축합타닌 염색직물의 발색에 관한 연구 = effect of Color Developing on Cotton and Silk Fabric Dyed with Condensed Tannin

국문 초록 (Abstract)

축합타닌의 발색은 일반 염료와는 달리 염색 즉시 발색되어 사용할 수 있는 것이 아니고 산화발색 메커니즘에 의하여 시간의 경과와 공간을 필요로 한다. 이러한 특성은 축합타닌에게 있는 장점이자 단점이기도 하다. 이로 인하여 산업화에는 장애요인이 되기 때문에 이를 극복하는 노력의 한 방편으로 발색의 시간을 단축시키는 방안을 구축하기 위하여 열발색의 효과를 검토하였다. 또 화학적 산화를 조제 및 산화제를 사용하여 발색의 시간을 줄여 보는 시도를 하고 이의 실용성을 연구하였다.
먼저 아선약을 면직물에 염색하고 발색방법 중에 열발색의 방법을 사용하였고, 무매염과 매염한 경우를 비교하였다. 또 발색을 촉진하기 위한 방안으로 염액에 초산나트륨을 첨가한 후 염색 직물의 발색 효과를 연구하였다.
그 결과 염색직물의 염착량은 Cu매염과 Fe매염의 효과가 크게 나타났다. Cu매염직물은 a*, b*값이 모두 크고 L*값이 작아 매염효과가 잘 나타난 결과이며 다른 경우보다 색차가 큰 직물을 열발색을 통하여 얻을 수 있었다. 전반적으로 a*, b*값의 변화에서 발색효과를 얻기 보다는 L*값의 감소 변화로 얻어짐이 파악된다. 그리고 초산나트륨의 첨가농도가 증가할수록 염착량이 높았으며, 열발색의 시간이 증가할수록 전반적으로 모든 시료에서 발색성이 증가하였다. 1%농도에서 무첨가의 2배의 발색량을 나타내었고, 3%농도에서 3배, 5%농도에서 4배의 발색량을 나타내었다.
아선약 염료는 축합타닌으로 감물과 같이 산화발색 하여 열발색이 효과적으로 진행됨을 확인하였으며 초산나트륨 첨가에 의한 효과의미는 금속매염제를 쓰지 않고도 염착량을 높이고 열발색의 효과로 농색을 낼 수 있는 점에 있다.
이로써 아선약의 염료도 감물처럼 산화 발색하는 경향을 파악하였으며 이를 활용하여 동일 공정으로 감물과 복합 발색하여 색상의 다양화와 더불어 표준화 및 산업화가 가능할 것으로 예상된다.
축합타닌으로 감물과 아선약은 산화발색의 특징을 가지는 점과 아울러 감물에 비해 약간의 적색 기미가 있는 아선약을 혼합하여 이들 염료로 염색한 면직물을 발색이 비교적 빠른 시간에 이루어지는 열발색의 방법으로 발색시킨다면 색 농도가 매우 큰 발색을 얻을 수 있다는 가능성을 추정하였다. 따라서 감물과 아선약을 단일 및 혼합염색을 행하고 무매염과 매염, 혼합염색 방식에 따른 열발색의 효과를 연구하였다. 단일 및 혼합염색 면직물은 열발색이 진행됨에 따라 L*값은 감소하고 a*, b*값은 증가였는데 아선약의 a*, b*값 변화는 상대적으로 적었다.
감물은 열발색 과정에서 L*값이 가장 많이 낮아지고, a*, b*값의 증가변화가 가장 크게 나타난 반면, 아선약은 L*값의 변동이 적고 a*, b*값의 증가 변화도 적었다. 이로부터 복합되었을 때 발색의 경향은 L*값의 변동은 감물의 영향, 본래 가지고 있는 높은 a*, b*값의 유지는 아선약의 기여로 dark하고 깊은 갈색이 얻어지는 결과를 얻었다. 감물과 아선약을 mixing dyeing한 시료가 염착성이 가장 높았으며 따라서 열발색의 발색성도 가장 크게 나타났다. Cu매염직물의 열발색을 통하여 다른 매염에 비하여 a*, b*값이 모두 크며, L*값이 작게 나타나 매염 효과가 가장 잘 나타난 결과, 색차가 큰 직물을 얻을 수 있었다. 이상에서 축합타닌인 감물과 아선약의 혼합 열발색으로 발색하는 경향을 파악한 결과, 이를 활용하여 혼합염색 직물의 색상다양화와 더불어 표준화 및 산업화가 가능할 것으로 예상한다.
감물, 아선약, 녹차 염색에서 알칼리에 의한 산화발색과 sodium periodate(NaIO4)산화제에 의한 화학적 산화에 의한 발색을 통하여 염색효과를 연구하였다. 매염직물의 알칼리 발색은 감물염색 매염직물의 K/S는 Fe〉 V〉 Cu〉 Ti〉 Al순으로 나타났다. 전반적으로 매염발색보다 매염직물을 알칼리 발색 시에 K/S가 증가하였다. 전반적으로 매염직물의 알칼리 발색으로 ho가 낮아지는 경향을 보여 적색이 더 강해지는 추세를 보였다. 아선약 염색 알칼리 발색에서 V〉 Fe〉 Cu〉 Ti〉 Al 순으로나타났다. 또한 알칼리 발색에 의하여 매염한 직물의 알칼리 발색 모두의 ho가 29.65-39.80 범위에 있기 때문에 적색이 강하게 나타나는 적갈색을 나타내고 있다. 매염직물의 K/S값보다 알칼리 발색에 의하여 K/S의 증가폭이 큰 폭으로 증가하였다. 녹차염색 매염직물의 알칼리 발색은 Fe〉 V〉 Cu〉 Ti〉 Al순으로 나타났다. 색상은 Fe매염에서는 ho가 24.27로서 적갈색을 V매염에서는 74.04로서 황갈색을 나타내었고 다른 직물도 황갈색을 나타내었다.
화학적 산화제에 의한 산화 염색에서의 발색량은 pH 7, 10mM농도, 반응시간 40분이 최적조건이었다. 산화 염색에 의한 발색은 금속이온의 매염발색이나 매염직물의 알칼리 발색과 버금가는 발색량을 보이고 있는 결과는 실제로 저온에서 짧은 시간에 매염하듯이 실행할 수 있다.
알칼리 발색한 매염직물 및 무매염 직물의 일광 및 세탁견뢰도 측정의 결과 매염직물이 전반적으로 더 높다. 또한 Sodium periodate에 의해 산화발색시킨 직물의 일광 및 세탁견뢰도는 일광견뢰도 4급 이상, 세탁견뢰도 4-5급으로 나타났다. 즉 산화발색이 이상적으로 이루어졌음을 알 수 있다. 이러한 연구 결과는 실용적인 측면에서 활용가능성이 매우 클 것으로 예상한다.

목차 (Table of Contents)

• List of Tables ⅳ
• List of Figures ⅵ
• 제1장 총 서론 1
• 1. 타닌이란 1
• 2. 감물 염색에 관한 연구 2
• 3. 아선약 염색에 관한 연구 4
• 4. 녹차 염색에 관한 연구 5
• 5. 연구 목적과 방법 6
• 참고문헌 7
• 제2장 아선약 염색 면직물의 열발색 공정에 의한 발색효과 26
• 1. 서 론 26
• 2. 실험방법 28
• 2.1 염재 28
• 2.2 직물 및 시약 28
• 2.3 염색 및 매염 28
• 2.4 아선약의 염욕에 초산나트륨의 혼합 29
• 2.5 열발색 조건 29
• 2.6 표면색 및 색차 측정 29
• 2.7 발색성 (K/S) 29
• 3. 결과 및 고찰 31
• 3.1 아선약의 매염에 의한 염착량 31
• 3.2 염색직물의 매염과 발색시간에 따른 발색성 33
• 3.3 염색직물의 매염과 발색시간에 따른 표면색 변화 35
• 3.4 초산나트륨 첨가 아선약 염색 면직물의 염착량 38
• 3.5 초산나트륨 첨가 아선약 염색 면직물의 열발색에 따른 발색성 40
• 3.6 초산나트륨 첨가 아선약 염색 면직물의 열발색에 따른 표면색 변화 41
• 4. 결 론 44
• 참고문헌 45
• 제3장 감물과 아선약의 혼합염색 면직물의 열처리에 의한 혼합발색 48
• 1. 서 론 48
• 2. 실험방법 50
• 2.1 염재 50
• 2.2 직물 및 시약 50
• 2.3 염색 및 매염 50
• 2.4 열발색 조건 51
• 2.5 표면색 및 색차 측정 51
• 2.6 발색성 (K/S) 52
• 2.7 견뢰도 측정 52
• 3. 결과 및 고찰 53
• 3.1 단일 및 혼합염색에 따른 염착량 53
• 3.2 단일 및 혼합 염색직물의 발색시간에 따른 발색성 55
• 3.3 단일 및 혼합 염색직물의 발색시간에 따른 표면색 변화 57
• 3.4 매염에 의한 혼합염색직물의 발색시간에 따른 발색성 62
• 3.5 Cu매염에 의한 혼합 염색직물 S5의 열발색 시간에 따른 표면색 변화 67
• 3.6 발색직물의 일광 및 세탁견뢰도 69
• 4. 결 론 71
• 참고문헌 72
• 제4장 감물, 아선약, 녹차의 화학적 발색 75
• 1. 서 론 75
• 2. 실험방법 77
• 2.1 염재 77
• 2.2 직물 및 시약 77
• 2.3 염색 및 매염 77
• 2.4 알칼리발색 조건 78
• 2.5 화학적 산화 발색 78
• 2.6 표면색 및 색차 측정 78
• 2.7 발색성 (K/S) 79
• 2.8 견뢰도 측정 79
• 3. 결과 및 고찰 80
• 3.1 무매염 염색직물의 알칼리 발색 80
• 3.2 염색직물의 금속매염에 의한 발색 86
• 3.3 매염직물의 알칼리 발색 99
• 3.4 화학적 산화제에 의한 발색 106
• 3.5 발색직물의 일광 및 세탁견뢰도 113
• 4. 결 론 116
• 참고문헌 118
• 제5장 총 결론 119
• Abstract 123
• List of Tables
• Table 2-1. Characteristics of fabric 28
• Table 2-2. Color information of cotton fabric dyed with catechu by various mordant according to heating time (min) at 150℃ 37
• Table 2-3. Color developing information of cotton fabrics dyed with catechu by adding sodium acetate in dye bath according to heating time (min) at 150℃ 43
• Table 3-1. Characteristics of fabric 50
• Table 3-2. Specification of dyed samples 51
• Table 3-3. Color information of cotton fabrics dyed with various combination dyeing according to heating time(min) at 150℃ 59
• Table 3-4. Color information of different post-mordanted cotton fabric dyed with various combination dyeing according to heating time(min) at 150℃ 63, 64
• Table 3-5. Washing and light fastness of dyed cotton fabrics after heat treatment for 60 minutes at 150℃ 70
• Table 4-1. Characteristics of fabric 77
• Table 4-2. CIELab values of persimmon, catechu, green tea dyed silk samples alkaline treatment before and after 85
• Table 4-3. CIELab values of persimmon dyed silk fabrics with various mordants 88
• Table 4-4. CIELab values of catechu dyed silk fabrics with various mordants 92
• Table 4-5. CIELab values of green tea dyed silk fabrics with various mordants 96
• Table 4-6. CIELab values of persimmon dyed silk fabrics with various mordants according to alkaline treatment 101
• Table 4-7. CIELab values of catechu dyed silk fabrics with various mordants according to alkaline treatment 103
• Table 4-8. CIELab values of green tea dyed silk fabrics with various mordants according to alkaline treatment 105
• Table 4-9. Colorimetric values of silk fabrics dyed with persimmon, catechu, and green tea by oxidation dyeing methods at 40℃, for 30 minutes 112
• Table 4-10. Washing and light fastness of dyed silk fabrics with various mordants according to alkaline treatment 114
• Table 4-11. Washing and light fastness of dyed silk fabrics with persimmon, catechu and tea by chemical oxidation (sodium periodate) 115
• List of Figures
• Figure 1-1. Classification of the tannins. 1
• Figure 2-1. The K/S spectra of cotton fabrics dyed with catechu by various mordant. 32
• Figure 2-2. Effect of developing time on K/S of cotton fabric dyed with catechu by mordant. 34
• Figure 2-3. L* a* b* change of cotton fabrics dyed with catechu according to color developing time 36
• Figure 2-4. Effects of adding sodium acetate in dyeing bath on K/S spectra of cotton fabrics dyed with catechu. 38
• Figure 2-5. The relation between pH of catechu tannin bath with sodium acetate and K/S values at 400nm of dyed fabrics. 39
• Figure 2-6. Effect of developing time on K/S of cotton fabric dyed with catechu by adding sodium acetate in dye bath. 40
• Figure 2-7. L* a* b* change of cotton fabrics dyed with catechu by adding sodium acetate in dye bath according to color developing time (heating at 150℃). 42
• Figure 3-1. Color strength values of cotton fabrics dyed with persimmon, catechu and combination of both. 54
• Figure 3-2. K/S values of cotton fabrics dyed with different combination methods according to developing time(min) at 150℃. 56
• Figure 3-3. Effect of developing time(min) on L* of cotton fabrics dyed with different combination dyeing methods. 58
• Figure 3-4. Effect of developing time on a*-b* plot of cotton fabrics dyed with different combination dyeing methods. 61
• Figure 3-5. K/S values of different post-mordanted cotton fabrics dyed with various combination dyeing according to heating time at 150℃. 66
• Figure 3-6. L* and a*-b* plots of Cu post-mordanted cotton fabrics dyed with mixing dyeing (S5) according to heating time at 150℃. 68
• Figure 4-1. Oxidation reaction of (+)-catechin(1) to catechinone 76
• Figure 4-2. Major transformation pathways of tea catechins in dyeing process 76
• Figure 4-3. Change in K/S values with different pH for silk fabric dyed with persimmon. 80
• Figure 4-4. Change in K/S values with different pH for silk fabric dyed with catechu. 81
• Figure 4-5. Change in K/S values with different pH for silk fabric dyed with green tea. 82
• Figure 4-6. Color images of different pH solution after alkaline treatment on silk fabrics dyed with green tea. 83
• Figure 4-7. Change in K/S values with various mordants for silk fabric dyed with persimmon. 87
• Figure 4-8. Chroma-lightness index relationship of persimmon dyed silk fabrics with various mordants. 89
• Figure 4-9. a*-b* coordinates relationship of persimmon dyed silk fabrics with various mordants. 90
• Figure 4-10. Change in K/S values with various mordants for silk fabric dyed with catechu. 91
• Figure 4-11. Chroma-lightness index relationship of catechu dyed silk fabrics with various mordants. 93
• Figure 4-12. a*-b* coordinates relationship of catechu dyed silk fabrics with various mordants. 94
• Figure 4-13. Change in K/S values with various mordants for silk fabric dyed with green tea. 97
• Figure 4-14. K/S values of persimmon dyed silk fabrics with various mordants according to alkaline treatment. 100
• Figure 4-15. K/S values of catechu dyed silk fabrics with various mordants according to alkaline treatment. 102
• Figure 4-16. K/S values of green tea dyed silk fabrics with various mordants according to alkaline treatment. 104
• Figure 4-17. Pigmentation schemes of(+)-catechin through metal complex formation(a) and oxidation by O2(b) at the catechol part 106
• Figure 4-18. K/S value of green tea dyed silk fabrics by sodium periodate oxidation at different pH. 107
• Figure 4-19. K/S value of green tea dyed silk fabrics by oxidation dyeing of different concentration of sodium periodate. 108
• Figure 4-20. K/S value of green tea dyed silk fabrics by oxidation dyeing at different time and temperature(℃). 110