석류피 가공 소재의 자외선 차단 연구

Abstract

최근 지구환경의 급격한 변화와 함께 오존층의 파괴로 인해 지표면에 도달하는 자외선 강도의 증가는 광노화, 색소침착, 피부암 등 인체에 대한 피부질환을 초래하고 있다. 패션소재분야에서는 소재의 가공을 통해 피부에 미치는 자외선의 영향을 완화시키기 위하여 가공방법을 개발해 왔다. 자외선차단제는 섬유/직물 단계에서의 개질/가공이나 제품단계에서의 가공이 주류를 이루고 있다. 이때 사용되는 가공제나 개질제는 자외선차단의 효과가 비교적 양호한 편이지만, 개질제를 제조하는 과정이나 가공과정에서 환경에 영향을 주는 부산물이 발생하기도 하며, 이들 약제 처리된 직물은 피부와 장기적으로 접촉할 경우 종종 여러 부작용을 야기하는 경우가 있다. 본 연구에서는 친환경적이며 인체적합성이 양호한 것으로 알려진 재료들을 사용하여 자외선차단효과를 확인하고 이들 중에서 비교적 우수한 재료를 선별하여 본 실험을 진행하였다. 자외선차단효과와 인체적합성이 양호한 재료로서 기존의 한약재를 조사하였고 이중 폴리페놀의 타닌 성분이 다량 포함된 후박, 두충, 파극천, 노니, 율피, 석류피를 추출 후 직물에 가공하여 차단효과를 비교해 보았다. 실험을 통해 한약재 중 자외선 차단의 효과가 가장 우수한 석류피를 본 실험에 가공하여 섬유의 자외선 차단효과를 비교 분석하였다. 석류피의 추출은 열수를 이용한 추출과 진공 원액 추출기를 이용한 추출 두 가지의 방법으로 추출하였으며, 석류피 추출물의 공정에 따른 의류소재의 자외선 차단효과를 알아보고자 면직물, 견직물, 레이온, 나일론에 가공 처리 하였다. 석류피 가공 소재의 자외선 차단 효과를 비교하기 위해 자외선 차단제인 벤조트리아졸계의 Tinuvin 99-2와 타닌산 3%, 타닌산 6%를 각각 직물에 가공 처리하여 분석하였다. 본 실험에서는 석류피 열수 추출을 가공 소재를 석류피Ⅰ, 진공원액추출을 통해 가공된 소재를 석류피Ⅱ라고 명명하였다. 석류피Ⅰ 가공 소재와 석류피Ⅱ 가공 소재의 자외선차단 차단효과를 타닌산 3%, 타닌산 6%, Tinuvin 99-2와 비교 분석하였다. 비교분석 결과 석류피Ⅰ 가공은 석류피Ⅱ 가공과 Tinuvin 99-2 가공 보다 자외선 차단율이 높았으며, 석류피Ⅱ 가공은 다른 가공처리 직물보다 자외선 차단율이 낮았으나 미처리 직물에 비해 자외선 차단 효과가 있음을 알 수 있었다. 한편 가공된 직물들의 색상은 전반적으로 연한 갈색에서 갈색을 띠고 있다. 이러한 색상의 변화는 대부분 염색가공을 거쳐야 하는 패션소재에 있어서는 불리한 점이라고 할 수 있으며, 특히 담색으로 염색하는 제품에 대해서는 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 한편 이러한 가공에 의한 색상변화와 자외선차단효과 사이에 상관성이 있는지 확인해 보고자 하였다. 이를 위해 가공된 소재에 대해 CIE L*a*b*를 기반으로 한 측색을 진행하고 미처리포를 기준으로 ΔE를 계산하여 색상의 변화를 비교하였다. 분석 결과 통계적으로 유의한 양의 상관관계를 나타냈다. 산포도를 통해 시각적으로 분석한 결과 석류피Ⅰ 가공 직물이 석류피Ⅱ 가공과 Tinuvin 99-2 가공 직물에 비해 자외선 차단율이 높은 것으로 측정되었으며, 다른 가공 직물보다 색이 진한 것으로 나타났다. 석류피Ⅱ 가공의 경우 면직물과 견직물에서 Tinuvin 99-2 가공 직물 보다 자외선 차단율이 낮게 측정되었으며, 레이온과 나일론은 높게 측정되었다. 직물의 색상은 다른 가공 직물 보다 연한 것으로 나타났다.;This study examined the UV blocking effect of the environment-friendly medicinal herbs in a preliminary test by extracting Machilia, Eucommia bark, Morinda officinalis, Noni, Chestnut shell, and Granat which contain a large amount of tannin of polyphenol to process fabric and processing fabric with the extract. Granat showed the highest UV blocking effect among medicinal herbs in the preliminary test and was used to process fabric in this study to compare and analyze its UV blocking effect. The Granat was extracted by using two methods: one that uses hot water and the other that uses vacuum undiluted liquid extractor, and the material processed with Granat extracted with hot water was named GranatⅠ and the one through vacuum crude liquid extract, GranatⅡ. Cotton fabric, silk fabric, rayon, and nylon were processed with the Granat extract to examine the UV blocking effect of the clothing materials in accordance with the extracting process. Fabrics benzotriazole UV blocking agent, Tinuvin 99-2, 3% tannic acid and 6% tannic acid were used to process fabrics for the analysis to compare the UV blocking effect of the materials processed with Granat, which led to the following conclusion. The UV blocking rate of the processed fabrics was compared ana analyzed, and Granat Ⅰ showed higher UV blocking rate than Granat Ⅱ and Tinuvin 99-2 and Granat Ⅱ showed lower UV blocking rate than other processed fabrics but more UV blocking effect than unprocessed fabrics. The colors of the processed fabrics were measured and the correlation between color and UV blocking rate was examined in order to examine the influence of the colors of the processed fabrics on the UV blocking rate. For cotton fabric, 1% increase of color of the processed material increased the UV A blocking rate by 1.055% and UV B blocking rate by 2.221%. According to the visual analysis based on distribution, Granat Ⅰ showed higher blocking rate than the fabrics processed with other substances and the colors were also dark. Granat Ⅱ showed lower blocking rate than other substances while the color was the same as tinuvin99-2 in a light shade. As for silk fabric, 1% increase of color of the processed material increased the UV A blocking rate by 0.428% and UV B blocking rate by 0.371%. The visual analysis based on distribution showed higher measurements in Granat Ⅰ than Granat Ⅱ, and the color was dark yellow. Granat Ⅱ showed lower measurements than tinuvin99-2, and the color of the fabric was the same in a light shade. As for rayon, 1% increase of color of the processed material increased the UV A blocking rate by 0.092% and UV B blocking rate by 0.308%. According to the visual analysis based on distribution, Granat Ⅰ showed lower blocking rate than the material processed with 6% tannic acid while the color was darker. Granat Ⅱ showed higher blocking rate than tinuvin99-2 while the color was the same in a light shade. As for nylon, 1% increase of color of the processed material increased the UV A blocking rate by 0.606% and UV B blocking rate by 1.486%. According to the visual analysis based on distribution, Granat Ⅰ showed lower blocking rate than the material processed with 6% tannic acid while the color was darker. Granat Ⅱ showed higher blocking rate than tinuvin99-2 while the color was the same in a light shade. The result of correlation analysis showed statistically significant positive correlation, and the visual analysis based on distribution showed that the fabrics processed with Granat Ⅰ had higher blocking rate than those processed with Granat Ⅱ or Tinuvin 99-2 while the colors of the fabrics were darker than others. As for Granat Ⅱ, cotton fabric and silk fabric showed lower blocking rate than the fabrics processed with Tinuvin 99-2, and as for rayon and nylon, they showed higher blocking rate than the fabrics processed with Tinuvin 99-2. As for Granat Ⅱ, Tinuvin 99-2 showed higher blockign rate and the colors of fabrics were the same in a light shade. This study examined the UV blocking effect of Granat by analyzing fabrics processed with Granat in order to obtain basic data for the development of human and environment-friendly UV blocking materials. As for the processing of Granat extracts, the fabric may have some problems such as washing resistance as the extract was sprayed on the surface of the fabric using the vibration absorption which is a post-processing method; however, it is deemed that using a stable UV scattering agent such as Titanum dioxide with the Granat extract oni the fabric based on the results of this study in the future research would increase the UV blocking effect. Also, this study is expected to provide basic data that may assist the development of an environment-friendly UV blocking materials that are harmless to human body.