친환경 가공을 이용한 면직물의 염색성 및 태

Abstract

현대 사회는 급속한 경제성장으로 인류에게 물질적 풍요로움을 주었지만, 환경파괴와 에너지 고갈 문제 등에 직면하게 되었다. 이에 전 세계적으로 환경문제의 관심이 증대되고 산업 전반에 걸쳐 환경경영이 중요시 되고 있다. 이러한 사회적 변화에 따른 소비자들의 의식 또한 웰빙과 로하스 등의 라이프 스타일을 추구하게 되었고 환경친화(eco-friendly), 인체친화(human-friendly)적인 개념들을 낳게 되었다. 섬유 산업에 있어서도 환경과 인체친화성을 반영한 제품들이 지속적으로 개발되고 있다. 친환경과 더불어 웰빙, 개인화, 쾌적하고 청결한 삶 등의 추구로 고감성, 고기능성에의 요구가 커지고 있어 천연섬유를 비롯하여 천연 염색, 친환경, 인체친화성 소재가 각광 받고 있다. 본 연구에서는 섬유 분야에서 연구가 미비한 천연물질인 젤라틴, 히알루론산과 키토산을 이용하여 천연 소재에 천연 가공 및 천연 염색을 적용하여 친환경, 고기능, 고감성을 부가시켜 보고자 한다. 연구 방법으로는 면 소재에 키토산, 젤라틴, 히알루론산을 0.3%, 0.7%농도별로 단일 및 혼합 가공하여 공기투과도를 측정하였고, KES-FB System을 사용하여 가공한 시료들의 역학적 특성치를 측정하여 면 소재의 태 변화의 가능성을 모색하였다. 또한 가공한 시료에 소목으로 천연 염색을 하여 금속 매염제의 양을 최소한으로 사용하면서 염착력을 높이기 위한 방법과 미려한 색상발현, 천연염색에의 정량화를 꾀하고자 하였다. 면 소재에 천연 고분자 물질을 이용한 가공과 천연염색을 하여 환경 친화적인 소재 가공 및 천연 염색 방법을 모색한 본 연구에서 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 세 가지 물질을 단일 및 혼합 처리하고 소목으로 염색하였을 때, 모든 처리포에서 미처리 염색포 보다 색차가 발생하였고 0.7% 농도의 키토산 단일 처리포와 0.7% 키토산/젤라틴, 키토산/히알루론산 혼합 처리포에서 높은 색차 값을 보였다. 2. 무매염 염색한 모든 처리포의 표면 염착농도(K/S)는 미처리포에 비해 증가하였고 0.7% 농도의 키토산, 키토산/젤라틴 처리포에서 높은 염착률을 보였다. 최대 흡수 파장은 모두 400nm으로 나타났다. 3. 세 가지 물질을 단일 및 혼합 처리하고 5% Al매염을 한 후 소목으로 염색하였을 때, 0.7% 키토산/젤라틴/히알루론산 혼합 처리포에서 가장 높은 색차 값을 보인다. Al매염제의 도입으로 무매염 염색의 경우와 다르게 혼합용액 처리포에서 높은 색차 값을 보이는데, 혼합용액이 매염제와 반응하여 염착률 상승에 기여하는 것으로 보인다. 4. 매염 염색의 경우 모든 처리포의 표면 염착농도(K/S)는 미처리포에 비해 증가하여 매염제와 처리 물질이 결합하여 염착량 증진에 기여하는 것을 추정할 수 있다. 따라서 키토산, 젤라틴, 히알루론산 도입으로 금속매염제를 최소화 하거나 배제할 수 있는 가능성을 확인하였다. 5. 공기투과도는 키토산 처리포와 0.7% 젤라틴 처리포에서 Control포보다 높은 값을 보여 쾌적성 향상에 바람직한 것으로 보인다. 한편 나머지 처리포들에서는 비슷하거나 약간 저하되는 경향을 보여 가공액 제조 시 불용물 잔류나 불균일한 코팅 등의 문제점을 제기 할 수 있다. 6. 각 처리포들의 기공을 살펴보고자 CCD Camera에서 획득한 화상을 Image J로 변환한 이미지에서는 처리포들 간에 기공이 변화된 것을 확인하였다. 이러한 변화는 물질에 따른 실과의 결합도의 차이와 관계가 있는 것으로 추정된다. 7. 각 처리포들의 기공의 면적의 합을 구하여 공기투과도와 면적의 합의 상관관계를 분석한 결과, 전반적으로 공기투과도가 높을수록 면적의 합 또한 높아지는 경향을 볼 수 있었다. 예외적으로 0.7% 히알루론산 처리포와 0.3%, 0.7% 키토산/젤라틴/히알루론산 처리포에서는 면적의 합과 공기투과도가 반비례하였다. 이는 실 사이의 면적은 넓어졌지만 광학적으로 투명한 얇은 피막 이 형성되어 공기투과도 저하를 유발했을 것으로 추측된다. 8. 역학적 특성 평가에서 인장특성을 살펴보면 모든 처리포에서 형태안정성이 다소 저하되는 경향을 보이고, 인장변형에는 용이하여 졌음을 알 수 있다. 9. 굽힘특성에서는 모든 처리포에서 B(굽힘강성)과 2HB(굽힘이력)값이 증가하여 잘 굽혀지지 않고 빳빳하여 인체와의 공간의 형성이 가능함을 확인하였다. 10. 전단특성을 살펴보면 G(전단강성), 2HG(전단이력)값은 0.7% 키토산/젤라틴/히알루론산, 키토산/히알루론산 처리포에서 상당히 증가하여 우리나라 하절기 의복 재료로의 가능성인 인체와의 공간 형성이 용이해짐을 확인하였다. 11. 표면특성 중 MIU에서 0.3% 키토산 처리포가 가장 낮은 값을 보여 면직물에 매끄러운 표면을 부여하기 위해서는 키토산의 단일처리가 적당한 것으로 생각된다. 12. 압축특성을 살펴보면 0.3% 젤라틴, 젤라틴/히알루론산 처리포에서 WC값의 향상으로 부피성이 약간 증가하였고, 나머지 처리포에서는 부피성이 약간 감소함을 알 수 있었다. 13. 감각평가치에서 KOSHI값은 모든 처리포에서 증가하였고, NUMERI값은 0.7% 키토산/젤라틴/히알루론산 처리포에서 가장 낮은 값을 보여 까끌까끌한 촉감이 부여되었다. 종합태(T.H.V)에서는 전반적으로 미처리포보다 높은 값으로 나왔고, 0.7% 키토산/젤라틴/히알루론산 처리포에서 가장 높은 값을 보여 키토산, 젤라틴, 히알루론산의 직물에의 사전처리가 여름철 여성용 드레스의 적합성에 부합됨을 확인하였다.;Concerns about environmental issues are globally increasing, and environmental measurement is being highly valued throughout the industry. Products reflecting eco-friendliness and human-friendliness are also being developed in the textile industry. Naturally dyed, eco-friendly and human-friendly materials as well as natural fibers are highlighted due to the increasing demand for high sensitivity and high functionality through the pursuit of wellbeing, personal, pleasant and clean life as well as eco-friendly life. This eco-friendly fiber is friendly to both environment and human, so this research aims to add eco-friendliness, high functionality and high ensitivity through the application of processing and natural dyeing to natural materials by using gelatin, hyaluronic acid and chitosan, natural substances non-researched in the textile field. As a research method, air permeability was measured through the single and mixed processing of chitosan, gelatin and hyaluronic acid on a cotton material by 0.3% and 0.7% concentration, and image analysis was conducted to take a look at changes in the processing of treatment fabric. This research also sought the possibility of phase change in cotton materials by measuring the dynamic characteristics of the specimens process using a KES-FB system, and aimed at enhancement of dyeing force, revelation of beautiful colors and quantification of natural dyeing while using minimum amount of metallic mordants through the natural dyeing of the processed specimens with joiners. The following conclusions were obtained from this research seeking a method of eco-friendly material processing and natural dyeing through the processing and natural dyeing of cotton materials using natural polymers. 1. The single and mixed processing of three materials and the dyeing of them with a joiner generated a higher color difference in all the processed fabric than the unprocessed dyeing fabric. 2. The surface dyeing concentration(K/S) of all the processed fabrics dyed without mordant increased as compared to the unprocessed fabric. 3. The surface dyeing concentration(K/S) of all the processed fabrics dyed with mordant increased as compared to the unprocessed fabric. So it seems that the process materials are combined with mordants to contribute to the enhancement of dyeing amount. Thus the possibility to minimized or exclude metallic mordants with the introduction of chitosan, gelatin and hyaluronic acid was confirmed. 5. Air permeability is higher in the chitosan processed fabric and the 0.7% gelatin processed fabric than in the controlled fabric, which seems to be desirable for improving comfortableness. 6. Exceptionally, the sum of areas was reversely proportional to the air permeability in the 0.7% hyaluronic acid processed fabric and the 0.3% and 0.7% chitosan/gelatin/hyaluronic acid processed fabric. It seems that reduction in air permeability has been caused by the formation of optically transparent thin films despite the broadened area between yarns. 7. The bending characteristics confirmed an increase in B(bending stiffness) and 2HB(bending history) values for all the processed fabrics, and their possibility to form a space with human body due to their stiffness without bending. 8. The shear characteristics confirmed a remarkable increase in G and 2HG values for the 0.7% chitosan/gelatin/hyaluronic acid and chitosan /hyaluronic acid processed fabrics, facilitating the formation of a space with human body, the possibility as garment materials in our country's summer. 9. In compressive characteristics, the 0.3% gelatin and gelatin /hyaluronic acid process fabrics showed a little increase in volume due to improvement in the WC value, and the remaining process fabrics showed a little reduction in volume. 10. In total hand values(T.H.V), all the processed fabrics showed a higher value than the unprocessed fabrics, and the 0.7% chitosan/gelatin/hyaluronic acid processed fabric showed the highest value, so it was confirmed that the chitosan, gelatin and hyaluronic acid processed fabrics fit in with the suitability of summer woman dresses.