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문제 정의
- 본고에서는 기존의 직물염색법을 응용해 닥펄프에 적용할 수 있는 염색 방법을 규명하기 위해 펄프에 염색한 후 초지했을 때 나타난 색상과 촉진열화 시험 후 나타난 색상 변화와 강도적 성질의 변화를 비교해, 실용성 차원에서 가장 양호한 닥펄프 염색방법과 매염제를 규명하는 것을 목표로 했다.
제안 방법
- 염색한 지는 Chroma meter(CR-300, Minolta, Japan)를 이용해 색상을 측정한 후 표현은 Hunter L*, *, * ba 3 자극치 시스템을 이용해 나타냈으며 각각의 조건에 따라 장당 두 곳씩 5장을 측정한 후 이를 산술 평균해 L*, *, * ba값을 나타냈다. 그리고 시료의 퇴색 정도를 파악하기 위해 내후 성 시험기인 Weather-o-meter(S3000, ATLAS, USA) 의 rack 규격(7.0x14.5 cm)에 맞추어 시료를 제단한 후 조습 처리를 거쳐 Xenon arc 등과의 거리를 25 cm로 유지시키고, 가시광선과 가장 유사한 Xenon lamp power 1.5 kW의 조건에서 조사량(irradiance) 0.29+0.01 W/irf로 72시간 동안, 온도 65±1℃, 습 도 24±1%의 조건에서 처리한 후 퇴색 정도를 색차로 파악했다. 퇴색 후의 색상은 시료제약 상 2장의 시료에서 곳곳을 5회씩 측정해 평균 한 값을 택했으며, A*, L A*, a A* b는 색차계에 의하여 측정되는 L*, *, * ba의 차를 평균해 사용했으며 그 계산식은 다음과 같다.
- 여과한 약 6 L의 염액에 미리 탈수해 놓은 닥펄프 습윤 중량 5 kg씩을 실온에서 2시간 동안 교반해 가면서 염색한다. 무매염은 실시하지 않았으며 닥펄프 중량의 3.4%를 첨가한 3종의 매염제를 염액과 혼합하여 중매염 한 후 pH 를 측정한 후, 닥펄프를 넣어 염색하였다.
- 염색한 지는 Chroma meter(CR-300, Minolta, Japan)를 이용해 색상을 측정한 후 표현은 Hunter L*, *, * ba 3 자극치 시스템을 이용해 나타냈으며 각각의 조건에 따라 장당 두 곳씩 5장을 측정한 후 이를 산술 평균해 L*, *, * ba값을 나타냈다. 그리고 시료의 퇴색 정도를 파악하기 위해 내후 성 시험기인 Weather-o-meter(S3000, ATLAS, USA) 의 rack 규격(7.
- 정향나무 수피를 사용해 닥섬유를 염색한 후, 한지를 제조해 그 색상과 촉진열화 시험 후 나타난 색상의 변화와 강도 측정 결과를 비교해, 실용성 차원에서 가장 양호한 한지염색방법을 규명한 결과는 다음과 같다.
대상 데이터
- 공시닥나무 인 피부 펄프(닥펄프)는 전북 완주군 상관면산 1년생 닥나무 CBrousscme/Ya kazinoki Sieb.)를 12% 수산화나트륨으로 자숙하고 아염소산나트륨으로 표백한 펄프를 사용하였다. 염색 후 공예용 장자지발(63.
- 매염제는 초산 알루미늄 (A1OH(CHsCOO2)) 과 황산 제 1철(FeSCWHQ), 황산구리 (CuSO4-5H2O) 를 사용했다.
- )를 12% 수산화나트륨으로 자숙하고 아염소산나트륨으로 표백한 펄프를 사용하였다. 염색 후 공예용 장자지발(63.6x93.9 cm)을 이용해 겹지로 초지, 열판 건조해물성 측정용 시료로 사용하였으며, 그 일반적 원지의 성상은 평량 86.80+2.00 g/m', 두께 0.47±0.10 mm, 표면 pH 6.15 이었 다.
- 정향나무(Eugenia caryophllat Thunberg) 수피를 서울 경동시장에서 구입하여 사용하였다.
데이터처리
- 01 W/irf로 72시간 동안, 온도 65±1℃, 습 도 24±1%의 조건에서 처리한 후 퇴색 정도를 색차로 파악했다. 퇴색 후의 색상은 시료제약 상 2장의 시료에서 곳곳을 5회씩 측정해 평균 한 값을 택했으며, A*, L A*, a A* b는 색차계에 의하여 측정되는 L*, *, * ba의 차를 평균해 사용했으며 그 계산식은 다음과 같다.
이론/모형
- 색명은 일반 색명과 관용색 명으로 구분하고 일반 색명은 기본 색명과 수식어를 사용하여 표시하는 KS A 0011의 기준에 따라 그 명도와 채도에 관한 수식어(해맑은, 밝은 회, 어두운회, 검은, 연한, 우중충한, 어두운, 밝은, 짙은, 새뜻한)로 표현하였으며, 시 감각의 차는 염색시간이나 매염제에 따른 염색물의 색상차를 규정하고 있는 NBS(National Bureau Standard: 미국 상무부의 규격 표준국) 단 위를 적용해 간접 비교하였으며, 그 단위와 등급은 Table 1과 같다.
- 염색한지의 내구성을 파악할 수 있는 물성시험으로, 내 절도 시험을 KS M 7065에 의거 실시했으며, 측정값은 10회 이상 반복 측정해 최고, 최저값을 제외한 평균값을 이용했다.
성능/효과
- 공시염색법에 따라 염색한 후의 색상과열화 처리 후의 색상공시 매염제를 사용해 염액을 조성한 후의 PH 측정 결과를 Table 2에 나타냈다. pH는 4.82~6.03을 나타냈으며 착색된 공시 시료의 색상은 지하수로 색소를 추출한 후 초산 알루미늄 매 염제(A)를 이용해 염색한 시료는 pH 4.82, 약산성에서 정자색 (yellowish brown) 이었고, 증류수와 황산 제1철 매염제(B)를 이용한 시료는 pH 6.03에서 연한 갈색(pale brown)이었다. 그리고 증류수, 황산구리 매염제(C)의 경우는 pH 5.
- 39를 나타내, 열화전 과 후의 색상차가 있음을 알 수 있다. 그 색상차를 종합적인 수치로 나타내면 3.68(A*) E 이고, 구체적으로 명도차(*) AL는 2.92이고, 채도차(*) AC는 1.67, 색상차(*) AH는 1.49만큼 차이를 보이고 있다. 열화전의 색상을 기점으로 열화 후의 색상은 명도는 높아지고(밝아지면서 : light) 채도는 떨어지는 경향을 나타내고 있음을 알 수 있다.
- 68은 appreciable 단위에 해당되어 약간 색차를 감지할 수 있는 정도이다. 따라서 공시열화 조건이 72시간 동안 온도를 높여 촉진열화 시험한 것을 감안하면 실내 조건의 가시광선 하에서는 쉽게는 퇴색되지 않을 것으로 판단되었다. 따라서 단순히 견뢰도 차원에서만 보면 정자색을 띤색한지는 실용성이 있는 것으로 판단할 수 있었다.
- 01을 나타내 공시 매염제 중 가장 양호한 것으로 나타났으나 색상 자체가 진하지 않아 효용가치가 별로 없을 것으로 생각되었다. 따라서 정향 나무를 이용해 색한지를 제조하고자 할 경우에는 염재를 다량으로 추출해 활용하면 채도가 높은 정자색내지는 갈색을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
- 매염 제별로는 초산 알루미늄 매염 저〕(A)가 가장 낮은 강도 감소율을 나타냈으며 황산구리 매염제(C)가 가장 높은 강도 감소율을 나타냈다 그리고 열화시험 조건에 따라 열화 처리 후의 내 절도의 변화를 살펴보면 염색 후의 내 절도 저하율보다 더욱 심각하게 감소하는 경향을 나타냈다.
- 매염 제별로는 황산구리 매염제가 84.07%의 저하율을 보였으며 초산알루미늄의 경우에도 69.80%를 나타내 열화 후의 강도 저하율이 더욱 떨어지는 것으로 나타났다,
- 원지에 대한 전체적인 내 절도 감소율은 초산 알 루미늄 매염제(A) 70.00%, 황산 제1철 매염제(B) 71.90%, 황산구리 매염제(C) 92.56%를 나타내 문제가 되고 있음을 알 수 있었다. 표면강도를 중요시 여기고 퇴색성을 우선적으로 고려하는 것이 색한지의 특성이지만 심한 내 절도 저하율을 나타내 전체적으로 한지 염색에서 해결해 나가야 할 문제점으로 생각되어졌다.
- 전체적인 감소율은 70~ 93%대를 나타내 염색과 열화에 의한 내 절도의 감소율이 상당히 높은 것으로 나타났다. 이상의 결과에서 염색 그 자체만으로도 강도적 성질이 저하하고 있음을 알 수 있는데 그 원인은 매염제와 색소의 영향으로 셀룰로오스의 중합도가 저하되면서 일률적으로 나타나는 현상이라고 생각되어지고 있으며 아울러 열화 작용을 촉진시키고 있음을 또한 알 수 있는 결과였다.
- Table 3에서와 같이 매염 제 별, 염색 후의 내 절 도 감소율은 38~53%대를 나타내고 있으며, 열화 후의 내 절도 감소율은 52~84%대의 감소율을 나타내고 있음을 알 수 있다. 전체적인 감소율은 70~ 93%대를 나타내 염색과 열화에 의한 내 절도의 감소율이 상당히 높은 것으로 나타났다. 이상의 결과에서 염색 그 자체만으로도 강도적 성질이 저하하고 있음을 알 수 있는데 그 원인은 매염제와 색소의 영향으로 셀룰로오스의 중합도가 저하되면서 일률적으로 나타나는 현상이라고 생각되어지고 있으며 아울러 열화 작용을 촉진시키고 있음을 또한 알 수 있는 결과였다.
- 초산 알루미늄 매염제(A)를 이용해 염색한 시료는 pH 4.82에서 정자색(yellowish brown)으로 염색되었으며 열화 후 퇴색도는 약간 색 차를 감지할 수 있는 정도이고, 열화 처리 후 가장 낮은 강도 감소율을 나타내한지 염색에 이용할 수 있었고, 그 다음 효용성이 있는 염색법은 증류수와 황산 제1철 매염제를 이용해 염색한 한지로서 pH 6.03에서 연한 갈색(pale brown)을 얻을 수 있는 염색법이었다. 그러나 증류수로 색소를 추출하고 황산구리 매염제를 이용한 경우는 퇴색도는 양호했으나 심한 강도 저하와 함께 옅은 갈색으로 염색되어 효용가 치가 없었다.
- 86인 갈색으로 염색되었다. 퇴색도는 가장 낮은 3.01을 나타내 공시 매염제 중 가장 양호한 것으로 나타났으나 색상 자체가 진하지 않아 효용가치가 별로 없을 것으로 생각되었다. 따라서 정향 나무를 이용해 색한지를 제조하고자 할 경우에는 염재를 다량으로 추출해 활용하면 채도가 높은 정자색내지는 갈색을 얻을 수 있음을 확인할 수 있었다.
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