[논문]전처리와 침투제가 한지사 염색에 미치는 영향

김강훈; 서해천; 김현철; 이선영; 길명섭

doi:10.12772/tse.2019.56.135

전처리와 침투제가 한지사 염색에 미치는 영향
Effects of Pretreatment and Penetrating Agent on the Dyeing Property of the Hanji Yarn

한국섬유공학회지 = Textile science and engineering, v.56 no.3, 2019년, pp.135 - 142

김강훈 (전북대학교 유기소재파이버공학과) , 서해천 (전북대학교 유기소재파이버공학과) , 김현철 (청운대학교 창의융합대학) , 이선영 (다이텍연구원) , 길명섭 (전북대학교 유기소재파이버공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Knitted fabrics made from the Hanji yarn occasionally experience serious dyeing problems due to the color difference (${\Delta}E$) between the regular and defective parts/regions, owing to the fiber fineness. This study investigates the effects of pretreatment and a penetrating agent on the dyeing properties of the Hanji knit fabrics to solve the color variation problem. We found that the use of a penetrating agent increased the water absorption of the Hanji yarn, while pretreatment using a surfactant (sera $wash^{(R)}$) and sodium hydroxide had more significant effects. Additionally, strong bleaching using hydrogen peroxide (25 g/l) reduced the color difference between the regular and defective parts/regions, thus improving the dyeing properties without significant loss of tensile strength.

주제어

표/그림 (10)

그림 Figure 1. (a) Photograph and (b) reflectance spectra of the Hanji yarn composed of regular (R) and defective parts/regions (D).
그림 Figure 2. SEM images of the (a) regular and (b) defective parts/regions in the Hanji yarn.
그림 Figure 3. Tensile strength and degree of water absorption of the Hanji yarn as a function of the penetrant agent: (a) regular and (b) defective parts/regions.
표 Table 1. Fiber fineness of the Hanji yarn measured from the regular (R) and defective parts/regions (D)
그림 Figure 4. Wicking behavior of the Hanji knit fabric as a function of the penetrant agent before and after scouring; (a) course direction of the regular part/region, (b) course direction of the defective part/region, (c) wale direction of the regular part/region, and (d) wale direction of the defective part/region.
그림 Figure 5. Results of the drop test as a function of the penetrant agent before and after scouring; (a) regular and (b) defective parts/regions.
그림 Figure 6. The color difference (ΔE) plotted as a function of the penetrant agent at different bleaching agent concentrations.
표 Table 2. Color difference (ΔE) as a function of the penetrant agent
표 Table 3. Color difference (ΔE) as a function of the scouring temperature
그림 Figure 7. Changes in the tensile strength as a function of the penetrant agent at each processing step; (a) regular and (b) defective parts/regions.

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 연구에서는 한지의 생산과정에서 발생하는 원지의 색차를 극복하기 위한 염색법을 개발하기 위하여 침투제 및 전처리 조건에 따른 염색성을 확인하였다. 침투제의 함량과 전처리 과정에서 전처리 온도 및 전처리 방법에 따른 한지사 및 한지 편성물의 염색성을 확인하였으며 전처리 전·후의 인장강도를 비교하여 기계적인 물성변화를 확인하였다.
본 연구를 통해 침투제 및 전처리 조건별로 한지사를 처리함으로써 정상부분(R)과 불량부분(D)의 염색 색차(ΔE*)를 줄일 수 있는 방법에 대해 연구하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다.

제안 방법

염색은 균염성을 확보하기 위해서 선 망초(glauber salt-황산나트륨)법을 이용해 망초 30 g/l의 수용액에 반응성 염료(Procion Blue HERD®, Dystar) 0.3% o.w.f와 한지사 편성물을 넣어 염료가 섬유에 고르게 흡착되도록 하였다.
색차가 다른 정상부분(R)과 불량부분(D)은 분리하여 각각 다른 치즈 콘에 다시 권취하였다. 이후 침투제(Unitol CT-70S, PROTEX KOREA Ltd.) 0, 0.1, 0.2, 0.3,0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 5.0% o.w.s 농도의 수용액을 제조하고, 치즈콘을 각각의 수용액에 침지시켜 평형상태가 된 후, 건조하여 수편직기를 사용해 편성물을 제조하였다.
정련과정에서 확인된 불량부분(D)의 낮은 반사율로 인한 색차(ΔE*)를 줄이기 위해 정련 후에 과수표백을 실시하였다.
침투제가 염색성에 미치는 영향을 확인하기 위해 각각 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 5.0% o.w.s 농도의 침투제 수용액을 준비하고 한지사의 정상부분(R)과 불량부분(D)을분리하여 각각의 침투제 수용액에 처리하였다. Figure 3은 침투제가 처리된 한지사의 정상부분과 불량부분의 인장강도 및 흡수도를 나타낸 것이다.
침투제의 함량과 전처리 과정에서 전처리 온도 및 전처리 방법에 따른 한지사 및 한지 편성물의 염색성을 확인하였으며 전처리 전·후의 인장강도를 비교하여 기계적인 물성변화를 확인하였다.
의 평량을 갖는 한지를 사용하였다. 한지는 쌍영방적(주)에서 개발한 휠 나이프(wheel knife) 방식의 마이크로 슬리터(micro slitter) 장치를 사용해 3.0 mm 크기로 절단(slitting)하여 한지 테이프사를 제조하였고 연사기(Murata Machinery 363 type, Japan)를 이용해 좌연(Z 꼬임)으로 600 tpm(twist per meter)의 꼬임을 부여하여 350데니어로 설계된 100% 한지사를 제조하였다. Figure 1(a)는 제조된 한지사에서 정상부분(R)과 불량부분(D)의 색상차이를 나타낸다.
한지사 편성물을 정련, 표백 및 염색 조건에 따라 염색한 후, 정상부분(R)과 불량부분(D)을 측색하여 정상부분(R)을 기준값으로 불량부분(D)을 비교값으로 하여 색차(ΔE*)를 구하였다.
한지사 편성물의 침투제 및 온도에 따른 염색성을 확인하기 위해 정련을 실시하였다. Table 2는 다양한 침투제 농도에서 반응성 염료(Procion Blue H-ERD^®, Dystar) 0.
한지사의 비강도는 인장강도시험기(PREMIER Tensomaxx 7000)를 사용하여 KS K 0412:2016(필라멘트사의 강도 및 신도 시험방법)에 의거하여 각각의 시료를 10회 측정하고 평균값을 계산하였고, 염색 전·후 편성물의 인장강도는 만능재료시험기(OTT-05)를 사용하여 KS K 0642:2016(직물 및 편성물 시험방법) 중 그래브법을 이용해 웨일 및 코오스 방향의 시료를 5회 측정하고 평균값을 계산하였다.
한지사의 비강도는 인장강도시험기(PREMIER Tensomaxx 7000)를 사용하여 KS K 0412:2016(필라멘트사의 강도 및 신도 시험방법)에 의거하여 각각의 시료를 10회 측정하고 평균값을 계산하였고, 염색 전·후 편성물의 인장강도는 만능재료시험기(OTT-05)를 사용하여 KS K 0642:2016(직물 및 편성물 시험방법) 중 그래브법을 이용해 웨일 및 코오스 방향의 시료를 5회 측정하고 평균값을 계산하였다. 한지사의 정상부분(R)과 불량부분(D)의 표면은 주사전자현미경(SU3500, HITACHI Ltd., Japan)을 통해 분석하였다.

대상 데이터

본 실험에서 사용된 한지는 (유)지리산한지에서 제조된 기계한지로 초지공정, 압착과 건조공정을 거치는 양지제조기계를 활용해 13 g/m²의 평량을 갖는 한지를 사용하였다. 한지는 쌍영방적(주)에서 개발한 휠 나이프(wheel knife) 방식의 마이크로 슬리터(micro slitter) 장치를 사용해 3.
1 ml의 시약을 떨어뜨려 시약이 완전히 흡수되는 시간을 측정하는 것으로 drop 후 3분이 지나도 완전히 흡수되지 않으면 흡수성이 낮다고 판단한다. 사용되는 시약은 물과 확산속도가 동일한 Solar Turquoise Blue 0.1% o.w.s 용액을 사용하였다.

이론/모형

한지사의 수분흡수도는 침투제 처리 전·후의 무게를 측정하여 아래와 같은 식(1)으로 계산하였고, 한지사 편성물의 정련 전·후 흡수도를 확인하기 위해 KS K ISO 9073-6:2014(텍스타일-부직포 시험방법-제6부:흡수)의 Wicking법과 Drop법을 이용하여 측정하였다.

성능/효과

1.기계한지의 품질에 따라 동일한 조건에서 생산된 한지사일 경우에도 섬도, 기계적 물성, 염색성 등 특성이 달라짐을 확인할 수 있었다. 특히, 밀도 차이로 인해 350 데니어로 설계된 한지사의 섬도는 약 14 데니어 이상의 차이가 발생하였고, 원사의 색차(ΔE^*)도 7.
2.침투제 처리한 한지사의 정상부분(R)과 불량부분(D)은 모두 친수성기 도입으로 흡수도가 증가하였고, 한지사의 밀도 차이로 인해 불량부분(D)의 인장강도가 평균 약147.74(cN/Tex) 높게 나타났다.
3.한지사의 흡수성은 침투제 사용보다는 정련 유·무에 따른 영향이 더 크게 나타났고, 일부 시료의 경우에 침투제 사용량이 증가함에 따라 흡수성이 증가하는 경향을 보였다.
4.정련을 통해 흡수성을 높여도 정상부분(R)과 불량부분 (D)의 반사율 차이로 인해 염색 후에도 색차(ΔE*)가 크게 나타났으나 침투제의 사용량 및 정련 온도에 따라 색차(ΔE*)가 일부 개선될 수 있음을 확인하였다.
5.한지사의 백도를 높이기 위해 사용한 과산화수소 표백은 색차(ΔE*)를 개선하는데 유효한 영향을 주었고, 과량의 과산화수소 처리로 인한 물성 저하는 생지 상태와 비슷할 정도로 크게 나타나지 않은 것으로 보아, 한지사의 제조공정에서 발생하는 정상과 불량부분의 색차(ΔE*)를 낮은 수준으로 제어할 수 있으며 이를 통해서 향상된 염색성을 얻을 수 있다는 결론을 얻었다.
Figure 4의 wicking test와 마찬가지로 정련 후에 drop 흡수 시간이 1초 미만으로 나타나 높은 흡수도를 보였다. Wicking test와 drop test의 결과로 부터 침투제가 1.0% 이상으로 처리된 불량부분(D)의 흡수도는 앞서 침투제 처리 보다는 정련 유무에 따른 영향이 더 큰 것은 사실이나 침투제의 사용도 일부 조건이나 상황에 따라 흡수도에 영향을 준다는 것을 알 수 있다. 특히, 불량부분(D)의 경우, wicking test에서 침투제 사용량이 증가할수록 흡수도가 증가하는 경향을 보여주었으며, drop test에서는 침투제 사용량이 1.
한지사 편성물의 경우도 정련 후에 높은 인장하중 값을 나타내었고, 정련 전인 생지상태와 표백 후 상태는 비슷한 값을 나타내었다. 고농도 과산화수소 표백으로 인한 물성 하락으로 최종제품 활용에 어려움이 있을 것으로 예상했으나 생지 수준의 인장하중 값을 유지하면서 물성이 일부 낮아지더라도 정상부분(R)과 불량부분(D)의 색차를 줄이는 것이 최종제품의 상품성을 높이는데 더 유효할 것으로 예상된다.
과산화수소 사용량이 증가할수록 정상부분(R)과 불량부분(D)의 색차(ΔE*)가 감소하는 경향을 확인할 수 있으며 과산화수소 사용량이 25 g/l일 경우,색차(ΔE*)가 1.06까지 낮아지는 결과를 얻었다.
침투제가 처리된 한지사의 정상부분(R)이 불량부분(D)에 비해 대체적으로 낮은 인장강도를 나타내었는데, 이는 제조과정에서 발생한 한지사의 밀도 차이에 기인한 것으로 침투제의 처리에 의한 변화는 발견되지 않았다. 또한, 침투제의 사용량이 증가함에 따라 흡수도가 증가하는 경향을 보이나, 정상부분(R)은 1.0% 이후 감소하고 불량부분(D)의 경우는 3.0%까지는 증가하고 5.0%에서 감소하였다. 침투제는 친수성기로 작용하는 계면활성제이지만 섬유에 있어서 침투제를 사용한다 하더라도 섬유 고유의 흡수도를 넘을 수는 없으며, 친수성기 도입을 통해 섬유 고유의 흡수도에 가까운 상태를 유지시켜 주는 역할을 한다.
0% 이상일 때 물의 흡수속도가 증가하였다. 이러한 결과로부터 침투제의 사용이 물의 확산속도를 증가시킨다는 것을 확인할 수 있었다.
침투제 농도가 증가함에 따라 색차가 미약하게 감소하는 것을 확인할 수 있으나, 2.72의 색차(ΔE*)를 보여 확연히 구분되는 염색 결과를 나타내었다.
Figure 3은 침투제가 처리된 한지사의 정상부분과 불량부분의 인장강도 및 흡수도를 나타낸 것이다. 침투제가 처리된 한지사의 정상부분(R)이 불량부분(D)에 비해 대체적으로 낮은 인장강도를 나타내었는데, 이는 제조과정에서 발생한 한지사의 밀도 차이에 기인한 것으로 침투제의 처리에 의한 변화는 발견되지 않았다. 또한, 침투제의 사용량이 증가함에 따라 흡수도가 증가하는 경향을 보이나, 정상부분(R)은 1.
특히, 밀도 차이로 인해 350 데니어로 설계된 한지사의 섬도는 약 14 데니어 이상의 차이가 발생하였고, 원사의 색차(ΔE*)도 7.4를 나타내어 육안으로 판독할 수 있을 정도의 확연한 색차(ΔE*)를 보였다.
0% 이상으로 처리된 불량부분(D)의 흡수도는 앞서 침투제 처리 보다는 정련 유무에 따른 영향이 더 큰 것은 사실이나 침투제의 사용도 일부 조건이나 상황에 따라 흡수도에 영향을 준다는 것을 알 수 있다. 특히, 불량부분(D)의 경우, wicking test에서 침투제 사용량이 증가할수록 흡수도가 증가하는 경향을 보여주었으며, drop test에서는 침투제 사용량이 1.0% 이상일 때 물의 흡수속도가 증가하였다. 이러한 결과로부터 침투제의 사용이 물의 확산속도를 증가시킨다는 것을 확인할 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	한지의 장점은 무엇인가?	본래 한지는 중성지로 산성인 양지에 비하여 보존성이 탁월하여 수명이 우수하기 때문에 다양한 분야에서 활용할 수 있는 천연소재이다. 한지는 우리나라 고유의 종이로 종이의 어원은 훈민정음해례본 용자례(訓民正音解例本用字例)에 처음 나오는데, 훈민정음해례본 용자례에서 ‘ㅈ’을 설명할 때 “ㅈ如자爲尺죠히爲紙 즉, ‘ㅈ’은 자의 ‘ㅈ’, 종이의 ‘ㅈ’이다”라고 했으며[7], 죠 →죵 →죵희→종이로 변천되어 현재 사용되고 있다.
	한지 제조방법에는 어떠한 것이 있는가?	현재 한지 제조방법은 전통적인 방식인 손으로 종이를 뜨는 수초지와 대량생산이 가능한 양지 제조기술을 이용한 기계한지로 구분할 수 있다. 한지는 과거의 기록(종이) 기능 이외에도 다양한 용도로 사용되어 왔지만, 중국산 제품의 유입, 닥나무 경작지 감소, 수요 감소 등으로 한지관련 종사자 및 업체가 점차적으로 감소하고 있는 실정이다[6,8].
	친환경 소재 개발이 중요한 이슈로 떠오르는 이유는 무엇인가?	최근 천연소재에 대한 인식이 자연과 공존할 수 있는 소비 형태로 발전됨에 따라 친환경 제품에 대한 요구가 크게 증가하고 있다. 소비자가 지향하는 건강한 소비는 정신 및 육체의 건강 뿐만 아니라 제품의 위생 및 안전 등을 포함하고 있으며 이러한 가치를 추구하는 소비자의 움직임이 섬유산업에도 큰 영향을 미치고 있다. 따라서 섬유산업에서도 소재 및 제품 개발에 있어 친환경 마케팅 및 친환경 소재 개발이 중요한 이슈로 부각되고 있다[1,2].

참고문헌 (18)

Y. H. Park, “A Study on the Appraisal Standard for Purchasing the Clothing Made of Organic Cotton and the Post-purchase Satisfaction and Dissatisfaction”, J. Fashion Business, 2011, 15, 50-62.
H. A. Kim and H. C. Kim, "The Physical Property of Knitted Fabrics for High Sensible Garment according to the Spinning Method Using Organic Cotton", J. Fashion Text., 2013, 15, 606-612.

원문보기 상세보기
H. C. Kim, “A Study on Fundamental Characteristics and Functional Properties of Glasswort Fiber”, J. Kor. Soc. Knit Design, 2018, 16, 61-66.
H. Y. Bae, H. J. Lee, H. J. Yoo, and Y. S. Han, "The Properties of Plant Fibers", J. Korean Soc. Cloth. Text., 2008, 32, 598-607.

원문보기 상세보기
N. Reddy and Y. Yang, “Biofibers from Agricultural Byproducts for Industrial Applications”, Trends in Biotechonology, 2005, 23, 22-27.

상세보기
S. C. Lee, “History of Hanji”, Yesulnonchong, 2004, 6, 63-112.
HunminjeongeumHaelyebon Yongjalye.
H. C. Kim, "Studies on the Mechanical and Functional Properties of Hanji(Korean Paper) Yarn", Chonbuk National University, Ph. D. dissertation, 2007.
J. S. Han and Y. B. Seo, “Cellulose Solvent Treatment for Paper Surface Modification”, J. Kor. TAPPI, 2018, 50, 5-11.
T. Y. Park, "Manufacture and Property of Fine Combination Yarn(Paper Yarn/Cotton Yarn) and High-Gauge Jacquard Circular Knitted Fabrics", J. Kor. Soc. Knit Design., 2015, 13, 59-65.
W. Y. Kim, H. C. Kim, C. Y. Choi, and S. G. Kim, "Project for Developing Mulberry Fiber Products", Iksan-shi Report, 2006, Chapter 3.
H. C. Kim, “Mechanical Properties of Knitted Fabric Made by Hanji/Cotton Yarn and Manufacturing Method of Hanji Yarn”, J. Kor. Soc. Knit Design, 2018, 16, 38-43.
D. H. Oh, H. J. Na, Y. H. Jeon, W. Y. Jeong, and S. K. An, "A Study on the Physical Properties of Woven Fabric with Hanji Yarn", Text. Sci. Eng., 2010, 47, 272-278.
B. C. Kang, S. W. Park, H. J. Lee, C. H. Joo, and S. G. Lee, "The Effect of Yarn Count and Twist on the Dimensional Stability of Weft Knit Fabrics", Text. Sci. Eng., 1998, 35, 755-763.
T. Y. Park and H. R. Jeon, "Manufacture and Property of Hanji Woven Fabric Using Hanji Tape Yarn", Text. Sci. Eng., 2008, 45, 302-307.
J. Y. Ryu, H. J. Kim, and B. M. Jo, "The Trends of Recent Development in Papermaking Additives", Appl. Chem. Eng., 2007, 18, 531-536.
D. H. Kim and H. C. Cha, "Trend in Color Communication Technology", Fiber Technol. Ind., 2005, 9, 327-340.
P. K. Park, T. H. Han, and Y. S. Chung, "Effect of Crosslinking on Dimensional Stability and Dyeability of Korean Traditional Paper(Hanji)", Text. Sci. Eng., 2006, 43, 95-100.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증