[논문]African marigold(Tagetes erecta L.) 생화(生花) 추출물(抽出物) 염색(染色)에서 염욕(染浴)의 pH, 매염제(媒染劑,), Chitosan 처리(處理)가 섬유소섬유(纖維素纖維)의 염색성(染色性)에 미치는 영향(影響)

김경선; 전동원; 김종준

[국내논문] African marigold(Tagetes erecta L.) 생화(生花) 추출물(抽出物) 염색(染色)에서 염욕(染浴)의 pH, 매염제(媒染劑,), Chitosan 처리(處理)가 섬유소섬유(纖維素纖維)의 염색성(染色性)에 미치는 영향(影響)
Effect of Dyeing Bath, Mordant and Chitosan Treatment on the Dyeing of Natural Cellulose Fiber Using African Marigold(Tagetes erecta L.) Petals Extract 원문보기

패션비즈니스 = Fashion business, v.11 no.1, 2007년, pp.136 - 148

김경선 (이화여자대학교 의류직물학과) , 전동원 (이화여자대학교 의류직물학과) , 김종준 (이화여자대학교 의류직물학과)

Abstract ▼ AI-Helper

African marigold is a common plant easily available in many flower beds. It has been reported as a practical and prospective resource of dyes since the dyes can be extracted from their bodies as well as petals. In this research, cotton and ramie fabrics which are made from natural cellulose were dyed using the extract of the African Marigold which is a variety of marigold. Dyeing tests were carried out under different pH of the dye solution and mordants. Dyeability was evaluated by examining and measuring surface color, K/S value, and the changes in the maximum absorption wavelength. The probability of improving dyeability was investigated by pre-mordanting with pre-treated chitosan. For the dyeing with marigold extract, the color tone did not differ by pre-mordanting and non-mordanting. Reaction with post-mordanting was excellent, which was colored in various yellow series. The best dyeability was achieved in dye solution of pH 6.5-7.0 which is not conditioned. The largest K/S value and color difference were obtained in tin mordanting. The dye uptake was greatly increased in chitosan pre-treated mordanting compared with the post-mordanting without chitosan pre-treatment. Due to its high heat resistance, African Marigold extract is easy for dye extraction and dyeing, and its dyeability is excellent for natural cellulose fibers. Also, colorfastness was proved to be practically usable.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

먼셀표색계에 의한 H V/C를 측정하여 객관적인 색명을 제시하고자 하였다. 본 연구에서는 분광광도계(Minolta 800i)를 이용하여 2° 관찰자와 C광원으로 고정하여 X, Y, Z값을 구한 후 표색계 변환식에 의하여 H V/C값을 측정하였다.
본 연구에 들어가기 전 예비실험을 통하여 매염의 효과를 살펴본 바 있다. 선매염과 후매염을 서로 비교해본 결과 아프리칸 매리골드 염색에서의 발색은 특이하게도 후매염에서만 가능한 것으로 나타났다.
본 연구에서는 선매염으로 염색한 시험포가 발색 되지 않음에 따라 이를 개선하고자 사전처리의 도입을 시도하였다. 발색이 잘 되지 않는 염색의 경우, 키토산을 사전처리 하여 발색을 유도한 연구가 보고된 바 있다^{16, 17)}.
)에 국한되어 있다. 본 연구에서는 아프리칸 매리골드 생화에서 추출한 색소용액을 사용하여 면과 모시를 염색함으로써 섬유소섬유에 대한 염색성을 검토하고자 하였다. 염색과정에서 염액의 pH와 매염제의 종류를 변화시켰으며 천연 양이온성 고분자인 키토산으로 전처리하여 염색성 개선 가능성을 검토하였다.
본 연구에서는 아프리칸 매리골드의 생화 추출물을 사용하여 천연 섬유소섬유인 면과 모시포를 염색하여 색상과 견뢰도를 중심으로 살펴보았다. 아프리칸 매리골드 색소는 열에 매우 안정하여 높은 온도에서도 색상의 변화 없이 추출가능 하였다.

제안 방법

구체적으로는 초산을 첨가하여 산성(pH3.0~3.5)으로 조절하였으며, 암모니아수를 미량 첨가하여 염기성(pH10.5~11.0)으로 조절하였다.
Spectrophotometer(COLOR-EYE 3100, GretagMacheth, USA)를 이용하여 2° 관찰자와 D65 광원으로 고정하여 원포와 시험포의 X, Y, Z값을 측정한 후 Hunter 표색계에 의한 L*, a*, b* 값으로 변환하여 구하였다.
본 연구에서는 분광광도계(Minolta 800i)를 이용하여 2° 관찰자와 C광원으로 고정하여 X, Y, Z값을 구한 후 표색계 변환식에 의하여 H V/C값을 측정하였다.
본 연구에서는 아프리칸 매리골드 생화에서 추출한 색소용액을 사용하여 면과 모시를 염색함으로써 섬유소섬유에 대한 염색성을 검토하고자 하였다. 염색과정에서 염액의 pH와 매염제의 종류를 변화시켰으며 천연 양이온성 고분자인 키토산으로 전처리하여 염색성 개선 가능성을 검토하였다.
0)으로 조절하였다. 염색은 1회 실시하였으며 염색이 완료된 염색포는 자연건조시켰다. 상세한 염색조건은 [Table 3]에 제시하였다.
욕비 1:50의 염액을 가열하여 40℃ 에 도달되면 시험포를 넣고 다시 승온시켜 90~100℃에 도달되면 이 시점에서 60분간 교반하면서 염색하였다. 염욕의 액성을 변화시키지 않고 그대로 사용(pH6.5~7.0)하거나 염색 이전에 pH 조절제를 가하여 액성을 조절하였다. 구체적으로는 초산을 첨가하여 산성(pH3.
색소와 결합능이 약한 섬유소섬유 또는 화학섬유에 키토산을 사전처리 함으로써 섬유 표면에 양이온성 아민기를 염착좌석으로 도입하여 염료분자와의 결합을 유도하는 것이다. 이러한 원리를 적용하여 면포에 키토산을 사전처리한 후 여러 가지 매염제로 선매염한 매염포를 염색하여 후매염한 염색포와 서로 비교하였다. 가장 효과적인 염색조건으로 밝혀진 중성영역(pH6.
7%(w/w) 농도의 초산수용액에 키토산을 완전히 용해시켜 1%(w/w) 농도의 키토산 초산수용액을 제조하였다 키토산 초산수용액에 면포를 상온에서 24시간 동안 침지시켰다가 Mangle Roller(Typ-Nr, HVF 29092, Wener Mathis AG, Swiss)로 wet pick up 율이 113%가 되도록 처리하였다. 키토산 초산수용액의 pick up이 완료된 시료는 텐터기(대만, 대호상사, continuous Type)로 120℃에서 60초간 열처리하였다.
키토산으로 처리되지 않은 면과 모시포는 후매염하였으며 키토산으로 사전처리가 이루어진 면포는 선매염을 하였다. 상세한 매염처리 조건은 [Table 4]에 제시하였다.

대상 데이터

매염제는 [Table 2]에 제시되고 있는 4종류가 사용되었으며 1급 시약(Duksan Pure Chemical Co.,Ltd.)을 사용하였다.
면포는 KS K 0905, JIS L 0803에 규정된 염색견뢰도 시험용 표준 백색포를 사용하였다. 모시는 시중에서 가공되지 않은 생지를 구입하여 사용하였다.
면포는 KS K 0905, JIS L 0803에 규정된 염색견뢰도 시험용 표준 백색포를 사용하였다. 모시는 시중에서 가공되지 않은 생지를 구입하여 사용하였다. 시험포의 제반 특성을 [Table 1]에 제시하였다.
본 연구에서는 아프리칸 매리골드 품종으로 꽃의 크기가 크고 반구 형태의 대륜종인 오렌지보이(Orange boy)를 11월 하순경 주변의 화단에서 생화를 채취하여 사용하였다.

이론/모형

Spectrophotometer(COLOR-EYE 3100, Gretag Macheth, USA)를 이용하여 각 시료별로 가시광원의 흡수파장인 400~700nm 범위 내에서 최대흡수 파장 λmax를 측정하고 최대흡수파장에서의 분광반사율을 측정한 후 다음에 제시되는 Kubelka-Munk식에 의해 K/S값을 구하였다.
땀견뢰도는 ISO 105-E04(Textiles-Tests for fastness-Part E04 : Color fastness toperspiration), KS K 0715 규격에 따라 측정하였다.
세탁에 대한 염색견뢰도는 KS K 0430에 의거하여 측정하였다.
일광견뢰도는 염색물의 일광견뢰도를 규정하는 KS K 0218 규격에 따라 크세논 아크법으로 인공광원기(xenon weather-O-meter, Ci4000, Atlas,USA)를 사용하여 측정하였다.

성능/효과

1. 면포에서는 0.1Y~7.1Y 사이의 다양한 황색색상으로 염색되었으며 모시포에서는 9.0R~7.7Y 사이의 적등색-등색-황색계열로 염색되었다.
2. 면과 모시포는 염기성영역보다 산성과 중성영역에서 명도는 낮고 채도는 높게 나타나는 경향으로 염색되고 있다. 특히 중성영역에서는 명도는 낮고 채도는 높아져서 짙고 선명한 색상으로 염색되었다.
3. 면과 모시포는 선매염이 적용되는 경우는 발색이 이루어지지 않으며 후매염에 의해서만 발색되었다. 후매염이 적용되는 경우 주석과 구리매염에서는 적색 띤 황색으로, 알루미늄 매염에서는 순수한 황색으로, 철매염에서는 무채색계열로 발색되었다.
4. 모시포는 면포보다 염색성이 우수하여 2배 가까운 염착농도가 유지된다.
5. 키토산 미처리포에 비해서 키토산 처리포에서는 염착농도가 월등히 상승되고 있다. 그러나 키토산 처리포의 경우는 매염의 도입과 매염제의 변화에 따른 최대흡수파장의 변화가 관찰되지 않고 있다.
6. 키토산 사전처리는 짙은 색상을 발현시키기는 하지만 매염의 효과가 발현되지 않으며 색상이 아름답지 못하다는 단점을 보여주고 있다.
7. 세탁, 일광, 땀에 대한 견뢰도는 대체로 우수하게 나타났으며 면에 비해서 모시의 경우 견뢰도가 약간 우수하였다.
매염제로 후처리할 때 염착농도가 높아지는 이유는 섬유에 완전히 염착되지 않고 섬유 사이에 머물러 있던 색소가 매염액에 침지되었을 때 매염제의 강력한 킬레이트 작용에 의해 견고하게 염착되기 때문으로 추정된다. 결과적으로 면포보다 모시포에서 더 분명하게 매염효과가 나타나고 있는 것으로 결론지어진다.
일광견뢰도는 면과 모시포 모두 5 등급 이상으로 나타나고 있다. 구리와 철매염에서는 7 등급으로 매우 우수하였고, 주석매염은 5 등급으로 약간 낮게 관찰되었다. 무매염과 알루미늄매염은 면포에서는 6 등급, 모시에서는 5 등급으로 약간 낮게 나타났다.
전체적인 경향으로 볼 때 염기성보다는 산성에서, 산성보다는 중성영역에서 염착농도가 높게 측정되고 있어 매리골드 추출물의 염색에서는 pH를 조절하지 않고 추출원액 상태 그대로 염색하는 것이 염착성의 측면에서 볼 때 가장 바람직한 것으로 판단된다. 또한 면포에 비해서 염착농도가 2배가량 높게 측정되고 있는 모시에서 염착성이 더욱 우수한 것으로 평가된다.
색상의 변화는 pH보다 매염제에 따라서 크게 좌우되고 있다. 명도는 철매염에서 가장 낮아 어두운 색조로 염색되었고 구리매염은 중명도, 알루미늄과 주석매염은 고명도로 밝게 염색되었다. 채도는 주석매염에서 매우 높은 값으로 선명하게 염색되었고 철매염에서는 매우 낮은 값으로 탁하게 염색되었다.
채도는 주석매염에서 매우 높은 값으로 선명하게 염색되었고 철매염에서는 매우 낮은 값으로 탁하게 염색되었다. 명도와 채도를 종합해 보면 대부분의 매염제에서 염기성영역보다는 산성영역에서 고명도 고채도로 염색되었다. 그러나 중성영역에서 산성영역보다 명도가 낮게 나타나고 있어 염색의 효율성 측면에서 본다면 중성영역이 가장 바람직한 염욕조건으로 판단된다.
본 연구에 들어가기 전 예비실험을 통하여 매염의 효과를 살펴본 바 있다. 선매염과 후매염을 서로 비교해본 결과 아프리칸 매리골드 염색에서의 발색은 특이하게도 후매염에서만 가능한 것으로 나타났다. 선매염한 매염포를 염색하였을 때의 색상은 옅은 황색으로 발색되어 무매염한 시료와 거의 유사하게 발색되었다.
섬유소섬유에 대하여 친화성이 높을 뿐만 아니라, 염색견뢰도도 우수한 것으로 밝혀지고 있다. 염색과정과 매염과정에서 한 번 고착된 색상은 수세 및 건조과정에서도 변화를 보이지 않아 염료의 안정성 측면에서 실용가치가 높은 것으로 평가된다. 본 연구로부터 얻어진 결론을 요약하면 다음과 같다.
그러나 염욕의 pH 변화에 따른 영향은 크게 받지 않고 있는데 그 이유는 후매염 처리에서 기인될 가능성이 높다. 예비실험 결과 아프리칸 매리골드 추출물로 염색할 때 선매염이 도입되는 경우는 거의 발색되지 않았으나 후매염 처리에서는 매염제의 변화에 따라서 특유의 색상으로 발색되는 것을 관찰할 수 있었다. 뿐만 아니라 염기성염욕에서 염색된 염색포를 산성용액에 침지하면 색상이 변화되는 현상도 발견되었다.
전체적인 경향으로 볼 때 아프리칸 매리골드 추출물로 염색한 면과 모시포의 염색견뢰도는 대부분의 천연염색에서 단점으로 지적되는 낮은 견뢰도에 비하여 대체로 우수한 결과를 보여 주고 있다.
전체적인 경향으로 볼 때 염기성보다는 산성에서, 산성보다는 중성영역에서 염착농도가 높게 측정되고 있어 매리골드 추출물의 염색에서는 pH를 조절하지 않고 추출원액 상태 그대로 염색하는 것이 염착성의 측면에서 볼 때 가장 바람직한 것으로 판단된다. 또한 면포에 비해서 염착농도가 2배가량 높게 측정되고 있는 모시에서 염착성이 더욱 우수한 것으로 평가된다.
명도는 철매염에서 가장 낮아 어두운 색조로 염색되었고 구리매염은 중명도, 알루미늄과 주석매염은 고명도로 밝게 염색되었다. 채도는 주석매염에서 매우 높은 값으로 선명하게 염색되었고 철매염에서는 매우 낮은 값으로 탁하게 염색되었다. 명도와 채도를 종합해 보면 대부분의 매염제에서 염기성영역보다는 산성영역에서 고명도 고채도로 염색되었다.
최대흡수파장의 변화를 살펴보면 키토산 미처리 염색포에서는 무매염에 비해서 알루미늄, 구리매염에서 20nm, 주석에서 40nm 상승되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	아프리칸 매리골드는 어떤색의 꽃을 피우는가?	아프리칸 매리골드 학명 (African marigold, :Tagetes erecta L.) ,, 는 초롱꽃목, 국화과, 천수국속 식물로 황색, 등색, 등적색의 꽃을 피운다. 아프리칸 매리골드에는 호변이성 물질인 카로티노이드(carotinoid)계의 제악산틴(zeaxanthin)과 루테인(lutein) 색소가 다량 함유되어 있다.
	천연염료가 실제 사용에서 많은 제한이 뒤따르는 이유는?	최근 천연염료에 관한 관심이 증가되면서 다양한 염료와 염색방법이 개발되고 있으나 염색과정에서 색상의 재현성이 불량하며, 견뢰도가 낮기 때문에 실제 사용에서 많은 제한이 뒤따르고 있다. 더구나 꽃에서 추출되는 염료는 열과 빛에 대한 안정성이 천연염료 중에서도 유독 낮기 때문에 거의 활용되지 못하고 있다. 따라서 기존의 홍화, 괴화, 정향과 더불어 메리골드의 사용가능성은 꽃을 이용하는 염재로서 매우 의미가 크다.
	아프리칸 매리골드의 생화 추출물을 사용하여 천연 섬유소섬유인 면과 모시포를 염색하여 색상과 견뢰도를 중심으로 살펴본 본 연구의 결론을 요약하면 무엇인가?	1. 면포에서는 0.1Y~7.1Y 사이의 다양한 황색색상으로 염색되었으며 모시포에서는 9.0R~7.7Y 사이의 적등색-등색-황색계열로 염색되었다. 2. 면과 모시포는 염기성영역보다 산성과 중성영역에서 명도는 낮고 채도는 높게 나타나는 경향으로 염색되고 있다. 특히 중성영역에서는 명도는 낮고 채도는 높아져서 짙고 선명한 색상으로 염색되었다. 염액의 액성 측면에서 볼 때 인위적인 액성의 조절이 필요하지 않으며 중성영역이 가장 우수한 것으로 판단된다. 3. 면과 모시포는 선매염이 적용되는 경우는 발색이 이루어지지 않으며 후매염에 의해서만 발색되었다. 후매염이 적용되는 경우 주석과 구리매염에서는 적색 띤 황색으로, 알루미늄 매염에서는 순수한 황색으로, 철매염에서는 무채색계열로 발색되었다. 4. 모시포는 면포보다 염색성이 우수하여 2배 가까운 염착농도가 유지된다. 5. 키토산 미처리포에 비해서 키토산 처리포에서는 염착농도가 월등히 상승되고 있다. 그러나 키토산 처리포의 경우는 매염의 도입과 매염제의 변화에 따른 최대흡수파장의 변화가 관찰되지 않고 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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