한국염색가공학회지 Vol. 20, No. 3, pp.8 17(2008. 6) 연구논문 ( 학술 ) - 울금을중심으로 - 곽미정 권정숙 1 이신희 경북대학교의류학과, 1 경남대학교패션의류학과 Natural Dyeing of Chitosan-crosslinked Cotton Fabrics(I) - Turmeric - Mi-Jung Kwak, Jung-Sook Kwon 1 and Shin-Hee Lee Dept. of Clothing & Textiles, Kyungpook National University, Daegu, Korea 1 Dept. of Fashion & Clothing, Kyungnam National University, Masan, Korea (Received: March 4, 2008/Revised: April 14, 2008/Accepted: May 27, 2008) Abstract For the purpose of standardization and practicability of natural dyeing, the mordanting and dyeing properties of turmeric was studied. In this study, the colorants of turmeric were extracted with boiling water. Chitosan-crosslinked cotton fabrics was dyed with aqueous extract of turmeric and their dyeabilities on the fabrics were studied. Additionally the fastness to washing and light were also investigated. Cotton fabrics were treated with a crosslinking agent epichlorohydrin in the presence of chitosan to provide the cotton fabrics the dyeing properties of natural dye(turmeric) by the chemical linking of chitosan to the cellulose structure. The chitosan finishing and durable press finishing of the cotton fabrics occurred simultaneously in the mercerization bath. The dyeability(k/s), which was obtained by CCM observation, remarkably became increased when the crosslinked chitosan concentration was higher. Dyeability of turmeric was improved on chitosancrosslinked cotton fabric rather than only cotton fabric, while the saturated dyeing time was 20minutes at 60. The hue value indicated greenish yellow with increasing the crosslinked chitosan concentration. And the color fastness to washing and light was almost the same. Keywords: turmeric, chitosan, epichlorohydrin, crosslinking, cotton 1. 서론 천연염색은그역사가매우오래되었음에도불구하고문명이발달함에따라, 과거의불편함으로부터벗어나보다편리한삶을추구하고자하는인간의편의지향성때문에한동안관심의대상에서비켜나있었다. 그러나최근 친환경적 이라는용어가유행되고생태환경의문제가사회적인식으로확산되면서친환경적이고고기능, 고감성, 자연스러운색상발현등의장점이부각되는천연염색에대한관심이고조되고있다 1). 천연염재는식물, 그리고황토와같은광물로부터얻어지며그대부분은식물로부터추출한다. 황색을얻기위한천연염재는일찍이중국의갑골문이나금석문에그색명이기록된것으로보아商, 朱代에이미황색이사용되었음을알수있으며, 우리나라, 일본, 중국등에서황색염을얻기위하여치자 ( 梔子 ), 황벽 ( 黃柏 ), 신초 ( 藎草 ), 괴화 ( 槐花 ), 예안 ( 刈安 ), 뽕나무 ( 桑 ), 칡등이사용되었다 2). 본연구에사용된천연염재울금의학명은 Curcuma longa L 이고인도를중심으로열대, 아열대지방에서널리재배되고있는숙건성식물이다. 식용염료로서인도커리에는반드시다른향신료와함께배합되며일본단무지등의착색에도이용된다 3,4). 이것은살균력을가지고있으므로홍염, 쪽염과함께유아의내의등에도이용되어왔다. Corresponding author. Tel.: +82-53-950-6221; Fax.: +82-53-950-6219; e-mail: shinhee@knu.ac.kr Ⅰ8Ⅰ 한국염색가공학회지제 20 권제 3 호
울금은생강과에속한다년초의심황의근경으로서진한황색을띄우고특유한향기가있다 5). 우리나라에서는울금, 걸금, 옥금, 심황이라불리었다. 울금의성분으로는황색소인 curcumine 이 0.3~4.8%, 정유 1~5%, 미분 30~40% 와소량의지방유등이며정류의주성분으로 turmerone 등이규명되었다 6). 울금의황색색소는 curcumine 이며, 직접염료의일종으로방향족 ketone 류에속한다. 울금의색소는주로뿌리에서얻어지며, 매염제에의하여색상이변하는다색성염료이다. Curcumine 은냉수에는잘녹지않으나고온에는녹으며, 알코올, 빙초산, 프로필렌글리콜등에도녹으나에테르에는녹지않는다. Curcumine 의수용액은녹색의형광이있고매우선명한황색을나타내며알칼리성에서는적갈색을나타내고산성에서는담황색을나타낸다. 금속이온특히철이온의영향을잘받아서착화합물을형성하고적갈색으로변색한다 7,8). 울금을포함한천연염료는섬유고분자에잘결합될수있도록설계된합성염료에비해서섬유고분자에대한염착성이크기않기때문에짙은색상을얻기가어렵다. 염색성을향상시키기위해서는여러번반복염색하는방법도적용되고있으나반복염색은번거로울뿐만아니라색상의균일성이현저히저하하는것으로알려져있다. 또한천연염료는여러종류의다양한색소를동시에함유하고있는복합성염료이기때문에특정한색소에의한특정색상의발현을위해서는금속매염제가필수적이다. 그결과천연염색에서는극히몇몇염료들을제외하고는매염이도입되지않는경우는거의염색이이루어지지않는다. 그러나염착량증가및색상발현을위한금속매염제사용은환경 친화적이라는천연염색의가장큰장점을감소시키게된다. 따라서금속매염제이외에인체안전성에서문제를일으키지않거나더나아가인체에유익한제 3 의염색조제화합물을제시하고그것을사용하는것이바람직할것으로사료된다 9). 지금까지발표된많은연구논문에서천연고분자화합물인키토산을천연염색에적용할때염착량을 100% 이상증가시킨예가보고되고있다. 키토산은미래지향적이고고부가가치적인천연자원으로서생체적합성, 무독성, 생분해성과같은환경친화적인특성이외에도키틴의탈아세틸화과정에서생성되는아미노기에기인한항미생물성, 금속이온흡착성등의여러가지긍정적인특성을가지고있어고기능성, 고감성부여가기대되며, 양이온 화제로서의조건을갖추고있어산성및반응성염료에대한셀룰로오스섬유의염색성증진효과가있다 10). 본연구에서는면직물의머서화공정중에가교제에피클로로히드린에의해키토산이가교된면직물을제조하였으며 11,12), 이직물에대하여천연염료중울금을중심으로중금속매염제를사용하지않고, 키토산가교처리에의한염색및매염효과를고찰하였다. 또한금속매염제 (Al, Fe, Cu) 를이용하여발현되는색상변화및각종견뢰도를비교고찰하였다. 2.1 시료및시약 2. 실험 본실험에사용한시료는 KS K 0905 에규정된표준면포이며, 시료의특징은 Table 1 과같다. 염재는시중약재상에서구입한건조울금을사용하였으며, 매염제 aluminium potassium sulfate(alk(s 4 ) 2, Duksan Pure Chemical Co., Ltd), iron(Ⅱ) sulfate (FeS 4, Duksan Pure Chemical Co., Lte), cuppric sulphate(cus 4, Duksan Pure Chemical Co., Lte), 그리고기타시약 epichlorohydrin, acetic acid, sodium hydroxide, mathanol 등은 1 급시약으로정제없이사용하였다. Table 1. Characteristics of cotton fabric Material Cotton(100%) Yarn count 36's 42's Weave plain Density (threads/5cm) 175 155 Weight (g/ m2 ) 115±5 2.2 키토산및염액의제조 게껍질에서단백질과무기염을 1 차제거한키틴플레이크 ( 동보상사 ( 주 ), 한국 ) 를수산화나트륨 50% 수용액, 반응온도 110±2 에서 2 시간동안질소가스 80 100 ml /min 의속도로주입하면서키틴대수산화나트륨수용액을 1:10 으로유지하며균일하게교반반응시킨후중성이될때까지수세, 건조하여키토산을제조하였다 13). 이렇게제조된키토산플레이크 (40g/l) 를과붕산나트륨 0.5% 수용액, 반응온도 65 에서 60 분동안균일하게반응시킨후중성이될때까지수세건조하여본연구에사용할저분자량의키토산을제조하였으며키토산의제특성은 J. of the Korean Soc. of Dyers and Finishers, Vol. 20, No. 3Ⅰ9Ⅰ
곽미정 권정숙 이신희 Table 2 와같다. 염료추출은염재인울금을 100% (owf) 로계량한후액비 100:1 의물이들어있는용기에서온도 90 를유지하면서교반하여 120 분간추출후염액으로사용하였다. 이때염액의전체량은증발등을고려하여끓이는중간에물을보충하여최종액비가 50:1 이되도록유지하였다. Table 2. Characteristics of chitosan Degree of deacetylation(%) Viscosity(cps) 99 10 Ash content(%) 0.5 Protein content(%) 0.5 2.3 면직물의키토산가교처리 Fig. 1 에서보여지는바와같이 2.2 절에서제조한키토산을 0%, 0.5%, 1%, 1.5%(w/w) 와에피클로로히드린 5 10 ²M 을 2% 초산수용액에녹인혼합용액에면직물을 1 분동안충분히침지한다음, 맹글을이용하여압착해줌으로써처리액을섬유내부에균일하게침투시킴은물론픽엎을 100% 로일정히하여면직물의혼합용액함유량을균일하게하였다. 맹글을통과한직물은 160 에 2 분간긴장건조한후 20%(w/w) 의수산화나트륨수용액에 2 분간침지하여면직물의머서화와동시에키토산이가교된면직물을제조하였다 11,12). Fi g. 1. Preparation process of chitosan crosslinked cotton fabric. 2.4 염색및매염 단순머서화처리면직물 (MR), 키토산이각각 0.5%, 1%, 1.5% 가교고착된면직물에대하여시료무게의 100 배에해당하는울금추출액을가열하여 40 에도달되면면직물을염액에침지하였다. 직물의침지후서서히가열하여 60 에도달되면이시점을기준으로하여 30 분간염색한다. 염색이완료되면곧바로수세하여 24 시간동안자연건조시 켰다. 앞에서의염색방법에의해염색된키토산가교처리면직물을알루미늄, 철, 동 3 종의매염제로후매염하였다. 매염제의농도는 3%(owf) 로설정하였으며 1:100 에해당하는매염욕비가적용되었다. 매염액을가열시켜 40 에도달하면직물을넣은후 60 에도달되면이시점을기준으로하여 30 분간매염후곧수세하여 24 시간동안자연건조시켰다. 2.5 측색및표면염색농도 (K/S) 염색된시료의색을측정하기위해 CCM을사용하였으며, L*(Whiteness), a*(redness), b*(yellowness) 3차원공간좌표상의점으로두색점사이의거리를색차로표현하는 Hunter식 L*, a*, b* 값과색차 ( E) 를구하였다. L*, a*, b* 값은각각 4회씩측정하여그평균값을사용하였다. 색차 E는다음과같이정의된다. E = (L*1-L*2) ² +(a*1-a*2) ² +(b*1-b*2) ² 겉보기염착량은최대흡수파장에서표면반사율을측정하여 Kubelka-Munk 식에의한 K/S 값을산출, 피염물의염착농도를산출하였다. K/S 는 Color-view spectrophotometer (BYK-Gardner, Model CG-9005, U.S.A) 로측정하였다. 2.6 염색견뢰도 세탁견뢰도는 KS K 0430 A-1법 (40 ) 에의거하여 Launder-o-meter(HAN WN Co, Model HT-700) 를사용하여측정하였으며, 견뢰도판정으로는 Color & color difference meter를이용하여 KS K 0066에의한 E값과세탁후의시료를표준회색표 (Gray scale) 를이용하여등급으로평가하였다. 일광견뢰도는 KS K 0700에의거하여 Carbon-Arc Type Fade-o-meter(AATCC Electric Device) 를사용하여표준퇴색시간동안광조사후일광견뢰도를측정하였으며, 견뢰도판정으로는 Color & color difference meter를이용하여 KS K 0066에의한 E 값과일광후의시료를 Blue scale을이용하여등급으로평가하였다. 3. 결과및고찰 3.1 염색시간에따른염착율 Fig. 2 는키토산가교함량이다른면직물에있어염색시간에따른각직물의염착율 (K/S) 을나타낸 Ⅰ10Ⅰ 한국염색가공학회지제 20 권제 3 호
것이다. 키토산미처리면직물 (CHI 0.0) 의경우초기염색시간 10 분동안은염착율의변화가없다가 15 분이후부터급격하게증가했다. 20 분이후에는시간이경과하더라도큰염착율의변화를나타내지않았다. Fig. 3 은울금의염료주성분인 curcumine 의화학적구조이다. 이것은울금의색소주성분인 curcumine 과섬유의결합이거의수소결합에의하여이루어지기때문에초기염색시간동안은지속적인이염현상이일어나다가섬유와염료가결합하면서염착좌석에안정된결합을하게되고염료와염료사이에도수소결합이이루어질것으로판단된다 1). 한편키토산가교면직물의경우, 키토산무첨가의경우초기염색시간에는염착이거의이루어지지않았던것에비하여초기염색시간 5 분이내에키토산가교함량증가와함께급격한증가를나타내었으며전체적인염착거동은키토산무첨가면직물과마찬가지로염색시간 20 분까지는꾸준한염착율증가를보이다가그이후에는모든직물에서거의포화상태를도달하였다. 키토산무첨가면직물의포화염착량 (K/S) 이약 2.35 인것에대하여키토산을 0.5(CHI 0.5), 1.0(CHI Fi g. 2. Effect of dyeing time on dyeability(k/s). 1.0) 그리고 1.5(CHI 1.5)% 가교시킨면직물의경우각각포화염착량은약 4.16, 4.84, 그리고 5.29 로증가하여키토산을 1.0% 가교시킨면직물의경우키토산무가교에비하여약 2.06 배의염착율향상을가져왔다. 이것은매염을도입하지않아도키토산처리만으로실용적수준의울금염료염색이가능할것으로판단된다. 또한키토산의농도증가와함께 K/S 값은더욱증가하였다. 이것은울금의색소주성분인 curcumine 수용액의 ph 가 5.0~5.5 의약산성이므로염기기를가진키토산이가교된면직물에의해이온결합형성은물론염료의작용기와섬유의작용기에의해수소결합에의해염색되었기때문으로판단된다 1,10,14). 3.2 키토산가교처리및매염제처리에따른색상변화 Table 3 는매염제종류및키토산가교처리농도에따른염색시료의사진이다. 키토산미처리무매염면직물의경우예상대로거의염색이이루어지지않았으며푸른색상을가미한노란색을띠고있다. Table 3 은 Fig. 4 의시험포를 CCM 을사용하여측색한결과이다. Fig. 2 에서예상하였듯이키토산가교처리농도가증가함에따라염색된색상은더욱염착량은증가하였고색상은색상각 94.94 에서 91.64 로푸른색이미지가감소하였다. 이런현상은 Al 및 Cu 매염제로매염한직물에서도유사한경향을나타내었다. Fe 매염제가처리된직물의색상은색상각이 82.04 에서 79.67 로붉은색상이가미된노란색색상을나타내었으며키토산가교처리농도가증가함에따라염색된색상은붉은색이미지가더욱증대되었다. 이것은사용한매염제 Fe 와울금염료의주성분인 curcumine 에의해복합염을형성한것에기인한것으로판단된다 15). R 1 R 2 H R 1 =R 2 =CH 3 R 1=CH 3, R 2=H R 1 =R 2 =H curcumine demethoxycurcumine bisdemethoxycurcumine Fi g. 3. Chemical structure of curcumine. J. of the Korean Soc. of Dyers and Finishers, Vol. 20, No. 3Ⅰ11Ⅰ
곽미정 권정숙 이신희 Table 3. Effect of mordant type and chitosan content on color of dyed fabri cs Fiber Mordant Treatment (Chitosan) MR 0.5% 1% 1.5% Non mordant Cotton Al Cu Fe Fi g. 4. Effect of mordant type and chitosan content on color di ff erence( E). 키토산미처리면직물 (MR) 과키토산가교처리면직물의색차 ( E) 값은 Fig. 4에서보여지는바와같이차이를보이고있다. 매염제종류에따라약간의차이는있으나색차의전체적인거동은키토산가교함량 0.5% 까지는증가하다가감소하는경향을나타내어키토산가교함량이 1.5% 에서는색차가제일작게나타났다. 무매염시키토산미처리면직물과 0.5% 키토산가교처리면직물의색차값은 11.7 이였으며, 가교키토산의농도 1.0%, 1.5% 에있어색차값은각각 3.4, 1.5였다. 매염제종류에따른키토산미처리면직물과의 E값의전체적인거동은 Al, Fe, Cu매염제처리시전반적으로 0.5% 키토산가교처리면직물의 E값이크게나타났으며, 가교키토산의농도증가에따라 E값은증가하다가감소하였으며그변화범위는적었다. 이런현상은 Fig. 2의키토산가교면직물의염색시간에따른염착특성에서키토산이가교된면직물의경우, 키토 산과염료와의결합에의한초기염색속도가증가한것에기인한것으로생각된다. 키토산함량이더욱증가하면가교된키토산이첨가한매염제와상대적인상호작용력이증대될것이고이것에기인하여색상은매염제만을사용한염색시료와의색차가감소하였을것으로사료된다. 한편, Table 4 의 L*, a*, b* 값의특성을살펴보면키토산처리및처리농도가증가할수록 L* 값이감소하였다. 이는키토산가교처리에의해명도가낮아짐을알수있다. 키토산가교처리면직물의경우매염제에따라서는 Al, Cu, Fe 순으로 L* 값이감소하였으며각매염제의경우도가교키토산의농도가높을수록 L* 값이감소하는것을볼수있다. a* 값은무매염시키토산미처리면직물과키토산가교처리면직물의경우키토산가교처리및가교농도증가와함께증가하였다. 키토산가교처리면직물의경우매염제에따라서 Cu, Al, Fe 순으로 a* 값이크게나타났으며, 각매염제의경우도키토산의농도가높을수록 a* 값이증가하였다. 따라서키토산가교처리를함으로써, 또한키토산의농도가높을수록푸른색상가미정도는감소하고붉은색상가미정도는증가하였다. b* 값의경우 Cu 와 Fe 매염에서키토산가교및그함량이증가함에따라감소하는경향을나타내었으며, 다른매염제와는달리 Al 의경우는키토산이가교됨에따라감소하는경향은동일하지만키토산함량 0.5~1.5% 의본연구범위내에서는거의동일하였다. 한편무매염의경우매염제를처리한경우와는달리키토산가교에따라크게증가하였으며키토산함량 0.5~1.5% 의본연구범위내에서는거의변화가없었다. 일반적으로키토산가교는키토산의단위분자인 Ⅰ12Ⅰ 한국염색가공학회지제 20 권제 3 호
Table 4. Effect of mordant condition and chitosan content on color charact eri st i cs Fabric Cotton Mordant Non mordant Al Cu Fe Color factors Content of chitosan MR 0.5% 1% 1.5% L 79.90 79.38 76.70 75.75 a -4.45-4.73-2.82-1.81 b 51.53 63.26 62.59 63.27 E - 11.7 3.4 1.5 h 94.94 94.28 92.58 91.64 L 79.33 78.16 76.33 76.09 a -3.76-2.55-1.21-1.44 b 53.78 52.59 52.68 52.84 E - 2.2 2.3 0.4 h 94.00 92.79 91.31 91.56 L 73.20 72.36 70.03 68.00 a 1.49-1.06-0.76 0.20 b 51.54 50.79 50.26 48.60 E - 2.8 2.4 2.8 h 88.34 91.20 90.86 89.76 L 68.63 66.34 64.19 63.65 a 5.62 6.49 6.78 7.00 b 40.20 39.29 38.19 38.40 E - 2.6 2.4 0.6 h 82.04 80.62 79.93 79.67 글루코사민의 2 번탄소에결합되어있는아민 (-NH 2 ) 과 3 번과 6 번탄소의수산기 (-) 사이에서일어나는데중성상태에서는아민의반응성이더욱우수하여아민이가교에참가하여 1 급상태의아민 (-NH 2 ) 을가진가교형성물을얻기가어렵다. 반면본연구에서사용한가교제에피클로로히드린은키토산의가교에있어산성분위기에서는가교가일어나지않고알칼리촉매하에서일어나는데이때에는 1 급상태의아민 (-NH 2 ) 은그대로두고글루코사민의수산기 (-) 에서가교가일어나는것으로알려져있다. 따라서본연구에서형성된키토산가교면직물의경우예상되어지는가교형성구조는 Fig. 5 과같다 16). 경우 1 은셀룰로오스 - 셀룰로오스가교이며 17,18), 경우 2 와 3 은키토산 - 키토산과키토산 - 셀룰로오스가교이다 19-21). 또한본연구에서요구되는바람직한모델은경우 3 이지만본연구시스템에서는상기 3 가지경우가모두일어날수있을것으로예상된다. 경우 3 에서와같이모두면직물에직접결합할수도있지만경우 2 와같이키토산 - 키토산의가교도면섬유표면에 1 차코팅이되고그상태로가교되기때문에키토산이고착된면직물제조가가능할것으로판단된다. 3.3 키토산가교처리및매염제처리에따른염색성 Table 5와 Fig. 6은매염제와키토산가교처리에따른염착량 (K/S) 을나타내고있다. 무매염염색에서머서화처리면직물 (MR) 과키토산을 1.5% 가교시킨면직물의 K/S값은 2.3549과 5.2900로키토산을가교시킨면직물의경우약 2.25배이상 K/S값이증가하였으며, 육안으로도색상차이가쉽게식별되고있다. K/S값 5.2900은키토산미처리직물의매염제처리에의한결과염색성이향상된 Al의 2.6666, Cu 및 Fe의 3.6667과 3.1039를크게넘가하고있다. 이것은키토산을가교시킨면직물의경우매염을도입하지않아도키토산가교처리만으로울금염료의천연염색이실용가능한것으로판단된다. 또한키토산의농도증가에따라 K/S값이증가하는것으로부터, 키토산가교처리포의염착량이증가함을알수있다. 키토산처리및함량증가에따른염착량의증가는 Fig. 3에서알수있듯이이것은울금의색소주성분인 curcumine수용액의 ph가 5.0~5.5의약산성이므로염기기를가진키토산이가교된면직물에의해이온결합형성은물론염료의작용기와 J. of the Korean Soc. of Dyers and Finishers, Vol. 20, No. 3Ⅰ13Ⅰ
곽미정 권정숙 이신희 + H H H Cellulose H NH2 H NH2 Chitosan H NH2 Cl 20 wt% Na(strong alkali) H + C Crosslinked materials Epichlorohydrin H H H NH 2 NH 2 NH 2 NH 2 NH 2 NH 2 CH CH CH H H H H NH2 H NH2 H NH2 H H H case 1 case 2 case 3 Fi g. 5. Probable crosslinking mechanism of chitosan and cellulose. Table 5. Effect of mordant type and chitosan content on dyeability(k/s) Fabric Treatment (Chitosan) Non mordant Al Cu Fe Cotton MR 2.3549 2.6666 3.6667 3.1039 0.5% 4.1562 2.6768 3.9865 3.5321 1% 4.8436 3.0625 4.6562 3.9199 1.5% 5.2900 3.1495 4.8637 4.1000 이증가하였으며키토산가교및가교함량증가와함께매염제를첨가하지않은쪽이염착율이높았다 (Fig. 7). 이것은키토산이가교된면직물의경우매염재의금속이온과킬레이트를형성할수있어울금염료인 curcumine 과이온결합혹은수소결합에의해염색된결합을절단시킨것에기인한것으로판단된다. 3.4 견뢰도분석 Fi g. 6. Effect of mordant type and chitosan content on dyeability(k/s). 섬유의작용기에의해수소결합이이루어졌기때문으로생각된다 1,10,14). 키토산이가교되지않은단순머서화면직물의경우, Al, Fe, Cu 매염제사용시무매염보다염착율 Table 6 는세탁견뢰도를나타낸것이다. Table 에서알수있듯이세탁견뢰도는큰차이는없다. Al 및 Cu 매염처리한직물과매염을하지않은키토산가교면직물의경우키토산가관계교및가교함량에없이세탁견뢰도의변퇴색은 1 내지 2 급으로나타났으며, 오염은 wool 4 급, cotton 4-5 급으로모든첨부백포에서좋은결과를나타내었으며, 세탁에의한오염은거의없는것으로보인다. Fe 를매염처리한직물의경우키토산가교유무및가교함량에 Ⅰ14Ⅰ 한국염색가공학회지제 20 권제 3 호
관계없이변퇴색 2 급의세탁견뢰도를나타내고있어본연구에서사용한매염제중에서는가장좋은세탁견뢰도를나타내었다. 전반적으로세탁견뢰도의변퇴색은 1 내지 2 급으로거의같은값을나타내고있지만키토산가교면직물의높은염착량을고려하면키토산가교면직물이상대적으로세탁견뢰도는많이개선된것으로사료된다. Table 7 은일광견뢰도를나타낸것이다. Table 에서알수있듯이키토산가교및매염제처리유무에관계없이전반적으로좋지못한일광견뢰도를나타나고있다. 매염처리하지않은직물과 Al 및 Cu 매염처리한직물에서는키토산가교유무에관계없이 1 내지 2 급을나타내고있다. Fe 를매염처리하는경우에도키토산가교유무에관계없이 2-3 급으로같은등급을나타나절대적인일광견뢰도측면만고려하면 Fe 매염제가일광견뢰도향상이기대된다. 본연구의모든범위에서키토산가교함량이증가함에따라일광견뢰도는변함이없지만이결과역시키토산가교에따른염착율상승을무시한단순결과로서염착율상승을고려하면키토산가교면직물이상대적으로일광견뢰도가많이개선된것으로사료된다. 4. 결론 본연구에서의키토산이가교된면직물제조에있어, 면직물의필수가공공정인머서화공정중에키토산을반영구적으로가교, 고착시키는것이가능해져, 간단한공정으로면직물에키토산의기능성을부여함은물론키토산과면직물과의내구성문제를해결할수있었다. 또한본연구에서는키토산기능성을부여한면직물에울금을중심으로천연염색특성을고찰하였다. 환경 친화적인키토산가교면직물에대한염색특성을검토하기위해매염제에따른색상변화, 키토산가교유무및키토산농도에따른색상변화등을고찰하였으며다음과같은결론을얻었다. 1) 키토산미처리직물의경우초기염색시간 10 분동안은염착율의변화가없다가 15 분이후부터급격하게증가하였으며 20 분이후에는포화염색에도달하였다. 2) 키토산가교면직물의경우초기염색시간인 5 분이내에염착율이급격히증가하는경향을나타내었으며키토산함량이증가할수록초기염착속도와포화염착량이증가하였다. 키토산이가교되 Table 6. Washing fastness of dyed fabrics Fiber Treatment (Chitosan) Non mordant Al Cu Fe Color change 1-2 1-2 1-2 2 MR Wool 4 4 4 3-4 Stain cotton 4-5 4-5 4-5 4-5 Color change 1-2 1-2 1-2 2 0.5% Wool 4 4 4 3-4 Stain cotton 4-5 4-5 4-5 4-5 Cotton Color change 1-2 1-2 1-2 2 1% Wool 4 4 4 3-4 Stain cotton 4-5 4-5 4-5 4-5 Color change 1-2 1-2 1-2 2 1.5% Wool 4 4 4 3-4 Stain cotton 4-5 4-5 4-5 4-5 Table 7. Light fastness of dyed fabrics Fiber Treatment (Chitosan) Non mordant Al Cu Fe Cotton MR 1-2 1-2 1-2 2-3 0.5% 1-2 1-2 1-2 2-3 1% 1-2 1-2 1-2 2-3 1.5% 1-2 1-2 1-2 2-3 J. of the Korean Soc. of Dyers and Finishers, Vol. 20, No. 3Ⅰ15Ⅰ
곽미정 권정숙 이신희 지않은면직물에서는무매염, Al, Fe 그리고 Cu 매염순으로염착량이증가하였으며키토산이가교된면직물에서는 Al, Fe, Cu 그리고무매염순으로염착량이증가하였다. 3) 키토산미처리무매염면직물의경우거의염색이이루어지지않았으며푸른색상을가미한노랑색을나타내었다. 가교키토산농도가증가함에따라염착량은증가하였고색상은색상각 94.94 (CHI 0.0) 에서 91.64(CHI 1.5) 로푸른색이미지가감소하였다. 이런현상은 Al 및 Cu매염제로매염한직물에서도유사한경향을나타내었다. Fe매염제가처리된직물의색상은색상각이 82.04( CHI 0.0) 에서 79.67(CHI 1.5) 로붉은색상이가미된노란색색상을나타내었으며키토산가교처리농도가증가함에따라염색된색상은붉은색이미지가더욱증대되었다. 4) 매염제종류에따라약간의차이는있으나색차 ( E) 의전체적인거동은키토산가교함량 0.5% 까지는증가하다가감소하는경향을나타내었으며키토산가교함량이 1.5% 에서는 E가작게나타났다. 5) 키토산가교유무및가교키토산함량에따른염착량은키토산이가교되어진직물일수록, 그리고가교키토산의함량이증가할수록염착량은크게향상되었다. Al, Cu 그리고 Fe매염제에있어키토산이가교되지않은면직물의경우는매염처리된직물이, 키토산이가교된면직물에서는무매염한직물이높은염착율을나타내었으며키토산가교함량이증가할수록더욱증가하였다. 6) 키토산가교유무및가교키토산함량에따른세탁및일광견뢰도는모두 1-2등급으로같았으며 Fe매염제에서세탁및일광견뢰도는모두 2등급과 2-3등급으로개선된견뢰도를나타내었다. 참고문헌 1. N. H. Shin, S. K. Kim and K. R. Cho, A study on using gray color dyeing from gallapple, Journal of the Korean Society for Clothing Industry, 7, 547-552(2005). 2. S. S. Cho, H. S. Song, and B. H. Kim, The dyeability properties of some yellow natural dyes-extracted from turmeric-, Journal of the Korean Society for Clothing and Textiles, 21, 1051-1059(1997). 3. 吉岡常雄, " 天然纖維の硏究 ", 光村推古書院, pp.45-80, 1973. 4. J. S. Jung and J. H. Sul, Color development of combination dyeing of indian indigo and turmeric extracts, gardenia extracts, Journal of the Korean Society for Clothing and Textiles, 26, 325-336 (2002). 5. Y. J. Chu and H.. Soh, The study of curcuma Longa L. dyeing, Journal of the Korean Society for Clothing and Textiles, 20, 429-437(1996). 6. 刹光達夫林村雄匹郞, " 和漢藥用植物 ", 廣州書店, pp.366-367, 1968. 7. 조경래, " 염색이론과실험 ", 형설출판사, p.44, 2000. 8. 문범수, " 식품첨가물 ", 수학사, p.13, 1984. 9. M. J. Kwak and S. H. Lee, Natural dyeing of chitosan crosslinked cotton fabrics -clove-, Journal of the Korean Society for Clothing Industry, 10, 260-266(2008). 10. N. Sakkayawong, P. Thiravetyan and W. Nakbanpote, Adsorption mechanism of synthetic reactive dye wastewater by chitosan, Journal of Colloid and Interface Science, 286, 36-42(2005). 11. M. J. Kim and S. H. Lee, A study on the change of hand of chitosan crosslinked cotton fabrics (Ⅱ)-Effect of concentration and molecular weight of chitosan-, Journal of the Korean Society for Clothing Industry, 7, 439-444(2005). 12. M. J. Kim, J. W. Park, and S. H. Lee, A study on the change of hand of chitosan crosslinked cotton fabrics-effect of concentration of epichlorohydrin and chtiosan-, Journal of the Korean Society for Clothing Industry, 6, 660-666(2004). 13. S. H. Lee, Ripening time and fiber formation of chitosan spinning dope, Journal of Applied Polymer Science, 90, 2870-2877(2003). 14. K. R. Cho, Studies on the Natural Dyes(7) -Dyeing properties of cochineal colors for silk fibers-, Journal of the Korean Society of Dyers and Finishers, 6, 144-150(1994). 15. Y. J. Chu, A study on the mordanting and dyeing properties of Rhusjara ica Dye, Journal of the Korean Society of Clothing and Textiles, 22, 971-977(1998). Ⅰ16Ⅰ 한국염색가공학회지제 20 권제 3 호
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