KR20160127886A - 천연 쪽 염료를 이용한 파일직물의 염색방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천연 쪽 염료를 이용한 파일직물의 염색방법에 관한 것으로서, 쪽의 잎을 채취하여 세척한 후 건조분말을 획득하는 분말염재획득단계(S100)와, 염색할 파일직물원단 중량대비 10~50%(owf) 농도의 상기 분말염재에, 원단 중량대비 1:40 액비로 증류수 또는 증류수와 에탄올을 9:1 내지 7:3 중량비로 혼합한 용액을 첨가하여 교반하고, pH12로 조절하여 염액을 형성하는 염액형성단계(S200)와, 상기 염액에 정련 처리한 파일직물원단을 침지하고 40℃의 온도에서 10분간 염색하는 염색단계(S300)를 포함하여 구성됨에 따라 종래와 같이 복잡한 공정을 필요로하지 않고도 최적의 결과를 도출하는 천연 쪽 염료를 이용한 파일직물의 염색방법을 제시하여 염착성 및 색상 재현성이 우수하고 고품질의 피염물을 제공하도록 하는 이점이 있다.

Description

천연 쪽 염료를 이용한 파일직물의 염색방법{NATURAL DYEING METHOD OF WOVEN PILE FABRIC USING NATURAL INDIGO}

본 발명은 천연 쪽 염료를 이용한 파일직물의 염색방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 천연 쪽을 이용해 염료를 형성하여 파일직물을 염색하는 최적의 방법을 제공함으로써 염착성 및 색상 재현성이 우수함은 물론이고 염색된 섬유에 소취·항균과 같은 기능성을 부여하고 우수한 견뢰도를 가지도록 하는 천연 쪽 염료를 이용한 파일직물의 염색방법의 제공에 관한 것이다.

일반적으로, 쪽은 마디풀과에 속하는 한해살이풀로서 예로부터 염재로 사용하기 위한 목적으로 재배하였다. 특히 쪽의 잎에는 인디고 색소를 함유하고 있어 남색, 청색계열의 색상을 가진 대표적인 천연염료의 염재로 사용되고 있다.

천연 쪽을 이용한 염색은 염료의 제조방법이나 염료 제조기간에 따라서 피염물에 대한 염착성이 크게 차별되므로 색상 재현성을 도출하기가 매우 까다로운 염색방법이다. 그러나 천연 쪽 염색의 이와 같은 문제를 극복하기 위한 연구는 아직 미비한 실정이며, 특히 파일직물를 피염물로 하는 천연 쪽 염색방법에 관해서는 관련 연구가 거의 전무한 실정이다.

한편, 전통적인 쪽을 이용한 염색 방법은 상술한 바와 같은 이유로 일반적인 염재를 이용한 천연 염색과는 다른 메커니즘으로 진행되는데 크게 생잎 염색법과, 생잎 발효 염색법과, 발효쪽에 의한 염색법으로 구분할 수 있다.

생잎 염색법은 쪽의 생잎을 채취하여 마쇄한 후 물에 섞어 걸러낸 다음 원단을 침지하여 염색하는 방법이다.

생잎 발효 염색법은 쪽물에 탄산칼륨이 주성분인 잿물을 가하여 가수분해시킨 후 원단을 염색하는 방법이다.

발효쪽에 의한 염색법은 쪽 풀을 채취하여 항아리에 담고 물을 채워 쪽물을 우려낸 다음 석회를 첨가하여 추출한 액을 이용해 원단을 염색하는 방법이다.

쪽의 색소, 즉 인디고는 식물중에서 인디칸(Indican)으로 존재하는데 물 추출에 의해 자연가수분해되어 인독실(Indoxyl)로 전환된다. 인독실은 황색계열의 주정결정으로서 알칼리성 용액에서 쉽게 공기에 의해 산화되며 그 결과로 인디고 색소가 생성된다. 상기 발효쪽에 의한 염색법에서 석회를 첨가하는 이유는 수산화칼슘이 주성분인 석회가 강알칼리성을 가지므로 산화반응에 의해 인디고 색소를 생성할 수 있기 때문이다.

또한, 인디고는 물에 녹지 않는 불용성이므로 염색에 사용하기 위해서는 미생물에 의한 발효, 또는 알칼리용액을 환원제로 이용해 환원시켜 수용성을 가지도록 해야하므로 일반적인 천연 염색법에 비해 복잡한 염색공정으로 염색이 이루어지는 것이 특징이다.

천연 쪽을 이용한 염색방법의 대표적인 예를 등록특허 제10-1030954호에 공지된 구성을 통하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

채취된 쪽을 세척하는 세척단계(S110)와, 세척된 쪽 2중량당 물 1중량으로 혼합하여 소정시간 방치하여 쪽의 염액을 추출하는 염액추출단계(S120)와, 쪽만을 제거하여 염료용 쪽물을 획득하는 쪽물 획득단계(S130)와, 쪽물 5중량당 석회 1중량을 혼합하는 혼합단계(S140)와, 석회에 쪽물이 침투하도록 소정시간 방치한 후 물을 제거하여 염액용 쪽분말을 획득하는 염료용 쪽분말획득 단계(S150)를 통해 염액용 쪽분말을 제조하는 염액용 쪽분말제조단계(S100)와,

상기 염액용 쪽분말 1~2 중량당 물 100중량을 혼합하여 혼합물을 제조하는 염료액 준비단계(S210)와, 염료액에 소다회 또는 가성소다를 첨가하여 pH농도 11~12가 되도록 pH농도를 조절하는 pH농도 조절단계(S220)와, 염료액을 60℃의 온도로 10~20분간 가열하는 가열단계(S230)를 통해 염색용 염료를 제조하는 염색용 염료 제조단계(S200)와,

상기 염료에 환원제인 하이드로설파이트를 첨가하여 염색용 염료를 준비하는 염료준비단계(S310)와, 염료를 28~32℃로 유지시키는 온도조절단계(S320)와, 염료가 파란색에서 노란색 또는 연두색으로 변화하면 원단을 수면에 노출되지 않도록 5~10동안 침시시키는 원단침지단계(S330)와, 원단을 산화시키는 산화단계(S340)와, 산화된 원단의 pH농도가 중성이 되도록 안정화시키는 안정화단계(S350)와, 안정화된 염색원단을 건조하는 건조단계(S360)를 포함하여 구성된다.

등록특허 제 10 - 1030954 - 0000 호 등록특허 제 10 - 1322804 - 0000 호

상기와 같은 종래 기술이 적용되는 쪽을 이용한 섬유의 천연 염색방법은 석회가루를 이용한 산화반응을 통해 염료를 제조하고, 환원제를 이용해 불용성인 염료를 수용성으로 환원하는 전통적인 발효쪽에 의한 염색법과 유사한 형태를 취하고 있다.

그러나, 종래 기술이 적용되는 쪽을 이용한 섬유의 천연 염색방법은 다음과 같은 문제점을 초래하게 된다.

우선, 쪽물로부터 색소를 추출하기 위해 석회를 혼합하여 산화시키는 단계와, 불용성인 인디고 색소를 수용성으로 환원하기 위해서 가성소다와 하이드로설파이트로 이루어진 알칼리성 환원제를 쪽 분말에 첨가하는 단계를 포함하여 다단계로 이루어진 복잡한 공정으로 진행되고 있으므로 작업성 및 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

특히, 상기 하이드로설파이트(Hydrosulfite)는 쪽 색소의 환원제로 가장 많이 사용되고 있는 환원제로서 환원 효과는 우수하지만 염색과정에서 인체에 유해한 유독가스가 발생하고 사용후 배출되는 물에도 상당량이 잔류하여 환경오염을 유발하는 심각한 문제점이 있다.

아울러, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 관련 기술분야에서는 하이드로설파이트를 대체하여 유기성 환원제인 글루코오스를 적용하기 위한 연구가 시도되고 있으나 아직 그 수준이 미미한 실정에 있다.

또한, 상기와 같이 알칼리성 환원제에 의해 생성된 염료로 염색된 피염물은 탈색 및 변색이 쉽게 발생하는 등 견뢰도가 낮고 염착성이 좋지 못해 색상 재현성이 저하되는 고질적인 문제점이 있으나 그에 대한 해결방안이 제시되지 못하고 있는 실정이다.

이에 본 발명에서는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서,

쪽의 잎을 채취하여 세척한 후 건조분말을 획득하는 분말염재획득단계(S100)와;

염색할 파일직물원단 중량대비 10~50%(owf) 농도의 상기 분말염재에, 원단 중량대비 1:40 액비로 증류수 또는 증류수와 에탄올을 9:1 내지 7:3 중량비로 혼합한 용액을 첨가하여 교반하고, pH12로 조절하여 염액을 형성하는 염액형성단계(S200)와;

상기 염액에 정련 처리한 파일직물원단을 침지하고 40℃의 온도에서 10분간 염색하는 염색단계(S300)로 구성함으로써 복잡한 공정을 필요로하지 않고도 최적의 천연 쪽 염료를 이용한 파일직물의 염색방법을 제시하여 염착성 및 색상 재현성이 우수하고 고품질의 피염물을 제공하도록 하는 목적 달성이 가능하다.

본 발명은 쪽 색소를 이용한 천연 염색시 최적의 염색조건을 제시하여 파일직물의 천연 염색에 적용함으로써 염착성 및 색상 재현성이 우수함은 물론이고 피염물에 소취·항균과 같은 기능성을 부여하고 우수한 견뢰도를 가지도록 하는 효과가 있다.

따라서, 불용성인 쪽 색소를 수용성으로 환원하기 위해 여러 단계에 걸친 복잡한 공정을 실시할 수밖에 없었던 종래 기술에 비해 공정을 대폭 단축하고 유해한 환원제의 사용을 억제하여 환경오염의 유발을 방지함으로써 작업성 및 생산성의 향상을 기대할 수 있는 이점이 있다.

특히, 염착성 및 색상 재현성의 도출이 까다로운 천연 쪽을 이용한 염색 기술은 지금까지 관련 분야의 연구가 거의 전무했던 실정에서 피염물로서 파일직물을 대상으로하여 최적의 염색 결과를 얻을 수 있는 염색방법을 제공함으로써 더욱 용이하게 염색을 실시할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 천연 쪽 염료를 이용한 파일직물의 염색방법의 실시 예에 따라서 염색된 파일직물을 이용하여 탈취율, 세탁견뢰도, 땀견뢰도, 마찰견뢰도, 일광견뢰도, 및 항균도를 시험한 시험성적표.
도 6 내지 도 10은 비교군으로서 대청 염료를 이용하여 염색된 파일직물을 이용하여 탈취율, 세탁견뢰도, 땀견뢰도, 마찰견뢰도, 일광견뢰도, 및 항균도를 시험한 시험성적표.

이하, 본 발명에 의한 천연 쪽 염료를 이용한 파일직물의 염색방법을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 천연 쪽 염료를 이용한 파일직물의 염색방법의 실시 예에 따라서 염색된 파일직물을 이용하여 탈취율, 세탁견뢰도, 땀견뢰도, 마찰견뢰도, 일광견뢰도, 및 항균도를 시험한 시험성적표이고, 도 6 내지 도 10은 비교군으로서 대청 염료를 이용하여 염색된 파일직물을 이용하여 탈취율, 세탁견뢰도, 땀견뢰도, 마찰견뢰도, 일광견뢰도, 및 항균도를 시험한 시험성적표로서 함께 설명한다.

본 발명의 기술이 적용되는 천연 쪽 염료를 이용한 파일직물의 염색방법 제조방법은 쪽의 잎을 채취하여 세척한 후 건조분말을 획득하는 분말염재획득단계(S100)와, 상기 분말염재에 증류수 또는 증류수와 에탄올을 혼합한 용액을 첨가하여 교반하고, pH12로 조절하여 염액을 형성하는 염액형성단계(S200)와, 상기 염액에 정련 처리한 파일직물원단을 염색하는 염색단계(S300)로 이루어진다.

상기 염액형성단계(S200)는 불용성인 쪽 색소의 염착성을 높이기 위한 최적의 조건으로 분말염재와 물을 혼합하여 염액을 형성하도록 한다. 본 발명에서는 하기 실시 예를 통한 다수의 실험 결과를 토대로 하여 염색할 파일직물원단 중량대비 10~50%(owf) 농도의 상기 분말염재에, 원단 중량대비 1:40 액비로 증류수를 첨가하여 교반하고, pH12로 조절하여 염액을 형성하여 염액형성단계(S200)을 실시한다.

상기 증류수는 증류수와 에탄올을 9:1 내지 7:3 중량비로 혼합한 용액을 첨가하여 사용할 수 있다. 일반적으로 쪽 색소는 중성이나 산성조건에서는 물에 의한 용해도가 좋지 못하나 에탄올을 첨가하면 중성 조건에서도 쪽 색소의 용해도를 높여줄 수 있다.

한편, 염색시에는 알칼리성 염액이 피염물에 대한 염착성이 우수하므로 상기 염액형성단계(S200)에서는 염액의 pH를 12로 조절하여 염액을 형성한다. 염액의 pH는 피염물의 항균성에도 큰 영향을 미치는데 이와 관련한 내용은 하기 실시 예를 통해 더욱 상세히 살펴보도록 한다.

상기 염색단계(S300)는 파일직물을 염액에 침지하여 염색하는 단계이다. 염색 온도 및 시간은 피염물의 종류에 따라서 염착성에 큰 차이를 가져오게 되며 피염물로 파일직물을 대상으로 하는 본 발명에서는 40℃의 온도에서 10분간 염색하도록 구성한다.

이하에서는 전술한 바와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명을 포함하는 실시 예를 구성하고 그에 따른 효과에 대해서 면밀하게 파악하고자 한다.

<실시 예 1>

본 발명의 천연 쪽 염료를 이용한 파일직물의 염색방법에 따라 염색.

정련 처리한 벨벳을 피염물로 하여 상기 분말염재획득단계(S100)와, 염액형성단계(S200)와, 염색단계(S300)를 실시해 염색한다. 염색은 수작업 염색에 비해 이염이 덜 발생하는 IR염색기를 사용하여 염색하였고, 피염물은 염색단계(S300) 후 수세 및 건조한다.

상기 염액형성단계(S200) 및 염색단계(S300)의 실시에서 구체적인 수치범위는 아래 표 1에 기재한 바와 같이 9가지 염색조건으로 명확히 구분하여 염색을 실시한다.

상기 염액형성단계(S200)에서 염액의 pH 조절은 본 발명에 따른 pH12로 고정하여 실시하되, 비교를 위해 pH6에서도 동일한 9가지 염색조건으로 염색을 실시한다.

구분	분말염재 농도(%,owf)	액비(중량비)	용액종류(%)	온도(℃)	시간(min)	RPM
염색조건 1	10	1:40	증류수 100	40	10	70
염색조건 2	30	1:40	증류수 100	40	10	70
염색조건 3	50	1:40	증류수 100	40	10	70
염색조건 4	10	1:40	증류수90/에탄올10	40	10	70
염색조건 5	30	1:40	증류수90/에탄올10	40	10	70
염색조건 6	50	1:40	증류수90/에탄올10	40	10	70
염색조건 7	10	1:40	증류수70/에탄올30	40	10	70
염색조건 8	30	1:40	증류수70/에탄올30	40	10	70
염색조건 9	50	1:40	증류수70/에탄올30	40	10	70

<실시 예 2>

천연 대청 염료를 이용하여 파일직물 염색.

본 발명의 쪽 대신 비교군으로 대청을 이용하여 상기 실시 예 1의 염색방법과 동일한 방법 및 염색조건으로 벨벳을 염색한다. 대청은 쪽과 같은 청색계열의 천연 염색에 사용되는 염재로서 지상부를 채취하여 이용한다.

<실시 예 3>

상기 실시 예 1 및 실시 예 2에 따라 염색된 피염물을 이용하여 표면색 및 색차, 색상 재현성, 염착량을 시험.

아래 표 2 내지 표 3에는 본 발명에 따라 천연 쪽 염료를 이용하여 염색된 벨벳을 시료로 하여 표면색 및 색차, 색상 재현성, 염착량을 시험한 결과를 나타내었다. 분석방법은 X-rite Color i7을 이용하여 측색하였다.

명도지수 L*와 색좌표지수 a*, b*를 측정하고 이들 값으로부터 색차 ΔE*를 산출하여 색상 재현성을 확인한다. 염착량 K/S값은 원단의 400nm에서 700nm까지의 범위에서 흡광도를 측정하여 최대 흡수파장인 400nm에서 분광 반사율을 통해 측정한다. 표 2는 염액의 pH를 6으로 고정하여 실시한 결과이고, 표 3은 본 발명에 따른 pH12로 고정하여 실시한 결과이다.

구분	L*	a*	b*	DE*	K/S
염색조건 1	77.59	-2.81	-6.16	18.73	0.18
염색조건 2	63.47	-4.26	-10.89	33.44	0.51
염색조건 3	55.93	-4.80	-14.06	41.62	0.80
염색조건 4	75.59	-2.07	-5.01	19.62	0.23
염색조건 5	73.04	-2.52	-5.92	22.33	0.29
염색조건 6	73.69	-2.55	-5.82	21.71	0.27
염색조건 7	80.15	-2.63	-3.57	15.40	0.15
염색조건 8	74.38	-3.25	-4.83	21.14	0.27
염색조건 9	73.61	-3.57	-5.57	22.18	0.27

구분	L*	a*	b*	DE*	K/S
염색조건 1	56.43	-6.35	-18.34	43.10	0.66
염색조건 2	48.53	-6.05	-19.25	50.31	1.11
염색조건 3	47.82	-6.20	-18.92	50.8	1.19
염색조건 4	74.80	-3.93	-5.94	21.05	0.27
염색조건 5	53.85	-6.30	-17.52	45.08	0.84
염색조건 6	51.93	-6.02	-17.70	46.80	0.95
염색조건 7	78.95	-1.75	-2.22	15.59	0.22
염색조건 8	65.07	-5.28	-12.30	32.84	0.45
염색조건 9	55.62	-5.58	-17.42	43.52	0.74

아래 표 4 내지 표 5에는 본 발명의 쪽 대신 비교군으로서 대청을 이용하여 상기 실시 예 1의 염색방법과 동일한 방법 및 염색조건으로 염색된 벨벳을 시료로 하여 표면색 및 색차, 색상 재현성, 염착량을 시험한 결과를 나타내었다. 분석방법은 X-rite Color i7을 이용하여 측색하였다.

분석방식은 상기와 동일하며 표 4는 염액의 pH를 6으로 고정하여 실시한 결과이고, 표 5는 pH12로 고정하여 실시한 결과이다.

구분	L*	a*	b*	DE*	K/S
염색조건 1	84.64	-2.69	-3.84	11.65	0.10
염색조건 2	77.64	-3.13	-8.12	19.70	0.16
염색조건 3	76.06	-3.06	-10.88	22.66	0.15
염색조건 4	85.34	-2.71	-4.60	11.61	0.08
염색조건 5	75.89	-3.75	-9.67	21.99	0.17
염색조건 6	76.10	-3.69	-9.90	21.96	0.17
염색조건 7	86.28	-3.57	-4.04	10.74	0.07
염색조건 8	81.03	-4.58	-8.59	17.58	0.10
염색조건 9	80.30	-4.16	-8.94	18.21	0.10

구분	L*	a*	b*	DE*	K/S
염색조건 1	84.11	-6.26	-4.55	13.56	0.09
염색조건 2	79.41	-5.17	-5.12	16.78	0.16
염색조건 3	74.40	-5.60	-5.68	21.25	0.27
염색조건 4	81.13	-6.28	-5.14	15.99	0.13
염색조건 5	84.44	-6.16	-3.95	12.95	0.10
염색조건 6	76.16	-6.72	-7.86	21.42	0.20
염색조건 7	87.05	-4.48	-1.24	8.76	0.09
염색조건 8	85.86	-5.84	-2.90	11.19	0.09
염색조건 9	83.38	-5.83	-3.48	13.13	0.12

상기 표 2 내지 표 5에 따른 결과를 살펴보면, 비교군의 대청에 비해 본 발명의 쪽을 이용하여 염색한 피염물이 색상 재현성과 염착력이 현저히 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 염액형성단계(S200)에서 분말염재에 증류수만을 혼합하고 pH12로 조절한 염액을 이용해 염색조건 1 내지 염색조건 3에서 염색한 피염물이 타 조건에 비해 색상 재현성과 염착력이 높은 것을 알 수 있다.

<실시 예 4>

상기 실시 예 1 및 실시 예 2에 따라 염색된 피염물을 이용하여 탈취율, 세탁견뢰도, 땀견뢰도, 마찰견뢰도, 일광견뢰도, 및 항균도를 시험.

도 1 내지 도 5에는 상기 실시 예 1의 본 발명에 따른 천연 쪽 염료를 이용하여 염색된 벨벳을 시료로 하여 표면색 및 색차, 색상 재현성, 염착량을 시험한 결과를 나타내었다.

도 6 내지 도 10에는 상기 실시 예 2의 천연 대청 염료를 이용하여 염색된 벨벳을 시료로 하여 표면색 및 색차, 색상 재현성, 염착량을 시험한 결과를 나타내었다.

시험에 사용된 피염물 시료는 1차적으로 상기 실시 예 3과 동일한 X-rite Color i7 분석방법을 이용하여 표면색 및 색차, 색상 재현성, 염착량을 시험하였고 결과를 아래 표 6에 나타내었다.

염액의 pH는 모두 pH12로 고정하여 실시하였고 염색조건은 상기 실시 예 3의 결과에 따라 색상 재현성과 염착력이 우수한 염색조건 1 내지 3의 조건에 따라 실시하였다.

시료	L*	a*	b*	DE*	K/S
인디고	37.96	-5.00	-20.61	59.86	2.16
대청	74.06	-4.51	-7.81	22.21	0.24

도 1 내지 도 10의 시험결과를 살펴보면 모든 항목에서 본 발명의 쪽 염료를 이용하여 염색된 피염물이 비교군인 대청을 이용하여 염색된 피염물에 비해 우수한 것으로 확인되었다. 특히, 본 발명의 피염물은 탈취율 및 견뢰도가 우수하여 염색 후에도 변색 및 탈색의 발생율이 낮을 것으로 예상되며, 따라서 본 발명에 따른 천연 쪽 염료를 이용한 파일직물 염색방법이 염착성과 색상 재현성에서 우수한 결과를 도출하고 있음을 확인할 수 있다.

그러므로, 상기와 같은 본 발명에 따른 천연 쪽 염료를 이용한 파일직물의 염색방법은 염착성 및 색상 재현성의 도출이 까다로운 천연 쪽을 이용한 천연 염색시 최적의 염색조건을 제시하여 파일직물의 천연 염색에 적용함으로써 종래 기술에 비해 공정을 대폭 단축할 수 있어 작업성 및 생산성의 향상을 기대할 수 있는 이점이 있다.

특히, 천연 쪽 염료를 이용하여 파일직물을 피염물로 하는 염색방법과 관련한 기술 분야의 연구가 거의 전무했던 실정을 극복하여 염착성 및 색상 재현성이 우수함은 물론이고 피염물에 소취·항균과 같은 기능성을 부여하고 우수한 견뢰도를 가지도록 하여 고품질의 피염물을 제공하는 효과가 있다.

S100: 분말염재획득단계
S200: 염액형성단계
S300: 염색단계

Claims (1)

1. 쪽의 잎을 채취하여 세척한 후 건조분말을 획득하는 분말염재획득단계(S100)와;
   염색할 파일직물원단 중량대비 10~50%(owf) 농도의 상기 분말염재에, 원단 중량대비 1:40 액비로 증류수 또는 증류수와 에탄올을 9:1 내지 7:3 중량비로 혼합한 용액을 첨가하여 교반하고, pH12로 조절하여 염액을 형성하는 염액형성단계(S200)와;
   상기 염액에 정련 처리한 파일직물원단을 침지하고 40℃의 온도에서 10분간 염색하는 염색단계(S300)로 구성하는 것을 특징으로 하는 천연 쪽 염료를 이용한 파일직물의 염색방법.

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