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문제 정의
- 후박나무의 식물 화학적 성분 연구로 quercetin, afzelin, rutin의 flavonoid(김성환, 김종철, 1993)와 magnolol 및 honokinol 등의 lignan계 화합물, isoquinoline alkaloid 성분, catechin 성분, polysaccahride 성분, 휘발성 물질과 정유 성분 등(박서 희 외, 2006; 유승래 , 2007)의 연구가 진행되어 수십 가지의 효능이 알려겼지만 수피를 염료로 사용한 기록이 있음에도 불구하고(두산동아 백과사전연구소, 2002) 염재로서의 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 새로운 염재 확보와 천연염재로서의 적극적인 활용 및 관심을 증대시키고자 후박나무껍질의 염색성과 염색견뢰도를 검토하였고, 또한 최근에 중국산에 밀려 명맥만 유지하고 있는("후박나무껍질 명성", 2008) 한국산 후박나무껍질의 활용가치를 확대하고 농가 소득을 증대하여 생산농가의 후박나무껍질에 대한 다양한 응용성을 확보하기 위한 기초자료를 제시하고자 하였다.
제안 방법
- 후박나무껍질을 염재농도(40, 60, 80, 100, 120, 140g/L)에 따라 증류수에 넣고 비등상태에서 30분 동안 가열하여 1차 염액을 추출하고, 같은 방법으로 2차 반복 추출한 후 200mesh 필터 망으로 여과하였다. 1, 2차 추출액을 모두 합하여 실험에 사용하였다.
- 1, 2차 추출액을 모두 합하여 실험에 사용하였다. 후박나무껍질을 이용한 천연염색은 농가 소득을 증대하기 위한 취지이기도 하므로 실생활에서 응용하기 쉽도록 일반 가정 및 농가에서 흔히 할 수 있는 방법 인 물을 사용하여 염액을 추출하였다. 후박나무껍질 추출액의 pH 는 4.
- 변화시켜가며 IR 염색기(KSL-24 Perfect, 고려과 흐})를 사용하여 염색하였다. 모든 염색시, 욕비 염재농도 120g/L, 염색온도 80℃, 염색시간 70분, 염색 횟수 1회를 기본조건으로 하였다.
- 매염에 의한 염색은 매염제 농도 4%(o.w.f.), 욕비 1:100, 온도 60℃, 매염시간 20분으로 적용하였고, 염색은 욕-비 1:100, 염재농도 120g/L, 염색온도 80℃, 염색 시간 70분간 행하였다. 매염 및 염색은 [매염.
- ), 욕비 1:100, 온도 60℃, 매염시간 20분으로 적용하였고, 염색은 욕-비 1:100, 염재농도 120g/L, 염색온도 80℃, 염색 시간 70분간 행하였다. 매염 및 염색은 [매염.염색. 염색], [염색-매염-염색], [매염-염색.매염.염색], [염색 -매염-염색-매염] 등의 다양한 방법으로 실험하였다. 이 과정에서 수세는 매염과 염색이 끝남과 동시에 곧바로 행하여졌다.
- 또, 표면색의 변화는 CIELAB에 의한 L*, a*, b* 값을 측색한 후, L*, a*, b* 로부터 색차 #를 산출하였고, Munsell 표색계로 색 삼속성치 H V/C를 구하였다.
- 염재농도와 염색시간에 따른 염색특성을 알아보기 위하여 욕비 1:100, 염색온도 80℃로 설정하고 염재농도(40, 60, 80, 100, 120, 140g/L)에 따른 각 시간별로 염색한 결과를 <Fig. 1>에 나타내었다.
- 본 연구에서는 후박나무껍질을 이용하여 견직물을 대상으로 염재농도에 의한 염색시간 및 염색온도, 반복염색 횟수, 염액 pH, 매염 및 염색의 방법을 달리한 염색성과 표면색 변화, 그리고 염색견뢰도의 특성을 고찰하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 후박나무껍질의 염색조건에 따른 염색성을 알아보기 위하여 욕비 i:ioo, 염재농도(40, 60, 80, 100, 120, 140g/L) 에 의한 염색시간(10~80분)과 염색온도(400℃), 반복염색 횟수(1-6회), pH(3, 5, 7, 9, 11), 매염 및 염색조건 등을 변화시켜가며 IR 염색기(KSL-24 Perfect, 고려과 흐})를 사용하여 염색하였다. 모든 염색시, 욕비 염재농도 120g/L, 염색온도 80℃, 염색시간 70분, 염색 횟수 1회를 기본조건으로 하였다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용한 직물시료는 정련된 시판 견직물을 사용하였으며, 실험전 증류수에 10분간 침지하고 1분 동안 탈수하여 실험하였다. 시료의 특성은 <Table 1>과같다.
- 후박나무껍질은 전남 신안군 가거도 산지 에서 구입 하여 사용하였다. 매염제는 A1 매염제(aluminium potassium sulfate, AIK(SO4)212H2O), Cu 매 염제 (copper sulfate, CuSO45H2O), Fe 매염제 (iron sulfate, FeSO47H2O), Sn 매 염제 (tin chloride, SnCI2), 염욕의 pH 조절용으로 구연산(citric acid, CgHQHQ)과 수산화나트륨(sodium hydroxide, NaOH) 둥 모두 1 등급 시 약을 사용하였다.
- 후박나무껍질은 전남 신안군 가거도 산지 에서 구입 하여 사용하였다. 매염제는 A1 매염제(aluminium potassium sulfate, AIK(SO4)212H2O), Cu 매 염제 (copper sulfate, CuSO45H2O), Fe 매염제 (iron sulfate, FeSO47H2O), Sn 매 염제 (tin chloride, SnCI2), 염욕의 pH 조절용으로 구연산(citric acid, CgHQHQ)과 수산화나트륨(sodium hydroxide, NaOH) 둥 모두 1 등급 시 약을 사용하였다.
이론/모형
- 염색된 직물은 색채계(UtraScan PRO, HunterLab, USA)를 이용하여 D65광원, 10° 시야에서 염색물의 표면반사율을 측정하고, Kubelka-Munk식에 의해 K/S값을 구하였다.
- 일광견뢰도는 KS K ISO 105-B02 : 2005에 준하여 Xenon arc lamp를 사용하여 측정하였으며, 세탁 견뢰도와 드라이클리닝견뢰도는 각각 KS K ISO 105 C01 : 2007, KS K ISO 105 D01 : 2005에 준하여 Launder- O-meter(Yasuda Model 408, Japan)를 사용하여 측정하였다.
성능/효과
- 염색성이 낮아 염액의 농도가 진할수록 농도에 비례하여 직선적으로 증가하는 경향이 많다(손보현, 장지허), 2002; 이혜선, 박지혜 , 2007). 본 연구에서는 40g/L과 100g/L 사이에서 증가 폭이 큰 것으로 나타났으나 120g/L 이상에서는 증가 폭이 둔화되었다. 이는 실험한 범위에서는 염욕의염재농도가 다소 높기 때문에 염재분자 간의 충돌에 의해 섬유 내부로의 침투에 방해를 받아(배상경 , 2005) 염 색성 이미 미 하게 나타난 것으로 생각된다.
- 었다. 염색시간이 50분을 기점으로 K/S 값의 증가폭이 커지고 있어, 시간이 늘어남에 따라 섬유 내부로 염료 침투가 활발해지고 있음을 알 수 있었다. 그러다 70분이 넘으면 그 이상의 시간에서는 염색이 완만하게 이루어지고, 염료의 탈리현상도 나타나지 않으므로 70분을 기점으로 섬유 내에 최대한 염착할 수 있는 염료분자량이 포화상태에 이르렀다는 것을 알 수 있다.
- 반면 염색온도가 높아짐에 따라 염재농도에 따른 염색성은 향상되었디' 염재농도가 낮아도 염색온도가 높으면 K/S 값이 증가한 반면, 염재농도가 높아도 염색온도가 낮으면 K/S 값이 상대적으로 저조하였다. 따라서 염색성의 증가를 위해서는염재농도의 영향보다는 염색온도가 중요하다는 것을 알 수 있었다. <Fig.
- 3>은 1회까지 욕비 1:100, 염재농도 120g/L, 염색온도 80℃, 염색시간 70분에서 변화시킨 후박나무껍질 염액의 반복염색횟수에 의한 염색성을 나타낸 것이다. 염색횟수가 반복될수록 염색성이 점차적으로증가하다가 4회 이후부터는 염색성이 서서히 둔화되면서 5회부터는 거의 평형에 도달하였다. K/S 값의 차이를 살펴보면 1회 2회는 1.
- 따라서 4-6회까지는 반복 염색을 하더라도 K/S 값의 증가폭이 크지 않으므로 염재의 소비와 함께 경제적 측면에서 비효율적이라고 생각한다. 이상으로 보는 바와 갇이 2회와 3회 사이에서 염색성의 증가율이 높았으므로 염색성 향상과 함께 균일한 염색 및 견뢰도 증진을 위해서 최소한 3회 반복하여 염색하는 것이 효과적임을 알 수 있었다.
- 그림에서 알 수 있는 바와 같이 pH 7에서 최대값이 나타났다. 처리용액이 산성영역에서 중성으로 갈수록 현저하게 염색성이 향상되다가 pH 7 이상이 넘어가면 염색성 이 급격하게 낮아지는 것을 볼 수 있어 후박나무껍질 염액은 중성에서 견포와의 친화력이 있음을 알 수 있었다. 색소용액의 pH가 낮은 상태에서는 색소의 히드록시기가 해리되지 않아 비이온으로 견섬유에 흡착하며, pH가 견섬유의 등전점보다 높아지면 섬유의 카르복실기가 음으로 하전하고 색소의 히드록시가 해리하게 된다.
- 50보다 높은 수치이다. 이상의 결과 후박나무껍질 추출액으로 염색할 경우 단시간에 효율적인 염색성 향상을 위해서는 pH 7로 조절하여 염색하는 것이 바람직한 것으로 생각된다.
- f), 욕비 1:100, 60℃, 20분 매염, 80℃, 70분으로 염색하여 측정한 결괴를 나타낸 것이다. 매 염제별로 살펴보면 Cu 선매염의 경우 뚜렷한 증가를 보였고, Sn 선매염에서 가장 낮은 염색성을 보였다. Fe매염은 선매염고} 후매염에서 염색성의 차이가 적게 나타나 염착이 잘 되는 것으로 나타났다.
- 매 염제별로 살펴보면 Cu 선매염의 경우 뚜렷한 증가를 보였고, Sn 선매염에서 가장 낮은 염색성을 보였다. Fe매염은 선매염고} 후매염에서 염색성의 차이가 적게 나타나 염착이 잘 되는 것으로 나타났다. 매염 방법에 따른 염색성을 살펴보면, Sn 매염을 제외하고 후 매염보다는 선매염에서 높은 염색성을 보였고, 매염 방법에 상관없이 A1 매염과 Sn 매염은 무매염보다 낮았다.
- Fe매염은 선매염고} 후매염에서 염색성의 차이가 적게 나타나 염착이 잘 되는 것으로 나타났다. 매염 방법에 따른 염색성을 살펴보면, Sn 매염을 제외하고 후 매염보다는 선매염에서 높은 염색성을 보였고, 매염 방법에 상관없이 A1 매염과 Sn 매염은 무매염보다 낮았다. 매염 방법에 따라 Cu 매염은 선매염에서 8.
- 매염 방법에 따른 염색성을 살펴보면, Sn 매염을 제외하고 후 매염보다는 선매염에서 높은 염색성을 보였고, 매염 방법에 상관없이 A1 매염과 Sn 매염은 무매염보다 낮았다. 매염 방법에 따라 Cu 매염은 선매염에서 8.66, 후매 염에서 4.75으로 K/S 값의 변화폭이 크게 나타난 반면 A1 매염은 선매염 3.59, 후매염 3.49, Sn 매염은 선매염 3.31, 후매염 3.58, Fe 매염은 선매염에서 7.56, 후 매염에서 6.29로 K/S 값의 변화폭이 작음을 알 수 있었다.
- 2>에서 매염에 의한 표면색 변화를 살펴보면, 선매염의 경우 Fe 매염, Cu 매염, A1 매염, Sn 매염 순으로 명도는 감소하여 어두워졌으며 색차는 높게 나타났다. 후매염의 경우도 비슷한 경향을 나타내었다.
- Fe 매 염은 a*, b* 값 모두 현저하게 감소하여 다른 매염제와는 동떨어진 거동을 보여 붉은기미가 가해진 무책색 계열의 색을 나타내었다. 한편 Cu 선매 염은 다른 매염포와 비교하여 상대적으로 a* 값이 높아 붉은 기미가 많이 도는 brown 계 열의 색상을 나타냈으며, 시각적으로도 A1 매염, Sn 매염에 비해 짙은 brown 색상을 나타내었다. 이상으로 살펴본 결과, 후박나무껍질을 추출하여 염액으로 사용할 시에는 brown 계통의 선명한 색을 위해서 Cu 선매염을 실시하는 것이 바람직한 것으로 생각된다.
- 한편 Cu 선매 염은 다른 매염포와 비교하여 상대적으로 a* 값이 높아 붉은 기미가 많이 도는 brown 계 열의 색상을 나타냈으며, 시각적으로도 A1 매염, Sn 매염에 비해 짙은 brown 색상을 나타내었다. 이상으로 살펴본 결과, 후박나무껍질을 추출하여 염액으로 사용할 시에는 brown 계통의 선명한 색을 위해서 Cu 선매염을 실시하는 것이 바람직한 것으로 생각된다.
- 매염과 염색을 1회만으로 실시한 <Fig. 5>의 실험결과와는 달리 매염과 염색을 2회 이상 실시한 매염포가 대체로 염색성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 또한 [매염-염색-매염-염색] 실험 방법에서 Cu 매염 9.
- 5>의 실험결과와는 달리 매염과 염색을 2회 이상 실시한 매염포가 대체로 염색성이 우수하다는 것을 알 수 있었다. 또한 [매염-염색-매염-염색] 실험 방법에서 Cu 매염 9.98, Fe 매염에서 9.90의 K/S 값을 보여 6회 반복염색 8.20로 나타난 값보다 높게 나타나 매염과 염색을 병행하여 실시하는 것이 효율적인 염색조건이 라고 생각한다.
- 나타낸 것이다. 일광견뢰도는 무매염포, Al, Sn 매염포에서 2등급, Fe 매염포에서 2-3, 3등급, Cu 매 염포에서는 3, 3-4등급으로 나타나 전체적으로 낮은 견뢰도를 보였다. 세탁견뢰도에서 변퇴색 정도는 2, 2-3등급으로 나타났으며, 오염 정도는 모든 첨부 백포에서 4-5, 5등급으로 나타나 세탁에 의한 이염은 거의 없는 것으로 나타났다.
- 세탁의 변퇴색 정도는 견직물의 특성상 드라이클리닝이나 중성세제를 사용하는 것을 원칙으로 볼 때 큰 문제가 없을 것으로 생각된다(김인영 외, 2007). 드라이클리닝견뢰도는 변퇴색 정도는 4-5, 5등급, 오염 정도도 모든 첨부 백포에서 4-5, 5등급으로 매우 우수하게 나타나 후박나무껍 질 추출액으로 염색한 직물은 드라이클리닝이 효율적인 것으로 생각된다. 이상의 결과를 살펴보면, Cu 선매염포는 <Fig.
- 1. 염재농도에 의한 염색성은 염액의 농도가 진할수록 향상되다가 120g 이상에서는 완만하였다. 염색 시간에서는 시간이 길어질수록 K/S 값이 꾸준히 증가하다가 70분을 기점으로 완만하게 증가하였고, 염색온도에 의한 염색성은 80℃에서 가장 우수하였다.
- 염재농도에 의한 염색성은 염액의 농도가 진할수록 향상되다가 120g 이상에서는 완만하였다. 염색 시간에서는 시간이 길어질수록 K/S 값이 꾸준히 증가하다가 70분을 기점으로 완만하게 증가하였고, 염색온도에 의한 염색성은 80℃에서 가장 우수하였다.
- 2. 반복염색횟수에 의한 염색성은 초기에 K/S 값이 직선적으로 증가하여 3회에서 증가폭이 제일 컸고 5회부터는 평형에 도달하였다. 염액 pH별 염색에서는 pH 7에서 염색성이 가장 좋았고, 반복염색횟수에 의한 염색성보다는 효를 조절하여 염색하는 것이 효과적임을 알 수 있었다.
- 반복염색횟수에 의한 염색성은 초기에 K/S 값이 직선적으로 증가하여 3회에서 증가폭이 제일 컸고 5회부터는 평형에 도달하였다. 염액 pH별 염색에서는 pH 7에서 염색성이 가장 좋았고, 반복염색횟수에 의한 염색성보다는 효를 조절하여 염색하는 것이 효과적임을 알 수 있었다.
- 3. 매염방법은 대체로 선패염에서 염색효과가 좋았으며, 특히 Cu 선매염에서 가장 우수하였다. 매염 및 염색을 달리한 방법에서는 Al, Sn 매염 염색포는 [매염.
- 4. 일광견뢰도와 세탁견뢰도는 Cu 선매염포를 제외하고는 전체적으로 낮은 견뢰도를 보였고, 드라이클리닝 견뢰도는 4~5등급으로 매우 우수하게 나타났다. 이상의 결과로부터 후박나무껍질을 이용한 견직물의 염색에서 여러 방법으로 염색조건을 실시하면 염색성 이 좋은 다양한 brown 계통의 색상을 얻을 수 있어서 실용적으로 활용될 수 있는 천연염재로서의 가능성을 확인할 수 있었다.
- 일광견뢰도와 세탁견뢰도는 Cu 선매염포를 제외하고는 전체적으로 낮은 견뢰도를 보였고, 드라이클리닝 견뢰도는 4~5등급으로 매우 우수하게 나타났다. 이상의 결과로부터 후박나무껍질을 이용한 견직물의 염색에서 여러 방법으로 염색조건을 실시하면 염색성 이 좋은 다양한 brown 계통의 색상을 얻을 수 있어서 실용적으로 활용될 수 있는 천연염재로서의 가능성을 확인할 수 있었다.
- 일광견뢰도는 무매염포, Al, Sn 매염포에서 2등급, Fe 매염포에서 2-3, 3등급, Cu 매 염포에서는 3, 3-4등급으로 나타나 전체적으로 낮은 견뢰도를 보였다. 세탁견뢰도에서 변퇴색 정도는 2, 2-3등급으로 나타났으며, 오염 정도는 모든 첨부 백포에서 4-5, 5등급으로 나타나 세탁에 의한 이염은 거의 없는 것으로 나타났다. 세탁의 변퇴색 정도는 견직물의 특성상 드라이클리닝이나 중성세제를 사용하는 것을 원칙으로 볼 때 큰 문제가 없을 것으로 생각된다(김인영 외, 2007).
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