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문제 정의
- 77G로 분포범위가 증가하여 색의 다양화 효과를 보여주고 있다. 괴화로 후 염색을 행함에 따라 purple blue로부터 단계적으로 점차 녹색경향이 증가되는 결과를 보여주고 있는 것이다. 색의 다양한 효과는 직물 별로 비교하여 보면 면 < 린넨 < 레이온 순으로 요약할 수 있다.
- 본 연구에서는 천연 셀룰로오스 섬유인 면과 린넨, 재생 셀룰로오스 섬유인 레이온에 천연염색 고유의 기능성을 유지하면서도 천연염색의 색상다양화를 위하여 쪽의 푸른색과 괴화의 황색을 혼합하여 염색함으로써 셀룰로오스 섬유에서의 천연염료의 색상 다양화의 가능성을 검토하고자 하였다.
제안 방법
- Computer Color Matching System(Spectra Flash 600 Plus, DataColor Co. USA)을 이용하여 λmax(400nm)에서 표면반사율(R)을 구하여 K/S값을 측정하였다.
- 괴화염색 후 쪽 염색을 하기 위해 괴화분말염료를 5%, 10%, 15%, 20%, 25% owf 염액을 제조하여 위와 동일한 방법으로 염색한 후 각각의 염색물을 쪽 염액에 넣고 위와 동일한 방법으로 1~4회 반복하여 염색하여 4단계의 농도의 염색물을 제조하였다.
- 1% owf 아세트산 용액에서 중화시키고 충분히 수세하였다. 동일한 염색과정으로 1회, 3회, 5회, 7회 반복 염색하여 옅은 쪽색에서 점차 진한 색까지 4단계 농도의 염색물을 얻었다.
- 이때 L*, a*, b* 값은 각각 3회씩 측정 하여 그 평균값을 사용하였다. 또한 여기서 알아낸 L*, a*, b* 값을 기준으로 먼셀표색 변환계를 이용 하여 H(Hue), V(Value)/C(Chroma)를 측정하였다.
- 또한 쪽과 괴화를 이용한 복합염색에서 반복 염색을 행함으로써 첫 번째는 더욱더 다양한 색상의 가능성을 타진해보고자 하였으며, 두 번째는 다양한 색상의 가능성과 더불어 동일한 색상을 나타낼 경우 염색의 번거로움을 피하기 위하여 반복 염색 시 적절한 염색횟수와 농도를 살펴보고자 반복 염색을 실시하였다. 예를 들어 1회-25% owf(쪽 1회염색 후 괴화 25% owf로 덧 염색)와 5회-15% owf(쪽 5회 염색 후 괴화 15% owf로 덧 염색)을 시행한 결과 비슷한 색상과 K/S값을 나타내었다면 염색 시 번거로움을 피하기 위해서는 5회-15% owf를 선택하기보다는 1회 25% owf를 선택하는 것이 바람직할 것이다.
- Table 11, 12, 13은 1회~7회까지 쪽염액으로 반복해서 염색한 면, 린넨, 레이온직물을 괴화염액으로 후염색한 결과를 나타낸 표이다. 반복염색에 의해 4단계로 점점 진하게 염색된 직물들을 5~25%로 각기 다른 농도로 조정된 괴화염액으로 60℃에서 60분간 각각 염색하여 섬유별 총 20종의 색상을 얻었다. Table 11은 쪽으로 염색한 면직물을 괴화로 후염색한 결과이고 Table 12는 쪽으로 염색한 린넨직물을 괴화로 후염색한 결과이며 Table 13은 쪽으로 염색한 레이온직물을 괴화로 후염색한 것이다.
- 색차(이하 △E라 칭함) 역시 K/S값과 마찬가지로 염색된 시료를 Computer Color Matching System (Spectra Flash 600 Plus, DataColor Co. USA)을 이용하여 광원 D65, 시야 10°의 조건으로 색의 밝기를 나타내는 L*(Whiteness), 색도를 나타내는 a*(Redness), b*(Yellowness)값을 측정하였으며 색차는 염색처리를 하지 않은 백색 시료를 기준으로 하여 나타내었다.
- 쪽의 푸른색과 괴화의 황색을 이용하여 복합염색을 하기 위해 쪽과 괴화로 염액을 일정 농도로 만든 후 쪽염액으로는 1회에서 7회까지 염색하여 농도차이를 4단계(1, 3, 5, 7회)로 하였으며 괴화염액은 5, 10, 15, 20, 25% owf로 5단계로 농도를 조정하여 사용하였다. 실험직물로는 동일한 셀룰로오스 섬유인 면, 린넨, 레이온을 사용하여 염색성을 비교하였다.
- 쪽 염색 후 괴화염색을 위해 미리 증류수에 충분히 적시고 물기를 짜낸 시험포를 넣고 액비 1:50 조건으로 상온에서 10분간 흡착시킨 후 증류수로 여러 번 수세하고 쪽의 푸른빛이 얻어질 때까지 완전히 산화시킨 후 0.1% owf 아세트산 용액에서 중화시키고 충분히 수세하였다. 동일한 염색과정으로 1회, 3회, 5회, 7회 반복 염색하여 옅은 쪽색에서 점차 진한 색까지 4단계 농도의 염색물을 얻었다.
- 쪽 염색 후 덧 염색을 하기 위해 괴화분말염료를 5, 10, 15, 20, 25% owf, 액비 1:50의 조건으로 염액을 제조하였다. 이때 증류수를 가열하여 40℃에 도달되면 분말 염료를 첨가하여 충분히 용액시킨 후 서서히 가열하여 60℃에 도달되면 직물시료를 넣고 60분간 60℃를 유지하면서 염색 처리하였다.
- 쪽과 괴화를 이용한 혼합염색은 쪽으로 먼저 염색한 후 괴화로 후 염색하는 방법과 괴화로 먼저 염색한 후 쪽으로 후 염색하는 방법으로 복합염색을 시도하였다. 쪽 염색은 농도가 너무 강하게 되면 복합 염색 시 바탕의 색을 덮어버리므로 농도를 2.
- 쪽과 괴화의 색을 혼합하기 위하여 괴화염색 후 쪽으로 염색하는 방법과 쪽 염색 후 괴화로 염색 하는 방법 2가지로 염색을 실시하였으며, Fig. 3, 4, 5는 괴화 염액으로 염색한 포를 쪽으로 복합염색을 하기 위해 5단계로 농도차이가 나도록 준비한 괴화 염액에서 60℃, 60분간 각각 염색한 후 쪽으로 후 염색했을 때의 면, 린넨, 레이온 직물의 염착량의 변화를 나타낸 결과이다. K/S값은 쪽의 염색 반복 횟수가 동일한 경우 괴화염액의 20% owf 농도까지는 괴화염액의 농도가 증가할수록 염착량은 증가하나, 그 이상의 농도 즉, 괴화염액 25% owf 농도에서는 면, 린넨, 레이온직물에서 모두 20% owf 농도에서보다 오히려 염착량은 감소했다.
- 쪽의 푸른색과 괴화의 황색을 이용하여 복합염색을 하기 위해 쪽과 괴화로 염액을 일정 농도로 만든 후 쪽염액으로는 1회에서 7회까지 염색하여 농도차이를 4단계(1, 3, 5, 7회)로 하였으며 괴화염액은 5, 10, 15, 20, 25% owf로 5단계로 농도를 조정하여 사용하였다. 실험직물로는 동일한 셀룰로오스 섬유인 면, 린넨, 레이온을 사용하여 염색성을 비교하였다.
대상 데이터
- 5g을 넣고 NaOH 3g을 사용하여 pH를 11~12로 조정한 쪽 염액을 1시간 가량 교반하고 2시간 정도 방치한 후 윗물만을 따라내어 염액으로 사용하였다. 괴화는 괴화추출분말을 5~25% owf의 농도범위로 조정된 염액을 제조하여 사용하였다.
- 면과 린넨의 정련은 5% owf 가루비누와 8%(owf) Na2CO3를 사용하여 액비 1:50, 온도 95∼100℃에서 1시간 동안 정련 처리한 후 본 실험에 사용하였으며 각 시료의 특성은 Table 1과 같다.
- 본 연구에서 사용된 직물 시료 중 면, 린넨은 솜베에서 구입한 것을 정련 후 사용하였으며, 레이온은 KS K 0905에 규정된 염색 견뢰 시험용 표준 레이온포를 한국의류시험연구원(KATRI)에서 구입하여 그대로 사용하였다. 면과 린넨의 정련은 5% owf 가루비누와 8%(owf) Na2CO3를 사용하여 액비 1:50, 온도 95∼100℃에서 1시간 동안 정련 처리한 후 본 실험에 사용하였으며 각 시료의 특성은 Table 1과 같다.
- 정량화된 염색조건의 제어와 색상의 재현을 실현시키기 위하여 (주)미광인터내셔날에서 괴화추출 분말을 구입하여 사용하였으며, 쪽 분말은 솜베에서 구입하여 사용하였다.
성능/효과
- 1. 단독염색 시 농도별 괴화염색, 쪽의 반복염색에 따른 염착량은 린넨 < 면 < 레이온 직물 순으로 나타났다.
- 2. 복합염색 시 직물별 염착량은 단독염색 시와 마찬가지로 린넨 < 면 < 레이온 순으로 높게 나타났으나 K/S값이 가장 높을 때를 비교해 보면, 쪽으로 먼저 염색한 후 괴화로 후염색한 경우가 괴화로 염색한 후 쪽으로 염색한 경우에 비해 염착량이 2배 정도 높은 것으로 나타났다.
- 3. 쪽과 괴화를 이용한 복합염색 시 쪽으로 먼저 염색한 후 괴화로 후염색한 경우 면직물, 린넨 직물, 레이온직물 모두 PB로부터 단계적으로 점차 녹색경향이 증가되어 괴화를 먼저 염색한 경우보다 색의 다양화 효과를 보여주고 있으며, 색상 배합 시 쪽과 괴화의 중간색 발현이 요구될 경우 더 효과적인 것으로 사료된다.
- 5단계의 농도별로 염색된 직물들을 쪽 염액으로 후염색한 결과 단 1회 염색으로 염색 포들의 노란 색상이 사라지고 일방적으로 쪽의 색상만 나타났다. 면, 린넨, 레이온 직물 모두에서 동일 괴화농도에서 쪽 염색의 반복횟수가 증가함에 따라 Whiteness 인 L값은 단계적으로 감소하고, 명도도 조금씩 감소하고, 채도는 증가하고 있다.
- 3, 4, 5는 괴화 염액으로 염색한 포를 쪽으로 복합염색을 하기 위해 5단계로 농도차이가 나도록 준비한 괴화 염액에서 60℃, 60분간 각각 염색한 후 쪽으로 후 염색했을 때의 면, 린넨, 레이온 직물의 염착량의 변화를 나타낸 결과이다. K/S값은 쪽의 염색 반복 횟수가 동일한 경우 괴화염액의 20% owf 농도까지는 괴화염액의 농도가 증가할수록 염착량은 증가하나, 그 이상의 농도 즉, 괴화염액 25% owf 농도에서는 면, 린넨, 레이온직물에서 모두 20% owf 농도에서보다 오히려 염착량은 감소했다. 면, 린넨, 레이온직물 모두 20% owf 괴화 염액에서 염색한 후 쪽으로 4회 반복 염색한 경우가 1.
- 면, 린넨, 레이온직물 모두에서 쪽염색의 반복횟 수가 증가할수록, 동일 괴화 농도에서는 Whiteness 인 L값은 감소하고 명도도 감소하며, 채도는 쪽으로 1~5회 반복 염색한 경우는 증가하나 그 이상이 되면 오히려 채도가 감소하고 있다. a, b값을 살펴 보면, 쪽 염색 반복횟수가 동일한 경우에는 괴화의 농도가 진할수록 세가지 직물 모두에서 greenness를 표현하는 a값이 증가하고, 쪽의 blueness를 표현하는 b값이 감소해 색상의 배합이 일어난 것을 알 수있다. 쪽염색 포들의 먼셀 색상값을 보면 면직물의 경우 3.
- Table 2, 3, 4는 괴화염액의 농도별 변화에 따른면, 린넨, 레이온 직물의 H V/C값이다. 각각의 농도 별로 염색된 면, 린넨, 레이온직물은 모두 먼셀 값의 색상의 범위가 모두 Y에 속하며 명도값은 면, 린넨, 레이온 직물 모두 괴화염액의 농도에 크게 영향을 받지 않는데 반하여 채도는 농도가 증가할수록 조금씩 증가하는 경향을 나타내고 있다. 면과 린넨은 섬유분자의 결정성과 배향성 발달 등의 내부 구조적 특징으로 인하여 괴화 염액농도 15% owf에서 어느 정도 포화상태에 이른 것으로 추정되며 이것으로 인하여 명도 값은 비슷하게 나타나나, 염액 농도가 높아짐에 따라 색상의 선명도가 떨어져 탁해 짐으로써 채도가 높게 나타난 것으로 사료된다.
- 또한 쪽과 괴화의 반복염색에서 비슷한 영역대의 색상을 얻고자 할 경우, 면섬유에서는 1회-20%에서 1.56B인데 반하여 3회-25% owf에서 3.15B, 린넨의 경우 1회-20% owf에서 6.80BG인데 반하여 3회-25%에서 9.74BG, 레이온의 경우 1회-15% owf에서 9.24 BG인데 반하여 3회-20%에서 9.90BG로 나타나 쪽의 반복횟수를 늘리고 괴화농도도 높여 염색하는 방법 보다는 쪽의 반복횟수를 줄이고 괴화농도를 낮추어 염색하는 방법이 염색의 번거로움도 피하면서 더불어 염재도 절약할 수 있을 것으로 사료된다.
- 먼저, 생즙법은 생잎을 베어서 바로 즙액을 채취 하여 염색하는 생잎 즙액 방법으로서 염색방법은 침전법보다 간편하다. 생즙염의 염색 메카니즘은 물에 용출된 인디칸(Indican)이 저온에서 섬유 내부로 침투되어 염착됨과 동시에 가수 분해되어 포도당과 인독실(Indoxyl)을 생성하고 인독실은 공기 중의 산소와 결합하여 Indigo가 되어 청색으로 발색 된다4-6).
- 면, 린넨, 레이온 직물 모두에서 쪽염액으로 7회 반복한 후 25% 괴화염액으로 후 염색하였을 때 각각 2.28, 2.09, 5.24로 가장 높은 K/S값을 나타내었으며, 앞서 살펴본 쪽염액으로 반복 염색한 경우와 괴화염액으로 반복 염색한 경우에서와 같이 동일한 조건이라 할지라도 면, 린넨 직물에 비해 레이온 직물의 염착 량이 약 2배 정도 높은 것으로 나타났으며, 염착량은 앞서와 마찬가지로 린넨 < 면 < 레이온직물 순으로 높게 나타났으나, K/S값이 가장 높을 때를 비교해 보면, 쪽으로 먼저 염색한 후 괴화로 후염색한 경우에 비해, 괴화로 염색한 후 쪽으로 염색한 경우 염착량이 반 정도 저하되는 것으로 나타났다.
- 면, 린넨, 레이온직물 모두에서 쪽염색의 반복횟 수가 증가할수록, 동일 괴화 농도에서는 Whiteness 인 L값은 감소하고 명도도 감소하며, 채도는 쪽으로 1~5회 반복 염색한 경우는 증가하나 그 이상이 되면 오히려 채도가 감소하고 있다. a, b값을 살펴 보면, 쪽 염색 반복횟수가 동일한 경우에는 괴화의 농도가 진할수록 세가지 직물 모두에서 greenness를 표현하는 a값이 증가하고, 쪽의 blueness를 표현하는 b값이 감소해 색상의 배합이 일어난 것을 알 수있다.
- f)에 비례하므로 같은 염료에서는 K/S값이 크면 염착량이 높은 것을 의미한다10). 면직물과 린넨의 경우 괴화염액의 농도가 높을수록 염착량이 증가하였으며 면은 괴화염액의 농도 15% owf, 린넨은 괴화 염액의 농도 20% owf 이상의 염액에서는 염착의 증가폭이 거의 미미하게 나타났다.
- 95(7회 염색시)로 증가하나, 5회 이상 반복염색한 경우는 그 증가폭이 1~5회 반복 염색한 경우 보다 K/S값의 증가 정도가 조금 낮아짐을 알 수 있다. 면직물의 경우에는 K/S값이 1회 염색 시 0.98에서 염색횟수가 증가할수록 1.05, 1.17, 1.22로, 염색횟수의 증가에 따른 염착량은 미량이나마 증가는 하고 있지만, 반복염색에 따른 염착량 차이는 레이온에 비해 그 차이가 미미한 것으로 나타났다. 린넨의 경우에도 1회 염색 시 K/S값이 0.
- 복합염색 시 쪽염색은 농도가 너무 강하게 되면 덧염색 시 바탕의 색을 덮어버리므로 본 실험에서는 쪽의 농도를 약하게 조절하여 사용하였음에도 불구하고 면, 린넨, 레이온 모두 5회 이상 쪽의 반복염색을 행할 경우 괴화의 농도가 25% owf로 높아지더라도 색상의 변화가 크게 나타나지 않았다. 따라서 다양한 색상과 중간색상을 얻고자 할 경우 에는, 쪽으로 염색한 후 괴화로 염색할 경우 쪽의 반복횟수 1~3회에서 면은 2.
- 앞서 살펴본 괴화로 염색한 후 쪽으로 후염색한 경우와 비교하여 보면, 괴화로 염색한 후 쪽으로 염색한 경우에는 면직물은 2.76PB~7.56B, 린넨 직물은 0.94PB~5.06B, 레이온 직물은 0.03PB~3.68BG 의 범위였던 것에 비해, 쪽으로 염색한 후 괴화로 후염색을 행한 경우 면직물은 3.01PB~7.40BG, 린넨 직물은 0.35PB~3.45BG, 레이온 직물은 0.38PB~9.77G로 괴화로 먼저 염색한 경우에 비해 쪽으로 먼저 염색한 경우가 색상의 분포범위가 증가하여 색의 다양한 효과를 보여주고 있으며, 색상배합 시 쪽과 괴화의 중간색 발현이 요구될 경우 더 효과적인 것으로 사료된다.
- 앞서 살펴본 괴화염액으로 반복 염색한 후 쪽염 액으로 복합 염색한 경우에서와 마찬가지로 K/S값은 후 염색한 괴화염액의 농도가 동일한 경우 쪽의 염색 반복횟수가 증가할수록 염착량은 조금씩 증가 하였으며, 쪽염색의 반복횟수가 동일한 경우에는 괴화염액의 농도가 증가할수록 염착량이 증가하였다. 면, 린넨, 레이온 직물 모두에서 쪽염액으로 7회 반복한 후 25% 괴화염액으로 후 염색하였을 때 각각 2.
- 2는 쪽 염액(액비 1: 50, 상온에서 10분간)으로 면, 마, 레이온 직물에 각각 7회까지 반복해서 염색하였을 때의 염착량의 변화를 나타낸 그림 이다. 염착농도는 Fig. 1에서 보는 바와 같이 레이온 직물은 염색 반복횟수가 증가할수록 K/S값이 0.71(1회 염색 시)에서 1.25, 1.71, 1.95(7회 염색시)로 증가하나, 5회 이상 반복염색한 경우는 그 증가폭이 1~5회 반복 염색한 경우 보다 K/S값의 증가 정도가 조금 낮아짐을 알 수 있다. 면직물의 경우에는 K/S값이 1회 염색 시 0.
- 84로 나타나 면직물에서와 같이 염착량이 소량씩 증가는 하고 있지만, 5회 이상 반복염색을 할 경우, 반복염색에 따른 염착농도 증가는 그 차가 크게 나타나지 않았다. 이상에서 레이온은 동일한 셀룰로오스 섬유라 할지라도 염색 반복횟수에 따른 염착농도의 증가가 면, 린넨 보다 큰 이유는 셀룰로오스섬유 분자내의 결정화도와 배향정도가 달라 섬유의 물리, 화학적 특성이 다르며, 이것은 레이온의 방사, 제조 공정 시 분자량, 분자 배향성, 결정성이 떨어져 수분과 염료가 침투할 수 있는 비결정영역이 발달되어 염색성이 향상된 것으로 사료된다.
- Table 5, 6, 7은 면, 린넨, 레이온 직물을 명도차이를 얻기 위해 각각 1회~7회까지 쪽염액으로 반복염색한 결과를 나타낸 표이다. 쪽으로 염색된 면, 린넨, 레이온 직물은 모두 먼셀 값의 색상의 범위가 모두 PB에 속하며 앞서 본 괴화 염액에서의 반복염색과는 달리 명도 값은 염색 반복횟수가 증가 할수록 낮아져서 짙게 염색됨을 알 수 있다. 이에 반하여 채도는 괴화염색에서와는 달리 각각의 직물 모두 염색 반복횟수에 따른 차가 크게 나타나지 않았다.
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