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문제 정의
- 본 연구에서는 선행연구로서 텐셀(신윤숙 외, 2008)과 면직물(신윤숙 외, 2010) 그리고 모직물(손경희 외, 2010)에 적용하였던 환원/염색 1단계 공정(one-step)이 마직물 염색에도 적용 가능한 효율적인 방법인지를 알아보고자 하였다. 여기서 환원/염색 1단계 공정이란 인디고를 환원시킨 후 환원액에 직물을 침지하여 염색하는 두 과정을 따로 행하지 않고, 염욕에 직물을 처음부터 넣어 환원과정과 염색과정을 함께 행함을 의미한다.
제안 방법
- 환원/염색은 적외선고압염색기(Ahiba Nuance, Datacolor International, USA)를 사용하여 환원과정과 염색과정을 1단계 (one-step)로 행하였다. NaOH 첨가(0~8 g/L)에 따른 염욕의 pH, 온도(30~80℃), 시간(5~80 min), 그리고 천연인디고 분말농도(0.5~12 g/L)와 Na2S2O4 농도(1~5 g/L)를 달리하여 액비 1:100으로 환원/염색하고 공기 중에서 15분 동안 산화 발색 후 수세, 건조하였다. NaOH를 함께 사용한 경우에는 산화, 발색 후 0.
- 수산화나트륨 농도에 따른 알칼리의 영향을 살펴보았으며, 환원/염색 온도, 환원/염색 시간, 그리고 천연인디고 분말 및 환원제 농도에 따른 염착량과 색 특성을 측정하였다. 또한 반복염색의 효과, 색상재현성, 그리고 색의 농담에 따른 염색견뢰도를 평가하였다.
- 본 연구에서는 제조한 천연인디고 분말을 사용하여 마직물에 환원/염색을 1단계로 행하였다. 환원/염색 조건에 따른 염착량와 색 특성을 조사하였으며, 반복염색효과, 색상재현성, 그리고 염색견뢰도를 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 본 연구의 1단계 염색공정의 색상재현성을 확인하고자 적정 조건에서 염색을 반복하여 시료들 간의 염착량과 색 특성 및 색차를 측정하여 Table 4에 비교하였다. 인디고 분말 4 g/L와 환원제 농도 3 g/L를 사용한 경우, 시료들 간의 염착량은 0.
- 본 연구의 실험범위 내에서 얻어진 염착량을 고려하여 담색 (low), 중색(medium), 그리고 농색(high)에 따른 염색견뢰도를 평가하였다(Table 5). 세탁과 드라이클리닝 견뢰도의 경우, 담색은 1/2~2/3 등급으로 매우 좋지 않았으나 중색과 농색은 4~4/5등급으로 매우 우수하였으며, 색의 농담에 상관없이 이염은 나타나지 않았다.
- 최대흡수파장(λmax)의 K/S 값을 염착량으로 평가하였다. 색의 특성은 Munsell의 H V/C 값과 CIELAB 표색계에 의한 L*, a*, b*및 색차(∆E*)를 측정하였다.
- 생쪽의 줄기와 잎 40 kg을 함께 사용하여 액비 1:10으로 27℃에서 2.5일 동안 담궈 색소를 추출하였다. 색소 추출액에 Ca(OH)2을 2 g/L 사용하여 색소를 침지시켜 니남을 만든 후 이를 50℃ 오븐에서 완전히 건조하고 분쇄하여 670.
- 이를 위하여 정량적인 방법으로 천연인디고 분말을 제조하고, 마직물에 환원과정과 염색과정을 1단계로 행하였다. 수산화나트륨 농도에 따른 알칼리의 영향을 살펴보았으며, 환원/염색 온도, 환원/염색 시간, 그리고 천연인디고 분말 및 환원제 농도에 따른 염착량과 색 특성을 측정하였다. 또한 반복염색의 효과, 색상재현성, 그리고 색의 농담에 따른 염색견뢰도를 평가하였다.
- 염색한 직물은 색차계(Color-Eye 3100, Macbeth, USA)를 이용하여 D65광원, 10o 시야 조건에서 피염물의 표면반사율을 측정하였으며. 최대흡수파장(λmax)의 K/S 값을 염착량으로 평가하였다.
- 여기서 환원/염색 1단계 공정이란 인디고를 환원시킨 후 환원액에 직물을 침지하여 염색하는 두 과정을 따로 행하지 않고, 염욕에 직물을 처음부터 넣어 환원과정과 염색과정을 함께 행함을 의미한다. 이를 위하여 정량적인 방법으로 천연인디고 분말을 제조하고, 마직물에 환원과정과 염색과정을 1단계로 행하였다. 수산화나트륨 농도에 따른 알칼리의 영향을 살펴보았으며, 환원/염색 온도, 환원/염색 시간, 그리고 천연인디고 분말 및 환원제 농도에 따른 염착량과 색 특성을 측정하였다.
- 이상의 염착량과 색상의 결과로부터, 천연인디고를 이용한 마직물의 염색에서 NaOH 첨가 없이 Na2S2O4만 사용한 1단계 환원/염색은 유용한 방법으로 여겨지며, 이후 NaOH 첨가 없이 Na2S2O4만 사용하여 환원/염색 조건에 따른 염색성을 조사하였다.
- 최대흡수파장(λmax)의 K/S 값을 염착량으로 평가하였다.
- 천연인디고 분말과 Na2S2O4 농도를 동일하게 하였으며 NaOH를 첨가 하지 않은 경우에는 환원/염색을 60℃에서 30분 동안 직물을 처음부터 넣어 1단계(one-step)로 행하였고, NaOH를 첨가한 경우에는 60℃에서 15분 동안 환원 후 직물을 넣어 상온(25℃)에서 15분 동안 염색하였다. 최대흡수파장은 알칼리 첨가유무에 상관없이 660 nm에서 나타났으며 이때의 K/S 값을 염착량으로 평가하였다. NaOH 첨가 없이 Na2S2O4만 사용한 경우에는 염욕이 중성상태(pH 6.
- 본 연구에서는 제조한 천연인디고 분말을 사용하여 마직물에 환원/염색을 1단계로 행하였다. 환원/염색 조건에 따른 염착량와 색 특성을 조사하였으며, 반복염색효과, 색상재현성, 그리고 염색견뢰도를 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 환원/염색은 적외선고압염색기(Ahiba Nuance, Datacolor International, USA)를 사용하여 환원과정과 염색과정을 1단계 (one-step)로 행하였다. NaOH 첨가(0~8 g/L)에 따른 염욕의 pH, 온도(30~80℃), 시간(5~80 min), 그리고 천연인디고 분말농도(0.
대상 데이터
- 수산화칼슘(Ca(OH)2, Yakuri Pure Chemicals, Japan), 수산화나트륨(NaOH, Daejung Chemicals & Metals, Korea), 아이티온산나트륨(Na2S2O4, Yakuri Pure Chemicals, Japan), 그리고 아세트산(CH3COOH, Daejung Chemicals & Metals, Korea)은 모두 1급 시약을 사용하였다.
- 8 g의 천연 인디고 분말을 얻었다. 제조한 천연인디고 분말은 인디고와 함께 Ca(OH)2을 함유한 것으로, HPLC(high performance liquid chromatography)를 통하여 얻은 인디고 함량은 15.2(w/w)%, 인디루빈 함량은 0.752(w/w)%였다(신윤숙 외, 2008).
- 염색에 사용한 시료는 100% 마직물로, 그 특징은 Table 1과 같다. 쪽은 전라남도 나주에서 재배된 여뀌과에 속하는 Polygonum tintorium으로 8월 중순에 수확하여 사용하였다. 수산화칼슘(Ca(OH)2, Yakuri Pure Chemicals, Japan), 수산화나트륨(NaOH, Daejung Chemicals & Metals, Korea), 아이티온산나트륨(Na2S2O4, Yakuri Pure Chemicals, Japan), 그리고 아세트산(CH3COOH, Daejung Chemicals & Metals, Korea)은 모두 1급 시약을 사용하였다.
이론/모형
- 세탁견뢰도는 세탁시험기(Launder-Ometer)를 사용하여 AATCC Test Method 61-1989 1A에 따라 측정하였으며, 세제는 표준세제 대신 시판 중성세제를 사용하였다. 드라이클리닝 견뢰도는 AATCC Test Method 132-1989에 따라 측정하였으며, 세탁 및 드라이클리닝 후 변퇴색 판정용 그레이 스케일과 오염 판정용 스케일을 사용하여 등급을 평가하였다. 일광견뢰도는 AATCC Test Method 16-2004 Optopn 3에 준하여 Xenon Test Chamber(Q-SUN, Xe-1-B, Q-Panel Lab Products, USA) 를 사용하여 5, 10, 20, 40시간 광조사후 색차계를 이용하여 ∆E*를 산출하였으며, 등급은 20시간 광조사 후의 ∆E*값으로 평가하였다.
- 세탁견뢰도는 세탁시험기(Launder-Ometer)를 사용하여 AATCC Test Method 61-1989 1A에 따라 측정하였으며, 세제는 표준세제 대신 시판 중성세제를 사용하였다. 드라이클리닝 견뢰도는 AATCC Test Method 132-1989에 따라 측정하였으며, 세탁 및 드라이클리닝 후 변퇴색 판정용 그레이 스케일과 오염 판정용 스케일을 사용하여 등급을 평가하였다.
- 드라이클리닝 견뢰도는 AATCC Test Method 132-1989에 따라 측정하였으며, 세탁 및 드라이클리닝 후 변퇴색 판정용 그레이 스케일과 오염 판정용 스케일을 사용하여 등급을 평가하였다. 일광견뢰도는 AATCC Test Method 16-2004 Optopn 3에 준하여 Xenon Test Chamber(Q-SUN, Xe-1-B, Q-Panel Lab Products, USA) 를 사용하여 5, 10, 20, 40시간 광조사후 색차계를 이용하여 ∆E*를 산출하였으며, 등급은 20시간 광조사 후의 ∆E*값으로 평가하였다.
성능/효과
- 1. NaOH 첨가유무에 상관없이 최대흡수파장은 660 nm에서 나타났으며 색상도 PB 계열로 같았으나, 염착량은 NaOH 첨가 없이 Na2S2O4만 사용한 경우가 매우 높은 값을 나타내었다.
- 2. 염착량과 색상 측면에서 살펴 본 적정 환원/염색 온도와 시간은 60℃, 30분으로 나타났다.
- 3. 환원제의 양이 1 g/L로 적을 경우에는 염색되지 않았으며, 인디고 분말 2 g/L 이하에서는 환원제농도 2 g/l에서, 인디고 분말4 g/L 이상에서는 환원제농도 3 g/L에서 일정 염착 수준을 보였다.
- 4. 같은 조건에서 1단계 공정으로 염색한 시료들 간의 색차 (∆E*)는 0.03~0.16으로 차이가 거의 없어 색상재현성이 매우 우수하게 나타났다.
- 5. 세탁과 드라이클리닝견뢰도의 경우, 담색은 1/2~2/3등급으로 좋지 않은 반면, 중색과 농색은 4~4/5등급으로 우수하였다. 마찰견뢰도는 색의 농담에 상관없이 3/4~4/5등급으로 좋았으며, 일광견뢰도는 담색은 1/2등급으로 매우 낮았으나 중색은 3등급, 농색은 4등급으로 더 우수하였다.
- 염색한 직물은 모두 PB 계열의 색상을 나타내었다. 단, 염착량이 높은 시료일수록 명도와 채도가 모두낮아졌으며, a*와 b*의 마이너스 절대값도 감소하여 녹색과 파랑기운이 감소된 PB 계열의 색상을 보였다.
- 27로 작은 감소를 보여, 반복염색에 의한 염착량 증진효과를 얻지 못하였다. 따라서 알칼리를 사용하지 않은 마직물의 1단계 환원/염색 공정에서는 반복염색을 하는 것보다 인디고 분말의 양을 높여 염색하는 것이 염착량 증진에 유리한 것으로 여겨진다.
- 세탁과 드라이클리닝견뢰도의 경우, 담색은 1/2~2/3등급으로 좋지 않은 반면, 중색과 농색은 4~4/5등급으로 우수하였다. 마찰견뢰도는 색의 농담에 상관없이 3/4~4/5등급으로 좋았으며, 일광견뢰도는 담색은 1/2등급으로 매우 낮았으나 중색은 3등급, 농색은 4등급으로 더 우수하였다.
- 본 연구의 실험범위 내에서 얻어진 염착량을 고려하여 담색 (low), 중색(medium), 그리고 농색(high)에 따른 염색견뢰도를 평가하였다(Table 5). 세탁과 드라이클리닝 견뢰도의 경우, 담색은 1/2~2/3 등급으로 매우 좋지 않았으나 중색과 농색은 4~4/5등급으로 매우 우수하였으며, 색의 농담에 상관없이 이염은 나타나지 않았다. 건조시의 마찰견뢰도는 담색의 경우 4/5 등급, 중색과 농색은 4등급으로 색의 농담에 상관없이 우수하였으나, 중색과 농색의 습윤시 마찰견뢰도는 0.
- 염색된 직물의 Munsell 색상은 모두 5.0~5.1 PB로 알칼리 첨가에 따른 차이가 거의 없으며, 명도(V)와 채도(C)는 NaOH 을 첨가하지 않은 시료가 더 높은 염착량으로 인해 더 낮은 값을 나타내었다. a*와 b*의 마이너스(-) 절대값은 알칼리 염욕에서 염색한 시료들이 더 큰 값을 지녀 녹색과 파랑기운 모두 더 강하게 나타났다.
- 2 PB 색상을 보였다. 이처럼 환원/염색온도에 따른 Munsell 색상은 4.2~4.9 PB 범위로 모두 PB계열인 남색(purple blue)이었으며, 최대염착량을 보인 60℃에서 가장 큰 PB 값을 지녀 보라(purple)기운이 더 강한 색상을 나타내었다. 이후 환원/염색은 60℃에서 행하였다.
- 5등급씩 낮아졌다. 일광견뢰도는 담색은 1/2등급으로 매우 낮았으며, 중색은 3등급, 농 색은 4등급으로 나타나 염착량이 높은 시료일수록 일광견뢰도가 우수하게 나타났다. 일광조사시간 증가에 따른 색차의 경우(Fig.
- 일광견뢰도는 담색은 1/2등급으로 매우 낮았으며, 중색은 3등급, 농 색은 4등급으로 나타나 염착량이 높은 시료일수록 일광견뢰도가 우수하게 나타났다. 일광조사시간 증가에 따른 색차의 경우(Fig. 5) 모든 시료에서 광조사시간이 길어질수록 조사전후의 색차가 증가하였는데, 담색과 중색은 초기 10시간까지 색차가 급격히 증가하다가 조사시간이 길어지면서 완만한 증가를 보였으며, 농색은 5시간 이후부터 완만한 증가를 보였다. 또한 농색일 수록 같은 조시시간에서 색차가 작게 나타났다.
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