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문제 정의
- 본 연구에서는 산화와 환원 반응시에 발생되는 색상을 직물의 염색에 응용하고자 하였다. 질산은은 가장 우수한 산화제로서 환원제의 종류를 다르게 하여 반응시키면 천연염색을 한 것과 같은 독특한 색상을 얻을 수 있다.
- 질산은 염은 염의 종류 즉, 음이온 성분에 따라 다양한 색상을 내게 되며, 이때 발색되는 색상은 잘 바래지 않고 우수한 염색 견뢰성을 가지게 되는데, 이를 섬유의 염색에 응용하고자 하였다. 실크 직물에 질산은을 처리하면 Ag＋ 이온이 실크의 아미드기(－CONH－)와 결합하여 배위착화합물 형태를 띠게 된다.
제안 방법
- Fade-O-Meter(Yasuda Seiki NO416-TMI, Japan)를 사용하여 제논 아크 램프로 40시간 광조사하여 JIS L 0804법에 의한 grey scale의 색의 변화 정도의 비교로부터 그 견뢰도를 평가하였다.
- KS K 0650에 의거하여 마찰견뢰도 시험기(Yasuda Seiki NO416-TMI, Japan)를 사용하여 건 습마찰 견뢰도 실험을 행하였다. 견뢰도는 마찰시에 이용한 면포의 오염의 정도로 평가하였다.
- 따라서 비교적 저온의 조건에서도 염색 견뢰도가 우수한 염색특성을 얻기 위하여 실크 직물에 질산은 처리를 한 후 NaBH4와 Na2S 두 가지 종류의 환원제를 사용하여 환원 발색시켜 염색물의 색 농도(K/S)로부터 질산은 처리 시간, 농도, pH, 환원제의 농도, 환원 시간 등에 미치는 염색성의 영향과 염색 견뢰도, 항균성에 대해서 검토하였다.
- O)의 1급시약을 사용하였다. 또한 pH 4, 7 및 10의 완충용액은 제조된 시판품(1급시약)을 그대로 사용하였으며 pH 13의 완충용액은 수산화나트륨(1급시약)을 사용하여 제조하였다.
- 또한 그 밖의 색 파라미터로서 CIELAB 표색계 L*, a*, b* 및 크로마 C*, 색상각 h를 측정하였다.
- 비교적 저온의 조건에서도 염색 견뢰도가 우수한 염색방법을 규명하기 위하여 실크에 질산은 처리를 한 후 두 가지 종류의 환원제(NaBH4 및 Na2S)를 사용하여 환원 발색시켜 염색물의 색농도(K/S)로부터 질산은 처리 시간, 농도, pH, 환원제의 농도, 환원시간에 따른 염색성과 염색 견뢰도, 항균성에 대해서 검토하였다. 산화 환원 반응에서 일어나는 환원제에 의한 발색은 반응조건에 따라 현저한 차이를 보이며, 발색된 직물의 색상과 깊은 상관성을 보였다.
- 세탁견뢰도는 세탁시에 첨부한 multifiber를 이용하여 그 오염의 정도를 평가하였다.
- )를 사용하여 질산은과 환원제의 산화환원 반응으로 발색하였다. 얻어진 실크 염색 직물의 겉보기 색농도에 미치는 질산은의 농도, pH 및 처리 시간, 환원제의 농도, 환원발색 시간 등의 영향을 검토하였다.
- 고온에서의 장시간 염색은 에너지 소모가 많고, 실크의 손상을 초래하게 되어 모우가 발생하거나 촉감이 나빠지게 되므로 이러한 결점을 방지하기 위해서는 저온에서도 고견뢰성을 가지는 염색방법이 개발되어야 한다. 이러한 단점을 개선하기 위하여 섬유의 염착좌석과 염료가 반응하여 염색되는 기존의 염색방식에서 탈피하여 산화와 환원 반응 시에 일어나는 발색방법을 이용한 염색조건을 검토하였다.
- 질산은 100g을 물 1000 mL에 녹여 은 용액을 만든 후 처리액의 농도는 1, 3, 5 및 7%(o.w.f.)로 하여 30℃에서 각각 5, 10, 15 및 20분간 실크 직물을 침지하여 흡착 처리하였다.
- 질산은 처리된 실크 직물을 pH 4, 7, 10 및 13의 완충용액에 5분간 침지한 후, 환원 발색을 위하여 환원제 용액을 5%(w/v)로 농도로 제조하였으며, 용액의 농도를 1, 3, 5, 7%(o.w.f.)로 다르게 하여 30℃에서 5, 10, 15 및 20분간 질산은 흡착 처리한 실크 직물을 환원제 용액에 투입하여 환원 발색을 시켰다.
- 질산은으로 처리된 실크 직물에 각각 다른 환원제(Na2S 및 NaBH4)를 사용하여 질산은과 환원제의 산화환원 반응으로 발색하였다. 얻어진 실크 염색 직물의 겉보기 색농도에 미치는 질산은의 농도, pH 및 처리 시간, 환원제의 농도, 환원발색 시간 등의 영향을 검토하였다.
- 평판의 천 배지에 배양된 비 병원성 세균인 그램 음성균의 대장균(K. pnemoniae) 및 병원성 세균인 그램 양성균의 황색 포도상구균(S. aureus)을 초기 균수를 각각 1.6(±0.3) × 105와 1.3(±) × 105으로 주입한 다음 37℃에서 18시간 방치한 후, 각 시편의 정균 감소율을 구하였다.
대상 데이터
- 시료는 시판중인 실크 직물 중에서 Crepe de Chine(CDC, 경사: 21중/3합, 무연, 128올/2.54 cm, 위사: 21중/3합, 110올/2.54 cm, 2700 S/Z) 직물을 90℃에서 20분간 팽윤시키고 수세한 후 사용하였다.
- 실크의 산화제로서 질산은(silver nitrate, AgNO3) 특급시약을 사용하였으며, 환원제로는 수소화붕소나트륨(sodium boron hydride, NaBH4) 및 황화나트륨(sodium sulfide, Na2S H2O)의 1급시약을 사용하였다. 또한 pH 4, 7 및 10의 완충용액은 제조된 시판품(1급시약)을 그대로 사용하였으며 pH 13의 완충용액은 수산화나트륨(1급시약)을 사용하여 제조하였다.
이론/모형
- KS K 0430 A-1법에 의하여 세탁 가루비누를 사용하여 세탁액을 제조한 후 40℃에서 Launder-O-Meter(Uneoyama Kiko, Textile Dyeing Machinery, Japan)로 30분간 시험하였다.
- KS K 0650에 의거하여 마찰견뢰도 시험기(Yasuda Seiki NO416-TMI, Japan)를 사용하여 건 습마찰 견뢰도 실험을 행하였다. 견뢰도는 마찰시에 이용한 면포의 오염의 정도로 평가하였다.
- 환원발색된 실크 직물의 염색성을 알아보기 위하여 CCM(Macbeth, Color-Eye 7000A, USA)을 이용하여 광원 D65, 관측시야 10°의 조건에서 각 파장대의 반사율을 측정하고 최대흡수파장의 표면 반사율로부터 겉보기 색농도로서 K/S 값을 다음의 KubelkaMunk식에 의해 구하였다.
성능/효과
- 질산은에 의한 환원 발색 조건에 따라 값이 다르게 나타나는 것으로 보아 색상의 변화가 있음을 알 수 있다. NaBH4에 의해 환원 발색된 시료의 경우 전체적으로 a*, b* 값이 크고 색상각 h는 작아졌으며, 또한 L* 값이 미처리 시료에 비해 현저하게 줄어든 것으로 보아 진한 갈색의 색상을 가지며, Na2S에 의해 환원 발색된 시료는 L* 값이 NaBH4에 의해 발색된 시료보다 높게 나타나 색상은 밝아지고 있는 것을 알 수 있다.
- 및 Na2S에 의해 환원 발색된 실크 직물의 세탁, 마찰 및 일광 견뢰도의 결과를 각각 Table 6 및 7에 나타내었다. 두 가지 환원제에 의한 발색 직물 어느 경우에도 세탁, 마찰 및 일광 견뢰도 모두 4~5급으로 상당히 우수한 염색 견뢰도를 나타내었으며 처리 농도, 시간 등이 증가할수록 5급에 가까운 염색견뢰도를 나타냈다.
- S)를 사용하여 환원 발색시켜 염색물의 색농도(K/S)로부터 질산은 처리 시간, 농도, pH, 환원제의 농도, 환원시간에 따른 염색성과 염색 견뢰도, 항균성에 대해서 검토하였다. 산화 환원 반응에서 일어나는 환원제에 의한 발색은 반응조건에 따라 현저한 차이를 보이며, 발색된 직물의 색상과 깊은 상관성을 보였다. 질산은의 처리 농도에 따라 NaBH4의 경우 K/S값이 감소한 반면 Na2S는 증가하는 경향을 나타내어 질산은과 환원제의 농도에 따라 다양한 색상이 얻어졌다.
- 전체적으로 NaBH4가 Na2S에 비해 진한 색상을 나타냈으며, NaBH4는 갈색계열의 색상을, Na2S는 회색 계열의 색상을 나타내는 것을 알 수 있다.
- pH 7의 중성욕에서 L*값이 현저하게 낮아져 질산은과 환원제의 같은 농도에서도 pH의 변화에 따라 색상이 달라졌다. 처리 농도나 시간 등 반응 조건을 증가시킴으로써 발색된 실크 직물은 우수한 염색 견뢰도와 항균성을 나타내었으며, 특히 항균성의 경우 환원 발색된 실크 직물의 질산은 처리 농도 1%에서도 우수한 정균 감소율을 나타내었다.
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