 85%까지 증가하였다.
- 물론 이러한 가능성은 키토산과 감즙의 직물 패딩 과정에서 키토산의 항균성 기능기인 -NH2가 직물과 반응한다는 가정과 감즙의 염착은 기능기의 결합에 의해서 보다는 점성에 의해 물리적으로 섬유 상에 부착되어 일어난다는 가정 하에서 타당하다고 사료되며 이의 정확한 검증을 위해서는 추가적인 실험이 필요하다고 생각된다. 본 실험에서 키토산과 감즙을 병행 처리한 경우는 지속적인 항균효과를 나타내고 있는데 저점도 키토산 처리에 의해 감즙의 항균성이 증가했다는 증거는 확실하지 않았으므로 오히려 감즙이 키토산 처리 직물에 항균성을 상승시켜 주는 것으로 관찰되었다.
- 본 실험에서는 키토산의 분자량이 증가하면 산성 및 반응성 염료의 흡착이 증가했던 결과(신윤숙 류동일, 1995)와는 달리 고점도 키토산(H)과 저점도 키토산(L)으] 점도 차가 1980cps와 18cps로 뚜렷함에도 CHP와 CLP의 AE. L, a 그리고 b값에서 이에 준할 만한 확실한 차이를 나타내지 않았다.
- 키토산 처리를 병행한 CLP의 경우는 CP에 비해 인장강도가 다소 증가하여 키토산에 의한 강도회복(신윤숙외 1인 1997)과 일치하는 결과를 얻었는데 감즙에 의해 저하된 인장강도를 키토산이 보완하였기 때문으로 추측된다. 신도는 모든 시료에서 경사보다 위 사에서 높게 나타났고 CL에서 신도가 가장 높았다. 그러나 CLPe CRH] 비해 신도가 다소감소하여 키토산을 전처리하여도 감즙염색 직물의 신도를 증가시킬 수 없었다.
- 인장 강도는 미 처리 면직물에 비해 감즙 염색 면직물은 저하되고 키토산 처리 면직물은 증가하였다. 신도는 미처리 면직물에 비해 감즙 염색 면직물과 키토산 처리 면직물은 높았으나 키토산 전처리 감염 색 면직물은 감소하였다. 키토산 처리가 감 염색 면직물의 강도는 증가시키나 신도 증가에는 기여하지 않았다.
- 강연성을 비롯한 현대 피복 생활에서 요구되는 다양한 기능성을 높이는 노력이 필요하다. 이를 위해 다양한 농도의 감즙을 패딩하고 자외선을 조사장치로 발색하여 색상과 물성에 변화를 주고 균일하고 경제적 염색법으로 개선을 시도(20(百 한영숙)한 바 있으나 저농도의 감즙 처리에서는 고농도에 비해 항균력이 다소 떨어졌음이 확인되었다. 따라서 감즙의 항균성을 극대화시키면서도 염색성을 저하시키지 않은 가공제의 개발이 필요하다.
- 키토산 처리, 키토산 점도 그리고 키토산의 탈 아세틸화 도는 감즙의 염색성에 뚜렷한 영향을 미치지 못했다. 키토산 전처리 감즙염색 직물은 yellowness가 점진적으로 증가하여 변퇴색이 완만히 진행되었으며 키토산 패딩 후 열처리를 시행하면 그렇지 않은 경우보다 감즙 염색성이 우수하였다.
- CLP는 세탁 견뢰도는 3-4~4-5 등급으로 CP에 비해 변퇴색도는 다소 감소한 반면 알칼리 땀견뢰도는 4~5등급으로 특히 오염에 대한 견뢰도가 다소 증가하였다. 키토산 처리에 의해 염색견뢰도가 뚜렷이 향상했던 결과(大石 光-. 乾 拓雄, 1989)보다는 미약하지만 본 실험에서도 오염에 대한 염색견뢰도는 다소 향상되는 것으로 나타났다.
- CLP 모두 99~100%로 탁월하였으나 CL에서는 음의 값을 나타내 살균력을 기대할 수 없었다. 키토산은 용액 상태에서는 항균력이 우수하나 면직물에 처리한 후는 오히려 그 효과가 떨어진 반면 감즙은 감즙용액 상태에서는 항균력이 저조하나 직물에 처리한 후 항균력이 높았다.
- readness 그리고 yellowness는 높게 나타났다. 키토산을 패딩한 후 열처리를 병행하는 것이 염색성의 향상에 효율적일 것으로 사료되었다.
후속연구
- 그러나 감즙이 일단 면직 물에 패딩 되면 수산기와 같은 기능기가 균용액과 균일하게 접촉할 수 있는 가능성이 높아지면서 탁월한 항균력을 발휘하게 되는 것으로 고찰된다. 물론 이러한 가능성은 키토산과 감즙의 직물 패딩 과정에서 키토산의 항균성 기능기인 -NH2가 직물과 반응한다는 가정과 감즙의 염착은 기능기의 결합에 의해서 보다는 점성에 의해 물리적으로 섬유 상에 부착되어 일어난다는 가정 하에서 타당하다고 사료되며 이의 정확한 검증을 위해서는 추가적인 실험이 필요하다고 생각된다. 본 실험에서 키토산과 감즙을 병행 처리한 경우는 지속적인 항균효과를 나타내고 있는데 저점도 키토산 처리에 의해 감즙의 항균성이 증가했다는 증거는 확실하지 않았으므로 오히려 감즙이 키토산 처리 직물에 항균성을 상승시켜 주는 것으로 관찰되었다.
- CWP 들 간에 염색성의 뚜렷한 차이가 나타나지 않아 감즙 염색에서는 키토산의 효과를 확인할 수 없었다. 염착력을 높일 수 있는 키토산의 아민기와 하이드록실기가 면직물과 반응하므로써 감즙과 반응할 수 있는 가능성이 감소했거나 키토산이 섬유 표면을 코팅하므로서 섬유내로 염료가 흡수될 수 있는 가능성을 약화시켜 염색성 향상에 기여할 수 없었으리라 예상된다. 혹은 산성 및 직접 염료 등과 달리 감즙의 염착은 점성에 의해 물리적으로 촉진된다고 가정할 때 키토산의 기능기가 감즙의 염착량 증가에 기여할 수 없었을 것으로 생각된다.
- 또한 탈 아세틸화 도의 변화에 따른 염색성의 효과가 적었다는 보고(신윤숙외 1인, 1996)와 같이 본 실험에서도 탈아세 틸화도가 80%에 이르는 CHP, CLP와 탈 아세틸화도 약 50%인 COP, CWP 간에 E값에 큰 차이가 나타나지 않았다. 이처럼 키토산 전처리가 100% 농도의 감즙염색에 있어서 염색성 증가에 큰 효과를 주지 못했을지라도 저농도의 감즙으로 염색하거나 키토산 처리 방법이 변화되었을 때도 동일한 경향을 나타낼 것으로 단정할 수는 없으므로 키토산 을 처리하여 염색성을 향상시키려는 지속적인 연구가 필요하다.
- 그러나 CLPe CRH] 비해 신도가 다소감소하여 키토산을 전처리하여도 감즙염색 직물의 신도를 증가시킬 수 없었다. 키토산의 농도를 높이거나 고점도 키토산을 사용하여 강도가 증가되었던(김종준. 전동원. 1995) 반면 키토산 처리에 의해 강신도가 저하되었던 경우(鶴谷 勝正, 1990; 加古 武, 片山 明, 1992)등도 보고된 바 있으므로 감즙염색 직물의 인장강도나 신도를 보완하기 위해서는 섬유에 따라 키토산의 특성, 농도, 처리 방법에 따른 세심한 연구가 병행되어야 할 것으로 사료된다.
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