머위를 이용한 섬유의 염색방법{Method of Dyeing Fibers Using Butterbur}
발명의 분야 본 발명은 머위를 이용한 섬유의 염색방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 다양한 색상을 재현시킬 수 있고, 환경친화성이 우수할 뿐만 아니라, 재현성, 균염성 및 염색 견뢰도가 우수한 머위를 이용한 섬유의 염색 방법에 관한 것이다. 발명의 배경 일반적으로 섬유의 염색방법에는 화학염료를 사용하는 화학염색법과 천연염료를 사용하는 천연염색방법이 있다. 현재까지 섬유에 사용되는 일반적인 염색방법은 화학염색법으로 이는 색상이 선명하게 나타난다는 장점이 있으나, 염색 후에 생성되는 폐수로 인하여 심각한 환경오염을 야기할 뿐만 아니라, 염색과정 중 첨가물질에 의한 피부알레르기 반응 발생 등의 문제점이 있다. 따라서, 환경친화력이 높고 생분해성이 우수한 천연염색에 대한 관심이 모아지고 있다. 이제까지 사용되고 있는 천연 염재로는 청색계로 쪽, 취목, 적색계의 홍화, 소목, 꼭두서니, 코치닐, 황색계로 황벽, 치자, 억새, 괴화, 뽕나무, 양파, 보라색계로 오배자, 녹색계의 양매, 살색계로 매화나무, 녹나무, 적갈색계로 벗나무, 살구나무, 갈색계로 해당화, 상수리나무, 홍차, 석류, 황갈색계로 정향, 감나무, 쥐색계로 밤나무, 쑥, 흑색계로 떡갈나무, 층층나무, 사방오리나무 등이 있다. 그러나, 이러한 천연 염재를 사용한 천연 염색은 합성염료의 색상과는 차별화를 이룰 수 있는 자연적이고 은은한 색상을 얻을 수 있는 장점이 있지만, 색소추출이나 염색과정이 매우 복잡할 뿐만 아니라 염료 색깔이 매우 단조롭고, 재료의 대량생산이 곤란하여 경제성이 없다는 단점을 가지고 있다. 또한, 재현성 및 균염성이 좋지 않고 염색 견뢰도가 낮다는 문제도 지적되고 있다. 따라서 본 발명자는 상기의 문제점을 해결하기 위하여, 천염 염색재료로서 한국의 도처에서 자생하며 값싸고 용이하게 구할 수 있는 식물인 머위(butterbur)를 사용함으로써, 다양한 색상을 재현시킬 수 있고, 환경친화성이 우수할 뿐만 아니라, 재현성, 균염성 및 염색 견뢰도가 우수한 머위를 이용한 섬유의 염색 방법을 개발하기에 이른 것이다.
본 발명의 목적은 매염제의 금속염 종류에 따라 다양한 색상을 재현시킬 수있는 머위를 이용한 섬유의 염색 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 다른 목적은 환경친화성이 우수한 머위를 이용한 섬유의 염색 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 재현성 및 균염성이 우수한 머위를 이용한 섬유의 염색 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 견뢰도가 우수한 머위를 이용한 섬유의 염색 방법을 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 상기 및 기타 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
발명의 요약 본 발명의 머위를 이용한 섬유의 염색 방법은 머위로부터 색소를 추출하여 염액을 제조하고; 상기 제조된 염액을 사용하여 욕비 1:50, pH 4-5, 95 ℃에서 40분간 섬유를 염색하고; 그리고 매염제 존재하에 욕비 1:30, owf(on the weight of fiber) 3%의 농도로 90 ℃에서 30분간 매염하는 단계를 포함한다. 이하 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다. 발명의 구체예에 대한 상세한 설명 본 발명의 천연 염재로 사용되는 머위(머우 또는 모구, 학명: Farfugiumjaponicum)는 상록다년초로서 진해(鎭咳), 거담의 효과가 있어 식용 또는 약용으로 널리 사용되고 있는 상록다년초 식물이다. 머위는 종래의 전통적인 천연염재와는 달리 한국의 도처에서 자생하여 값싸고 용이하게 구할 수 있다. 머위잎의 색소는 타라잔틴 탄닌(Taraxanthin tannin)이며, 고미배당체 2∼3%, 사포닌(saponin), 갈릭산(Gallic acid), 파이토스터(phytoster) 등이 미량 함유되어 있는 다색성 염료(polygenetic colors)로서 매염제의 금속염 종류에 따라 다양한 색상을 나타낼 수 있다. 본 발명의 염재로 사용되는 머위잎은 9-10월에 채취하여 염액을 만드는 것이 색소추출량이 가장 많으므로 바람직하다. 머위잎 염액은 섬유중량 5 배의 머위 생엽을 사용하며, 생엽 : 증류수를 1 kg: 4 ℓ 비율로 하여 100℃에서 20 분간 2회 반복 추출하여 제조한다. 상기 섬유는 단백질계 섬유 특히 견섬유가 바람직하다. 단백질계 섬유는 그 구조중에 폴리아미드(polyamide)결합을 하고 있으며, 분자말단에 염색용이흡착단(-NH 2, -COOH, -OH)을 다량 가지고 있기 때문이다. 염색 메카니즘은 분자말단에 염료용이 흡착단인 아미노기(-NH 2 )와 카르복실기(-COOH)가 산성염료의 성질을 갖는 머위잎 색소인 타라잔틴 탄닌(taraxanthin tannin)의 수소이온 (H + )과 결합하여 말단의 아미노기가 양이온이 되어 염료와 이온결합을 이루어 염착하게 되는 것이다. 실제로 셀룰로오즈(cellulose)섬유와 견섬유의 염색물에서 색차(CCM)Test를 행한 결과 견섬유가 셀룰로오즈 섬유에 비해 2 배정도의 높은 색차 수치를 나타내었다. 상기 제조된 머위잎 추출 염액은 안정성이 낮으므로 추출 즉시 염색을 시도한다. 염색 과정은 상기 제조된 머위잎 추출 염액을 사용하여, 욕비 1:50, pH 4-5, 95 ℃에서 40분간 처리한다. 이때 염액은 20 ℃에서 95 ℃까지 40분 동안 서서히 온도를 올리도록 한다. 매염 과정은 매염제 존재하에 욕비 1:30, owf(on the weight of fiber) 3%의 농도로 90 ℃에서 30분간 행하는 것을 원칙으로 하며, 염액은 20 ℃에서 90 ℃까지 30분 동안 서서히 온도를 올리도록 한다. 상기 매염제는 구리(Cu), 주석(Sn), 크롬(Cr), 알루미늄(Al), 철(Fe), 명반으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 구체적으로 Al(CH 2 COO) 3 ,Cu(CH 3 COO) 2· H 2 O,Na 2 SnO 3 ·3H 2 O, C 6 H 9 CrO 6 ,AlK(SO 4 ) 2 ·12H 2 O 등이 있으며, 시중에서 용이하게 구입할 수 있다. 본 발명에서는 상기 매염제 종류에 따라 다양하게 색상을 조절할 수 있다. 예를 들면, 철매염에서 짙은 연두(darker green yellow), 동매염에서 짙은 노랑연두(darker less green yellow), 크롬, 명반, 주석 매염에서 짙은 다홍(darker redder yellow), 알루미늄매염에서 밝은 연두(light green yellow), 무매염에서 밝은 주황(light red yellow)의 색상을 제공받을 수 있다. 매염방법으로는 일반적으로 선매염(매염-수세-건조-염색-수세-건조), 동시매염(염색 및 매염-수세-건조), 후매염(염색-수세-건조-매염-수세-건조)등이 있으나, 본 발명에서는 염색과 매염을 동시에 처리하는 동시매염방법이 색차가 커서 가장 바람직하며, 이를 2-3회 반복 염색한다. 염색 진행 순서는 염색+매염동시-수세-건조-소핑(soaping)-수세-건조 순으로 행한다. 상기 수세, 건조 및 소핑 공정은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다. 본 발명에서는 섬유의 일광 견뢰도를 증진시키기 위해 자외선 흡수제를 염색 처리시 더 첨가할 수 있다. 바람직한 자외선 첨가제로는 2,2-디하이드록시-4-메톡시-벤조페논(2,2-dihydroxy-4-methoxy-benzophenone)가 있으며, 이를 10 -4 mol/l의 농도로 95 ℃에서 40분간 동시욕법으로 처리한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 실시예 하기의 실시예 및 비교 실시예에서 사용된 시료섬유 및 머위는 다음과 같다. ·시료섬유: 평직인 100% 견직물로서, 밀도(本/inch, weft 92. warp 74.7), weight, thickness 0.213으로 구성된 소재를 사용하였다. ·머위: 9-10월에 채취한 머위 생엽을 사용하였다. 실시예 1 섬유중량 5배의 머위생엽에 생엽 1000g당 증류수 4ℓ의 비율로 하여 100℃에서 20분간 2회 반복 추출하여 여과 후 혼합한 것을 염재로 하였다. 염색은 욕비 1:50, PH 4∼5에서 20 ℃에서 95 ℃까지 40분 동안 서서히 온도를 높여 진행하였으며, 매염은 1:30의 욕비로 owf 3%의 농도에서 15 g/ℓ의 매염제를 사용하였으며, 20 ℃에서 90 ℃까지 30분간 온도를 높이는 조건에서 동시매염처리법으로 2-3회 반복 염색하였다. 매염제는 Al, Fe, Cu, Sn, Cr, 명반으로 구분하여 각각 적용하였다. 실시예 2 염색과정에서 2,2-dihydroxy-4-methoxy-benzophenone을 10 -4 mol/ℓ농도로 첨가하여 95 ℃, 40 분간 동시욕법으로 처리한 것을 제외하고는 상기 실시에 1과 동일하게 수행하였다. 비교실시예 1 시료섬유로 견섬유 대신 셀룰로오스계 섬유인 면섬유를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시에 1과 동일하게 수행하였다. 비교실시예 2 매염처리 방법으로 동시매염 처리법 대신 무매염, 선매염, 후매염으로 수행한 것을 제외하고는 상기 실시에 1과 동일하게 수행하였다. 염색성 분석 테스트 상기 염색된 각각의 시료섬유에 대하여 CCM(computer color matching) 측색 테스트, 세탁, 마찰, 땀, 일광, 아이론 견뢰도에 대한 실험을 행하였다. 측정 결과, 실시예 1의 경우는 일광 견뢰도(2∼3등급)를 제외하고는 타 견뢰도 테스트에서 모두 4-5 등급으로 나타났으며, 화학 염색에 못지 않은 우수한 견뢰도를 확인할 수 있었다. 실시예 2의 경우 일광견뢰도를 포함한 모든 견뢰도 테스트에서 4-5 등급으로 나타났다. 시료 섬유로 면섬유를 적용한 비교실시예 1의 경우는 염색된 시료 섬유의 CCM 테스트 결과, 견섬유에 비해 수준의 색차를 나타내었으며, 매염처리 방법에 따른 CCM 측색 실험 결과, 동시매염에서 가장 색차가 큰 염색물을 얻을 수 있었다.
본 발명의 머위를 이용한 섬유의 염색 방법은 매염제의 금속염 종류에 따라 다양한 색상을 재현시킬 수 있고, 환경친화성이 우수할 뿐만 아니라, 재현성, 균염성 및 견뢰도가 우수한 머위를 이용한 섬유의 염색 방법을 제공하는 효과를 갖는다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다. |
