색채 목가구 개발을 위한 천연염료의 이용에 관한 연구(제2보) - 천연염료의 처리 방법에 따른 색 변화 연구 - Application of Natural Dyes for Developing Colored Wood Furniture (II) - Color Variation by Treatment Methods of Natural Dyes-원문보기
본 연구는 치자나무, 홍화, 오배자, 지치(지초), 소목 및 밤송이 등으로부터 추출한 천연염료를 이용하여 밤나무재를 염색할 때 나타나는 목재 표면의 색상 변화를 정량적으로 분석하여 효과적인 천연염색법을 검토하였다. 목재 시편은 염액의 온도, pH, 침지시간, 반복처리 횟수 등과 같은 다양한 처리조건을 적용하여 다채로운 색을 발현시겼고, 천연염색된 시편의 색상을 정량적으로 측정하기 위하여 $L^*$, $a^*$ 및 $b^*$ 값을 측정하여 채도와 염착농도를 산출해 내었다. 도막처리법은 천연염색 시에 많은 시간을 필요로 하는 침지 처리에 비해서 더욱 경제적인 처리법이라는 것을 확인할 수 있었다. 또한 착색력이 낮은 도막처리법은 반복적인 도막 처리를 통하여 원하는 색상을 얻을 수 있었으며 색상의 농담도 쉽게 표현할 수 있었다. 천연염색 처리 결과 염액의 온도가 높으며 약산성 염료(pH4의 수준)를 사용함으로써 우수한 착색효과를 얻을 수 있었다.
본 연구는 치자나무, 홍화, 오배자, 지치(지초), 소목 및 밤송이 등으로부터 추출한 천연염료를 이용하여 밤나무재를 염색할 때 나타나는 목재 표면의 색상 변화를 정량적으로 분석하여 효과적인 천연염색법을 검토하였다. 목재 시편은 염액의 온도, pH, 침지시간, 반복처리 횟수 등과 같은 다양한 처리조건을 적용하여 다채로운 색을 발현시겼고, 천연염색된 시편의 색상을 정량적으로 측정하기 위하여 $L^*$, $a^*$ 및 $b^*$ 값을 측정하여 채도와 염착농도를 산출해 내었다. 도막처리법은 천연염색 시에 많은 시간을 필요로 하는 침지 처리에 비해서 더욱 경제적인 처리법이라는 것을 확인할 수 있었다. 또한 착색력이 낮은 도막처리법은 반복적인 도막 처리를 통하여 원하는 색상을 얻을 수 있었으며 색상의 농담도 쉽게 표현할 수 있었다. 천연염색 처리 결과 염액의 온도가 높으며 약산성 염료(pH4의 수준)를 사용함으로써 우수한 착색효과를 얻을 수 있었다.
This study explored the efficient dyeing method of aged chestnut wood using the natural dyes extracted from Gardenia jasminoides for, grandiflora, Carthamus tinctorius L., Rhus javanica L., Lithospermum erythrorhizon S. et Z., Caesalpinia sappan L. and Castanea crenata S. et Z.. The color variation ...
This study explored the efficient dyeing method of aged chestnut wood using the natural dyes extracted from Gardenia jasminoides for, grandiflora, Carthamus tinctorius L., Rhus javanica L., Lithospermum erythrorhizon S. et Z., Caesalpinia sappan L. and Castanea crenata S. et Z.. The color variation of the dyed chestnut woods was also quantitatively evaluated. The wood specimens revealed abundant colors through different dyeing conditions such as dyeing temperature, dye pH, soaking time, and brushing frequency. The chroma and stain concentration of colored woods were calculated with $L^*$, $a^*$ and $b^*$ in order to make color tone measurement. Brushing treatment for colored wood was confirmed as a more economical dyeing method than soaking treatment requiring more time when natural dyeing was done. Furthermore, the desirable tone and shade of color was easily obtained by repetitive brushing treatment using low color tone. During natural dyeing, good color expression was made with high temperature and acidic condition of a dyeing liquor.
This study explored the efficient dyeing method of aged chestnut wood using the natural dyes extracted from Gardenia jasminoides for, grandiflora, Carthamus tinctorius L., Rhus javanica L., Lithospermum erythrorhizon S. et Z., Caesalpinia sappan L. and Castanea crenata S. et Z.. The color variation of the dyed chestnut woods was also quantitatively evaluated. The wood specimens revealed abundant colors through different dyeing conditions such as dyeing temperature, dye pH, soaking time, and brushing frequency. The chroma and stain concentration of colored woods were calculated with $L^*$, $a^*$ and $b^*$ in order to make color tone measurement. Brushing treatment for colored wood was confirmed as a more economical dyeing method than soaking treatment requiring more time when natural dyeing was done. Furthermore, the desirable tone and shade of color was easily obtained by repetitive brushing treatment using low color tone. During natural dyeing, good color expression was made with high temperature and acidic condition of a dyeing liquor.
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문제 정의
방법이 연구되었다. 가구재의 염색성 및 색상변화는 여러 종류의 천연염료와 다양한 처리조건을 통해 그 변화 양상을 정량적으로 파악코자 하였다. 이를 통해 천연염색된 가구재가 나타내는 색차의 수치화가 가능하고, 또한 색채의 품질관리 및 원활한 색커뮤니 케이션도 가능하게 함으로써 그 중요성 및 활용 가치를 증대시키는 것을 목적으로 하였다(Billmeyer et al, 1981: Grum et al.
본 연구에서는 알루미늄, 구리, 크롬 등의 금속 매염제와 홍화, 오배자, 치자, 자초, 소목, 밤송이 등에서 주줄한 천연염료를 사용하여 목가구용 목재의 다양한 색채를 발현시키고, 발현된 색의 주관적이고 감각적인 면을 배제하기 위하여 색차(/E)와 염착농도(#)의 측정을 통하여 보다 객관적이고 정확한 색 재현을 위한 기초 자료로 활용하고자 하였다.
가구재의 염색성 및 색상변화는 여러 종류의 천연염료와 다양한 처리조건을 통해 그 변화 양상을 정량적으로 파악코자 하였다. 이를 통해 천연염색된 가구재가 나타내는 색차의 수치화가 가능하고, 또한 색채의 품질관리 및 원활한 색커뮤니 케이션도 가능하게 함으로써 그 중요성 및 활용 가치를 증대시키는 것을 목적으로 하였다(Billmeyer et al, 1981: Grum et al., 1980, Hunter et al., 1987).
제안 방법
각각 희석하였다. 2시간 동안 방치 후, 벤조피란(benzopyrane)류의 적색 색소는 면사주머니를 이용 액체성분만 여과시켜 얻었디' 위의 용액은 온수추출과 동일한 pH 조건을 만들어 염색 효과를 측정하였다.
그리고 도막처리법에서는 동일한 목재 시편에 도막 처리를 3회까지 반복하여 반복에 따른 색상변화를 검토하였다.
염색이 종료된 후 증류수를 이용하여 목재 시편의 표면에 묻어 있는 과량의 염액을 제거하였다. 도막처리는 침지법에서 같이 동일한 염액의 온도 조건에서 염액이 목재 시편의 모든 면에 고루 도포될 수 있도록 도막 처리하여 염색하였다. 두 가지 처리방법을 통해 천연 염색된 목재 시편은 20 ±2℃ .
침지법은 제작된 시편을 매염제 용액에 20분간 침지 시킨 후 목재 시편에 부착된 이물질 및 과량의 매염제를 증류수로 세척하여 제거하였다. 도막처리법은 붓을 이용하여 목재시편의 모든 면에 평활하게 도포될 수 있도록 강하게 문질러서 매염제가 목재 표면에 침착할 수 있도록 처리하였다.
목재시편은 pH 4, 7 및 10으로 조절된 염료를 침지 법 (soaking)과 도막처리 법 (brushing)을 적 용하였다. 침지법에 의한 시편의 제작은 매염제를 처리한 시편에 워터배스(waterbath)를 이용하여 염액의 온도를 각각 20℃와 60℃로 조절하였고, 염색 시간은 각각 2시간 및 4시간으로 하였다.
밤나무재 시편에 대한 매염제 처리는 침지법 (soaking)과 도막처리 (brushing)를 실시하였다. 침지법은 제작된 시편을 매염제 용액에 20분간 침지 시킨 후 목재 시편에 부착된 이물질 및 과량의 매염제를 증류수로 세척하여 제거하였다.
)의 염재는 온수추출을 시행하였다. 밤송이를 제외한 다른 염액 재료는 농도 2% 및 20% 로 각각 조절한 후 염액이 끓기 시작하면 약한 불로약 15분간 추가 가열하였다. 염 액 추출이 끝나면 끓인 염액을 80 mesh 와이어를 이용하여 걸러내었다.
2의 (1)는 침지 및 도막 처리를 통한 밤나무재의 염색 효과와 염액의 온도에 따른 밤나무재의 염색 효과를 보여준다. 여기서는 치자 염액을 이용하여 염색 효과를 비교하였다. 5% 농도의 알루미늄 계통의 매염제가 처리된 밤나무 목재 시편을 20℃와 60℃에서 염색한 후 겉보기 색상만으로 판단할 때는염액 온도가 높을수록 짙게 염색이 되어 염색된 목재의 표면이 다소 어둡게 나타나는 것을 볼 수 있었다.
염 액 추출이 끝나면 끓인 염액을 80 mesh 와이어를 이용하여 걸러내었다. 제조된 염료는 0J M sodium hydroxide (NaOH)와 0.1 M hydrochloric acid (HC1)를 사용하여 pH 4, 7 및 10으로 조절하여 염 액 pH에 따른 염 색 효과를 측정하였다.
천연염료를 이용한 색채 목가구재를 개발하기 위하여 천연염재로부터 얻어진 염액은 밤나무재 시편에 염액의 온도 및 pH, 침지 시간, 반복 처리 횟수 등의 처리방법에 따른 색상 변화를 정량적으로 측정하여 비교하였다. 매염제의 처리방법에 있어서 침지법보다 적은 양의 매염제를 사용하는 도막 처리가 시편의 표면에 매염제를 균일하게 도포할 수 있으며 처리 시간과 건조시간도 단축시키는 경제적인 매염 처리 방법이었다.
천연염료를 제조하기 위하여 홍화(Carthamus tinctorius L.)를 제외한 치자(Gardenia jasminoides for. grandiflora), 자초(Lithospermum erythro- rhizon S. et Z.), 소목(Caesalpinia sappan L.), 오배자(RHus javanica L.), 그리고 밤송이 (Castanea crenata S. et Z.)의 염재는 온수추출을 시행하였다. 밤송이를 제외한 다른 염액 재료는 농도 2% 및 20% 로 각각 조절한 후 염액이 끓기 시작하면 약한 불로약 15분간 추가 가열하였다.
침지법에 의한 시편의 제작은 매염제를 처리한 시편에 워터배스(waterbath)를 이용하여 염액의 온도를 각각 20℃와 60℃로 조절하였고, 염색 시간은 각각 2시간 및 4시간으로 하였다. 염색이 종료된 후 증류수를 이용하여 목재 시편의 표면에 묻어 있는 과량의 염액을 제거하였다.
) 꽃잎은 물에 세척하여 불순물을 제거하고, 용기에 꽃잎이 잠길 정도의 증류수를 채웠다. 홍화 꽃잎으로부터 황색소인카르타미딘(carthamidin) 성분의 제거는 증류수에서 2~3시간 정도 담근 후에 무명자루에 담아 잘 주물러서 카르다미 딘 색소가 추출되어 나오지 않을 때까지 4~5회 수세하였고, 그 후 65 ±3℃의 건조기에 넣고 건조시켰다.
대상 데이터
12H2O), 구리 매염제 계통의 Copper (n) acetate monohydrate (Cu(CH3COO)2 . HzO), 크롬 매 염제 계통의 potassium dichromate #, 그리고 철 매염제 계통의 Iron (n) sulfate (Fe2(SO4)3) 는 각각 농도 2% 및 5%로 희석하여 사용하였다.
본 실험의 염색용 시편은 경남 진주시 나동면에서 벌채한 수령 15년 이상(II영급 이상)된 밤나무(Cas- tanea crenata S. et Z.)의 정상재 중 변재부를 사용하였으며, 시편의 크기는 60 X 25 X 15 mm로 제작하였다. 목재 시편들은 20 ±2℃/65 ±2% 조건의 항온 .
성능/효과
여기서는 치자 염액을 이용하여 염색 효과를 비교하였다. 5% 농도의 알루미늄 계통의 매염제가 처리된 밤나무 목재 시편을 20℃와 60℃에서 염색한 후 겉보기 색상만으로 판단할 때는염액 온도가 높을수록 짙게 염색이 되어 염색된 목재의 표면이 다소 어둡게 나타나는 것을 볼 수 있었다. 이는 염액의 온도가 높을수록 침지된 목재의 표면으로부터 수용성 추출물들을 더 많이 용출시 켜 염액이 목재 표면에 더 많이 흡착되기 때문인 것으로 사료된다.
결론적으로 천연염료의 처리방법은 처리시 간을 많이 필요로 하는 침지법보다 도막처리법이 보다 경제적인 처리법이라고 판단된디. 또한 침지법보다 낮은 착색력을 가진 도막처리법은 반복 처리를 통하여 보완할 수 있으며 요구하는 색상을 충분히 얻을 수 있을 것이다.
결국 염착성(K/S)은 pH가 낮을수록 오히려 양호하고 pH가 높아지면서 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 적절한 염착 성능을 발현시키기 위해서는 염액의 pH를 낮게 유지하는 것이 적합할 것으로 판단되었다.
2의 (1)에 염색된 시편 사진과 같이 알루미늄을 매염제로 한 치자 염색 시편은 염색 방법에 관계없이 온도가 높을수록 b* 값이 커지기 때문에 노란색 계통으로 짙게 염색되었다는 것을 쉽게 판단할 수 있다. 또한 침지법으로 염색된 목재 시편의 b* 값이 도막처리법으로 염색된 목재 시편의 # 값보다 훨씬 큰 것으로 보아 침지처리법이 훨씬 더 짙게 염색됨을 알 수 있었다. 이것은 채도값(*) c의 변화에서도 알 수 있는데 c* 값이 침지처리재에서 훨씬 더 크게 나타난 것으로 보아 도막 처리법에 비해서 더 뛰어난 착색력을 나타냄을 확인할 수 있었다.
비교하였다. 매염제의 처리방법에 있어서 침지법보다 적은 양의 매염제를 사용하는 도막 처리가 시편의 표면에 매염제를 균일하게 도포할 수 있으며 처리 시간과 건조시간도 단축시키는 경제적인 매염 처리 방법이었다. 온도에 따른 천염염료의 염색 효과는 염액의 온도가 높아질수록 염색이 짙게 되고 착색력 이 증가하여 채도 값(*) c 이 향상되었다.
침지 시간이 증가할수록 천연염색된 목재 시편의 색상이 더 짙어지는데, 이는 Table 1의 채도 값(/)과 명도(4) 값, 그리고 /와 bs 값의 변화에 의해 쉽게 확인할 수 있다. 무처리 시편에 비해서 2시간 및 4시간 침지 된 시편의 채도 값이 더 크고, 밝은 재색의 목재 표면에서 염색이 진행됨에 따라 명도 값이 감소한다는 사실은 더 많은 양의 염료 성분이 목재 표면에 흡착되어 더 짙은 색상을 발현했을 것으로 판단된다. 그러나 침지 시간이 2시간에서 4시간으로 길어지더라도 채도값에서는 큰 변화가 없는 것으로 보아 2시간 이상 침지시켜 염색하는 방법은 경제적이지 않을 것으로 조사되었다.
매염제의 처리방법에 있어서 침지법보다 적은 양의 매염제를 사용하는 도막 처리가 시편의 표면에 매염제를 균일하게 도포할 수 있으며 처리 시간과 건조시간도 단축시키는 경제적인 매염 처리 방법이었다. 온도에 따른 천염염료의 염색 효과는 염액의 온도가 높아질수록 염색이 짙게 되고 착색력 이 증가하여 채도 값(*) c 이 향상되었다. 침지 시간에 따른 염색효과는 2시간에서 4시간으로 길어지더라도 채도 값에는 큰 변화를 보이지 않았기 때문에 2시간 이상 침지하는 것이 경제적이지 않을 것으로 판단되었다.
또한 침지법으로 염색된 목재 시편의 b* 값이 도막처리법으로 염색된 목재 시편의 # 값보다 훨씬 큰 것으로 보아 침지처리법이 훨씬 더 짙게 염색됨을 알 수 있었다. 이것은 채도값(*) c의 변화에서도 알 수 있는데 c* 값이 침지처리재에서 훨씬 더 크게 나타난 것으로 보아 도막 처리법에 비해서 더 뛰어난 착색력을 나타냄을 확인할 수 있었다.
다. 즉, pH에 따른 목재 표면의 색상 변화가 매우 민감하게 나타났다. 그러나 그림에서 보는 것과는 달리 알칼리 쪽의 pH를 제외하고는 염 액의 pH가 산성 및 중성이면 철 매염 처리된 시편보다도 낮은 채도 값(#)을 보이고 있다.
반면에 도막처리법은 적은 양의 매염제를 붓으로 목재 시편의 표면에 균일하게 도포할 수 있기 때문에 매염 처리 시간과 건조 시간이 매우 단축되어 침지법보다 경제적인 매염 처리 방법이라고 판단된다. 침지법에서 매염제의 농도가 2%에서 5%로 증가할수록 목재 표면의 색상이 더 짙게 착색되었지만, 도막처리법에서는 매염제의 농도에 따른 색상 차이가 뚜렷하게 나타나지 않았다.
후속연구
처리법이라고 판단된디. 또한 침지법보다 낮은 착색력을 가진 도막처리법은 반복 처리를 통하여 보완할 수 있으며 요구하는 색상을 충분히 얻을 수 있을 것이다. 천연염색을 할 때에는 염액의 온도가 높고 pH가 낮은 염료사용이 염색성능을 향상시키는것으로 나타났디.
참고문헌 (12)
하미하. 2000. 염색의 이론과 실제. 학문사
안경조. 2000. 염색의 과학. 경춘사
남성우. 2000. 천연염색의 이론과 실제(1). 보성문화사
김선창. 2004. 밤나무 노령목 간벌 및 저수고형 5. 유도기술, 산림, 2004년 2월, pp. 64-69
김동호, 오정엽. 1997. 색채 용어와 표색계. 한국색채학회 논문집 Vol. 9. 1997년 10월. pp. 125-144
Billmeyer F. W. and M. Saltzman. 1981. Principles of Color Technology. 2nd Eds. John Wiley & Sons Ltd
Grum F. and C. J. Bartleson (Ed.). 1980. Optical Radiation Measurements. Vol.2 : Color Measurement. Academic. London
Hunter R. S. and Harold, R. W. 1987. The Measurement of Appearance. 2nd Eds. Wiley
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