한국의류산업학회지제14권제2호, 2012 <연구논문> J. Kor. Soc. Cloth. Ind. Vol. 14, No. 2, pp.320-330(2012) http://dx.doi.org/10.5805/ksci.2012.14.2.320 구아바잎추출액을이용한직물의천연염색 (II) - 면직물의염색성과기능성 - 한미란 이정숙 경상대학교의류학과 Natural Dyeing of Fabrics with Guava (Psidium guajava L.) Leaf Extract II - Dyeability and Functional Property of Cotton Fabrics - Mi Ran Han and Jeong Sook Lee Dept. of Clothing & Textiles, and Engineering Research Institute, Gyeongsang National University; Jinju, Korea Abstract : The natural dyeing of cotton fabrics with guava leaf extract was investigated. The temperature and time of dyeing are and for eighty minutes, respectively. In addition, the dyebath has been set at ph 5. Sn pre-mordanted fabrics showed the highest K/S value. Regardless of dyeing temperature, K/S values were high when Al, Cu, Femordanted fabrics were dyed in post-mordanting and Sn-mordanted fabrics were dyed in pre-mordanting. The K/S value of dyeing fabrics could be increased with repetitive dyeing and mordanting. Compared to untreated dyed fabrics, the K/ S values of fabrics which had been treated with soybean milk, chitosan and gall nut tannin were increased. The changed surface colors of fabrics that were treated with soybean milk, chitosan and gall nut tannin were Y, YR and achromatic colors. Fabrics dyed with alkaline water extract showed reddish color. Sn-mordanted fabrics dyed with acidic water extract showed vivid yellowish color, and Cu-mordanted fabrics dyed with ethanol extract showed yellowish green color. In case of Sn-mordanted fabrics, the washing fastness was level 4. The dry cleaning fastness also showed very excellent result with level 4-5. The rubbing fastness was better in dry rubbing than in wet rubbing of the fabrics. For the light fastness, all dyed fabrics showed low fastness. For antibacterial activity, the powder of guava leaf extract and the dyed fabrics with guava leaf extract showed 99.9% of high antibacterial activity. All dyed fabrics showed higher deodorization and UV protection rate than control fabric. Key words: guava leaf extract( 구아바잎추출액 ), dyeability( 염색성 ), functional property( 기능성 ), color fastness( 염색견뢰도 ) 1. 서론 구아바 (Psidium guajava L.) 는열대및아열대기후에서생산되는과수작물로서과실, 나무껍질, 씨앗, 잎및뿌리의모든부위가의약제나식품으로이용되고있다. 오랫동안민간의약으로서설사, 이질, 급성위장염증의치료에이용되어왔고 (Gutiérrez et al., 2008), 정유, 테르페노이드, 플라보노이드, 타닌산등과같은식물성화합물이다량함유되어있다 (Jaiarj et al., 2000). 보통구아바잎은차로우려먹음으로써폴리페놀성분에의해고혈당저하, 항산화효과를나타내고있는데 (Deguchi et al., 2000), 최근당뇨유발모델동물에서그효과가입증되고있다 (Ojewole, 2005). 일본에서는구아바차음료를 특정보건용식품 으로표시허가하였으며, 미국 FDA에서는구아바잎추출물을 2003년도의 EAFUS(Everything Corresponding author; Jeong Sook Lee Tel. +82-55-772-1452, Fax. +82-55-772-1459 E-mail: jslee@gnu.ac.kr Added to Food in the United States) 리스트에정식등재되어식품으로서안전하게사용될수있다고명시한바있다 (Jo et al., 2009). 현재우리나라에서는의령, 경기도안성, 제주세지역에서주로재배되고있다 (Kim et al., 2010). 이에본연구에서는구아바잎추출액의특성과견직물의염색성에대한제I보에이어식물성섬유인면에대한염색성과기능성을살펴보았다. 면이나마와같은식물성섬유는흡습성, 내세탁성, 제전성, 피부접촉성, 유연성등이우수하여의복재료로많이이용되고있으나 (Lee & Jang, 2010), 염착가능한작용기를많이가지고있는견, 모와같은동물성섬유에비하여섬유구조내에 hydroxyl기 (-OH) 만을유일한염착좌석으로갖고있어염착성이낮은편이다. 또한천연염료의대부분은수용액중에서해리되면음이온성을나타내므로수용액중에서약한음이온성을나타내는면에는천연염색이어렵다 (Kwak, 2009). 따라서본연구에서는먼저면직물의염색조건에따른염색성과기능성을알아보고, 구아바잎추출액에대한면직물의낮은염색성을향상시키기위해서염색과매염의반복염색, 콩즙, 키토산, 오배자타닌등으로가공처리한면직물의염색성을알 320
구아바잎추출액을이용한직물의천연염색 (II) - 면직물의염색성과기능성 - 321 Table 1. Characteristics of fabric Density/(threads/5 cm) Weight Fabric Weave warp weft (g/m 2 ) Cotton 100% plain 175 155 115±5 아보고자하였다. 또한추출용매, 추출시의 ph에변화를주었을때염색물의색상에어떠한영향을주는지색소추출조건에따른색상다양화에대한가능성을검토해보았다. 2. 실험 2.1. 시료및시약본실험에사용한시료는 KS K 0905에규정된표준백포 ( 한국의류시험연구원 ) 를사용하였으며, 그시료의특징은 Table 1에나타내었다. 염재는의령군구아바영농조합법인에서건조된구아바잎 (2009년산 ) 을구입하였다. 실험직전에실험용강제순환식건조기 (FO-600M, ( 주 ) 제이오텍 ) 에서 70 o C에서 60분동안건조시킨후, 분쇄기 (HHM-600, 한일전기 ( 주 )) 를이용하여분말화한후사용하였다. 매염제로는 AIK(SO 4 ) 2 12H 2 O, CuSO 4 5H 2 O, Fe 2 SO 4 7H 2 O, SnCl 2 ( 이하 Al, Cu, Fe, Sn이라함 ), ph 조정용및색소추출용으로구연산 (citric acid, C 6 H 8 O 7 H 2 O) 과수산화나트륨 (sodium hydroxide, NaOH) 은모두 1등급시약을그대로사용하였다. 대두와오배자 (2009년국내산 ) 는삼홍건재약업사에서, 키토산 (medium molecular weight chitosan: MMWC, 200, 000 cps) 은 Sigma 에서구입하여사용하였다. 2.2. 구아바잎염액추출구아바잎색소는복합성분이함유되어있어서색소추출방법을 4가지 ( 증류수, 산성수, 알칼리수, 에탄올 ) 로하여다양한색상을발현시키고자하였다. 먼저구아바잎건조분말 100 g 을증류수 1L에넣고, 60분간진탕항온수조에서동일한염재를 3회반복추출한것을 100% 염색용으로사용하였다. 또한산성수 (ph 3) 및알칼리수 (ph 11) 추출은 ph를달리하여위의방법과동일하게추출하였다. 선행연구 (Patil & Patil, 2001) 에서에탄올추출액의성분에는클로로필성분이포함되어있으므로, 녹색계이외의다른색소를제거하기위해서먼저구아바잎 100 g을증류수에넣고 에서 30분정도끓여서황갈색의물을버리고, 여기에에탄올 1L를넣어 78 o C에서 60분간 2회반복추출한염액을제조하였고, 염색할때는동량의증류수로희석하여사용하였다. 2.3. 염색구아바잎증류수추출액을이용하여면직물 3g에욕비 1:100, 염색온도 (40~100 o C), 염색시간 (40~120분 ), 염욕의 ph (3~11) 를변화시키면서, IR염색기 (KSL-24 Perfect, 고려과학 ) 를사용하여염색하였다. 또한산성수, 알칼리수및에탄올추출액 에따른염색은욕비 1:100, 염색온도 와, 염색시간 80분, 염욕 ph 5로행하였다. 2.4. 매염매염제의종류및매염방법에따른염착량을알아보기위해서 Al, Cu, Fe, Sn 등 4종류의매염제를사용하여, 매염제농도 (5%(o.w.f.)), 욕비 1:100, 60 o C에서 20분간선매염 ( 매염-수세 -건조-염색-수세-건조; Pre라약칭 ) 및후매염 ( 염색-수세-건조-매염-수세-건조 ; Post라약칭 ) 처리하였다. 염색및매염반복에따른염색은후매염법을반복하였다. 2.5. 염착량 (K/S) 및표면색측정구아바잎추출액으로염색한직물은색채계 (UtraScan PRO, HunterLab) 를사용하여 D 65 광원, 10 o 시야, λ max (400 nm) 에서염색포의표면반사율을측정한후 Kubelka-Munk 식에의해 K/S 값을구하였다. K/S = (1-R) 2 /2R (R: 표면반사율, K: 흡광계수, S: 산란계수 ) 또한 CIELAB 표색계의 L *, a *, b *, 채도 C * 및색상각 h 를측색한후, L *, a *, b * 로부터색차 ( E * ab) 를산출하였고 Munsell 표색계변환법에따라 H V/C를구하였다. * E ab = ( L * ) 2 + ( a * ) 2 + ( b * ) 2 2.6. 면직물가공구아바잎추출액에의한면직물의낮은염색성을향상시키기위하여면직물에다음과같은가공처리를하고각각의염색성을검토하였다. 2.6.1. 콩즙처리콩즙은증류수 2L에콩 600 g을 24시간불린후 2분간분쇄하여탈액한후고운면포의주머니에넣고거른액을 100% 콩즙으로하였다. 이것을농도 50% 인콩즙을만들어욕비 1:10으로 에서 30분처리하였다. 2.6.2. 키토산처리키토산수용액을제조하기위하여 2% 아세트산수용액에 0.5%(o.w.b.) 농도의키토산을용해한후욕비 1:50으로 60 o C 에서 30분간처리하여 pick up율 100~110% 로되도록패딩하고자연건조시킨후 150 o C에서 5분간열처리후수세하였다. 2.6.3. 오배자타닌처리오배자 (20% o.w.f.) 를분쇄한후 95 o C에서 30분간 2회반복추출하여욕비 1:100으로 60 o C에서 30분간처리한다음동일한방법으로토주석 3%(o.w.f.) 을처리하여수세한후자연건
322 한국의류산업학회지제 14 권제 2 호, 2012 년 조하였다. 2.7. 염색견뢰도세탁견뢰도는 Launder-O-Meter(Yasuda Model 408, Japan) 를사용하여 KS K ISO 105-C01법에준하여측정하였고, 드라이클리닝견뢰도는 Launder-O-meter(Yasuda Model 408, Japan) 를사용하여 KS K ISO D01에준하여측정하였다. 마찰견뢰도는 Crock meter(atlas Electric Devices Co.(U.S.A)) 를사용하여 KS K 0650에준하여측정하였고, 일광견뢰도는크세논아크등광으로 Weather-O-meter(Atlas Electric Devices Co.(U.S.A) 를사용하여 KS K ISO 105-B02에준하여측정하였다. 2.8. 항균성구아바잎추출액의분말과염색한직물의항균성측정을위해 KS K 0693-2006의방법에준하여항균성을평가하였다. 이때사용한공시균은황색포도상구균 (Staphylococcus aureus ATCC 6538) 과폐렴균 (Klebsiella pneumoniae ATCC 4352) 이며, 균감소율의계산식은아래와같다. A Bacteria reduction rate(%) = ------------- B 100 A where, A : 대조편의 18시간배양후의생균수 B : 시험편의 18시간배양후의생균수 2.9. 소취성소취성은가스검지관법에의해시료크기 10 cm 10 cm, 용기의부피 1000 ml, 주입된암모니아 (NH 3 ) 가스농도 500 µg/ ml, 온도 24 o C, 습도 16% 의시험환경에서 30분, 60분, 90분, 120분후의암모니아가스감소를측정하고, 다음식을이용하여소취율을계산하였다. A Deodorization rate(%) = ------------- B 100 A where, A : blank의가스농도, B : sample의가스농도 2.10. 자외선차단율자외선차단율을측정하기위하여 UV Transmittance Analyzer(Labsphere Co., USA) 를사용하여 KS K 0850에따라크세논아크광원으로 290~400 nm에서의자외선투과량을측정하였다. UV-A 투과량은 315~400 nm 파장범위에서측정하고, UV-B 는 290~315 nm의파장범위에서측정하고, 다음식을이용하여자외선차단율을계산하였다. UV protection (%) = 100-UV transmittance (%) Fig. 1. Effect of dyeing temperature on the K/S values of cotton fabrics dyed with guava leaf extract(50 g/l, 60 min). 3. 결과및고찰 3.1. 염색조건에따른염착량 3.1.1. 염색온도에따른염착량염색온도에따른염착량을알아보기위하여온도를 40~100 o C로 10 o C씩변화시켜염색한결과를 Fig. 1에나타내었다. Fig. 1에서보는바와같이온도를증가시켜도 70 o C~80 o C까지는염착량이오히려감소하는것으로나타났다. 천연염료중에서황벽, 황련등의염기성염료나직접염료에속하는치자, 울금, 샤프란등은직접성이있어면직물에염착성이좋으나대부분의천연염료는염착성이낮은편이다. 또한면직물의염색결과는비교적낮은온도에서염색이잘되고온도를높여도염색성이크게향상되지않거나오히려더낮게나타난연구 (Kim & Yoo, 2003; Lee & Jang, 2010) 와같은결과라고생각된다. 염색온도가상승되면서 를기점으로염착량이약간증가하였는데, 이는염색온도가높아짐으로써염료분자의운동이더욱활발해지고섬유분자의팽윤및이완으로염료의침투가상대적으로더욱용이해졌기때문이라고판단된다. Table 2는염색온도에따른표면색변화를나타낸것이다. 온도가높아질수록 E * ab값이증가하였고, L * 값은온도상승에따라계속감소하여어두워졌다. a * 값은온도와함께꾸준히증가하여적색방향으로이동하였고, b * 값은온도상승에따라큰변화는일어나지않았다. 염색포에서는 a * 값이 3.77인데반해, 염색포에서는 7.13으로나타났고, b * 값은 염색포에서 16.33으로가장높은수치를나타내었고, 염색포에서는 15.87로나타났다. 이러한결과를토대로염색온도에의한염료의열변색은염색포의색상에영향을끼치며, 이로인해나타나는 a * 값과 b * 값의조합은색상의변화를가져올것으로생각된다. C * 값은 에서 16.76으로나타났으며, 이후의
구아바잎추출액을이용한직물의천연염색 (II) - 면직물의염색성과기능성 - 323 Table 2. Effect of dyeing temperature on the L *, a *, b *, C *, h and E * ab value of cotton fabrics dyed with guava leaf extract Temp. ( o C) L * a * b * C * h E * ab 40 83.98 3.77 16.33 16.76 76.70 18.24 50 83.61 4.18 16.22 16.75 75.54 18.52 60 83.17 4.52 15.36 16.01 73.57 18.36 70 82.63 4.76 15.29 16.02 72.69 18.77 80 80.48 5.75 15.64 16.67 69.79 20.88 90 78.09 7.13 15.87 17.39 65.78 23.28 100 77.96 7.31 16.08 17.67 65.54 23.56 온도에서는온도가높아질수록감소하다가 를기점으로 17.39로나타나다시증가하는경향을보였다. 색상각 h에있어서는온도가높아질수록 h값이감소하는경향을보여적색이미지가강하게나타났다. 이러한결과로온도에의해색상의변화가나타나고, 특히 을기점으로표면색의변화가다소심하게나타나므로구아바잎추출액의다양한색상을발현하고자염색온도를 와 로고정하여염색한후비교분석하였다. 3.1.2. 염색시간에따른염착량 Fig. 2는염색시간에의한염착량을나타낸것이다. Fig. 2와같이시간이길어질수록염착량이미미하게증가하다가 80분이상부터는염착평형을나타내었다. 염색포는 40분에서 1.35의 K/S값을보였고, 염색포에서는 1.26으로나타나염색초기에는 염색포가다소높은염착량을보였지만 80 분을기점으로 염색포의 K/S값이더높게나타났다. 이러한현상은높은온도에의해섬유의팽윤이많아지고색소분자의운동량이증가하였기때문으로생각된다. 따라서섬유의팽윤과염착량이적절한상태가되는시간을고려하여이후의 실험에서염색시간은 80분으로고정하여실험하였다. 3.1.3. 염욕의 ph에따른염착량 Fig. 3은구아바잎증류수추출액에구연산과수산화나트륨을사용하여염욕의 ph를 3, 5, 7, 11로조정한후염색한 ph에따른염착량을나타낸것이다. Fig. 3에서보는바와같이, 염색포모두 ph 3에서가장높은염착량이나타났다. 염색포는 ph가높아질수록염착량은거의직선적으로감소하였고, 염색포에서는 ph 7까지는 K/S값이서서히감소하는경향을보이다가 ph 9에서염착량이큰폭으로떨어졌으며 ph 11과는별차이가없었다. 이처럼 ph가높아질수록염착량이현저하게감소하는원인은구아바잎의주성분인 catechin 및타닌이대부분음이온을갖고있기때문으로생각된다 (Han & Lee, 2011). 이에따라염액의산도가너무높을경우색소의용해성이낮아져균염성이떨어지고면직물의촉감이나물성의변화를일으킬수있으므로 ph 3 이하의염욕은바람직하지않은것으로생각되므로 (Kim, 2009) 이후의실험에서는 ph 5로조절한약산성욕에서실험하였다. 이상의결과를통해구아바잎추출액으로면직물을염색시, 염색조건은염색온도,, 염색시간 80분, 염욕 ph 5로선정하였다. 3.2. 매염제종류및매염방법에따른염착량 Fig. 4, 5는매염제의종류와매염방법에따른염착량을나타낸것이다. 먼저매염제에따른염착량을살펴보면 염색포의 Al 선매염포를제외하고는전체적으로무매염포보다매염포에서염착량이높게나타났다. 특히 Sn 선매염포는다른매염포에비해 K/S값이가장높게나타나 Han and Lee(2009) 의선행연구와같은결과를나타내었다. 매염방법에따른염착량을살펴보면,, 염색포모두 Al, Cu, Fe 매염포는 Fig. 2. Effect of dyeing time on the K/S values of cotton fabrics dyed with guava leaf extract(100 g/l). Fig. 3. Effect of dyebath ph on the K/S values of cotton fabrics dyed with guava leaf extract(100 g/l, 80 min).
324 한국의류산업학회지제 14 권제 2 호, 2012 년 Fig. 4. Effect of mordanting methods on the K/S values of cotton fabrics dyed with guava leaf extract at. Fig. 6. Effect of repeated dyeing and mordanting on the K/S values of cotton fabrics dyed with guava leaf extract. Fig. 5. Effect of mordanting methods on the K/S values of cotton fabrics dyed with guava leaf extract at. 매염제별로차이는있었지만후매염법에서높게나타났다. 한편 Sn 매염포는선매염법에서염착량이현저하게높게나타났다. 따라서이후의실험에서는, 염색온도와관계없이 Al, Cu, Fe 매염제는후매염법, Sn 매염제는선매염법으로고정하여실험하였다. 3.3. 염색과매염반복에따른염색성셀룰로오스계섬유의가공처리나염색과매염의반복염색은염료흡착이어려운셀룰로오스계섬유인면의경우염색성향상과균일한염색, 견뢰도증진을위해서효과적인방법일것으로생각된다. Fig. 6 및 Table 3은염색과매염의반복염색에따른염착량과표면색의색상변화를나타낸것으로, 염색조건은염색-매염-수세-건조-염색-매염-수세-건조의방법으로실험 하였다. 여기서무매염포는 2회반복염색한시험포이다. Fig. 4, 5에서 Al, Cu, Fe 매염포는후매염포를, Sn 매염포는선매염포를대상으로비교해서살펴보면다음과같다. Fig. 4, 5에서 염색포의 K/S값은무매염포 1.71, Al 후매염포 2.04, Cu 후매염포 2.84, Fe 후매염포 4.33, Sn 선매염포 5.33으로나타났으며, 염색포는무매염포 1.82, Al 후매염포 1.88, Cu 후매염포 2.41, Fe 후매염포 4.08, Sn 선매염포 5.25로나타났다. 이에반해염색과매염의반복염색에따른염착량은 염색포의경우무매염포는 2.36, Al 매염포 2.75, Cu 매염포 3.94, Fe 매염포 7.68, Sn 매염포 5.03으로나타났다. 염색포는무매염포 2.05, Al 매염포 2.50, Cu 매염포 3.75, Fe 매염포 5.91, Sn 매염포 5.29로나타나염색과매염의반복염색시 Sn 선매염포를제외하고는전체적으로염착량이높아졌음을알수있었다. Sn 매염처리시, 1회의선매염을실시한결과가염색과매염을반복염색한것보다도염착량이더높게나타났으며, 염색포보다 염색포에서대체로높은염착량을나타내었다. 따라서염착량증진과견뢰도향상을위해서염색과매염을반복하는것이효과적이라고생각된다. Table 3에서표면색의색상변화는무매염포와 Fe 매염포를제외하고는 염색포는매염에의해 a * 값은감소하였고, b * 값은증가하여 yellow 계열의수치가크게나타나전체적으로 Y 색상으로발현되었다. 무매염포는 YR 색상을, Fe 매염포는 L *, a *, b * 값의현저한감소로무채색계열의색상으로나타났다. 염색포에서 Sn 매염포는 a * 값과 b * 값이다른매염포에비해높게나타났고, Fe 매염포는 L *, a *, b * 값의현저한감소로육안으로볼수있듯이약간의붉은기미를띠는회색으로나타났다. 다른매염포는전체적으로 YR 계열의색상으로변화되었다.
구아바잎추출액을이용한직물의천연염색 (II) - 면직물의염색성과기능성 - 325 Table 3. The changes of H V/C and L *, a *, b * of cotton fabrics dyed with guava leaf extract by repeated dyeing and mordanting None 75.36 7.40 22.69 29.44 7.5YR 7.55/3.2 Al 76.37 1.84 28.96 32.36 2.5Y 7.65/4.2 Cu 65.67 4.83 26.63 38.75 2.5Y 6.55/4 Fe 34.28 0.42 2.50 62.21 0 3.38/0 Sn 73.69 5.83 41.29 44.39 2.5Y 7.41/6.3 None 68.73 6.51 17.20 31.61 3.7YR 6.84/4 Al 71.32 4.54 23.04 32.11 7.8YR 7.12/4.1 Cu 63.01 6.76 23.70 39.63 10YR 6.27/3.8 Fe 40.93 0.73 4.36 55.56 2.6R 4.03/-8.9 Sn 66.21 8.94 31.05 41.84 8.4YR 6.62/5.5 3.4. 가공처리에따른염색성 3.4.1. 콩즙처리에따른염색성면직물의콩즙처리에따른염색성을알아보기위해증류수 2L에콩 600 g을 24시간불린후분쇄하여탈액한후거른액을 100% 콩즙으로하였다. 이것을농도 50% 인콩즙을만들어욕비 1:10, 에서 30분처리하고자연건조시킨후염색에사용하였다. 이때매염제처리방법은 Al, Cu, Fe 매염제는후매염법으로, Sn 매염제는선매염법으로실시하였다. 콩즙처리에따른염착량과표면색의색상변화를 Fig. 7과 Table 4에나타내었다. Fig. 4, 5의미가공면직물의 염색포의경우 K/S값을보면무매염포는 1.71, Al 후매염포 2.04, Cu 후매염포 2.84, Fe 후매염포 4.33, Sn 선매염포 5.33 으로나타났으며, 염색포는무매염포 1.82, Al 후매염포 1.88, Cu 후매염포 2.41, Fe 후매염포 4.08, Sn 선매염포 5.25 로나타났다. 이에비해콩즙처리포에의한 염색포를보면무매염포 3.13, Al 후매염포 4.08, Cu 후매염포 3.85, Fe 후매염포 6.95, Sn 선매염포 5.91로나타났으며, 염색포는무매염포 4.87, Al 후매염포 4.61, Cu 후매염포 6.80, Fe 후매염포 7.54, Sn 선매염포는 7.45로나타나미가공면직물에비해 K/S값이증가하였음을알수있었다. 그리고 Sn 매염포를제외하고는콩즙처리포는 염색포에서다소높은염착량을보였다. 이러한현상은 Fig. 6에서 보다 염색포의염착량이더높게나타것과는상반된결과를보이고있는데, 이는온도에따른콩단백질의변성에의해염색된직물의색상이짙어짐으로써염착량에영향을끼쳤을것으로생각된다. Table 4에서모든염색포에따른표면색의색상변화는 Fe 매염포를제외하고전체적으로 YR 계열의색상을나타내었다. Table 3에서 염색포는매염에의해 Y 계열의색상을나타난것과는다르게콩즙처리에의해모든염색포가 YR 색상을나타내었다. 이러한현상은 a * 값이월등히높게나타난 염색포에서더심하게나타나 염색포의색상변화는 red 계열방향으로이동하였음을알수있었다. Fig. 7. Effect of mordanting on the K/S values of soybean milk treated cotton fabrics dyed with guava leaf extract. Table 4. The changes of H V/C and L *, a *, b * of soybean milk treated cotton fabrics dyed by mordanting None 71.18 8.28 22.87 32.89 7.7YR 7.07/4.2 Al 69.99 4.68 26.00 34.99 10YR 7.09/4 Cu 60.95 6.24 21.61 40.33 6.2YR 6.23/4.2 Fe 34.56 0.37 1.07 61.98 0 3.41/0 Sn 76.43 5.79 30.26 33.85 10YR 7.67/4.8 None 57.70 11.04 21.49 44.16 6.9YR 5.74/4.1 Al 57.51 9.28 21.63 43.96 6.8YR 5.72/4.1 Cu 48.58 8.99 19.24 51.22 5.4YR 4.83/3.9 Fe 34.25 1.28 3.03 62.26 0 3.39/0 Sn 63.20 12.43 25.43 41.75 5.9YR 6.31/5.2 3.4.2. 키토산처리에따른면직물의염색성키토산처리는 2% 아세트산수용액에 0.5%(o.w.b.) 농도의키토산을용해한후욕비 1:50으로 60 o C에서 30분간처리하여자연건조시킨다음 150 o 에서 5분간열처리한후수세하여건조시킨면직물에염색온도에따라 80분간염색하고매염제처리한실험결과를 Fig. 8과 Table 5에나타내었다. Fig. 4, 5의미가공면직물의 염색포의경우 K/S값을보면무매염포는 1.71, Al 후매염포 2.04, Cu 후매염포 2.84, Fe 후매염포 4.33, Sn 선매염포 5.33으로나타났으며, 염색포는무매염포 1.82, Al 후매염포 1.88, Cu 후매염포 2.41, Fe 후매염포 4.08, Sn 선매염포 5.25로나타났다. 이에비해키토산처리포에의한 염색포는무매염포 3.19, Al 후매염포 4.08, Cu 후매염포 4.89, Fe 후매염포 6.66, Sn 선매염포 4.52로나타났으며, 염색포는무매염포 3.40, Al 후매염포 4.09, Cu 후매염포 4.73, Fe 후매염포 6.19, Sn 선매염포는 4.24로나타나 Sn 선매염포를제외하고는미가공면직물
326 한국의류산업학회지제 14 권제 2 호, 2012 년 Fig. 8. Effect of mordanting on the K/S values of chitosan treated cotton fabrics dyed with guava leaf extract. Table 5. The changes of H V/C and L *, a *, b * of chitosan treated cotton fabrics dyed by mordanting None 72.18 6.86 22.30 31.44 7.5YR 7.28/3.5 Al 70.30 3.74 28.15 36.06 2.5Y 7.02/4.2 Cu 60.74 4.34 23.80 41.27 7.6YR 6.05/3.9 Fe 36.19-0.01 1.75 60.32 0 3.57/0 Sn 73.89 6.81 25.00 31.87 10YR 7.4/4 None 63.07 7.89 18.74 37.55 5.6YR 6.24/3.8 Al 61.44 5.82 20.76 39.46 5.5YR 6.11/4.2 Cu 57.56 5.58 20.20 42.69 6YR 5.71/4.1 Fe 38.99 0.52 3.74 57.50 10RP 3.84/2 Sn 63.92 8.37 20.02 37.45 5.9YR 6.36/4 보면무매염포는 1.71, Al 후매염포 2.04, Cu 후매염포 2.84, Fe 후매염포 4.33, Sn 선매염포 5.33으로나타났으며, 염색포는무매염포 1.82, Al 후매염포 1.88, Cu 후매염포 2.41, Fe 후매염포 4.08, Sn 선매염포 5.25로나타났다. 이에비해오배자타닌처리포에의한 염색포는무매염포 4.77, Al 후매염포 5.33, Cu 후매염포 5.93, Fe 후매염포 9.98, Sn 선매염포 6.52로나타났으며, 염색포는무매염포 3.29, Al 후매염포 3.32, Cu 후매염포 4.32, Fe 후매염포 6.43, Sn 선매염포는 7.52로나타나미가공면직물의 K/S값에비해월등히증가하였음을알수있었다. 오배자타닌처리에따른 염색포와 염색포의염착량은살펴보면 Sn 매염포를제외하고는모두 염색포에서높게나타났다. 특히 Fe 매염포는매우높은염착량을보였다. 무매염포도오배자타닌처리에의해 4.77의 K/S값을나타내어높은염착량을보였다. Table 6에서염색포에따른표면색의색상변화를살펴보면, 전반적으로매염에의해명도가감소하여어두워졌으며 a * 값이감소하고 b * 값이증가하는경향을보였다. Fe 매염포를제외하고는 염색포의경우 Y 계열의색상을나타내었고, 염색포는 YR 계열의색상을나타내었다. 특히 염색포에서높은염착량을보인 Fe 매염포는 L *, a *, b * 값이현저히낮게나타나무채색계열의색상을보였다. Fe 매염의경우는일반적으로천연염색포의색상을어둡고짙게하는데사용되며, 특히오배자의경우등서색 ( 연보라빛이도는쥐색 ), 포도색, 자흑색, 흑상색등의발색을위해사용되고있다. 이는오배자의염색에서 Fe 매염은타닌성분과의작용에의한색상발현이라는특성이강조되고있는것으로생각된다는선행연구 (Kwak, 2009) 와일치하였다. 3.5. 색소추출에따른표면색변화구아바잎색소추출조건에따른염색성을알아보기위해서 에비해 K/S값이증가하였음을알수있었다. 키토산처리에따른 염색포와 염색포의염착량은대체로 염색포에서약간높지만그차이는크지않은것으로나타났다. Table 5에서키토산처리에따른표면색의색상변화를살펴보면, Fe 매염포는무채색계열의색상을나타내었고, 염색포의 Al 매염포에서 Y 색상을, 다른매염포들은 YR 계열의색상으로나타나콩즙처리포와비슷한경향을보였다. 3.4.3. 오배자타닌처리에따른면직물의염색성오배자타닌처리는먼저오배자 (20% o.w.f.) 를분쇄하여 95 o C에서 30분간 2회반복추출한액을, 욕비 1:100, 60 o C에서 30분간처리한후동일한방법으로토주석 3%(o.w.f.) 을처리하여수세한후자연건조한다음염색온도에따라 80분간염색하였다. 각매염제로처리한실험결과를 Fig. 9와 Table 6에나타내었다. Fig. 4, 5의미가공면직물의 염색포의경우 K/S값을 Fig. 9. Effect of mordanting on the K/S values of gallnut tannin treated cotton fabrics dyed with guava leaf extract.
구아바잎추출액을이용한직물의천연염색 (II) - 면직물의염색성과기능성 - 327 Table 6. The changes of H V/C and L *, a *, b * of gallnut tannin treated cotton fabrics dyed by mordanting None 72.46 4.75 25.13 41.92 2.5Y 7.64/3.8 Al 71.18 1.99 32.26 48.49 3.8Y 7.5/5 Cu 59.39 3.99 24.77 50.42 2.5Y 6.24/3.7 Fe 29.39 0.14 0.54 68.27 0 3.07/0 Sn 74.81 4.13 29.25 44.06 2.5Y 7.73/4.8 None 68.83 7.26 20.82 41.13 5.3YR 7.13/4.1 Al 67.05 5.68 24.54 25.19 10YR 7.04/4 Cu 60.38 5.71 22.03 47.95 5.3YR 6.1/4.2 Fe 34.56 0.40 2.77 63.51 0 3.79/0 Sn 62.76 12.66 24.56 48.85 5.6YR 6.59/5.7 구연산과수산화나트륨을사용하여산성수와알칼리수로조정한후, 구아바잎색소를추출하여염욕 ph 5, 염색온도,, 염색시간 80분간염색하였고, 매염은 5%(o.w.f.) 농도의 Al, Cu, Fe, Sn 매염제를사용하여 60 o C에서 20분간실시하였다. 염색온도와관계없이 Al, Cu, Fe 매염제는후매염법, Sn 매염제는선매염법으로실험하였다. 에탄올추출에따른염색도동일한방법으로실험하였다. Table 7은산성수추출액에따른염색포를나타낸것이다. 산성수추출액에따른 염색포에서 Sn 매염포는 b * 값이가장높게나타나 2.5Y 색상을나타내었고, 그다음 Al 매염포에서 b * 값이높게나타나 3Y 색상을나타내었다. 염색포에서는 Fe 매염포를제외하고는 YR 계열의색상을나타내었다. Table 8은알칼리수추출액에따른염색포를나타낸것이다. 염색포의경우매염에의해 L * 값이낮아져어두워졌으며, Sn 매염포를제외하고는 a * 값이낮게나타났고 b * 값은전체적으로높게나타나는경향을보였다. Sn 매염포는 a * 값이월등히높게나타나 reddish한방향으로색상변화가이루어졌음을알수있었다. 염색포는 Fe 매염포를제외하고는 YR 계 Table 7. The changes of H V/C and L *, a *, b * of cotton fabrics dyed with guava leaf extract in acidic water None 81.86 4.73 19.57 22.17 3YR 8.2/4.6 Al 81.88 0.14 28.59 28.87 3Y 8.21/4.1 Cu 72.20 4.36 24.56 32.36 10YR 7.21/3.9 Fe 44.67 0.25 0.65 51.91 5RP 4.38/-0.8 Sn 80.49 3.96 37.36 37.51 2.5Y 8.11/5.7 None 75.81 7.02 17.82 26.10 2.5YR 7.58/4.5 Al 74.37 3.66 20.91 28.30 6.1YR 7.43/3.4 Cu 68.00 4.77 20.40 33.42 6.2YR 6.77/3.9 Fe 44.76 0.33 2.28 51.74 7.5RP 4.4/-0.9 Sn 73.17 9.48 21.49 30.93 7.5YR 7.32/3.5 Table 8. The changes of H V/C and L *, a *, b * of cotton fabrics dyed with guava leaf extract in alkaline water None 72.29 6.85 18.95 29.49 5YR 7.22/4 Al 69.79 4.63 21.48 32.46 7.6YR 6.96/3.8 Cu 58.94 5.32 19.53 41.13 5.7YR 5.85/3.8 Fe 39.61 0.72 2.02 56.91 7.5RP 3.9/-0.9 Sn 60.31 16.80 21.74 43.90 9.9YR 6.95/4 None 66.68 7.80 15.85 33.19 5.3YR 6.63/3.3 Al 62.65 6.80 17.82 37.35 3YR 6.22/4.4 Cu 58.93 7.48 17.54 40.77 3.2YR 5.85/4.3 Fe 40.17 1.21 3.33 56.33 9.9RP 3.95/1.8 Sn 60.44 13.60 17.76 41.12 5YR 6.01/3.8 Table 9. The changes of H V/C and L *, a *, b * of cotton fabrics dyed with guava leaf extract in ethanol solvent None 84.07-0.59 21.70 21.87 7.5Y 8.43/2.2 Al 82.41-0.84 21.00 22.31 7.5Y 8.25/2 Cu 76.44-4.39 19.42 25.79 10Y 7.63/1.4 Fe 62.29 0.40 7.95 34.46 8.9R 6.15/2.2 Sn 79.55-0.62 23.90 26.36 5.1Y 7.97/3.2 None 71.58-1.90 23.24 31.69 7.5Y 7.15/3.2 Al 69.70-1.87 24.19 33.76 7.5Y 6.95/3.3 Cu 70.09-5.10 20.66 31.73 10Y 6.97/1.7 Fe 59.13-0.40 11.59 38.17 5GY 5.84/2 Sn 72.77-0.42 23.20 30.70 5Y 7.27/3.2 열의색상을나타내었다. Table 9는에탄올추출액에따른염색포를나타낸것이다. 에탄올추출액의 염색포에서 Fe 매염포를제외하고는 a * 값이 -값을나타내어 green 방향으로이동하였고, 특히 Cu 매염포는 a * 값이높게나타나염색온도와관계없이 yellowish green 계열의색상을나타내었다. 염색포에서도 염색포와마찬가지로 a * 값이 -값을나타내어 green 방향으로이동하였고, 일반적으로 Y 계열의색상을나타내었다. 3.6. 염색견뢰도구아바잎추출액으로염색온도,, 염색시간 80분, 염욕 ph 5의염색조건과 Al, Cu, Fe 매염제는후매염법, Sn 매염제는선매염법으로염색한염색포의세탁, 드라이클리닝, 마찰, 일광견뢰도를측정하여 Table 10에나타내었다. 변퇴색에대한세탁견뢰도는염색온도와관계없이 Sn 매염포에서 4급으로가장우수하였고, 무매염, Al, Cu, Fe 매염포는 2~2/3급으로나타났다. 오염정도는모든시험포가 4/5급으로우수하였다. 드라이클리닝견뢰도는모든시험포에서 4/5급으로나타나우수하였고, 오염정도는모든시험포가 4/5급으로
328 한국의류산업학회지제 14 권제 2 호, 2012 년 Table 10. Colorfastness of cotton fabrics dyed with guava leaf extract Dyeing temp. Mordants color change Washing Dry cleaning Rubbing staining color staining cotton wool change cotton wool None 2 4-5 4-5 4 4-5 4-5 4-5 3-4 1 Al 2 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4 1 Cu 2 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 3-4 1 Fe 2-3 4-5 4-5 4 4-5 4-5 3-4 2-3 2 Sn 4 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 3-4 3 1 dry wet Light fastness None 2 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4 3-4 1 Al 2 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 3-4 1 Cu 2 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4-5 4 2 Fe 2 4-5 4-5 4 4-5 4-5 4-5 3-4 2-3 Sn 4 4-5 4-5 5 4-5 4-5 3-4 3 1 Table 11. Antibacterial activities of cotton fabrics dyed with guava leaf extract Antibacterial Bacteria reduction rate (%) activitiy staphylococcus klebsiella Sample aureus pneumoniae Guava leaf extract powder 99.9 99.9 dyed fabrics 99.9 99.9 우수하였다. 마찰견뢰도는습윤마찰보다건조마찰에서 3/4~4/5 급으로나타나양호하였고, 일광견뢰도는 Cu 매염포, Fe 매염포에서 2~2/3급으로나타났으며다른매염포에서는모두 1급으로낮은견뢰도를보여일광견뢰도를보다향상시킬수있는후속연구가요구된다. Table 12. Deodorization rates of cotton fabrics dyed with guava leaf extract Deodorization Deodorization rate (%) Time(min) untreated(control) dyed fabrics 30 32 90 60 36 93 90 40 96 120 44 97 색처리를하지않은표준백포에비해염색처리한시료의소취율이더높은것을알수있었다. 표준백포는 32~44% 에비하여염색한직물은 90~97% 의매우높은소취효과를나타내었다. 3.7. 항균성구아바잎추출액을건조시킨분말과구아바잎추출액으로염색한직물의황색포도상구균과폐렴균두공시균에대한균감소율을평가한항균성을 Table 11에나타내었다. 구아바잎추출액으로염색한직물의항균성시험은매염제자체가항균성에미치는영향을제한하고구아바잎추출액의염색물그자체의항균효과를살펴보기위해 에서 80분간 2회반복염색한무매염포를사용하였다. 구아바잎추출액과염색한직물의항균성은황색포도상구균과폐렴균에대한균감소율이 99.9% 로매우높은항균효과를나타내었다. 3.8. 소취성 Table 12는구아바잎추출액으로염색한직물의소취성을나타낸것이다. 소취성시료는매염제자체가소취성에미치는영향을제한하고구아바잎추출액에의한염색직물의소취성효과를살펴보기위해 에서 80분간 2회반복염색한무매염포를사용하였다. 모든직물의암모니아가스의소취성은염 3.9. 자외선차단율구아바잎추출액에의한염색한직물의자외선차단효과를살펴보기위해표준백포와 에서 80분간 2회반복염색한무매염포를대상으로측정하여 Table 13에나타내었다. 구아바잎추출액의자외선차단율을측정한결과, 표준백포에서 UV- A는 85.8, UV-B 는 89.1% 로나타났으나염색포의경우 UV-A 는 97.6%, UV-B는 97.7% 로높은증가수치를보였다. 이는천연식물추출물중에서알칼로이드, 플라보노이드등은자외선을흡수하는경향이있는데, 구아바잎에는플라보노이드와알카로이드를함유 (Jaiarj et al., 2000; Jo et al., 2009; Yang et al., 2008) 하고있어염색된직물의자외선차단효과가좋 Table 13. UV protection of cotton fabrics dyed with guava leaf extract UV protection UV protection (%) UV-cut untreated(control) dyed fabrics UV-A (315~400 nm) 85.8 97.6 UV-B (290~315 nm) 89.1 97.7
구아바잎추출액을이용한직물의천연염색 (II) - 면직물의염색성과기능성 - 329 게나타난것으로생각된다. 또한구아바잎에함유된폴리페놀성타닌화합물 (Jaiarj et al., 2000; Jo et al., 2009; Yang et al., 2008) 은자외선을강력하게흡수한다는결과 (Sul & Choi, 1994) 와도일치하는것으로나타났다. 4. 결론구아바잎추출액을이용한면직물의염색성을여러측면에서연구하기위하여면직물에대한염색조건 ( 온도, 시간, ph), 매염제종류및매염방법에따른염착량, 염색과매염의반복염색, 면직물의가공처리 ( 콩즙, 키토산, 오배자타닌 ) 에따른염색성, 색소추출에따른표면색변화, 각종염색견뢰도 ( 세탁, 드라이클리닝, 마찰, 일광견뢰도 ) 와기능성 ( 항균성, 소취성, 자외선차단율 ) 등을검토하여다음과같은결론을얻었다. 구아바잎추출액으로면직물을염색시, 염색조건은염색온도,, 염색시간 80분, 염욕 ph 5로하였다. 매염제종류에따른염착량은 Sn 선매염포에서가장높게나타났고, 매염방법에따른염착량은염색온도와상관없이 Al, Cu, Fe 매염제는후매염법, Sn 매염제는선매염법으로나타났다. 염색과매염을반복함으로써염착량이증가하였고, 표면색의색상변화는 염색포의경우 Y 계열의색상으로 염색포는 YR 계열의색상으로발현돼확연한색상차이를보였다. 가공처리에따른염색성은콩즙처리시, 대체로 염색포에서높은염착량이나타났고, 표면색의색상은 YR 계열의색상이나타났다. 키토산처리시, 염색온도와관계없이비슷한염착량을보였고, 표면색의색상은 Y, YR 계열의색상으로나타났다. 오배자타닌처리시, 염착량은 염색포에서대체로높게나타났고, 표면색의색상변화는 염색포는 Y 계열의색상, 염색포는 YR 계열의색상으로나타났다. 색소추출조건에따른표면색의색상변화는알칼리추출액에의한염색포에서는대부분 reddish 계열의색상이나타났다. 산성수추출액의 Sn 매염포에서는 yellowish 색상이선명하게나타났고, 에탄올추출액의 Cu 매염포에서는 yellowish green 색상으로나타났다. 염색견뢰도에서, 세탁견뢰도는 Sn 매염포가 4급으로가장높게나타났고, 드라이클리닝견뢰도는매우우수하였다. 마찰견뢰도는습식마찰보다건식마찰에서우수하였고, 일광견뢰도는모든염색포에서견뢰하지못했다. 구아바잎추출액의분말과염색한직물의항균성은 99.9% 로아주우수한항균성을나타내었고, 소취성및자외선차단율은표준백포보다구아바잎추출액의염색포에서높게나타났다. 이상과같이구아바잎의색소추출방법을달리하여염착시킨결과여러가지색상으로발현된면직물포를얻어낼수있었으며, 면직물가공처리를통해염착성을개선할수있었으나, 구아바잎염재의실용화를위해서는일광견뢰도평가에대한후속연구가필요하다고사료된다. References Deguchi, Y., Osada, K., Chonan, O., Kobayashi, K., Oohashi, A., Kitsukawa, T., Watanuki, M., Ooni, M., Nakajima, K., & Hata, Y. (2000). Effectiveness of consecutive ingestion and excess intake of guava leaves tea in human volunteers. J. Jap. Council. Adv. Food Ingred. Res, 3, 19-29. Gutiérrez, R. M. P., Mitchell, S., & Solis, R. V. (2008). Psidium guajava: A review of its traditional uses, phytochemistry and pharmacology. J. Ethnopharmacol, 117(1), 1-27. Han, M. R., & Lee, J. S. (2009). Fabric Dyeing with Myrobalan (Terminalia chebula Retz.). Journal of the Korean Society for Clothing Industry, 11(6), 953-960. Han, M. R., & Lee, J. S. (2009). Natural Dyeing of Cotton Fabrics with Rumex crispus L. Root. Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles, 33(2), 222-229. Han, M. R., & Lee, J. S. (2011). Natural Dyeing of Fabrics with Guava (Psidium guajava L.) Leaf Extract -Characteristics of Guava (Psidium guajava L.) Leaf Extract and Dyeability with Silk Fabrics-. Journal of the Korean Society for Clothing Industry, 13(5), 778-789. Jaiarj, P., Wongkrajang, Y., Thongpraditchote1, S., Peungvicha1, P., Bunyapraphatsara, N., & Opartkiattikul, N. (2000). Guava leaf extract and topical haemostasis. Phytother. Res, 14(5), 388 391. Jo, Y. H., Ok, D. L., & Lee, S. C. (2009). Antimicrobial Characteristics of Different Parts of Guava against Food-Borne Bacteria. Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition, 38(12), 1773-1778. Kim, J. H., & Yoo, H, J. (2003). Dyeability and Antibacterial Activity of the Fabrics Using Balsamine Extracts. Textile Coloration and Finishing, 15(1), 15-22. Kim, M. J., Choi, H. Y., & Kim, S. I. (2010). Quality Characteristics and Antioxidative Activities of Guavapyun Added Korean Guava Fruit Extract. Korean Journal of Food and Cookery Science, 26(3), 246-251. Kim, S. H. (2009). Transactions : Dyeing Properties and Antibacterial Activity of Cotton Fabric with Inonotus obliquus. Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles, 33(11), 1774-1780. Kwak, M. J. (2009). Natural dyeing of chitosan-crosslinked cotton fabrics. Unpublished doctoral dissertation, Kyungpook National University, Daegu. Lee, Y. S., & Jang, J. D. (2010). Dyeing and Functional Property of Cotton Fabrics dyed with Glycyrrhizae Radix Extract(2) -The Color Depth of Cotton Fabrics by Chitosan &Cationed Treatment-. Journal of the Korean Society for Clothing Industry, 12(5), 667-675. Lee, Y. S., & Jang, J. D. (2010). Dyeing of Cotton fabrics by Glycyrrhizae Radix Extract. Textile Coloration and Finishing, 22(1), 21-27. Ojewole, J. A. (2005). Hypoglycemic and hypotensive effects of Psidium gajava Linn. (Myrtaceae) leaf aqueous extract. Methods Find Exp Clin Pharmacol, 27(10), 689-695. Patil, P. V., & Patil, V. K. (2001). Effect of different water regimes on leaf chlorophyll content of guava (Psidum guajava L.). Annals of plant physiology, 15(2), 174-179.
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