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문제 정의
- 본 논문에서 동물성 염료이며 매염에 따른 다색성 염료로 알려진 코치닐을 선택하여 그에 의한 천연염색성과 기능성, 항균성 등을 알아본 결과는 다음과 같다.
- 본 논문에서는 코치닐의 견·레이온 섬유에 대한 최적 염색조건을 알아보고 그에 따른 여러가지 견뢰도와 항균성 등을 측정하여 코치닐의 천연염색에 의한 기능성의 증진에 도움을 주고자 하였다.
가설 설정
- 3. 견섬유는 매염처리에 의해 일광. 땀 견뢰도가약간 향상되었으나, 레이온 섬유는 매염처리에의한 견뢰도 향상은 그다지 없는 것으로 나타났다.
제안 방법
- Computer Color Matching System(Color Quest XE, Hunterlab, USA)을 이용하여 400파장에서 표면반사율을 구하여 염착량(이하 K/S로 칭함)을 측정하였다.
- UV-Vis spectrophotometer(8452A Diode Array Spectrophotometer, Hewlett Packard Asia Ltd., USA)를 이용하여 염액의 pH 변화에 따른 흡광도를 측정하였다.
- 견과 레이온 섬유들에 대한 이상적인 최적 염색시간을 측정하기 위해 염색온도와 염색농도는 각각 60℃, 2.0%로 고정하고 염색시간을 30분, 40분, 50 분, 60분, 80분, 90분으로 변화시켜 실험을 행하였고, 그 결과는 다음의 Fig. 4에 나타내었다.
- 마찰견뢰도는 크로크미터법에 의해 건조시와 습윤시를 나누어 10회의 마찰을 실시하여 측정하였다. 땀 견뢰도는 퍼스피로미터법에 의해 37±2℃에서네 시간 동안 산성조건과 염기성조건하에서 변퇴색을 측정하였다.
- 매염방법에 따른 견과 레이온 섬유에 대한 염착량의 변화와 최적 매염방법을 측정하기 위해 선매염과 후매염을 실시하였다. 매염시간과 매염온도는앞의 최적매염농도를 구하기 위한 실험에서와 마찬가지로 30분, 60℃로 고정하였고 매염농도는 앞의실험을 통해 얻어진 최적농도인 0.
-
4.2 매염
매염방법으로 선매염과 후매염을 하였으며 매염시간은 30분, 매염온도는 60℃, 매염농도는 0.5, 1, 2, 3, 4, 5%로 조건을 달리하여 염색을 하였다
. - 후매염을 실시하였다. 매염시간과 매염온도는앞의 최적매염농도를 구하기 위한 실험에서와 마찬가지로 30분, 60℃로 고정하였고 매염농도는 앞의실험을 통해 얻어진 최적농도인 0.5%로 고정하였다. 그 결과는 다음의 Fig.
- 본 실험에서는 코치닐의 각 섬유들에 대한 이상적인 최적 염색 온도를 측정하기 위해 염색시간과염색농도는 각각 60분, 2.0%로 고정시킨 후 염색온도를 30℃, 40℃, 50℃, 60℃, 80℃, 90℃로 변화시켜 실험을 행한 결과를 다음의 Fig. 5에 나타내었다. 이 그래프를 살펴보면 견섬유는 10℃~30℃에서 염착량이 급격히 증가하여 60℃까지는 염착량이 서서히 증가하다가 그 이상의 온도가 되면 더 이상 염착량이 증가하지 않는 것을 볼 수 있다.
-
5.3 색차측정
색차(이하 △E라 칭함) 역시 K/S값과 마찬가지로 염색된 시료를 Computer color matching system(Color Quest XE. Hunterlab. USA)를 이용하여 L*, a*, b* 값을 측정하였다
. - 시중에서 구입한 코치닐을 소정의 pH 조건에서 1:100의 욕비로 염액농도(0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3%), 염색시간(30, 40, 50, 60, 80, 90분), 염색온도(30, 40, 50, 60, 80, 90℃) 등을 달리하여 염색하였다.
- 염색견뢰도는 코치닐을 이용하여 매염제를 사용하지 않은 무매염 시료와 매염처리한 염색 시료를이용하여, 일광·마찰·땀·드라이클리닝·세탁 견뢰도를 즉정하였다.
- 일광견뢰도는 크세 논아크광을 이용하여 Weather-O-meter(Model : G 65/XW, Atlas, Co., Ltd. USA)로 측정하였으며 일광노출시간은 10시간과 20시간의 두 가지로 측정하였다.
- 코치닐 염액의 pH변화에 따른 견과 레이온 섬유에 대한 염착량의 변화를 알아보기 위해 염색 시간과 염색온도, 염색농도는 앞서 행한 일련의 실험들에서 얻어진 결과대로 고정하였고 염액의 pH를 3, 4.5, 7, 9.5, 11로 조절하여서 실험을 행하였다. 실험의 결과는 다음의 Fig.
- 코치닐에 의한 견과 레이온 섬유의 염색에 있어매염제의 최적 매염농도를 구하기 위해 매염시간과매염온도, 매염방법은 각각 30분, 60℃, 선매염법으로 고정하였으며, 매 염농도만 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%로 조절하였다. 그 실험에 따른 결과는 Fig.
- 코치닐의 견과 레이온 섬유에 대한 최적 염색 농도를 측정하기 위해 염색시간과 염색온도는 각 60 분, 60℃로 고정하고, 염색농도를 0.5%, 1%, 1.5%, 2%, 2.5%, 3%의 순으로 변화시켜 실험을 하였다. 그 결과는 다음의 Fig.
대상 데이터
- 매염제로써 Aluminium potassium sulfate(Alk (SQ)2, Chromiuin(Ⅲ) potassium sulfate(GK(SC)4)2 , 121*0), Copper( H) sulfate(CuSC)4 - 5HQ), Tin (H) Chloride dihydrate (SnCh . 2H2O), Iron(U) sulfate(FeSO4 . 7HQ)를 시약 1 급 그대로 사용하였고, pH 조정을 위한 CH3COOH, NaOH는 특급시약을 사용하였다.
- 본 실험에서 사용된 직물 시료는 KS K 0905에 규정된 염색 견뢰 시험용 표준 직물(견, 레이온)을사용하였으며 시료의 특성은 Table 1과 같다.
- 이 실험에서 사용된 코치닐은 시중에서 판매하는코치닐 분말을 구입(주:미광인터네셔날)하여 사용하였다. 코치닐의 원 색소 성분은 안트라퀴논계 카르민산(Carminic acid, C22H20O13)으로 화학구조는 Fig.
이론/모형
- 측정하였다. 땀 견뢰도는 퍼스피로미터법에 의해 37±2℃에서네 시간 동안 산성조건과 염기성조건하에서 변퇴색을 측정하였다.
- 세탁견뢰도는 A-2법에 의거하여 Launder-O- meter(Model, LAS/EF Atlas, Co., Ltd. USA)를 이용하여 비누액 농도 0.5%, 50±2℃에서 30분간 실험을 실시하여 변퇴색을 측정하였다.
- 이 논문에서 코치닐의 항균성은 황색포도상구균(staphylococcus aureus, 이하 SA균이라 칭함.)을이용하여 MIC Test와 KSK 0693에 규정하고 있는 균수 측정방법으로 측정하였다.
성능/효과
- 1. 견섬유에 대한 코치닐의 최적염색조건은 염액농도 2.0%(o.w.f), 염색온도 60℃, 염색시간 30분, 염액 pH 3으로 나타났다. 또 최적매염조건은 매염제 종류에 상관없이 매염농도 0.
- 2. 레이온섬유에 대한 코치닐의 최적염색조건은 염액농도 2.5%(o.w.f), 염색온도 90℃, 염색시간 30 분, 염액 pH 3으로 나타났다.
- 4. 염색방법에 따른 염색성은 견, 레이온 모두 선매염법이 후매염보다 염착석이 좋은 것으로 나타났다.
- 5. 항균성 MIC test를 실시한 결과 Cu 매 염제 자체의 항균성은 가장 높았으나 섬유에 염색시 항균성은가장 낮게 나타났으며 Sn 매염 Fe 매염을한 염색포가 섬유에 상관없이 높은 항균성을 보였다.
- A1 매염에서는 대체로 무매염보다견뢰도가 향상되거나 유지되는 경향을 보였으나 습마찰견뢰도는 1-2급으로 무매염(3급)보다 떨어지고 있다. Cr 매염에서는 일광견뢰도, 땀견뢰도, 드라이클리닝견뢰도에서는 무매염시의 견뢰도보다 향상되거나 유지되었으나, 마찰견뢰도는 건·습에 상관없이 무매염시의 견뢰도보다 1-2등급 정도 떨어지는 경향을 보인다. Cu 매염에서는 마찰 견뢰도만무매염시의 견뢰도보다 등급이 떨어지고 다른 견뢰도들은 일정하게 유지되거나 향상되었다.
- Sn 매염을 실시한 시료는 일광견뢰 도와 마찰견 뢰도가 무매염 시 료보다 1등급씩 떨어진 각각 1급, 3급을 보여 견뢰도는 무 매염 시료보다 오히려 떨어지는 경향을 보인다. Fe 매염을 실시한 시료는 일광견뢰도를 제외한 모든 견뢰도에서 45등급의 높은 견뢰도를 보였고, 일광견뢰도도 무매염 시료보다는 1등급 향상되었다. 이 결과들로 볼 때 레이온 섬유의 염색시에는 Fe 매염을 실시하는 것이 견뢰도 향상에 도움을 주는 것으로 생각되어진다.
- Cu 매염을 실시한 시료는 일광견뢰도는 3 급으로 무매염 시료에 비해 2등급 향상되었지만 땀 견뢰도는 산성과 염기성에 상관없이 모두 1등급씩 떨어진 3등급을 보이고 있다. Sn 매염을 실시한 시료는 일광견뢰 도와 마찰견 뢰도가 무매염 시 료보다 1등급씩 떨어진 각각 1급, 3급을 보여 견뢰도는 무 매염 시료보다 오히려 떨어지는 경향을 보인다. Fe 매염을 실시한 시료는 일광견뢰도를 제외한 모든 견뢰도에서 45등급의 높은 견뢰도를 보였고, 일광견뢰도도 무매염 시료보다는 1등급 향상되었다.
- Sn, Fe 매염 처리한 시료의 경우는 70%이상의 염착성에 비해 높은 항균성을 나타냈다. Table 5에서 코치닐과 매염제의 항균성 검사에서 매염제 Cu의 항균성이 가장 높았으나 실제 코치닐 염색시 견은 19.3%, 레이온은 17.1%로서 Cu는 항균성에 그다지 효과가 좋지 않은 결과를 보였다. 이것으로 볼 때견과 레이온 섬유에는 Sn, Fe 매염 처리하는 것이 항균성 향상에 도움을 주며 특히 Sn 매염은 견과 레이온 섬유에 대하여 대체로 90%이상의 높은 항균성을 보여 염색시료의 항균성을 높이는 데 큰 도움을 주는 것으로 사려된다.
- 실험방법은 다음과 같다. lOOOppme 약제만 10g, lOOppme 약제 lg과 액체배지 9g, lOppme 약제 0.1g과 액체배지 9.9g이 들어있는 상태에 6시간 동안 배양한 SA균(황색포도상구균, staphylococcus aureus)를 0.1g씩 접종하여 24시간동안 배양하여 그 탁도의 확인을 통하여 항균성의 유무를 알아보는 테스트인데, 이 같은 과정을 살펴보면 측정 결과의 수치가 적을수록 항균성이 높다는 것을 알 수 있다.
- 견섬유는 무매염으로 코치닐 염색시 60.6%의 감균율을 보였으나 Al, Cr 매염 처리한 시료들은 무 매염 시료에 비해 비교적 감균율이 낮았으며 Sn(99.5%), Fe(87.1%) 매염 처리한 시료들의 감균률은 매우 높게 나타났다. Cu는 Cu 자체의 항균성에 비한다면 Cu 매염후 염색한 견의 경우 오히려 항균성이 떨어지는 결과를 보였다.
- 조1)의 연구와 일치하였다. 그 이상의 pH 범위에서는 염착량이 감소하고, 염액의 pH 7이상의 Alkali욕에서는 견직물과 레이온섬유 모두 염색은 거의 되지 않았다.
- 이는 선매염시 매염제가 섬유와 결합한 후 섬유상에서 매염제의 금속이온과 코치닐색소의 carboxyl 기, hydroxyl기가 결합하여 킬레이트를 생성함으로써 후매염시보다 염착량이 큰 것으로 생각된다. 그러므로 코치닐에 의한 견섬유와 레이온 섬유의 염색에서 염색성을 높이는 데는 후매염보다는 선매염을 실시하는 것이 적합하다고 할 수 있다.
- 견섬유는 매염처리에 의해 일광. 땀 견뢰도가약간 향상되었으나, 레이온 섬유는 매염처리에의한 견뢰도 향상은 그다지 없는 것으로 나타났다. 견 .
- f), 염색온도 60℃, 염색시간 30분, 염액 pH 3으로 나타났다. 또 최적매염조건은 매염제 종류에 상관없이 매염농도 0.5%, 매염온도 60℃, 매염시간 30분, 매염방법은 선매 염법으로 나타났다.
- 견 . 레이온 섬유 모두 Fe 매염처리에 의해서견뢰도 등급이 약간씩 향상되는 효과를 보였다.
- 레이온 섬유는 무매염에선 0%의 항균성을 보였고 Al, Cu 매염 처리한 시료들은 항균성이 낮았으며 Cr 매염 처리한 시료의 경우는 절반에 가까운균수의 감소로 50%의 다소 높은 항균성을 보인다. Sn, Fe 매염 처리한 시료의 경우는 70%이상의 염착성에 비해 높은 항균성을 나타냈다.
- 무매염에서는 땀견뢰도에서 1-2급의 낮은 견뢰도를 보였고, 일광견뢰도와 습마찰견뢰도가 3급, 드라이클리닝 견뢰도와 세탁견뢰도가 4-5급의 높은 견뢰도를 보였다. A1 매염에서는 대체로 무매염보다견뢰도가 향상되거나 유지되는 경향을 보였으나 습마찰견뢰도는 1-2급으로 무매염(3급)보다 떨어지고 있다.
- Fe 매염을 실시한 시료는 일광견뢰도를 제외한 모든 견뢰도에서 45등급의 높은 견뢰도를 보였고, 일광견뢰도도 무매염 시료보다는 1등급 향상되었다. 이 결과들로 볼 때 레이온 섬유의 염색시에는 Fe 매염을 실시하는 것이 견뢰도 향상에 도움을 주는 것으로 생각되어진다.
- 이 실험에서의 결과를 살펴보면 코치닐은 l00ppm, Al 매염제는 l000ppm, Cr 매염제는 l00ppm, Cu 매염제는 l0ppm, Sn 매염제는 l00ppm, Fe 매염제는 l000ppm으로 나타나 염제들의 항균성으로만 볼 때 Cu 매염제의 항균력이 가장 뛰어나며, 코치닐 염료, Cr, Sn 매염제도 어느 정도 항균성을 가짐을 알수 있다.
- 볼 수 있다. 이것으로 볼 때 견섬유와 레이온섬유는 선매염법이 후매염법 보다 색상의 발현에 더욱 좋은 영향을 끼친다는 것을 알'수 있다. 이는 선매염시 매염제가 섬유와 결합한 후 섬유상에서 매염제의 금속이온과 코치닐색소의 carboxyl 기, hydroxyl기가 결합하여 킬레이트를 생성함으로써 후매염시보다 염착량이 큰 것으로 생각된다.
- 5%의 농도에서 이미 섬유 내에 염착되어질 수 있는 매염제의 분자량은 이미 포화상태에 이르러 그 이상의 농도 증가에도 불구하고 더 이상 염착량의 증가가 일어나지 않는 평형상태에 도달한 것으로 보여 진다. 이것으로 볼 때 코치닐의 매염에 있어서 견 섬유와 레이온 섬유에 대한 최적 매염농도는 0.5%인 것으로 생각된다.
- 1%로서 Cu는 항균성에 그다지 효과가 좋지 않은 결과를 보였다. 이것으로 볼 때견과 레이온 섬유에는 Sn, Fe 매염 처리하는 것이 항균성 향상에 도움을 주며 특히 Sn 매염은 견과 레이온 섬유에 대하여 대체로 90%이상의 높은 항균성을 보여 염색시료의 항균성을 높이는 데 큰 도움을 주는 것으로 사려된다.
- 전체적으로 보면 섬유에 상관없이 코치닐로 염색한 시료들의 견뢰도 향상에는 Fe 매염을 실시하는 것이 효과적인 것으로 나타났다.
- 표를 살펴보면 전반적으로 선매 염의 AE값과 K/S 값이 후매염의 ΔE값과 K/S값보다 큰 것을 알 수 있으며 이것은 선매 염 이 후매염 보다 염 색 효과가 좋음을 알 수 있다.
- Sn 매염제로 염색한 경우에는 선 . 후매염 모두 붉은색에 가까운 붉은 자주색을 띄며, Fe매염시 선매염은 자주, 후매염은 노란색을 띄었다. 그러나 레이온 섬유가 견섬유에 비해 색차의 수치가 현저히 낮은 것은 레이온 섬유가 셀룰로오스계 섬유로서 물속에서 -전하를 띄며 코치닐 염료도 역시 수산기 (.
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