KR20120107171A - 직물 염색용 액상 쪽 염료의 제조방법 - Google Patents

직물 염색용 액상 쪽 염료의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직물(fabrics) 염색용 쪽 염료(dye)의 제조 방법 및 직물 염색 방법에 관한 것으로서, 쪽잎을 항온실에서 항온조건 하에 추출하여 외부의 온도 및 물리적 변화에 제한을 받지 않고 쪽잎을 추출한다. 전통적인 쪽 염료 추출방법에서 산화칼슘(CaO) 분말 자체를 쪽잎 추출액에 직접 가하는 것과 달리, 본 발명은 추출 시 추출용매에 산화칼슘(CaO)을 첨가하여 pH를 조정한 다음 상층의 정제된 액상을 쪽 추출물과 혼합하여 제조하여 염색 시 직물의 산화칼슘이 오염 등 이염 현상을 개선시키고 안정한 상태의 쪽 염료를 확보하였다. 쪽 염료 제조 시 수산화칼륨 수용액을 이용하여 액상이나 분상으로 제조하는 경우에도 쪽 염료의 안정성을 개선시켰다. 또한, 일정의 환원제(바람직하게는, 소듐 히드로설파이트)의 농도, 환원온도, 환원 후 방치시간, 또는 염료의 농도를 채택함으로써 직물의 염착량 및 색상의 발현량을 개선시켰다. 한편, 본 발명의 쪽 염료는 안정성 개선, 산화칼륨의 백변현상 및 산화칼륨에 의한 이염 현상의 감소, 및 환원조건의 채택으로 인하여 밀폐된 상태에서 장기간 보관하여 용이하게 직물을 염색할 수 있다.

Description

직물 염색용 쪽 염료의 제조방법{Method for Preparing Polygonum Tinctorium Dyes for Dyeing Fabrics}
본 발명은 직물(fabrics) 염색용 쪽 염료(dye)의 제조 방법 및 상기 제조된 쪽 염료를 이용한 직물의 염색 방법에 관한 것이다.
쪽 염료는 견뢰도가 높고 항균성 및 방충성 등의 기능성 염료로서 일반적인 식물성 염료와 염료추출형식과 염색방법이 다르며, 쪽 재배, 염료 제조 및 염색 과정이 매우 번거롭고 까다롭다. 그래서 천연 염색 애호가와 체험자들에게는 어려운 염색으로 알려져 있다.
최근 쪽 염료 제조와 염색의 연구는 천연인디고 색소의 구조분석[1], 발효 쪽 추출물의 생리적 기능과 염색 특성[2], 및 건조 쪽으로부터 인디고 추출방법[3] 등이 발표되고 있다.
한편, 전승되는 쪽 염료의 제조방법을 살펴보면, 첫 번째, 한국의 남도지역과 일본의 오키나와 지역에서 제조되는 쪽 염료 추출 과정은 쪽잎을 항아리에 넣고 2-3일 정도 방치 후 용액을 추출하며, 소석회를 가하고 공기로 교반 후 산화과정을 거쳐 남색의 쪽 염료를 추출하는 형식, 두 번째, 일본의 대부분의 지역에서 제조되고 있는 스쿠모 염료를 제조하는 방식으로 쪽잎을 다량으로 쌓아올려서 소석회를 뿌리고 따뜻한 방에서 거적으로 씌워놓는 방식으로 우리나라의 퇴비를 썩히는 유사한 형식이며 매일 반복하여 물을 뿌려가며 뒤집어서 남색의 건 쪽 염료를 구한 형식, 세 번째, 인도의 남부지역에서 대량으로 제조되고 있는 방법으로 물탱크에 쪽 풀을 물과 함께 방치하여 녹색의 쪽물이 우러나오면 쪽 풀을 제거하고 소석회를 가하여 휘저으며 쪽 염료를 구한 후 이것을 고 농도의 염료를 구하기 위해 끊여서 응집시키는 형식이다.
위의 염료제조형식은 전통적으로 전승되고 있는 형식이며, 현재까지 염색장인들과 염색애호가들에 의해 제조되고 이것을 쪽 염색할 수 있도록 염료를 환원시켜 염색하고 있다. 쪽 염색의 환원은 세계의 각 지역에서 동일하게 잿물과 쪽 염료를 혼합 후 장기간 방치하고 염료 통에 공기를 넣어주면서 남색의 쪽 염료를 황 녹색으로 환원시켜 염색한다. 이러한 전통적인 형식의 염색법은 일반인들에게는 많은 번거로움과 까다로움으로 인하여, 실패하는 경우가 많았다.
본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
본 발명자들은 기존의 전통적 쪽 염료 추출법과 달리 잔유물로 존재하는 과다한 산화칼슘으로 인한 염료의 불안정한 상태, 이로 인한 쪽 염료의 백변현상을 감소시켜 염료의 염색 효율의 증가, 산화칼슘의 이염현상을 개선시킬 수 있는 직물 염색용 쪽 염료 제조방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 쪽잎 추출액에 산화칼슘을 직접 가하지 않고 알칼리 용액인 산화칼슘 수용액을 준비하여 혼합함으로써 염료의 안정성을 증가시키고 쪽 염료의 백변현상 및 이염현상을 감소시켰으며, 일정의 환원제(바람직하게는, 소듐 히드로설파이트)의 농도, 환원온도, 환원 후 방치시간, 또는 염료의 농도를 채택함으로써 직물의 염착량 및 색상의 발현량을 개선시키는 쪽잎 염료 제조방법 및 이를 이용한 염색 방법을 개발함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 직물(fabrics) 염색용 쪽 염료(dye)의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 직물(fabrics)의 염색 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 직물(fabrics) 염색용 쪽 염료(dye)의 제조 방법을 제공한다:
(a) 항온 조건 하에서 쪽(Polygonum tinctorium)잎을 추출하여 쪽잎 추출액을 준비하는 단계;
(b) 상기 단계 (a)의 쪽잎 추출액에 pH 10-13의 산화칼슘(CaO) 수용액을 혼합하여 혼합액을 pH 9-13으로 조정하는 단계;
(c) 상기 단계 (b)의 혼합액을 산화시켜 침전물을 수득하는 단계;
(d) 상기 단계 (c)의 침전물에 pH 10-13의 수산화칼륨(KOH) 수용액을 혼합하고 침전물을 여과하는 단계; 및
(e) 상기 단계 (d)의 여과한 침전물을 동결 건조하여 분상으로 제조하는 단계.
본 발명자들은 기존의 전통적 쪽 염료 추출법과 달리 잔유물로 존재하는 과다한 산화칼슘으로 인한 염료의 불안정한 상태, 이로 인한 쪽 염료의 백변현상을 감소시켜 염료의 염색 효율의 증가, 산화칼슘의 이염현상을 개선시킬 수 있는 직물 염색 용 쪽 염료 제조방법을 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 쪽잎 추출액에 산화칼슘을 직접 가하지 않고 알칼리 용액인 산화칼슘 수용액을 준비하여 혼합함으로써 염료의 안정성을 증가시키고 쪽 염료의 백변현상 및 이염현상을 감소시켰으며, 일정의 환원제(바람직하게는, 소듐 히드로설파이트)의 농도, 환원온도, 환원 후 방치시간, 또는 염료의 농도를 채택함으로써 직물의 염착량 및 색상의 발현량을 개선시키는 쪽잎 염료 제조방법 및 이를 이용한 염색 방법을 개발 하였다.
본 발명은 직물(fabrics) 염색용 쪽 염료(dye)의 제조 방법에 관한 것이다. 본 명세서에서, 용어 “직물(fabrics)”은 경사(warp, 날실)와 위사(weft, 씨실)가 서로 아래위로 교차하여 짜여져 어떤 넓이의 평면체가 된 천을 의미한다. 본 발명에 의해 제조된 쪽 염료에 의해 염색되는 직물은 당업계에 공지된 다양한 직물을 포함하나 바람직하게는 면 직물, 모시 직물, 모 직물, 견 직물 또는 혼방 직물을 포함하고, 보다 바람직하게는 면, 견 또는 모시 직물이다.
본 발명의 염료의 제조에 이용되는 쪽(Polygonum tinctorium)은 마디풀과(Polygonaceae)에 속하는 높이 60-90 cm 되는 한해살이 풀이고, 효능은 즙을 내어 벌레 물린데와 곪은데 사용되며 주로 천연염료로 많이 사용된다. 주요 성분으로는 인디칸(Indican), 인독실(indoxyl), 트리판트린(Tryptanthrin), 캠퍼올(Kaempferol), 갈릭산(Gallic acid), 카페익산(Caffeic acid),3,5,4'-트리히드록시-6,7-메틸렌디옥시-플라본 (3,5,4'-trihydroxy-6,7-methylenedioxy-flavone), 3,5,7,4'-테트라히드록시-6-메톡시-플라본(3,5,7,4'-tetrahydroxy-6-methoxy-flavone), 인디루빈(indirubin), 인디고(indigo) 또는 이사틴(isatin) 등이 있다.
직물 염색용 쪽 염료를 제조하기 위한 본 발명의 방법을 단계별로 상세하게 설명하면 다음과 같다:
(a) 쪽잎 추출액의 준비
우선, 항온 조건 하에서 쪽(Polygonum tinctorium)잎을 추출하여 쪽잎 추출액을 준비한다.
본 발명의 특징 중 하나는 쪽잎을 항온실에서 항온조건하에서 추출하여 외부의 온도 및 물리적 변화에 제한을 받지 않고 쪽잎을 추출한다는 점이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 단계 (a)의 항온 조건은 25-40℃의 항온실에서 실시하는 것을 의미하고, 보다 바람직하게는 상기 항온실의 온도는 25-35℃, 가장 바람직하게는 30℃로 유지하는 것이다.
본 발명에서 쪽잎 추출액의 제조에 이용되는 쪽잎은 건조 또는 생 쪽잎이 이용될 수 있고, 바람직하게는 생 쪽잎이다. 또한, 건조된 쪽잎을 이용하는 경우에는 쪽잎 자체를 이용할 수 있으며 분말로 제조하여 추출할 수 있다.
본 발명의 쪽잎 추출액은 당업계에 공지된 다양한 추출 방법을 이용하여 수득할 수 있으며, 바람직하게는, (a) 물, (b) 탄소수 1-4의 무수 또는 함수 저급 알코올 (메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등), (c) 상기 저급 알코올과 물과의 혼합용매, (d) 아세톤, (e) 에틸 아세테이트, (f) 클로로포름 또는 (g) 1,3-부틸렌글리콜을 추출 용매로 하여 수득할 수 있고, 보다 바람직하게는 물 이며, 보다 더 바람직하게는 25-40℃의 물이고, 보다 더욱 더 바람직하게는 25-35℃의 물, 가장 바람직하게는 30℃의 물이다.
(b) 상기 쪽잎 추출액에 산화칼슘(CaO) 수용액을 혼합하여 혼합액의 pH 조정
이어, 본 발명은 상기 단계 (a)의 쪽잎 추출액에 pH 10-13의 산화칼슘(CaO) 수용액을 혼합하여 혼합액을 pH 9-13으로 조정한다.
본 발명의 특징 중 가장 중요한 특징은 산화칼슘(CaO) 수용액을 이용한다는 점이다. 전통적인 쪽 염료 추출방법에는 일반적으로 산화칼슘(CaO) 분말 자체를 쪽잎 추출액에 직접 가하여 쪽염료에 과다한 산화칼슘이 잔유물로 존재하여 염색시 직물에 산화칼슘이 오염되어 변색 및 직물을 손상시키는 결과를 유발하며, 염료제조 후 시간의 경과에 따라 염료의 pH가 불안정하여 균일한 염료 확보에 문제점이 있다. 그러나 본 발명에서는 추출시 실험용수에 산화칼슘(CaO)을 첨가하여 pH를 조정한 다음 상층의 정제된 액상을 쪽 추출물과 혼합하여 제조하기 때문에 이염 현상과 장기간 염료를 보관하여도 안정적이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명은 상기 단계 (b)의 산화칼슘(CaO) 수용액의 pH는 pH 11-12이고 혼합액의 pH는 pH 10-12이며, 보다 바람직하게는 산화칼슘(CaO) 수용액의 pH는 pH 12이고 혼합액의 pH는 pH 11이다.
(c) 상기 혼합액의 산화 및 침전물의 수득
그 다음, 상기 단계 (b)의 혼합액을 산화시켜 침전물을 수득하는 단계를 포함한다.
혼합액의 산화는 혼합액을 공기 중에 노출 시키거나 당업계에 공지된 다양한 공기(산소) 주입 장치를 이용하여 공기를 혼합액에 불어 넣어 실시할 수 있다. 혼합액의 산화는 상기 단계 (b)에서 산화칼슘 수용액을 이용한 염료의 흡착과정과 아울러 염료의 침전과정 중에 하나이다. 상기 혼합액의 산화를 위하여 30분 이상 공기(산소)를 주입하여 쪽 염료의 청색 침전물을 형성시키고 침전물의 수득은 상기 청색 침전물을 수 시간 방치한 다음 상층의 물을 제거하여 실시할 수 있다. 이러한 방법으로 수득된 침전물은 겔 상태이고 니람(泥藍)이라 불리어진다.
(d) 상기 침전물에 수산화칼륨(KOH) 수용액의 혼합 및 침전물의 여과
이어, 본 발명의 방법은 상기 단계 (c)의 침전물에 pH 10-13의 수산화칼륨(KOH) 수용액을 혼합하고 침전물을 여과한다.
본 발명의 특징 중 또 다른 하나는 쪽 염료를 제조하는 과정 중에 추가적으로 알칼리 수용액인 수산화칼륨 수용액을 이용하여 쪽 염료의 안정성을 개선시킨다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 상기 수산화칼륨(KOH) 수용액 pH는 pH 11-12이고, 보다 바람직하게는 pH 12의 수산화칼륨(KOH) 수용액이다.
상기 침전물의 여과를 통해 수득된 쪽 염료는 액상의 상태이다. 쪽 염료를 이용한 염색과정에서 상기 수득된 액상의 쪽 염료에 물을 희석하여 사용할 수 있다.
(e) 분상의 쪽 염료 제조
그 다음, 본 발명의 방법은 상기 여과한 침전물을 동결 건조하여 분상의 쪽 염료를 제조하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의한 쪽 염료는 액상으로도 제조할 수 있으며 추가적으로 건조과정을 거쳐 분상으로도 제조할 수 있다.
쪽 염료를 분상으로 제조하기 위해서 이용하는 건조기는 당업계에 공지된 다양한 건조기를 이용할 수 있으며 바람직하게는 동결 건조기(freeze dryer)를 이용한다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 상기 단계 (e) 이후에 단계 (f) pH 10-13의 수산화칼륨(KOH) 수용액에 상기 단계 (e)의 결과물을 100-400%(o.w.f)로 첨가하는 단계; 및 단계 (g) 상기 단계 (f)의 결과물에 소듐 히드로설파이트(sodium hydrosulfite) 욕비 0.1-0.5%를 첨가하고 온도 30-95℃에서 상기 단계 (f)의 결과물을 환원시키는 단계를 추가적으로 포함한다.
(f) 수산화칼륨(KOH) 수용액에 상기 단계 (e)의 결과물의 첨가
이어, pH 10-13의 수산화칼륨(KOH) 수용액에 상기 단계 (e)의 결과물을 100-400%(o.w.f)로 첨가한다.
염색과정에서 pH 10-13의 수산화칼륨(KOH) 수용액을 첨가하는 것은 쪽 염료의 안정성을 개선시켜 염착량을 증가시키기 위한 것이다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 상기 수산화칼륨(KOH) 수용액의 pH는 pH 11-12이고, 보다 바람직하게는 수산화칼륨(KOH) 수용액의 pH는 pH 12이다.
(g) 소듐 히드로설파이트(sodium hydrosulfite)의 첨가, 온도 30-95℃에서의 상기 단계(f)의 결과물 환원
그 다음, 본 발명의 방법은 상기 단계 (f)의 결과물에 소듐 히드로설파이트(sodium hydrosulfite) 욕비 0.1-0.5%를 첨가하고 온도 30-95℃에서 상기 단계 (f)의 결과물을 환원시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 이용되는 소듐 히드로설파이트(sodium hydrosulfite)는 쪽 염료의 환원제로서 상기 단계 (f)의 결과물에 욕비 0.1-0.5%을 첨가한다. 환원제의 농도가 0.1% 미만일 때에는 쪽 염료의 환원율이 낮아 색차가 나타나기 어렵고, 0.5%를 초과하는 경우에는 쪽 염료의 염착력이 떨어지고 이염현상 및 직물의 손상이 발생되는 단점이 있다.
쪽 염료의 환원은 온도 30-95℃에서 실시한다. 환원온도가 30℃ 미만인 경우에는 소듐 히드로설파이트의 용해가 잘 이루어지지 않아 염착량이 낮은 단점이 있으며 95℃를 초과하는 경우에는 용해 속도가 빠르기는 하나 온도가 높으면 과환원으로 인하여 염착력이 떨어지고 이염현상의 문제점이 있다.
본 발명의 다른 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 상기 소듐 히드로설파이트(sodium hydrosulfite)의 농도는 욕비 0.3-0.4%이고 온도는 60-95℃이다.
이러한 과정으로 제조된 쪽 염료는 바람직하게는 액상이다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 본 발명의 방법에 의해 제조된 쪽 염료에 직물을 침지시키는 단계를 포함하는 직물의 염색 방법을 제공한다.
상술한 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 쪽 염료를 이용하여 직물을 염색하기 위한 본 발명의 방법을 단계별로 상세하게 설명하면 다음과 같다:
(ⅰ) 쪽 염료의 준비
우선, 피염물을 염색할 쪽 염료를 준비한다. 본 발명의 염색방법에 이용되는 쪽 염료는 상술한 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 것이므로, 이 둘 사이에 공통된 내용은 반복 기재에 따른 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.
(ⅱ) 상기 쪽 염료에 직물의 침지
마지막으로, 본 발명에 의해 제조된 쪽 염료에 염색하고자 하는 직물을 침지하여 직물을 염색한다.
상기 쪽 염료를 일정 시간 동안 밀폐시키고 진탕기(Shaking Incubator)를 이용하여 염색을 실시한다. 구체적으로, 염색온도 30℃에서 피염물을 10분간 염색한 다음, 30분 동안 실내에서 공기 산화시킨 후 증류수로 수회 수세하고, 욕비 1:100으로 80℃에서 10분간 가열한 한 다음 수세 건조하여 염색과정을 실시한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 쪽 염료의 농도는 100-400%(o.w.f)이고, 보다 바람직하게는 300-400%(o.w.f)이다.
염색하는 과정에서 쪽 염료의 농도가 100%(o.w.f) 미만일 때에는 염착량이 적어 색차가 나타나기 어렵고, 400%(o.w.f)를 초과하는 경우에는 환원제의 량이 적어 환원이 잘이루어지지 않아 염착량 떨어진다.
특히, 면 및 견직물은 쪽 염료 농도가 300%(o.w.f)인 경우, 모시직물은 쪽 염료 농도가 400%(o.w.f)인 경우에 염착량을 나타내는 색차(△E)값이 가장 크다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상술한 본 발명의 염색 방법에 의해 염색된 직물을 제공한다.
본 발명의 직물은 상술한 본 발명의 염색방법에 의해 염색된 것이므로, 이 둘 사이에 공통된 내용은 반복 기재에 따른 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(ⅰ) 본 발명은 직물(fabrics) 염색용 쪽 염료(dye)의 제조 방법으로서, 쪽잎을 항온실에서 항온조건 하에 추출하여 외부의 온도 및 물리적 변화에 제한을 받지 않고 쪽잎을 추출한다.
(ⅱ) 전통적인 쪽 염료 추출방법에서 산화칼슘(CaO) 분말 자체를 쪽잎 추출액에 직접 가하는 것과 달리, 본 발명은 추출 시 추출용매에 산화칼슘(CaO)을 첨가하여 pH를 조정한 다음 상층의 정제된 액상을 쪽 추출물과 혼합하여 제조하여 염색 시 직물의 산화칼슘이 오염 등 이염 현상을 개선시키고 안정한 상태의 쪽 염료를 확보하였다.
(ⅲ) 쪽 염료 제조 시 수산화칼륨 수용액을 이용하여 액상이나 분상으로 제조하는 경우에도 쪽 염료의 안정성을 개선시켰다.
(ⅳ) 또한, 일정의 환원제(바람직하게는, 소듐 히드로설파이트)의 농도, 환원온도, 환원 후 방치시간, 또는 염료의 농도를 채택함으로써 직물의 염착량 및 색상의 발현량을 개선시켰다.
(ⅴ) 한편, 본 발명의 쪽 염료는 안정성 개선, 산화칼륨의 백변현상 및 산화칼륨에 의한 이염 현상의 감소, 및 환원조건의 채택으로 인하여 밀폐된 상태에서 장기간 보관하여 용이하게 직물을 염색할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 염료 혼합액으로 염색하기 이전의 직물을 보여주는 사진이다.
도 2는 환원제(소듐 히드로설파이트)의 농도에 따른 본 발명의 실시예의 염료 혼합액으로 염색한 직물의 표면색 변화를 나타내는 사진이다.
도 3은 환원제(소듐 히드로설파이트)의 농도에 따른 본 발명의 실시예의 염료 혼합액으로 염색한 직물의 색차(△E) 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 환원 온도에 따른 본 발명의 실시예의 염료 혼합액으로 염색한 직물의 표면색 변화를 나타내는 사진이다.
도 5는 환원 온도에 따른 본 발명의 실시예의 염료 혼합액으로 염색한 직물의 색차(△E) 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 환원 후 방치 시간에 따른 본 발명의 실시예의 염료 혼합액으로 염색한 직물의 표면색 변화를 나타내는 사진이다.
도 7은 환원 후 방치 시간에 따른 본 발명의 실시예의 염료 혼합액으로 염색한 직물의 색차(△E) 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 쪽 염료의 농도에 따른 본 발명의 실시예의 염료 혼합액으로 염색한 직물의 표면색 변화를 나타내는 사진이다.
도 9는 쪽 염료의 농도에 따른 본 발명의 실시예의 염료 혼합액으로 염색한 직물의 색차(△E) 변화를 나타내는 그래프이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명 하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예
본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 “%“는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량) %, 고체/액체는 (중량/부피) %, 그리고 액체/액체는 (부피/부피) %이다.
실험재료 및 방법
실험재료
1) 염재
본 실시예에 사용한 쪽 염료는 나주지역에서 재배한 요쪽(Polygonum tinctorium)을 사용 하였다.
2) 직물
본 실시예에 사용된 시험포 면직물은 KS K 0905에 규정된 염색견뢰도 시험용 첨부 백포이며, 모시 직물은 시장에서 구입하여 사용하였다. 면, 모시 및 견 직물의 정련은 3차 증류수에 수산화나트륨(NaOH) 3%(on the weight of fabric(o.w.f): 직물 무게에 대한 비율)를 넣고 욕비 1 : 20(섬유무게에 대한 물의 무게)으로 맞추어, 물이 끓기 시작하면 물에 적신 직물을 넣고 50 분간 고온에서 삶은 후 물로 헹구어 건조하였다. 직물 특성은 하기 표 1에 정리되어 있고, 시험용 첨부 백포 면, 모시 및 견의 헌터 밸류(Hunter's value)와 먼셀 밸류(Munsell's value)는 하기 표 2에 정리되어 있다. 그리고 하기 직물의 염색 전 사진은 도 1에 나타내었다:
직물의 특성
직물(Fabric) 위브 구조
(weave structure)		 실의 수
(yarn number)		 직물 밀도
(fabric count)
(thread/5 cm)		 중량
(weight, g/㎡)
경사
(warp)		 위사
(weft)		 경사
(warp)		 위사
(weft)
면(cotton) 평(plain) 직 21S 36S 141 135 100± 5
모시(ramie) 평(plain) 직 77.2S 91.7S 135 115 93± 5
견(silk) 평(plain) 직 21D 21D//2 276 192 25± 5
직물의 기준(reference) 값
기준 값 Hunter's value Munsell's value
직물 L a b H V C
면 96.61 -0.51 1.87 0.00 9.56 0.00
모시 93.70 -0.26 2.84 0.00 9.27 0.00
견 97.02 -0.98 3.32 0.00 9.60 0.00
상기 표 2에서 L은 명도지수, a 및 b는 색좌표 지수를 나타낸다.
3) 시약
시약으로 산화칼슘(생석회, calcium oxide) 및 소듐 히드로설파이트(sodium hydrosulfite)는 덕산화학사(Duksan pure chemicals co., LTD, 한국), 그리고 수산화 칼륨(가성가리, potassium hydroxide)은 OCI 사(OCI Company Ltd., 한국)로부터 각각 1급을 구입하여 이용하였다.
실험방법
1) 염료추출
쪽 생잎을 염료추출 욕조에 20 kg을 넣고 실험용수를 가한 후 항온실에서 30℃를 유지하면서 50 시간 동안 추출한 액상을 필터링하고 pH 12의 산화칼슘(CaO) 액상을 상기 쪽잎 추출액과 혼합하여 pH 11로 조정하였다. 그 다음 상기 혼합액에 30분 이상 산소를 불어 넣어 청색 침전물이 형성되면 4시간 정도 방치한 다음, 상층의 물을 제거하고 겔 상태의 침전물 니람(泥藍)을 얻었다. 그 다음 3차 증류수에 수산화칼륨(KOH)을 첨가하여 pH 12의 수용액을 제조한 다음, 겔 상태의 니람을 필터링 하였으며 동결 건조기(Freeze dryer, Ilshin Lab, 한국)로 건조하여 분상으로 제조하였다.
2) 염료제조
pH 7인 3차 증류수에 수산화칼륨(KOH)을 첨가하여 pH 12로 조정한 알칼리 수용액을 준비하고, 상기 알칼리 수용액에 상기 1)에서 제조한 분상의 쪽 추출물 200%(o.w.f)를 첨가하여 20시간 방치하였다. 그 다음 환원온도 90℃에서 상기 쪽추출물이 포함된 알칼리 수용액에 소듐 히드로설파이트(sodium hydrosulfite) 0.4%를 첨가하여 쪽 추출물을 환원시키고, 완전히 용해시킨 후 액상의 쪽 염료를 제조하였다.
3) 염색방법
상기 2)에서 제조한 액상의 쪽 염료를 30분 동안 밀폐시키고 욕비 1 : 100으로 진탕기(Shaking Incubator, SI-300R, Jeio tech, 한국)를 이용하여 염색을 실시하였다. 구체적으로, 염색온도 30℃에서 피염물을 10분간 염색한 다음, 30분간 실내에서 공기 산화시킨 후 증류수로 수회 수세하고, 욕비 1:100으로 80℃에서 10분간 가열한 한 다음 수세 건조 하였다.
4) 표면색 측정
직물의 표면색은 색차계(JX-777, Color Techno System Corporation, 일본)를 이용하여 CIE LAB 색차 식에 의하여 명도지수 L, 그리고 색좌표 지수인 a, b 값으로 표시하였다. 3 자극값 X, Y 및 Z 값으로부터 L, a 및 b 값을 산출하였고, L, a 및 b 값의 산출식은 하기 수학식 1 내지 3으로 나타내었다:
[수학식 1]
L = 116(Y/Yn)1/3-16
[수학식 2]
a = 500[(X/Xn)1/3-(Y/Yn)1/3]
[수학식 3]
b = 200[(Y/Yn)1/3-(Z/Zn)1/3]
단, X/Xn, Y/Yn 및 Z/Zn>0.008856 이다. 이 때 Xn, Yn 및 Zn은 3자극치 X, Y, Z를 가진 물체색과 동일 조명하의 완전확산면의 3자극 치로서 Yn=100에 기준화 하였다.
한편, 피염물의 염색 전후와 염색조건에 따른 명암 색차인 ΔL 값은 하기 수학식 4와 같다:
[수학식 4]
ΔL = L1-Lo
이 경우, Lo와 L1은 무염색포와 염색포, 염색조건에 따른 시료의 명도 지수를 나타낸다.
다른 한편, a 는 적색/녹색 색좌표 지수를, b 는 황색/청색 색좌표 지수를 나타낸다.
먼셀 표색계 HV/C 값은 색차계를 이용하여 얻어진 L, a 및 b로부터 산출하였다. 색차(ΔE)는 무염색포와 염색포의 색차로 측정하였으며, 다음 수학식 5로 계산하였다:
[수학식 5]
ΔEab = 〔(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2〕1/2
실험결과
1. 직물의 염색성
1) 소듐 히드로설파이트 ( sodium hydrosulfite ) 농도에 따른 변화
소듐 히드로설파이트 농도에 따른 변화를 알아보기 위하여 환원온도 90℃에서 쪽 염료에 소듐 히드로설파이트 욕비 0.1%, 0.2%, 0.3% 또는 0.4%를 첨가하여 환원제 농도에 따른 표면색 변화를 살펴보았다.
쪽 염료를 소듐 히드로설파이트의 농도별로 환원하여 염색한 직물에 따른 표면색 변화는 하기 표 3 및 도 2에 나타내었다:
환원제 농도에 따른 염색포의 표면색 변화
직물 농도(%) Hunter's Value Munsell's Value
L a b H V C
면 0.1 36.74 2.47 -21.53 5.05 PB 3.57 4.93
0.2 33.74 3.39 -21.62 5.38 PB 3.29 4.81
0.3 31.41 4.45 -22.24 5.66 PB 2.90 4.84
0.4 29.74 4.30 -21.31 5.75 PB 3.06 4.63
모시 0.1 41.68 1.85 -21.71 4.84 PB 4.05 5.19
0.2 31.10 2.80 -16.17 5.58 PB 3.03 3.42
0.3 29.86 3.96 -16.04 6.28 PB 2.91 3.39
0.4 28.15 3.50 -15.73 5.98 PB 2.75 3.34
견 0.1 42.07 2.28 -24.82 4.91 PB 4.08 5.95
0.2 37.25 3.43 -26.42 5.15 PB 3.62 6.13
0.3 36.97 3.88 -26.81 5.27 PB 3.59 6.22
0.4 31.66 5.13 -25.39 5.67 PB 3.09 5.61
환원제(소듐 히드로설파이트)의 농도에 따른 염료 혼합액으로 염색한 직물의 색차(△E) 변화는 도 3에 나타내었다.
도 3에서 확인 할 수 있는 바와 같이, 직물의 색차는 소듐 히드로설파이트 농도의 증가에 따라 고르게 증가하였으며 소듐 히드로설파이트 0.3 및 0.4%에서 최대의 염착량을 나타내었고, 직물의 색차(△E)는 면 > 견> 모시 순으로 나타났다. 또한, 쪽염료의 최고의 색차는 면직물의 경우 0.4%에서 71.26, 견직물은 0.4%에서 71.65, 모시 직물의 경우 0.3%에서 69.71로 가장 높은 수치를 나타냄을 알 수 있었다. 그리고, 모시 직물은 0.3%에서 최대 색차를 나타내고 그 이후는 감소하였다.
이러한 실험결과를 통해, 환원제의 농도가 증가함에 따라 표면색이 진한 색상으로 발색하다가 그 이후 농도에서 거의 유사한 것을 알 수 있었으며, 환원제 량 이 염료 량 보다 많을 경우 과 환원 현상으로 인하여 염색 직물의 표면 염착 량이 떨어지고, 류코 화합물의 불안정으로 인해 염색 직물이 불균일하게 됨을 알 수 있었다.
또한, 헌터 밸류(Hunter’value)의 명도를 나타내는 L 값이 소듐 히드로설파이트 농도가 높아질수록 감소하여 면직물의 농도가 0.1%일 때 36.74, 0.4%일 때 29.74, 견직물은 0.1%일 때 42.07, 0.4%일 때 31.66, 모시직물은 0.1%일 때 41.68, 0.4%일 때 28.15로 농도에 따라 명도 값이 낮아져 어둡게 염색 되었다. 적색과 녹색의 정도를 나타내는 a 값은 모든 조건에서 + 값을 나타내고 있으며 면직물의 경우 0.1%일 때 2.47, 0.3%일 때 4.45, 견직물의 경우 0.1%일 때 2.28, 0.4%일 때 5.13, 모시직물의 경우 0.1%일 때 1.85, 0.3%일 때 3.96으로 적색방향으로 이동하였다. 황색, 청색을 나타내는 b 값의 표면색 변화는 면직물의 경우 0.1%일 때 -21.53, 0.4%일 때 -21.71, 견직물의 경우 0.1%일 때 -24.82, 0.4%일 때 -25.39, 모시직물의 경우 0.1%일 때 -21.71, 0.4%일 때 -15.73으로 청색을 나타내고 있다. 이러한 값들은 먼셀 밸류(Munsell’value)의 H 값에도 면직물의 경우 5.05PB-5.75PB, 견직물의 경우 4.91PB-6.67PB, 모시직물의 경우 4.84PB-6.28PB로 보라색과 청색계열을 가지고 있는 것으로 나타났다. 명도를 나타내는 V 값은 면직물, 모시직물 및 견직물은 농도가 증가함에 따라 낮아져 어두워졌으며, 채도를 나타내는 C 값은 면직물, 모시직물 및 견직물 모두 농도가 증가함에 따라 미미하게 낮아졌다.
소듐 히드로설파이트의 농도가 낮을수록 염료를 완전 환원 시키지 못하였기 때문에 염착량도 낮게 나타났으며, 소듐 히드로설파이트의 농도가 높을수록 염료의 환원이 잘 이루어져 염착량이 증가한 것으로 보여지므로, 이러한 실험결과를 통해 소듐 히드로설파이트 농도에 따른 염착율에 변화가 있음을 알 수 있다.
2) 환원온도에 따른 변화
환원온도에 따른 변화를 알아보기 위하여 30℃, 60℃ 또는 90℃에서 환원온도 변화에 따른 염색한 직물에 표면색 변화를 하기 표 4 및 도 4에 나타내고, 직물의 색차는 하기 도 5에 나타내었다:
환원 온도에 따른 염색포의 표면색 변화
직물 온도(℃) Hunter's Value Munsell's Value
L a b H V C
면 30 33.72 3.78 -21.67 5.55 PB 3.28 4.82
60 30.87 4.62 -22.09 5.78 PB 3.01 4.79
90 30.53 4.81 -22.24 5.84 PB 2.98 4.83
모시 30 31.08 2.83 -13.59 5.91 PB 2.81 2.84
60 29.99 3.15 -14.62 6.03 PB 3.03 3.07
90 28.81 3.59 -17.02 5.90 PB 2.93 3.60
견 30 40.41 1.94 -25.52 4.63 PB 3.92 6.07
60 33.33 4.56 -26.49 5.42 PB 3.25 5.96
90 31.82 5.56 -25.98 5.77 PB 3.10 5.76
도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 염착량을 나타내는 색차(△E)값의 직물별 색차는, 면직물의 경우 90℃에서 70.55, 60℃에서 70.16, 30℃에서 67.29이며, 견직물의 경우 90℃에서 71.78, 60℃에서 70.54, 30℃에서 63.60이며, 모시의 경우 90℃에서 67.01, 60℃에서 66.84, 30℃에서 65.10으로 각각 나타났으며, 환원온도가 높아질수록 색이 짙어지는 것을 알 수 있었다.
표 4 및 도 4에서 확인 할 수 있듯이, 헌터 밸류의 명도를 나타내는 L 값이 환원온도가 높아질수록 명도가 낮아지고 있으며 a 값은 +를 나타내고 있고, 면직물의 경우 30℃에서는 3.78, 90℃에서는 4.81, 견직물의 경우 30℃에서는 1.94, 90℃에서는 5.56, 모시직물의 경우 30℃에서 2.83, 90℃에서 3.59로 환원온도가 높을수록 수치가 높아져 적색기를 많이 함유하고 있음을 알 수가 있었다. b 값은 -를 나타내고 있으며, 모시직물의 경우 30℃일 때는 -13.59인데 90℃일 때는 -17.02로 온도가 높아짐에 따라 청색기를 많이 함유하고 있는 것으로 나타났다.
이러한 값들은 먼셀 밸류의 H 값에도 모두 PB로 나타났으며 이 결과를 토대로 합성 인디고(indigo)는 블루 색소인 인디고만으로 조성된 반면, 본 발명의 실시예에 의해 제조된 쪽 염료는 블루 색소인 인디고와 적색소인 인디루빈(indirubin)으로 조성되어 있음을 보여준다. 명도 V 값과 채도 C 값은 온도가 증가함에 따라 그 변화가 미미하였으며, 모시직물의 경우는 C 값이 30℃에서는 2.84, 90℃에서는 3.60으로 낮게 나타나면서 색상이 탁하게 변화 하였다.
환원상태의 변화에 따른 육안식별 시 환원온도가 낮을수록 환원되는 속도가 느리게 진행되었으며, 환원온도가 낮아 환원이 안된 상태에서는 염착이 이루어지지 않았으며 직물이 불균일하게 염착되면서 이염 현상이 나타났다.
이러한 실험 결과, 환원 온도가 낮을수록 염착이 이루어지지 않고 환원온도가 높을수록 염색물의 표면색이 가장 진하게 나타났으며, 환원온도에 따른 염착율에 변화가 있음을 알 수 있었다.
3) 환원 후 방치시간에 따른 변화
소듐 히드로설파이트를 이용한 환원 후 방치시간에 따른 변화를 알아보기 위하여 환원온도 90℃에서 각각 소듐 히드로설파이트 욕비 0.4%를 넣고 환원시킨 다음, 실내에서 12시간, 1일, 7일 또는 30일 동안 방치하여 표면색 변화를 검토하였다. 쪽 염료의 경우, 쪽물이 공기 중의 산소와 접촉하게 되면 산화가 진행되어 버리기 때문에, 표면을 잘 덮어서 공기의 차단을 막아야 하므로 밀봉해서 수시간-수일동안 방치 후 사용하는 방법으로 방치시간에 따른 염색성을 실험하였다.
직물에 따른 표면색 변화를 하기 표 5 및 도 6에 나타내었고, 직물의 색차는 하기 도 7에 나타내었다:
환원 후 방치 시간에 따른 염색포의 표면색 변화
직물 시간(일) Hunter's Value Munsell's Value
L a b H V C
면 0.5 28.89 4.30 -23.10 5.50 PB 2.86 5.05
1 31.58 4.66 -23.16 5.62 PB 2.82 5.07
7 32.87 3.88 -22.30 5.51 PB 3.20 4.94
30 29.27 3.57 -22.06 5.42 PB 3.27 4.91
모시 0.5 25.17 4.12 -12.69 7.02 PB 2.46 2.67
1 30.34 3.98 -17.69 6.03 PB 2.96 3.74
7 29.19 3.30 -17.20 5.68 PB 2.85 3.65
30 27.72 3.57 -16.16 5.94 PB 2.71 3.44
견 0.5 32.24 4.03 -25.71 5.27 PB 3.14 5.71
1 35.19 3.84 -24.86 5.34 PB 3.42 5.66
7 39.82 2.11 -25.79 4.68 PB 3.87 6.11
30 34.32 4.14 -25.95 5.35 PB 3.34 5.88
도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 환원 후 방치시간에 따른 색차는 큰 변화가 없었고, 명도 값은 시간의 증가에 따라 점점 감소되었다.
방치시간에 따른 색차(△E) 값의 변화는 그다지 크지는 않았으나, 면직물에서 12시간 방치 한 염료의 색차 값이 71.98로 가장 높았으며, 1일 및 7일 방치한 염료의 색차가 다소 감소하다가 30일 방치한 염료의 색차는 69.55로 나타났고, 견직물에서 12시간 방치한 염료의 색차 값이 71.16로 가장 높았으며 1일 및 7일 방치한 염료의 색차가 다소 감소하다가 30일 방치한 염료의 색차는 69.39로 나타났고, 모시직물도 면, 견직물처럼 12시간 방치한 염료에서 70.40의 가장 높은 색차가 나타났으며, 1일 및 7일은 다소 감소하다가 30일에서 69.77로 다소 증가하였다.
상기 표 5 및 하기 도 6에서 확인 할 수 있는 바와 같이, 헌터 밸류의 명도를 나타내는 L 값은 방치시간이 따라 큰 변화를 보이지 않았으며, △E값과 같은 결과를 나타내어 12시간 방치 시 가장 낮게 나타났다가 1일 및 7일 방치 시에는 다소 증가하다가 30일 방치 시에는 다시 미미하게 감소하였다.
적색과 녹색의 정도를 나타내는 a 값은 면, 모시 및 견 직물의 경우, + 값으로 나타나 적색기를 가지고 있는 것으로 생각되어지며, 면, 모시 및 견 직물 모두 방치시간이 증가함에 따라 적색기가 조금씩 감소되었고, 면직물의 경우 30일 방치 시에는 3.57, 모시직물 30일 방치 시는 3.57로 방치시간이 증가함에 따라 수치가 낮아졌다. 한편, b 값에서는 모든 조건에서 - 값을 나타내고 있어서 청색소를 가지고 있으며, 모시직물의 경우 방치시간이 증가함에 따라 수치가 높아져 청색소가 증가함을 알 수가 있었다.
먼셀 밸류의 H 값에 있어서, 면직물의 경우 5.42PB-5.62PB, 견직물의 경우 4.68PB-5.35PB, 모시직물의 경우 5.68PB-7.02PB의 색상을 보였으며, 명도를 나타내는 V 값은 면직물과 모시직물 모두 방치시간이 증가함에 따라 미미하게 변화하였고, 채도를 나타내는 C 값의 경우 면직물에서는 방치시간이 증가함에 따라 색상이 낮아져 탁해지고 있으나. 모시직물의 경우는 방치시간이 증가함에 따라 높아져 채도가 맑고 선명하게 염색되는 것을 알 수 가 있었다.
4) 염료의 농도에 따른 변화
염료의 농도에 따른 변화를 알아보기 위하여 쪽 색소 분말 100%, 200%, 300% 또는 400% 각각에 환원온도 90℃에서 소듐 히드로설파이트 욕비 0.4%를 첨가한 다음 염색한 직물에 표면색 변화를 표 6 및 도 8에 그리고 직물의 색차는 도 9에 나타내었다:
염료 농도에 따른 염색포의 표면색 변화
직물 농도(%) Hunter's Value Munsell's Value
L a b H V C
면 100 32.02 3.79 -22.66 5.41 PB 3.12 4.98
200 26.86 5.44 -20.81 6.18 PB 2.62 4.55
300 24.54 5.54 -20.32 6.22 PB 2.40 4.46
400 46.14 1.10 -21.93 4.53 PB 4.47 5.34
모시 100 31.21 3.96 -15.85 6.35 PB 3.04 3.35
200 28.90 3.41 -14.47 6.17 PB 2.82 3.04
300 28.44 2.99 -14.28 5.90 PB 2.77 3.01
400 30.38 3.56 -18.24 5.73 PB 2.96 3.87
견 100 36.65 3.99 -26.52 5.32 PB 3.56 6.13
200 24.79 6.38 -20.57 6.58 PB 2.42 4.52
300 20.54 7.49 -16.05 8.16 PB 2.00 3.59
400 37.76 3.75 -26.71 5.25 PB 3.67 6.23
도 9에서 알 수 있듯이, 염착량을 나타내는 색차(△E)값은 농도에 따라 증가하다가 300-400%에서는 색차가 염착평형을 이루었다. 직물별로 농도별 최고의 색차는, 면의 경우 300%일 때 59.98, 견의 경우 300%일 때 79.35, 모시의 경우 400%일 때 59.56을 각각 나타내었다.
상기 표 5 및 하기 도 8에서 볼 수 있듯이, 헌터 밸류의 명도를 나타내는 L 값은 염료의 농도가 높아질수록 명도가 낮아지고 있으며, 특히 면직물의 경우에서는 농도 100%일 때 명도 값이 32.02인데 농도 400%에서는 46.14로 100%에 비해 400%에서 높은 값을 나타내어 밝아졌으며, 염료의 농도가 높을수록 환원이 잘 이루어지지 않아 명도값이 높게 나타났다. a 값은 면, 모시 및 견 직물 경우 모두 + 값을 나타내어 적색소를 가지고 있는 것으로 나타났으며, 특히 견직물 300%에서 7.49로 가장 높은 값을 나타내었고, 농도의 증가에 따라 a 값이 높아지는 것으로 보아 천연 염료 중에 함유된 인디루빈의 영향 때문이라고 판단되며 이는 또한 염착량이 높아진 결과로 예상된다. 한편, b 값은 음의 값 일 때 청색을 나타내는 값으로서, b 값 모두 - 값의 나타내므로 청색소를 가지고 있음을 알 수 있다. 면직물에서는 농도별 변화가 크지 않았으나, 모시직물에서 농도가 증가할수록 값이 높아져 농도 400%에서 -18.24로 청색기를 가장 많이 함유하고 있는 걸로 나타났다.
이러한 값들은 먼셀 밸류의 H 값에도 PB로 나타나면서 면직물의 경우 4.53PB-6.22PB, 견직물의 경우 5.25PB-8.16PB, 모시직물의 경우 5.73PB-6.35PB로 나타나면서 보라색(purple) 기가 높아지는걸 알 수 있었으며, 보라색과 청색의 계열을 가지고 있는 것으로 나타났다.
명도값의 경우 면직물은 농도 300%일 때 2.40, 견직물은 농도 300%일 때 2.00으로 가장 낮게 나타났으며 면직물은 400%의 농도에서는 4.47, 견직물은 400%의 농도에서 3.67로 가장 높게 나타났고, 모시직물에서는 농도별로 미미하게 나타났다. 채도 C 값은 농도가 높아짐에 따라 면직물과 모시직물의 값은 미미하여 채도의 영향을 주지는 않았다.
결 론
1. 본 발명의 실시예에 사용한 염료는 생쪽 잎을 항온실에서 추출하여 외부의 온도 및 물리적 변화에 제한을 받지 않고 염료를 추출할 수 있으며, 쪽 염료는 추출 시 실험용수에 산화칼슘(CaO)을 가하여 pH를 조정한 후 상층의 정제된 액상을 쪽 추출물과 혼합하여 제조하기 때문에 전통적 쪽 염료 추출법에서 쪽 식물의 추출액에 산화칼슘을 직접 가하여 남색으로 발색하는 염료추출법에서 나타난 산화칼슘 잔유물에 의한 직물의 이염 현상이 줄어들고 염료를 장기간 보관 시 발생하였던 남색의 염료와 산화칼슘의 잔유물로 인한 pH의 변화에 다른 백변현상 또한 해결되어 안정적 염료 보관이 가능해졌다.
2. 환원제 농도에 따른 변화는 면직물의 경우 환원제 0.4%를 가하여 염색한 결과 색차가 71.26, 견직물의 경우 환원제 0.4%를 가하여 염색한 결과 색차가 71.65, 모시직물의 경우 환원제 0.3%를 가하여 염색한 결과 색차가 69.11로 색차가 높게 나타났으며, 직물에서는 면 〉견 〉모시 순으로 나타났다.
3. 환원온도가 높아질수록 색차가 증가하였으며 환원온도가 90℃에서 최대 색차 면직물의 경우 70.55, 견직물의 경우 71.78, 모시직물의 경우 67.01을 나타내었다. 환원정도를 육안으로 식별 시 저온에서는 소듐 히드로설파이트가 잘 용해되지 않았으며 시간이 경과함에 따라 용해되었다.
4. 제조된 쪽 염료의 염색 시 환원 후 방치시간에 따른 색차변화를 관찰한 결과 12시간과 30일의 색차는 미미하게 나타났으며, 이는 인스턴트 쪽 염료를 제조하여 장기간 방치가 가능할 것으로 사료된다.
5. 염료의 농도에 따라 증가하다가 300-400%에서는 농도별 색차의 변화가 크지 않았다. 면직물에서 300% 농도에서 먼셀 밸류의 H 값에도 6.22PB, 견직물에서 300% 농도에서 8.16PB, 나타나면서 보라색과 청색의 가지고 있는 것으로 나타났으며, a 값은 견직물 300%에서 7.49로 가장 높은 값을 나타내었고, b 값은 모시직물에서 농도가 증가할수록 값이 높아져 청색기를 많이 함유하고 있는 것으로 나타났다.
위의 실험을 통해 전통적 쪽 염료 추출법과 본 발명의 실시예의 쪽 염료 추출법을 비교해보면 전통적 염료추출법은 과다한 산화칼슘이 염료에 잔유물로 존재하여 염료를 불안전한 상태에서 남색의 쪽 염료가 시간이 경과함에 따라 백변할 수 있어서 염료의 효율성이 떨어지고 산화칼슘으로 인한 이염 현상이 심하게 발생될 수 있었다.
반면 본 발명의 실시예에서 추출한 쪽 염료는 염료 추출 시 쪽 식물 추출액상에 산화칼슘을 직접 가하지 않고 실험용수에 산화칼슘을 가하여 pH를 조정하여 정제된 상태에서 쪽 식물 추출물과 혼합하면 정제된 고농도의 쪽 염료가 추출된다. 추출한 쪽 염료와 환원제등을 상기에 제시한바와 같이 밀폐해서 장기간 보관하여 사용하면 쉽게 염색을 할 수 있는 쪽 염료로서 사용이 가능할 것으로 사료된다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술 하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구 항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
참고문헌
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Claims (11)

  1. 다음의 단계를 포함하는 직물(fabrics) 염색용 쪽 염료(dye)의 제조 방법:
    (a) 항온 조건 하에서 쪽(Polygonum tinctorium)잎을 추출하여 쪽잎 추출액을 준비하는 단계;
    (b) 상기 단계 (a)의 쪽잎 추출액에 pH 10-13의 산화칼슘(CaO) 수용액을 혼합하여 혼합액을 pH 9-13으로 조정하는 단계;
    (c) 상기 단계 (b)의 혼합액을 산화시켜 침전물을 수득하는 단계;
    (d) 상기 단계 (c)의 침전물에 pH 10-13의 수산화칼륨(KOH) 수용액을 혼합하고 침전물을 여과하는 단계; 및
    (e) 상기 단계 (d)의 여과한 침전물을 동결 건조하여 분상으로 제조하는 단계.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 직물은 면, 모시 또는 견 직물인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)의 항온 조건은 25-40℃의 항온실에서 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)의 쪽잎 추출액은 25-40℃의 물을 이용하여 추출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (b)의 산화칼슘(CaO) 수용액의 pH는 pH 11-12이고 혼합액의 pH는 pH 10-12인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (c)의 수산화칼륨(KOH) 수용액 pH는 pH 11-12인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 상기 단계 (e) 이후에 단계 (f) pH 10-13의 수산화칼륨(KOH) 수용액에 상기 단계 (e)의 결과물을 100-400%(o.w.f)로 첨가하는 단계; 및 단계 (g) 상기 단계 (f)의 결과물에 소듐 히드로설파이트(sodium hydrosulfite) 욕비 0.1-0.5%를 첨가하고 온도 30-95℃에서 상기 단계 (f)의 결과물을 환원시키는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 단계 (f)의 수산화칼륨(KOH) 수용액의 pH는 pH 11-12인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 단계 (g)의 소듐 히드로설파이트(sodium hydrosulfite)의 농도는 욕비 0.3-0.4%이고 온도는 60-95℃인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 단계 (g)의 결과물은 액상의 쪽 염료인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 상기 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항의 방법에 의해서 제조된 쪽 염료에 직물을 침지시키는 단계를 포함하는 직물(fabrics)의 염색 방법.
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