한국염색가공학회지 pissn 1229-0033, eissn 2234-036X 연구논문 ( 학술 ) http://dx.doi.org/10.5764/tcf.2016.28.3.219 고구마줄기 잎추출액을이용한견직물의염색성 The Dyeability of Silk Fabrics with Sweet Potato Stem Leaf Extract *Corresponding author Jeong Sook Lee jslee@gsnu.ac.kr 홍보근, 이정숙 * 경상대학교의류학과 Bo Geun Hong and Jeong Sook Lee* Department of Clothing and Textiles, Gyeongsang National University, Jinju, Korea Received_August 18, 2016 Revised_September 02, 2016 Accepted_September 20, 2016 Textile Coloration and Finishing TCF 28-3/2016-9/219-229 c2016 The Korean Society of Dyers and Finishers Abstract The purpose of this study was to investigate the dyeability of silk fabrics with sweet potato stem leaf extract. To obtain the optimal dyeing conditions it was examined at various dyeing conditions(temperature, ph, time and bath ratio). The dyeability and the depths of shade which were evaluated in terms of K/S and CIELAB color difference values of the dyed and mordanted fabrics were also investigated. After dyeing, various color fastness(wash fastness, dry cleaning fastness, light fastness, rub fastness, and perspiration fastness) was measured and reviewed for UV protective, deodorant and antimicrobial functionality. The optimun output, as a result, was shown at 100% of dye concentration, 90 of dyeing temperature and 80 minutes of dyeing time while in terms of dye uptake depending on the kind of mordants and mordanting, it was found that among four mordants of Alk(SO₄)₂, CuSO₄, SnCl₂, and FeSO4, post-mordanting with SnCl₂ showed the best results. Color fastness to dry cleaning, washing and rubbing was found strong at grade 4-5 and the grade to perspiration was as good as 3 while to light fastness was good at 4 as well. In aspects of functional properties, it showed excellent results of 98.3% UV protection rate and 88% deodorization rate. Antibacterial activity was 99.9% against staphylococcus aureus and 73.3% against klebisella pneumoniae. In conclusion, we validated that the dyestuffs from the disused sweet potato stem leaf extract would be useful as a natural dye material using the optimized conditions and dyeability for silk dyeing. Keywords sweet potato stem leaf, natural dyeing, silk, color fastness, functional property 1. 서론 현대사회는문명의발달과함께복잡한사회구조로인간의생활환경이오염되면서건강과쾌적한삶에대한욕구가커지고있다 1). 또한, 의생활이풍요롭고보다윤택해짐에따라현대인은섬유제품에대해기능성을중시하는것뿐만아니라, 여유와감각성을동시에지니면서위생적이고도건강지향적인제품을추구하게되었다 2). 천연염색은환경을오염시키지않고친환경적인염 재를활용하여의류제품에부가가치를높이는방법으로많은관심을받고있으며 3), 천연염료는합성염료와는달리인체에미치는나쁜영향이적고, 항균성, 소취성, 항알레르기성, 항암성등의각종기능성을겸비하고있는염재가다량존재하며염색에의하여의류제품에다양한기능성을부여할수있다 4). 고구마 (Ipomoea vatatas L.) 는전세계적으로보리와쌀등의곡류와함께광범위하게재배되고있고, 매우중요한식량자원으로이용되어왔으며 5) 뿌리, 줄기, 잎이모두식용이가능한작물로서생산성과경제성이 219
220 홍보근 이정숙 매우높은작물이다 6). 환경적응성이강하고충해에강하기때문에농약을안쳐도되는강한장점과함께영양성과기능성이확인되면서건강식품으로많은관심을끌고있다. 최근에는고구마잎과잎자루가항산화기능, 항균작용, 항고혈압작용및간보호기능과같은생리활성이있음이보고되고있으며천연색소원으로주목받음과더불어건강식품으로알려지면서 7) 활용의폭이점차넓어져전국적으로재배면적이조금씩증가하고있는추세이다 8). 고구마의지상부인줄기와잎은주로뿌리를목적으로재배되는과정에서극히일부분만이용되고있는실정이며고구마뿌리에비하여활용도가낮은고구마줄기와잎은아프리카나아시아일부국가에서만채소로이용되고있다 9). 한편, 농산물의생산과정이나수확후버려지는부산물을천연염료로활용하려는연구가 10-12) 최근점차이루어지고있는추세지만, 고구마줄기 잎에대해서는이용도가미흡하여버려지거나퇴비또는사료로만이용되고 13) 있을뿐천연염색에서의활용성에대한연구는아직이루어지지않고있다. 우리주변을살펴보면천연염색에활용이가능한농산폐기물이나미활용식물자원을쉽게발견할수있으며, 이들을이용하여천연염색에활용한다면그대로버려지는자원을재활용할수있고염재확보에드는시간과노력을절감할수있어가치있는일이라사료된다. 본연구에서는버려지거나미활용되고있는새로운천연염재의발굴을목적으로고구마줄기 잎을의류직물의천연염색재로서의활용가능성을살펴보기위하여고구마줄기 잎의추출액을견직물에염색하여최적의염색조건을찾아보고염색성을검토하였다. 실험시고구마줄기 잎의추출액의농도, 염색시간, 염색온도, 염액의 ph에의한염착성의변화와매염방법및매염제의효과를 K/S값, 표면색의변화, 무매염포와색차, 염색견뢰도및기능성을측정하여검토하였다. 2. 실험 2.1 시험포및시약본연구에사용된시험포는시판견직물 100%( 솜베사에서구입 : 카리스소프트제조, Korea) 를증류수로수세하여사용하였으며, 시험포의특성은 Table 1과같다. 염색시사용한시험포는 10cm 10cm의크기로잘라 Table 1. Characteristics of fabrics Fabric content Silk 100% Weave plain Thickness(mm) 0.12 Fabric Warp 51 count Weft 41 Weight(g/ m2 ) 53 ± 2 서사용하였다. 매염제로는 Aluminiumpotassiumsulfate(Alk(SO4)2 12H2O), Tin chloride(sncl2), Copper sulfate(cuso4 5H2O), Iron sulfate(feso4 7H2O) ( 이하 Al, Sn, Cu, Fe 이라함 ) 의모두 1등급시약을그대로사용하였다. 2.2 염재고구마줄기 잎은경남거제시일대에서자생하고있는줄기와잎을 2015 년 10월생초로수확한후, 10cm-20cm 크기로잘라 1차수세후사용하였다. 고구마줄기 잎의주요색소성분은 lutein, polyphenol 및 chlorophyll 14) 이며, 구조식은 Figure 1과같다. 2.3 염액의제조염액의농도유지를위해대량으로고구마줄기 잎을생으로채취하여 1차수세후증류수로추출하였다. 1차염액추출은고구마줄기 잎 15kg과 80L의증류수를염료추출기 ( 스테인레스제품, 양산서창반석기계에서특수제작, Korea) 에 100 에서 8시간가열한후 1차추출액 40L를 50% 감압농축한염액을염액농도 100% 로정하여실험에사용하였다. 2.4 염색과매염고구마줄기 잎추출액을이용하여견직물 2g에욕비 1:100, 염색시간 (40~120 분 ), 염재농도 (20, 40, 60, 80, 100g/L), 염색온도 (40~100 ), 염욕의 ph(3,5,7,9,11) 로변화시키면서염색은 IR염색기 (KSL-24Perfect, 고려화학, Korea) 를사용하였다. 매염처리는네가지매염제 (Al, Cu, Sn, Fe) 를사용해서욕비 1:100 에서매염농도 5%(o.w.f.), 매염온도 40 와 90, 매염시간 30분조건으로선매염 ( 매염- 수세-건조 -염색-수세 -건조; Pre라약칭 ) 및후매염 한국염색가공학회지제 28 권제 3 호
고구마줄기 잎추출액을이용한견직물의염색성 221 Figure 1. Chemical structure of lutein, polyphenol and chlorophyll. ( 염색-수세 -건조-매염 -수세-건조 ; Post라약칭 ) 을실시하였다. 2.5 색측정고구마줄기 잎추출액으로염색한직물은 Computer Color Matching System(UltraScan PRO, Hunter Lab, USA) 을사용하여표면염착량은최대흡수파장인 400nm 에서염색한직물의표면반사율을측정한후 Kubelka-Munk 식에의해 K/S값을구하였다. 그식은다음의식 (1) 과같다. K/S= (1-R) 2 /2R (1) where, K : Absorbance coefficient of dyed material S : Scattering coefficient of dyed material R : Reflectance 에준하여 Xenon arc( 수냉식 ) 광원으로시험하였으며, 마찰견뢰도는 KS K 0650:2011 에준하여 Crockmeter 법에의해측정하였다. 땀견뢰도는 KS K ISO 105-E04:2010((37± 2), 4시간 ) 에준하여산과알카리시험각각의변퇴색판정용그레이스케일 (Gray scale for color change) 과이염판정용스케일 (Chromatic transference scale) 로평가하였다. 2.7 기능성측정 2.7.1 자외선차단율자외선차단율을측정하기위하여 UV Transmittance Analyzer(Labsphere Co., USA) 를사용하여 KS K 0850-2009 에따라 Xenon Arc 광원으로 290~400nm 에서자외선투과량을측정하였다. UV- A 투과량은 315~400nm 파장범위에서측정하고, UV-B는 290~315nm 의파장범위에서측정하였다. 자외선차단율의계산식은다음의식 (2) 와같다. 염색한직물의표면색측정은 Computer Color Matching System 으로 x, y, z값을측정하고, Munsell 표색계변환법으로 H, V/C, CIE Lab 색차에의한 L*, a*, b*, 채도및색상각 h를측색한후색차 ( E*ab) 를산출하였고 K/S값을측정하였다. 2.6 염색견뢰도측정세탁견뢰도는 Launder-O-meter(Yasuad Model 408, Japan) 을사용하여 KS K ISO 105-C10((40± 2), 30분, 0.5% ISO SOAP) 에의거하여측정하였고, 드라이클리닝견뢰도는 Launder-O-meter(Yasuad Model 408, Japan) 을사용하여 KS K ISO 105-D01:2010, 용제퍼클로로에틸렌으로실험후측정하였다. 일광견뢰도는 KS K ISO 105-B02:2010 UV protection(%) = 100-UV transmittance(%) (2) 2.7.2 소취성소취성측정은암모니아 (NH3) 가스검지관법에준하여시료포각각의 10cm 10cm 크기에무매염으로시험환경온도 22, 습도 52% 와 1000mL 의용기에암모니아 (NH3) 농도 500μg /ml를주입하여 30분, 60 분, 90분, 120분의시간대별로각각의소취율을측정하고, 소취율의계산식은다음의식 (3) 과같다. Deodorization rate(%) = A 100 (3) B where, A : Gas concentration of blank Textile Coloration and Finishing, Vol. 28, No. 3
222 홍보근 이정숙 B : Gas concentration under specimen existence 2.7.3 항균성항균성측정은 KS K 0693-2011 의방법에준하여공시균황색포도상구균 (Staphylococcus aureus, ATCC 6538) 과폐렴균 (Klebsiella pneumoniae, ATCC 4352) 이며, 균감소율의계산식은다음의식 (4) 와같다. Bacteria reduction rate(%) = A-B B 100 (4) where, A : the number of microbe in blank, after 18hours B : the number of microbe in specimens, after 18hours 3. 결과및고찰 3.1 염색온도에따른염색성의변화염색온도에따른고구마줄기 잎추출액염색성의변화를알아보기위하여염액농도 100%, 욕비 1:100 으로염색온도 40 ~100 로변화시키며, 염색시간 60분의조건에서실험하였다. Figure 2는염색온도에따른견직물의염착량을나타낸것으로염색온도 40 에서 80 사이에서는 K/S 값이큰변화가없었으나, 80 에서 100 사이에서는크게염착량이상승되었다. 염색온도가상승함에따라염색성이향상된이유는온도상승에따라큰에너지를가지는염료입자수가증가하여염색반응속도가커지 Figure 2. Effects of dyeing temperature on the K/S values of silk fabrics dyed with sweet potato stem leaf extract(60min). 기때문이다. 농색염색을위해서는 100 에서염색하는것이효과적이나현재다수의천연염색업체에서 100 이하에서수작업으로염색하고있는실정이며견직물은고온에서손상을입을수있기때문에최적의온도를 90 로하였다 15). Table 2는염색온도에따른표면색의변화를나타낸것이다. 온도가높아질수록대체로 E*ab 값이증가하였으며, 온도상승에따라 L* 값은 40 에서 71.895, 100 에서 61.768 로온도가증가할수록서서히낮아지면서어두워졌다. a* 값은 40 에서 2.869, 100 에서 5.050 으로온도와함께꾸준히증가하는경향을나타내어노랑과적색을가미한색상을보이고있다. b* 값의색상변화는비슷한경향을보였고, 채도 c* 의값도온도상승에따라큰변화는일어나 Table 2. Effects of dyeing temperature on the L*, a*, b*, c*, h and E*ab values of silk fabrics dyed with sweet potato stem leaf extract Temperature( ) L* a* b* c* h E*ab 40 50 60 70 80 90 100 71.90 2.87 23.53 23.68 83.01 32.42 70.94 3.14 23.28 23.49 82.28 33.01 69.44 3.63 23.33 23.61 81.14 34.24 68.16 4.18 22.99 23.37 79.84 35.09 66.19 4.50 22.03 22.48 78.43 36.16 63.77 4.96 22.64 23.18 77.62 38.55 61.77 5.05 23.85 24.37 78.01 40.88 한국염색가공학회지제 28 권제 3 호
고구마줄기 잎추출액을이용한견직물의염색성 223 지않았다. 색상각 h에있어서는온도가높아질수록 h 값이감소하는경향을보여적색이미지를나타내었다. 실험결과고구마줄기 잎추출액을이용한염색포는염색온도에따라색상이조금씩변화되었으며너무높은온도에서의염색은견직물의손상이우려되어이후실험에서는 40 와 90 를비교하며실험하였다. 3.2 염액농도에따른염색성의변화 Figure 3은염액농도에따른고구마줄기 잎추출액염색성의변화를알아보기위하여욕비 1:100 으로염액농도 20%, 40%, 60%, 80%, 100%(o.w.f) 로변화시키며, 염색온도 40 와 90 를염색시간 60분의조건에서염착농도 (K/S) 를측정한결과이다. 염액농도에따른염색성의변화는 40, 90 모두농도가증가할수록염착량이상승하는것을볼수가있었으며, 이것은염액의농도가진해짐에따라염색성은향상되는것을알수있으며, 이후실험은가장큰염색성을나타낸 100% 농도로고정하여진행하였다. Figure 3. Effects of dye concentration on the K/S values of silk fabrics dyed with sweet potato stem leaf extract(60min). 3.3 염색시간에따른염색성의변화 Figure 4는염색시간의변화에따른고구마줄기 잎추출액염색성을알아보기위하여욕비 1:100, 염액농도 100%(o.w.f), 염색온도 40, 90 의조건에서염색시간 40분, 60분, 80분, 100분, 120분으로변화시켜염색한결과이다. 40 의염색시간에따른염착량은 80분까지는서서히상승하였으나이후시간이경과할수록감소하였다가평형상태를보이고있다. 90 의염색시간에따른염착량은 60분에서 K/S값이높게나타나면서 80분에서조금감소하다가시간이지날수록염착량은서서히상승하였다. 이는 40 염색포에서는시간이지남에따라서서히염착량이증가하여 80분이후에는염착평형을이루었다. 반면 90 염색포에서는 60분에서증가폭이크게나타나면서이후시간의지남에따라 K/S값의증가폭이상승하는경향을보였다. 이상의결과로이후실험은염색시간은 80분으로고정하여실험하였다. Figure 4. Effects of dyeing time on the K/S values of silk fabrics dyed with sweet potato stem leaf extract. 3.4 염액의 ph조건에따른염착량 Figure 5는염욕의 ph조건에따른고구마줄기 잎추출액의견직물에대한염착성을알아보기위해욕비 Figure 5. Effects of dyebath ph on the K/S values of silk fabrics dyed with sweet potato stem leaf extract. Textile Coloration and Finishing, Vol. 28, No. 3
224 홍보근 이정숙 1:100, 염액농도 100%(o.w.f), 염색온도 40, 90, 염색시간 60분에서수산화나트륨 (NaOH), 구연산 (C6H8O7) 을사용하여염욕의 ph 3, 5, 7, 9, 11 로변화시켜실험한결과를나타낸것이다. 40 의염색포에서는 ph3, ph5, ph7에서는염착량의변화가거의없었으며, ph9, ph11 에서급격하게염착량이감소하는경향을보였다. 90 의염색포에서는 ph5에서가장높은염착량이나타났으며, ph7, ph9, ph11 까지급격하게염착량이감소하는것을볼수있었다. 이는알칼리염욕에서는더많은음전하가섬유와색소에서형성되어이둘사이에서의전기적반발성이증가하고, 색소와물의친화력이감소하므로염착량이낮아진다고생각된다 16). 따라서고구마줄기 잎추출액을이용한견직물의기능성을살펴보기위하여 ph를조절하여추출한염액을견직물에염색한결과 ph가높아질수록직물의밝기가높아졌으며, 색상R의계열도엷어지는경향을보였다. 이상의결과고구마줄기 잎추출액으로염색할경우단시간에효율적인염색성향상을위해서는 40 와 90 모두 ph5에서염색하는것이바람직한것으로생각된다. 3.5 매염제종류및매염방법에따른염색성 Figures 6, 7은 40 와 90 의매염제종류 (Al, Cu, Sn, Fe) 및매염방법 ( 선 후매염 ) 에따른고구마 줄기 잎염색포의염착량을알아보기위해욕비 1:100, 염액농도 100%(o.w.f), 염색시간 30분, 염색온도 40, 90 의조건에서실험한결과를나타낸것이다. 매염제사용시무매염포에비해 K/S값이모두높게나타났다. 매염제의종류에따른염착량의변화는 40, 염색포는 Sn 후매염포에서 10.2987, 선매염 4.9580 으로가장높은염착량을나타내었고, 90 염색포에서도 Sn 후매염포에서 10.2280, 선매염 6.3293 으로가장높은염착량을나타내어선매염과후매염모두 Sn에서가장높은 K/S값을나타내었다. 40, 90 후매염포에서 Sn>Fe>Al>Cu 순으로염착량이높게나타났으며, 선매염포에서는 40 는 Sn>Fe>Al>Cu, 90 에서는 Sn>Cu>Fe>Al 순으로염착량의차이에조금의변화가생기는현상을나타내었다. Table 3, Table 4는매염제종류및방법과염색온도 40, 90 변화에따른직물의표면색을 CIELAB 표색계에의해 L*, a*, b* 값과 Munsell values 값을측정한결과이다 17). 40 와 90 매염처리포의경우 40 선매염에서는 Sn매염, Cu매염, Al매염, Fe매염순으로명도 (V) 의변화가거의나타나지않았고 Sn에서만약간높아졌으며, Fe에서의 a* 값이낮아지는현상을보였다. 후매염에는 Al매염, Sn매염, Cu매염, Fe매염순으로명도의변화가조금씩나타났으며, Fe에서의 a* 값이 -2.40 으로낮아지면서색상이 R측에서 RP측으로변화하였다. 적색과녹색정도를나타내는 a* 값은 Fe 후매염을제 Figure 6. Effects of mordanting methods on the K/S values of silk fabrics dyed with sweet potato stem leaf extract(40 ). Figure 7. Effects of mordanting methods on the K/S values of silk fabrics dyed with sweet potato stem leaf extract(90 ). 한국염색가공학회지제 28 권제 3 호
고구마줄기 잎추출액을이용한견직물의염색성 225 Table 3. The changes of Munsell values and L*, a*, b* of silk fabrics dyed with sweet potato stem leaf extract by mordanting methods : 40 Dyeing temp.( ) 40 Methods pre post Mordants L* a* b* Munsell values Al 71.62 2.60 22.93 4.4R 9.8/6.1 Cu 71.83 2.75 22.71 4.4R 9.75/6.1 Sn 73.31 2.42 24.84 4.5R 9.8/6 Fe 66.60 1.45 21.45 4.3R 9.72/6 Al 72.96 1.22 30.31 4.5R 9.79/6.5 Cu 67.17 2.03 28.67 8.5R 9.7/5.3 Sn 72.29 1.80 39.08 4.6R 9.85/6.7 Fe 50.95-2.40 11.84 11.9RP 9.59/13 외하고는모두 + 를나타내었고, 황색과청색정도를나타내는 b* 값은모두높은수치의 + 를나타내고있는것을알수있다. 90 선매염에서는 Al매염, Su매염, Fe매염, Cu매염순으로명도의변화가거의나타나지않았고 Al에서만약간높아졌으며, Fe에서의 a* 값이조금낮아지는현상을보였다. 후매염에는 Sn매염, Al매염, Cu매염, Fe매염순으로명도의변화가조금씩나타났으며, Fe에서의 a* 값이 -0.65 로낮아지면서색상이 R측에서 RP측으로변화하였다. 적색과녹색정도를나타내는 a* 값은 Fe 후매염을제외하고는모두 + 를나타내었고, 황색과청색정도를나타내는 b* 값은모두 + 를나타내고있는것을알수있다. 40 와 90 선매염과후매염의경우 a* 값과 b* 값 모두 Fe에서가장낮은값을보이고있어색상의변화가생겼음을나타내고있다. 이와같이매염제의종류에따라색상변화가나타나용도에맞추어적절한색상을선택해서사용하면좋을것으로사료된다. 3.6 염색견뢰도고구마줄기 잎추출액으로염색한견직물의염색견뢰도를알아보기위하여욕비 1:100, 염액농도 100%(o.w.f), 염색온도 90, 염색시간 60분으로무매염의조건으로 2회반복염색하여 Table 5에나타내었다. 세탁견뢰도와드라이클리닝견뢰도는모두변퇴색과오염정도는 4-5급으로매우우수하게나타났다. 마찰견뢰도는건조시 4-5급으로매우우수하게나타났으며, 습윤마찰은 4급으로우수하였다. 일광견뢰도도 4 Table 4. The changes of Munsell values and L*, a*, b* of silk fabrics dyed with sweet potato stem leaf extract by mordanting methods : 90 Dyeing temp.( ) 90 Methods pre post Mordants L* a* b* Munsell values Al 66.63 4.60 22.50 4.2R 9.69/5.9 Cu 63.31 5.09 23.45 4.2R 9.68/5.9 Sn 65.48 4.77 25.84 4.4R 9.76/6.2 Fe 63.82 4.42 21.95 4.2R 9.68/5.9 Al 66.03 3.23 26.49 4.3R 9.72/6.3 Cu 62.16 3.80 25.96 4.2R 9.66/6.3 Sn 66.05 3.67 34.25 4.5R 9.81/6.6 Fe 51.20-0.65 13.86 11.9RP 9.59/14.2 Textile Coloration and Finishing, Vol. 28, No. 3
226 홍보근 이정숙 Table 5. Colorfastness of silk fabrics dyed with sweet potato stem leaf extract Washing Dry cleaning Light fastness Rubbing Perspiration(acidic) Perspiration(alkalin) Color change 4-5 Staining 4-5 Color change 4-5 Staining 4-5 4 Dry 4-5 Wet 4 Color change 4-5 Staining 3 Color change 4-5 Staining 3 급으로일반천연염재에비해상대적으로우수하게나타났으며, 땀견뢰도는산성및알칼리에서모두변퇴색은 4-5급우수하였고, 오염정도는산성과알칼리에서 3급으로다소낮게평가되었다. 땀견뢰도를제외하고는전체적으로양호한결과를나타내어천연염재로서의실용적인면에서는활용가치가매우높다고생각된다. 3.7 기능성평가 3.7.1 자외선차단율 Table 6은고구마줄기 잎추출액에의한염색한직물의자외선차단효과를살펴보기위해시험백포와 90 에서 60분간 2회반복염색한무매염포를대상으로측정하였다. 고구마줄기 잎추출액의자외선차단율을측정한결과시험백포에서는 UV-A는 70.0%, UV-B는 75.4% 의차단율을나타내었고, 고구마줄기 잎추출액염색포는자외선차단율이매우상승되어 UV-A는 98.1%, UV-B 98.8% 이상의높은차단율을나타내었 Table 6. UV protection of silk fabrics dyed with sweet potato stem leaf extract UV-cut UV protection Untreated fabrics UV protection(%) Dyed fabrics UV-A (315~400nm) 70.0 98.1 UV-B (290~315nm) 75.4 98.3 다. 이는고구마줄기 잎추출액의플라본계색소가식물색소원형질이자외선에의해파괴되는것을막아주는역할을함으로써자외선차단율이우수한것으로사료된다 18). 3.7.2 소취성 Table 7은고구마줄기 잎추출액으로염색한직물의소취성을나타낸것이다. 고구마줄기 잎추출액에의한염색직물의소취성효과를살펴보기위해시험백포와 90 에서 60분간 2회반복염색한무매염처리한염색포로시험하였다. 고구마줄기 잎추출액염색포의결과는 88% 의소취율을나타내어시험백포에비해현저히증가함을알수있다. 염색한견직물의소취시험을시간대별로보면 30분 78%, 60분 82%, 90분 86%, 120분 88% 로나타나소취시간이길어질수록우수한소취성을나타내었다. 모든직물의암모니아가스의소취성은염색처리를하지 Table 7. Deodorization rates of silk fabrics dyed with sweet potato stem leaf extract Deodorization Time(min) Deodorization rates(%) Untreated fabrics Dyed fabrics 30 32 78 60 37 82 90 40 86 120 44 88 한국염색가공학회지제 28 권제 3 호
고구마줄기 잎추출액을이용한견직물의염색성 227 Table 8. Antibacterial activities of silk fabrics dyed with sweet potato stem leaf extract Sample Antibacterial activity Bacterial reduction rate(%) Staphylococcus aureus 않은시험백포에비해염색처리한시료의소취율이더높은것을알수있었다. 즉, 시험백포의견직물은 32~44% 에비하여염색한직물은 78~88% 의높은소취율로염색한견직물의소취효과가높게나타났다. 이것은고구마줄기 잎에함유된색소의특성에기인한것으로사료된다. 3.7.3 항균성 Table 8은고구마줄기 잎추출액으로염색한직물을황색포도상구균 (Staphylococcus aureus) 과폐렴균 (Klebsiella pneumoniae) 의두균주에대한정균감소율을측정한결과를나타낸것이다. 항균성평가를위한시료는시험백포와 90 에서 60 분간 2회반복염색한무매염포를대상으로측정하였다. 장독소 (enterotoxin) 를생성하여식중독을일으키는중요한원인균인황색포도상구균 19) 에대한균감소율은 99.9% 로매우높은균감소율을나타내었다. 반면병원감염의흔한원인균이며, 요로감염, 패혈증, 호흡기감염등을흔히유발하는 20) 폐렴균에대해서는 73.3% 의황색포도상구균보다는조금낮은감소율을나타내었다. 매염제를사용하지않은염색시료를평가했다는점에서항균성에대한결과는매우우수함을알수있었고, 천연염색의특성에맞추어피부질환과관련된치료효과및가능성에대한구체적인연구를위해천연염색의복합이나매염제에대한다양한연구가진행되어야한다고사료된다. 4. 결론 Klebsiella pneumoniae Silk 99.9 73.3 본연구는고구마의품종과재배시기에관계없이수확후버려지는부산물인고구마줄기 잎을새롭게천연염재로발굴하기위하여직물염색에활용할가능성을확인한다음, 고구마줄기 잎추출액으로견직물에 염색한후, 염재의농도, 염색온도, 시간, 염액의 ph 의염색조건과매염제 (Al, Cu, Sn, Fe) 종류및매염방법 ( 선매염, 후매염 ) 에따른염착량과색상변화를검토하였다. 또한여러가지기능성소재로서의활용성이있는지알아보기위해각종염색견뢰도 ( 세탁, 드라이클리닝, 마찰, 땀, 일광견뢰도 ) 와기능성 ( 항균성, 소취성, 자외선차율 ) 등을검토하여다음과같은결론을얻었다. 1. 고구마줄기 잎추출액으로염색시최적의염색조건은염액농도 100%, 염색온도 90, ph 5, 염색시간 80분에서가장높은염착량을보였다. 매염제의종류및방법에서는 40 와 90 조건에서실험하였으며, 40 염색포는 Sn 후매염, 선매염에서가장높은염착량을나타내었고, 90 염색포에서도 Sn에서후매염과선매염에서가장높은 K/S 값을나타내었다. 2. 염색포의색상에대해서살펴보면무매염및매염방법에의해서 R~RP계열로색상이나타났다. 40 와 90 선매염과후매염의경우명도는약간의변화가나타났고, a* 값과 b* 값모두 Fe에서가장낮은값을보였으며, 선매염보다후매염방법에서 K/S 값이대체로높게나타났다. 3. 염색견뢰도의결과를살펴보면고구마줄기 잎추출액염색포는세탁, 드라이클리닝, 마찰, 일광견뢰도는 4-5급으로매우우수하였고, 땀견뢰도는산성과알칼리성모두 3급으로평가되었다. 4. 기능성의결과를살펴보면고구마줄기 잎추출액염색포의소취성은 88% 로우수하였고, 자외선차단율역시 98.3% 로매우우수하게나타났다. 항균성은황색포도상구균에서 99.9%, 폐렴균에서 73.3% 로우수하게나타났다. 이상의결과로고구마줄기 잎추출액을천연염재로사용시폐기되거나그대로버려지는자원을재활용할수있고염재확보에드는시간과노력을절감하여, 고부가가치의천연염색의의류제품생산뿐만아니라, 인테리어용, 생활용품등의제품용도에도활용할수있다고사료된다. 아울러천연염색에대한관심이유행처럼왔다가사라지는일시적현상이아닌산업과생활속에연계되어제대로자리잡아발전해나갈수있음을 Textile Coloration and Finishing, Vol. 28, No. 3
228 홍보근 이정숙 기대해본다. 고구마는많은농가에서재배되고있고일상생활에서자주이용되는식품이므로본연구의결과를기초자료로활용한다면천연염색산업에일부기여할수있으리라고생각한다. 또한천연염색재료로서의활용성을높이기위해서는다양한색상에대한복합염과천연매염제보완에대한후속연구가필요하다. 감사의글 이논문의일부실험은 2012 년도정부 ( 미래창조과학부 ) 의재원으로한국연구재단기초연구사업의지원을받아수행된연구임 (No. 2012R1A1A3020099). References 1. H.I.Kim,S.I.Eom,and S.M.Park,A Study on Natural Dyeing(1)-Dyeing of Cotton Fabric with Amur Cork Tree-,Textile Coloration and Finishing,13(1),1(2001). 2. K.J.Yong,I.H.Kim,and S.W.Nam,Antibacterial and Deodorization Activities of Cotton Fabrics Dyed with Amur Cork Tree Extracts,Textile Coloration and Finishing,11(1),9(1999). 3. S.Y.Jung and J.D.Jang,Light Fastness of Silk Fabric Dyed with Safflower and Amur Cork Tree Extract for Combination Dyeing,Textile Coloration and Finishing, 16(5),8(2004). 4. H.S.Lee,J.H.Chang,I.H.Kim,and S.W.Nam,Dyeing of Silk with Clove Extract,Textile Coloration and Finishing,9(5),19(1997). 5. J.S.Lee,H.S.Kim,Y.S.Ahn,M.N.Chung,B.C. Jeong,J.M.Kim,and Y.K.Park,Studies on Antimicrobial and Antimutagenic Effects of Sweetpotato Tips Extract,K. Crop Science Association,49(2),238(2004). 6. M.Li,G.Y.Jang,S.H.Lee,S.T.Kim,J.H.Lee,S.G. Hwang,H.M.Sin,H.S.Kim,T.S.Kang,and H.S. Jeong,Optimization of Extraction Conditions for Useful Components from Sweet Potato Leaves,J. Korean Soc. Food Sci. Nutr.,43(11),1749(2014). 7. M.Li,G.Y.Jang,S.H.Lee,K.S.Woo,H.M.Sin,H. S.Kim,J.S.Lee,and H.S.Jeong,Chemical Compositions and Activities of Leaves and Stalks from Different Sweet Potato Cultivars,J. Korean Soc. Food Sci. Nutr., 41(12),1656(2012). 8. K.S.Woo,H.I.Seo,Y.H.Lee,H.Y.Kim,J.Y.Ko,S. B.Song,J.S.Lee,K.Y.Jung,M.H.Nam,I.S.Oh,and H.S.Jeong,Antioxidant Compounds and Antioxidant Activities of Sweet Potatoes with Cultivated Conditions, J. Korean Soc. Food Sci. Nutr.,41(4),519(2012). 9. C.S.Kwak,K.J.Lee,J.H.Chang,J.H.Cho,J.H.Park, K.M.Kim,andM.S.Lee,In vitro Antioxidant,Antiallergic and Anti-inflammatory Effects of Ethanol Extracts from Korean Sweet Potato Leaves and Stalks,J. Korean Soc. Food Sci. Nutr.,42(3),369(2013). 10. Y.O.Jeong and S.S.Kim,Dyeability and Colorfastness of Fabrics Dyed in Dyebath Extracted from Wisteria, Korean J. Community Living Science,14(2),125(2003). 11. J.T.Kim,B.Y.Son,S.B.Baek,S.L.Kim,M.J.Kim, G.H.Jung,and Y.U.Kwon,Natural Dyeing Fabrics with Leaf and Stem of Purple Corn,Korean J. Crop Sci., 58(2),113(2013). 12. Y.K.Ha and J.S.Lee,Natural Dyeing of Silk Fabrics with Humulus japonicus Extract,Textile Coloration and Finishing,26(3),263(2014). 13. Y.O.Ahn,S.H.Kim,H.S.Lee,J.S.Lee,D.Ma,and S.S.Kwak,Contents of Low Molecular Weight Antioxidants in the Leaves of Different Sweetpotato Cultivars at Harvest,J. Plant Biotechnol,36(3),214(2009). 14. M.Li,G.Y.Jang,S.H.Lee,S.T.Kim,J.H.Lee,S.G. Hwang,H.M.Sin,H.S.Kim,T.S.Kang,and H.S. Jeong,Optimization of Extraction Conditions for Useful Components from Sweet Potato Leaves,J. Korean Soc. Food Sci. Nutr.,43(11),1749(2014). 15. H.S.Lee,Dyeing of Cotton Fabrics Using Zizania latifolia Turcz.Extracts,Textile Coloration and Finishing, 27(1),96(2015). 16. M.R.Han and J.S.Lee,Natural Dyeing of Fabrics with Guava(Psidium guajava L.)Leaf ExtractⅢ-Dyeability and Functional Property of Hanji Cotton Fabrics-,J. Korean Soc. Cloth. Ind.,14(5),866(2012). 17. M.Eunbae, Color Design Textbooks,Ahn Graphics, Paju,pp.176-248,2011. 18. M.S.Joen and M.J.Park,Components of Pine Needles 한국염색가공학회지제 28 권제 3 호
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