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문제 정의
- 따라서 본 연구는 천연염재로서의 효과가 보고되지 않은 약용식물인 달맞이꽃을 이용하여 염색성 및 기능성에 대하여 연구함으로서, 친환경 다기능성 소재를 제안하고자 한다. 달맞이꽃은 바늘꽃과의 두해살이 풀로, 학명은 Oenothera odorata jacquin이다.
- 달맞이꽃에 대한 선행연구는 달맞이꽃의 항균성에 대한 연구(신성진 외, 1994; 이정아 외, 2006) 가있으나, 염재로서의 가능성에 대한 연구는 보고되지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 달맞이꽃을 이용한 염색 시 염색성 및 항균성을 검토하고, 염색 시 색조 및 견뢰도를 살펴봄으로써 다기능성 천연염 재로 서의 가능성을 확인하고자 한다.
- 본 연구의 목적은 면, 머서화 면, 견섬유에 달맞이꽃 염색 시 염색성을 검토하고, 합성매염에 의한 색상 및 매염효과를 분석하여 달맞이꽃이 염재로서의 사용 가능성을 확인하고 부가적인 기능을 검토함으로써 환경 친화적인 다기능성 고부가가치 소재 개발에 기여하고자 한다.
제안 방법
- 셋째, 염색 및 매염에 대한 염색견뢰도를 측정하여 비교, 검토하였다. 넷째, 달맞이꽃 염색포 및 반복 세탁에 따른 항균성을 측정하였다. 이상의 과정을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 셋째, 염색 및 매염방법에 대한 염색견뢰도를 측정하여 비교, 검토한다. 넷째, 달맞이꽃 염색포 및 반복 세탁에 따른 항균성을 측정한다.
- 달맞이꽃 농축액을 이용한 면, 머서화 면, 견섬유 염색 시 염색조건을 설정하기 위하여 액비 1:100으로 달맞이꽃 염액의 온도(40, 50, 60, 70, 80, 90℃), 시간 (10, 30, 60, 90, 120, 180분), 농도(10, 50, 100, 200,300%(dw.f.))를 변화시켜 염색하였다.
- 달맞이꽃 색소 추출은 달맞이꽃의 뿌리, 줄기, 잎100g을 증류수 1000ml에 넣고 90℃에서 60분간 3회에 걸쳐 행하였다. 색소 추출액은 증발기(Evaporator,Rotary Evaporator Re 200, Yamamoto, Japan)를 사용하여 WOml로 감압 농축하였다.
- a*, b*값 및 H, V, C값을 측정하여 색상변화를 검토하여 최적 염색조건을 설정하였다. 둘째, 최적 조건에서 달맞이꽃 염색 시 매염저](Al, Cu, Fe)의 농도 및 매염 방법(선, 후매 염)에 따른 K/S값, L, a*, b*값 및 H, V, C값을 측정하여 색상변화에 합성매염이 미치는 영향을 검토하였다. 셋째, 염색 및 매염에 대한 염색견뢰도를 측정하여 비교, 검토하였다.
- 염색조건을 설정한다. 둘째, 최적 조건에서 달맞이꽃 염색 시 합성매염제(Al, Cu, Fe)의 농도 및 매염 방법(선, 후매 염)에 따른 K/S값, L, a*, b*값 및 H, Y C값을 측정하여 달맞이꽃 염색 시 합성매염이 색상변화에 미치는 영향을 검토한다. 셋째, 염색 및 매염방법에 대한 염색견뢰도를 측정하여 비교, 검토한다.
- 선매염은 Al, Cu, Fe을 액비 1:30, 온도 40℃에서 20분간(김애순 외, 2005; 이정아 외, 2006) 매염농도 (1, 3, 5%(o.w.f.))를 변화시켜 매염 후 설정된 달맞이 꽃 최적 염색조건으로 염색하였다.
- 둘째, 최적 조건에서 달맞이꽃 염색 시 합성매염제(Al, Cu, Fe)의 농도 및 매염 방법(선, 후매 염)에 따른 K/S값, L, a*, b*값 및 H, Y C값을 측정하여 달맞이꽃 염색 시 합성매염이 색상변화에 미치는 영향을 검토한다. 셋째, 염색 및 매염방법에 대한 염색견뢰도를 측정하여 비교, 검토한다. 넷째, 달맞이꽃 염색포 및 반복 세탁에 따른 항균성을 측정한다.
- 둘째, 최적 조건에서 달맞이꽃 염색 시 매염저](Al, Cu, Fe)의 농도 및 매염 방법(선, 후매 염)에 따른 K/S값, L, a*, b*값 및 H, V, C값을 측정하여 색상변화에 합성매염이 미치는 영향을 검토하였다. 셋째, 염색 및 매염에 대한 염색견뢰도를 측정하여 비교, 검토하였다. 넷째, 달맞이꽃 염색포 및 반복 세탁에 따른 항균성을 측정하였다.
- 연구내용은 첫째, 면, 머서화 면, 견섬유에 달맞이꽃 염색 시 염색조건(온도, 시간, 농도)에 따른 K/S값, L, a*, b*값 및 H, V, C값을 측정하여 색상변화를 검토하여 최적 염색조건을 설정하였다. 둘째, 최적 조건에서 달맞이꽃 염색 시 매염저](Al, Cu, Fe)의 농도 및 매염 방법(선, 후매 염)에 따른 K/S값, L, a*, b*값 및 H, V, C값을 측정하여 색상변화에 합성매염이 미치는 영향을 검토하였다.
- 연구내용은 첫째, 면, 머서화 면, 견섬유에 달맞이꽃 염색 시 염색조건(온도, 시간, 농도)에 따른 K/S값, L, a*, b*값 및 H, V, C값을 측정하여 색상변화를 검토하여 최적 염색조건을 설정한다. 둘째, 최적 조건에서 달맞이꽃 염색 시 합성매염제(Al, Cu, Fe)의 농도 및 매염 방법(선, 후매 염)에 따른 K/S값, L, a*, b*값 및 H, Y C값을 측정하여 달맞이꽃 염색 시 합성매염이 색상변화에 미치는 영향을 검토한다.
- 후매염은 설정된 달맞이꽃 최적 염색조건으로 염색 후 선매염과 동일한 조건으로 매염처리하였다. 모든 실험은 3회 반복하였다.
대상 데이터
- 세탁견뢰도에 사용된 세제는 KS M 2704 가루세탁비누를 사용하였다. 드라이클리닝 견뢰도 측정은 퍼클로로에 틸 렌(CbC, perchloroethylene, Duksan Pure Chemical Co., Ltd)을 사용하였다. 항균성 시 험은 nutrient agar(DIFCO Lab.
- 본 연구에 사용된 시료는 시판 면직물과 견직물을 사용하였다. 시료의 특성은 <Table 1>과 같다.
- , Ltd)을 사용하였다. 세탁견뢰도에 사용된 세제는 KS M 2704 가루세탁비누를 사용하였다. 드라이클리닝 견뢰도 측정은 퍼클로로에 틸 렌(CbC, perchloroethylene, Duksan Pure Chemical Co.
- 염재는 달맞이꽃(국산)의 뿌리, 줄기, 잎 혼합 형태를 사용하였다.
- , Ltd)을 사용하였다. 합성 매염제는 황산알루미늄칼륨(AIK(SO4>r I2H2O, aluminium potassium sulfate, Duksan Pure Chemical Co., Ltd), 황산구리 (CuSONHzO, copper(II) sulfate pentahydrate, Duksan Pure Chemical Co., Ltd), 황산철(FeSQQHQ, iron(II)sullate, heptahydrate, Duksan Pure Chemical Co., Ltd)(이하 Al, Cu, Fe이라 함)을 사용하였다.
- , Ltd)을 사용하였다. 항균성 시 험은 nutrient agar(DIFCO Lab.), nutrient broth agar(DIFCO Lab.), brain heart infusion agar(DIFCO Lab.), tryptone glucose extract agar(DIFCO Lab.), 염화나트륨(NaCl, sodium chloride, Duksan Pure Chemical Co., Ltd), 인산수소나트륨(NaHzPODHzO, sodium phosphate monobasic, Duksan Pure Chemical Co., Ltd),제2 인산수소나트륨(Na2HPO4'12H2O, sodium phosphate dibasic 12-water, Duksan Pure Chemical Co., Ltd)을 사용하였다. 합성 매염제는 황산알루미늄칼륨(AIK(SO4>r I2H2O, aluminium potassium sulfate, Duksan Pure Chemical Co.
이론/모형
- 드라이클리닝 견뢰도는 드라이클리닝 시험기(SungshinTesting M.C Co, Korea)* 사용하여 KS K ISO 105-D01에 준하여 측정하였다.
- 세탁견뢰도는 Launder-O-meter(Koa Shokai Ltd, Kyoto, Japan)를 사용하여 KS K ISO 105-C01에 준하여 측정하였다.
- 염 작량은 색 차계 (Computer Color Matching System, JX777, Japan, 이하 CCM이라 함)를 사용하여 각 염색 시료의 표면 반사율을 측정 후, Kubelka-Munk식에의해 K/S값을 산출하였다.
- 일광견뢰도는 Fade-O-Meter(Carbon arc, Atlas Electric Devices Co, U.S.A.)를 사용하여 KS K 0700에 준하여 측정하였다.
- 표면색은 색차계를 사용하여 Munsdl의 표색계 변환법으로 색의 삼속성인 색상(H), 명도(V), 채도(C)를 구하였다. CIE Lab색차에 의하여 L, a*, b*값을 측정하였다.
- 항균성은 공시 균으로 황색포도상구균(StaphyRococcms aureus, ATCC6538)을 사용하여 , 균수측정 법으로 측정히여다.
성능/효과
- 5등급으로 나타났다. Al, Cu, Fe 선매 염 시 면백포와견백포 오염은 드라이클리닝횟수에 관계없이 5등급으로 우수하였다.
- Al, Cu, Fe 선매염 시 면, 머서화 면, 견섬유의 L값은 무매염에 비해 감소되어 선매염에 의해 명도가 낮아지는 것으로 나타났다. Al, Cu 선매염 시, 면, 머서화 면섬유의 a*값과 b*값은 무매 염 과 동일한 -a, +b(green- yellow)영역에 위치하였다.
- Al, Cu, Fe 후매염 시 면, 머서화 면, 견섬유의 1.값은 무매염에 비해 모두 감소하여 후매염에 의해 명도가 낮아지는 것으로 나타났다. 면, 머서화 면섬유의 a*값과 b*값은 Al, Cu 후매 염 시 무매 염과 동일한 -a, +b(green-yellow)영역에 위치하였다.
- 우수하였다. Al, Cu, Fe 후매염 시 면백포와 견백포 오염은 드라이클리닝 횟수에 관계없이 5등급으로 우수하였다.
- Al, Cu 후매염 시 면백포 오염은 세탁 횟수에 관계없이 4등급, Fe 후매염 시 3등급으로 무 매염(4등급)과 유사하거나 감소되었다. Al, Cu, Fe 후매염 시견백포 오염은 세탁횟수에 관계없이 4~5등급으로, 무매염(3등급)에 비해 향상되었다.
- 면백포 오염은 드라이클리닝 횟수에 관계없이 Al, Cu 후매 염 시 5등급, Fe 후매 염 시 4~5등급으로 무매 염 (4등급)에 비해 향상되었다. 견 백 포 오염은 드라이클리닝횟수에 관계없이 Al, Cu, Fe 후매염 시 5등급으로 우수하였다.
- Fe 선매염 시 3~4등급으로 무매염보다감소하였다. 견백포 오염은 드라이클리닝횟수에 관계없이 Al, Cu, Fe 선매 염 시 5등급으로 우수하였다.
- 면백포 오염은 세탁횟수에 관계없이 무매 염, Al, Cu 선매염 시 4등급, Fe 선매염 시 2~3등급으로 감소되었다’ 이는 Fe 선매염 시 염색 포가 농색으로 염색되어, 세탁에 의해 백포가 오염된 것으로 생각된다. 견백포 오염은 세탁횟수에 관계없이 무 매염 시 3등급, Al, Cu, Fe 선매염 시 4~5등급으로 향상되었다.
- 견섬유의 일광견뢰도는 무매염 시 2등급, A1 선매 염 시 2등급으로 무매 염 과 동일하였고, Cu 선매 염 시 1등급으로 무매염보다 감소하였으며, Fe 선매염 시 4등급으로 향상되 었고, Al, Fe 후매염 시 2등급으로 무 매염과 동일하였고, Cu 후매염 시 4등급으로 향상되었다.
- 나타났다. 드라이클리닝견뢰도는 면, 견섬유의 경우 선매염과후매염 모두 우수하였고, 머서화 면섬유는 선매 염이 우수한 것으로 나타났다.
- 따라서 달맞이꽃에 의한 면, 머서화 면, 견섬유 염색 시, 달맞이꽃은 우수한 항균성을 갖는 것을 확인하였다.
- 따라서 달맞이꽃으로 면과 머서화 면섬유 염색 시 적정온도는 50℃, 견섬유 염색 시 적정온도는 知*'C이다.
- 따라서 본 연구에서 드라이클리닝견뢰도는 매염 시면, 견섬유는 선매염과 후매염 모두 우수하였고, 머서화 면은 선매 염 이 후매 염보다 우수한 것으로 나타났다.
- 따라서 본 연구에서 면, 머서화 면의 색상은 A1, Cu 후매염 시 GY, Fe 후매 염 시 YR이 었다. 견은 A1, Cu 후매염 시 YR, Fe 후매염 시 GY이었다.
- 따라서 본 연구에서 면과 머서화 면의 색상은 A1, Cu 선매염 시 GY, Fe 선매염 시 YR이었다. 견은 A1, Fe 선매 염 시 YR, Cu 선매염 시 GY이었다.
- 따라서 본 연구에서 일광견뢰도는 면, 머서화 면섬유는 후매염이 선매염보다 무매염에 비해 향상되었고, 견섬유는 선매염과 후매염 모두 무매염에 비해 향상되었다. 또한 Cu 후매염 시 섬유 종류에 관계없이 일광견뢰 도가 향상되었다.
- 또한 Cu 후매염 시 섬유 종류에 관계없이 일광견뢰 도가 향상되었다.
- 이는 Freundlich형 등온흡착곡선과 유사한 형태로 염료의 농도가 증가함에 따라, 염착량이 증가하고, 염착평형이 도달한 이후에는 염재의 양이 증가하여도, 염착량은 더 이상 향상되지 않는 것으로 나타났다. 또한 농도가 증가함에 따라 견섬유는 면, 머서화 면섬유보다 염착성이 높게 나타났다. 이는 hydroxyl기(-OH)를 유일한 염착좌석으로 갖는 면섬유에 비하여 견섬유는 아민기, 카르복시기, 수산기와 같은 다양한 염착좌석을 가지고 있기 때문이다(신남희 외, 2005).
- 그러나 염색성은 염료와 섬유 간에 흡착평형이 도달한 이후에 온도가 추가적으로 상승하면 섬유 팽윤 및 염료 분자의 운동에너지가 한계값 이상으로 증가되면서 섬유에 흡착되었던 염료 분자가 부분적으로 탈리되므로 더 이상 향상되지 않는다(김애순, 2004; 배상경 , 2007). 또한 머서화 처리 면섬유의 K/S값은 미처리 면섬유보다 약 1.49배 향상하는 것으로 나타났다. 이는 머서화에 의해 면섬유 내부의 비결정영역이 증가함으로써 염색성이 향싱되기 때문이다(송현주 외, 2005).
- 또한 합성매염제를 이용한 선, 후매염 및 10회 반복 세탁 및 드라이클리닝 후 항균성은 모두 99.9%로 우수한 내 구성 을 갖는 것으로 나타났다.
- 머서화 면섬유의 일광견뢰도는 무매염 시 2등급, A1, Cu 선매 염 시 1등급으로 나타났고, Fe 선매 염 시 4등급으로 향상되었고, AI 후매염 시 1등급으로 나타났고, Cu 후매 염 시 3등급으로 향상되 었으며 , Fe 후매 염 시 2등급으로 무매염과 동일하였다.
- 면, 머서화 면, 견섬유는 선매염 후 달맞이꽃 염색 시, 매염제의 양은 염착률에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구는 선매염 시 매염제(A1, Cu, Fe)의 농도를 l%(o.
- 면, 머서화 면, 견섬유의 V값은 Al, Cu, Fe 후매염 시 무매염에 비해 낮아져 명도가 낮아지는 것으로 나타났다. 면, 머서화 면, 견섬유의 C값은 Al, Cu 후매염 시 무매염에 비해 증가되어 채도가 높게 나타났고, Fe 후매염 시 무 매염에 비해 감소되어 채도가 낮게 나타났다.
- 변화하였다. 면, 머서화 면, 견섬유의 V값은 Al, Cu, Fe 선매염 시 무매염에 비해 낮아져 명도가 낮아지는 것으로 나타났다. 면, 머서화 면, 견섬유의 C값은 A1, Cu 선매염 시 무매염에 비해 증가되어 채도가 높게 나타났고, Fe 선매염 시 무매염에 비해 감소되어 채도가 낮게 나타났다.
- 무매염과 동일한 Y로 나타났다. 면, 머서화 면, 견섬유의 V값은 Al, Cu, Fe 후매염 시 무매염에 비해 낮아져 명도가 낮아지는 것으로 나타났다. 면, 머서화 면, 견섬유의 C값은 Al, Cu 후매염 시 무매염에 비해 증가되어 채도가 높게 나타났고, Fe 후매염 시 무 매염에 비해 감소되어 채도가 낮게 나타났다.
- 시 5등급으로 향상되었다. 면백포 오염은 드라이클리닝 횟수에 관계없이 Al, Cu 선매염 시 5등급으로 향상되었다. Fe 선매염 시 3~4등급으로 무매염보다감소하였다.
- 유사하였다. 면백포 오염은 드라이클리닝 횟수에 관계없이 Al, Cu 후매 염 시 5등급, Fe 후매 염 시 4~5등급으로 무매 염 (4등급)에 비해 향상되었다. 견 백 포 오염은 드라이클리닝횟수에 관계없이 Al, Cu, Fe 후매염 시 5등급으로 우수하였다.
- 면섬유의 일광견뢰도는 무매염 시 3등급, Al, Cu 선매 염 시 1등급으로 무매염보다 감소하였고, Fe 선매 염 시 4등급 이상으로 향상되었고, A1 후매 염 시 2등급으로 다소 감소하였고, Cu 후매 염 시 4등급으로 향상되 었으며 , Fe 후매 염 시 3등급으로 나타났다.
- 모든 실험은 3회 반복하였다.
- 견은 A1, Cu 후매염 시 YR, Fe 후매염 시 GY이었다. 선매염, 후매염 결과 매염제의 종류에 따라 색조가 다소 변화하였으나, 달맞이꽃은 매염제 및 섬유의 종류에 관계없이 yellow로 나타나 황색계열의 염재임을 확인할 수 있었다.
- 세탁견뢰도는 면섬유의 경우 선매염이, 머서화면, 견섬유의 경우 후매 염이 우수한 것으로 나타났다. 드라이클리닝견뢰도는 면, 견섬유의 경우 선매염과후매염 모두 우수하였고, 머서화 면섬유는 선매 염이 우수한 것으로 나타났다.
- )에서 최대값을 나타내고, 그 이상의 농도에서는 다소 감소하거나 95% 신뢰구간의 오차범위 내로 나타났다. 이는 Freundlich형 등온흡착곡선과 유사한 형태로 염료의 농도가 증가함에 따라, 염착량이 증가하고, 염착평형이 도달한 이후에는 염재의 양이 증가하여도, 염착량은 더 이상 향상되지 않는 것으로 나타났다. 또한 농도가 증가함에 따라 견섬유는 면, 머서화 면섬유보다 염착성이 높게 나타났다.
- 이상의 결과를 통해, 달맞이꽃에 의한 적정염색조건은 면, 머서화 면, 견섬유 염색 시 면 및 머서화 면섬유의 경우 온도 50℃, 시간 60분, 농도 200%(o.w.f.), 견섬유의 경우 온도 90℃, 시간 60분, 농도 200%(o.w.f.)로 설정하였다.
- 일광견뢰도는 면, 머서화 면섬유의 경우 후 매염이 선매 염보다 무매염에 비해 향상되었고, 견섬유는 선 매염과 후매염 모두 무매염에 비해 향상되었다.
- 항균성은 면, 머서화 면, 견섬유의 달맞이꽃은 99.9% 로 항균성이 우수하며, 선, 후매염 및 반복 세탁에 의한 내구성도 모두 99.9%로 항균성이 우수하였다.
- 후매염 시 면섬유의 K/S값은 무매염에 비해 A1 후 매염은 1.01 배로 낮았고, Cu 후매염은 1.18배, Fe 후 매염은 L36배 높았고, 머서화 면섬유는 무매염에 비해 A1 후매염은 1.2배, Cu 후매염은 1.44배, Fe 후 매염은 1.94배, 견섬유는 무매염에 비해 A1 후매염은 1.23배, Cu 후매염은 1.74배, Fe 후매염은 2.26배 증가하였다.
- 후매염 시, 견섬유의 드라이클리닝견뢰도는 드라이클리닝 횟수에 관계없이 변퇴는 5등급으로 우수하였다. Al, Cu, Fe 후매염 시 면백포와 견백포 오염은 드라이클리닝 횟수에 관계없이 5등급으로 우수하였다.
- 후매염 시, 견섬유의 세탁견뢰도는 세탁횟수에 관계없이 변퇴는 5등급으로, 무매염(5등급)과 동일하거나 향상되었다. Al, Cu, Fe 선매염 시 면백포 오염은 세탁 횟수에 관계없이 4~5등급, 견백포 오염은 5등급으로 무매 염 (4등급)과 유사하거나 향상되었다.
- 후매염 시, 머서화 면섬유의 드라이클리닝 견뢰도는 드라이클리닝 횟수에 관계없이 변퇴는 A1 후매염 시 4~5등급, Cu, Fe 후매 염 시 5등급으로 우수하였다. A1, Cu, Fe 후매 염 시 면백포와 견백포 오염은 드라이클리닝 횟수에 관계없이 5등급으로 우수하였다.
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