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문제 정의
- 현재 모발의 탈색과 염색을 위한 많은 제품들이 있으며 또한 이를 사용하여 널리 행해지고 있으나, 이들 제품을 사용하는 조건에 따른 효과 및 영향이 체계적으로 연구 보고되지 않았다. 그러므로 본 연구에서는 성분과 조성을 알 수 있는 탈색제를 선정하여 탈색조건을 달리하였을 때의 탈색효과를 규명하고, 일정 간격으로 탈색 효과가 다를 때의 손상도를 SEM과 인장력으로 조사하였으며, 이와 함께 염색효과도 알아봄으로써 탈색에 의한 모발의 종합적인 성질을 규명하고자 하였다.
- 본 연구에서는 한국인을 포함한 동양인의 모발인 흑색 내지 흑갈색의 모발을 탈색조건에 따른 색상, 인장력, 표면 형태와 염색 시의 색상을 조사하였다. 탈색 시의 조건으로는 산화제의 농도 3%, 6%, 9%, 탈색촉진제와 산화제의 비율 1:2, 2.
제안 방법
- 산화제도 시판 제품(Koleston perfect creme developer, Wella)을 사용하여 과산화수소의 함량 3%(w/v), 6%(w/v), 9%(w/v)의 효과를 비교하였다. 또한 모발 염색에는 염료로 적색인 체리레드와 청색의 블루실버(Koleston perfect, Wella)의 두 가지 색상에서 명도 8과 10의 2종류씩 선택하여 사용하였다. 적색 염료의 주성분은 레소르신, α-나프톨, p-아미노페놀이며, 청색 염료의 주성분은 황산톨루엔2,5-디아민, 염산2,4-디아미노 페녹시에탄올이었다.
- 실제로 모발을 탈색할 때에는 경험과 함께 처리과정 중 탈색 정도를 확인하며 시간을 결정하여 끝내는 경우가 많아 원하는 탈색을 얻지 못하는 경우가 있으므로 조건에 따른 탈색 정도를 미리 예측하는 것은 탈색시 크게 도움이 될 것이다. 또한 탈색에 미치는 처리조건의 중요도를 알아보기 위하여 탈색조건인 산화제 농도, 탈색촉진제에 대한 산화제의 비율, 온도, 시간에 대한 탈색을 원모에 대한 ∆E 값과의 회귀식을 구한 결과는 다음과 같다.
- 탈색제와 산화제로 처리 후 또는 염색한 모발은 샴푸용액으로 세척하고 증류수로 충분히 헹구고, 상온에서 건조하였다. 모든 실험은 각각 4속 이상의 모발을 사용하여 색상을 측정한 후 평균을 구하였다.
- 모발은 색차계(Color i5, X-rite)를 사용하여 D65 광원, 10o 시야에서 CIE L*a*b* 값을 측정하였으며 ∆E 값을 구하여 탈색과 염색에 따른 색차를 비교하였다. 정확한 L*a*b* 값을 얻기 위해 동일 조건에서 4속 이상의 모발을 실험하였다.
- 05g이었다. 모발은 샴푸용액에 여러 차례 충분히 세척하여 모발에 붙어있는 불순물 등을 제거했으며, 자연건조 시킨 후 흰색 모발 또는 검은 색이 아닌 옅은 색 모발이나 이물질은 제거하였다. 실험 전 모발은 항온 항습기에서 온도 20±2oC, 습도 65±2%에서 24시간 보관 후 사용하였다.
- 모발을 탈색 또는 탈색 후 염색하였을 때에 표면에 있는 스케일의 손상 정도를 알아보기 위하여 이온 sputter(E-1030, Hitachi)에서 180초 동안 백금 증착한 후 SEM(S4300SE, Hitachi)에서 15 kV, 500배로 관찰하였다.
- 8). 모발의 인장강도를 측정하기 위해서는 각 모발의 굵기를 알아야 하며 이를 위해서는 길이와 무게를 정확히 측정하여야 하는데, 여기서 무게를 측정하기 위해 모발의 길이를 일정한 길이로 맞추는 것이 매우 어려워 50mm의 파지거리에서 끊는데 필요한 힘을 비교하였다. 인장강도는 일정 굵기에 대한 파단력으로 나타내야 하는데 모발의 인장 강도를 측정하였다는 연구에서 대부분 모발의 굵기에 대한 언급 없이 인장강도로 나타내어(Kim & Chun, 2005; Lee et al.
- 모발의 탈색을 위해 탈색촉진제와 산화제 1:2, 1:2.5, 1:3, 1:4의 무게비로 혼합하여 탈색액를 제조하였고, 모발 한 속에 탈색제 3g을 모발용 브러시로 고르게 바르고 알루미늄 호일로 싼 후 시험관에 넣고 항온 수조에서 교반하며 일정 시간 처리하였다. 일반적으로 실온에서 모발 속의 온도를 측정하였을 때에 30oC 내외로 처리온도는 30oC와 열을 가한 45oC의 두 조건을 선택하였으며, 처리시간은 15분부터 90분까지 변화시켰다.
- 0이었다. 산화제도 시판 제품(Koleston perfect creme developer, Wella)을 사용하여 과산화수소의 함량 3%(w/v), 6%(w/v), 9%(w/v)의 효과를 비교하였다. 또한 모발 염색에는 염료로 적색인 체리레드와 청색의 블루실버(Koleston perfect, Wella)의 두 가지 색상에서 명도 8과 10의 2종류씩 선택하여 사용하였다.
- 일반적으로 실온에서 모발 속의 온도를 측정하였을 때에 30oC 내외로 처리온도는 30oC와 열을 가한 45oC의 두 조건을 선택하였으며, 처리시간은 15분부터 90분까지 변화시켰다. 염색은 염모제와 산화제를 1:1의 무게비로 혼합한 염액 4g을 한 속의 모발에 고르게 바르고, 역시 탈색과 마찬가지로 알루미늄 호일로 싼 후 시험관에 넣고 항온 수조에서 교반하며 일정 시간 처리하였다. 이 때 산화제는 농도 6%를 사용하였고 온도 30oC에서 30분간 처리하였다.
- 시야에서 CIE L*a*b* 값을 측정하였으며 ∆E 값을 구하여 탈색과 염색에 따른 색차를 비교하였다. 정확한 L*a*b* 값을 얻기 위해 동일 조건에서 4속 이상의 모발을 실험하였다. 원모의 L* 값은 16.
- 염색시간이 길어질 때 변화는 크지 않은데 L*, b* 값은 저하였으나 오히려 a* 값은 거의 변화가 없었다. 즉 시간이 지남에 따라 붉은색이 진해지는 것이 아니라 어두워지는 경향이었으며, 염색시간은 30분으로 정하였다.
- 본 연구에서는 한국인을 포함한 동양인의 모발인 흑색 내지 흑갈색의 모발을 탈색조건에 따른 색상, 인장력, 표면 형태와 염색 시의 색상을 조사하였다. 탈색 시의 조건으로는 산화제의 농도 3%, 6%, 9%, 탈색촉진제와 산화제의 비율 1:2, 2.5, 3, 4, 처리온도 30oC, 45oC, 탈색시간 15분, 30분, 45분, 60분, 90분으로 변화시켜 실험하여 다음의 결론을 얻었다.
- 탈색 정도가 다른 모발을 염색하였을 때의 염색효과를 알아보기 위하여 붉은 체리레드와 푸른 실버블루를 명도가높으며, 다른 2가지씩 총 4종의 모발용염제를사용하였다. 우선 염색시간을 결정하기 위하여 탈색조건으로 산화제 농도 6%, 탈색촉진제와 산화제 비율 1:2.
- 탈색 정도에 따라 모발의 손상을 확인하기 위하여 원모와의 색차 ∆E = 20~50까지 약 10의 간격인 모발을 선택하였다. 이는 각 군집 간의 간격이 동등한 색차가 아니었으며 동등한 간격의 색차에 따른 성질을 알아보는 것이 더 유효할 것으로 생각하였기 때문이다.
- 탈색 정도에 따른 모발의 손상 정도를 알아보기 위하여 원 모발과의 색차가 ∆E = 20, 30, 39, 50인 모발의 표준 상태와 젖은 상태에서 인장강도 보유 정도를 원모에 대하여 나타내었다(Fig. 8). 모발의 인장강도를 측정하기 위해서는 각 모발의 굵기를 알아야 하며 이를 위해서는 길이와 무게를 정확히 측정하여야 하는데, 여기서 무게를 측정하기 위해 모발의 길이를 일정한 길이로 맞추는 것이 매우 어려워 50mm의 파지거리에서 끊는데 필요한 힘을 비교하였다.
- 탈색처리에 따른 모발의 강도 감소를 알아보기 위하여 원모, 그리고 원모와의 색차 ∆E = 20, 30, 40, 50인 탈색모발을 표준 상태에서 보관하였을 때와 습윤 시의 인장강도를 만능시험재료기(Instron 5569, USA)로 측정하였다. 이 때 파지거리는 50mm, 인장속도는 300mm/ min으로 하였다.
- 탈색촉진제와 산화제의 비율 1:2와 1: 2.5에서 탈색 효과에 따른 탈색조건을 5그룹으로 군집화하였을 때에 각 군집의 CIE L*a*b*의 중심값은 [Table 1], 탈색조건이 속하는 군집은 [Table 2]에 제시하였다. 1군집에서 5군집으로 갈수록 탈색효과가 커서 L* 값과 b*값은 함께 증가하였으나 a* 값은 4군집까지는 증가하다가 5군집에서는 낮아졌다.
대상 데이터
- 시료는시판되는검정색 모발(한국모발과학협회)을 구입하여사용하였는데, 다발로되었으며길이 10±0.1cm로 무게 0.95±0.05g이었다.
- 일반적으로 탈색촉진제를 1제, 산화제를 2제라 표현하기도 하므로 여기서는 탈색촉진제를 먼저 쓰기로 한다. 탈색촉진제는 시판 제품(Blonder lightening powder, Wella)을 사용하였는데 과황산 칼륨과 과황산 암모늄이 주성분으로 알칼리성이며 증류수에 용해한 10%용액의 pH는 11.0이었다. 산화제도 시판 제품(Koleston perfect creme developer, Wella)을 사용하여 과산화수소의 함량 3%(w/v), 6%(w/v), 9%(w/v)의 효과를 비교하였다.
데이터처리
- 탈색색상에 따른 탈색조건을 군집화하기 위해서 탈색모발의 CIE L*a*b* 값으로 PASW Statistics 18프로그램을 이용하여 회귀분석을 통하여 탈색효과인 ∆E에 대한 탈색조건의 회귀식을 구하였고, K-평균 군집분석을 실시하여 5개의 군집으로 분류하였다.
성능/효과
- 군집 간 값의 차이는 L*값이 가장 크고 a* 값이 가장 작았다. 1, 2군집의 모발색은 갈색이나 3군집은 옅은 갈색, 4군집은 노란색이며 5군집은 4군집보다 a* 값의 차이가 0.9에 불과하나 붉은 기운이 없는 밝은 노란색이었다.
- Red로 염색한 모발을 직접 보았을 때에 탈색모발의 색차∆E = 20도 붉은색으로 염색되었음을 알 수 있었다. Blue/8, 10 염색 시 탈색이 커질수록 a*, b* 값 모두 감소하였으며 푸른색의 염료이므로 b* 값이 크게 감소하였는데 이 경우에도 명도가 높은 blue/10에서 감소율이 컸지만, 푸른색의 속성인 a*, b* 값이 음의 값을 가지는 것은 탈색모발 ∆E = 50 뿐으로 이것만 푸른색 계열의 회색으로 인식될 수 있었으며, ∆E = 20~40은 모두 푸른 기가 있는 갈색이었다. 그러므로 푸른색으로 염색 시에는 탈색을 심하게 하여야 염색효과가 나타남을 알 수 있었다.
- 탈색이 클수록 염색에 의하여 L*값이 크게 낮아져서 탈색 정도에 따른 L*값의 차이는 비교적 적었으나 명도가 높은 blue, red/10은 blue, red/8보다 각 탈색 정도에서 L*값이 높았다. ∆E 값에 따른 색상의 변화는 ∆E = 20을 화살표의 시작점으로, ∆E = 50을 화살표의 끝점으로 표시하였을 때에 red/8, 10으로 염색 시 탈색이 커질수록 적색인 a*값이 크게 증가하였을 뿐 아니라 황색인 b* 값도 증가하였는데 명도가 더 높은 red/10에서 a*, b* 값이 모두 높았다. Red로 염색한 모발을 직접 보았을 때에 탈색모발의 색차∆E = 20도 붉은색으로 염색되었음을 알 수 있었다.
- 그리하여 색차 ∆E = 50일 때는 원모에 대해 66%의 강력만 유지하였다. 또한 원모는 표준 상태와 습윤 시 강도 차이가 거의 없었으나 탈색이 커질수록 습윤강도는 크게 낮아져서 ∆E = 50의 젖은 모발은 원모에 비하여 1/3의 힘으로도 절단되었다. 그러므로 탈색한 젖은 모발은 힘을 가하여 인장시키면 쉽게 끊어지므로 젖은 모발의 손질 시에는 주의하여야 한다.
- 탈색에 대한 처리조건과의 회귀식에서 시간의 영향이 가장 크며, 온도, 산화제 농도의 순이었다. 반복 탈색 시 L*값은 2배가 되지는 못하였으나 크게 증가하였고, a*, b*값은 시간이 증가함에 따라 감소하여 붉은색과 노란색이 모두 옅어지고 밝아짐으로써 탈색효과가 매우 높음을 알 수 있었다.
- 3]과 같다. 산화제 농도가 크고 온도가 높으며 처리시간이 길 때 L*값이 더 컸는데, 30oC와 45oC 모두 산화제 농도 3%, 6%는 60분 이상에서의 증가는 적으나 9%는 90분까지 계속 증가하였다. 이는 9%는 산화제의 농도가 커서 작용할 수 있는 양이 많기 때문이다.
- 5일 때에 탈색효과가 좋고 경제적임을 알 수 있었다. 산화제의 농도가 높고, 탈색시간이 길고, 온도가 높으면 L*값은 증가하는데, 처리시간에 따른 효과는 산화제 농도 3%, 6%에서는 60분까지 증가되었으나 9%는 90분까지도 계속 증가되었다. 또한 a*, b*값은 온도에 따라 변화되는 경향이 달라 30oC에서 산화제 농도 3%, 6%는 90분까지 계속 증가하였으나 9%는 a* 값은 30분에서 최대를 보이고 그 이후에는 감소하였어도 b* 값은 계속 증가하였다.
- 또한 염색에 의한 색상 변화값인 ∆E도 탈색 정도가 커질수록 증가하였는데 이는 모발 색이 옅어 흡착된 염료가 모두 드러나기도 하였겠지만 탈색이 클수록 모발에 남아있는 멜라닌의 양이 적어질 뿐 아니라 모발 손상이 커져 스케일이 제거 되고 코텍스가 노출되며 염착량도 증가된 결과로 추정된다. 색상과 명도가 다를 때의 효과는 red로 염색 시에는 명도가 높은 10이 8보다 염색효과가 높았다. Blue로 염색 시에는 푸른색으로 인지되는 탈색 정도가 ∆E = 50에서만 blue10이 blue8보다 약간 높은데 이때의 색차는 0.
- 25이었으며 탈색촉진제와 산화제의 모든 비율에서 처리시간이 길어질수록 L*값이 증가하여 밝은 색으로 되었는데, 15분 처리 시 증가율이 가장 크며, 점차 증가율이 줄어들었다. 생산자는 탈색 촉진제와 산화제의 비율 1:2를 권장하였는데, 산화제의 비율을 가장 높인 1:4는 처리온도 30oC와 45oC에서 모두 L*값이 현저하게 낮아 탈색효과가 떨어졌으며, 비율 1:3은 90분에서는 차이가 적으나 이보다 시간이 짧은 30분에서 60분까지는 1:2보다 떨어졌다. 탈색촉진제와 산화제의 비율 1:2.
- 원모와의 색차가 커질수록 큐티클층이 손상되어 ∆E =20, 30은 큐티클층의 스케일이 확인되나 ∆E = 39, 50에서는 스케일이 없고 모발이 가늘어져서 크게 손상되었을 뿐 아니라 큐티클층이 없으므로 외부로부터 가해지는 물리적, 화학적 자극에 의해 더욱 쉽게 손상될 것으로 예상된다.
- 1]과 같다. 원모의 L*값은 16.25이었으며 탈색촉진제와 산화제의 모든 비율에서 처리시간이 길어질수록 L*값이 증가하여 밝은 색으로 되었는데, 15분 처리 시 증가율이 가장 크며, 점차 증가율이 줄어들었다. 생산자는 탈색 촉진제와 산화제의 비율 1:2를 권장하였는데, 산화제의 비율을 가장 높인 1:4는 처리온도 30oC와 45oC에서 모두 L*값이 현저하게 낮아 탈색효과가 떨어졌으며, 비율 1:3은 90분에서는 차이가 적으나 이보다 시간이 짧은 30분에서 60분까지는 1:2보다 떨어졌다.
- 이상의 결론으로부터 최적의 탈색조건은 모두 탈색 촉진제와 산화제의 비율 1:2.5이며 온도가 높으면 두피에 미치는 약품의 영향이 커질 것으로 예상되어 30oC로,갈색은 산화제 6%로 15분, 옅은 갈색은 산화제 6%로 45분, 짙은 노란색은 산화제 9%로 60분, 밝은 노란색은 산화제 9%로 90분이 적절하며 염색 시에도 모발이 손상되므로 모발의 손상을 고려할 때 염색을 위한 탈색 시에는 ∆E = 30 이내 즉 산화제 6%로 45분 이내로 처리할 것을 제안한다.
- 18이고 그 후에는 감소하였으나 b* 값은 계속 증가하였다. 즉 3%, 6%의 산화제로 처리 시 시간이 경과함에 따라 모발의 색상이 흑색에서 적색으로 변하지만 9% 농도에서는 시간이 경과함에 따라 흑색에서 붉은색을 띄다가 붉은색도 연해지며 탈색효과가 커짐을 알수있다. 45oC에서 a* 값은산화제농도 3%는 90분에서 12.
- 이는 9%는 산화제의 농도가 커서 작용할 수 있는 양이 많기 때문이다. 처리시간 60분까지는 산화제 농도가 3%에서 6%로 되면 6%에서 9%로 될 때보다 L*값이 더 크게 증가하였으나, 90분에서는 산화제 농도 9%로 처리 시의 증가율이 더 컸다. 산화제 농도가 낮은 3%는 45분 이내에서, 산화제 9%는 60분 이상에서 온도 증 효과가 컸는데 이는 역시 총 산화제 량에 기인한다.
- 그러므로 탈색모발을 젖은 상태에서 손질 시에는 인장력이 가해지지 않도록 주의하여야 한다. 탈색 후 염색하였을 때에 탈색 정도가 클수록 염색으로 인해 L*값이 모두 감소하여 탈색 정도에 따른 L*값의 차이는 크지 않으나 색상에 따라 a*, b*값의 변화가 더 컸으며, 염색에 의한 색차도 크게 증가하였다. 또한 색상에 따라 염색효과가 나타나는 탈색 정도가 달라 붉은 색은 적은 탈색으로도 효과가 있으나 푸른색은 심하게 탈색하는 것이 필요하다.
- 6]에서 알 수 있다. 탈색시간 15분부터 60분으로 길어지면 1회 탈색 시에는 a*, b*값이 모두 증가하였는데 특히 b* 값이 크게 증가하여 노란색이 진해짐을 알 수 있으나 두 번째 탈색 시는 a*, b*값이 모두 감소하여 붉은색과 노란색이 모두 연해져서 밝아짐을 알 수 있다. 60분으로 1회 탈색 시에는 30oC보다 45oC에서 L*, a*, b* 값이 모두 높았으나 2회 탈색 시에는 색이 옅어져 L* 값은 높으나 a*, b* 값이 낮았다.
- 하지만 45oC에서는 산화제의 농도가 높을수록 최대의 a* 값을 나타내는 시간이 짧으며 최대값도 낮았고, b*값은 모두 60분에 최대값이나 농도가 클수록 높았다. 탈색에 대한 처리조건과의 회귀식에서 시간의 영향이 가장 크며, 온도, 산화제 농도의 순이었다. 반복 탈색 시 L*값은 2배가 되지는 못하였으나 크게 증가하였고, a*, b*값은 시간이 증가함에 따라 감소하여 붉은색과 노란색이 모두 옅어지고 밝아짐으로써 탈색효과가 매우 높음을 알 수 있었다.
- 탈색에 따른 손상 정도를 원모와의 색차 ∆E = 20~50까지 조사하였을 때에 탈색이 커질수록 모발의 손상이 커서 ∆E = 40 이상에서는 스케일이 모두 제거되었는데 이로 인해 인장력의 보존율도 급격히 감소하였으며 특히 습윤상태의 인장력은 표준 상태에서의 인장력보다 더 심하게 감소하였다. 그러므로 탈색모발을 젖은 상태에서 손질 시에는 인장력이 가해지지 않도록 주의하여야 한다.
- 10], 염색 후 색차는 [Table 4]와 같다. 탈색이 클수록 염색에 의하여 L*값이 크게 낮아져서 탈색 정도에 따른 L*값의 차이는 비교적 적었으나 명도가 높은 blue, red/10은 blue, red/8보다 각 탈색 정도에서 L*값이 높았다. ∆E 값에 따른 색상의 변화는 ∆E = 20을 화살표의 시작점으로, ∆E = 50을 화살표의 끝점으로 표시하였을 때에 red/8, 10으로 염색 시 탈색이 커질수록 적색인 a*값이 크게 증가하였을 뿐 아니라 황색인 b* 값도 증가하였는데 명도가 더 높은 red/10에서 a*, b* 값이 모두 높았다.
- 탈색조건으로 탈색촉진제와 산화제의 비율 1:2.5일 때에 탈색효과가 좋고 경제적임을 알 수 있었다. 산화제의 농도가 높고, 탈색시간이 길고, 온도가 높으면 L*값은 증가하는데, 처리시간에 따른 효과는 산화제 농도 3%, 6%에서는 60분까지 증가되었으나 9%는 90분까지도 계속 증가되었다.
- 시간이 길어질수록 값의 증가는 적어졌는데 특히 30분까지 값이 크게 증가하였다. 탈색촉진제와 산화제 간의 비율과 시간에 따른 차이는 45oC보다 30oC에서 더 컸으며, 30oC에서 가장 약한 조건인 1:4의 비율로 15분 처리 시 a* 값 8.3, b* 값 11.8이었으며, 가장 강한 조건인 1:2로 90분은 a* 값 12.6, b* 값 24.8이었다. 또한 45oC에서는 1:4로 15분은 a* 값 10.
- 89 이내가 되도록 모발 속 4개 이상을 실험하였다. 탈색촉진제와 산화제비율 1:4는 a*, b* 값이 낮아 1:2와 차이가 컸으며, 1:3은 L* 값과 같이 90분에서는 차이가 적으나 60분까지의 시간에서는 1:2보다 낮았으며, 1:2.5에서는 a*, b* 값이 모든 시간에서 차이가 없어 탈색촉진제와 산화제의 비율 1:2.5가 효율적이라 할 수 있다.
- 탈색효과에서 처리조건의 상대적 중요도를 알아볼 수 있는 베타계수는 산화제 농도는 0.424, 산화제에 대한 탈색촉진제의비율은 −0.276, 온도는 0.537, 시간은 0.552로 처리시간이 가장 중요하고 다음으로 온도임을 알 수 있었다.
후속연구
- C로 높아지면 탈색군집이 하나씩 증가하였으나 산화제 농도 3%, 15분과 90분에서는 동일한 군집에 속하였는데 이는 3% 산화제 농도가 낮기 때문이며, 6%로 90분과 9%로 15분에서는 두 군집이 높아져 온도 영향이 매우 큼을 알 수 있고, 3%로 90분과 9%로 90분에서는 동일한 군집이었는데 이는 산화제가 더 이상의 작용을 할 수 없기 때문이다. 탈색조건을 군집으로 제시한 결과는 적정한 탈색조건 선정에 도움이 될 것이다.
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