[논문]나노셀룰로스를 활용한 쑥 추출물의 염색성

박영미

doi:10.5764/tcf.2020.32.3.142

나노셀룰로스를 활용한 쑥 추출물의 염색성
The Dyeing Properties of Mugwort(Artemisia princeps) Extract using Nano-cellulose 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.32 no.3, 2020년, pp.142 - 149

박영미 (영남대학교 의류패션학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to investigate the dyeing properties of mugwort extract by nano-cellulose(n-cell). When dyeing cotton, rayon(artificial silk, called Ingyeon) and silk with mugwort extract, the difference with and without 2 wt% n-cell which it diluted to 0.6% treatment was compared. It was found that the addition of n-cell changed the values of L∗, -a∗(+red ~ -green), and b∗(+yellow ~ -blue) of all scoured cotton, rayon and silk fabrics, compared to dyeing only mugwort extract. Furthermore, it was confirmed that the ΔE and the K/S value slightly increased in all of the dyed cotton, rayon, and silk fabrics treated with n-cell at the same time as dyeing compared to the untreated ones. Therefore, by treating the fabric with n-cell, a natural cellulose component, at the same time as dyeing, it is expected to maintain stable fastness, which is a disadvantage of dyeing using natural dyes, and contribute to the utilization and commercialization of other natural dyes.

주제어

표/그림 (11)

그림 Figure 1. Structure of chlorophyll.
표 Table 1. Characteristics of used fabrics
그림 Figure 2. Image and chemical structure of nano-cellulose.
그림 Figure 3. Dyeing process of the fabrics with mugwort extracts.
그림 Figure 4. Adsorption mechanism with fabrics with mugwort extracts.
그림 Figure 5. (a) ΔE and (b) K/S values of cotton, rayon, and silk fabrics dyed with mugwort extracts depending on 0.6% nano-cellulose treatment.
표 Table 2. L*, a*, b*, c, and h of cotton, rayon, and silk fabrics dyed with mugwort extracts depending on 0.6% nano-cellulose treatment
표 Table 3. Colorfastness to washing of cotton, rayon, and silk fabrics dyed with mugwort extracts depending on 0.6% nano-cellulose treatment
표 Table 4. Colorfastness to perspiration of cotton, rayon, and silk fabrics dyed with mugwort extracts depending on 0.6% nano-cellulose treatment
표 Table 5. Colorfastness to rubbing of cotton, rayon, and silk fabrics dyed with mugwort extracts depending on 0.6% nano-cellulose treatment
표 Table 6. Colorfastness to light of cotton, rayon, and silk fabrics dyed with mugwort extracts depending on 0.6% nano-cellulose treatment

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

이에 본 연구에서는 국내에서 자생하는 쑥 추출물 염색에서 약알칼리성의 나노셀룰로스를 동시에 염액에 넣어 염색함에 따라 수용액에서의 클로로필 염색성 및 견뢰도에 대해 알아보고자 한다.

제안 방법

2w%의 고농도 하이드로겔 상태의 약알칼리성(pH 7.8 ~ 8.4) 나노셀룰로스를 0.6% o.w.f. 농도로 사용하기 위해 나노셀룰로스 6g을 직물의 무게(10g) 대비 1:100으로 쑥을 추출한 염액에 동시첨가하여 사용하였다.
각 직물은 80℃를 유지하면서 60분간 염색한 후, 20 ~ 22℃ 의 실온에서 18시간 동안 건조시키는 과정을 2회 반복하였다. 전체 염색 과정에서 수세는 2차 염색 후 20 ~ 22℃의 실온에서 18시간 동안 건조한 시료에 대해 완전히 수세한 후 다시 건조하여 총 3회의 건조를 한 시료를 최종 염색처리한 것으로 사용하였다.
이 연구는 나노셀룰로스에 의한 쑥 추출물의 염색성에 대해 알아본 것으로, 면과 민평 조직의 인견, 실크를 각각 쑥 추출물로 염색 시 나노 입자를 동시에 첨가하여 처리하였다. 나노셀룰로스는 2w%(수분율 98%)의 하이드로겔을 0.6% 농도로 희석하여 80℃에서 30분간 처리하고 각 직물의 L*, -a*, b*값을 비롯한 염색성을 평가하였다. 그 결과 표면 색상과 K/S값은 모든 직물에서 변화된 것을 확인할 수 있었다.
마찰견뢰도는 직물을 백면포에 마찰시켜 염료의 이염 정도를 오염용 표준 회색 색표와 비교하여 판정하는 것으로 KS K ISO 105-X12 : 2016 크로크미터법(Crockmeter)에 준하여 경사와 위사 방향에 사선인 가로 50mm와 세로 130mm 크기의 시험 직물을 건조, 습윤상태용으로 준비한 후 10초간 10회 왕복 마찰하여 측정하였다.
본 연구에서는 2w%의 고농도 나노셀룰로스를 0.6%의 농도로 희석하여 사용하였다. 천연 염재의 견뢰도 상승 등을 목적으로 나노셀룰로스를 사용한 예는 전무후무하기 때문에 본 실험에 앞선 예비실험에서²⁰⁾ ANPOLY사 제품의 경우 2w%의 나노셀룰로스를 사용하였을 때 색차 및 견뢰도가 가장 양호한 것을 알 수 있었다.
본 연구에서는 수용액에서의 쑥 추출물에 약알칼리성의 나노셀룰로스를 첨가함으로써 나노셀룰로스 첨가 유무에 따라 면직 물, 인견, 실크 직물의 염색 후 색상 변화를 Table 2에 나타냈다. 일반적으로 면직물은 색소의 염착이 어려운데 이는 쑥 추출물에 함유된 각종 극성기와 셀룰로스와의 수소결합은 가능하더라도 추출된 분자가 비타민이나 아미노산 등의 매우 작은 분자이기 때문에 면의 수산기와 직접 결합하기 어렵다고 생각된다.
쑥 추출물로 염색한 면, 인견, 실크 직물의 색채 특성으로는 Computer color matching spectrophotometer(CCM, COLOR-EYE 3100, MacbethⓇ, USA)을 사용하여 파장 400nm ~ 700nm, D65-10 광원의 조건 하에 CIE의 L*, a*, b*, C, h를 측정하였고 식(1)에 따라 염색 전후 직물의 색차 Δ E*를 산출하였다.
이 연구는 나노셀룰로스에 의한 쑥 추출물의 염색성에 대해 알아본 것으로, 면과 민평 조직의 인견, 실크를 각각 쑥 추출물로 염색 시 나노 입자를 동시에 첨가하여 처리하였다.
이를 위하여 0.4% ECE 표준세제를 40°C에 30분간 처리하여 표준세탁조건으로 측정하고, 이후 변퇴(change in shade) 및 오염(staining on multi-fiber stripe)의 정도를 판정하였다.
이를 위해 37±2℃에 4시간 동안 변퇴색 판정을 위한 그레이 스케일과 이염 판정 스케일로 각 변색 및 이염의 등급을 판단하였다.
일광견뢰도는 태양광원의 자외선에 의해 염색 색소가 파괴되면서 색상이 퇴색되는 정도를 알아보기 위함으로 KS K ISO 105-B02 : 2014 크세논아크법(Xenon arc)에 준하여 가로와 세로 각 6cm의 시험편을 20시간 동안 광조사한 뒤, 표준 청색 염포와 비교 분석하였다.
각 직물은 80℃를 유지하면서 60분간 염색한 후, 20 ~ 22℃ 의 실온에서 18시간 동안 건조시키는 과정을 2회 반복하였다. 전체 염색 과정에서 수세는 2차 염색 후 20 ~ 22℃의 실온에서 18시간 동안 건조한 시료에 대해 완전히 수세한 후 다시 건조하여 총 3회의 건조를 한 시료를 최종 염색처리한 것으로 사용하였다.

대상 데이터

본 실험에서 쓰인 면, 레이온(인견 민평), 실크는 지역 재래 시장인 서문시장에서 구입하였고, 기본 특성은 Table 1과 같다. 쑥은 동대문 한약재시장(삼홍건재약업사)에서 분말로 제조된 것을 구입하여 사용하였다.
시약인 NaOH(Sodium hydroxide), Na₂CO₃(Sodium carbonate anhydrous, Tween 80(Polysorbate 80))은 모두 덕산 화학(Duksan Co., Korea)에서 구입하여 사용하였다.
본 실험에서 쓰인 면, 레이온(인견 민평), 실크는 지역 재래 시장인 서문시장에서 구입하였고, 기본 특성은 Table 1과 같다. 쑥은 동대문 한약재시장(삼홍건재약업사)에서 분말로 제조된 것을 구입하여 사용하였다.
첨가제로 사용한 나노셀룰로스는 하이드로겔 상태로 solids 2wt%, carboxylate contents 1.7mmol/g, density 1.0018g/cm² , viscosity 4,000Cp, fiber width 2 ~ 9nm by TEM, crystallinity 67% by XRD, pH 7.8 ~ 8.4의 특성을 가진 ANPOLY(POLYCELLU T-CNF, ANPOLY Inc., Korea) 제품을 사용하였으며, 구조식은 Figure 2에서와 같이 셀룰로스 구조이다.

이론/모형

땀 견뢰도는 직물이 땀으로 인해 이염 및 변색되는 여부를 측정하기 위해 KS K ISO 105-E04 013 퍼스피로미터법 (perspirometer)에 준하여 가로와 세로 각 6.4cm의 시험편을 산성과 알칼리 땀으로 인한 견뢰도를 측정하였다. 이를 위해 37±2℃에 4시간 동안 변퇴색 판정을 위한 그레이 스케일과 이염 판정 스케일로 각 변색 및 이염의 등급을 판단하였다.
를 산출하였다. 염착량을 알아보기 위하여 염색포를 350nm ~ 700nm 범위 안에서 흡광도를 측정한 후, Kubellka-Munk 식(2)에 의해 K/S를 구하였다.

성능/효과

6% 농도로 희석하여 80℃에서 30분간 처리하고 각 직물의 L*, -a*, b*값을 비롯한 염색성을 평가하였다. 그 결과 표면 색상과 K/S값은 모든 직물에서 변화된 것을 확인할 수 있었다. 또한 세탁견뢰도를 비롯한 땀, 마찰, 일광견뢰도 모두 나노셀룰로스 미처리 시보다 약간 향상되거나 유지하는 것을 알 수 있었다.
쑥 추출물에 나노셀룰로스 첨가에 따라 염색한 면, 인견, 실크 직물의 마찰견뢰도는 Table 5와 같다. 나노셀룰로스를 첨가했을 때 면직물에서는 습윤 시 위사에서 마찰견뢰도가 다소 저하하였으며, 인견직물의 경우 건조상태일 때 경사에서 마찰견뢰도가 약간 저하되었다. 실크 직물에서는 나노셀룰로스 첨가 여부와 관계없이 마찰견뢰도는 건조, 습윤 시 4-5급으로 모두 높게 나타났다.
따라서 다양한 구조의 클로로필 중 쑥에 함유된 클로로필은 황록색의 클로로필 b인 것을 확인할 수 있으며, 추출 염액의 색상이 녹색임에도 불구하고 직물에의 염색 결과 실크도 녹색에서 황색으로 변하는 것으로 보아 나노셀룰로스 수산기의 영향에 의한 것으로 추측된다.
그 결과 표면 색상과 K/S값은 모든 직물에서 변화된 것을 확인할 수 있었다. 또한 세탁견뢰도를 비롯한 땀, 마찰, 일광견뢰도 모두 나노셀룰로스 미처리 시보다 약간 향상되거나 유지하는 것을 알 수 있었다. 이에 따라 셀룰로스 성분의 특정한 나노 입자의 물성 조절에 의해 천연 염재를 사용한 염색 시 금속 매염제를 대체하는 물질로서 염색성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대하며 이에 관한 추가 연구가 기대된다.
나노셀룰로스를 첨가했을 때 면직물에서는 습윤 시 위사에서 마찰견뢰도가 다소 저하하였으며, 인견직물의 경우 건조상태일 때 경사에서 마찰견뢰도가 약간 저하되었다. 실크 직물에서는 나노셀룰로스 첨가 여부와 관계없이 마찰견뢰도는 건조, 습윤 시 4-5급으로 모두 높게 나타났다.

후속연구

또한 세탁견뢰도를 비롯한 땀, 마찰, 일광견뢰도 모두 나노셀룰로스 미처리 시보다 약간 향상되거나 유지하는 것을 알 수 있었다. 이에 따라 셀룰로스 성분의 특정한 나노 입자의 물성 조절에 의해 천연 염재를 사용한 염색 시 금속 매염제를 대체하는 물질로서 염색성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대하며 이에 관한 추가 연구가 기대된다.
이외에는 찾아보기 어려운 실정이다. 이와 같이 나노셀룰로스는 염색 시 분자 내 수산기(-OH)가 물과 극성 물질 간의 반응기로 작용하며 염료의 염착 좌석이 될 수 있을 것으로 사료되며, 나노셀룰로스에 의한 염색성과 더불어 기능성에 대한 연구가 필요하다.

참고문헌 (20)

S. J. Kim, B. J. Kim, E. J. Kim, H. S. Jung, and J. Jang, Antimicrobial Dyeing of Cotton and Silk Fabrics Using Houttuynia cordata Extract, Textile Coloration and Finishing, 27(3), 194(2015).
Y. M. Kim, A Study on Combination Dyeing of Green Natural Dye, M.S. Thesis, Hongik University, 2010.
B. G. Hong, Natural Dyeing of Fabrics with Extract from the Stem and Leaf of Sweet Potato(Ipomoea batatas (L.) Lam), Ph.D. Thesis, Kyeongsang National University, 2017.
H. O. Soh, The Comparative Study on Korean Traditional Natural Dyeing, Asian Comparative Folklore Society, 16, 36(1999).
S. M. Park, J. Y. Kim, J. H. Yeum, and N. S. Yoon, Natural Dyed Products Certification, Fiber Technology and Industry, 14(3), 188(2010).
J. I. Choi and D. W. Jeon, Effect of Mordant Concentration and Chitosan Treatment on Dyeing Property, Fashion and Textiles Research Journal, 5(3), 283(2003).
H. J. Lee, S. K. Kim, Y. H. Kang, and W. S. Kim, The Evaluation of Dispersion Properties about Cellulose Nanocrystal(CNC) to Reinforce Cement Composite, Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures, 8(4), 49(2017).

상세보기
H. J. Yoon, J. H. Ryu, and J. O. Lee, Filler Adsorption on LbL Treated Pulp Fiber and Its Effect on Sheet Properties, Korea Technical Association of the Pulp and Paper Industry, 4, 29(2010).
Z. Fang, H. Zhu, Y. Yuan, D. H. Ha, S. Zhu, C. Preston, Q. Chen, Y. Li, X. Han, S. W. Lee, G. Chen, T. Li, J. Munday, J. S. Huang, and L. Hu, Novel Nanostructured Paper with Ultrahigh Transparency and Ultrahigh Haze for Solar Cells, Nano Letters, 14(2), 765(2014).

상세보기
B. Y. Kim, Preparation of Various Cellulose Nanofibrils and Their Application for Nanocomposite Materials, M.S. Thesis, Kangwon National University, 2016.
S. H. Jun, S. H. Lee, S. Y. Kim, S. G. Park, C. K. Lee, and N. K. Kang, Physical Properties of TEMPO-oxidized Bacterial Cellulose Nanofibers on the Skin Surface, Cellulose, 24, 5267(2017).

상세보기
D. P. Chattopadhyay and B. H. Patel, Synthesis, Characterization and Application of Nano Cellulose for Enhanced Performance of Textiles, Journal of Textile Science and Engineering, 6(2), 1(2016).
H. I. Koo, The Study on the Dyeability and Functionality of Euphorbia humifusa Extracts Using Cellulose Nano Fiber, M.S. Thesis, Yeungnam University, 2020.
G. D. Lee, J. S. Kim, J. O. Bae, and H. S. Yoon, Antioxidative Effectiveness of Water Extract and Ether Extract in Wormwood(Artemisia montana Pampan), Journal of Korean Society of Food and Nutrition, 21, 17(1992).
H. J. Yoo, C. S. Ahn, and N. Lkhagva, Extractions of Chlorophyll from Spinach and Mate Powders and Their Dyeability on Fabrics, Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles, 37(3), 413(2013).
O. H. Hansen and B. Riemann, Chlorophyll a Determination: Improvements in Methodology, Oikos, 30(3), 438(1978).

상세보기
J. Y. Choi, I. H. Cho, Y. S. Kim, and H. J. Lee, Aroma-active Compounds of Korean Mugwort(Artemisia princeps orientalis), Journal of the Korean Society for Applied Biological Chemistry, 57(3), 323(2014).

원문보기 상세보기
Y. H. Lee, Y. K. Park, Y. M. Baek, J. S. Kim, D. J. Lee, and H. D. Kim, Effect of Extractant on the Color Characteristics of Natural Colorant Extracts, Textile Coloration and Finishing, 28(1), 1(2016).
C. Debnath, A. Dobernig, P. Saha, and A. O. Astrid, Electrochemical Determination of Artemisinin in Artemisia annua L. Herbal Tea Preparation and Optimization of Tea Making Approach, Bulletin of the Korean Chemical Society, 55(1), 57(2011).
Ministry of Trade, Industry and Energy, "Development of Eco-friendly Materials and CB Modernization through Fusion of Traditional Natural Fibers", MOTIE, Sejong, pp.20-24, 2019.

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