KR101497201B1 - 수용성 인도람 천연염색제의 제조방법 및 이를 이용한 염색법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인도람을 환원ㆍ발효시켜 수용성으로 변환시킨 인도람 천연염색제와 이를 이용한 염색방법에 관한 것으로서, 정제수 10L에 탄산칼륨 300 g 과 인도람 100 g 을 혼합하여 수소이온농도를 pH 10으로 유지하는 알칼리화단계(S10);와, 알칼리화된 인도람용액에 발효제로 엿기름 50 g 을 첨가하여 30 내지 35 ℃의 온도로 6 내지 12일 동안 매 24시간마다 1 내지 2회 교반하여 발효시키는 초벌염료단계(S20);와, 상기 초벌염료단계(S20)를 거친 인도람염료 1L에 정제수 9L와, 탄산칼륨 300 g와, 엿기름 50 g 을 혼합하여 30 내지 35 ℃의 온도에서 7 내지 10 일 동안 매 24시간 마다 1 내지 2회 교반하여 발효시킴으로써 인도람염료를 다량 조성하는 발효염료단계(S30);와, 정제수 100 L에 상기 발효염료단계(S30)를 거친 인도람염료 30 L 와 탄산칼륨 1000 g 을 혼합하여 30 내지 35 ℃에 6 내지 24 시간 숙성시킴으로써 천연염색 할 천이 바로 투입될 수 있도록 구비되는 염료완료단계(S40);를 통해 조성되는 수용성 인도람 천연앰색제의 제조방법과 이를 이용한 염색법을 제공하고 있다.

Description

수용성 인도람 천연염색제의 제조방법 및 이를 이용한 염색법{The manufacturing method of natural dye using indigo and the dying procedure using thereof}

본 발명은 물에 녹지않는 불용성의 인도람을 천연알칼리물질로 중화하고 천연발효제를 첨가하여 발효시킴으로써, 인도람이 수용성으로 변환되어 즉시 천연염색에 사용가능하게 조성되는 수용성 인도람 천연염색제의 제조방법 및 이를 이용한 염색법에 관한 것이다.

최근에 들어서 천연재료로부터 추출한 염료로 천연염색을 하는 방법들이 일반 가정이나 상업적으로 많이 사용되고 있다. 특히 지난 수십 년에 걸쳐 중금속 오염과 발암물질에 대한 경각심이 고조되면서 섬유의 염색과정에서 쓰이는 합성염료에 포함될 여지가 있는 각종 위해요소에 대한 연구들이 진행되어 천연염색의 대중화가 발 빠르게 진척되고 있다.

이와 같은 천연염색은 시각적인 아름다움은 물론이거니와 자연으로부터 느껴지는 포근한 촉감과 인체와의 접촉으로 인한 거부감이 줄어들어 합성섬유나 합성염료에 알러지 반응을 일으키는 사람들에게 안전성을 제공한다. 특히, 천연염색에 사용되는 염료의 종류에는 청색계열로는 쪽, 닭의장풀, 누리장나무, 쥐똥나무, 당두충나무 등이 있는데 발명에서는 쪽 중에서도 인도람을 이용하여 청색계열의 색감을 나타나게 해주는 천연염색제의 제조방법을 제공하고자 한다.

한국등록특허공보 제10-1173638호(인디고 발효 및 염색용 조성물 및 이를 포함하는 패키지)에서는 인디고 분말 20 ~ 45 중량%, 발효촉진제로서 콩가루 2 ~ 5 중량%, 항산화제로서 서양꼭두서니 또는 오미자씨앗분말 6 ~ 10 중량%, pH 조정을 위한 알칼리제로서 탄산칼륨, 수산화나트륨 및 소석회 중에 선택하여 20 내지 60 중량%를 포함하는 인디고 염색제와 염색도구를 포함하는 인디고 염색 패키지를 개시하고 있다.

상기 특허는 발효제가 포함된 인디고 염색 조성물의 발효 상태를 최적화하기 위한 환경(온도 등)조건 유지에 대한 각별한 주의가 요구되며, 각 재료의 혼합 시에는 제품의 유통 과정 중에 변질이 발생할 수 있으며, 각 재료의 개별 포장 시에는 사용자가 직접 각 재료의 배합 및 처리 과정을 별도로 거치게 함으로써 염색방법이 번거로워지는 문제점이 발생하게 된다.

한국공개특허공보 제10-2012-0092244호(염색용 인디고 조성물의 제조방법 및 상기 방법으로 제조된 염색용 인디고 조성물)에서는 물에 수산화칼슘 또는 탄산칼슘을 용해한 후 상등액을 취하는 단계, 상등액에 인디고 분말을 첨가한 후 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계, 혼합액에 pH 조절제를 첨가하여 pH를 10 ~ 12 로 조정하는 단계, pH가 조정된 혼합액에 환원제 및 엿기름을 첨가한 후 발효하는 단계 및 발효액에 산화방지 및 분산제를 첨가하여 용기에 넣고 질소가스를 주입한 후 밀봉하는 단계를 포함하는 인디고 조성물을 개시하고 있다.

상기 특허는 크게 인디고 성분을 이용한 염색제의 조성 시, 알칼리제를 첨가하여 중화시키는 과정과 천연 유기물을 첨가하여 발효시키는 과정으로 구분 구성되나, 각 과정의 구체적인 공정(발효시간 등)이 기술되어 있지 않아 최적의 염착능을 구비하는 인디고 염색제의 조성이 곤란한 점이 다소 드러난다.

이에 본 발명은 상기에 언급된 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 염색제의 조성 과정에서 엿기름을 이용함으로 손쉽게 발효를 시켜 염료를 만들고, 염료를 다량으로 발효하여 생산할 수 있으며, 발효된 쪽염료로 염색을 많이 할 수 있고, 최종 조성된 염색제의 상태를 장기간 변함없이 지속시키는 수용성 인도람 천연염색제의 제조방법 및 이를 이용한 염색법을 제공하는 것이 해결하고자 하는 과제이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 인도쪽을 가공하여 물에 불용성인 인도람에 알칼리제를 첨가하여 인도람을 수용화시키고, 천연발효제를 첨가함으로써 친환경으로 발효를 손쉽게 하여 초벌 염료를 만들고, 초벌염료로 다량의 염료를 만듦으로 대량 염색을 할 수 있으며, 사용한 염료를 버리지 않고 염료를 보충함으로 염료의 손실을 줄이고, 상기 인도람 천연염색제를 이용하여 천에 염색을 하되, 천에 얼룩이 지지 않게 천을 습윤하고, 쪽색의 발색을 저해하는 알칼리 성분을 다수 차례의 건조, 수세단계를 통해 제거함으로써 자연 고유의 색감이 잘 드러나는 수용성 인도람 천연염색제의 제조방법 및 이를 이용한 염색법을 제공하고자 한다.

본 발명에 따른 인도람 천연염색제의 제조방법은 정제수 10 L에 분말화된 인도람 100 g 과 탄산칼륨 300 g 을 혼합하여 인도람용액을 중화시켜 수소이온농도를 pH 10으로 유지하는 알칼리화단계(S10);와, 알칼리화된 인도람용액에 엿기름 50 g을 참가하여 30 내지 35 ℃ 를 유지하여 6 내지 12일 동안 매 24시간마다 1 내지 2회 교반함으로써 인도람염료를 발효시키는 초벌염료단계(S20);와, 상기 초벌염료단계(S20)를 거친 인도람염료 1L와 정제수 9L와, 탄산칼륨 300 g와, 엿기름 50 g 을 혼합한 후, 30 내지 35 ℃ 를 유지하여 염료의 색이 진한 형광녹색으로 발현될 때까지 7 내지 10 일간 숙성시킴으로써 인도람염료를 조성하는 발효염료단계(S30);와, 상기 발효염료단계(S30)를 거친 인도람염료 30 L를 물 100 L에 탄산칼륨 1000 g 과 혼합하여 30 내지 35 ℃의 온도에서 6 내지 24시간 동안 발효시킴으로써 천연염색 천을 바로 투입될 수 있도록 구비되는 염료완료단계(S40);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 인도람 천연염색제를 이용한 천연염색방법은 피염물인 천을 정제수에 30 초 내지 5 분간 침지하여 천에 공기가 흡착되지 않게 보습하는 천보습단계(P10);와, 정제수 100 L에 탄산칼륨 1000 g 을 혼합하고, 발효된 인도람염료 30 L를 상기 알칼리화된 정제수 100 L에 혼합하여 30 내지 35 ℃에 6 내지 24 시간 환원시켜 인도람염액을 조성하는 염색염료단계(P20);와, 발효된 인도람염액에 6 내지 12 야드의 면직물을 침지하여 5분간 염색을 수행한 후 일광건조를 1 내지 3일간 실시하되, 상기 염색과 일광건조를 1 내지 2 차례 반복구성하는 염색단계(P30);와, 일광건조를 4 내지 6 시간 건조 후 물에 침지하고 다시 일광건조와 세척을 하는 과정을 3 내지 4회 수행하고 식초로 수소이온농도(pH)를 5 내지 6으로 조정 후 천을 침지하여 20 내지 30분간 알칼리 성분을 제거하는 세척단계(P40);와, 세척된 천을 70 내지 80 ℃ 로 가열된 물에 10 내지 30 분간 침지하여 알칼리 성분을 제거하는 열탕세척단계(P50);와, 열탕된 천을 일광 건조하는 마무리단계(P60);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 발효제는 요구르트 195 mL, 막걸리 200 mL, 누룩 5 g 및 물엿 5 g, 엿기름 50 g, 엿기름 50 g 및 꼭두서니 50 g 중에서 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 염색단계(P30)에서 천의 염색에 이용된 염액에 천을 6 내지 12yd를 염색한 후 환원ㆍ발효된 인도람염료 4.5 내지 6 L 를 첨가함으로써 염액이 천의 염색에 재사용될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 인도람 천연염색제를 염색과정에 사용하게 되면, 염색제 조성 시 환원과정에 있어서 화학약품인 하이드로설파이트(Hydrosulfite)를 사용하는 대신에 친환경적인 막걸리, 요구르트, 엿기름, 누룩 등 천연발효제를 발효과정에 투입함으로써 유해세균의 증식 또는 피부 트러블을 방지하게 하고, 염색된 천이 인체와 접촉할 경우에 발생 가능한 아토피성 질환 등 각종 피부질환을 예방할 수 있게 하며 하이드로설파이트를 사용한 염색방법과 비교하여 2배에 달하는 중량의 직물을 염색할 수 있어 염색 효율성이 증대되며, 염색에 이용된 염액에 소량의 인도람염료 원액을 추가함으로써 염료의 재사용이 가능하고, 초벌 발효된 염료의 원액을 다수개의 용기에 나누어 담아 다량의 염료를 발효시킴으로써 염료의 대량 생산이 가능함으로써 염색 작업의 생산성을 증가시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 인도람 천연염색제의 제조 공정.
도 2는 본 발명에 따른 인도람 천연염색제를 이용한 염색방법의 구성 단계.

본 발명의 청구범위에 기재되는 내용을 본 발명의 실시 예를 통해 보다 구체적이고 상세하게 기술하고자 한다. 본 발명에서 기술한 실시 예가 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명은 본 원에 기재된 청구범위에 의해서만 한정되는 것임을 명확히 한다.

쪽 염색은 쪽 풀로부터 추출하여 수득되는 불용성의 인디칸(indican)이라는 물질에 가수분해를 일으키기 위해 알칼리제를 첨가하여 환원된 인독실(indoxyl) 상태의 염료로 수행되는데, 본 발명은 상기 환원과정에서 쓰이는 탄산칼륨, 잿물, 가성소다, 수산화나트륨 등의 알칼리제와 더불어 천연의 발효제로서 엿기름을 주재료로 하여 인도람 천연염색제를 구성함으로써 염색의 품질은 물론이거니와 염색제의 효율적인 생산방법을 제공하고자 한다.

본 발명에 따른 구성을 기술하기 위해 첨부된 도면을 통해 면밀히 살펴보고자 한다. 우선 첨부된 도 1은 본 발명에 따른 인도람 천연염색제의 제조 공정을 나타낸 플로우차트로서, 분말화된 인도람 100 g 에 탄산칼륨 300 g 과 정제수 10L를 혼합하여 수소이온농도를 pH 10으로 유지하여 인도람을 중화시키는 알칼리화단계(S10);와, 알칼리화된 인도람용액에 발효제로 엿기름 50 g 을 첨가한 후, 30 내지 35 ℃ 에서 6 내지 12 일간 수소이온농도를 pH 10 으로 유지하며 매 24시간마다 1 내지 2회 교반함으로써 인도람염료를 숙성시키는 초벌염료단계(S20);와, 상기 초벌염료단계(S20)를 거친 인도람염료 1L에 정제수 9L와, 탄산칼륨 300 g와, 엿기름 50 g 을 혼합한 후, 30 내지 35 ℃ 를 유지하여 염료의 색이 진한 형광녹색으로 발현될 때까지 7 내지 10 일간 숙성시킴으로써 인도람염료를 조성하는 발효염료단계(S30);와, 상기 발효염료단계(S30)를 거친 인도람염료 30 L를 물 100 L에 탄산칼륨 1000 g 과 혼합하여 30 내지 35 ℃의 온도에서 6 내지 24시간 동안 환원시킴으로써 천연염색 천을 바로 투입될 수 있도록 구비되는 염료완료단계(S40);로 본 발명이 구성됨을 보여 준다.

상기 알칼리화단계(S10)는 분말화된 인도람 100 g 에 탄산칼륨 300 g 과 정제수 10L를 혼합하여 불용성의 인도람을 알칼리에 용해시키는 단계로서, 상기 탄산칼륨의 양은 초기에 80 g으로 구성하여도 무방하나, 80 g으로 탄산칼륨을 투입하는 경우에는 발효과정에서 인도람염료의 수소이온농도(pH)가 10 미만으로 감소하여 추가적으로 탄산칼륨을 조금씩 더 투입하여야 하기 때문에 발효 작업 측면에서 효율성이 감소하는 문제점이 발생한다. 이에 본 발명에 따른 인도람염료를 조성하는 과정에서 탄산칼륨의 양을 80 에서 400 g으로 다르게 구성하여 실험한 결과, 탄산칼륨의 양이 인도람 100 g 과 정제수 10 L 대비 300 g 일 때 발효과정 중에 추가적으로 알칼리제의 투입이 이루어지지 않아도 인도람염료의 수소이온농도가 10으로 유지되었다. 따라서 본 발명에 따른 인도람염료의 환원 시 탄산칼륨의 양은 인도람 100 g 과 정제수 10L 대비 300 g 으로 선정하는 것이 적절하다. 본 환원단계는 상기와 같은 비율로 조성된 인도람용액을 30 내지 35 ℃ 를 유지하여 6 내지 12 일 동안 환원시키도록 구성되며, 온도를 40 ℃ 까지 더 높이는 경우에는 환원시간을 일부 단축할 수도 있다.

상기 초벌염료단계(S20)는 알칼리화된 인도람용액에 발효제로 엿기름 50 g 을 첨가하여 발효시키는 단계로서, 엿기름은 시중에 유통되는 엿기름을 사용하여 구성함으로써 본 인도람염료의 조성과정이 용이하게 이루어지며, 또한 재료의 가격이 저렴하여 생산단가도 하이드로설파이트에 비해 감소하게 된다. 이러한 엿기름의 역할은 다음과 같다. 인도람 분말 자체 내에는 미생물인 균이 존재하게 되는데, 상기 인도람에 포함되는 균의 증식 작용을 엿기름이 촉진하도록 구성된다. 엿기름은 전분을 포함하며, 전분은 발효과정에서 당으로 변환되어 균의 영양공급원으로 사용되게 된다. 발효는 30 내지 35 ℃ 의 온도에서 6 내지 12 일간 이루어지게 되는데, 발효 장소는 비닐하우스, 베란다 또는 직사광선이 없는 따뜻한 곳, 전기장판 등에 의한 보온이 이루어지는 곳으로 구성될 수 있으며, 발효 시 인도람염료의 수소이온농도를 pH 10 으로 유지하며 매 24시간마다 1 내지 2회 교반함으로써 인도람염료를 숙성시키게 된다. 이때, 상기 교반 과정에서 인도람염료 내로 공기가 침투되지 않도록 잘 저어 주는 것이 중요하다, 이를 위해 인도람염료가 발효되는 용기의 하부에 스크류 또는 프로펠러 형태의 회전부재가 구비되어 회전력에 의해 인도람염료를 교반할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하며 인도람염료가 담기는 용기의 상부가 차폐될 수 있도록 하되, 외부의 열공급원이 인도람염료에 전달될 수 있도록 상기 용기의 상부가 투명한 플라스틱 재질 또는 유리로 구성되는 것이 바람직하다 할 것이다.

상기 발효염료단계(S30)는 상기 발효된 초벌염료의 소량을 가지고 동일량의 인도람염료를 재구성함으로써 비교적 단시간 내에 인도람염료를 대량 생산하는 단계로서, 초벌염료단계(S20)에서 조성된 인도람염료 1L에 정제수 9L와, 탄산칼륨 300 g와, 엿기름 50 g 을 혼합한 후, 30 내지 35 ℃ 를 유지하여 염료의 색이 진한 형광녹색으로 발현될 때까지 7 내지 10 일간 숙성시킴으로써 본 단계가 구성된다. 이때, 기조성된 인도람염료 외에 탄산칼륨과 엿기름을 재혼합하여 발효시킴으로써 동일 농도의 염색이 가능하도록 구성하되, 기발효된 인도람염료의 발효물질에 의해 본 단계의 발효과정이 단축되는 효과가 있다. 즉, 10L의 인도람염료를 가지고 그의 10배에 해당하는 100L의 인도람염료를 발효하는 과정에서는 10L의 인도람염료 조성에 투입되었던 발효시간인 6 내지 12일보다 빠른 7 내지 10일의 발효시간이 걸림으로써 신속한 염료의 조성이 가능해지게 되는 것이다.

또한, 본 단계의 발효 기간인 7 내지 10일은 초벌염료단계(S20)의 발효 기간인 6 내지 12일보다 짧음을 알 수 있는데, 본 단계에서는 이미 발효된 초벌염료가 전체 용량 10L 중에 1L가 포함되어 있어 발효의 진행 과정이 예비적으로 이루어져 있으므로 발효기간 역시 발효염료단계(S20)보다는 단축됨을 나타낸다.

상기 염료완료단계(S40)는 상기 발효된 인도람염료를 30 내지 35 ℃의 온도에서 발효염료된 인도람염료 30 L를 물 100 L에 탄산칼륨 1000 g 과 혼합하여 30 내지 35 ℃의 온도에서 6 내지 24시간 동안 환원ㆍ발효시키는 단계로서, 인도람염료가 천염색에 바로 투입될 수 있도록 구비되는 단계이다. 본 단계에서 온도가 낮은 계절에 염료가 환원 안 되는 것을 방지하기 위해 염료가 담기는 용기 겉면에 직접적으로 전열선을 설치하여 발효 온도 유지가 균등하게 되도록 할 수도 있다.

상기와 같은 과정으로 인도람 천연염색제가 완성되며, 요구르트 195 mL, 막걸리 200 mL, 누룩 5 g 및 물엿 5 g, 엿기름 50 g 및 꼭두서니 50 g 중에서 어느 하나를 선택하여 상기 발효제로 쓰이는 엿기름을 대체할 수도 있다. 하지만 엿기름이 발효 기능적인 면과 비용적인 면에서 가장 손쉽게 발효 효과를 나타냄을 주지하는 바이다.

이제는 본 인도람염료를 가지고 면직물 천을 염색하는 방법에 대해 기술하고자 한다.

첨부된 도면 2는 본 발명에 따른 수용성 인도람 천연염색제를 이용한 염색법을 나타낸 플로우차트이다. 피염물인 천을 정제수에 30 초 내지 5 분간 침지하여 천에 공기가 흡착되지 않게 보습하는 천보습단계(P10);와, 정제수 100 L에 탄산칼륨 1000 g 을 혼합하여 수소이온농도를 9.5 내지 11로 유지시키고 환원ㆍ발효된 인도람염료 30 L를 상기 알칼리화된 정제수 100 L에 혼합하여 30 내지 35 ℃에 6 내지 24 시간 숙성시켜 인도람염액을 조성하는 염색염료단계(P20);와, 발효된 인도람염액에 6 내지 12 야드의 면직물을 침지하여 5분간 염색을 수행한 후 일광건조를 1 내지 3일간 실시하되, 상기 염색과 일광건조를 1 내지 2 차례 반복구성하는 염색단계(P30);와, 일광건조를 4 내지 6 시간 건조 후 물에 침지하고 다시 일광건조와 세척을 하는 과정을 3 내지 4회를 수행하고 식초로 수소이온농도(pH)를 5 내지 6으로 조정 후 천을 침지하여 20 내지 30분간 알칼리 성분을 제거하는 세척단계(P40);와, 세척된 천을 70 내지 80 ℃ 로 가열된 물에 10 내지 30 분간 침지하여 알칼리 성분을 제거하는 열탕세척단계(P50);와, 열탕된 천을 일광건조하는 마무리단계(P60);로 본 염색방법이 구성됨을 보여 준다.

상기 천보습단계(P10)는 피염물인 천을 정제수에 30 초 내지 5 분간 침지하여 천에 공기가 흡착되지 않도록 보습하는 단계로서, 인도람에 함유된 인디고페라(indigofera) 색소의 염색과정은 수용성의 류코 인디고(indigo)가 화학적으로 섬유와 결합하는 것이 아니라 류코 인디고가 다시 산화되어 인디고 형태로 바뀐 후 섬유를 구성하는 고분자 사슬의 빈 공간에 끼어들게 되면 비교적 입자가 큰 인디고 분자가 상기 공간을 빠져 나가지 못하게 됨으로써 이루어지는데, 상기 고분자 사슬의 빈 공간에 공기가 포함되면 류코 인디고가 들어갈 수 있는 공간이 확보되지 못하게 된다. 이러한 현상을 막기 위해 본 단계에서는 천에 공기가 스며들지 않게 천에 미리 물로 보습을 하는 것이고, 또한 면 섬유의 고분자 구조는 1,200 ~ 1,300 개의 글루코스(glucose) 단위가 다른 사슬과 떨어져 있으며 섬유가 물에 젖으면 수소결합이 느슨하게 되어 상기 사슬은 더 멀리 떨어지게 됨으로써, 떨어진 사슬 사이의 공간으로 류코 인디고 입자가 침투하여 염색이 용이하게 이루어지게 되는 것이다.

상기 염색염료단계(P20)는 정제수 100 L에 탄산칼륨 1000 g 과 환원ㆍ발효된 인도람염료 30 내지 40 L를 상기 혼합하여 30 내지 35 ℃에 6 내지 24 시간 숙성시켜 수소이온농도를 9.5 내지 11로 유지시키는 단계로서, 상기 탄산칼륨의 양은 정제수 10 L 대비 100 g 에 해당하는데 이는 상기 인도람염료 조성 시의 탄산칼륨 양인 300 g에서 1/3로 감소한 것이다. 본 단계의 환원은 이미 환원ㆍ발효가 완료된 인도람염료에 희석되는 정제수의 수소이온농도를 선제적으로 상승시켜 알칼리화하기 위한 것으로서 인도람염료 조성 시에 사용되는 탄산칼륨의 양보다는 적게 구성하여도 무방하며, 오히려 탄산칼륨의 양을 이보다 많이 사용하는 경우에는 피염된 천의 수세과정인 알칼리제거과정이 오래 걸릴 수 있어 상기와 같은 배합량을 준용하는 것이 바람직하다. 정제수와 인도람염료의 배합비는 100 : 30 내지 100 : 40 으로 구성하는 것이 가장 이상적인 쪽빛 발현 방법이나 사용 용도나 소비자의 기호에 따라 그 양을 조절할 수도 있다. 상기 발효 온도는 높을수록 발효 시간이 단축되어 인도람염액의 준비 기간이 줄어들지만, 온도 유지에 필요한 에너지를 절감하기 위해 최소 30 ℃의 온도를 유지하여 구성할 수도 있다.

상기 염색단계(P30)는 발효된 인도람염액에 6 내지 12 야드의 면직물로 구성된 천을 침지하여 5분간 염색을 수행한 후 일광건조를 1 내지 3일간 실시하되 상기 염색과 일광건조를 1 내지 2 차례 반복 구성하는 단계로서, 상기 천을 인도람염액에 침지할 때에는 침지과정에서 천과 염액의 상층이 충돌함으로써 공기가 염액에 침투하지 않게 구성하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 천을 바로 수직 하향으로 눌러서 염액에 가라앉도록 하는 것이 아니라, 천을 염액 상부에 올려 놓고 어느 정도 염액이 천의 표면에 염착되기 시작할 때까지 기다렸다가 두세 차례 천을 가볍게 눌러 천이 골고루 염액에 염착되되 기포가 발생하지 않도록 한다. 5분간의 1차 염색이 완료된 후에는 야외에서 일광건조를 실시하여 쪽빛이 피염천에 발현되도록 하고, 다시 염액에 재차 침지하여 피염과정을 반복 실시함으로써 색의 선명도를 증가시킨다. 또한, 천의 염색에 이용된 염액에 본 발명에 따라 환원ㆍ발효된 인도람염료 4.5 내지 6 L 를 첨가함으로써 염액이 천의 염색에 재사용될 수 있도록 염색 과정을 구성할 수도 있다. 상기 인도람염료 4.5 내지 6 L는 인도람 45 내지 60g에 탄산칼륨 135 내지 180 g과 엿기름 22.5 내지 30 g 및 정제수 4.5 내지 6 L 가 혼합되어 상기 인도람 천연염색제의 제조방법을 따라 조성된다. 상기와 같이 한번 사용된 염액에 소량의 염료만 첨가함으로써 염액의 준비기간을 단축하고 염료의 재사용률을 증가시켜 염색작업의 생산성과 작업능률을 향상시킬 수 있다.

상기 세척단계(P40)는 일광건조를 4 내지 6 시간 건조 후 물에 침지하고 다시 일광건조와 세척을 하는 과정을 3 내지 4회 수행하고 식초로 pH를 5 내지 6으로 조정 후 천을 침지하여 20 내지 30분간 알칼리 성분을 제거하는 세척을 하는 것이 바람직하다 할 것이다. 상기 식초물의 구성은 일반 시중에 유통되는 식초를 pH 5로 희석하여 식초물을 통해 알칼리 성분이 어느 정도 중화된 천을 냉수로 세척하여 알칼리 성분을 재차 제거하게 된다. 상기 건조, 세척을 여러 번 구성하거나, 식초물 침지 과정과 열탕 세척 과정을 반복 구성하여 천에 포함된 알칼리의 중화를 촉진시킬 수 있다.

상기 열탕세척단계(P50)는 일광건조를 통해 피염된 천에서 쪽색(청색)이 아닌 황색의 색상이 발현되게 되는데, 70 내지 80 ℃ 로 가열된 물에 천을 10 내지 30 분간 침지하는 단계로서, 천에 함유된 알칼리 성분을 최종적으로 제거하고, 열탕을 통해 섬유 조직 간의 틈을 벌림으로써 염색과정 및 건조과정에서 천에 부착될 수 있는 이물질 및 상기 황색으로 분해된 색소가 배출되게 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 열탕이 이루어지는 용기의 중심부에서 용기의 내주면을 향해 방사상 형태로 연장 형성된 다수의 봉에 천을 고정하고 상기 용기의 중심부에는 회전축이 구비되어, 일정 회전수로 천을 이동시킴으로써 물과의 마찰면을 제공하여 천에 포함된 불순물과 알칼리 성분 및 황색으로 분해된 색소가 좀 더 효과적으로 제거되게 구성된다.

상기 세척·열탕세척단계(P40, P50)에서 건조 세척한 천을 야외에서 햇빛을 통해 일광건조함으로써 마무리단계(60)가 이루어지게 구성한다.

상기와 같이 본 발명에 따른 인도람 염색방법의 기술이 이루어졌으며, 하기의 실시 예는 인도람염료와 이를 이용한 염색방법의 실효성을 입증함으로써 본 발명을 더욱 구체화하고 명확하게 하기 위한 것이다.

본 실시 예는 인도람 염료의 조성 시에 수반되는 발효 온도의 범위를 최적화하기 위한 것이다. 실험군과 대조군의 기본적인 조성 방법은 상기 인도람염료의 제조 방법을 그대로 적용하였으며, 발효온도의 구성은 초벌염료, 발효염료단계(S20, S30)로 각각 구분하여 이루어졌으며 구체적인 발효온도의 구성은 표 1과 같다.

(단위 : ℃)

구분	실험군1	실험군2	실험군3	실험군4	실험군5	실험군6
초벌염료 발효	26	28	30	32	34	36
구분	실험군a	실험군b	실험군c	실험군d	실험군e	실험군f
발효염료 발효	26	28	30	32	34	36

초벌염료 발효 실험군 1 ~ 6 의 구성은 인도람 100 g에 탄산칼륨 300 g 과 정제수 10 L 를 혼합하여 알칼리화한 후에, 발효제로 엿기름 50 g 을 추가하여 발효시켜 이루어졌으며, 2차발효 실험군 a ~ f 의 구성은 실험군1에서 조성된 인도람염료 1L에 정제수 9L 를 추가하고 탄산칼륨 300 g 과, 엿기름 50 g 을 혼합하여 숙성시켜 이루어졌다.

아래 표 2는 초벌염료 발효에 따른 실험군 1 ~ 6 의 발효시간을 나타낸 것이며, 발효의 적정성 여부는 발효된 염료의 색상이 진한 형광녹색으로 균등하게 변하는 양태를 육안으로 판단함으로써 이루어졌다.

(단위 : 일)

구분	실험군1	실험군2	실험군3	실험군4	실험군5	실험군6
초벌염료 발효	15	13	12	8	6	6

표 2에서 나타난 바와 같이 발효 온도가 증가할수록 발효기간은 점점 단축되는 것을 알 수 있다. 하지만 발효 온도의 상승에 따른 발효기간의 단축변화량은 점차 둔화되어 실험군 5와 실험군 6은 발효기간이 둘 다 6일로 동일하여 변동폭이 둔화되었고, 실험군 1, 2는 실험군 5의 발효기간인 6일의 2배를 넘어서게 되어 발효과정이 너무 지체되는 경향이 있어, 실험군 3, 4, 5 의 온도범위를 적용하여 초벌염료 발효온도의 범위는 최저온도를 30 ℃로 하고 최대온도를 35 ℃로 하여 구성하는 것이 바람직함을 알 수 있었다.

아래 표 3은 발효염료 발효에 따른 실험군 a ~ f 의 발효시간을 나타낸 것이며, 발효의 적정성 여부는 상기와 동일한 방법으로 판단하였다.

(단위 : 일)

구분	실험군a	실험군b	실험군c	실험군d	실험군e	실험군f
발효염료 발효	14	12	10	9	7	7

표 3에서 나타난 바와 같이 발효온도가 높을수록 발효기간이 단축되었음을 알수 있었다. 하지만 발효기간의 단축 폭이 실험군 e와 실험군 f에서는 거의 차이가 없고, 실험군a 와 실험군b 는 발효기간이 10일을 넘어서게 되어 발효기간의 단축을 통해서 염료의 대량생산 가능성을 높이기 위한 본 발명의 취지에 적합하지 않으므로 실험군 c 내지 실험군 e의 구성에 해당하는 발효온도인 30 내지 35 ℃를 본 발명의 2차 발효 기준온도로 채용하고자 한다.

본 실시 예에서는 본 인도람염료에 사용되는 알칼리제인 탄산칼륨의 함량을 최적화하기 위한 것이다. 통상적으로 탄산칼륨은 초기에 환원과정에서 1차 투입 사용되고 발효제의 첨가 후 이루어지는 발효과정에서 감소하게 되는 수소이온농도(pH) 수치를 높이기 위해서 2차 투입사용된다. 하지만 본 발명에서는 상기 발효과정에서 탄산칼륨의 추가적 투입 없이도 발효과정이 순조롭게 이루어지게 하는 탄산칼륨의 배합비를 제시하고자 한다.

이에 알칼리화단계(S10)에서 투입되는 탄산칼륨의 양을 표 4와 같이 상이하게 구성하였고, 초벌염료단계(S20)는 엿기름 50 g을 일괄적으로 혼합한 후, 35 ℃ 의 온도에서 12일간 발효시켜 본 실시 예에 따른 실험군 1 ~ 7을 구성하였다.

구분	실험군1	실험군2	실험군3	실험군4	실험군5	실험군6	실험군7
중량(g)	30	50	80	120	200	300	400

상기 표 4에 기록된 탄산칼륨의 중량은 알칼리화단계(S10)에서 투입된 양을 의미하여 초벌염료단계(S20)에서 추가적으로 미량 투입되는 탄산칼륨의 양은 실험군마다 상이하여 표기되지 않았음을 주지한다.

상기와 같은 실험과정을 거쳐 하기 표 5와 같이 각 실험군의 발효염료단계(S20)에서 측정된 수소이온농도의 변화 양상이 도출되었다. 알칼리제의 추가 투입이 없는 상태에서 염료의 수소이온농도변화를 측정하기 위해 표 5에 나타난 수소이온농도의 측정 시에는 알칼리제인 탄산칼륨이 전혀 투입되지 않았다.

(단위 : pH)

구분	1 일차	2 일차	3 일차	4 일차	5 일차	6 일차	7 일차
실험군1	10.7	10.3	10.1	9.9	9.5	9.3	8.3
실험군2	10.7	10.6	10.3	10.1	9.8	9.3	8.7
실험군3	10.7	10.6	10.4	10.1	10.0	9.5	9.2
실험군4	10.7	10.7	10.5	10.2	9.9	9.7	9.5
실험군5	10.7	10.7	10.6	10.3	10.0	9.7	9.6
실험군6	10.7	10.7	10.6	10.4	10.4	10.4	10.3
실험군7	10.7	10.7	10.6	10.5	10.5	10.4	10.4

상기 표 5에서 나타난 바와 같이, 실험군 1 ~ 5 에서는 7일차에 수소이온농도가 모두 10 미만으로 감소되어 산성화가 어느 정도 진행된 상태임을 알 수 있다. 그에 반해 실험군 6과 실험군 7은 7일차에 수소이온농도가 10을 유지하고 있어 추가적인 탄산칼륨의 투입없이 염료가 환원을 유지하는 상태에서 발효될 수 있음을 추론할 수 있다. 또한, 실험군7과 실험군6의 탄산칼륨 양에 따른 알칼리 지속성의 차이는 없는 것으로 판단되어 재료비 절감차원에서 실험군7보다는 실험군6에 적용된 탄산칼륨의 양인 300 g 을 본 발명에 따른 인도람염료의 조성 과정에 투입되는 탄산칼륨의 배합비로 채택하고자 한다.

본 실시 예는 인도람염료의 발효과정에 쓰이는 발효제의 구성을 최적화하기 위한 것이다. 본 실시 예의 실험군 조성과정은 상기 본 인도람염료의 조성법과 동일하나, 발효제의 구성은 표 6과 같이 상이하게 구성하였으며 조성된 실험군을 가지고 실제로 면직물로 된 천에 염색하여 염색된 천의 색체와 염착농도를 비교함으로써 최적의 발효제 구성을 도출하고자 하였다.

(인도람 100g 과 정제수 10L 당 발효제 함량)

구분	실험군1	실험군2	실험군3	실험군4	실험군5
발효제	요구르트 195mL	막걸리 200mL	엿기름 50g	누룩 5g 물엿 5g	엿기름 50g 꼭두서니 50g

상기 표 6의 조성비로 조성된 실험군 1 ~ 5 로 구성된 염료를 이용하여 면직물 천을 염색하였으며, 염색된 천의 색체와 염착농도를 비교하였다. 색체는 Munsell 색체계(H: Hue, V: Value, C: Chroma)를 준용하여 나타냈으며, 색차측정은 색차계(Spectrophotometer CM-2600, Minolta, Japan)를 이용하여 측정되었다.

염색대상		색체(H V/C)	염착농도(K/S)
면	실험군1	1.61PB 4.75/3.21	3.56
	실험군2	2.45PB 5.35/3.10	3.95
	실험군3	3.24PB 5.81/2.76	4.51
	실험군4	3.06PB 5.75/2.82	4.21
	실험군5	3.18PB 5.32/3.22	4.61

상기 표 7에서 나타난 바와 같이, 색체와 염착농도에 있어서, 실험군 5, 3, 4, 2, 1 의 순서로 높은 수치를 기록하였으며 가장 높은 수치를 기록한 실험군 5가 가장 염색 품질이 우수한 것으로 나타났으나 꼭두서니는 현재 한약재로 수입되지 안아 구입하기가 곤란하여 구입이 용이하고 염착성이 우수한 실험군 3의 엿기름으로 결정하였다. 이에 본 발명에 따른 인도람염료를 조성하는 데 있어서 발효제의 구성은 엿기름으로 하여 인도람 100 g 대비 엿기름 50 g 의 배합비로 염료를 제조하는 것이 가장 적절한 것으로 판단된다.

이상과 같은 본 발명의 구성에 대한 상세 설명과 본 실시 예를 통해 본 발명의 실체와 구체적인 사항에 대해 기술하였다. 상기 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다.

S10 : 알칼리화단계 S20 : 초벌염료단계
S30 : 발효염료단계 S40 : 염료완료단계
P10 : 천보습단계 P20 : 염색염료단계
P30 : 염색단계 P40 : 세척단계
P50 : 열탕세척단계 P60 : 마무리단계

Claims (4)

1. 분말화된 인도람 100 g 에 탄산칼륨 300 g 과 정제수 10L를 혼합하여 수소이온농도를 pH 10으로 유지하는 알칼리화단계(S10);와,
   알칼리화된 인도람용액에 발효제로 엿기름 50 g 을 첨가하여 30 내지 35 ℃의 온도로 6 내지 12 일 동안 매 24시간마다 1 내지 2회 교반하여 발효시키는 초벌염료단계(S20);와,
   상기 초벌염료단계(S20)를 거친 인도람염료 1L와 정제수 9L와, 탄산칼륨 300 g와, 엿기름 50 g 을 혼합한 후, 30 내지 35 ℃ 를 유지하여 매 24시간마다 1 내지 2회 교반함으로써 염료의 색이 진한 형광녹색으로 발현될 때까지 7 내지 10 일간 숙성시킴으로써 인도람염료를 재차 조성하는 발효염료단계(S30);와,
   상기 발효염료단계(S30)를 거친 인도람염료 30 L를 100 L 정제수에 탄산칼륨 1000 g을 혼합하여 30 내지 35 ℃의 온도에서 6 내지 24 시간 발효시킴으로써 천연염색할 천을 바로 투입될 수 있도록 구비되는 염료완료단계(S40);로 구성되는 것을 특징으로 하는 수용성 인도람 천연염색제의 제조방법.
   
2. 피염물인 천을 정제수에 30 초 내지 5 분간 침지하여 천에 공기가 흡착되지 않게 보습하는 천보습단계(P10);와,
   정제수 100 L에 탄산칼륨 1000 g 을 혼합하고, 발효된 인도람염료 30 L를 상기 알칼리화된 정제수 100 L에 혼합하여 30 내지 35 ℃에 6 내지 24 시간 숙성시켜 인도람염액을 조성하는 염색염료단계(P20);와,
   발효된 인도람염액에 6 내지 12 야드 의 면직물을 침지하여 5분간 염색을 수행한 후 일광건조를 1 내지 3일간 실시하되, 상기 염색과 일광건조를 1 내지 2 차례 반복구성하는 염색단계(P30);와,
   일광건조를 4 내지 6 시간 건조 후 물에 침지하고 다시 일광건조와 세척을 하는 과정을 3 내지 4회 수행하고 식초로 수소이온농도(pH)를 5 내지 6으로 조정 후 천을 침지하여 20 내지 30분간 알칼리 성분을 제거하는 세척단계(P40);와,
   세척된 천을 70 내지 80 ℃ 로 가열된 물에 10 내지 30 분간 침지하여 알칼리 성분을 제거하는 열탕세척단계(P50);와,
   열탕된 천을 일광건조하는 마무리단계(P60);로 구성되는 것을 구성되는 것을 특징으로 하는 수용성 인도람 천연염색제를 이용한 염색법.
   
3. 삭제
4. 제2항에 있어서,
   상기 염색단계(P30)에서 천의 염색에 이용된 염액에 인도람 45 내지 60g에 탄산칼륨 135 내지 180 g과 엿기름 22.5 내지 30 g 및 정제수 4.5 내지 6 L 가 혼합되어 환원ㆍ발효된 인도람염료 4.5 내지 6 L 를 첨가함으로써 염액이 천의 염색에 재사용될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수용성 인도람 천연염색제를 이용한 염색법.
   

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