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문제 정의
- , 2007) 등이 있으나 오배자에 대한 염색성 검토는 보고된 바 없다. 따라서 본 연구에서는 친환경 섬유인 대두섬유에 대하여 오배자로부터 염액을 추출, 염색하였으며 오배자의 염색특성과 매염에 따른 염색특성을 조사하였다.
- 본 연구에서는 대두섬유에 대한 천연 염재인 오배자의 염색특성 고찰을 위해 적정 염색농도와 염색시간 및 염색온도에 따른 염착거동을 조사하였으며, Al, Cu Fe 매염제 처리 유무에 따른 염색특성 및 견뢰도 고찰을 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
- 1은 매염 처리 과정과 염색 처리 과정을 나타낸 것이다. 매염특성을 고찰하기 위한 실험은 알루미늄, 철, 구리를 매염제로 사용하여 1%농도로 60℃에서 30분간 선매염 후 욕비 50:1, 염색온도 90℃, 염색시간 60분에서 염색하였다. 염색 후 모든 피염물은 30℃까지 방냉 후 찬물에 수세하여 자연건조 하고 측색기를 이용하여 염색성을 평가하였다.
-
3. 염색 및 매염
염색 전 증류수에 30분 침지한 대두섬유에 대하여 염액을 염색 실린더에 넣고 시작온도 30℃에서 1분에 2℃씩 승온시켜 염액농도별, 염색온도별, 염색시간별로 염색하였다
. 염액농도별 실험의 경우 200% o. - 매염특성을 고찰하기 위한 실험은 알루미늄, 철, 구리를 매염제로 사용하여 1%농도로 60℃에서 30분간 선매염 후 욕비 50:1, 염색온도 90℃, 염색시간 60분에서 염색하였다. 염색 후 모든 피염물은 30℃까지 방냉 후 찬물에 수세하여 자연건조 하고 측색기를 이용하여 염색성을 평가하였다.
- 염색된 시료의 색을 측정하기 위해 CCM(Computer Color Matching System)을 사용하였으며, 겉보기 염착량은 최대흡수파장에서 표면 반사율을 측정하여 Kubelka-Munk식에 의한 K/S값을 산출, 피염물의 염착농도를 산출하였다. K/S는 Color-view spectrophotometer(BYK-Gardner, Model CG-9005, U.
- 염색온도에 따른 실험은 욕비 50:1의 조건에서 100% o.w.f 농도로 온도를 달리하여 60분간 염색하였다. 염색시간에 따른 실험은 욕비 50:1의 조건에서 염료농도 100% o.
- 염색 전 증류수에 30분 침지한 대두섬유에 대하여 염액을 염색 실린더에 넣고 시작온도 30℃에서 1분에 2℃씩 승온시켜 염액농도별, 염색온도별, 염색시간별로 염색하였다. 염액농도별 실험의 경우 200% o.w.f로 만든 염액을 증류수로 희석하여 150, 100, 50% o.w.f의 농도에서, 욕비 1:50, 염색온도 90℃, 염색시간 60분의 조건에서 염색하여, 대두섬유에 대한 오배자의 적정 염액 농도를 알아보았다.
- 2는 오배자 염색농도에 따른 염착율(K/S)을 나타낸 것이다. 오배자에 의한 대두섬유 염색의 경우 최대 흡수파장이400 nm의 단파장에서 나타나 K/S값을 비교하여 염착율 특성을 고찰하였다. 염색농도 100% o.
- 또한 대두섬유는 내열성이 우수한 섬유이지만, 염색 온도는 100℃를 넘지 않아야하며 110℃ 이상에서는 섬유 촉감이 딱딱해지는 경화현상을 나타내는 것으로 보고되고 있다(Joeng& Joen, 2003). 이상에서와 같이 염색온도가 증가할수록 염착율은 증가하지만 상온에서 100℃를 초과한 염색이 불가능함은 물론 100℃ 이상에서 염색을 할 경우 염색온도 증가와 함께 섬유가 많이 수축하여 촉감이 딱딱해지는 것으로부터 적정 염색온도는 90 내지 100℃ 사이로 생각되지만 안정한 섬유 물성 등을 고려하여 여러 가지 염색특성 평가를 위하여 염색온도 90℃에서 염색하였다.
대상 데이터
- 염재인 오배자를 이용하여 염액을 추출하였다. 각 시료의 무게는 2g이며, 총 36개의 시료가 사용되었다. 여기에 건조 오배자를 200% o.
- Table 2는 염색농도에 따른 표면색 변화를 나타낸 것이다. 광원은 CIE표준광원 중 자연적인 대낮의 빛에 가까운 D-65광원을 사용하였다. 그 결과 미염색 대두섬유의 경우 특유의 밝은 노란빛을 띠고 있으므로, CCM 측색결과 L* 값이 81.
- 본 실험에 사용한 시료는 100% 대두섬유이며, 시료의 특징은 Table 1과 같다. 염재는 시중 약재상에서 구입한 건조 오배자를 사용하였으며, 매염제 Aluminium Potassium Sulfate(AlK(SO4)2 · 12H2O, Duksan Pure Chemical Co.
- 염재는 시중 약재상에서 구입한 건조 오배자를 사용하였으며, 매염제 Aluminium Potassium Sulfate(AlK(SO4)2 · 12H2O, Duksan Pure Chemical Co., Ltd), Iron(II) Sulfate(FeSO4 · 7H2O, Duksan Pure Chemical Co., Lte), Copper(II) Sulfate(CuSO4 · 5H2O) 등은 1급 시약으로 정제없이 사용하였다.
- 염재인 오배자를 이용하여 염액을 추출하였다. 각 시료의 무게는 2g이며, 총 36개의 시료가 사용되었다.
이론/모형
- 세탁견뢰도는 KS K ISO 105-C06, A1S: 2007에 의거하여 Launder-o-meter(HAN WON Co, Model HT-700)를 사용하여 측정하였으며, 견뢰도 판정으로는 Color & color difference meter를 이용하여 KS K 0066에 의한 ∆E값과 세탁 후의 시료를 표준회색표(Gray scale)를 이용하여 등급으로 평가하였다.
- 일광견뢰도는 KS K ISO 105-B02: 2010에 의거하여 Carbon Arc Type Fade-o-meter(AATCC Electric Device)를 사용하여 표준 퇴색시간 동안 광조사 후 일광견뢰도를 측정하였으며, 견뢰도 판정으로는 color & color difference meter를 이용하여KS K 0066에 의한 ∆E값과 일광 후의 시료를 Blue scale을 이용하여 등급으로 평가하였다.
성능/효과
- 1) 대두섬유에 대한 오배자의 적정 염색농도는 100% o.w.f이다.
- 2) 염색시간 경과와 함께 염착율은 선형적으로 증가하다가염색시간 60분 이후에는 포화 염색 상태에 이르는 것으로부터 적정 염색시간은 60분 이상이었다.
- 3) 온도에 따른 염색 시 90℃이후 염착율이 크게 증가하였다. 온도가 높아질수록 염착율은 증가하였으나 대기압에서는100℃ 이상의 온도에서 염색한다는 것은 불가능하므로 대두섬유에 대한 오배자의 적정 염색온도는 90~100℃로 판단된다.
- 4) 매염제에 따른 표면색 변화를 보면, 무매염 시료의 경우 밝은 노란색을 띠고, Al 매염제에서는 명도가 높아져 밝아지고, 빨강색 톤이 거의 사라진 밝은 노란색으로 변하였다. Cu 매염에서는 어둡고 진한 갈색으로, Fe 매염에서는 어둡고 진한 보라색으로 염색되었다.
- 5) 매염제 처리에 따른 염색성을 고찰한 결과 Fe, Cu, Al순으로 염착율이 높게 나타났고, Cu와 Fe 매염제에 의해 염착율이 크게 향상되었으나 Al 매염에서는 염착율이 오히려 감소하였다.
- 6) 염색 농도에 따른 견뢰도 분석에서, 염착율이 증가할수록 세탁 및 일광견뢰도가 낮아질 것이라는 예상과는 달리 세탁견뢰도의 경우 4-5등급으로 미염색 시료와 비교했을 때 변화가 없었으며, 일광견뢰도는 모든 농도에서 향상되는 결과가 나타났다.
- 7) 매염처리에 따른 견뢰도 분석에서 세탁견뢰도는 Al, Cu,Fe 매염제 모두에서 4등급으로 대체적으로 우수한 것으로 나타났다. 일광견뢰도는 Al 매염 시 3등급, Cu 매염 시 4등급, Fe매염 시 4-5등급으로 나타나 Fe 매염시 가장 우수한 일광견뢰도를 나타내었다.
- Table 5와 6에서 알 수 있듯이 100% o.w.f의 염색농도에서 무매염은 물론 Cu 및 Fe 매염을 도입하면 염착율과 견뢰도가우수한 오배자 염색이 가능할 것으로 보이며, 그 등급도 우수하여 실용화가 충분히 가능할 것으로 판단된다.
- 광원은 CIE표준광원 중 자연적인 대낮의 빛에 가까운 D-65광원을 사용하였다. 그 결과 미염색 대두섬유의 경우 특유의 밝은 노란빛을 띠고 있으므로, CCM 측색결과 L* 값이 81.21로 매우 밝은 명도를 지니고, a* 값이 -1.89, b* 값이 15.12, h 97.14로 아주 옅은 기미의 녹색을 띤 밝은 노란 색임을 알 수 있다. 미염색 시료를 90℃, 60분의 조건으로 염색한 결과, 본 실험범위에서 L* 값이 낮아져 밝기가 어두워진 것을 알 수 있다.
- 무매염 시료와 Al, Cu 매염제를 처리한 경우에는 400 nm 파장부근에서 가장 높은 K/S값을 가지는 것으로 나타내었으나 Fe매염의 경우 염착율(K/S)이 크게 증가함은 물론 550~600 nm파장 영역에서 가장 높은 K/S값을 나타내어 진하고 어두운 보라색으로 염색되었음을 알 수 있다. 따라서 대두섬유에 있어 오배자 염색 시 염착율을 증가시키기 위해서는 Fe, Cu 매염 처리를 하는 것이 효과적일 것으로 판단된다.
- 14로 아주 옅은 기미의 녹색을 띤 밝은 노란 색임을 알 수 있다. 미염색 시료를 90℃, 60분의 조건으로 염색한 결과, 본 실험범위에서 L* 값이 낮아져 밝기가 어두워진 것을 알 수 있다. 또한 색상각은 염색 및 농도 증가와 함께 97.
- 오배자에 의한 대두섬유 염색의 경우 최대 흡수파장이400 nm의 단파장에서 나타나 K/S값을 비교하여 염착율 특성을 고찰하였다. 염색농도 100% o.w.f까지는 염색농도가 증가할수록 염착율이 현저히 증가하여 거의 포화치에 도달하였으며, 증가속도가 둔화되었다. Fig.
- 7) 매염처리에 따른 견뢰도 분석에서 세탁견뢰도는 Al, Cu,Fe 매염제 모두에서 4등급으로 대체적으로 우수한 것으로 나타났다. 일광견뢰도는 Al 매염 시 3등급, Cu 매염 시 4등급, Fe매염 시 4-5등급으로 나타나 Fe 매염시 가장 우수한 일광견뢰도를 나타내었다.
- 염색농도 증가에 따른 염착율의 증가로 인하여 견뢰도감소가 예상되었으나 Table 5에서 알 수 있듯이 염착율의 증가에 따른 견뢰도의 변화가 거의 나타나지 않았으며. 전체 실험범위 내에서 4등급 이상으로 우수한 견뢰도를 나타내었다. Table 5에서 알 수 있듯이 미염색 시료의 경우도 세탁 및 일광견뢰도가 각각 4-5등급, 3-4등급으로 나타났는데 이것은 대두단백섬유 자체가 약간 노란색을 띤 것에 기인한 것이며, 일광에 의해 약간 탈색됨을 알 수 있다.
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