[논문]산성염료/모발 염색계에 있어서 용매의 효과

이진; 임순녀; 정남영; 이웅의; 최창남

doi:10.5764/tcf.2011.23.4.250

산성염료/모발 염색계에 있어서 용매의 효과
Effect of Solvent in the Dyeing System of Acid Dye/Human Hair 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.23 no.4, 2011년, pp.250 - 256

이진 (전남대학교 고분자공학과) , 임순녀 (전남대학교 향장품학 협동과정) , 정남영 (전남대학교 향장품학 협동과정) , 이웅의 (광주여자대학교) , 최창남 (전남대학교 고분자.섬유시스템공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this work, the effects of surfactant and solvents, such as benzyl alcohol and n-propyl alcohol, on the human hair dyeing with acid dye was investigated including the amount of dyes in hair according to dyeing time, temperature, and pH. And the damage of dyed hair was assessed by water retention, protein release, and SEM images of the dyed hairs. By adding benzyl alcohol in acid dyeing, the dyeing rate was increased and the dyeing equilibrium was established at early stage. The water retention of the dyed hair was increased and the protein release of the dyed hair was decreased. Therefore the hair was damaged less during the dyeing.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 모발을 반영구염모제인 산성염료로 염색할 때 산성염료의 모발에 대한 염색성을 증가시키기 위해 염액에 알콜류 (벤질알콜 및 n-propyl alcohol)를 첨가하여 염색하였을 때, 알콜의 종류에 따른 염색성을 검토하고 또한 산성염료 및 직접염료의 염색에서 염료가 섬유내부로 침투하는데 도움을 주는 음이온계면활성제를 알콜첨가 염욕에 첨가하여 염색했을 때 염착성에 미치는 영향을 검토하여, 모발의 손상을 최소화하면서 모발을 염색시키는 산성염료 염모제 염색방법에 대한 기초 자료를 얻고자 한다.

가설 설정

2. 음이온 계면활성제를 첨가하여 염색할 때는 위와 같은 효과가 없어진다.

제안 방법

모발의 표면 형태를 시료에 백금을 진공증착한 후, 주사전자현미경(JSM-5400, JEOL)을 사용하여 1,000배로 확대하여 관찰하였다.
산성염료로 모발을 염색할 때 염색성을 향상시키기 위하여 염색보조제로서 용매(벤질 알콜 및 n-propyl alcohol) 및 계면활성제를 첨가하여 염색하는 경우에 각종 조건(염색시간, pH 등)에 따른 염색성을 검토하고, 염색된 모발의 제반 물리적 성질변화를 검토하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
0025g을 녹인 염료원액을 제조하고, 이 중에서 100ml를 취하여 벤질 알콜, n-propyl alcohol, sodium lauryl sulfate 등을 소정량 만큼 첨가하고 제조한 모발 피스를 침지하여 적외선 염색기에서 처리하였다. 염색 온도를 50℃, 60℃로 변경시키고, 염색 시간을 30분 ~ 150분으로 변경시키면서, pH를 2, 4, 7로 변경시키면서 처리하였다.
염색 후에 잔욕의 농도를 자외-가시 분광광도계(UV-VIS spectrophotometer)를 사용하여 염료의 최대흡수파장(λmax)인 505nm에서 측정하여 염착량을 결정하였다.
염색된 모발 0.125g을 5% NaOH수용액 50ml에 60분 간 침지한 후에, 이 수용액을 여과하여 얻은 용액을 자외-가시 분광광도계로 320nm 파장에서 측정하여 유출된 단백질의 양으로 평가하였다.
염색된 모발 약 1.0g을 증류수 100ml에 침지한 후 곧바로 꺼내어 여과지 사이에 압착하여 무게를 측정하고, 이를 40℃의 건조기에서 30분 동안 처리하여 무게를 측정한 후, 다음 식으로부터 보습성을 측정하였다.
영구염모제의 전구체(예를들면, p-페닐렌 디아민 등)는 분자량이 적은 방향족 화합물이기 때문에 침투 확산이 비교적 용이하지만, 이에 비하여 산성염료는 영구염모제 전구체 보다 분자량이 훨씬 크기 때문에 침투가 더욱 어려울 것으로 생각되었다. 이에 산성염료의 침투를 도와 줄 수 있는 물질로서, 염액에 벤질 알콜 및 n-propyl alcohol을 첨가하였을 때, 모발에의 염착량을 측정하여 보았다. Fig.
증류수 1000ml에 산성염료 0.0025g을 녹인 염료원액을 제조하고, 이 중에서 100ml를 취하여 벤질 알콜, n-propyl alcohol, sodium lauryl sulfate 등을 소정량 만큼 첨가하고 제조한 모발 피스를 침지하여 적외선 염색기에서 처리하였다. 염색 온도를 50℃, 60℃로 변경시키고, 염색 시간을 30분 ~ 150분으로 변경시키면서, pH를 2, 4, 7로 변경시키면서 처리하였다.

대상 데이터

monoazo계 균염성 산성염료(C.I. Acid Red 4), 벤질 알콜, n-propyl alcohol, sodium lauryl sulfate 등의 시약은 시판 특급품을 구입하여 정제하지 않고 그대로 사용하였다.
모발은 염색 및 탈색, 퍼머넌트 웨이브(permanent wave)처리와 같은 물리적, 화학적 처리를 하지 않은 58세 남성의 모발로서 두부 전체에서 채취하여 무게가 약 1.5g인 피스로 제작하였다. 제작된 피스를 중성세제로 세척하여 자연상태로 건조시킨 후에 사용하였다.

성능/효과

1. 방향족 알콜인 벤질 알콜을 첨가하여 염색하는 경우에 높은 염착량을 나타내며, 이와같은 효과는 낮은 염색온도에서 더욱 확실히 나타난다.
3. 벤질 알콜을 첨가하여 염색하는 경우에 염색 모발의 보습성이 증가하고, 단백질 유출성이 감소한다. 이와같은 보습성과 단백질 유출성의 결과는 벤질 알콜을 첨가하여 염색하는 경우에 모발의 손상이 적다는 것을 의미한다.
4. 모발의 손상정도를 주사전자현미경으로 관찰할 때 벤질 알콜의 첨가여부에 따라 큰 차이를 보이지 않았으며, 모발의 손상은 염색시간보다는 염색온도에 크게 영향을 받는다.
2에는 벤질 알콜을 첨가한 염욕에서 50℃로 염색한 경우의 염착량을 나타내었다. 60℃의 경우와 비교하여 약간 염착량이 감소하였으나, 첨가된 벤질 알콜의 함량이 증가할수록 염착량이 증가하는 현상이 더욱 확실하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이는 온도가 낮아짐에 따라 염료분자의 운동성이 감소하여 코아세르베이트를 형성하기 용이해졌기 때문으로 생각되었다.
이를 보면 초기에 염착량이 급격히 증가하다가 시간이 지남에 따라 증가 속도가 줄어들고 120분 정도에서 염착 평형에 도달하고 있는 것을 알 수 있다. n-propyl alcohol을 첨가하여 염색한 경우에는 용매를 첨가하지 않은 경우와 거의 비슷한 염착량을 나타내었으나, 벤질 알콜을 첨가하여 염색한 경우에는 염착량이 첨가하지 않은 경우에 비하여 많이 증가한 것을 확인할 수 있었다.
4에는 pH 4로 염색한 경우의 염착량을 나타내었다. pH 2의 낮은 pH 영역에서는 벤질알콜의 첨가의 효과가 나타나지 않고 벤질알콜 첨가 여부에 관계없이 초기에 높은 염착량을 나타내어 평형상태가 계속 유지되었으며, pH 4의 영역에서는 초기부터 높은 염착량을 나타내지만 약간이나마 벤질알콜 첨가의 영향이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이는 낮은 pH에서는 모발의 표면에도 양으로 하전된 염착좌석이 많이 형성되기 때문에 벤질알콜 첨가에 따른 코아세르베이트 형성과 관계없이 빠른 염착이 형성되었기 때문으로 생각되었다.
염색시간의 증가에 따라 큰 차이는 아니지만, 약간 보습성이 감소하는 것을 알 수 있었다. 그러나 벤질 알콜을 첨가하여 염색하였을 때는 첨가하지 않고 염색한 경우에 비하여, 보습성이 약간이나마 더 증가한 것을 확인할 수 있었다.
8에 60℃, pH 7에서 염색시간을 다르게 하여 염색한 모발의 단백질 유출량을 나타내었다. 염색시간이 증가함에 따라 단백질 유출량이 증가하였으나, 벤질 알콜을 첨가하여 염색하였을 경우에는 단백질 유출량이 더욱 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 이는 염색시간이 길어지면 모발이 손상되는 경향이 더 커지지만, 벤질 알콜의 첨가로 인하여 모발이 보호되어 손상정도가 줄어든 것에 대한 또다른 증거로 볼 수 있다.
한편, 벤질 알콜을 첨가하지 않았을 때와 첨가하여 염색한 모발을 비교해보면 큰 차이를 육안으로 관찰할 수는 없었다. 염색온도가 낮은 50℃의 경우에는 염색시간이 150분 정도로 길어도 손상의 정도가 심하지 않았으나, 60℃에서 염색한 모발은 60분 정도만 염색해도 모발의 스케일 층이 상당히 심하게 문드러져 있는 것을 확인할 수 있었으며, 따라서 염색시간보다는 염색온도가 높을수록 손상 정도가 매우 심하다는 것을 확인할 수 있었다.
5에는 음이온 계면활성제인 sodium lauryl sulfate(SLS)를 산성염료 염욕에 첨가하여 염색하였을 때, 염착량의 변화를 나타내었다. 음이온계면활성제가 염욕에 첨가되면 계면활성제의 가용화 작용으로 염료의 용해성을 증가시켜 침투가 잘 일어나 염착량이 증가할 것으로 예상하였으나, 그림을 보면 음이온 계면활성제를 첨가하여 염색할 때는 염착량이 크게 줄어든 것을 확인할 수 있었다. 특히, 벤질알콜을 첨가한 염욕에서도 현저하게 염착량이 저하한 것을 알 수 있었다.
염착평형이란 모발 내에 최대한 염착될 수 있는 염료분자가 포화상태에 이르렀다는 것을 의미한다. 이로부터 염액에 벤질 알콜을 첨가하여 염색하면 염착량이 현저하게 더 크고, 염색초기에 염색속도가 매우 빠르다는 것을 알 수 있었다. 이와같은 결과들은 산성염료 염액에 벤질 알콜을 첨가하여 염색하면 산성염료가 모발내로 용이하게 잘 침투, 확산한다는 것을 의미한다.
이로부터 염액에 벤질 알콜을 첨가하여 염색하면 염착량이 현저하게 더 크고, 염색초기에 염색속도가 매우 빠르다는 것을 알 수 있었다. 이와같은 결과들은 산성염료 염액에 벤질 알콜을 첨가하여 염색하면 산성염료가 모발내로 용이하게 잘 침투, 확산한다는 것을 의미한다. Lewis 등¹⁰⁾은 양모섬유를 산성염료로 염색시키는 염액에 벤질 알콜, alkyl phosphate, chlorinated hydro-carbon 등을 첨가하면, 이들이 코아세르베이션을 형성하기 때문에 저온에서도 양모 섬유내부로 빠르게 확산 침투하여 농색으로 염색시킨다고 하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	모발은 무엇인가?	모발(human hair)은 양모섬유와 같이 시스틴 잔기로 가교된 섬유상 케라틴 단백질이며, 머리를 보호할 뿐만 아니라 신체에 필요하지 않은 중금속을 체외로 방출하는 기능을 지닌 신체의 일부분이다. 또한 모발은 미와 관련하여 가장 관심을 가지는 부분이며, 모발에 여러가지 방법으로 변화를 주어 신분을 표시하거나 자신의 미적 표현을 한다.
	산화염모제가 포함하는 성분은 어떤 질병을 일으킬 가능성이 있는가?	산화염모제는 다양한 색상을 재현성 있게 모발을 염색시킬 수 있지만, 저분자량의 염료 전구체를 사용하기 때문에 인체에 유해한 물질을 함유하고 있을 가능성이 크다. 접촉성 피부염, 시력 장애를 일으킬 수 있으며, 심지어는 자주 사용할 경우에 백혈병5) , 방광암6,7) , 유방암8) 등을 일으킬 수 있는 성분을 포함하고 있다. 반영구 염모제인 산성염료 염모제는 유해성분은 거의 함유되어 있지 않지만, 분자량이 크기 때문에 분자량이 작은 산화염모제에 비하여 염착속도가 느리고 모발 내부까지 깊숙이 침투하지 않는다.
	벤질알코올과 같은 용매를 첨가하여 사용하도록 하는 산성염료 염모제의 특성은 무엇인가?	접촉성 피부염, 시력 장애를 일으킬 수 있으며, 심지어는 자주 사용할 경우에 백혈병5) , 방광암6,7) , 유방암8) 등을 일으킬 수 있는 성분을 포함하고 있다. 반영구 염모제인 산성염료 염모제는 유해성분은 거의 함유되어 있지 않지만, 분자량이 크기 때문에 분자량이 작은 산화염모제에 비하여 염착속도가 느리고 모발 내부까지 깊숙이 침투하지 않는다. 따라서 벤질알콜과 같은 용매를 첨가하여 사용하고 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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