KR101451524B1 - 인디고 염색 방법 및 그 방법에 의해 제조된 인디고 염색 원단 - Google Patents

인디고 염색 방법 및 그 방법에 의해 제조된 인디고 염색 원단 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인디고 염색 방법에 관한 것으로서, 인디고 염액에 염색하고자 하는 원단을 투입하여 침지한 후 공기와 접촉시켜 산화하여 발색시킨 다음 수세하는 염색 단계와; 상기 염색 단계에서 염색된 원단을 후처리하는 후처리 단계;를 포함하는 인디고 염색 방법에 있어서, 상기 후처리 단계가 염색된 원단을 항산화제를 포함하는 후처리용액에 침지하여 활성산소를 제거한 후 수세 및 건조시키는 것임을 특징으로 하는 인디고 염색 방법을 제공한다. 이러한 방법에 의해 제조된 인디고 염색 원단은 인디고 염색 원단의 탈색 또는 변색을 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

인디고 염색 방법 및 그 방법에 의해 제조된 인디고 염색 원단{Method for dyeing a textile material with indigo and a textile material produced by the same method}
본 발명은 인디고 염색에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인디고 염색과정에서 기존과는 다른 후처리 과정을 도입함으로써 인디고 염색된 원단의 탈색을 억제할 수 있도록 한 인디고 염색 방법 및 그 방법에 의해 제조된 인디고 염색 원단에 관한 것이다.
일반적으로, 우리나라에서 재배되는 쪽(Indigo plant)은 마디풀과에 속하는 한해살이풀로서 여뀌쪽(요람)이라 한다. 현재 쪽이라 함은 인디고 색소를 포함한 모든 생물을 말한다. 이와 같은 쪽의 남색 색소가 천연 염색의 염료로 많이 사용되고, 후에 인디고(Indigo)라고 하여 청색염료를 대명사로 지칭하게 되었다. 인디고는 매염제 없이도 상온에서 직접 청색으로 염색할 수 있는 이점이 있어 천연 염색에서 큰 비중을 차지하고 있다.
인디고를 이용한 염색방법은 일반적으로 다음과 같다.
먼저 염액을 제조한 다음 여기에 염색하고자 하는 원단을 넣어 침지시킨 후 공기중에 노출하여 산화시켜 발색시키고, 3 내지 4회 수세한 후 원하는 색상이 나왔는지를 확인한다. 원하는 색상이 얻어졌으면 염색된 원단을 후처리하고, 원하는 색상이 얻어지지 않았으면 위의 염색과정을 수회 반복 실시하게 된다.
통상적으로 염액은 인디고에 잿물 넣어 pH10~12로 조정한 후 환원제를 투입하여 20분 이상 방치하여 제조된다. 잿물은 알칼리를 말하며 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘 등이 주로 사용되고 탄산칼륨이나 탄산나트륨을 이용하기도 한다. 환원제는 인디고 함량을 고려하여 첨가되며, 인디고 함량에 대하여 100중량% 이하로 사용하며, 주로 사용되는 속성환원제로 소디움하이드로설파이트가 있고, 발효환원제라 하여 포도당을 사용하기도 한다. 후처리 과정은 통상적으로 잿물을 제거하기 위하여 염색된 원단을 고온수로 수세하거나, 산성 수용액에 염색된 원단을 투입하여 중화시키는 것으로 이루어진다.
이외에도 인디고를 이용한 다양한 기술들이 알려져 있다. 유럽 특허 EP-B-0692042호에는 인디고를 사용하여 셀룰로스를 함유하는 내지 4회 수 직물을 염색하는 방법이 기재되어 있고, 그 공정 중에 촉매 수소화에 의해 제조된 류코 인디고의 수용액을 이용하며, 이 류코 인디고는 직물에 흡수된 후, 공기산화에 의하여 안료 형태로 전환된다. 미국 특허 제4,283,198호에는 셀룰로스 섬유를 염색하기 위한 연속 공정이 기재되어 있으며, 상기 섬유는 류코 인디고, 차아황산수소나트륨(소디움하이드로설파이트) 및 수산화나트륨을 함유하는 일련의 스티핑 배트를 통과한다. 미국 특허 제3,457,022호에는 인디고로 목면 섬유를 염색하는 방법이 기재되어 있으며, 이 방법에서는 인디고를 65℃ 내지 80℃에서 사에 도포한 다음, 인디고를 40℃에서 도포한다.
상기한 방법들을 포함하여 종래 알려진 인디고 염색방법은 후처리 과정으로 염색된 원단을 고온수로 수세하거나, 산성 수용액에 염색된 원단을 투입하여 중화시키는 것으로 이루어진다. 이것은 염색된 원단에 잔존하고 있는 알칼리 물질(잿물)을 제거하기 위한 것이다. 이와 같이 잿물을 제거하는 이유는 인디고의 탈색 또는 변색의 원인이 잿물을 제거하지 않아서 오는 현상으로 일반화되어 있기 때문이다. 또 건조 후 황색물질이 잿물 또는 잿물이 남아 있는 증거라고 하고 있다.
그러나 잿물을 충분히 제거하여도 인디고 염색된 원단의 탈색 또는 변색이 빠르게 진행되는 문제가 남아 있다. 또, 생쪽염색에서는 잿물을 사용하지 않음에도 불구하고 탈색현상이 나타난다. 이러한 문제점을 해소하기 위하여 본 발명자는 후처리 과정의 변화를 도모하여 인디고 염색된 원단의 탈색 또는 변색을 방지할 수 있도록 한 후처리 방법을 알아내고 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 인디고 염색된 원단의 탈색 또는 변색을 방지할 수 있도록 한 인디고 염색 방법 및 그 방법에 의해 제조된 인디고 염색 원단을 제공하는데 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 인디고 염액에 염색하고자 하는 원단을 투입하여 침지한 후 공기와 접촉시켜 산화하여 발색시킨 다음 수세하는 염색 단계와; 상기 염색 단계에서 염색된 원단을 후처리하는 후처리 단계;를 포함하는 인디고 염색 방법에 있어서, 상기 후처리 단계가 염색된 원단을 항산화제를 포함하는 후처리용액에 침지하여 활성산소를 제거한 후 수세 및 건조시키는 것임을 특징으로 하는 인디고 염색 방법을 제공한다.
상기 항산화제는 1~3%(o.w.f.) 첨가하는 것일 수 있다.
상기 항산화제는 포도당, 폴리페놀(플라보노이드, 안토시아닌, 탄닌 등), 카로틴, 셀레늄, 타우린, 아연, 비타민C, 비타민E, 비타민B2, 및 주석산(Cream of Tartar)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것이 수 있다.
상기 항산화제는 포도당을 포함하는 것일 수 있다.
또한 본 발명에서는 상기 제조방법에 의해 염색된 것임을 특징으로 하는 인디고 염색 원단을 제공한다.
본 발명에 따른 인디고 염색 방법은 염색 단계에서 염색된 원단을 후처리 단계에서 후처리 시 잿물의 제거와 함께 활성산소의 제거가 이루어질 수 있도록 함으로써 인디고 염색 원단의 탈색 또는 변색을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 실시예 및 비교예에서 제조된 원단의 후처리 단계 완료 직후 수세 및 건조한 인디고 염색 원단 사진이다.
도 2는 실시예 및 비교예에서 제조된 원단의 2일 경과 후 수세 및 건조한 인디고 염색 원단 사진이다.
도 3은 실시예 및 비교예에서 제조된 원단의 7일 경과 후 수세 및 건조한 인디고 염색 원단 사진이다.
이하 본 발명에 따른 인디고 염색 방법을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 인디고 염색 방법은 염색 단계와 후처리 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 염색 단계는 당해분야에서 일반적으로 알려진 방법을 사용하여 이루어질 수 있으며, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니다.
예를 들어 상기 염색 단계는 인디고 염액에 염색하고자 하는 원단을 투입하여 침지한 후 공기와 접촉시켜 산화하여 발색시킨 다음 수세하는 것으로 이루어질 수 있다.
상기 염액은 통상적으로 사용되는 것을 제한 없이 적용할 수 있다. 예를 들어 상기 염액은 인디고에 잿물 넣어 pH10~12로 조정한 후 환원제를 투입하여 20분 이상 방치하여 제조된 것일 수 있다.
상기 인디고는 시판중인 것을 사용할 수 있다. 본 발명에서 인디고는 분말, 니람(泥藍 또는 쪽죽), 스쿠모를 말한다.
상기 잿물을 알칼리를 이르는 것으로서, 당해분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 알칼리는 KOH, NaOH 및 Ca(OH)2로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있다. 상기 환원제 역시 당해분야에서 일반적으로 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어 상기 환원제는 소듐하이드로설파이트, 포도당(포도당을 포함하는 식품), 황산제일철, 아연분말을 사용할 수 있다.
상기 염액에 염색하고자 하는 원단을 투입하여 침지한 후 공기와 접촉시켜 산화하여 발색시킨 다음 수세하여 염색하는 것은 공지된 방법에 따라 용이하게 실시할 수 있다. 예를 들어 상기 염색은 염색하고자 하는 원단을 상기 염액에 한꺼번에 넣지 말고 한 부분부터 차근차근 넣어주고 원단에 공기가 들어가지 않게 하는 것이 중요하다. 공기가 들어가면 산화되어 그 부분에 얼룩이 생길 수 있다. 1 내지 60분 정도 완전히 잠기게 하여 침염하고, 중간에 한두 번 뒤집어 준다. 침염과정에서 원단이 염액 밖으로 나오면 그 부분만 먼저 산화되어 얼룩이 생긴다. 1 내지 60여분 후에 원단을 염액에서 꺼내어 공기와 접촉시켜 산화되어 발색이 이루어질 수 있도록 한다. 이후 3 내지 4회 수세시킨다. 원하는 색상이 나왔는지를 확인하고, 원하는 색상이 얻어졌으면 염색된 원단을 후처리하고, 원하는 색상이 얻어지지 않았으면 위의 염색 단계를 수회 반복 실시하게 된다.
본 발명에 따르면, 후처리 단계는 염색 단계에서 염색된 원단을 후처리하는 것으로서, 염색된 원단을 항산화제를 포함하는 후처리용액에 침지하여 활성산소를 제거한 후 건조시키는 것일 수 있다.
일반적으로 쪽잎에 있는 인디칸은 하기 화학식 1에서 보는 바와 같이 색소와 당이 결합된 구조를 갖는다.
<화학식 1>
Figure 112013096212547-pat00001
인디칸은 잎속에서 가수분해효소에 의해 가수분해되어 하기 반응식 1과 같이 인독실과 글루코오스로 분해된다.
<반응식 1>
Figure 112013096212547-pat00002
인독실은 산화되면서 이량화되면 하기 반응식 2에서와 보는 바와 같이 인디고가 된다.
<반응식 2>
Figure 112013096212547-pat00003
인디고는 물에 잘 녹지 않는다. 인디고를 물에 잘 녹게 하기 위해서 가성알칼리가 사용된다. 가성알칼리는 통상적으로 KOH, NaOH 또는 Ca(OH)2가 사용된다. 인디고는 알칼리 조건하에서 하기 반응식 3에서와 같이 이온화되어 물에 녹게 된다.
<반응식 3>
Figure 112013096212547-pat00004
이온화된 인디고는 물에 용해되어 고르게 분산되며, 환원제에 의해 환원이 되면 염색을 하게 된다. 인디고는 염색과정에서 원단에 염착되며, 원단에 염착된 인디고는 공기중에 노출시 산화되어 원래의 인디고색으로 고정된다.
그러나 환원된 류코인디고에서 인디고로 산화할 때 산소의 찌꺼기(활성산소)가 발생하게 된다. 이 활성산소가 색소를 변형(탈색)시키는 중요한 역할을 하게 된다. 즉, 산화과정에서 생긴 활성산소에 의해 반응식 4에서처럼 인디고가 산화하여 황색의 알칼로이드 색소로 변환된다. 이 색소는 섬유와의 결합력이 없고, 수용성이어서 쉽게 제거할 수 있다. 따라서 인디고 염색 원단의 탈색 또는 변색이 발생하게 된다.
<반응식 4>
Figure 112013096212547-pat00005
기존의 인디고 염색에서는 후처리 단계에서 활성산소의 제거가 아닌 잿물의 제거에 포인트가 맞추어져 있었다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이 인디고 염색에서의 후처리 단계는 탈생방지를 목적으로 활성산소를 제거하는 것이 매우 중요하다.
본원발명에서는 염색 단계에서 생성되는 활성산소를 제거하기 위하여 후처리 단계에서 항산화제를 사용하게 된다. 즉, 본 발명에 따른 후처리 단계는 염색 단계에서 염색된 원단을 항산화제를 포함하는 후처리용액에 침지하여 활성산소를 제거한 후 건조시키는 것이다.
상기 항산화제는 일반적으로 알려진 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게 상기 항산화제는 포도당, 폴리페놀(플라보노이드, 안토시아닌, 탄닌 등), 카로틴, 셀레늄, 타우린, 아연, 비타민C, 비타민E, 비타민B2, 및 주석산(Cream of Tartar)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는 포도당을 사용할 수 있다.
상기 후처리 용액은 항산화제를 포함하며, 상기 황산화제는 염색하고자 하는 원단의 중량(단위:o.w.f.)을 고려하여 사용하는 것이 좋다. 상기 후처리 용액은 물에 항산화제를 첨가하여 제조될 수 있으며, 바람직하게 상기 항산화제는 1~3%(o.w.f.) 첨가하는 것이 좋다. 여기서 첨가량은 대섬유 중량을 의미한다. 상기 항산화제의 첨가량이1%(o.w.f.) 미만일 경우 충분한 활성산소 제거가 어렵다는 문제점이 있으며, 3%(owf) 초과일 경우 후처리 완료한 원단에 항산화제가 과량 잔존할 수 있다는 문제점이 있다.
필요에 따라서 염색 단계에서 염색된 원단은 수회 수세 후 상기 후처리 용액에 침지하여 활성산소를 제거할 수 있다. 후처리 용액에서의 침지 시간은 충분한 활성산소 제거를 고려하여 30분 이상 하는 것이 바람직하다.
후처리 용액에 침지한 다음 염색된 원단을 꺼내어 충분히 수세한 후 건조하면 인디고 염색된 최종 원단을 얻을 수 있다. 수세 후 쪽 특유의 냄새가 나지 않으면 활성산소가 완전히 제거된 것으로 볼 수 있다. 이와 같이 활성산소의 제거가 완료되면 인디고 염색된 원단의 탈색을 방지할 수 있다.
이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
<제조예> 원단 염색
물 2ℓ에 천연인디고분말 10g을 넣은 다음, 소듐하이드로설파이트 2g, 수산화나트륨 4g을 넣고 온도 40℃에서 30분간 방치하였다. 여기에 16g 원단 2장을 넣고 상온에서 2분 염색 후 5분 산화시켜 발색하기를 3회 연달아 시행하고 총 3회 수세하였다.
<실시예>
제조예에서 염색시킨 원단 1장을 후처리 용액에 통과시켰다. 후처리용액은 물 2L에 포도당 0.21g을 첨가하여 제조된 것으로서, 원단을 60분간 침지 후 3회 수세하여 건조시켰다.
<비교예>
제조예에서 염색시킨 원단 1장을 공지된 후처리 방법에 따라 60℃의 물 2L에 5분간 침지 후 3회 수세하여 건조시켰다.
<실험예>
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 원단을 대기중에 방치하면서 시간 변화에 따른 탈색 정도를 관찰하였다. 실시예 및 비교예에서 제조된 원단의 시간 변화에 따른 사진은 도 1 내지 도 3에 나타내었다. 보다 구체적으로는 도 1은 실시예 및 비교예에서 제조된 원단의 후처리 단계 완료 직후의 인디고 염색 원단 사진이고, 도 2는 실시예 및 비교예에서 제조된 원단의 2일 경과 후 수세 및 건조한 인디고 염색 원단 사진이고, 도 3은 실시예 및 비교예에서 제조된 원단의 7일 경과 후 수세 및 건조한 인디고 염색 원단 사진이다.
도 1에서 보는 바와 같이 후처리 직후 실시예나 비교예 모두 원단 사진의 색상이 유사한 것을 확인할 수 있다. 그러나 2일 경과 후에는 실시예의 원단이 비교예의 원단에 비하여 색상이 진한 것을 확인할 수 있으며, 7일 경과 후에는 실시예의 원단 색상이 비교예의 원단 색상에 비하여 매우 진한 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에 따라 탈 후처리를 실시한 실시예에서 제조된 원단이 종래 방법에 따라 후처리를 실시한 비교예에서 제조된 원단에 비하여 탈색(변색)이 효과적으로 방지되는 것을 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.

Claims (5)

  1. 인디고 염액에 염색하고자 하는 원단을 투입하여 침지한 후 공기와 접촉시켜 산화하여 발색시킨 다음 수세하는 염색 단계와; 상기 염색 단계에서 염색된 원단을 후처리하는 후처리 단계;를 포함하는 인디고 염색 방법에 있어서,
    상기 후처리 단계가: 항산화제를 포함하는 후처리 용액에 상기 염색단계에서 염색된 원단을 침지하여 활성산소를 제거한 후 수세 및 건조시키는 것;임을 특징으로 하는 인디고 염색 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 항산화제는 1~3%(o.w.f.) 첨가하는 것을 특징으로 하는 인디고 염색 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 항산화제는 포도당, 폴리페놀(플라보노이드, 안토시아닌, 탄닌 등), 카로틴, 셀레늄, 타우린, 아연, 비타민C, 비타민C, 비타민E, 비타민B2, 및 주석산(Cream of Tartar)으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 인디고 염색 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 항산화제는 포도당을 포함하는 것을 특징으로 하는 인디고 염색 방법.
  5. 청구항 1 내지 4항 중 어느 한 항의 방법에 의해 염색된 것임을 특징으로 하는 인디고 염색 원단.
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