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문제 정의
- 본 연구에서는 선행연구(이영숙, 장정대, 2010a)인 면직물에 감초 추출물을 염색한 결과 무매염 직물의 K/S값이 1.33~1.63으로 낮은 염착량을 보였으므로, 염착량을 증진시키기 위하여 면직물에 키토산과 캐티온화제로 가공하여 감초 농축액으로 염색한 후 염착량, 견뢰도, 항균성, 소취성, 자외선 차단성을 살펴보았다.
가설 설정
- 2에 나타냈다. 키토산 처리량 증가에 따른 흡수반사율은 400~700 nm에서 큰 차이를 보이지 않으므로 키토산 농도 1~5%에서 키토산 처리량의 증가는 K/S값에 크게 영향을 미치지 않는 것으로 생각되어 키토산 처리량은 1%(o.w.b.)로 정하였다.
제안 방법
- 2 L 삼각 플라스크 내에 Ammonia water 28%를 1 stroke 한 후 직독식 가스 채취기(Chromogenic gas detector tubes gastec, Japan)와 가스 검지관으로 100 mL를 흡입하도록 조정한 후 pH 3 염액에서 선매염한 염색직물에 대하여 30분~120분까지 30분 간격으로 4회 소취율을 측정하였다.
- KS K 0693의 직물의 항균도 시험 방법으로 pH 3 염욕에서 염색한 무매염 직물과 염착량이 가장 큰 Cu 선매염직물에 대하여 시험하였고, 반복세탁에 의한 항균성시험은 KS K ISO 6330에 의거하여 pH 3염액에서 Cu선매염한 가공 직물에 대하여 10회 반복세탁에 의한 항균성 시험을 정균감소율로 측정하였으며 3검체의 평균값으로 계산하였다.
- KS K 0850에 준하여 적분구가 달린 자외·가시부 분광광도계(UV-VIS 2101 Scanning spectrophotometer, Shimadzu, Japan)를 이용하여 선매염하여 pH 3 염액에서 염색한 직물에 대하여 파장범위 280~400 nm에서 파장간격 5 nm, Auto방식으로 측정하였다.
- 감초 1 kg에 75% 에탄올 3L를 3회로 나누어 환류 냉각기가 부착된 둥근 플라스크에서 1시간씩 3회 반복 추출하여 얻어진 추출액을 감압 농축하여 400 g의 농축액을 제조하는 방법으로 감초 4 kg으로 1.6 kg의 감초 농축액을 제조하였다.
- 감초농축액으로 3% 염액(30 g/L)을 제조하여 욕비 1 : 100(o.w.f.)으로 하여 pH를 3, 5, 7및 9로 변화시켜 30℃에서 80분간 항온 염색하였다.
- 셀룰로오스의 하이드록시기는 물과 강하게 결합되어 있어 염료의 극성기들과 수소결합이 어려워서 염착량이 낮아 의류직물로서 실용성이 적으므로 염착량을 증가시키기 위하여 면직물에 키토산처리, 캐티온화제 처리하여 가공액의 농도, pH, 매염제의 종류, 매염방법을 변화시켜서 감초 농축액을 이용하여 3% 염액 농도에서 염욕온도 30℃, 염색시간 80분, 욕비 1 : 100(o.w.f.)으로 염색하여 염색성과 항균성, 소취성, 자외선차단성을 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 염색된 시료를 분광광도계(Spectrophotometer CM508i Minolta, Co. Ltd., Japan)로 λmax인 400 nm에서 표면반사율을 측정하였으며 D65, 관측시야 10° 조건에서 측정하였다.
- 키토산은 95% 탈아세틸화도, 분자량 25000이며 2% acetic acid용액에 키토산을 1%~5%(o.w.b.)까지 변화시키고 용해시킨 수용액에서 욕비 1 : 100(o.w.f.)으로 60℃에서 30분간 처리하여 pick up율 80%로 패딩하고 자연 건조한 후 150℃에서 5 분간 열처리 후 수세하였다.
대상 데이터
- 감초(화림 제약)를 사용하였으며, 매염제로는 AlK(SO4)2·H2O, CuSO4·5H2O, FeSO4·7H2O이고, pH 조정용으로는 Acetic acid(Junsei Chemical Co.), Sodium hydroxide(Junsei Chemical Co.)을 사용하였고 염액 추출에는 Ethanol(99.9%, Junsei Chemical Co., Japan)을 사용하였다.
- 균주는 Klebsiella pneumoniae(American type Culyure Coillection No.4352)와 Staphylococus aureus strain 209 (American Type Culture Collection No 6538)를 이용하였다.
- , Japan)을 사용하였다. 키토산은 (주)태훈 바이오제품, Ammonia water 28%(Yakuri pure chemical Co, Ltd, Japan), 캐티온화 처리제로는 Fixperp(Matsui Skikiso Chem. Co., Ltd, Japan)를 사용하였다.
- 한국의류 시험 연구원 표준백면포(KS K 0905)를 사용하였으며 Table 1에 나타내었다. 감초(화림 제약)를 사용하였으며, 매염제로는 AlK(SO4)2·H2O, CuSO4·5H2O, FeSO4·7H2O이고, pH 조정용으로는 Acetic acid(Junsei Chemical Co.
이론/모형
- 겉보기 염착량으로서 K/S값은 Kubelka-Munk 식을 이용하여 구하였다.
- 세탁견뢰도는 KS K 0430, 드라이클리닝견뢰도는 KS K 0644에 의거하여 측정하였으며, 물견뢰도는 KS K 0645, 일광 견뢰도는 KS K 0218에 의거하여 크세논 아크광으로 20시간으로 측정하였고, 땀견뢰도는 KS K 0715에 의거하여 실험하였다.
성능/효과
- 1. 1% 키토산 처리한 면직물에서 K/S 값은 무매염직물 기준으로 산성과 중성염욕에서 3.24~4.04로서 미가공면직물보다 2.5 배 이상 증가하였고 pH3 선매염에서 염착량이 가장 높고 염색 견뢰도도 좋은 것으로 나타났다.
- 2. 캐티온화제 처리 비율은 4%(o.w.b.)로 전처리 후 감초 염색한 면직물의 염착량이 8.13~9.04로서 미가공면직물보다 5배 이상 증가되었다. K/S 값과 염색견뢰도는 pH 3 선매염 방법이 좋은 결과를 나타났다.
- 3. 항균성은 황색포도상구균에 대하여 카토산 가공 면직물과 캐티온화제 가공 면직물 모두 99.9%이며, 폐렴균은 키토산처리직물이 97.1%이고 그 외 직물에서는 99.9%의 높은 항균성을 얻었다.
- 4. 소취성과 UV-A, B의 자외선 차단율은 감초의 염착량이 많을수록 효과가 큰 것으로 나타났다.
- Fig. 1에서, 2% acetic acid 용액에 키토산을 1~5%(o.w.b.)로 변화시켜서 키토산 가공직물을 제조한 후, 감초농축액으로 3% 염액을 제조하여 30℃에서 60분간 염색한 결과, K/S 값은 키토산처리 비율이 증가함에 따라서 K/S 값도 점차 증가하는 경향을 나타내었으나 증가 폭은 크지 않은 것으로 나타났다. 이를 가시광선 내에서 키토산 1~5%(o.
- Fig. 3에서, 겉보기 염착량은 매염방법에 있어서, 선매염 효과가 좋으며 후매염방법의 염착량이 적은 것으로 나타났다. 산과 알칼리 염액에서는 산성 염액에서 높고 알칼리성 염액에서는 현저히 낮은 K/S값을 보인다.
- 04로서 미가공면직물보다 5배 이상 증가되었다. K/S 값과 염색견뢰도는 pH 3 선매염 방법이 좋은 결과를 나타났다.
- 9%이다. UV-B 차단율은 백포(Raw)에서 50.09%, 무매염 직물(none)은 81.19%, Al 매염에서는 85.13%, Cu 매염에서는 88.89%, Fe 매염에서는 84.73%를 나타내어 염색한 직물이 81%이상의 차단율을 보였다. 염색한 직물이 표준 백포보다 자외선차단성이 크고 Cu 매염직물에서 가장 큰 자외선 차단성이 있는 것을 알 수 있다.
- 96%를 나타내었다. UV-B는 캐티온화제 처리한 백포 (Raw)는 37.92%, 무매염 직물(none)은 87.87%, Al 매염 직물은 91.66%, Cu 매염 직물은 93.4%, Fe 매염 직물은 91.55% 를 나타내어 염색한 직물이 매우 좋은 자외선 차단성이 있는 것으로 나타났다.
- pH 3 염액에서 염색 후 Cu 선매염한 직물에 세탁용 표준세제를 사용하여 10회 반복 세탁한 후 항균성을 측정한 결과, Table 9에서 황색포도상구균과 폐렴균에 대한 항균율은 모든 직물에서 99.9%의 항균성을 나타내어서 10회 반복 세탁 후에도 항균성이 높은 것으로 나타났다.
- 7은 키토산가공 면직물이며, 키토산 처리한 표준 백포 (Raw)에서도 높은 소취율을 나타내어 120분 경과 후에 76%의 소취율을 나타내었으나 염색한 직물은 표준 백포보다 소취율이 크다. 무매염직물(none)의 소취율이 95%로 가장 높으며 매염한 직물 중에서는 Cu 매염 직물이 88%로서 높은 소취율을 보였다.
- 73%를 나타내어 염색한 직물이 81%이상의 차단율을 보였다. 염색한 직물이 표준 백포보다 자외선차단성이 크고 Cu 매염직물에서 가장 큰 자외선 차단성이 있는 것을 알 수 있다.
- 8은 캐티온가공한 것으로서, 120분 경과 후 소취율은 캐티온화제 처리만 한 표준 백포(Raw)는 61%이나 무매염 직물(none)이 97%로서 가장 좋은 소취율을 보이고, 매염재를 사용한 감초 염색 직물은 91~95%의 소취율을 나타내었다. 이로써 K/S값이 높은 캐티온화제로 처리한 감초염색 직물이 키토산 처리한 감초염색 직물보다 좋은 소취율을 보였다.
- 세탁견뢰도는 무매염과 선매염, 동시매염 직물에서 Al 매염제 외에는 2-3급이고 드라이클리닝견뢰도와 물견뢰도는 4-5급 이상이다. 일광견뢰도는 무매염과 선매염 방법에서 3-4급 이상이고 땀견뢰도는 무매염과 선매염에서 2-3급 이상의 견뢰성을 나타내었다. 따라서 선매염 방법에서 견뢰성이 좋은 것을 알 수 있다.
- 캐티온화제 농도 1~4% 처리까지는 K/S값이 증가하다가 5% 처리 이후는 염착량이 저하하는 경향을 나타내었으며, 캐티온화제 처리 농도 1~10%(o.w.b.)에 대하여 400~700 nm까지의 흡수 반사율은 420~540nm까지는 캐티온화제 처리 비율에 따라 흡수 반사율의 차이가 뚜렷하고 560~700 nm는 차이가 적으나 캐티온화제 4% 처리 직물은 모든 파장에서 흡수반사율이 가장 낮은 커브를 나타내므로 염착량이 가장 큰 것을 알 수 있다. 따라서 캐티온화제 4%(o.
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