KR100321991B1 - 황토염료제조방법 및 황토염료를 이용한 천연섬유염색방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 면섬유나 면천, 면직물, 모나 실크같은 천연섬유를 황토염색하기 위한 것으로, 황토를 이용하여 천연염료를 만들고, 상기 황토염료를 이용하여 천연섬유를 염색하되 황토 자체의 염착력을 향상시키는 방법에 의해 섬유고착제를 사용하지 않고도 완벽한 황토염색이 가능하도록 하고, 매우 우수한 세탁견뢰도를 가지며, 복잡한 전처리 및 후처리단계를 거치지 않아 염색이 용이한 황토염료제조방법 및 황토염료를 이용한 천연섬유염색방법을 제공할 수 있는 것이다.

Description

황토염료제조방법 및 황토염료를 이용한 천연섬유염색방법{A manufacturing method of loess dyes and natural textiles dyeing method by loess dyes}

본 발명은 황토염료제조방법 및 황토염료를 이용한 면섬유나 면천, 면직물, 모나 실크같은 천연섬유는 물론 종이(이하 천연섬유로 통칭하기로 한다)를 염색하기 위한 방법에 관한 것으로, 특히 고착제를 사용하지 않고도 매우 우수한 세탁견뢰도를 가지며, 복잡한 전처리 및 후처리단계를 거치지 않아 염색이 용이한 황토염료제조방법 및 황토염료를 이용한 천연섬유염색방법에 관한 것이다.

오래전부터 전래되어 내려오던 황토염색은 매우 단순한 염색방법으로, 단지 황토를 물에 개고 그 물에 천 또는 옷을 담궈 염색해왔던 것이다. 이는 황토가 우리조상들이 주변에서 매우 쉽게 구할 수 있는 염색재료였기 때문이다.

그러나 황토자체는 석영 40~80%, 장석과 운모 10~20%, 탄산염광물 5~35%, 실트 2~4%등의 조성으로 이루어진 광물로, 붉은 색을 띄고 있고, 화학성분은 실리카가 50~60%, 알루미나는 8~12%, 3가 산화철은 2~4%, 2가 산화철은 0.8~1.1%, 산화칼슘은 4~16%, 산화마그네슘은 2~6%, 약 0.5%의 산화티탄과 산화망간으로 구성되어 있으며, 수분함량이 10~15%정도로 이루어진 것으로, 엄밀하게는 황토자체만을 염료라 보기 힘든 것이다. 왜냐하면 황토를 갠 물에 단순히 천연섬유를 담궜다 꺼내는 정도로는 붉은 물만 들여진 것일 뿐, 황토입자가 섬유의 올사이에 고루 염착되어 황토가 가지는 인체에 미치는 긍정적인 효과를 기대할 수 없는 것이기 때문이다.

즉 황토는 황토스스로 습도조절능력이 우수하고 원적외선을 방사하므로써 인체에 매우 유익한 재료이며, 다양한 무기물과 효소의 작용에 의해 수질 및 토양개선 및 치료, 미용효과등의 효능이 알려져 있고, 천연염색재료이므로 알레르기및 기타 피부질환의 우려가 없고 피부와 친화력이 우수하므로 피부의 유연성 증대 및 모공의 노폐물제거, 해독작용 등의 효과를 가지는 것이기 때문이다.

따라서 상기와 같은 효과를 갖는 황토를 천연섬유에 염색하기 위해 다양한 방법들이 연구되고 있으나, 황토의 붉은 물만 들이는 수준이 아닌 황토입자가 고르게 섬유의 올사이사이에 분포되어 황토의 순기능을 그대로 살릴 수 있는 황토염색에 대한 연구는 전무한 실정이다.

물론 종래에도 공개특허 제 99-38571호 및 공개특허 제 99-65741호와 같이 황토분말을 이용한 섬유의 염색방법이 안출된 바 있으나, 전자는 수비법 또는 바람에 의해 분리방법에 의하여 황토분을 분리하여 0.005mm 이하의 입경을 갖는 미세 황토분 만을 채취하여 이를 물에 현탁시켜 황토염욕을 제조하고, 상기 황토염욕을 가열하여 염욕의 온도를 90℃이상으로 유지하면서 섬유를 침지시켜 5-10분간 교반하여 황토분을 섬유상에 염착시킨다음 염욕으로 부터 염착된 섬유를 건져내어 건조한 후, 이를 물: 수분산성 유기점착재에 넣어 침적시킨다음 다시 건조시켜서 섬유에 황토염색하는 것을 특징으로 하는 것이나, 이는 앞에서 언급한 바와같이 종래구전되어 내려오는 전통적인 황토염색방법에 약간의 염색기술만을 가미한 수준에 불과한 것이다. 그나마 상기한 방법은 섬유에 황토분말을 화학성분의 섬유고착제로 고착하는 방법으로, 이는 황토를 섬유에 피복하는 방법이지 엄밀하게는 황토염색이라 할 수없는 것이다.

후자는 상기한 종래의 황토염색방법을 보다 구체화하긴 하였으나, 이역시 전자의 황토염색방법에 생지원단을 양이온화되도록 전처리하는 단계를 추가하는 것 외에는 새로운 방법이라 할 수 없는 것이다.

이처럼 종래의 황토분을 이용한 섬유의 염색방법들은 황토염색단계에서는 황토가 섬유에 완전히 염착되지 못하였다가 후처리단계에서 섬유고착제에 의해 황토가 섬유에 고착되도록 하는 방법을 구사하는 것으로, 종래의 발명자가 스스로 밝히고 있는 바와같이 엄밀하게 말해 천연황토염색방법이라 할 수 없는 것들이다.

이는 단순히 물과 미세한 황토분말을 섞었다고 해서 황토자체가 황토염료화 하는 것이 아니고, 또한 황토염료가 아닌 황톳물에 천연섬유를 넣고 끓였다고 해서 황토염색이 되는 것은 아니기 때문이다.

결국 종래의 황토염색방법들은 실제 황토염색에서 가장 중요한 황토를 천연염료화하는 방법과 황토 자체의 염착력을 향상시키기 위한 방법을 전혀 알지 못하는 상태에서 섬유에 황토를 염색하려고 하다보니 결국 섬유고착제를 사용하여 황토분말을 섬유에 고착시키는 염색아닌 염색방법을 구사하게 된 것이다.

이처럼 종래의 황토염색방법들은 천연황토염색이라 할 수 없는 것이며, 화학성분인 섬유고착제를 사용하므로 자연에 가장 가까워야 할 황토염색이 결국 인공재료를 이용한 황토피복이 되어 황토천연염색으로 인해 기대되는 황토가 인체에 미치는 유익한 효과를 기대할 수 없어 천연황토로 염색된 천 및 섬유를 요구하는 소비자들의 욕구에 부응할 수 없는 폐단을 갖는 것이며, 또한 종래의 황토염색방법들은 섬유고착제에 의해 황토분말을 섬유의 표면에 피복만 한 상태이므로 시간이 흐를 수록 일반염색제품에 상응하는 높은 세탁견뢰도를 갖기가 힘든 폐단을 갖는 것이다.

본 발명자는 상기한 종래 황토분말을 이용한 황토염색방법들이 안출되기 오래전부터 황토염색을 위한 연구와 실험을 해왔으며, 상기한 종래의 황토염색방법들 역시 본 발명자의 이미 오래전에 연구와 실험을 마친 방법으로, 상기한 방법은 발명자가 원하는 천연황토염색이 아니라는 결론을 내리고, 다시 연구를 거듭한 결과화학성분의 인공재료를 포함하지 않는 천연황토염료를 제조할 수 있었으며, 또한 이를 이용하여 면섬유나 면천, 면직물, 모나 실크같은 천연섬유는 물론 종이에도 염색다운 황토염색을 할 수 있도록 하였다.

먼저 본발명 황토염료제조방법은 다음과 같다.

PH값이 8~10정도의 약알칼리수를 제조하는 단계와, 황토와 물을 8:2의 중량비로 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 황토와 물을 분쇄기로 갈아서 겔(gel)상태의황톳물을 제조하는 단계와, 상기 미리 제조된 약알칼리수와 겔상태의 황톳물을 6:4의 중량비로 혼합하는 단계로 구성되는 것이다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 황토염료라는 개념조차 없던 바닥상태에서 천연황토염료를 개발하기위하여 무수한 실험을 반복한 결과, 단순히 물과 미세한 황토분말을 혼합하는 것만으로는 염료로써 기능을 전혀 할 수 없다는 것을 인식하게 되었고, 결국 자연상태에서 채취된 천연재료로 부터 얻는 PH값이 8~10정도인 약알카리수(약알카리성 잿물)을 사용한 황토염료가 천연섬유에 가장 뛰어난 염착력을 갖는다는 것을 알게되었다.

약알카리성 잿물중에서도 콩을 수확하고 남은 콩대를 태운 재로부터 얻어진 약알칼리성의 잿물을 사용한 황토염료가 황토의 염착력이 가장 우수하였다. 물론 약알칼리수를 제조하기 위한 자연상태의 천연재료는 콩대 외에도 깻대, 찹살대 등이 있으나, 이중 콩대가 가장 바람직하였다.

상기와 같이 제조된 황토염료로도 황토염색은 가능하나, 상기한 본 발명 황토염료제조방법의 마지막 단계에서 혼합된 약알칼리수와 황톳물, 즉 황토염료를 5일동안 잘저어주면서 삭이는 단계를 한번 더 거치게 되면 황토염료의 색상이 더욱 진해지고, 따라서 염색후 보다 고운 황토천연섬유를 얻을 수 있는 것이다.

이하 상기한 본발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다.

실시예 1

먼저 콩을 수확하고 남은 콩대를 흰잿가루가 되도록 태운다. 다음 상기 재를 걸러낼 수 있도록 짚을 얽어 용기 위에 깔고, 그 위에 재를 얹어 60~70℃의 물을 반복해서 부어 PH 8~10의 콩대잿물(약알카리수)를 얻었다. 이때 재와 물을 먼저 혼합한 다음 재를 걸러서 약알칼리수를 얻을 수도 있으나 이는 PH의 조절이 곤란한 단점을 갖는다. 상기 재를 거르기 위한 짚을 대신하여 범용으로 사용되고 있는 공업용 필터(FILTER)를 사용할 수도 있다.

이렇게 제조된 PH 8~10의 콩대잿물 6ℓ에 채취하여 불순물을 제거한 황토와 물을 8:2로 혼합하여 분쇄기로 미세하게 갈아 겔(gel)상태로 만든 황톳물 4ℓ를 혼합하여서 황토염료를 제조하였다.

이처럼 8~10으로 PH가 잘 조절된 콩대잿물에 황톳물을 혼합하였을 때 황토가 콩태잿물에 골고루 부유(孚游)하는 현상을 보였으며, 강알칼리에서는 약간의 황토만 부유하였고, 중성과 산성의 용액에서는 황토가 부유하지 못하고 모두 바닥에 가라앉는 상태를 보였다.

또한 가성소다(NaOH)과 같은 화학성분의 알칼리성액제를 물과 혼합하여 PH를 조절하여 약알칼리수를 제조할 수도 있으나, 이는 천연황토염색을 목적으로 하는 염료의 재료로는 바람직하지 못하다. 그러나 본 발명에서 청구하는 특허청구범위에 포함되어짐은 당연하다.

따라서 상기와 같이 화학성분을 가지는 재료가 아닌 자연에서 얻을 수 있는천연재료를 이용하여 제조한 약알칼리수를 사용하여 제조한 황토염료는 황토염색에도 매우 뛰어난 효과를 보였으며, 이는 약알칼리성의 용액에서는 황토가 부유하기 때문에 가라앉아 응집되어있는 황토분말상태에 섬유를 넣고 교반시키는 것보다는 황토가 염료에 골고루 분포되어 있는 상태에 섬유를 넣고 교반시키는 것이 염착이 용이함은 당연하기 때문이다.

또한 상기 황토염료를 제조하는 단계에서 상기 약알칼리수와 혼합하기 위한 황톳물의 제조를 위해 본 발명에서 처럼 황토와 물을 함께 갈 수도 있으나, 황토를 분쇄하여 황토분말을 먼저 제조한 다음 물을 혼합하여 제조하는 방법을 구사할 수도 있는 것이다. 그러나 이 방법은 황토를 분쇄하여 분말을 먼저 제조하는 것이므로 분진발생의 우려가 크고, 보다 미세한 분말을 얻기 어려우며, 또한 물과 황토의 혼합비율을 조절하기가 곤란하다는 단점을 갖는 것이다.

다음 본발명 황토섬유염색방법은 다음과 같다.

PH값이 8~10정도의 약알칼리수를 제조하고 상기 약알칼리수에 황토와 물을 분쇄기로 함께 갈아 겔(gel)상태로 만든 황톳물을 혼합하여 황토염료를 제조하는 단계와, 상기 황토염료와 황토염료의 염착력을 높일 수 있도록 전처리된 천연섬유를 교반기에 넣고 교반시켜서 염색하는 단계와, 상기 염색된 천연섬유를 찜통에 넣고 수증기로 찌는 단계와, 이를 꺼내 건조시키는 단계와, 상기 건조된 천연섬유를 세탁하는 단계로 구성되어진다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 황토염료를 제조하는 단계는 상기한 황토염료방법에 기재된 바와 동일하며, 상기 황토염료 제조단계에 의해 제조된 황토염료와 염착력을 높일 수 있도록 전처리한 천연섬유를 교반기에 넣고 교반시켜 황토염료가 천연섬유에 염착되도록 하는데, 이때 천연섬유의 전처리방법은 다음과 같다.

천연섬유의 전처리는 여러가지 방법이 있을 수 있으나 후기한 본 발명 전처리방법에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

즉 본 발명에서는 천연섬유의 탈색과 천연섬유에 함유되어 있는 유지분과 기타 불순물을 제거하기 위한 것으로, 가성소다(NaOH)와 과산화수소수를 2:8 ~ 4:6의 중량비로 혼합한 용액에 천연섬유를 넣고 100℃의 온도에서 20분~40분간 삶는 방법을 사용하였다. 이때 삶는 시간은 천연섬유의 양과 종류에 따라 달라질 수 있다.

상기 삶아진 천과 섬유를 꺼내 물세척 후 건조시킨다. 건조된 천연섬유를 다시 백반물에 넣어 선매염하고 다시 건조하게 되는데, 이때 백반물은 물 1ℓ에 백반 0.3~0.5중량%정도 투입한 것을 사용한다.

이때 백반의 역활은 백반(Al₂O₃)이 물에 녹으면서 양이온화하여 약한 마이너스(-)성질을 띄고 있는 황토입자를 천에 흡착 또는 응집시키는 작용을 하게 되므로 염착력을 향상시키는 기능을 하게 되는 것이다.

이처럼 황토염료가 염착된 천연섬유는 교반기에서 꺼내 찜통에 넣고 수증기로 찌는 단계를 거치게 되는데, 이처럼 염색된 천연섬유를 찜통에 넣고 100℃이상의 수증기로 찌는 단계는 본 발명에 있어서 매우 중요한 구성으로, 상기 단계에서 염색정도가 완전히 결정된다고 해도 과언이 아니다.

왜냐하면 황토염색하였더라도 찌지않는 천연섬유는 염료가 천과 섬유에 완전히 고착되지 못하기 때문이다. 이는 천연섬유를 고온의 수증기로 찌게 되면 천연섬유의 올이 가열되어 팽창되면서 이로 인해 올과 올사이가 넓어지게 되고, 황토염료와 교반단계에서 올의 표면에 묻어있던 황토입자들 역시 활발한 입자운동을 하게되어 그대로 올과 올사이에 스며들어 올이 수축되었을 때 단단히 고착되기 때문이다.

이때 천연섬유를 찌는 시간은 천연섬유의 양과 종류에 따라 달라질 수 있으나 가급적 많이 찌는 것이 바람직하다.

상기 천연섬유를 찌는 단계와 이를 꺼내 건조시키는 단계를 2~5번정도 반복하는 것이 바람직하며, 이는 여러번 반복할 수록 황토염료의 염착력은 좋아지기 때문이고, 또 반복횟수에 의해 염색되는 천연섬유의 황토색상의 농도를 조절할 수 있는 것이기 때문이다.

상기 건조된 천연섬유의 세탁단계는 일반적인 세탁방법으로 구성될 수도 있으나, 다음과 같은 단계에 의해 세탁되는 것이 바람직하다.

염색된 천연섬유를 100℃의 끓는 물에 넣고 직접 삶는 단계와, 이를 꺼내 다시 건조하는 단계와, 건조된 천연섬유를 세제 또는 백반으로 세탁하는 단계와, 다시 건조하는 단계로 구성되어진다.

상기 세탁단계중 천연섬유를 끓는 물에 직접 삶는 단계는 황토염색된 천연섬유에 묻어있는 불순물과 비교적 입자가 큰 황토덩어리 및 불안정하게 염착된 황토입자들을 제거하기 위한 것으로, 상기 단계후 초음파발생기에 의해 발생한 초음파를 주사하여 염착된 황토입자들을 천연섬유의 올사이에 더욱 안정화시키는 단계를 추가할 수도 있다.

상기 삶아진 천연섬유를 꺼내 건조한 다음 이를 세탁하게 되는데 이는 일반적인 세탁방법과 동일하게 실시한다.

이렇게 세탁이 완료된 천연섬유는 다시 건조하므로써 황토염색이 최종 마무리되는 것이다.

이하 상기한 본 발명을 실시예의 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

실시예 2

미리 제조된 황토염료 120ℓ와 전처리된 천연섬유 65마를 교반기에 넣고 30분정도 교반한 다음, 황토염색된 천연섬유를 꺼내 찜통에 넣고 100℃이상의 수증기로 30분간 찌고 이를 일광하에서 건조하였다.

실시예 3

실시예 2와 동일한 조건에서 황토염색된 천연섬유를 찌는 단계와 건조시키는 단계를 3차례 반복하였다.

실시예 4

실시예 2와 동일한 조건에서 황토염색된 천연섬유를 찌고, 건조시키는 단계를 5차례 반복하였다.

비교예

미리 제조된 황토염료 몇 120ℓ와 전처리된 천연섬유 65마를 교반기에 넣고 30분정도 교반한 다음, 황토염색된 천연섬유를 수증기로 찌지않고 이를 일광하에서 건조하였다.

상기한 실시예와 비교예의 염색후 농도와 세탁후 물빠짐 정도를 표 1에 나타내었다.

	염색후 농도	세탁후 물빠짐 정도
실시예 2	약함	⊙
실시예 3	진함	⊙
실시예 4	아주진함	⊙
비교예	약함	△

표 1에서 ⊙: 거의 황토물이 빠지지 않음 △: 약간 황토물이 빠짐을 나타낸다.

상기 실험결과에서 천연섬유의 황토염색의 정도는 염색된 천연섬유를 찌는단계와 건조하는 단계를 반복할 수록 농도는 진해지는 것을 알 수 있으며, 5차례이상을 반복하면 올사이에 황토입자가 포화상태가 되어 더이상의 농도변화는 크게 차이나지 않았다.

특히 염색된 천연섬유를 찌는 단계를 거치지 않았을 경우에는 세탁시 황토물이 상당히 빠지는 결과를 보였다.

이는 황토입자가 섬유와 고착정도가 찌지 않을 경우 현저히 낮아지는 것을 의미한다.

이처럼 본 발명은 황토입자가 천연섬유의 올사이사이에 견고하게 고착되므로 세탁견뢰도가 일반염색방법에 의해 크게 뒤지지 않으며, 황토입자를 골고루 많은양이 섬유 올사이에 분포되어 있으므로 본 발명에 의해 제조된 천연섬유는 습도조절 및 원적외선 방사등과 같은 황토고유의 효과를 기대할 수 있는 것이다.

이처럼 본 발명은 화학약품은 전혀 사용하지 않고 천연재료만 사용하면서도 종래의 황토염색과는 비교할 수 없을 정도로 황토염착정도가 우수하여 얼룩이 지거나 세탁시 물빠짐등이 거의 없고, 또 황토를 섬유에 고착하기 위한 전처리나 후처리 같은 공정이 필요없게 되어 염색공정을 단순화 할 수 있으며, 본 발명을 이용하여 의복이나 침구등을 제조할 경우 황토입자들이 습도를 스스로 조절할 수 있게 되므로 항상 피부가 쾌적한 상태를 유지하게 되고, 원적외선 방사와 같은 천연황토섬유에서만 얻을수 있는 건강증진 효과를 누릴 수 있는 것이다.

Claims (5)

1. PH값이 8~10정도의 약알칼리수를 제조하는 단계와, 황토와 물을 8:2의 중량비로 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 황토와 물을 분쇄기로 갈아서 겔(gel)상태의 황톳물을 제조하는 단계와, 상기 미리 제조된 약알칼리수와 겔상태의 황톳물을 6:4의 중량비로 혼합하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 황토염료제조방법.
2. 제 1항에 있어서 상기 약알칼리수는 PH 8~10의 콩대잿물인 것을 특징으로 하는 황토염료제조방법.
3. PH값이 8~10정도의 약알칼리수를 제조하고 상기 약알칼리수에 황토와 물을 분쇄기로 함께 갈아 겔(gel)상태로 만든 황톳물을 혼합하여 황토염료를 제조하는 단계와, 상기 황토염료와 황토염료의 염착력을 높일 수 있도록 전처리된 천연섬유를 교반기에 넣고 교반시켜서 염색하는 단계와, 상기 염색된 천연섬유를 찜통에 넣고 수증기로 찌는 단계와, 이를 꺼내 건조시키는 단계와, 상기 건조된 천연섬유를 세탁하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 황토염료를 이용한 천연섬유염색방법.
4. 제 3항에 있어서 상기 천연섬유의 전처리는 가성소다(NaOH)와 과산화수소수를 2:8~4:6의 중량비로 혼합한 용액에 천연섬유를 넣고 100℃의 온도에서 20분~40분간 삶아서 물세척 후 건조시키고, 백반물에 넣어 선매염한 뒤 다시 건조시키는 것을 특징으로 하는 황토염료를 이용한 천연섬유염색방법.
5. 제 3항에 있어서 상기 건조된 천연섬유의 세탁단계는 염색된 천연섬유를 100℃의 끓는 물에 넣고 직접 삶는 단계와, 이를 꺼내 다시 건조하는 단계와, 건조된 천연섬유를 세제 또는 백반으로 세탁하는 단계와, 다시 건조하는 단계로 구성되어짐을 특징으로 하는 황토염료를 이용한 천연섬유염색방법.