자초 염색 시 pH와 매염제에 따른 염색성에 관한 연구

Abstract

Due to recent green growth industry, chemical dyes causing harmfulness to human body and waste water from dying tend to be avoided and as the market using natural dying materials is expanded and several organizations' participation such as opening of dying material complexes increases with increase in interests in environmentally friendly natural dying material, now in regard to the color of natural dyes, there is a need of establishing standard of standard colors and raising usability of the colors, beyond the step of informing people of the environmentally friendly nature of natural fiber. The purposes of this study is to examine the nature of dye of mordants according to change of pH and change of colors of dyes according to density of mordants and produce optimized conditions to express colors by selecting a dye of Gromwell which is a natural dye and has multicolor, and confirming discharging nature of various colors. The first process of experiments in this study is to compare the color and amount of dyeing by changing the acidity of dyeing liquid of Gromwell extracted with ethanol and dyeing it with fibroin according to the methods of mordancy of mordants such as Al, Sn, Fe, and Cu. In the second process, it compared and analyzed the amount of dying and comparison of color according to change of density by mordant when dyeing fibroin with Gromwell and measured washing and friction fastness of dying for practical use of dyes with high amount of dyeing. In addition, this study compared and analyzed whether the amount of dyeing rises as the value of dyeing and density of mordant changing according to the methods of mordancy of mordants depending on change of pH, set the highest absorption waves of shikonin coloring matter, which is coloring matter of Gromwell to be 520nm for pH 3 and pH 5 and 560nm for pH 7, check the peak of absorption by each mordant, and compare the amount of dyeing against the highest absorbtion waves and therefore, it intends to understand the optimized condition of practical expression when dyeing with Gromwell with multicolor. As a result, in regard to the change of the color of the surface, in the change of dyeing nature of mordant according to change of pH, all the pre-mordancy with pH 5 have the highest difference in E color and increased compared to that of non-mordancy. The discharged color by mordant were strong purple, which is unique color of Gromwell for Al mordant, light red for Sn mordant, strong dark gray for Fe mordant and violet for Cu mordant but in the case of E which is instantaneous mordancy, it was expressed as a color that was not much different from white dye. Therefore, Cu mordant appeared to be an element of hindering absorption of dyes. The value of K/S, which is the amount of absorbed dyeing, also appeared that pre-mordancy with pH 5 was higher, which means that pH 5 is the best condition. In the change of dyeing in the color of Gromwell according to density of mordant, this also showed high value of E in pre-mordant and unlike the previous study that the amount of dyeing increases as the density increases, pre-mordancy by mordant showed high rate of dyeing with 7% in Al, 3% in Sn, 7% in Fe, 3% Cu and in terms of the method of dyeing, the amount of dyeing increased largely but the size of dyeing by density among mordants has small differences between Al and Sn. Therefore, there is no effect of different density. In terms of wave of the color of shikonin, it shows absorption peak in the system of purple with 520-560nm but Fe and Cu mordants showed absorption peak with 400nm, which demonstrates multicolor of Gromwell in yellowish green. In regard to the experiment of fastness, as a result of experiment by selecting Al, Sn. Fe, and Cu with pH5 with high pre-mordancy and pre-mordants by density of 7% in Al, 3% in Sn, 7% in Fe, and 3% in Cu, washing fastness is good as 4 to 5 classes but the fading color was 2 to 3 classes so in Gromwell dye, by washing it with alkali detergent, it was found that it changed to alkali. From the result that the degree of friction fastness shows the high class compared to when being dry or moist, it is assumed that the fastness increased because of combination of the hydroxyl of experimental dye and dye materisl of Gromwell. The example of Cu mordant was low as 1 to 2 classes and therefore, the practicality is also low. In conclusion, when dyeing with Gromwell premordancy appeared to increase the effect of dyeing, and the result of pH 5 without controlling pH showed high amount of dyeing, and nitric acid and potassium with control of pH is a distraction of dyeing and the amount of dyeing according to the increase of the density of mordant does not have the effect of expressing color against the density since there is much differences in increase of the amount of dyeing according to the density of Al, Sn mordant.;최근 녹색성장 산업으로 인해 인체 유해성과 염색폐수로 인한 화학염료는 기피대상이 되었고 친환경적인 천연염료에 대한 관심이 높아지면서 천연염료을 이용한 시장이 확대되고 있고 염색원료단지개설 등 여러 단체들의 참여가 확대되어 이제는 천연섬유의 친환경성을 알리는 단계를 지나 천연염료의 색상에 대해서 표준색의 기준을 확립시키고 색상의 활용성을 높이는 연구가 요구되고 있다. 이에 본 연구의 목적은 천연염료의 다색성인 자초염료를 선택하여 다양한 색상의 발색성을 확인하고 pH변화에 따른 매염제의 염색성과 매염제 농도별에 따른 염색성의 색상변화를 검토하여 색상발현에 적합한 최적의 조건을 도출하려고 한다. 연구에 대한 실험과정은 첫째, 에탄올로 추출한 자초 염액의 액성을 pH 3, 5, 7로 변화시켜 그에 따른 화학매염제(Al, Sn, Fe, Cu)의 매염방법(선매염, 동시매염, 후매염)에 따라 견섬유와 염색하여 그에 나타난 색상비교와 염착량을 분석하였다. 둘째, 자초염료와 견섬유의 염색 시 매염제별 농도의 변화에 따른 매염방법에 대한 색상비교와 염착량을 비교하여 분석하였고 염착량이 높은 염색포의 실용화를 위해 세탁견뢰도와 마찰견뢰도를 측정하였다. 또한 pH변화에 따른 매염제의 매염법에 따라 변화하는 염착량의 값과 매염제의 농도가 증가할수록 염착량의 값이 높아지는지 비교분석 하였고 자초의 색소인 시코닌 색소의 최대흡수파장은 pH 3, pH 5는 520nm를 나타내고 pH 7은 560nm을 나타내어 각 매염제별 흡수피크에 대해 알아보고 최대흡수파장에 대한 염착량을 비교하여 다색성 자초염색 시 실용적인 색상발현에 대한 적합한 최적의 조건을 알아보려고 한다. 그에 대한 결과로 표면색 변화는 pH변화에 따른 매염제의 염색성 변화에서는 매염제 모두 pH 5의 선매염이 ⊿E색차가 가장 높고 무매염 보다 상승한 결과를 가져왔으며 매염제별 발색된 색상으로는 Al매염제는 자초 고유의 색인 짙은 purple 색상을 나타내고 Sn매염제는 옅은 red 색상으로 발색되며 Fe매염제는 짙은 gray의 어두운 색상으로 발색되고 Cu매염제는 자주빛 색상으로 발색되나 동시매염의 ⊿E는 백색포와 거의 차이가 없는 색상으로 발현되어 Cu매염제는 염료의 흡착방해 요인으로 나타났다. 염착량인 K/S값 또한 pH 5의 선매염의 염착량이 높게 나타나 pH 5의 선매염의 조건이 최적의 조건이라 할 수 있다. 매염제의 농도에 따른 자초색소의 염색성 변화에서는 이 역시 선매염이 높은 ⊿E값을 나타내고 농도가 증가 할수록 염착량이 증가한다는 선행연구와는 달리 매염제별 선매염 Al-7%, Sn-3%, Fe-7%, Cu-3%로 높은 염착량을 보였으며 매염방법에서는 선매염의 염착량이 큰 상승을 보이나 선매염 중 농도별로 염착량의 크기는 Al, Sn은 근소한 차이로 농도에 대한 차이는 효과가 없다는 결론을 내렸다. 시코닌 색소의 파장은 purple계열인 520-560nm의 흡수피크를 보이고 있으나 Fe, Cu매염제는 400nm 흡수피크를 나타내 yellowish green의 색상을 나타내는 자초의 다색성을 나타냈다. 견뢰도 실험은 pH에 따른 염착량의 값이 높은 pH 5의 선매염 Al, Sn. Fe, Cu와 농도별은 선매염 Al-7%, Sn-3%, Fe-7%, Cu-3%을 선정하여 실험한 결과 세탁견뢰도는 거의 4-5등급으로 양호한 편이나 변퇴색은 2-3등급으로 낮아 산성염료인 자초 염색포에 알칼리 세제를 넣으면 세탁 후 알칼리 성질로 변함을 알 수 있다. 마찰 견뢰도는 습윤 시가 건조 시 보다 높은 등급을 나타내 물에 적신 시험포의 수산기가 자초염료의 수산기와 서로 수소결합에 의해 견뢰도가 상승된 것이라고 생각된다. Cu매염제 시료는 1-2등급으로 낮아 실용성이 떨어지는 결과를 나타냈다. 따라서 자초 염색 시에는 선매염법이 염착량을 높이는 효과를 나타냈고 pH을 조절하지 않은 pH 5의 결과가 높은 염착량을 나타내 pH을 조절한 초산과 탄산칼륨은 염착의 방해요소가 된다는 결과를 나타냈으며 매염제의 농도증가에 따른 염착량은 Al, Sn매염제는 농도가 증가함에 따라 염착량의 증가는 별 차이가 없어 농도에 대한 색상발현은 효과가 없다는 결론을 얻었다.