염색방법 차이에 따른 커피 슬러지와 양파 외피 추출물을 이용한 양모섬유의 염색성에 관한 연구 A Study on Dyeing of Wool Fabrics Treated with Coffee Sludge and Onion Shells Extract by Different Dyeing Method원문보기
Coffee sludge and onion shells are known typically as waste resources as well as simultaneously being the raw material for dye having a golden brown color. This research studies the dyeability, functionality, and colors of woolen fabric after being dyed by different dyeing method using coffee sludge...
Coffee sludge and onion shells are known typically as waste resources as well as simultaneously being the raw material for dye having a golden brown color. This research studies the dyeability, functionality, and colors of woolen fabric after being dyed by different dyeing method using coffee sludge and onion shells extract. The woolen fabric was refined and pre-mordanted with tannin. The dyeing process conducted was single-dye, using coffee sludge and onion shells extract, sequential multi-dye, consecutively dyeing with coffee sludge and onion shells, and mixed-dye, blending coffee sludge extract and onion shells extract to dye. The dyeing was measured on the surface color, color fastness, and UV-protection ability. As a result, the expression of various hues of tan using coffee sludge and onion shells extract were shown to be possible. Additionally, single-dye, sequential multi-dye, mixed-dye had generally superiority in color fastness to light, all rating 3 and color fastness to washing, rating 3 or 4, showing relatively stable color fastness to washing. The UV protection ability was shown to be better, especially appearing satisfactory in the UV-B protection, all measured to be over 90%.
Coffee sludge and onion shells are known typically as waste resources as well as simultaneously being the raw material for dye having a golden brown color. This research studies the dyeability, functionality, and colors of woolen fabric after being dyed by different dyeing method using coffee sludge and onion shells extract. The woolen fabric was refined and pre-mordanted with tannin. The dyeing process conducted was single-dye, using coffee sludge and onion shells extract, sequential multi-dye, consecutively dyeing with coffee sludge and onion shells, and mixed-dye, blending coffee sludge extract and onion shells extract to dye. The dyeing was measured on the surface color, color fastness, and UV-protection ability. As a result, the expression of various hues of tan using coffee sludge and onion shells extract were shown to be possible. Additionally, single-dye, sequential multi-dye, mixed-dye had generally superiority in color fastness to light, all rating 3 and color fastness to washing, rating 3 or 4, showing relatively stable color fastness to washing. The UV protection ability was shown to be better, especially appearing satisfactory in the UV-B protection, all measured to be over 90%.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구는 버려지는 자원을 재활용하여 환경적 측면에서 지속가능한 천연염색방법을 개발하기 위해 대표적인 폐자원인 커피 슬러지와 양파 외피를 염재로 이용한 천연염색의 다양한 색상 표현 가능성과 기능성 효과를 살펴보았다. 염색방법은 커피 슬러지와 양파 외피를단독 염재로 사용하는 단독 염색방법, 커피 슬러지와 양파 외피를 차례로 염색하는 순차적 다중염색, 그리고 커피 슬러지 추출액과 양파 외피 추출액을 혼합하여 염색하는 혼합염색을 실시하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
이에 본 연구에서는 대량으로 염재 확보가 용이하며지속가능한 천연 염재로서의 가능성을 살펴보았다. 또다른 염재로 사용된 양파 외피는 커피 슬러지와 마찬가지로 실생활 속에서 많이 배출되는 폐자원의 하나이며대표적인 황색계통의 천연염료 중 한 가지이다10).
이에 본 연구에서는 유사색상군의 천연염재이지만색소 성분이 서로 다를 때 염색방법이 다르면 색상발현에 차이가 있는지 살펴보기 위하여 커피 슬러지와 양파 외피를 단독 염재로 사용하는 단독 염색, 커피 슬러지와 양파 외피를 차례로 염색하는 순차적 다중염색, 그리고 커피 슬러지 추출액과 양파 외피 추출액을 혼합하여 염색하는 혼합염색을 실시하였다. 그리고 표면색 측정, 견뢰도 측정 및 자외선 차단률을 측정하여 색상, 염착성 및 기능성 향상 여부를 고찰하였다.
제안 방법
이에 본 연구에서는 유사색상군의 천연염재이지만색소 성분이 서로 다를 때 염색방법이 다르면 색상발현에 차이가 있는지 살펴보기 위하여 커피 슬러지와 양파 외피를 단독 염재로 사용하는 단독 염색, 커피 슬러지와 양파 외피를 차례로 염색하는 순차적 다중염색, 그리고 커피 슬러지 추출액과 양파 외피 추출액을 혼합하여 염색하는 혼합염색을 실시하였다. 그리고 표면색 측정, 견뢰도 측정 및 자외선 차단률을 측정하여 색상, 염착성 및 기능성 향상 여부를 고찰하였다.
다양한 색상 표현 가능성을 살펴보고 이를 색상 표준화를 모색하는 방법의 일환으로 Intercolor14)와PANTONE15)에서 제시한 국제 유행색 컬러와 매칭을시도해 보았다.
양모직물을 정련하기 위한 시약으로 수산화나트륨(NaOH)을 사용하였다. 먼저 양모직물을 수세하고 건조시킨 후 23.3℃, 습도 23%의 실험실에서1%(o.w.f) 수산화나트륨을 액비 1:30으로 90℃에서20분간 정련하여 사용하였다. 본 실험에 사용된 모든시약은 (주)덕산화학으로부터 공급받은 1급 시약을 정제 없이 사용하였다.
염색 전 매염은 탄닌(tannic acid, Duksan Sci-ence, Korea)과 증류수의 액비 1:40의 탄닌 매염액을만든 후 50℃로 가열한 매염액에 30분간 양모직물을침지시켜 선매염 처리하고 수세 및 자연 건조하였다.
염색된 직물의 자외선 차단(UV-protection)성 평가는 분광광도계를 사용하여 KS K 0850에 준하여320 ~ 400nm 파장에서의 UV-A와 290 ~ 320nm파장의 UV-B 투과율을 각각 측정하였으며, 주로 여름철 더 영향을 미치는 UV-B 차단 기능성에 대해 평가하였다.
염색방법은 양파 외피 추출물과 커피 슬러지 추출물을 염재로 각각 단독 염색하는 방법과 커피 슬러지 추출물과 양파 외피 추출물을 순차적으로 중염하는 방법,마지막으로 커피 슬러지 추출물과 양파 외피 추출물을1:1로 혼합하여 염색하는 혼염 방법을 실시하였다.
본 연구는 버려지는 자원을 재활용하여 환경적 측면에서 지속가능한 천연염색방법을 개발하기 위해 대표적인 폐자원인 커피 슬러지와 양파 외피를 염재로 이용한 천연염색의 다양한 색상 표현 가능성과 기능성 효과를 살펴보았다. 염색방법은 커피 슬러지와 양파 외피를단독 염재로 사용하는 단독 염색방법, 커피 슬러지와 양파 외피를 차례로 염색하는 순차적 다중염색, 그리고 커피 슬러지 추출액과 양파 외피 추출액을 혼합하여 염색하는 혼합염색을 실시하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다.
염착성은 20±2℃, 65±2% R.H.의 실험실에서 일광견뢰도와 세탁견뢰도를 통해 확인하였다.
이에 본 연구에서는 버려지는 자원을 재활용4,5)하여 환경적 측면에서 지속가능한 천연염색방법을 개발함과 더불어 다양한 색상을 구현하기 위해 같은 색상군내에서 다색성을 가지며 색소 추출이 용이하고 대량으로염재 확보가 가능한 대표적인 폐자원인 커피 슬러지와양파 외피를 염재로 이용하였다.
중염은 두 가지 순서로 행해졌는데 첫번째는 커피 슬러지 추출물로 염색한 후 양파 외피 추출물로 2차 염색하였고, 두번째는 양파 외피 추출물로 먼저 염색한후 커피 슬러지 추출물로 2차 염색하였다. 매염 및 염색 방법은 Figure 1과 같다.
천연 염색으로 다양한 색상 표현 가능성과 색상 표준화를 모색하는 일환으로 커피 슬러지 추출물과 양파 외피 추출물을 이용해서 염색한 시포의 평균 L, a, b값으로 Intercolor의 트렌드 컬러와 PANTONE의 컬러칩에서 유사한 색상을 찾아서 분석해 보았다.
대상 데이터
f) 수산화나트륨을 액비 1:30으로 90℃에서20분간 정련하여 사용하였다. 본 실험에 사용된 모든시약은 (주)덕산화학으로부터 공급받은 1급 시약을 정제 없이 사용하였다.
실험에 사용된 시료는 시판 양모 직물을 사용하였으며 Table 1에 실험에 사용된 양모직물의 특성을 나타내었다. 양모직물을 정련하기 위한 시약으로 수산화나트륨(NaOH)을 사용하였다.
실험에 사용된 시료는 시판 양모 직물을 사용하였으며 Table 1에 실험에 사용된 양모직물의 특성을 나타내었다. 양모직물을 정련하기 위한 시약으로 수산화나트륨(NaOH)을 사용하였다. 먼저 양모직물을 수세하고 건조시킨 후 23.
이론/모형
의 실험실에서 일광견뢰도와 세탁견뢰도를 통해 확인하였다. 일광견뢰도는 KS K ISO 105-B02 : 2015(크세논아크법)에 준해 XENON ARC LAMP, BLUE SCALE로 측정하였으며, 세탁견뢰도는 KS K ISO 105-C106 :2014(A1S법)에 따라 구슬 수 10개와 0.4% 표준세제(ECE reference detergent, Testfabrics KoreaINC, Korea) 를 사용하여 40℃에서 30분간 세탁한 후염색성을 검토하였다(Figure 2).
성능/효과
1. 커피 슬러지 추출물과 양파 외피 추출물을 염재로사용하여 다양한 황갈색 색상의 표현이 가능했다.
2. 일광견뢰도는 단독염색, 순차적 다중염색, 혼합염색 모두 3등급으로 대체적으로 우수하게 나타났다. 세탁견뢰도는 3~4등급을 나타냈는데 황토나 기타의 다른 천연염색의 세탁견뢰도가 1,2등급이었던것에 비해 비교적 안정적인 세탁 견뢰도를 보여 주고 있어 커피 슬러지와 양파 외피가 염착성이 우수한 염재라고 판단된다.
3. 기능성면에서 자외선 차단율이 우수하게 나타났는데 특히 UV-B 차단률은 모두 90% 이상으로 양호하게 나타났다.
Table 2에서 보면 명도지수 L* 값은 커피 슬러지로 염색한 후 양파 외피로 염색한 경우가 50.3으로 가장어두운 색상으로 염색되었으며 커피 슬러지 추출물로만 염색한 시료가 63.3, 커피 슬러지 추출물과 양파 외피 추출물을 혼합한 염재로 염색한 시료가 63.0으로 밝은 색을 띄었다. 그리고 지각색도 지수 a*(Redness-Greennessvalue)와 b*(Yellowness-Bluenessvalue)는 양파 외피 단독염색일 때 가장 높게 나타났다.
UV-B 차단율은 모두 90% 이상으로 양호한 것으로나타났다. UV-A 차단률의 경우 단독염색일 때는UV-B 차단률에 비해 UV-A 차단률이 상대적으로 낮게 나타났지만 다중염색과 혼합염색은 UV-A 차단률이 UV-B 차단률과 비슷한 수치로 향상되었음을 알 수있었다. 선매염 처리한 양모직물, 단독염색, 순차적 다중염색 그리고 혼합염색 순서로 자외선 차단율이 커지는 것은 양모직물에 흡착되는 색소의 양이 자외선 차단율과 관계가 있기 때문인 것으로 추측된다.
이는 염재인 커피 슬러지와 양파 외피는 염색방법에 영향을 받지 않는 일광견뢰도가 우수한 염재이며, 모직물에 대한 염색성이 좋기 때문으로 판단된다. 또한 세탁견뢰도측정 결과에서도 평균 3, 4등급 이상을 나타내는 것을 알 수 있는데 황토나 기타의 다른 천연염색의 세탁견뢰도가 1,2등급16)이었던 것에 비해 비교적 안정적인 세탁견뢰도를 가지는 것을 알 수 있었다.
백도도 지각색도 지수의 결과와 마찬가지로 양파 외피 단독염색일 때가 가장 낮게 나타나 본 연구에서 시도한 염색 방법 중 가장 선명한 황갈색 색상으로 표현됨을 추정할 수 있다.
일광견뢰도는 단독염색, 순차적 다중염색, 혼합염색 모두 3등급으로 대체적으로 우수하게 나타났다. 세탁견뢰도는 3~4등급을 나타냈는데 황토나 기타의 다른 천연염색의 세탁견뢰도가 1,2등급이었던것에 비해 비교적 안정적인 세탁 견뢰도를 보여 주고 있어 커피 슬러지와 양파 외피가 염착성이 우수한 염재라고 판단된다.
이상의 결과에서 동일 염재라도 염재 혼합 방법, 염재 적용 순서 등의 염색 조건을 달리하면 같은 색상군 내에서 다양한 색상 구현이 가능하고 쉽게 구할 수있는 폐자원인 커피 슬러지와 양파 외피가 염착률이 높은 염재임을 알 수 있었다. 아울러 자외선 차단효과도 우수함을 알 수 있었다.
이상의 결과에서 동일 염재라도 염재 혼합 방법, 염재 적용 순서 등의 염색 조건을 달리하면 같은 색상군 내에서 다양한 색상 구현이 가능하고 쉽게 구할 수있는 폐자원인 커피 슬러지와 양파 외피가 염착률이 높은 염재임을 알 수 있었다. 아울러 자외선 차단효과도 우수함을 알 수 있었다.
일광견뢰도와 세탁견뢰도를 측정하여 염착성을 조사한 결과, Table 3의 일광견뢰도 측정 결과를 통해 단독염색, 순차적 다중염색, 혼합염색 모두 3등급 이상의 대체적으로 우수한 결과인 것을 확인할 수 있다. 이는 염재인 커피 슬러지와 양파 외피는 염색방법에 영향을 받지 않는 일광견뢰도가 우수한 염재이며, 모직물에 대한 염색성이 좋기 때문으로 판단된다.
4%의 차단효과를 나타내는 것을 알 수 있다. 즉, 커피 슬러지 추출물과 양파외피 추출물을 단독염색한 경우, 순차적으로 다중염색한 경우, 혼합 염색한 경우의 순으로 자외선차단 효과가 좋은 것을 알 수 있다.
커피 슬러지 추출물로 염색한 양모 시포와 유사한 색상은 Intercolor 16-1315 TPX, PANTONE 15-0309 색상이며 양파외피 추출물로 염색한 양모 시포와유사한 색상은 Intercolor 18-0933 TPX, PAN-TONE 16-1120이 가장 근접한 것으로 나타났다.
후속연구
그러나 본 연구에서는 천연염색 제품의 색상 표준화방법 모색의 일환으로 감각 판단에 의존해서 육안으로Intercolor의 트렌드 컬러와 PANTONE의 컬러칩에서 유사한 색상을 찾아서 분석해보았는데 차후의 연구에서는 색차계 분석 등의 과학적 근거에 준한 색상 표준화 연구가 지속적으로 이루어져야 하며 기능성면에서도 항균성, 소취성 등에 대한 연구가 더불어 이루어져야 한다고 생각된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
합성염료의 장점은 무엇인가?
그러나 현재 대부분의 의류·침장류제품은 합성염료로 염색되고 있는 실정이다. 합성염료가 색상이 다양하고 염색공정이 편리하며 견뢰도가 좋은 장점을 가지고 있기 때문이다. 그러나 합성염료 염색은 염색 및 조제를 하는 과정에서 발생하는 유해 성분과 작업공정 시 배출되는 폐수로 인한 수질오염 문제3)등을 여전히 해결하지 못하고 있다.
커피 슬러지에 대한 폐자원 활용의 현재 실정은 어떠한가?
우리나라에서 버려지고 있는 커피 부산물은 연간 70톤으로 점점 늘어나고 있는 추세이다. 커피 슬러지에대한 폐자원 활용은 일부 커피숍이나 가정에서 소규모로 커피 부산물을 방향제나 비누 첨가물, 재떨이용, 식기 기름때 제거에 이용하는 등9) 버려지는 양에 비해 극히 일부만 재활용되고 있는 실정이다.
천연염료가 가진 문제점은 무엇인가?
자연에서 얻어온 천연염료는 고급스럽고 부드러운느낌과 합성염료에서는 얻을 수 없는 깊은 색감을 가지고 있다. 그러나 다양한 색상의 구현과 표준화, 염재 추출·보관과 정제, 대량생산 및 지역적, 계절적 제약에 따른 염재 확보 등의 문제를 안고 있다.
S. Adeel, T. Gulzar, M. Azeem, F. Rehman, M. Saeed, I. Hanif, and N. Iqbal, Appraisal of Marigold Flower Based Lutein as Natural Colourant for Textile Dyeing under the Influence of Gamma Radiations, Radiation Physics and Chemistry, 130, 35(2017).
K. Y. Seong, S. H. Lee, S. G. Yim, H. J. Son, Y. H. Lee, D. Y. Hwang, and Y. J. Jung, Study for Biodegradability of Cellulose Derived from Styela clava tunics, Textile Coloration and Finishing, 27(2), 149(2015).
W. B. Yun, Y. C. Lee, D. S. Kim, J. E. Kim, J. E. Sung, H. A. Lee, H. J. Son, D. Y. Hwang, and Y. G. Jung, The Preparation of Mask-pack Sheet Blended with Styela clava tunics and Natural Polymer, Textile Coloration and Finishing, 29(1), 45(2017).
S. K. Jeong, Dyeability of Silk using Coffee, Ph.D. Thesis, Pusan National University, 2006.
H. S. Lee, J. W. Kang, W. H. Yang, and M. S. Jeong, A Study on Preparation of Adsorbent from Coffee Grounds and Removal of Trichloroethylene in Water Treatment, Korean J. of Environmental Health Society, 24(2), 20 (1998).
B. E. Lee, J. C. Yang, and B. A. Kim, A Study of Antioxidative and Antimicrobial Effects of Coffee Residue Extracts, J. of the Korean Oil Chemists Society, 33(3), 606(2016).
F. Rehman, S. Adeel, M. Shahid, I. A. Bhatti, F. Nasir, N. Akhtar, and Z. Ahmad, Dyeing of $\gamma$ -irradiated Cotton with Natural Flavonoid Dye Extracted from Irradiated Onion Shells(Allium cepa) Powder, Radiation Physics and Chemistry, 92, 71(2013).
E. J. Kwak, A Study on the Dyeability and Color for Dyeing from Quercetin : Focused on the Onion Shell, M.S. Thesis, Konkuk University, 2000.
C. H. Wu, T. M. Shieh, K. L. Wang, T. C. Huang, and S. M. Hsia, Quercetin, a Main Flavonoid in Onion, Inhibits the $PGF2{\alpha}$ -induced Uterine Contraction in vitro and in vivo, J. of Functional Foods, 19(A), 495(2015).
K. S. Ra, H. J. Suh, S. H. Chung, and J. Y. Son, Antioxidant Activity of Solvent Extract from Onion Skin, Korean Society of Food Science and Technology, 29(3), 595(1997).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.