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문제 정의
- 이와 같이 두 가지 이상의 천염 염료를 복합적으로 이용한 복합염색을 하면 좀더 풍부한 색상의 표현과 견뢰도를 얻을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 이를 위해 인체친화적이면서도 저렴한 가격과 활용도가 높은 소재인 셀룰로오스계의 섬유인 면과 레이온을 중심으로 친환경적인 천연염료를 이용하여 다양한 복합염색법을 통해 심색을 재현하여 이에 따라 나타나는 색상과 물성의 변화를 알아보고자 한다.
- 본 연구는 셀룰로오스계 섬유인 면과 레이온에 대한 천연발효에 의한 복합염에 관한 연구로 중금속 매염제를 제한하여 친환경적인 방법으로 진행되었다. 실험에 사용된 섬유는 면, 레이온이며, 사용된 천염재의 종류는 쪽, 황백, 소목, 오배자였다.
제안 방법
- 3자극치 X, Y, Z를 측색한 후 Munsell 표색계 H V/C, CIELAB표색계의 L*, a* ,b*로부터 ∆E*ab를 산출하였다.
- 밀도의 측정은 시료의 규격을 5×5cm로 하여 규격내의 경사와 위사의 수를 세어 측정하였다.
- 수세한 후 걸어서 공기 중에서 30분간 놓아두어 산화 황록색의 꽃이 피어 발색시켰으며, 본 연구는 단일 쪽염 실험포를 제작하기 위하여 쪽 염색 과정을 시험포에 5회반복하였다. 반복염색할 때 매회 염액의 상태를 살피고, 발효조건이 이루어졌는가를 확인하고 염색하였다. 수세 후 마지막 단계에서 초산(3cc/1L)에 5~10분간 담가두었다가 중화처리하여 탈수, 수세하여 자연건조하였다.
- 변퇴색 및 오염의 판정은 KS K ISO 105-D01 : 2010에 규정된 변 퇴색 판정기준에 따라 실험 전후의 실험편의 색채와 변퇴색용 표준 회색 색표간의 색차를 비교하여 각각 판정하였다.
- 복합염색을 통한 심색(沈色) 표현을 위한 초벌염으로 쪽염을 선택하였다. 이는 Yoo and Lee(2003)의 연구에서 쪽과 홍화의 단계별 염색을 순서를 달리하여 연구한 결과, 쪽을 먼저 선염한 후에 홍화를 후매염했을 때 색상의 복합이 가능하다는 보고에 따른 것이다.
- 복합염에 따른 색상변화를 알아보기 위해 표준광원으로 C광원, 2° 시야법으로 명도, 채도, 색상 등을 측정하고, CIE-Lab 색차식에 따라 명도지수 L, 색좌표 지수 a, b값으로 표시하였다.
- 소목 염액의 추출은 30℃의 물 3.6L에 소목 1.2kg을 넣고 24시간 불린 후, 60℃에서 60분 동안 추출하였으며, 1차 추출한 소목에 3.6L의 물을 첨가하여 같은 방법으로 2차 추출 염액을 얻은 후 1차 염액과 혼합하여 원액으로 하였다. 추출된 염액의 pH는 5~6이었다.
- 반복염색할 때 매회 염액의 상태를 살피고, 발효조건이 이루어졌는가를 확인하고 염색하였다. 수세 후 마지막 단계에서 초산(3cc/1L)에 5~10분간 담가두었다가 중화처리하여 탈수, 수세하여 자연건조하였다.
- 실험포를 5분간 염액에 넣어 염색하고 건져내어 유리판에 올려놓고 잘 펴서 얼룩을 방지하기 위하여 문질러서 펴주었다. 수세한 후 걸어서 공기 중에서 30분간 놓아두어 산화 황록색의 꽃이 피어 발색시켰으며, 본 연구는 단일 쪽염 실험포를 제작하기 위하여 쪽 염색 과정을 시험포에 5회반복하였다. 반복염색할 때 매회 염액의 상태를 살피고, 발효조건이 이루어졌는가를 확인하고 염색하였다.
- 면섬유, 레이온섬유, 견섬유, 모섬유 4종의 시험포를 40℃에 1시간 이상 담가 두었다가 wet-pick up율 60%로 탈수 후 쪽 발효원액 1L에 60℃ 물 3L를 붓고, 욕비 1:30인 염욕에서 50~60℃의 온도를 유지하며 염색하였다. 실험포를 5분간 염액에 넣어 염색하고 건져내어 유리판에 올려놓고 잘 펴서 얼룩을 방지하기 위하여 문질러서 펴주었다. 수세한 후 걸어서 공기 중에서 30분간 놓아두어 산화 황록색의 꽃이 피어 발색시켰으며, 본 연구는 단일 쪽염 실험포를 제작하기 위하여 쪽 염색 과정을 시험포에 5회반복하였다.
- [Table 3]은 시료별 염재와 염색방법을 나타낸 항목으로 면과 레이온에 동일하게 실시하였다. 연구를 위해 쪽을 5회 반복염색하였으며, 복합염은 쪽 5회를 선염한 후 황백 1회와 2회, 쪽 5회를 선염한 후 소목 1회와 2회, 쪽 5회를 선염하여 황백 1회 후 소목 1회를 단계별로 복합염색하여 총 6종으로 실시하였다.
- 실험에 사용된 섬유는 면, 레이온이며, 사용된 천염재의 종류는 쪽, 황백, 소목, 오배자였다. 염색과정 중 중금속매염제를 제한하여 염색하였으며, 각 과정마다 모든 시료에 동일하게 수세와 탈수, 자연건조를 반복 실시하였다.
- 이는 Yoo and Lee(2003)의 연구에서 쪽과 홍화의 단계별 염색을 순서를 달리하여 연구한 결과, 쪽을 먼저 선염한 후에 홍화를 후매염했을 때 색상의 복합이 가능하다는 보고에 따른 것이다. 쪽염색은 5회 반복하였으며, 복합염색을 하기 위한 기본 시험포로는 5회의 쪽염포에 황백, 소목을 각 염재별로 반복하여 복합염색하였다. 이와 같은 단계별 복합염색은 쑥과 치자를 이용한 직물염색의 연구(Yoo & Lee, 2001), 인도쪽과 울금 및 치자의 복합염색에 의한 색상변화연구(Jung & Sul, 2002), 쪽과 홍화를 이용한 색상배합염색의 연구(Yoo & Lee, 2003) 등에서 이미 보고된 바 있다.
- 쪽염을 5회 염색한 선염 실험포를 물에 적셔 wet- pick up율 60% 탈수한 후 소목을 추출한 염액을 욕비 1:30인 염욕에서 60℃의 온도로 20분간 복합염색하였다. 2회째도 같은 방법의 조건에서 소목염색을 반복하여 복합염색한 후, 60℃의 물에 명반(AlK(SO4)2·12H2O(1g/L))을 넣고 녹인 후 30분간 매염하였다.
- 황백은 셀룰로오스계의 직물에 대한 염착률이 낮으므로 염착력을 높이기 위해 선염 실험포를 탄닌산으로 선매염을 한 후 황백을 복합염색하였다. 쪽염을 5회 염색한 선염 실험포를 물에 적셔 wet-pick up율 60%로 탈수 후, 탄닌산(10%/o.w.f.)으로 처리하여 욕비 1:30인 염욕에서 60℃의 온도로 20분간 염색한다. 2회째도 같은 방법의 조건에서 반복하여 복합염색하였다.
- 쪽염을 5회 염색한 선염 실험포를 물에 적셔 탈수한 후, 위와 같은 방법으로 황백염색 1회를 한 후 소목염색 1회 염색하였다.
- E, 그래브법(Grab Method)으로 실시하였다. 측정기는 만능재료 시험기(Instron: C.R.E)를 사용하여 단사를 잡아당기는 파괴 강도를 측정하였다.
- 황백은 셀룰로오스계의 직물에 대한 염착률이 낮으므로 염착력을 높이기 위해 선염 실험포를 탄닌산으로 선매염을 한 후 황백을 복합염색하였다. 쪽염을 5회 염색한 선염 실험포를 물에 적셔 wet-pick up율 60%로 탈수 후, 탄닌산(10%/o.
대상 데이터
- 연구를 위해 직물은 천연섬유인 면 100%와 재생섬유인 레이온 100%를 선택하였다. 면섬유는 KS K 0905에 규정된 염색견뢰도 실험용 표준포를 이용하였으며, 레이온섬유는 시중에서 구입하여 사용하였다. 사용된 실험포의 특성은 [Table 1]과 같다.
- 실험포의 염색에 사용된 염재 중 쪽은 인도산 분말 쪽을 구입하였고, 황백, 소목은 한약재상에서 국내산 약재에서 구입하였으며, 염재별 추출 색상은 [Table 2]와 같다. 본 실험에서 시약은 수산화나트륨(NaOH),맥아당 55%, 효모(비살균제), 빙초산(C4H6O3), 0.4%표준 가루세탁비누를 사용하였다.
- 본 연구는 셀룰로오스계 섬유인 면과 레이온에 대한 천연발효에 의한 복합염에 관한 연구로 중금속 매염제를 제한하여 친환경적인 방법으로 진행되었다. 실험에 사용된 섬유는 면, 레이온이며, 사용된 천염재의 종류는 쪽, 황백, 소목, 오배자였다. 염색과정 중 중금속매염제를 제한하여 염색하였으며, 각 과정마다 모든 시료에 동일하게 수세와 탈수, 자연건조를 반복 실시하였다.
- 실험포의 염색에 사용된 염재 중 쪽은 인도산 분말 쪽을 구입하였고, 황백, 소목은 한약재상에서 국내산 약재에서 구입하였으며, 염재별 추출 색상은 [Table 2]와 같다. 본 실험에서 시약은 수산화나트륨(NaOH),맥아당 55%, 효모(비살균제), 빙초산(C4H6O3), 0.
- 연구를 위해 직물은 천연섬유인 면 100%와 재생섬유인 레이온 100%를 선택하였다. 면섬유는 KS K 0905에 규정된 염색견뢰도 실험용 표준포를 이용하였으며, 레이온섬유는 시중에서 구입하여 사용하였다.
- 천연염색을 위해 수천 년 전부터 우리나라뿐만 아니라, 세계적으로 인류가 색을 만들기 위해 사용한 방법으로 그 재료는 자연에서 채취하여 사용하였다. 조선시대의 상방정례(尙方定例), 규합총서(閨閤叢書), 임원경제지(林園經濟志), 탁지준절(度支準折) 등의 고문헌에 기록된 전통적인 염색방법 94가지 중 단독염색은 61가지, 복합염색은 31가지가 있으며, 본초강목(本草綱目), 천공개물(天工開物), 악학궤범(樂學軌範), 산림경제(山林經濟), 증보산림경제(增補山林經濟) 등에도 복합염색법에 대한 내용이 다수 실려 있다(You & Roh, 2005).
이론/모형
- 또한, 염색물의 염착농도를 알아보기 위해 KS K 0205 : 2008에 따라 부분광 측색계 Minolta 3700D 를 사용하여 D65 광원, 10° 시야에서 염색물의 표면 반사율을 측정하고, Kubelka-Munk식으로부터 표면 염착농도(K/S)를 측정하여 염착량을 평가하였다.
- 세탁견뢰도(Color-fastness to washing)는 KS K ISO 105-C06 : 2007에 의하여 실험하였다. 실험기는 Launder- Ometer(Atlas Eliectric Devices Co, U.
- 세탁견뢰도(Color-fastness to washing)는 KS K ISO 105-C06 : 2007에 의하여 실험하였다. 실험기는 Launder- Ometer(Atlas Eliectric Devices Co, U.S.A)를 사용하여 측정하여 변퇴색과 첨부백포에 대한 오염을 표준회색표에 의거하여 판정하였다.
- 인장강도 실험은 KS K 0520 : 2009, C. R. E, 그래브법(Grab Method)으로 실시하였다. 측정기는 만능재료 시험기(Instron: C.
- 일광견뢰도(Testing Method of Color Fastness)는 염색물의 일광견뢰도 실험방법인 Xenon-Arc Lamp KS K ISO 105 B02 : 2010 에 따라 Fade-O Meter기와 변퇴색용 표준회색색표(KS K 0911)를 사용하여 판정하였다.
성능/효과
- 첫째, 쪽 5회 선염 후 복합염색하는 방법을 통해 좀더 깊은 느낌을 주는 저명도, 저채도의 다양한 심색을 재현할 수 있었다. 기존의 낮은 견뢰도로 인한 천연염색의 문제점을 본 연구에서는 쪽 선염을 이용한 복합 염색을 통해 염착농도가 높고, 일광견뢰도, 드라이클리닝 견뢰도가 좋고, 물세탁 견뢰도가 일부 향상된 친환경적인 심색을 재현할 수 있었다.
- 넷째, 인장강도를 측정한 결과, 면섬유는 복합염시 인장강도가 다소 줄어드는 경향이 있었으며, 레이온섬유의 실험에서는 모든 시료에서 위사 인장강도는 증가하는 경향을 나타냈다.
- 둘째, 복함염색의 방법으로 견뢰도가 높은 쪽 염료를 먼저 선염 후 복합염색을 실시하였으며, 그 결과 중금속의 염재를 사용하지 않고, 일광견뢰도, 세탁견뢰도, 드라이클리닝 견뢰도가 우수한 심색(深色)을 재현할 수 있었다. 이는 천연염색이 가지는 낮은 염색 견뢰도라는 문제점을 해결할 수 있는 대안으로 사용될 수 있을 것으로 기대한다.
- 둘째, 표면 염착농도를 측정한 결과, 면섬유의 염착농도는 모든 시료가 15 이상으로 높게 나타났고, 레이온섬유의 염착농도는 모든 시료가 17 이상으로 높게 나타났다.
- 그중에 시료 5와 6에서 각각 200 N, 220 N으로 위사 인장강도가 많이 증가하였다. 레이온 섬유의 경사 인장강도는 쪽 단일염의 염색횟수를 늘릴수록 강도가 감소하고 황백 또는 소목이 들어간 복합물의 염색에서는 염색횟수를 반복하면 경사 인장강도가 증가함을 확인할 수 있었다. 쪽과 오배자를 혼합하여 염색한 시료 7에서는 인장강도의 경사 값과 위사 값의 변화가 크지 않았다.
- 면섬유의 밀도는 경사에서 모든 시료에서 15~20% 정도 감소하였고, 위사에서는 시료 1에서 10% 감소하였으며, 그 외의 모든 시료는 20~ 30%가 증가하였다. 레이온섬유의 밀도는 경사에서 모든 시료가 20% 감소하였고, 위사는 모든 시료가 40~50% 증가하였다. 이처럼 셀룰로오스계 섬유인 면과 레이온섬유의 위사의 밀도가 증가한 이유는 반복된 염색에 의해 인장력이 줄어 경사방향의 수축으로 인하여 위사 밀도가 증가하였으며, 경사의 밀도가 감소한 것은 쪽의 염기성에 의해 셀룰로오스가 팽윤되어 밀도가 감소된 것으로 보인다.
- 면섬유의 밀도는 경사에서 모든 시료에서 15~20% 정도 감소하였고, 위사에서는 20~30% 정도 증가하였다. 레이온섬유의 밀도는 경사에서 모든 시료가 20% 정도 감소하였고, 위사는 40~50% 정도 증가하였다.
- 면섬유의 드라이클리닝 견뢰도 실험 결과, 시료 3, 4는 2~3등급 이하로 낮게 나타났으나, 그 외의 시료들은 3~4등급 이상으로 우수하게 나타났다. 레이온섬유의 세탁견뢰도 측정결과, 변퇴색은 모든 시료에서 3등급 이상으로 양호하거나 우수하게 나타났다.
- 4로 감소하였으나 육안으로는 거의 차이가 없었다. 먼셀 값으로 볼 때 PB계열의 색상이었으며, 염색을 반복한 경우 명도는 감소하였고, 채도는 차이가 없었다. 시료 6은 L값은 23.
- 염색물의 변퇴색에 대한 견뢰도는 각 염색방법에 따라 다른 결과를 나타냈다. 면섬유의 드라이클리닝 견뢰도 실험 결과, 시료 3, 4는 2~3등급 이하로 낮게 나타났으나, 그 외의 시료들은 3~4등급 이상으로 우수하게 나타났다. 레이온섬유의 세탁견뢰도 측정결과, 변퇴색은 모든 시료에서 3등급 이상으로 양호하거나 우수하게 나타났다.
- 각 시료별 표면 염착농도를 나타낸 결과는 [Table 6]이다. 면섬유의 염착농도는 모든 시료가 15 이상으로 높게 나타났고, 레이온섬유의 염착농도는 모든 시료가 17 이상으로 높게 나타났다.
- 면염색직물과 레이온염색직물의 실험결과의 표면색 변화는 쪽염색 반복 시 흑색에 가까운 색을 나타내었고, 복합염색의 경우 쪽염 5회 선염 후 황백 1회 복합염색 시 L값이 19.50으로 상대적으로 어두운 색으로 나타나, 중금속 매염제를 제한한 본 연구방법으로도 우수한 심색 발현이 가능함을 알 수 있었다.
- 셋째, 견뢰도를 측정한 결과, 일광견뢰도는 레이온을 쪽 5회를 선염한 후 황백과 소목으로 복합염색한 시료만 2~3으로 나타났으며, 그 외에는 모든 시료가 4등급 이상으로 우수하게 나타났다. 물세탁 견뢰도를 측정결과는 모든 시료의 오염포에서 3~4등급으로 나타났으며, 염색물의 변퇴색에 대한 견뢰도는 각 염색방법에 따라 다른 결과를 나타났다. 드라이클리닝 견뢰도를 측정한 결과, 모든 시료의 오염포에서 3등급 이상으로 양호하거나 우수하게 나타났으며, 염색물의 변퇴색에 대한 견뢰도는 각 염색방법에 따라 다른 결과를 나타냈다.
- 본 실험에 사용한 레이온 염색직물의 측색 결과, 시료 1은 쪽 염색의 반복염으로 L값이 19.9, a값은 3.5, b값은 －14.9로 나타났다. 먼셀 값으로 확인해 보면 7.
- 본 실험에 사용한 면 염색직물의 측색 결과, 시료 1은 쪽 염색의 반복염으로 L값이 26.0, a값은 0.1, b값은 －18.8이며, 먼셀(Munsell) 값으로 색상을 확인해 보면 5.4PB로 V값은 2.5, C값은 4.3으로 나타났다.
- 본 실험에 사용한 시료의 드라이클리닝 견뢰도를 측정한 결과는 [Table 9]로 모든 시료의 시료의 오염포에서 3등급 이상으로 양호하거나 우수하게 나타났다. 염색물의 변퇴색에 대한 견뢰도는 각 염색방법에 따라 다른 결과를 나타냈다.
- 셋째, 견뢰도를 측정한 결과, 일광견뢰도는 레이온을 쪽 5회를 선염한 후 황백과 소목으로 복합염색한 시료만 2~3으로 나타났으며, 그 외에는 모든 시료가 4등급 이상으로 우수하게 나타났다. 물세탁 견뢰도를 측정결과는 모든 시료의 오염포에서 3~4등급으로 나타났으며, 염색물의 변퇴색에 대한 견뢰도는 각 염색방법에 따라 다른 결과를 나타났다.
- 셋째, 복합염에서 이루어지는 반복염색에 의한 세탁, 마찰 등으로 인해 대부분의 시료에서 인장강도가 감소하였으며, 쪽의 염기성에 의해 셀룰로오스가 팽윤되어 경사의 밀도가 감소하고 인장력이 낮아짐에 따라 경사방향의 수축으로 인하여 위사 밀도가 증가하는 결과가 나타났다.
- 시료 2, 3은 L값이 22.7에서 28.0으로 밝아졌으며, V값과 C값은 증가하여 명도는 밝아지고 채도는 높아졌다. 시료4와 5는 L값은 26.
- 시료 2와 시료 3의 L값이 19.5에서 20.8로 약간 증가하여 밝아졌으며, 먼셀 값은 6.0PB에서 3.7PB로 동일한 색상이었고, V값과 C값은 다소 증가하였다.
- 시료 6, 7의 경사는 290 N, 270 N으로 위사는 210 N으로 감소하였다. 시료 7에서 경사와 위사가 각각 310 N과 210 N으로 감소하였으나, 면섬유에서의 다른 시료에 비해 가장 우수한 인장강도를 나타냈다.
- 연구결과에서 면과 레이온 모두에서 쪽 선염 후 황백 복합염색 시 황백염색의 횟수가 많아질수록 시료의 색상이 공통적으로 밝아진 것으로 나타났다. 이는 황색계 염료로 염색을 반복할수록 황색의 높은 채도로 인해 색조가 밝아진 것으로 보인다.
- 이상의 실험에서 각 직물의 인장강도는 모든 시료에서 대부분 감소하였는데, 이는 반복염색에 의한 세탁, 마찰 등에 의한 것으로 인장강도가 감소한 것으로 판단된다.
- 첫째, 색차측정 결과는 면직물의 복합염에서는 쪽 5회를 선염한 후 황백 1회를 실시한 시료에서 L값이 22.7로 상대적으로 어두운 색으로 나타났으며, 레이온직물은 쪽 5회를 선염한 후 황백으로 1회 복합염색한 시료의 L값이 19.50으로 상대적으로 어두운 색으로 나타났다.
- 첫째, 쪽 5회 선염 후 복합염색하는 방법을 통해 좀더 깊은 느낌을 주는 저명도, 저채도의 다양한 심색을 재현할 수 있었다. 기존의 낮은 견뢰도로 인한 천연염색의 문제점을 본 연구에서는 쪽 선염을 이용한 복합 염색을 통해 염착농도가 높고, 일광견뢰도, 드라이클리닝 견뢰도가 좋고, 물세탁 견뢰도가 일부 향상된 친환경적인 심색을 재현할 수 있었다.
후속연구
- 본 연구는 심색의 재현을 위한 복합염색의 재료를 쪽, 황백, 소목으로 제한하고, 셀룰로오스계의 면과 레이온에 실시하였다는 한계가 있기에 추후의 연구에서는 더욱 다양한 천염염재와 소재에 대한 복합염에 대한 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
- 연구 결과를 통해 중금속의 염재를 사용하지 않은 천연염료를 이용한 복합염색을 통해 일광견뢰도, 세탁견뢰도, 드라이클리닝 견뢰도가 우수한 심색(深色)의 재현이라는 실험 결과는 인체친화적이면서도 전통적인 천연염료의 사용을 통해 다양한 심색의 재현을 필요로 하는 천연염색에 있어 제품의 고부가가치화를 통한 다양한 디자인과 관련 산업에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.
- 둘째, 복함염색의 방법으로 견뢰도가 높은 쪽 염료를 먼저 선염 후 복합염색을 실시하였으며, 그 결과 중금속의 염재를 사용하지 않고, 일광견뢰도, 세탁견뢰도, 드라이클리닝 견뢰도가 우수한 심색(深色)을 재현할 수 있었다. 이는 천연염색이 가지는 낮은 염색 견뢰도라는 문제점을 해결할 수 있는 대안으로 사용될 수 있을 것으로 기대한다.
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