매염 후 세척에 따라 공기투과도 변화와 코치닐 염색 후의 색상변화에 대한 연구

Abstract

In these days, people take a growing interest in cultural value and tradition according to economic development. Furthermore, human health and natural environment are being the most important thing of our modern society with environment problems. Natural dye could be the best solution for the beauty life. Recently the use of iron, Al, Cr, Cu, Fe, Sn are increasing to improve a fastness of color of natural dye. Most of these are sold as a chemical product, so people can use easily, but if they use a product of heavy metal mordanting, it would cause serious harm for human body and also, cause water pollution. As a result, the study of mordanting should be highly requested for developing of natural dyeing. In this study, the change of the fabric air-permeability was investigated quantitatively. At the same time, the change of the fabric air-permeability according to the dyeing procedure. In order to investigate the possibility of the detachment of the metal ions on the fiber or fabric surface, the effect of rinsing process on the air-permeability and color was quantitatively investigated by rinsing the mordanted fabric specimens 1~3 times after mordanting. By comparing the color differences of the cochineal dyed fabrics, with differing number of rinsing procedure after mordanting, we arrived at the following conclusions. 1. After the mordanting procedure, the air-permeability values of the fabric specimens show a decreasing trend, even if there were minor differences according to the fiber materials and the types of mordants. 2. In the case of cotton fibers, the degree of air-permeability deceasing is determined by the amount of metal ion absorption. 3. The air-permeability changes according to the metal ion absorption even if the fibers are made of the synthetic fibers(nylon, PET, acrylic). There is a positive correlation between the amount of metal ion absorption and the air-permeability decease. 4. At the range of mordant concentration, 2% Cu, 2% Sn, 2% Fe, 2% Cr, 5% Al, the metal ions are not excessively absorbed on the fiber surface. Also, any remarkable detachment of the metal ions does not accompany after the mordanting with the subsequent rinsing procedure. 5. The air-permeability value decreases if the cochineal dyestuffs are taken up by the fibers under unmordanted state. This indicates that by the simple dye uptake the air-permeability may be reduced as in the case of mordanting procedure. On the other hand, dye uptake was not accomplished in PET fibers. Air-permeability change was almost nil. 6. It was estimated that the decrease of air-permeability values of nylon and acrylic fibers, in which functional groups, capable of absorbing metal ions, were present in the molecules, was due to the absorption of mordants. On the other hand, PET did not absorb mordants due to the high crystallinity and to the absence of functional groups. 7. The change of air-permeability was negligible even with the repeated rinsing cycles up to 3 times. It was interpreted that the metal absorption on the fiber surface was not excessive. 8. In nylon fibers, the metal ions absorbed in the fiber did not show mordanting effect. In nylon fibers, the nylon molecules were dyed by cochineal dyestuffs exhibiting dark color regardless of mordanting. 9. Also in acrylic fibers, he metal ions absorbed in the fiber did not show mordanting effect. In acrylic fibers, the color was not developed after dyeing even if the fiber molecules were certainly dyed by some of the cochineal components. 10. The air-permeability value decreases by a simple mordanting procedure or unmordanted dyeing procedure. If, however, mordant-dyeing is finished, it significantly increases the air-permeability compared to the former two cases. We presume that some three-dimensional coordinate bond complexes are established among the fiber molecular chains, dyestuffs, and metal ions.;최근 경제적 성장으로 문화적 가치를 중요시하는 가운데 전통에 대한 관심도 늘고 있으며, 더욱이 건강과 환경을 중시하는 자연 지향적 추세로 인하여 환경 문제의 대두와 함께 천연 염색에 대한 관심이 고조되고 있다. 이런 천염염색의 염색견뢰도를 향상시키기 위해 요즘은 철, 알루미늄, 크롬, 구리, 알칼리매염제의 사용이 늘고 있는 실정이다. 이들 중 대부분은 화학약품으로 시판되고 있어 손쉽게 이용할 수 있는 장점은 있으나 중금속 매염제 사용 시 독성이 강하거나 인체에 해로우며 염색폐수오염을 유발시키는 원인이 되는 것들이 있으므로 천염염색의 발전적 차원에서 매염제에 대한 연구는 매우 필요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 매염에 의한 직물의 공기투과도 변화를 정량적으로 조사하였다. 또한 염색에 의한 공기투과도의 변화도 검토하였다. 매염에 의하여 섬유표면에 부착된 금속이온의 탈리 가능성을 조사하기 위하여 매염포를 1～3회 세척함으로써 세척과정이 공기투과도와 색상에 미치는 효과를 정량적으로 검토하였다. 매염 후 세척 회수가 서로 다른 매염포를 코치닐로 염색하여 색차를 서로 비교함으로써 매염포에 대한 세척이 염색에 미치는 영향을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 섬유소재의 특성과 매염제의 종류에 따라서 차이가 있기는 하지만 매염이 이루어지면 전반적으로 공기투과도가 저하되는 경향을 보여준다. 2. 면섬유에서는 금속이온의 흡착량에 따라서 공기투과도의 저하가 결정된다. 3. 동일한 합성섬유(나일론, PET, 아크릴)라 할지라도 금속이온의 흡착여부에 따라서 공기투과도가 변화된다. 금속이온의 흡착량과 공기투과도의 저하는 정비례하고 있다. 4. Cu, Sn, Fe, Cr, Al에 대하여 각각 2%, 2%, 2%, 2%, 5%에 해당하는 매염제 농도에서는 섬유표면에 과다한 정도로 금속이온이 흡착되지 않는다. 또한 매염 후의 세척에서 괄목할 만한 금속이온의 탈리도 수반되지 않는다. 5. 무매염 상태에서 코치닐 염료에 의한 염색이 이루어지면 공기투과도가 저하된다. 이는 단순한 염료의 염착에 의해서도 매염처리에서와 같이 공기투과도가 저하됨을 의미한다. 반면 PET에서는 염착이 이루어지지 않으며 공기투과도 변화도 없다. 6. 금속이온을 흡착할 수 있는 작용기가 존재하는 나일론과 acryl에서는 매염제의 흡착으로 공기투과도가 저하되는 것으로 짐작된다. 반면 PET에서는 고결정성과 작용기의 부재로 인하여 매염제가 흡착되지 않는다. 7. 매염된 섬유를 3회까지 세척하여도 공기투과도가 거의 변화되지 않는다. 이는 섬유표면에 과다한 정도로 금속이온이 흡착되지 않았음을 의미한다. 8. 나일론에서는 섬유에 흡착된 금속이온이 매염작용을 보여주지 않는다. 나일론에서는 매염에 관계없이 코치닐 염료가 직접적으로 분자쇄에 염착되어 짙은 색상이 발현된다. 9. acryl에서도 섬유에 흡착된 금속이온이 매염작용을 보여주지 않는다. acryl에서는 코치닐 색소 중의 일부가 염착됨이 확실하나 염색 후 색상이 거의 발현되지 않는다. 10. 단순한 매염처리나 무매염 염색에 의해서는 공기투과도가 저하된다. 그러나 매염염색이 이루어지면 앞의 2가지 경우와 비교할 때 공기투과도가 현저히 상승된다. 이는 섬유분자쇄, 염료, 그리고 금속이온간에 3차원적인 배위결합 복합체가 형성되기 때문으로 추측된다.