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이화여자대학교대학원 2013 학년도 석사학위청구논문 인도산천연염료를이용한 직물의염색성 의류학과 고유화 2014
인도산천연염료를이용한 직물의염색성 이논문을석사학위논문으로제출함 2013 년 12 월 이화여자대학교대학원 의류학과고유화
고유화의석사학위논문을인준함 지도교수유혜자유심사위원김종준유김주연유유혜자유 혜혜혜혜 이화여자대학교대학원
목차 List of Tables ⅴ List of Figures ⅵ 국문초록 ⅶ Ⅰ. 서론 01 Ⅱ. 이론적배경 05 1. 인도의식물성천연염료 05 2. 인도의염색법 08 2-1. 전처리 08 2-2. 염색 09 Ⅲ. 실험 11 1. 시료, 염료및시약 11 1-1. 시료 11 1-2. 염료 11 1-3. 시약 13 2. 실험방법 14 2-1. 염액의추출및매염처리 14 2-2. 염색 14 iii
2-3. 염색물의색상측정 ( 표면색과염착량측정 ) 15 2-4. 염색견뢰도측정 15 Ⅳ. 결과및고찰 17 1. 단독염색시 ph 조건에따른직물별염색성 17 2. 꼭두서니와메리골드의혼합염색에의한직물별염색성 23 3. 염색견뢰도 31 Ⅴ. 결론 33 참고문헌 36 APPENDIX 41 ABSTRACT 42 iv
List of Figures Fig 1. Chemical structures of purpurin and munjistin 12 Fig 2. Chemical structures of lutein and quercetin 12 Fig 3. Chemical structure of ellagic acid 13 Fig 4. Program of the dyeing process 14 Fig 5. K/S values of fabrics dyed with Indian madder 17 Fig 6. K/S values of fabrics dyed with African marigold 18 Fig 7. K/S values of fabrics dyed with Pomegranate 19 Fig 8. K/S value according to the ph condition at the wavelength of maximum absorption 20 Fig 9. a* and b* values of fabrics dyed with MD&MG&PM according to ph conditions 22 Fig 10. ΔE values of the fabrics dyed with MD& MG& PM 23 Fig 11. K/S value according to the mixed ratio at the wavelength of maximum absorption 25 Fig 12. Munsellcolor of cotton fabric dyed with mixed dye 26 Fig 13. Munsellcolor of silk fabric dyed with mixed dye 28 Fig 14. Munsellcolor of wool fabric dyed with mixed dye 29 Fig.15. ΔE value of the fabrics dyed with mixed dye 30 v
List of Tables Table 1. Important Indian dye-vegetable dyes 05 Table 2. Dyes Exhibited at the Industrial Exhibition 1851 at London 07 Table 3. Characteristics of fabrics for dyeing 11 Table 4. Color values of fabrics before dyeing 15 Table 5. Effect of dyebath ph on the dyeing characteristics of fabrics dyed with Indian madder, African marigold, Pomegranate 21 Table 6. Characteristics of cotton fabric dyed with mixed dye 26 Table 7. Characteristics of silk fabric dyed with mixed dye 27 Table 8. Characteristics of wool fabric dyed with mixed dye 29 Table 9. Colorfastness to washing of dyed fabrics 31 Table 10. Colorfastness to dry cleaning and light of dyed fabrics 32 vi
국문초록 본연구에서는쉽게구입할수있는인도산천연염재를혼합해서사용함으로써천연염색물의색상의다양화와직물의염색성을검토하였다. 천연염색의색상다양화를위해서는염액추출과염색방법이상호조합이가능해야한다. 인도산천연염재수입업체인 아람으로부터구입한꼭두서니, 석류, 메리골드를이용하여면, 견, 양모직물에대한염색성을검토하였다. 또한혼합염색으로오렌지계색상을연출하기위해꼭두서니와메리골드의배합비율을달리하여 5단계의염색물을얻었다. 구입한천연염재를염료화하여보다균일하고체계적으로염색할수있도록염색조건을설정하고자하였으며다음과같은결론을얻었다. 1. 단독염색에서 ph조건에따른면, 견, 양모직물에대한평균 K/S값은꼭두서니가 4.63, 메리골드가 3.82, 석류가 1.53로나타나석류의염착성은꼭두서니와메리골드에비하여현저히낮음을확인하였다. 모든직물의단독염색에서 ph10 조건의염착성은 ph4 또는 ph7에비해현저히낮게나타났으며, ph7보다 ph4에서염착성이더좋음을확인하였다. 2. 꼭두서니와메리골드의 ph4 염액에서염색된직물별 K/S값은꼭두서니로염색된양모직물이 7.692로가장높게나타났고메리골드로염색된견직물, 꼭두서니로염색된견직물순으로각각 6.825, 6.638로우수한염착성을보였다. 메리골드로염색된면, 양모직물역시 4.25, 3.83로양호한염착성을나타냈으며꼭두서니로염색된면직물에서는 3.09으로가장낮은염착성을보였다. 즉, 꼭두서니는양모직물에서메리골드는견직물에서가장우수한염착성을가진것을알수있다. 특히메리골드로염색된면직물은 K/S값이 (4.25) 꼭두서니, 석류로염색된면직물에대한 K/S값 (3.08, 1.01) 과비교하여높게나타난것으로볼때메리골드염료는면직물에대해서는우수한염색성을확인하였다. 3. 꼭두서니로염색된직물들은 red색상을나타내는 a* 값이높게나타났으며특히 ph4의조건에서가장높았다. 메리골드와석류는 yellow색상을나타내는 b* 값이높 게나타났다. 메리골드로염색된면직물과양모직물들도역시 ph4 조건에서 b* 값이 vii
높게나타났으며견직물에서는 ph4와ph7이비슷한정도로높았다. 메리골드는석류염료에비하여 b* 값이높고먼셀색상값의채도도높아선명한 yellow색상으로염색됨을확인하였으며메리골드를혼합염색에이용하였다. 4. 꼭두서니로염색된직물의색차값 (ΔE) 평균은면직물이 49.30, 견직물은 59.64, 양모직물은 54.76이었으며, 메리골드로염색된직물의색차평균값은면직물이 39.7, 견직물이 51.07, 양모직물이 33.55이었다. 석류로염색된직물들의색차평균값은면직물이 25.50, 견직물은 38.19, 양모직물은은 25.10이었다. 즉, 꼭두서니로염색된견직물의염색성이가장우수한것으로나타났으며, 꼭두서니로염색된양모직물, 메리골드로염색된견직물, 꼭두서니로염색된면직물의순으로염색성이좋게나타났다. 또한염료의종류에상관없이 ph4와 ph7의염액에서는색차값이높았으나 ph10에서는낮게나타났다. 5. 꼭두서니와메리골드의혼합염색에서는혼합비율에따라 R-Y색상계의범위를나타냈다. 오렌지색상을먼셀색상값의 5.0YR을기준으로비교했을때면직물은꼭두서니60과메리골드40의혼합비율일때, 견직물은꼭두서니50와메리골드50일때, 양모직물은꼭두서니20와메리골드80일때가장 5.0YR에근접한색상으로염색되었다. 면직물에서는꼭두서니보다는메리골드가더영향을끼치고양모직물에서는메리골드보다는꼭두서니의영향을받는것을확인하였다. 양모직물은꼭두서니에대한염착성이매우좋아적은비율로도붉은색을충분히발현할수있었다. 6. 세탁견뢰도-변퇴색은혼합염색된직물들에서 3.5~4.0등급을나타내어단독염색된직물들 (1~3.5등급) 비교하였을때높게나타났다. 단혼합염색의면직물에서는 1 등급으로낮게나타났다. 세탁견뢰도-오염도를살펴보면, 단독염색과혼합염색된직물들은대체로 3.5~5등급으로우수하였다. 단, 꼭두서니염색및꼭두서니염료비율이 높은혼합염색의 양모직물에서는양모첨부백포를하였을때 3 등급으로낮게나타났 다. 7. 드라이클리닝견뢰도-변퇴색은대체로 4~5등급으로높게나타났다. 일광견뢰도- 변퇴색역시 3.5~5등급으로양호하게나타났다. 단, 석류염색및혼합염색된양모직물에서는일광견뢰도가 1~1.5등급으로낮게나타났다. 드라이클리닝견뢰도-오염도는전체적으로 4.5`~5등급으로매우우수하게나타났다. viii
1 Ⅰ. 서론 천연염색은 19세기합성염료의등장으로쇠퇴되었다. 최근들어세계적으로환경의식이높아지면서천연염색에대한관심이다시높아지고있다. 전세계적으로천연염색은환경친화적섬유를생산하는소규모업체혹은공방등제한적으로만이루어지고있다. 천연염색이상업적으로발전하기위해서는우선적절한염색기법을표준화할필요가있다. 무엇보다염색견뢰도및다양한색상을구현하는것이중요하다. 최근우리나라는꾸준히전통천연염색의기술을보존하고발전, 보급하는데노력을기울이고있다. 많은연구자들이우리나라의전통염색뿐아니라일본, 중국의천연염색에관한연구 ( 이순자, 1997: 이민정등, 2011: 박지희, 2002) 도하고있다. 하지만인도의염직및염색문화가발달했음에도불구하고우리나라연구자들의인도의염색에대한연구는아직은미비한실정이다. 따라서인도의천연염색에대한연구는전통기술의고찰뿐아니라풍부한천연염재를활용할수있는계기가될것으로판단된다. 인도는세계 4대문명의하나인인더스문명의발상지로서역사는 5천년으로추정된다. 인더스 (Indus) 강상류의하랍파 (Harappa), 하류의모헨조다로 (Mohenjo-dara) 지방등의유적발굴을토대로보면그들에게목화재배, 실작기, 직조술및고도의염색기법이있었던것을알수있다. 특히인도는고대로부터다양한염직문화가융성하였으며고온다습한기후조건으로인해면을이용한염색기법이발달하였다. 그중에서인도의전통염색사라사염색은역사적으로기법이우수하여세계로퍼져갱사염색의기원으로작용하였다. 특히사라사염포는각국으로수출되어염색산업에많은영향을주었다. 유럽을걸쳐동남아시아의인도네시아, 자바, 바틱에영향을주어그지역염직산업에도크게기여를하였으며, 나아가중국, 일본에도영향을미쳤다. 김명자 (1993) 의연구에의하면인도의전통염색의효용성은전세계적인것이라고평가하고있다. 즉, 염포의대량생산과연관되어현대염색산업의근간을이루게한원동력이되었다고보고있다. 본연구를위해인도에서생산되는천연염료들중석류, 메리골드, 꼭두서니를사용
2 하여염색하였으며이들을혼합사용함으로서색상의다양화를검토하고자하였다. 석류 (Pomegranate tree) 는석류나무과 (Punicaceae) 의낙엽지는넓은잎큰키나무로석류나무의열매를말한다. 안석류, 산석류, 감석류등으로부르며학명은 Punica granatum L. 이다. 원산지는소아시아로알려져있으며, 현재는중국, 미국캘리포니아, 인도등지에서대량으로재배되고있다. 우리나라에서는식용, 관상용, 약용으로심고있는데남부지방에서는월동이가능하여정원수로많이심고있다. 초여름에짙은주홍색의꽃이피고가을에석류가둥글게익는다. 나무껍질과뿌리에는펠레티에린 (pelletierrine) 이함유되어있어서구충제로쓰이고, 인도네시아에서는부인병이나적리의치료에열매를사용한다. 열매의껍질은타닌과알칼로이드를많이함유하고있어서염색외지사제등으로약용하기도한다. 탄닌계색소가수분해형에락탄닌 (ellagitannin) 성분을포함하고있어인도와동남아시아에서는염료뿐아니라매염제로도사용하여다른염료와혼합하여사용할때견뢰도를좋게한다 ( 조경래, 2009: 김재필, 2003). 색상은명반이나주석매염제에의하여 soft Yellow부터 Green Yellow색상을나타내며철매염제에의해서 cement Gray부터 moss Green- Yellow색상까지염색할수있다. 또한 bright Yellow색상을얻기위해울금염료와혼합하여사용하기도한다. 과피외에도줄기, 나무껍질, 잎등도염색에사용할수있는데, 알칼리처리로 brownish-yellow색상을얻을수있다. (Maiwa. 2003). 석류염색에관한국내연구는석류과피성분의향균성을검토한연구 ( 정은정, 2006: 박영희등, 2001), 면, 견직물에대한염색성, 견뢰성을검토한연구 ( 조은경, 2000) 등이있다. 인도꼭두서니과 (Rubiaceae) 에속하는여러해살이덩굴풀인인도꼭두서니는쪽과함께가장오래전부터사용되어온염료이다. 인도에서 Indian madder라고부르는식물로학명은 Rubia cordifolia L. 이다. 인도, 버어마, 태국, 수마트라, 쟈바등이원산지이며열대지방에서재배되고있다. 형태는일본에야생하는꼭두서니와거의같은데일본꼭두서니의열매가검은색으로익는데반해인도꼭두서니는붉게익는다. 뿌리를사용하여염색하며문지스틴, 크산토푸르푸린, 알리자린등의색소를포함하고있는 Red색상의염료이다. ( 조경래, 2009) 특히 1년생은황갈색을띠고, 2년생이상은적색색소의함유량이많다 ( 이종남, 2004). 백반매염제로 vivid Yellow Red, 아세트산이나식초를첨가하면 brownish Purple 색상으로염색할수있으며 deep Red색
3 상을위해서는알칼리처리 ( 칼슘, 마그네슘염을포함한경수에서염색 ) 하거나백반초산염 (alum acetate) 을사용한다 (Maiwa. 2003). 꼭두서니염색에관한선행연구로는천연매염제를사용한염색성을검토한연구 ( 장윤영, 2009: 박윤점등, 2004), 키토산처리에따른염색성을고찰한연구 ( 전동원등, 2003: 정지은, 2001), 매염제에따른염색성을검토한연구 ( 김소현, 1998: 장영호, 2003), 면, 견, 모치등직물에대한염색성을고찰한연구 ( 배정숙등, 2006: 김영중, 2004: 주영주, 2002: 박윤점, 2004) 등이있다. 아프리칸메리골드 (African marigold) 는한해살이식물로서학명은 Tagetes erecta L. 이다. 종교축제및장식용꽃으로많이사용되며염색용으로도전세계에서재배되고있다 ( 김재필, 2003: Maiwa. 2003). 남아프리카케이프지방이원산지로 초원의별 이라고불릴정도로오렌지빛꽃잎이아름다우며, 곧바로서서자란다하여천수국이라고도부른다 ( 이종남, 2004). 이식물의주요색소는플라보노이드계와카로티노이드계로 Orange-Yellow계색상을나타내어직물염색, 식품첨가물로사용되고있으며뿐만아니라화상이나궤양, 트리코모나스질염등의치료제로도사용되고있다 ( 김경선등, 2007). 메리골드는색소의양이풍부하며염색에서색상은염색온도매염제에따라 vivid Yellow, Green-Yellow, Orange 등다양하게나타난다 ( 조경래, 2009: Maiwa. 2003). 메리골드염색에관한선행연구로는견직물에대한염색의특성을검토한연구 ( 최경은등, 2009: 박윤점등, 2005), 섬유소섬유에대한염색성을고찰한연구 ( 박윤점등, 2006: 김경선등, 2007), 양모섬유에대한염색성과견뢰도를검토한연구 ( 김경선, 전동원, 2006) 등이있다. 현재국내에서천연염재는염료로판매하는곳이드물고아직까지는구입장소가한약재료방, 한약방등으로제한적이다. 염재주용도가약재로사용되어재료가귀하여비용이비싸며염료로써사용했을때염색색상이균일하지가않은문제점을가진다. 반면인도는우리나라에비해염료로사용가능한자원이많아가격경쟁력이있어우리나라에서수입하여활용하기유리하다. 우리나라에서도천연염료를분말로만들어상용화를시도하고있으나아직은종류가다양하지못하다. 인도의분말염료는염료가될수있는부위만채취하여분말화하고있으며유통, 보관의편리성, 저렴한구입이가능하다. 따라서우리나라에서구하기어려운염료를인도에서구입하여천연염색의접근성을향상시킬수있다. 천연염색으로색상다양화를위해서는염재를혼합
4 하여사용해야한다. 이러한혼합염색법은기존의천연염재를혼용하는방식으로새로운첨가제를최소화할수있으며염재종류와염색순서, 시간, 농도등물리적인염색조건의변화를이용하여다양한염색효과를기대할수있다. 2~3가지염료를각각추출하고농도를조절후혼합하여염색하거나 2-3가지천연염료를순차적으로염색하는방법의복합염색에관한연구를염료별로살펴보면, 쑥 & 쪽 ( 유혜자, 2007), 쪽 & 홍화 ( 유혜자등, 2008: 정진순등, 2002 ), 소방 & 쪽 & 황백 ( 임경율등, 2001), 쪽 & 황색염료 ( 치자, 괴화, 황련, 황벽, 울금 )( 김영민, 2010), 쪽 & 괴화 & 소목 ( 신영준, 2012), 홍화 & 자초 & 소목 ( 김상률, 2009), 치자 & 소목 ( 성우경, 2002), 감 & 양파 ( 한영숙등, 2006), 울금 & 소목 ( 황은경등, 1998), 황벽 & 꼭두서니 ( 배인화, 2005) 등이있다. 이처럼 2-3가지의각염료의염액추출및염색의조건이동일하지않은경우에는이욕법으로염색하거나염색조건이유사한경우에는일욕법으로도혼합염색이가능하다. 따라서혼합염색의실용화를위해서호환성있는염료를찾아혼합적용하는연구가더필요하다. 동일한염액추출및염색방법을가진다양한염료를사용하여이를선택적으로혼합하여염색함으로써색상을다양화하고염색성향상을기대할수있을것이다. 또한혼합염색방법에서분말형태의천연염료를사용한다면염료를정량화하여효율성있는염색이가능할것이다. 우선문헌을중심으로인도의전통염색을기초로주요염료현황및염색방법을이론적으로살펴보고, 인도산꼭두서니, 메리골드, 석류를염료로하여염색실험을하였다. 개별염색실험을통하여염색조건을알아보고혼합염색으로 Orange계색상의염색물을얻어각직물의염색성을검토하고자하였다.
5 Ⅱ. 이론적배경 1. 인도의식물성천연염료 인도는특수한지리적조건으로인해생물종다양성이매우풍부하다. 습기가많은열대우림을특징으로건조열대림, 아열대림, 온대림의다양한기후의환경을가지고있다. 유네스코에따르면인도는 17개생물학적 거대다양성 국가들중하나로보고하고있다 (Luisa Maffi. et al, 2003). 인도의식물은전국적으로약 3만종에이르는데열대기원의식물로부터극기원에이르기까지사막의선인장에서열대의정글에가까운상록수림까지다양하다. 미얀마 중국종 ( 種 ) 과유사하고, 오스트레일리아 동아프리카등환인도양 ( 環印度洋 ) 지역과도어느정도친근성을가진다 ( 두산백과 > 인도의식물 ). 따라서인도는유용한자원이풍부하다고볼수있다. 다수의천연염료와색소는주로식물로부터얻어지며주요식물염료로부터 Red, Yellow, Blue, Black, Brown, 그리고이런색상들의혼합색등다양한색상을만들어낸다. 뿌리, 수피, 잎, 열매, 목재, 씨, 꽃등식물의거의모든부분에서염료를채취한다. 지금까지발견된색소의수는 2천가지이상이나이중 150개정도만상용화되고있다 (Siva, R. 2007). 인도에서만염료를채취할수있는식물종은 450가지에이른다 (Chandramouli, K.V. 1995). 함성염료의등장과무분별한염료채취로인도의천연염료가위기에놓인적도있었지만현재도사용되고있는염료들이일부있다. 전통적으로사용되던중요한염료식물들을 <Table 1> 에정리하였다 (Mira Roy. 1977). Table 1. Important Indian dye-vegetable dyes Indian Name English Name Botanical Name Color- Dye Color (Korean Name) producing part Nil Indigo( 쪽 ) Indigofera tinctoria L. leaves Blue Kusum Safflower( 홍화 ) Carthamus tinctorious L. Flower Red-Yellow
6 Kunkuma Saffron Crocus sativus Flower Red-Yellow Naspal(anar) Pomegranate( 석류 ) Punica granatum L. Fruit Rind Yellow Colal jasmine Nyctanthes arbortrists L. Flower Orange Al Morinda( 모린다 ) Morinda citrifolia L. Root Red Hardi Turmeric( 울금 ) Curcuma longa L. Rithzomes Yellow Patang Sappan wood( 소목 ) Caesalpinia sappan L. Wood Red- Yellow Manjith Indian Madder( 꼭두서니 ) Rubia cordifolia L. Root Red Latkan Annotto( 홍목 ) Bixa orellena L. seed Orange Mehendi Henna( 헤나 ) Lawsonia inermis L. Leafe Orange Cherivelu Chaya Oldenlandia umbellate L. Root Red Catha Catechu( 아카시아카데츄 ) Acacia catechu L. Heart wood Brown Imli Tamarind( 타마린드 ) Tamarindus indica L. Leafe Yellow Harra(Harda) Chebuli mylobalan( 검은호두Terminalia chebula Retz Fruit Rind Brownish- 나무 ) Yellow Behara Beleric myrobalan Terminalia belerica Roxb. Fruit Rind Brownish- Yellow Lodh Lodhra( 로드라 ) Symplocos racemosa Roxb Bark Yellow Indian kamila Monkeyface tree( 비당나무 ) Mallotus philippensis Muell. Fruit Yellow Log wood( 로그우드 ) Haematoxylon campechianum L. Heart wood Purple Palas Dhak( 태수 ) Butea frondosa Flower Yellow Ganda Marigold( 금송화 ) Tagetes sp. Flower Yellow Amla Indian Gooseberry Phyllanthus emblica L. Fruit Tannin Kasmal Barberry Berberis vulgaris L. Bark,root,St Yellow em kathal JackFruit( 바라밀 ) Artocarpus heterophyllus Fruit Lam. Yellow 18~19 세기동안쪽 (Indigo), 홍화 (Safflower), 락 (lac), 꼭두서니 (Madder) 등의 인도산염료는우수한품질로잘알려져있어여러나라에수출되어왔다. 그중인디
7 고염료는약 10여년 (1878~1887) 동안수출한양이평균 15,097,622lbs 정도로중요한염료였음을알수있다. 당시 18세기에동인도와유럽의무역을주도했던동인도회사가직접적으로인도의염료산업발전에기여하였다고보고하고있다. 특히인디고염료의경작과염료추출의개선을위한지원을통해 1787년프랑스와스페인산인도고염료를능가한인도의염료가개발되었다고하였다. 이러한외부무역뿐아니라인도내부의무역에서도인도의염료는매우중요한물품이었으며쪽 (Indigo), 꼭두서니 (Madder), 홍화 (Sfflower), 울금 (Turmeric), 모린다 (Morinda), 락 (lac), 카테츄 (Catechu), 소목 (Sappan wood), 석류 (Pomegranate) 등이주염료로북인도에있는 Lucknow지역을중심으로이루어졌다. 이외북서지방과 Oudy지방에서도거래가되었다 (Bhardwaj, H.C. et al, 1982). 이처럼합성염료가도입되기 19세기중반이전까지는상당수의인도염료가국제적으로도명성을가지고있었고발달하였음을알수있다. 이에대한증거로 1851년런던산업전시회에서전시된인도의염료에관한표 <Table 2> 를참조한다 (Royle, J.F. 1851). Table 2. Dyes Exhibited at the Industrial Exhibition 1851 at London Dye Annotto Morinda Chay Indian Madder Mylobalan Safflower Sappan wood Log wood Lodhra Barberry Turmeric Indigo Provenance Dacca Bundelkhand & Sagar Dyndygal, Nellore, Masulipatam Assam, Nepal, Bombay, Scindiah s territory and Quetta etc. Bengal Dacca Mergui, Malabar, Madras Calcutta botanical garden Himalayas Himalayas Bengal, Malabar Bengal, Madras
8 2. 인도의염색법 인도의염색장인들은오래전부터실크, 면, 울을천연염색하면서, 특정한색조를얻기위해개개의염료-섬유조합에맞는특수기법과정을도출했다. 아래에서는 Red, Yellow색상을위한염색기법및염색이전예비처리와매염제사용과관련하여인도의각지방에서실행하고있는염색법들을문헌중심 Mohanty, B.C. et al, (1987) 으로살펴보기로한다. 2-1. 전처리 인도에서는염색전에직물에대한예비공정을매우중요하게여겼는데, 다음과같은내용을문헌에서찾아볼수있다. Maharashtr, Gujarat, Rajasthan 지방에서는면섬유의천연염색을준비할때일반적으로정련 (scouring), 수세 (washing), 표백 (bleaching), 스티밍 (steaming) 과정을거쳤다. Gujarat지방에서는 Morinda염료를이용한 Yellow염색에서염색이전에먼저물에피자마유, 탄산소다를넣은혼합액에면사를담가둔다. 이어서햇빛에건조시키고, 소량의담수에담근후, 하룻밤촉촉한상태로둔다. 이후재차일광건조시킨다. 염색이전이작업을반복하는과정을거친다 예비처리를한천은염색과정에서매염제를선택적으로사용하게된다. 인도에서는중세시대에염료가섬유에잘결합되도록돕는명반의특성을발견하게되어꼭두서니 (Madder) 염색에사용되어오다가후기중세시대부터는 Green, Black 과같은색상의염색을위해철매염제가도입되었다 (Schwartz, P.R. 1956). 특히 18-19세기동안에는각기다른염료별로다양한색상을내는데매염제의중요성을잘알고사용하였다 (Bhardwaj, H.C. et al, 1982).
9 2-2. 염색 Red색상염색에서는꼭두서니뿐아니라소목 (Sappan wood), 모린다 (Morinda) 를사용했으며꼭두서니대신에차야 (Chaya) 뿌리를사용하는곳도있었다 (Brhler Alfred. 1941). 꼭두서니 (Madder) 염색에서보통은식물의뿌리를사용하는것과달리주로줄기에서사용하는곳도있으며, 염료추출시끓이지않고상온에서추출하기도하였다. Bengal 지방에서는주로건조시킨꼭두서니줄기를사용하여물과함께끓이거나끓이지않고도몇시간동안물에염재를가만히두어염료를추출하기도했다. 또한꼭두서니및소목염재는가루형태또는칩형태로사용하였다. Bangal 지방에서는소목 (Sappan wood) 을잘게쪼개거나빻아서가루로만들어물에끓여서염료를추출하였고 Cuttack(Orrisa) 지방에서는소목 (Sappan Wood) 염료를칩 (chip) 상태로사용하였다. 모린다 (Morinda) 염재역시붉은염료로뿌리부분을사용하였고끓여서추출한염료액에상온에서천을오랫동안담근상태로두어염색하는것이특징적이다. Cuttack(Orrisa) 지방에서는모린다 (Morinda) 뿌리의분쇄가루룰물에끓여염료를추출하고천을 24시간동안담근상태로두어염색된이다. Burdwan지방에서는정련된면과모린다 (Indian mulberry) 뿌리의분쇄가루를함께물에넣고끓이고가열이끝난이후에도천을담근상태로오랜시간동안두어염색을한다. Gujarat지방에서는모린다 (Indian Mulberry) 의뿌리의추출액에천을하룻동안담그었다가세척하는것을 4일간계속한다. 이외에도 Turkey Red염색을기원으로면의꼭두서니염색에서는탄닌산을가하는단계에서탄닌산대신오배자 (nut galls) 가사용되었다 (Wilson, Kax. 2002). Yellow색상염색에서가장흔하게사용된인도의천연염료는울금 (Turmeric), 석류 (Pomegranate), 태수 (Dhak),, 메리골드 (Marigold), 잭프룻 (Jackfruit) 등이다. 일반적으로 Red색상을나타내는염료보다는종류가많고쉽게구할수있는염료이기도하다. 주로명반, 미로바란 (Mylobalan) 을매염제로사용하였고염료를혼합하여염색하기도하였다. Banglaesh지방과 Malda지방에서는잭프루트 (Jackfruit) 나무의톱밥을끓여염료를추출하였고소량의명반을매염제를함께사용했다. 특히 Yellow 계염료중미로바란 (Myrobalan), 타마린드 (tamarind) 등은탄닌성분을많이함유하고있어매염제로사용되기도하였다. Maharashtr, Gujarat, Rajasthan 지방에서는
10 염색이전에천을미로바란 (Myrobolan) 용액에흠뻑적신후건조시킨후명반과물을혼합한용액안에천을담궈서선매염처리를하였다. 일부지방에서는미로바란 (Myrobolan) 대신에타마린드 (tamarind) 씨앗분쇄가루를넣기도한다. 각염재를단독으로사용하는것외에도 Red( 꼭두서니 )-Red( 소목 ), Red( 소목 )- Yellow( 울금 ), Yellow( 울금 )-Yellow( 태수 ) 와같이염료를혼합하여염색하기도하였다. 또한명반을염료와함께넣어염색하기도하였는데이는명반을하나의염료로써취급한것으로보인다. Cuttack(Orrisa) 지방에서는, 소목 (Sappan Wood) 염료를명반, 울금 (Turmeric) 과함께물에끓여염료를추출한다. Malda지방에서는꼭두서니 (Madder), 명반, 소목 (Sappan wood) 을물과함께끓여염료를추출하여염색하였다. Gujarat지방에서는 light Yellow 색상을내기위해서태수 (Dhak) 를울금 (Turmeric) 과함께물에넣어끓여서염색하였다 염색이전에금속매염제로전처리하는것외에도염색중이거나염색마지막단계에속하는염색법으로천연탄산소다 (Crude natron), 소금 (Common Salt), 레몬쥬스 (Lemon Juice), 황산 (Vitriol) 등을첨가하여중성, 산성, 알칼리처리를하기도하였다. Gujarat지방에서는모린다 (Morinda) 염색마지막단계에알칼리성탄산나트륨용액에살짝담근후건조시킨다. 태수 (Dhak) 와울금 (Turmeric) 의혼합염색에서는마지막단계에천을라임쥬스에살짝담궈두어염색하였다.
11 Ⅲ. 실험 인도에서대량으로생산되는천연염료중꼭두서니, 석류, 메리골드를사용하여 cotton, silk, wool 직물에대하여염색실험을실시하였다. 1. 시료, 염료및시약 1-1. 시료 염색을위해 cotton, silk, wool 직물을사용하였으며 솜베에서제공한염색용정련 포를사용하였다. 염색에사용한직물들의규격을 <Table 3> 에나타냈다. Table 3. Characteristics of fabrics for dyeing Fabric Fabric Construction Fabric Count (warp x weft/inch 2 ) Thickness (mm) Weight (g/m 2 ) Silk Plain Weave 136 x 104 0.12 51.4 Wool Plain Weave 74 x 72 0.35 154.6 Cotton Plain Weave 72 x 78 0.29 121.3 1-2. 염료 실험에사용되는염료 꼭두서니 (Indian Madder), 석류 (Pomegranate), 메리골드 (Marigold) 는인도에서재배된식물성염료로국내의인도염료수입업체인 아람으로부터구입한분말형태의제품이다. 이는뿌리, 과피, 꽃등염료성분이포함한부분을취하여건조시켜분말화한것이며순수한색소만을추출하여건조 분말화한것은
12 아니다. Indian madder(rubia cordifolia L.) 는뿌리부분에안트라귀논을기본구조로하는화합물의주요색소성분을함유하고있는데 purpurin(1,2,4- trihydroxyanthraquinone, 65-67%) 이주성분이며붉은색상을나타낸다. 이외 munjistin(1,3-dihydroxy-2-carboxanthraquinone, 10-12%), 과 nordamcathal (1,30dihydroxy-2-formylanthraquinone,9-10%) 등의황색색소도포함하고있다 (Gupta, D. et al, 2001a). 주색소성분의구조를 <Fig 1> 에나타냈다. Purpurin Munjistin Fig 1. Chemical structures of purpurin and munjistin African marigold(tagetes erecta L.) 는꽃뿐만아니라줄기나잎에서도염료를추출할수있으며호변이성물질인카로티노이드 (carotinoid) 계의루테인 (lutein) 색소가다량함유되어있다. Marigold 꽃의주색소인루테인 (lutein) 은꽃잎의오렌지색을띠게하는색소로서이중결합의수가 11개이며긴선형구조로되어있어염착능이뛰어난것으로알려져있다. 또한이성분은꽃잎에포함된색소의약 90% 를차지하고있다 (W. Leigh. et al, 1999: S.L. Miller. et al, 1972:, 김경선등, 2007). 이외플라보노이드 (flavonoid) 계의케르세틴 (quercetin), 켐페롤 (kaemferol) 색소성분도포함하고있다 (Xu Lw. 2012). African marigold의색소성분인루테인 (lutein) 과케르세틴 (quercetin) 의구조식을 <Fig 2> 에나타냈다. Lutein Fig. 2. Chemical structures of lutein and quercetin Quercetin
13 Pomegranate(Punica granatum L.) 는과피부분에탄닌계색소의폴리페놀 (polyphenol) 구조를기본골격으로 ellagitannin, ellagic acid, gallic acid 등의페놀류를다량함유하고있다 ( 조아랑등, 2008). 이중 ellagitannin은 punicalin과 punicalagin으로, punicalin은 gallagyldilactone과 glucose로, punicalagin은 gallgallagyldilac, ellagic acid와 glucose로가수분해하는특징이있다 (T.B. Machado et al, 2002). 색소성분으로알려진 ellagitannin은 glucose반복단위가다양한물질로구성되어있다. Ellagitannin의단량체와함께포함된 ellagic acid의구조식을 <Fig 3> 에나타냈다 ( 조아랑등, 2008). Fig 3. Chemical structure of ellagic acid 1-3. 시약 매염제인명반은시중약국에서구입하였고아세트산 (CH 3 COOH, Samchun Pure Chemical Co., Ltd), 수산화나트륨 (NaOH, Daejung Chemicals & Metals Co., Ltd), Tetrachloroethylene(CCI2 : CCI2 = 165.83, Oriental Chemical Industry Co., Ltd) 등은 1급시약사용하였다. ph meter의 calibration을위해표준완충용액 (Buffer solution, ph7±0.02, Samchun Pure Chemical Co., Ltd) 를사용하였다. 염액의추출, 매염처리, 염색등의모든실험을위해증류수를사용하였다.
14 2. 실험방법 2-1. 염액의추출및매염처리 염액추출은증류수를이용하여염재농도를 3g/l 로하여 50-60 에서 30 분간추출 하였다. 매염처리는염색처리는명반으로선매염을실시하였으며 20%o.w.f 명반수 용액 ( 액비는 80:1) 에서 50 로 30 분간처리하였다. 2-2. 염색 꼭두서니, 메리골드, 석류염재로부터각각추출한염액들의 ph를아세트산과수산화나트륨을이용하여 4(±0.2), 7(±0.2), 10(±0.2) 으로조절한후액비 80:1로염색을실시하였으며염색온도를 30 에서 80 까지승온하여 20분간염색을진행하였다. 각염료별원액의 ph는꼭두서니 (Indian Madder) 는 6.8, 메리골드 (African Marigold) 는 4.3, 석류 (Pomegranate) 는 3.8이다. ph4의꼭두서니와메리골드염액을이용하여혼합염색을실시하였으며꼭두서니 : 메리골드의비율을 20:80, 40:60, 50:50, 60:40, 80:20로변화시켜다양한색상을연출하였다. 모든염색과정의프로그램은 <Fig 4> 과같이설정하였다. Temperature( ) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 Time(min.) Fig 4.Program of the dyeing process
15 2-3 염색물의색상측정 ( 표면색과염착량측정 ) 염색된직물의색상을분광색차계 (Spectrocolorimeter, Techno Color system, JS-555, Japan) 를이용하여색을측정하였다. 1976년에 CIE에서제정한색차식에의하여 L*, a*, b* 값을측정하여 whiteness, redness, yellowness를평가하였으며각직물의미염포를기준으로 E값을얻었다. 또한 Munsell 표색계변환법에따라 H, V/C값 ( 색상 (hue), 명도 (value), 채도 (chroma)) 을측정하였으며나타냈다. 염착량은색차계로최대흡수파장 (λmax) 에서피염물의표면반사율 ( 분광반사율 ) 을측정하여 K/S=(1-R) 2 /2R (Kubelka-Munk식) 에의해염착량 (K/S value) 을산출했다. 여기서 K는염색물의흡광계수 (adsorption coefficient), S는염색물의산란계수 (scattering coefficient), R은표면반사율 (reflectance) 이다. <Table 4> 는염색하기전각시료의색상값을나타낸것이다. Table 4. Color values of fabrics before dyeing Fabric L* a* b* Cotton 96.693-0.581 3.558 Silk 96.417-0.148 2.069 Wool 90.369-1.154 13.312 2-4. 염색견뢰도측정 염색견뢰도는염료별 ph4의염액에서염색된시료들과혼합염색된시료들에대하여세탁견뢰도, 드라이클리닝견뢰도, 일광견뢰도를측정하였으며그레이스케일을이용하여등급으로그레이스케일을이용하여 1-5(1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5) 등급까지평가하였다. 세탁견뢰도는 launder-o-meter(hanwon Co., HT-700, Korea) 를이용하여, KS K 0430 A-1법에준하여측정하였고드라이클리닝견뢰도는 KS K ISO 105-D01에준하여용제로서 Tetrachloroethylene 을사용하여측정하였으며그늘에서자연건조
16 하였다. 세탁견뢰도, 드라이크리닝견뢰도는 Cotton첨부백포를기본으로하였으며추가로 Silk염색포는 Silk첨부백포를 Wool염색포에는 Wool첨부백포를이용하였다. 또한일광견뢰도는 KS K ISO 105-제01부에준하여 Carbon arc Fade Omter(Hanwon Soway Co., HS-213, Korea) 를이용하여 20시간조광한후등급으로평가하였다.
17 Ⅳ. 결과및고찰 1. 단독염색시 ph 조건에따른직물별염색성 <Fig 5> 은 Indian madder( 꼭두서니 : 이후 MD 로약칭함 ) 를이용하여염액의 ph 를 4, 7, 10 으로조절하여 cotton, silk, wool 직물을각각염색된후 400nm~700nm 범 위의흡광도를측정하여 K/S 값을나타낸것이다. MD 로염색된 cotton 과 silk 직물은 500nm 에서, wool 직물의경우에는 480nm 에서 최대흡광파장이나타나고있다. wool 직물을 ph4 와 ph7 의염액으로염색했을때 K/S 의값이각각 7.69 와 7.07 로 염색성이가장높게나타났으며 silk 직물역시 ph4 와 ph7 염액에서각각 6.64, 6.40 로높게나타났다. MD 에대한염료분석에관한 연구 ( 백영미등, 2012) 에따르면, Indian madder 의 purpurin 성분과 European madder 로불리는 Alizarin 색소의최대흡광파장은각각 430, 480nm 으로보고하였는 데마찬가지로본연구에서사용된 Indian madder 의최대흡광파장이 480-500nm 을 나타낸것과일치하였으며 European madder 에비해 Indian madder 가좀더 Red 색 상을띄는장파장을가졌음을확인하였다. K/S Values 8 7 6 5 4 3 2 1 0 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 Wavelength(nm) Fig 5. K/S values of fabrics dyed with Indian madder Cotton 4 Cotton 7 Cotton 10 Silk 4 Silk 7 Silk 10 Wool 4 Wool 7 Wool 10
18 <Fig 6> 는 African marigold( 메리골드 : 이후 MG로약칭함 ) 를이용하여염액의 ph를 4, 7, 10으로조절하여 cotton, silk, wool직물을각각염색된후 400nm~700nm 범위의흡광도를측정하여 K/S값을나타낸것이다. MG로염색된 cotton, wool직물의최대흡광파장이모두 440nm에서나타났다. silk 직물염색의경우염액의 ph에따라 ph4, ph7조건에서는 460nm에서, ph10에서는 440nm에서나타났으며 ph4, ph7조건에서의 silk직물염색은 K/S값이각각 6.83, 6.82로염색성이모든염색조건중가장우수하게나타났다. K/S Values 8 7 6 5 4 3 2 1 Cotton 4 Cotton 7 Cotton 10 Silk 4 Silk 7 Silk 10 Wool 4 Wool 7 Wool 10 0 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 Wavelength(nm) Fig 6.K/S values of fabrics dyed with African marigold <Fig 7> 은 Pomegranate ( 석류 : 이후 PM으로약칭함 ) 를이용하여염액의 ph를 4, 7, 10으로조절하여 cotton, silk, wool직물을각각염색된후 400nm~700nm 범위의 K/S값을나타낸것이다. PM으로염색된 cotton, wool직물은모두 400nm에서최대흡광파장이나타나고있으나 silk직물은최대흡광파장이 440nm에서각각나타나고있다. ph4조건에서의 silk직물염색은 K/S값이 3.62로모든염색조건중가장우수한염색성을나타냈다.
19 K/S Values 6 5 4 3 2 1 Cotton 4 Cotton 7 Cotton 10 Silk 4 Silk 7 Silk 10 Wool 4 Wool 7 Wool 10 0 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 Wavelength(nm) Fig 7. K/S values of fabrics dyed with Pomegranate <Fig 8> 는각염료별 ph조건에따른직물염색의최대흡광파장에서의 K/S값을나타낸그림이다. MD로염색된 cotton, silk직물에서는 500nm, wool직물에서는 480nm에서측정하였고, MG로염색된 cotton, wool직물에서는 440nm, silk직물에서는 460nm에서측정하였으며, PM으로염색된 cotton, wool직물에서는 400nm, silk직물에서는 440nm에서측정된값으로나타내었다. 각염료별염색직물의염색성을평균K/S값으로비교해보면, MD로염색된직물은 1.37~7.69( 평균 4.63) 이고, MG로염색된직물은 0.76~6.83( 평균 3.82) 이며, PM으로염색된직물은 0.52~3.62( 평균 1.53) 로나타나 PM으로염색된직물들의염색성은 MD와 MG에비하여현저히낮음을확인하였다. MG, MD로염색된직물들의 ph10 조건의염색성은 ph4 또는 ph7 에비해현저히낮게나타났으며, ph7보다 ph4에서염색성이더높음을확인하였다. ph4조건의 MD와 MG의염색에서염착성을비교해보면, MD로염색된 wool직물이 K/S값이 7.69로가장높게나타났고 MG로염색된 silk직물, MD로염색된 silk직물순으로 K/S값이각각 6.83, 6.64로나타나우수한염착성을보였다. 이처럼 ph4에서 wool, silk직물이염색성이좋은것은단백질계섬유가카르복시기 (-COOH), 아미노기 (-NH2) 를동시에가지는데, 등전점이각각 ph4.8(wool), ph4.9(silk) 로써등전점보다낮은산성염액에서섬유는양이온을띠게되어이때음이온성산성염료와이온결합 (-CONH-) 의메카니즘으로설명할수있다 ( 이연순등, 1997). MG로염색
20 된 cotton, wool 직물역시 4.25, 3.83 로양호한염착성을나타냈으며 MD 로염색된 cotton 직물염색에서는 K/S 값 3.09 으로가장낮은염착성을보였다. 즉, MD 로염색된 wool 직물과 MG 로염색된 silk 직물가장우수한염착성을가진것을알수있다. 일 반적으로대부분의천연염료는섬유소계직물에는염착이잘되지않는데 ( 신윤숙, 2000), MG로염색된 cotton직물의 K/S값이 (4.25) MD, PM으로염색된 cotton직물의 K/S값 (3.08, 1.01) 과비교하여높게나타난것으로볼때, cotton직물이 MG염료에대해서는우수한염색성을확인하였다. 섬유소계섬유는 MG 색소성분과화학적으로결합할수있는염착좌석이거의존재하지않지만 MG의주색소인 lutein이이중결합의수가 11개로긴선형구조로되어있어직선상의비결정영역의확산으로인한물리적인결합으로 cotton직물에서우수한염색성을나타낸것으로추측된다 ( 김경선, 2007). PM(Wool, ph10) PM(Wool, ph7) PM(Wool, ph4) PM(Silk, ph10) PM(Silk, ph7) PM(Silk, ph4) PM(Cotton,pH10) PM(Cotton, ph7) PM(Cotton, ph4) MG(Wool, ph10) MG(Wool, ph7) MG(Wool, ph4) MG(Silk, ph10) MG(Cotton,pH10) MG(Cotton,pH7) MG(Cotton,pH4) MD(Wool, ph10) MD(Silk, ph10) MD(Cotton,pH10) MD(Cotton, ph7) MD(Cotton, ph4) MG(Silk, ph7) MG(Silk, ph4) MD(Wool, ph7) MD(Wool, ph4) MD(Silk, ph7) MD(Silk, ph4) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 K/S Value Fig 8. K/S value according to the ph condition at the wavelength of maximum absorption
21 <Table 5> 는 ph4, 7, 10 조건에서염색된직물들의 ΔE, L*, a*, b* 와 Munsell value로나타낸표이다. ph4조건의염색값만을살펴보면, MD로염색된 silk직물이가장우수한염색성을나타냈으며, MD로염색된 wool직물 MG로염색된 silk직물, MD로염색된 cotton직물순으로역시좋은염색성을보였다. 이외 MG로염색된 cotton직물, wool직물순으로양호한염색성을나타냈다. 하지만 PM으로염색된직물들은 <Fig 8> 에서 K/S값을살펴본것과마찬가지로 ΔE값이낮게나타났으며채도값도낮게나타나선명한색상을내지못하였다. Table 5. Effect of dyebath ph on the dyeing characteristics of fabrics dyed with Indian madder, African marigold, Pomegranate Dye Fabric ph L* a* b* ΔE H Munsell values V/C 4 48.54 23.79 0.99 54.03 9.86 RP 4.71/4.7 Cotton 7 49.84 23.75 0.79 52.86 9.69 RP 4.83/4.72 MD MG Silk Wool Cotton Silk Wool 10 61.07 19.45 4.64 40.88 5.00 R 5.94/3.97 4 41.14 33.49 7.47 64.93 2.68 R 3.99/6.78 7 41.25 31.42 6.715 63.73 2.61 R 4.00/6.31 10 52.49 22.24 11.89 50.27 8.55 R 5.09/4.79 4 39.78 29.27 12.65 59.03 6.20 R 3.86/6.0 7 40.59 28.03 12.44 57.71 6.52 R 3.94/5.75 10 50.51 24.68 14.89 47.52 8.90 R 4.9/5.42 4 58.95-0.04 30.84 46.57 5.94 Y 5.73/4.60 7 60.52 3.18 30.63 45.34 3.88 Y 5.88/4.73 10 71.188 1.70 12.48 27.12 5.40 Y 6.96/2.14 4 51.46 3.47 32.72 54.93 4.02 Y 4.99/4.93 7 52.92 8.10 35.25 55.61 1.72 Y 5.13/5.56 10 59.32 5.81 26.33 44.72 2.18 Y 5.76/4.29 4 57.33 1.66 26.21 35.58 4.76 Y 5.57/4.02 7 59.03 2.36 24.45 33.45 4.24 Y 5.73/3.83 10 60.89 4.61 23.18 31.62 2.67 Y 5.92/3.78 PM Cotton 4 73.62 1.98 14.48 25.66 4.80 Y 7.21/2.43
22 7 69.91-0.97 10.01 27.55 0.77 GY 6.83/1.82 10 73.87 1.75 7.62 23.3 6.74 Y 7.23/1.49 4 58.72 2.07 22.11 42.75 4.46 Y 5.70/3.49 Silk 7 60.46 1.44 14.94 38.22 5.25 Y 5.88/2.46 10 63.84 1.56 10.04 33.58 5.88 Y 6.21/1.78 4 66.91 3.24 23.21 25.83 3.62 Y 6.52/3.73 Wool 7 65.37 2.63 15.33 25.36 4.05 Y 6.37/2.58 10 66.77 3.03 10.56 24.13 3.62 Y 6.51/1.92 <Fig 9> 는 ph조건에따른염색직물들의색좌표지수 a*,b* 값을나타낸그림이다. MD로염색된직물들은 Red색상을나타내는 a* 값이높게나타났고 MG와 PM은 Yellow색상을나타내는 b* 값이높게나타났다. 이어서 <Table 5> 에나타난바와같이 MD로염색된직물들의 a* 값이높아질수록, MG, PM으로염색된직물들의 b* 값이높을수록 ΔE값역시높아지는것을알수있다. MD로염색된직물에서는 ph4조건에서 a* 값이높게나타났으며 MG로염색된 cotton, wool직물역시 ph4조건에서 b* 값이높게나타났으며 silk직물에서는 ph4와 ph7이비슷한정도로높았다.mg와 PM으로염색된직물들의색상은같은 Yellow계색상이지만 PM염색직물의 b* 값 (14.25) 은 MG염색직물의평균 b* 값 (26.90) 보다현저히낮음을확인하여혼합염료로 PM보다 MG가적절하다고판단하였다. a)madder b)marigold c) Pomegranate 35 25 35 25 35 25 a*, cotton a*, silk 15 5 15 5 15 5 a*, wool b*, cotton b*, silk -5 ph4 ph7 ph10-5 ph4 ph7 ph10-5 ph4 ph7 ph10 b*, wool Fig 9. a* and b* values of fabrics dyed with MD&MG&PM according to ph conditions
23 <Fig 10> 는 ph조건에따른염색직물들의색차 (ΔE) 값을나타낸그림이다. ΔE값은 K/S Value에서살펴본바와마찬가지로 ph4와 ph7의염액에서는염색이잘되었으나 ph10에서는 ph4와 ph7에비해염색성이낮게나타났다. 이와같이 silk, wool직물은 ph10에서의염색은염색성이낮을뿐아니라알칼리성에의해섬유의손상도우려되므로염색조건으로적절치않다. ph4와 ph7만을살펴보면, MG로염색된 silk 직물을제외한모든직물에서 ph4조건의염색성이 ph7보다높다는것을알수있다. MG로염색된 silk직물의 ph4와 ph7의 ΔE값은각각 54.93과 55.61로차이가없으므로염색의 ph는 4로하는것이적절하다. 70 60 50 ΔE 40 30 20 ph4 ph7 ph10 10 0 Cotton, Cotton, Cotton, Silk, Silk, Silk, Wool, Wool, Wool, MD MG PM MD MG PM MD MG PM Fig 10. ΔE values of the fabrics dyed with MD& MG& PM 2. Indian madder 와 African marigold 의혼합염색에의한직물별염색 성 앞에서 ph 조건에따른 MD, MG, PM 염료를이용한직물들에대한염색성을검토하였 고, 혼합염색을위하여 MD 와 MG 염료를선정하였고, ph 조건은 4 로하였다. Orange 색 상을연출하기위해꼭두서니와메리골드의배합비율달리하여 5 단계의염색물을얻
24 었고염색성을검토하였다. MD와 MG로혼합염색한후혼합비율에따른직물들의최대흡광파장을알아보았다. MD로염색된 cotton직물의최대흡광파장은 500nm에서나타났고, MG로염색된 cotton직물은 440nm에서나타났다. 혼합염색의 MD80+MG20비율일때 480nm에서최대흡광파장이나타나다가 MD60:MG40부터 MD20:MG80까지는모두 440nm에서최대흡광파장이나타났다. 즉, MD의비율이많을때에도최대흡광파장이 MG에가까운파장이거나 MG와동일한파장이나타나는것을알수있는데, 이는 cotton직물의혼합염색시 MG의영향이크다는것을확인할수있었다. MG, MD로염색된 silk직물의최대흡광파장은각각 460nm, 500nm이며혼합비율에따라순서대로 (MD20+MG80, MD40+MG60, MD50+MG50, MD60+MG40, MD80+MG20) 460nm, 460nm, 460nm, 480nm, 480nm에서최대흡광파장이나타났다. 혼합염색된 cotton직물과마찬가지로혼합염색된 silk직물에서도 MD보다는 MG 에가까운최대흡광파장을보여 MD보다는 MG의영향을좀더받는것을확인하였다. MG, MD로염색된 wool직물의최대흡광파장은각각 440nm, 480nm이며혼합비율에따라순서대로 (MD20+MG80, MD40+MG60, MD50+MG50, MD60+MG40, MD80+MG20) 440nm, 440nm, 480nm, 480nm, 480nm에서최대흡광파장이나타났다. 혼합비율을 1:1로염색된직물의최대흡과파장이 480nm으로 MD로염색된 wool 직물의최대흡광파장과동일한것으로볼때, 혼합염색된 silk, cotton직물과는달리 wool직물에서는 MG보다는 MD의영향이더끼치는것을알수있다. <Fig 11> 는위에서살펴본혼합비율에따른염색직물들의최대흡광파장에서 K/S값을나타낸그림이다. silk직물이 5.5-6, wool직물이 4-6, cotton직물이 2.5-4.5값을나타내어전체적으로볼때 silk, wool, cotton직물순으로염착성이좋게나타났다. 혼합비율에따른염착성을비교하자면, MG비율이높을수록 cotton직물의염착성이좋았으며 MD비율이높을때는 wool직물의염착성이좋음을확인하였다. silk직물의경우에는비율에따라 K/S값의차이가 0.5로거의비슷한염착성을나타냈다.
25 MD : MG 80 : 20 MD : MG 60 : 40 MD : MG 50 : 50 MD : MG 40 : 60 MD : MG 20 : 80 Wool Silk Cotton 0 1 2 3 4 5 6 7 K/S values Fig 11. K/S value according to the mixed ratio at the wavelength of maximum absorption <Table 6>, 은 ph4의조건에서 MD와 MG의단독염색을포함한 coton직물에대한혼합염색의 ΔE, L*, a*, b* 와 Munsell value를직물별로나타낸표이다. <Fig12> 은 cotton직물에대한혼합염색의색상을 munsell색상환으로나타낸그림이다. cotton직물염색에서는 MD80+MG20를제외한나머지혼합비율에서는모두 a* 값보다 b* 값이높게나타나 MG의 Yellow색상이 MD의 Red색상보다더강하게영향을끼치는것으로확인되었다. 가장 Orange색상에근접하게나타나는혼합비율은 a*, b* 의중간값혹은색상 (Hue) 값 5.0YR을기준으로하여확인하였다. 이에따라 MD60:MG40의비율에서가장 Orange색상에근접하게나타났으며 MD보다는 MG영향이더크다는것을확인하였다. Munsell 색상값으로본단독염색에서의 MD, MG는각각 9.86RP, 5.94Y이며혼합비율순으로 (MD20+MG80, MD40+MG60, MD50+MG50, MD60+MG40, MD80+MG20) 1.71Y, 8.18YR, 6.48YR, 4.76YR, 9.3R의값을갖고, R-Y색상계의범위를나타냈다. 또한 MG비율이높을수록밝기 (L*) 와채도 (C) 값이높았다. Table 6. Characteristics of cotton fabric dyed with mixed dye
26 Dye Ratio MD : MG L* a* b* ΔE Munsell values H V/C 0 : 100 58.95-0.04 30.84 46.57 5.94 Y 5.73/4.60 20 : 80 55.59 6.75 26.67 45.91 1.71 Y 5.39/4.37 40 : 60 53.32 11.79 22.13 46.87 8.18 YR 5.17/4.24 50 : 50 53.10 13.22 19.06 46.33 6.48 YR 5.15/4.04 60 : 40 52.84 14.81 17.38 46.53 4.76 YR 5.12/4.07 80 : 20 50.91 19.09 10.6 48.31 9.3 R 4.94/4.07 100 : 0 48.54 23.79 0.99 54.03 9.86 RP 4.71/4.7 Fig 12.Munsell color of cotton fabric dyed with mixed dye <Table 7> 은 ph4 의조건에서 MD 와 MG 의단독염색을포함한 silk 직물에대한혼 합염색의 ΔE, L*, a*, b* 와 Munsell value 를직물별로나타낸표이다. <Fig 13> 은 cotton 직물에대한혼합염색의색상을 Munsell 색상환으로나타낸그림이다.
27 silk직물의혼합염색에서 a*, b* 값은전체적으로비율에따라반비례적으로균등하게나타나는경향을보이며, a*, b* 의중간값혹은색상 (Hue) 값 5YR을기준으로 MD50+MG50비율에서가장 Orange색상에근접하게나타났다. Munsell 색상값으로본단독염색에서의 MD, MG는각각 2.68R, 4.02Y이며혼합비율순으로 (MD20+MG80, MD40+MG60, MD50+MG50, MD60+MG40, MD80+MG20) 8.63YR, 4.96YR, 3.24YR, 1.42YR, 8.23R의값을갖고, R-YR색상계의범위를나타냈다. MD80+MG20비율에서 R계색상을나타냈으며나머지혼합염색에서는모두 YR색상값을나타냈다. cotton직물의혼합염색과비교했을때전체적으로 R에가까운 YR값을보임을확인하였다. 밝기 (L*), 채도 (C) 의경향은 MG비율이높을수록밝기 (L*) 값은높아지고 MD비율이높을수록채도 (C) 가높아졌다. Table 7. Characteristics of silk fabric dyed with mixed dye Dye Ratio MD : MG L* a* b* ΔE Munsell values H V/C 0 : 100 51.46 3.473 32.72 54.93 4.02 Y 4.99/4.93 20 : 80 49.53 12.56 27.04 54.13 8.63 YR 4.80/4.87 40 : 60 47.06 17.48 22.70 55.78 4.96 YR 4.56/4.91 50 : 50 45.74 19.63 20.13 56.74 3.24 YR 4.43/4.92 60 : 40 44.33 21.91 17.97 58.15 1.42 YR 4.3/5.04 80 : 20 44.08 26.92 14.95 59.70 8.23 R 4.28/5.72 100 : 0 41.14 33.49 7.47 64.93 2.68 R 3.99/6.78
28 Fig 13. Munsell color of silk fabric dyed with mixed dye <Table 8> 은 ph4 의조건에서 MD 와 MG 의단독염색을포함한 wool 직물에대한혼 합염색의 ΔE, L*, a*, b* 와 Munsell value 를직물별로나타낸표이다. <Fig 14> 은 cotton 직물에대한혼합염색의색상을 Munsell 색상환으로나타낸그림이다. wool직물에서는 a*, b* 의중간값혹은색상 (Hue) 값 5YR을기준으로볼때 MD20:MG80비율에서가장 Orange색상에근접하게나타났으며 cotton직물과달리 MG보다는 MD의영향을받는것을확인하였다. Munsell 색상값으로본단독염색에서의 MD, MG는각각 6.20R, 4.76Y이며혼합비율순으로 (MD20+MG80, MD40+MG60, MD50+MG50, MD60+MG40, MD80+MG20) 5.57YR, 2.10YR, 0.75YR, 9.56R, 7.95R의색상값을갖고, R-YR색상계의범위를나타내었다. 이는 yellow색상을나타내는 b* 값보다는 Red색상을나타내는 a* 값이영향을끼쳐전체적으로 R계에가까운 R 또는 YR색상값을가지는것을알수있다. 또한밝기 (L*) 와채도 (C) 값은 silk직물의혼합염색에서와같이 MG비율이높을수록밝기 (L*) 값은
29 높아지고 MD 비율이높을수록채도 (C) 값은높아졌다. Table 8. Characteristics of wool fabric dyed with mixed dye Dye Ratio MD : MG L* a* b* ΔE Munsell values H V/C 0 : 100 57.33 1.66 26.21 35.58 4.76 Y 5.57/4.02 20 : 80 53.23 16.01 22.14 40.73 5.57 YR 5.16/4.76 40 : 60 48.98 21.54 19.51 46.46 2.10 YR 4.75/5.22 50 : 50 47.54 23.31 18.08 48.40 0.75 YR 4.61/5.34 60 : 40 46.40 25.83 17.44 50.61 9.56 R 4.5/5.72 80 : 20 43.85 28.12 15.26 53.85 7.95 R 4.25/5.98 100 : 0 39.78 29.27 12.65 59.03 6.20 R 3.86/6.01 Fig 14. Munsell color of wool fabric dyed with mixed dye
30 <Fig 15> 은혼합비율에따른혼합염색에서측정된색차값 (ΔE) 을직물별로, 혼합비율별로비교고찰함으로써염색성을알아보고자나타낸그림이다. 혼합비율순서대로 (MG100, MD20+MG80, MD40+MG60, MD50+MG50, MD60+MG40, MD80+MG20, MD100) ΔE값은점점높게나타났다. 즉, cotton, silk, wool직물에서 MD염료가많이배합될수록ΔE값이높아져염색성이좋아지는것을알수있다. 이는모든직물에대한단독염색에서도 MD의 ΔE이 MG의 ΔE보다높기때문인것으로보인다. 70 60 50 ΔE 40 30 20 10 Cotton Silk Wool 0 MG MD : MD : MD : MD : MD : MD 100 MG MG MG MG MG 100 20 : 80 40 : 60 50 : 50 60 : 40 80 : 20 Fig 15. ΔE value of the fabrics dyed with mixed dye
31 3. 염색견뢰도 Table 9. Colorfastness to washing of dyed fabrics Test Washing Fading Staining Fabric Coton Silk Wool Cotton* Silk* Silk** Wool* Wool*** Dye ratio MD 1.5 2 1 4.5 5 4.5 4 3 MG 1 1 1 5 5 4.5 5 5 PM 3.5 1 3.5 5 5 4.5 5 4 MD : MG 80: 20 MD : MG 60 : 40 MD : MG 50 : 50 MD : MG 40 : 60 1 1.5 1 4 4.5 4.5 3.5 3 1 1.5 3.5 4.5 4.5 3.5 4 3 1 4 3.5 4.5 5 3.5 4 3.5 1 4 3.5 4.5 5 3.5 4.5 4 MD : MG 1 3.5 4 5 5 3.5 4.5 5 20 : 80 Attached fabric : *(Cotton), **(Silk), ***(Wool) <Table 9> 는 ph4조건에서의 MD, MG, PM의단독염색과 MD와 PM의혼합염색의세탁견뢰도를나타낸표이다. 우선변퇴색을살펴보면, MD, MG로염색된직물들은 1~2등급, PM으로염색된직물들은 1~3.5 등급으로전체적으로낮게나타났다. 혼합염색된직물들은 3.5~4.0등급을나타내어단독염색한직물과비교하였을때높게나타났다. 단혼합염색의 cotton직물에서는 1등급으로낮게나타났다. 이어서오염도를살펴보면, 단독염색과혼합염색된직물들은대체로 3.5~5등급으로우수하지만, MD로염색된 wool직물과 MD염료비율이높아지는혼합염색된 wool직물에서는 wool첨부백포를하였을때 3등급으로낮게나타났다. 따라서 cotton직물은물세탁이가능하지만견뢰도가매우낮고 silk, wool직물은견뢰도가낮을뿐더러손상도염려되므로드
32 라이클리닝을하는것이적절하다. Table 10. Colorfastness to dry cleaning and light of dyed fabrics Test Dry cleaning Light Fading Staining Fading Fabric Cotton Silk Wool Cotton* Silk* Wool* Cotton Silk Wool Dye ratio MD 4.5 5 4.5 4.5 4.5 4.5 3.5 3.5 4 MG 4.5 5 4.5 5 5 5 4.5 4.5 3.5 PM 4.5 2 4 5 5 5 1 2.5 1 MD : MG 80: 20 MD : MG 60 : 40 MD : MG 50 : 50 MD : MG 40 : 60 4 4 4.5 5 5 5 3.5 4 3.5 4 4 4 5 5 5 4 4.5 3.5 4 4 4.5 5 5 5 4 4.5 3 4.5 4 4.5 5 5 5 4 4.5 3.5 MD : MG 5 5 4.5 5 5 5 4.5 5 4.5 20 : 80 Attached fabric : *(Cotton) <Table 10> 는 ph4조건에서의 MD, MG, PM의단독염색과 MD와 PM의혼합염색의드라이클리닝견뢰도, 일광견뢰도를나타낸표이다. 우선변퇴색을살펴보면, 단독염색과혼합염색된직물들의드라이클리닝견뢰도대체로 4~5등급으로높게나타났으며일광견뢰도역시 3.5~5등급으로양호하게나타났다. 단 PM염색및혼합염색된 wool 직물에서는일광견뢰도가 1~1.5등급으로낮게나타났다. 오염도를살펴보면, 전체적으로 4.5등급으로매우우수하게나타났다.
33 Ⅴ. 결론 1. 염료별 ph조건에따른직물염색의최대흡광파장에서의 K/S값은꼭두서니로염색된 cotton, silk직물에서는 500nm, wool직물에서는 480nm에서측정하였고, 메리골드로염색된 cotton, wool직물에서는 440nm, silk직물에서는 460nm에서측정하였으며, 석류로염색된 cotton, wool직물에서는 400nm, silk직물에서는 440nm에서측정된값으로나타내었다. 2. 각염료별염색된직물들의평균K/S값은꼭두서니가 4.63, 메리골드가 0 3.82, 석류가 1.53로나타났다. 석류염색에서의염착성은꼭두서니와메리골드염색에비하여현저히낮음을확인하였다. ph조건에따른염색직물의염착성은염료종류에상관없이 ph10 조건이 ph4 또는 ph7에비해현저히낮게나타났으며, ph7보다 ph4에서더높음을확인하였다. 3. 꼭두서니와메리골드의 ph4 염액에서염색된직물별 K/S값을비교해보면꼭 두서니로염색된 wool 직물이 7.692 로가장높게나타났고메리골드로염색된 silk직물, 꼭두서니로염색된 silk직물순으로각각 6.825, 6.638로우수한염착성을보였다. 메리골드로염색된 cotton, wool직물역시 4.251, 3.826로양호한염착성을나타냈으며꼭두서니로염색된 cotton직물에서는 3.086으로가장낮은염착성을보였다. 즉, 꼭두서니로염색된 wool직물과메리골드로염색된 silk 직물이가장우수한염착성을가진것을알수있다. 특히메리골드의염색에서 cotton직물에대한 K/S값이 (4.25) 꼭두서니, 석류로염색된 cotton직물의 K/S 값 (3.08, 1.01) 과비교하여높게나타난것으로볼때메리골드염료에대해서는우수한염색성을확인하였다 4. 꼭두서니로염색된직물에서는 red색상을나타내는 a* 값이높게나타났고메리골드와석류로염색된직물에서는 yellow색상을나타내는 b* 값이높은것을확인하였다. 꼭두서니염색에서는모든직물에서 ph4조건에서 a* 값이높게나타났으며메리골드염색에서 cotton, wool직물역시 ph4조건에서 b* 값이높게나타났고 silk직물에서는비슷한정도로높게나타났다. 메리골드와석류의염색색상
34 은같은 yellow계이지만메리골드가석류에비하여 b* 값이현저히낮음을확인하여혼합염료로석류보다메리골드가적절하다고판단하였다. 5. ph에따른단독염색에서직물별색차값 ( 평균ΔE) 의결과는다음과같다. 꼭두서니염색에서 cotton직물이 49.3, silk직물이 59.64, wool직물이 54.76이다. 메리골드염색에서 cotton직물이 39.68, silk 51.07, wool직물은 33.55이다. 석류염색에서에 cotton직물이 25.5, silk직물이 38.19, wool직물이 25.1이다. 꼭두서니염색에의 silk직물이가장우수한염색성을나타냈으며, 꼭두서니염색에서의 wool직물, 메리골드염색에서의 silk직물, 꼭두서니염색에서의 cotton직물순으로역시좋은염색성을보였다. 이외메리골드염색에서의 cotton직물, wool직물순으로양호한염색성을나타냈다. 하지만석류염색은 K/S값에서살펴본바와같이역시가장좋지않은염색성을보였다. 또한염료의종류에상관없이 ph4와 ph7의염액에서는색차값이높았으나 ph10에서는낮게나타났다. 6. 꼭두서니와메리골드의혼합염색에서는혼합비율에따라 R-Y색상계의범위를나타냈다.. Orange색상을 munsell 색상값의 5.0YR을기준으로비교했을때 cotton직물은꼭두서니60과메리골드40으로할때, silk직물은꼭두서니50과메리골드50 일때, wool직물은꼭두서니20과메리골드80을혼합비율로하였을때 Red와 Yellow의중간색을얻을수있었다. cotton직물에서는꼭두서니보다는메리골드가더영향을끼치고 wool직물에서는메리골드보다는꼭두서니의영향을받는것을확인하였다. 7. cotton, silk, wool 직물에대한혼합염색에서꼭두서니염료의비율이많을수록 ΔE값이높게나타났다. 이는단독염색시에도꼭두서니의염색성이메리골드보다높게나나타난것과동일한결과이다. 8. 세탁견뢰도-변퇴색을살펴보면, 혼합염색된직물들은 3.5~4.0등급을나타내어단독염색된직물들 (1~3.5등급) 비교하였을때높게나타났다. 단혼합염색의 cotton직물에서는 1등급으로낮게나타났다. 세탁견뢰도-오염도를살펴보면, 단독염색과혼합염색된직물들은대체로 3.5~5등급으로우수하였다. 단, 꼭두서니염색및꼭두서니비율이높은혼합염색의 wool직물에서는 wool첨부백포를하였을때 3등급으로낮게나타났다. 9. 드라이클리닝견뢰도-변퇴색은대체로 4~5등급으로높게나타났다. 일광견뢰도
35 - 변퇴색역시 3.5~5 등급으로양호하게나타났다. 단석류염색및혼합염색된 wool 직물에서는일광견뢰도가 1~1.5 등급으로낮게나타났다. 드라이클리닝견뢰 도 - 오염도는전체적으로 4.5~5 등급으로매우우수하게나타났다.
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41 Appendix 1. Fabrics dyed with MD&MG&PM according to ph conditions Appendix 2. Fabrics dyed with mixed dye
42 ABSTRACT This study uses mixed Indian natural dyes that can be easily purchased to review the diversity of natural dye colors and dye property of fabrics. For color diversity of natural dyes, mutual combination of dye extraction and dye method should be possible. By using madder, marigold, and pomegranate purchased from a import company called Aram Inc., dye property on cotton, silk, and wool fabrics was reviewed. Also, the combination ratio of madder and marigold was varied to present orange type color to have 5 steps of dyed fabric. The purchased natural dye material was set to dye condition for even and systematic dyeing in which the following results were gained. 1. For average K/S value on cotton, silk, and wool fabric followed by ph conditions, madder, marigold, and pomegranate showed to have 4.63, 3.82, and 1.53 values that dyeing characteristics of pomegranate was shown to be noticeably lower than marigold. For dyeing characteristics of dyed fabric by ph conditions, it was shown to be remarkably lower than ph 10, ph4 or ph 7 and was found that ph4 had better dyeing characteristics than ph7. 2. For the K/S values of dyed fabric by madder and marigold in ph4 condition, wool fabric dyed by madder was highest with 7.70 value and silk fabric dyed by marigold and madder showed to have outstanding dyeing characteristics with 6.83 and 6.64 values. Cotton and wool fabrics dyed by marigold also showed fair dyeing characteristics by 4.25 and 3.83, and cotton fabric dyed by madder showed lowest dyeing characteristics by 3.09. Thus, it could be seen that wool fabric dyed by madder and silk fabric dyed by marigold showed the most outstanding dyeing characteristics. Especially, the K/S value of cotton fabric dyed by marigold (4.25) was higher than cotton fabric dyed by pomegranate (3.08, 1.01) that it can be found that cotton fabric has outstanding dye characteristics on marigold.
43 3. Fabrics dyed by madder showed high value of a* showing red color and ph 4 had the highest value. Marigold and pomegranate showed high b* value showing yellow color. Cotton fabrics and wool fabrics dyed by marigold also showed high b* value in ph 4 condition and silk fabrics also had high value in ph4 and ph 7. Marigold had high b* value compared to pomegranate dye and was found to be dyed as clear yellow with high chroma as marigold was used in mixed dye. 4. The color difference value(δe) average of fabrics dyed by madder was 49.30, 59.64, and 54.76 for cotton, silk, and wool fabrics and the color difference average of fabrics dyed by marigold was 39.7, 51.07, and 33.55. The color difference value average of fabrics dyed by pomegranate was 25.50, 38.19, and 25.10 for cotton, silk, and wool fabrics. Thus, silk fabrics dyed by madder showed the most outstanding dyeing property and wool fabric dyed by madder, silk fabric dyed by marigold, and cotton fabric dyed by madder showed good dyeing property in order. Also, color difference values were high in ph 4 and ph 7 regardless of dye material types, but were shown to be low in ph 10. 5. In mixed dye of madder and marigold, range of R-Y color system was shown by mixture ratio. Comparing orange color to the standard of 5.0YR Munsell color value, cotton fabric showed the closest color to 5.0YR with 60:40 ratio of madder and marigold, silk fabric with 50:50 ratio of madder and marigold, and wool fabric with 20:80 ratio of madder and marigold. It was found that marigold has more influence than madder in cotton fabric and that madder has more influence than marigold in wool fabric. Wool fabric has great dyeing characteristics on madder that red color could be clearly made with even small ratio. 6. Washing colorfastness-fading color were shown to have grades 3.5 ~ 4.0 in mixed dyes which were high compared to solely dyed fabrics (grades 1 ~ 3.5). However, cotton fabrics of mixed dyes all showed to be low with grade 1 regardless of mixture ratio. Looking into the washing colorfastness- level, all dyed fabrics were outstanding with grades 3.5 ~ 5. However, wool fabrics with
44 mixed dye of high madder ratio showed to be low with grade 3 when adding cotton to cloth. 7. Dry cleaning colorfastness- Fading color was shown to be high with grades 4 ~ 5 in all dyed fabrics. Sunlight colorfastness- Fading color had fair grade of 3.5 ~ 5. However, wool dyed fabric had low sunlight colorfastness of grades 1 ~ 1.5. Dry cleaning colorfastness-staining level was very outstanding with grade 4.5~5.